中文摘要：

循环流化床颗粒循环回路颗粒流动具有很强的动态特性和不稳定性，这直接影响到颗粒循环的可靠性，为此针对颗粒循环回路从动态分析和可靠性两个方面进行研究。首先，在大型循环流化床实验装置上研究整个颗粒循环回路的流动参数的动态特征，主要包括颗粒速度，颗粒浓度，压力分布等瞬时值和时均值，循环回路的压力平衡，动态参数与流态之间的相互关系。然后，考察流动参数的脉动变化机理和传递特性，颗粒循环过程的不稳定性，流动参数变化对颗粒流动和流态的影响，建立颗粒循环过程的动态模型和颗粒循环过程的能量模型，并且通过有效的信号处理方法从动态信号中提取表征颗粒循环回路流动特性的信息。最终，形成颗粒循环过程的动态监测和可靠性分析方法。该课题的研究内容旨在填补有关颗粒循环过程的动态和循环可靠性的研究空白，认识颗粒循环过程中的流动参数的动态变化规律，提高颗粒循环系统的运行可靠性，形成颗粒循环回路的在线监测和故障诊断的新方法和思路。

结论摘要：

气固循环流化床中的基本工艺特征是固体颗粒沿着一个设定的回路循环流动的，而气体则是沿着设定的单向路线流动的。以往对颗粒循环回路的研究主要关注其流动参数的静态特征，对动态特性的研究重视不够，对颗粒循环的可靠性分析也缺乏，因此有必要开展这方面的研究。循环流化床颗粒循环回路内的气固两相流具有很强的动态特性，表现为颗粒速度、浓度和压力在流动过程中的脉动变化、流态的多样性和流态的转变。实验结果表明整个颗粒循环回路中各个单元均可以产生气固两相流流动参数的脉动变化，其来源是多方面的。例如，提升管和立管内气固两相流动中的颗粒团聚和返混；料腿翼阀出口形成的孔口约束不稳定下料；提升管出口T形弯头流道转向结构产生的流体旋涡脱落；斜管流道内的气固两相的分层逆流；旋风分离器内气固两相旋转流的偏心摆动；鼓泡床、斜管、翼阀内上升气泡的作用等。这种动态特征一方面是气固两相流动固有的，另一方面是流道结构约束造成的。实际上各个单元的动态特性是单元自身产生的与上游单元传递过来的叠加结果。影响脉动强度的主要因素有气固两相流的浓度和速度，流动方向的压力梯度，旋涡的强度和尺寸等。由于动态参数是颗粒循环回路流动状态的瞬时反映，因此与流动过程的流态和颗粒质量流率密切相关，例如，提升管出口T形弯头的压降、斜管阀后下料脉动压力的标准偏差等与颗粒质量流率是线性关系，因此可以用于颗粒循环系统流动的参数测量、状态监测、流态识别，故障诊断等。另一方面也可以通过结构改进和流动参数的调整，消弱动态参数的脉动强度，减小对流动过程的影响。颗粒循环的稳定性是指流动参数在一个可控范围内的脉动变化。当这种流动参数的不稳定程度增大，偏离了控制流态的稳定范围就会使流态发生变化，导致颗粒循环的可靠性降低。局部发生的倒流、架桥、噎塞、压力波动、窜气和失流态化等现象实际上是整个催化剂循环系统的问题，需要从系统上对这些问题及时做出诊断和处理。因此颗粒循环的可靠性是一个循环流化床系统问题。通过动态分析，在工业应用中工艺方面可以用于颗粒循环回路的在线监测和诊断，对有关单元设备性能进行评估，及时对影响颗粒循环的参数进行调整，提高循环流化床运行的可靠性；在设备方面，避免脉动参数形成激振力导致设备、管件产生振动，防止疲劳断裂发生等。课题的研究在循环流化床颗粒循环的动态特性方面取得了一定的创新成果。部分研究成果已经应用于催化裂化装置上，获得了满意的效果。