CN210570856U - 一种自洁防堵型差压式氨空混合气体流量测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自洁防堵型差压式氨空混合气体流量测量装置，主要用于还原剂为尿素的脱硝系统喷氨管路中氨空混合气体的流量测量，适用于测量脱硝系统中含热解或水解尿素的氨气与空气的混合气体流量，包括高温介质管道、节流装置、上游引压管、上游压力缓冲腔、下游引压管、下游压力缓冲腔、差压计、反吹管路、反吹腔室、反吹节流孔板。上述流量监测装置具有灵敏度高、精确度高、量程比宽、节流损失小、防止堵塞、安装简便等技术优势。

Description

一种自洁防堵型差压式氨空混合气体流量测量装置

技术领域：

本实用新型涉及一种自洁防堵型差压式氨空混合气体流量测量装置。

背景技术：

气体流量是工业生产过程、科学实验计量的重要参数，流量计是一种对气体流量进行计量和测试的工具。气体流量测量是能源计量的重要组成部分，对于保证产品质量、提高生产效率、节约能源、促进科技发展都具有很重要的作用。

气体流量测量非常依赖于应用条件，影响因素包括气体种类、流动状况以及现场应用工况条件等。在实验室，流量计可以获得极高的精度，但现场应用一旦气体条件或环境条件有大的变化，不仅精度无法保证，甚至无法进行正常使用，例如大口径管道内气体流量测量还存在较多问题，在大口径管道内气体流速分布不均，单点测量不具有代表性，导致测量值与实际值偏差过大。

常见的气体流量计按原理分类，大致可分为差压式流量计、热式流量计、涡轮流量计、涡街流量计、超声波流量计等。其中，以差压式流量计的应用最为广泛，具体的结构型式也较多。

节流孔板流量计是差压式流量计中常见的一种，其利用流体流经节流孔板时产生的静压差作为一次测量信号，由引压管接出，经差压变送器转换成电信号，再经组态转换成对应的流量值显示。节流孔板一般分单孔设计和多孔设计，节流件对测量气体的均匀性要求相对较低，即对测量截面上游的直管段要求较短。

包括多孔板气体流量计在内的差压式流量计，均须把测量的一次差压信号经引压管接至差压计上，对于测量气体部分组份存在冷凝、结晶等现象时，很容易造成引压管堵塞，进而导致流量计无法正常使用。例如，传统差压式流量计应用在还原剂为尿素的脱硝系统喷氨管路流量监测场合（尿素热解或水解制氨工艺中，经稀释风混合后介质温度一般为300℃左右），当测量介质温度低于200℃时，会存在尿素凝结甚至结晶的现象，进而导致差压式流量计引压管堵塞。虽然可对引压管采用伴热技术缓解堵塞问题，但传统伴热技术很难达到200℃以上，且难以保证其可靠性。

发明内容：

为了解决现有技术存在的问题，克服大口径管道内气体流量测量面临的低流速、流场不均匀等难点，以及还可能存在的测量气体中部分组份遇冷发生冷凝、结晶的难点，如常见还原剂为尿素的脱硝系统喷氨管路流量测量，本实用新型提供一种自洁防堵型差压式氨空混合气体流量测量装置。

本实用新型所采用的技术方案有：一种自洁防堵型差压式氨空混合气体流量测量装置，包括高温介质管道、节流装置、上游引压管、下游引压管、上游压力缓冲腔、下游压力缓冲腔、差压计、反吹管路、反吹腔室和反吹节流孔板，所述节流装置固定于高温介质管道内，上游引压管和下游引压管均螺旋缠绕在高温介质管道的外壁上，且上游引压管和下游引压管分别位于节流装置的两侧，上游引压管的一端插入高温介质管道内，另一端与上游压力缓冲腔相连通，下游引压管的一端插入高温介质管道内，另一端与下游压力缓冲腔相连通，上游压力缓冲腔与下游压力缓冲腔对应与差压计相连通，反吹腔室的两端分别对应与上游压力缓冲腔和下游压力缓冲腔相连通，反吹管路与反吹腔室相连通，在反吹腔室内且位于反吹管路的两侧均设置一反吹节流孔板，在两反吹节流孔板上均设置一反吹节流孔，两反吹节流孔的通流截面对应小于上游引压管通流截面和下游引压管通流截面的2%。

进一步地，所述反吹节流孔置于反吹节流孔板的轴心方向上。

进一步地，所述反吹腔室水平置于上游压力缓冲腔和下游压力缓冲腔之间，且反吹腔室对应与上游压力缓冲腔和下游压力缓冲腔相垂直。

进一步地，所述反吹管路与反吹腔室相垂直，在反吹管路内设有音速小孔。

进一步地，所述上游压力缓冲腔与下游压力缓冲腔的顶端均设有堵头。

进一步地，所述差压计上连接有三阀组，上游压力缓冲腔与下游压力缓冲腔对应通过三阀组与差压计相连通。

进一步地，所述高温介质管道两端设置均设有安装法兰。

进一步地，所述节流装置为节流孔板或采用文丘里结构。

本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型应用于大口径管道不均匀流场的气体流量测量，尤其适用于还原剂为尿素的脱硝系统喷氨管路中氨空混合气体的流量测量，具有灵敏度高、精确度高、量程比宽、节流损失小、防止堵塞等技术优势。对于测量气体介质中存在部分组份遇冷会冷凝、结晶等问题的场合，如还原剂为尿素的脱硝系统喷氨管路中氨空混合气体流量测量尤为适用。

附图说明：

图1为本实用新型结构特征的主视图；

图2为本实用新型结构特征的侧视图；

图3为本实用新型结构特征的轴测图。

图中：1、高温介质管道；2、节流装置；3、上游引压管；4、下游引压管；5、上游压力缓冲腔；6、下游压力缓冲腔；7、堵头；8、差压计；9、三阀组；10、反吹管路；11、反吹腔室；12、反吹节流孔板；13、音速小孔；14、安装法兰；15、介质流向。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

如图1至图3，本实用新型一种自洁防堵型差压式氨空混合气体流量测量装置，本实用新型用于测量脱硝系统中含热解或水解尿素，产生的氨气与空气混合气体的流量，包括高温介质管道1、节流装置2、上游引压管3、下游引压管4、上游压力缓冲腔5、下游压力缓冲腔6、差压计8、反吹管路10、反吹腔室11和反吹节流孔板12。

差压计8的高压侧与上游引压管3、上游压力缓冲腔5及高温介质管道1相连通；差压计8的低压侧与下游引压管4、下游压力缓冲腔6及高温介质管道1相连通，上游引压管3及下游引压管4均受到高温热源加热。

反吹管路10与上游压力缓冲腔5及下游压力缓冲腔6通过反吹腔室11相连通，反吹腔室11内设有反吹节流孔板12。反吹节流孔板12上设有反吹节流孔，且反吹节流孔通流截面分别小于上游引压管3通流截面和下游引压管4通流截面的2%。

在高温介质管道1中间设有节流装置2，当介质流经节流装置2后，会在介质管道前后产生差压，介质管道的上游压力高，介质管道的下游压力低。

上游引压管3的一端与高温介质管道1的上游相连，另一端经上游压力缓冲腔5后与差压计8的高压侧接口相连。下游引压管4的一端与高温测量管路的下游相连，另一端经下游接管与差压计8的低压侧接口相连。上游引压管3和下游引压管4均盘绕在高温介质管道1的外壁，盘绕圈数均≥2圈。

反吹管路10中设有流量音速小孔13，反吹管路10上游接洁净的压缩空气，压缩空气压力一般大于0.4Mpa，压缩空气通过设定的音速小孔13节流后进入反吹腔室11，反吹腔室11分别与上游压力缓冲腔5和下游压力缓冲腔6连通，反吹腔室与上、下游压力缓冲腔之间设有反吹节流孔板12。

测量管道的上游和下游均指按管内介质流向15确定的上游和下游，差压计8的高压侧接口和低压侧接口是其两个常规接口，按所连接测量介质的压力高、低区分。

为了提高测量的灵敏度和准确度，以及提高对不均匀流场的适应性，流量监测装置中的节流装置2安装在高温介质管道1中间位置，且节流装置2的上游与上游引压管3连通，节流装置2的下游与下游引压管4连通。

为提高流量监测装置对不均匀流场的适应性，本实用新型中的节流装置2优选为节流孔板（多孔或单孔节流孔板）或采用文丘里结构。

上游引压管3和下游引压管4因盘绕在高温介质管道1的外壁上，温度较高，管内不易发生尿素冷凝、结晶导致堵塞的问题，也即利用高温介质管道1内介质自身的热量保持上游引压管3和下游引压管4的高温状态，相当于“自伴热”，避免增加伴热设备导致流量监测装置运行可靠性下降。

为增强流量监测装置的稳定性和可维护性，在上游引压管3和差压计8之间设置上游压力缓冲腔5，在下游引压管4和差压计8之间设置下游压力缓冲腔6。

压力缓冲腔能起到缓冲压力，减小波动，提高测量示数稳定性的作用；同时，在上、下游压力缓冲腔上均设有检查孔及堵头7，便于随时检查引压管内是否有堵塞情况。即如检查发现压力缓冲腔腔内有冷凝、结晶情况，打开堵头7即可检查与清理。

为了防止上游引压管3和下游引压管4因温度降低导致尿素冷凝、结晶，上游引压管3和下游引压管4均用保温包覆，并保证保温外表面温度不超过50℃。

为了防止分子扩散作用导致上游接管和下游接管存在尿素冷凝、结晶现象，上游接管和下游接管分别连通反吹管路10，反吹管路10通过反吹腔室与上、下游压力缓冲腔6连通。为避免反吹流速过高，造成压力测量波动，反吹腔室11中设有反吹节流孔板12，反吹节流孔板12上设有反吹节流孔，且反吹节流孔通流截面分别小于上游引压管3通流截面和下游引压管4通流截面的2%，以降低反吹气体的流速，一般要求反吹气体进入上游接管和下游接管中的流速不超过1m/s。

反吹管路10的气源采用洁净的压缩空气，反吹管路10中设有音速小孔13，压缩空气经过音速小孔13后节流降压，使得经过音速小孔13时的气体流速达到当地音速，进而维持反吹管路10中的流量保持不变。

为了进一步增强流量监测装置的可维护性，差压计8与上、下游接管之间设置有三阀组9，起到隔离作用；高温介质管道1两端设置一对安装法兰14，便于安装和更换。

本实用新型应用于大口径管道不均匀流场的气体流量测量，尤其适用于还原剂为尿素的脱硝系统喷氨管路中氨空混合气体的流量测量，具有灵敏度高、精确度高、量程比宽、节流损失小、防止堵塞等技术优势。对于测量气体介质中存在部分组份遇冷会冷凝、结晶等问题的场合，如还原剂为尿素的脱硝系统喷氨管路中氨空混合气体流量测量尤为适用。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种自洁防堵型差压式氨空混合气体流量测量装置，其特征在于：包括高温介质管道（1）、节流装置（2）、上游引压管（3）、下游引压管（4）、上游压力缓冲腔（5）、下游压力缓冲腔（6）、差压计（8）、反吹管路（10）、反吹腔室（11）和反吹节流孔板（12），所述节流装置（2）位于高温介质管道（1）内，上游引压管（3）和下游引压管（4）均螺旋缠绕在高温介质管道（1）的外壁上，且上游引压管（3）和下游引压管（4）分别位于节流装置（2）的两侧，上游引压管（3）的一端插入高温介质管道（1）内，另一端与上游压力缓冲腔（5）相连通，下游引压管（4）的一端插入高温介质管道（1）内，另一端与下游压力缓冲腔（6）相连通，上游压力缓冲腔（5）与下游压力缓冲腔（6）对应与差压计（8）相连通，反吹腔室（11）的两端分别对应与上游压力缓冲腔（5）和下游压力缓冲腔（6）相连通，反吹管路（10）与反吹腔室（11）相连通，在反吹腔室（11）内且位于反吹管路（10）的两侧均设置一反吹节流孔板（12），在两反吹节流孔板（12）上均设置一反吹节流孔，两反吹节流孔的通流截面对应小于上游引压管（3）通流截面和下游引压管（4）通流截面的2%。

2.如权利要求1所述的自洁防堵型差压式氨空混合气体流量测量装置，其特征在于：所述反吹节流孔置于反吹节流孔板（12）的轴心方向上。

3.如权利要求1所述的自洁防堵型差压式氨空混合气体流量测量装置，其特征在于：所述反吹腔室（11）水平置于上游压力缓冲腔（5）和下游压力缓冲腔（6）之间，且反吹腔室（11）对应与上游压力缓冲腔（5）和下游压力缓冲腔（6）相垂直。

4.如权利要求1所述的自洁防堵型差压式氨空混合气体流量测量装置，其特征在于：所述反吹管路（10）与反吹腔室（11）相垂直，在反吹管路（10）内设有音速小孔（13）。

5.如权利要求1所述的自洁防堵型差压式氨空混合气体流量测量装置，其特征在于：所述上游压力缓冲腔（5）与下游压力缓冲腔（6）的顶端均设有堵头（7）。

6.如权利要求1所述的自洁防堵型差压式氨空混合气体流量测量装置，其特征在于：所述差压计（8）上连接有三阀组（9），上游压力缓冲腔（5）与下游压力缓冲腔（6）对应通过三阀组（9）与差压计（8）相连通。

7.如权利要求1所述的自洁防堵型差压式氨空混合气体流量测量装置，其特征在于：所述高温介质管道（1）两端设置均设有安装法兰（14）。

8.如权利要求1所述的自洁防堵型差压式氨空混合气体流量测量装置，其特征在于：所述节流装置（2）为节流孔板或采用文丘里结构。

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