流化床是一項應用于多種行業的技術，在向綠色能源轉型以及食品和藥品生產中發揮著重要作用。然而，流化床內發生的過程極其復雜，并且由于缺乏有效的測量技術，人們在很大程度上仍然未知?，F在，瑞典查爾姆斯理工大學的研究人員開發了一種高頻雷達技術，可以以無與倫比的精度準確測量流化床內發生的情況。這一突破可能會在能源轉換等多個行業帶來全新且更高效的流程。
流化床燃燒是世界火力發電廠使用的領先技術之一。該技術將生物質和廢物等固體燃料轉化為區域供熱和電力。流化技術也是許多其他工藝的基礎，這些工藝預計將在全球能源系統轉型和循環資源流動中發揮重要作用，例如碳捕獲、能源儲存以及氫氣和其他無化石燃料的生產*。
查爾姆斯理工大學的研究人員現已開發出一種雷達技術，能夠提供流化床中固體流動的詳細表征，該技術的缺乏一直阻礙著這些過程的發展。
流化床已經是將固體生物燃料轉化為能源的最有效的技術。該技術可實現高效且一致的燃燒速率，因為固體顆粒呈液態，有助于在燃燒室中均勻分布熱量。簡而言之，流化技術是將氣體吹過反應器中的小沙狀顆粒床，使這些固體顆粒、燃料和氣體充分混合。
就像沙塵暴和野火合二為一
為了在此過程中實現更高的效率，您需要能夠了解和控制固體顆粒在混合物中的行為。但反應堆環境通常很熱、骯臟且具有腐蝕性——就像沙塵暴和野火合而為一——有效地阻止了任何類型的測量，從而限制了我們對反應堆內部實際發生的情況的了解。
查爾姆斯理工大學研究人員針對這一問題的新解決方案是一種極高頻雷達技術，該技術可以以無與倫比的精度測量流化床中固體顆粒的流動。受用于跟蹤雨或雪等天氣現象的脈沖多普勒雷達的啟發，這是該技術首次在流化床背景下進行演示?，F在，這一突破預計將為許多行業的新的、更高效的流程鋪平道路。
“我們的研究中展示的高頻太赫茲雷達儀器的使用有可能徹底改變流化床技術在許多不同工業領域的設計和使用方式——從能源轉換到食品工業和藥品生產。這是在亞毫米波頻率下使用脈沖多普勒雷達技術的極少數演示之一，也是有史以來第一次將其用于在流化床中進行測量。”查爾姆斯理工大學的能源技術。
無與倫比的測量精度
雖然流化床中使用的測量技術通常分辨率較低，產生的結果難以解釋，或引起流動擾動，但查爾默斯研究人員的高頻太赫茲雷達技術可以從外部穿透反應堆并測量行為其內部的顆粒不會干擾流動。雷達技術還可以同時測量固體顆粒的速度和濃度，在時間和空間上具有高精度和高分辨率。這意味著即使是最小的流量變化也可以被實時檢測到，這在監視和控制工業過程時非常重要。
在研究人員的研究中，該技術首次在三米高的循環流化床鍋爐中得到實踐證明。他們的研究結果表明，測量質量大大超過了以前在該領域使用的方法所達到的質量。
“我們已經證明，頻率高達 340 GHz 的脈沖多普勒雷達技術可以測量過程反應器內顆粒的分布及其速度，其分辨率比其他技術高得多。這是該領域長期以來缺乏的信息，它將使得改進和擴大工藝反應堆成為可能，并且在能量轉換的情況下，減少不需要的殘留產物的排放，”太赫茲博士后 Marlene Bonmann 說和查爾姆斯理工大學毫米波實驗室。
“通過我們的高頻太赫茲雷達技術可以獲得的知識有可能在我們對流化床反應器和其他固體處理裝置中的固體流動的理解方面開辟新的領域。例如，它可以改進現有和全新的流化床轉化工藝所需的反應器的操作和設計，例如碳捕獲和存儲、能量存儲和熱循環，”Diana Carolina Guío Pérez 說道。
標簽：