氣固流態化反應器測量和控制系統研制獲得新突破

5月6日，中國科學院透露，工程熱物理所氣固流化床反應器測量和控制系統研制獲得新進展。氣固流態化是一個復雜多相流動體系，廣泛應用于能源、化工、醫藥、食品等領域，其流動特性在線監測是提高過程效率、保證系統安全穩定運行的關鍵。

系統研發測試平臺

氣固流態化在時間和空間上呈現非穩態、多尺度效應，并且涉及多參數信息融合，因此其關鍵參數在線監測是參數檢測領域國際性研究熱點和難點。傳統的單點測量模式由于檢測手段在原理和方法上的局限和不足，難以體現復雜區域內部流體動力學特征，無法獲取流動體系內部參數分布規律。

針對上述問題，中國科學院工程熱物理研究所循環流化床實驗室以復雜氣固流態化為主線，開展了電容和微波過程層析成像、復雜氣固流動過程數值仿真優化、流動參數在線識別和信號處理三個方面的理論研究與關鍵技術集成，形成了可應用于復雜氣固流動體系的多相流在線監測理論和方法，為氣固流動相關工業過程提供了測試平臺和手段。

通過項目實施，研究人員在國際上較早開展了電容和微波雙模態層析成像研究，通過結合電容和微波對介電常數和導電率響應特點的差別，將二者信息融合，為復雜氣固流動過程，特別是介質導電率變化范圍大、介電常數有顯著差別的物質進行成像分析，為固體顆粒濕度在線測量提供了一種新的模式。

實驗現場

基于電容層析成像能夠測量固體顆粒濃度分布和微波多普勒能夠測量速度的原理，項目研究人員在國際上首次將電容和微波多普勒測量方法結合，為氣固流動在線測量提供了一種新模式，該測量方法具有無干擾、測量速度快的特點。通過上述理論研究和關鍵技術開發，形成了層析成像在復雜氣固流動條件下的非線性成像算法，并應用于大尺度氣固流動過程優化控制；開發了一種組合電容傳感器，構建了相應的成像算法和評價體系，為氣固流動相關的過程控制提供了一種在線、無損的監測方法。

目前，該儀器研制項目部分成果已在清華大學深圳研究生院海洋多相流實驗平臺以及航天長征化工有限公司煤粉多相流實驗系統上進行了測試，取得了良好的效果。

項目得到了中國科學院重大科研裝備研制項目的支持。基于上部分實驗平臺和測試系統，研究人員進行了流化床含濕顆粒干燥過程測量，研究成果近期被國際期刊Powder Technol.和Meas. Sci. Technol.接收發表，并榮獲2015年中國工程熱物理多相流年會“青年學者陳學俊優秀論文獎”，申請發明專利2項。