近年来,气固流化床已广泛应用于各行各业,例如化工行业中的制药工业、冶金行业中的高炉炼铁、电力行业中的煤炭燃烧以及生物质燃烧,然而炉内高粘结性固体颗粒失流,使其常常发生颗粒团结导致死床等不良工作现象,从而影响流化床正常运行。为了解决颗粒粘结失流的问题,本文在冷态鼓泡流化床中引入多重技术手段,对床内不同流化状态尤其是结焦状态进行信号检测与分析,从而得到颗粒粘结失流的规律特征。围绕该目标,开展了三方面的研究工作:(1)超声波信号在流化床中衰减性的实验研究;(2)鼓泡流化床中信号(例如风帽压力信号)相关性实验研究;(3)应用超声波、压力、声发射技术手段对流化床中颗粒粘结失流现象的研究与分析。取得了以下成果:(1)获得了颗粒在流化床中超声波衰减的规律。当床料分别为石英砂和锯末时,通过对超声波进行滤波处理,控制额定风量,改变探头位置,最后可知当风量一定时,颗粒的粒径越大时,其衰减程度也是在变大的。当工况为同种颗粒不同探头位置时,改变风量,最后可得,当颗粒的体积分数减少,其衰减程度也在变小。有本实验可知生物质颗粒在气固两相流流动中仍然符合超声波衰减规律,为超声波传感器对流化床中生物质颗粒为床料进行流态分析时提供一定的实验数据和理论基础的支持。(2)获得了流化床内风帽压力信号之间规律。通过时域图和箱型图可知,床料的不同对风帽压力信号也是有所影响的。通过主成分分析对实验数据进行分析可得,不同工况下,在主成分上主轴投影发散分布,每个投影点都有一定间隔,彼此之间不相交,不会随着风量的增加产生交叉。由此表明,每个风帽的压力信号都代表各自区域状态,彼此之间是不相关。通过风帽压力信号均值随风量变化分布图可知,通过利用风压独立性,分析不同位置风帽压力波动信号,研究流化床内流化状态是可行的,不同位置风帽压力波动信号均能反应出床内运行变化规律。(3)利用多种技术手段同时测取流化床中流态信号,实现了对流化床中颗粒粘结失流现象的分析。通过对超声波信号数据分析,在时域图中,结焦状态下流化床的信号能量有略微增加趋势。箱型图中,结焦时流化床超声波信号的正常值波动范围变大。由幅值随风量变化图中得到,不同工况伴随风量增加,结焦时信号幅值占比率有减小趋势。由风帽压力波动信号可知,由时域图看到,不同工况下,风量增加时,不同位置风帽压力信号能量波动基本保持不变,但风帽压力波动位置发生改变。由箱型图可知,结焦时正常值范围只有5号处风帽压力变大。由主成分分析图得到,风帽之间互不相关。在压力均值随风量变化图中看到,流化床正常流化状态,压力均值随风量均匀增加,结焦状态时,不同位置风帽压力均值变大,3号和5号风帽压力均值杂乱无章状态。由声发射信号可以得到,由时域图可知,随着风量的不断增加不同位置传感器信号幅值增加幅度甚微,结焦时3号传感器幅值变化较为明显。在箱型图中可知,流化床结焦状态下,2号和3号传感器信号正常值范围比流化床正常流化时信号正常值幅度大,而其余位置传感器信号正常值幅度减小。由主成分分析图可知,不同位置传感器所采集信号仍然具有独立性。由信号幅值随风量变化图可知,流化床结焦运行时,不同位置传感器信号幅值信号幅值减小。