CN212999193U - 用于锂电池材料生产的压缩空气纯化装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于锂电池材料生产的压缩空气纯化装置,包括吸附器、上管系、下管系、抽真空再生连接管、放空连接管、纯化压缩空气连接管和加热再生连接管。本实用新型设有压缩空气纯化装置设有抽真空再生连接管和加热再生连接管,通过抽真空再生减少了加热反吹风所使用的纯化压缩空气耗气量,从而降低装置运行成本和能耗少以及快速再生;加热反吹风采用纯化压缩空气作为再生气体,以增加吸附器的寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及压缩空气纯化领域,尤其涉及一种用于锂电池材料生产的压缩空气纯化装置。
背景技术
现有技术的压缩空气纯化装置工作流程包括吸附和脱附再生两个循环过程,其中脱附再生阶段还包括加热和冷吹两个过程,加热过程和冷吹过程中均需要将一部分的成品气引进吸附塔内进行分子筛的脱附再生,具体地,引入成品气和空气进行加热或冷吹对吸附塔进行脱附再生,则存在空气中的润滑油、粉尘及大部分水污染分子筛,导致分子筛中毒失效;以及只使用加热或冷吹脱附再生,增加设备的运行和成品气能耗且脱附再生慢。
实用新型内容
本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本实用新型提出一种加热或冷吹对吸附塔进行脱附再生不会污染分子筛、能耗低和脱附再生快的用于锂电池材料生产的压缩空气纯化装置。
根据本实用新型的第一方面实施例的用于锂电池材料生产的压缩空气纯化装置,包括吸附器、上管系、下管系、压缩空气预处理设备、抽真空再生连接管、放空连接管、纯化压缩空气连接管和加热再生连接管,所述吸附器包括第一吸附塔和第二吸附塔,上管系,包括并联设置的第一连接管、第二连接管和第三连接管,所述第一连接管上依次设置有第一阀门和第二阀门,所述第二连接管上设置有第三阀门,所述第三连接管上依次设置有第四阀门和第五阀门,所述上管系与所述吸附器的上端口连通;下管系,包括并联设置的第四连接管和第五连接管,所述第四连接管上依次设置有第六阀门和第七阀门,所述第五连接管上依次设置有第八阀门和第九阀门,所述第六阀门和所述第七阀门之间设有用于引入压缩空气的第六连接管,所述下管系与所述吸附器的下端口连通;抽真空再生连接管,安装于所述第八阀门和所述第九阀门之间,所述抽真空再生连接管上设置有真空泵;放空连接管,安装于所述第八阀门和所述第九阀门之间,所述放空连接管上设置有第十阀门;纯化压缩空气连接管,安装于所述第一阀门和所述第二阀门之间,所述纯化压缩空气连接管用于排放纯化后的压缩空气;加热再生连接管,与所述纯化压缩空气连接管连接,所述加热再生连接管上依次设置有第十一阀门和加热器,所述加热再生连接管的出口端设置于所述第四阀门和所述第五阀门之间。
根据本实用新型实施例的用于锂电池材料生产的压缩空气纯化装置,至少具有如下技术效果:压缩空气纯化装置设有抽真空再生连接管和加热再生连接管,通过抽真空再生减少了加热反吹风所使用的纯化压缩空气耗气量,从而降低装置运行成本和能耗少以及快速再生;加热反吹风采用纯化压缩空气作为再生气体,以增加吸附器的寿命。
根据本实用新型的一些实施例,所述加热再生连接管上还设有反吹阀、压力表、管道消音器、止回阀和温度计,所述反吹阀、所述压力表和所述管道消音器依次设置于所述第十一阀门和所述加热器之间,所述止回阀和所述温度计依次设置于所述加热器排气端的后方。
根据本实用新型的一些实施例,所述抽真空再生连接管上还设有第十二阀门,所述第十二阀门设置于所述真空泵的左方。
根据本实用新型的一些实施例,放空连接管上还设有温度变送器,温度变送器设置于所述第十阀门的右方。
根据本实用新型的一些实施例,所述抽真空再生连接管的排气端和所述放空连接管的排气端汇聚于排气连接管,所述排气连接管上设置有放空消音器。
根据本实用新型的一些实施例,还包括压缩空气预处理设备,所述压缩空气预处理设备安装于所述第六连接管上,所述压缩空气预处理设备用于对压缩空气进行除油、除水和除尘。
根据本实用新型的一些实施例,所述压缩空气预处理设备包括空压站储气罐出口管路、入口阀、油水分离过滤器、预冷器、气液分离器、温度控制器、双级除尘除雾除油精密过滤、阀门和第一流量计,所述空压站储气罐出口管路、所述入口阀、所述油水分离过滤器、所述预冷器、所述气液分离器、所述温度控制器、所述双级除尘除雾除油精密过滤、所述阀门和所述第一流量计依次设置于所述第六连接管上,所述气液分离器的下方连接有自动排水器。
根据本实用新型的一些实施例,所述上管系上还设有两个真空压力变送器,所述真空压力变送器分别设于所述第一吸附塔的上端口和所述第二吸附塔的上端口上。
根据本实用新型的一些实施例,所述纯化压缩空气连接管上依次设置有除尘精密过滤器、在线微量二氧化碳分析仪、在线露点分析仪、第二流量计和储气罐。
根据本实用新型的一些实施例,所述加热再生连接管的入口端设置于所述在线露点分析仪和所述第二流量计之间。
本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过实用新型的实践了解到。
附图说明
本实用新型的附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1为本实用新型实施例的用于锂电池材料生产的压缩空气纯化装置的结构示意图。
附图标记:吸附器100、第一吸附塔110、第二吸附塔120、上管系200、第一连接管210、第一阀门211、第二阀门212、第二连接管220、第三阀门221、第三连接管230、第四阀门231、第五阀门232、真空压力变送器240、下管系300、第四连接管310、第六阀门311、第七阀门312、第五连接管320、第八阀门321、第九阀门322、压缩空气预处理设备400、第六连接管410、空压站储气罐出口管路420、入口阀430、油水分离过滤器440、预冷器450、气液分离器460、自动排水器461、温度控制器470、双级除尘除雾除油精密过滤471、阀门480、第一流量计490、抽真空再生连接管500、真空泵510、第十二阀门520、放空连接管600、第十阀门610、温度变送器620、纯化压缩空气连接管700、除尘精密过滤器710、在线微量二氧化碳分析仪720、在线露点分析仪730、第二流量计740、储气罐750、加热再生连接管800、第十一阀门810、加热器820、反吹阀830、压力表840、管道消音器850、止回阀860、温度计870、排气连接管900、放空消音器910。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本实用新型,而不能理解为对本实用新型的限制。
本实用新型的描述中,需要理解的是,涉及到方位描述,例如上、下、前、后、左、右和中等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。在仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。
本实用新型的描述中,除非另有明确的限定,安装和连接等词语应做广义理解,所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。
参照图1所示,根据本实用新型实施例的用于锂电池材料生产的压缩空气纯化装置包括吸附器100、上管系200、下管系300、压缩空气预处理设备400、抽真空再生连接管500、放空连接管600、纯化压缩空气连接管700和加热再生连接管800;吸附器100的上端口连接有上管系200,吸附器100的下端口连接有下管系300;吸附器100包括第一吸附塔110和第二吸附塔120,具体地,第一吸附塔110和第二吸附塔120都填有13X-APG III型分子筛;上管系200包括由上往下依次并联设置的第一连接管210、第二连接管220和第三连接管230,第三连接管230左右两端分别连接第一吸附塔110的上端口和第二吸附塔120的上端口;下管系300包括由上往下依次并联设置的第四连接管310和第五连接管320,第四连接管310左右两端分别连接第一吸附塔110的下端口和第二吸附塔120的下端口;具体地,第一连接管210上左右依次设置有第一阀门211和第二阀门212,第二连接管220上设置有第三阀门221,第三连接管230上左右依次设置有第四阀门231和第五阀门232,第四连接管310上左右依次设置有第六阀门311和第七阀门312,第五连接管320上左右依次设置有第八阀门321和第九阀门322;第六阀门311和第七阀门312之间设有第六连接管410,压缩空气预处理设备400安装于第六连接管410上;抽真空再生连接管500安装于第八阀门321和第九阀门322之间,抽真空再生连接管500上设置有真空泵510;放空连接管600安装于第八阀门321和第九阀门322之间,放空连接管600上设置有第十阀门610;纯化压缩空气连接管700安装于第一阀门211和第二阀门212之间,纯化压缩空气连接管700用于排放纯化后的压缩空气;加热再生连接管800的进口端与纯化压缩空气连接管700连接,加热再生连接管800上依次设置有第十一阀门810和加热器820,加热再生连接管800的出口端设置于第四阀门231和第五阀门232之间。
工作过程为:压缩空气预处理设备400对压缩空气进行除油、除尘、预冷、除水等处理,再传入吸附器100进行吸附,再排出纯化的压缩空气;日常的吸附再生时,真空泵510对第一吸附塔110和第二吸附塔120交替再生,未再生的吸附塔进行吸附,不断交替运行,进而不断产出纯化的压缩空气和保证吸附器100的吸附能力;根据产气分析指标定期采用加热器820加热纯化压缩空气反吹再生分子筛,进一步保证吸附器100的吸附能力。日常的吸附再生采用抽真空再生吸附器100内的分子筛,及当产出的纯化压缩空气质量较低时,停止抽真空再生,采用加热器820加热纯化压缩空气再生吸附器100内的分子筛,这样的设置能降低装置的运行能耗和运行成本,且由于加热催化再生需要加热才能催化,加热则需要时间,日常采用抽真空催化分子筛,进而达到快速再生分子筛的效果和不必等待加热时间;加热反吹风采用纯化的压缩空气作为再生气体,以增加吸附器的寿命。
以下结合图1,说明上述压缩空气纯化装置的具体工作过程:
抽真空再生方式的工作步骤如下:
第一吸附塔110吸附时,第二吸附塔120进行分子筛再生,第二吸附塔120再生结束,第一吸附塔110和第二吸附塔120通过阀门切换,切换后,第二吸附塔120吸附,第一吸附塔110进行分子筛再生,第一吸附塔110再生结束,第一吸附塔110和第二吸附塔120通过阀门切换,第一吸附塔110吸附,第二吸附塔120进行分子筛再生,如此循环;
具体为:
第一:吸附,第六阀门311、第一阀门211打开,其他阀门均处于关闭状态,预处理后的压缩空气经第六阀门311进入第一吸附塔110,压缩空气被吸附纯化后经第一阀门211进入纯化压缩空气连接管700;
第二:泄压,第九阀门322(第八阀门321)缓慢打开,第二吸附塔120(第一吸附塔110)从工作压力缓慢泄压至常压,第九阀门322(第八阀门321)的开启速度依据程序设置调节,确保第二吸附塔120(第一吸附塔110)缓慢泄压时间不大于设定时间,防止吸附塔泄压过快,一般设定泄压时间为若干分钟;
第三:分子筛解吸再生,第二吸附塔120(第一吸附塔110)泄压至常压后,第九阀门322(第八阀门321)开至100%,启动真空泵510开始对第二吸附塔120(第一吸附塔110)的分子筛进行抽真空解吸再生,第二吸附塔120(第一吸附塔110)真空度达到设定值以下时,先关闭第九阀门322(第八阀门321),再停真空泵510,然后分子筛解吸再生完成;
第四:均压,第三阀门221缓慢打开,纯化压缩空气缓慢进入第二吸附塔120(第一吸附塔110),第二吸附塔120(第一吸附塔110)的真空状态缓慢被破坏至常压,再由常压缓慢升压,当第二吸附塔120压力与第一吸附塔110压力接近或一致时,第三阀门221关闭,同时打开第二阀门212(第一阀门211),此时第二吸附塔120压力与第一吸附塔110连通,两者压力均衡,第二吸附塔120(第一吸附塔110)进入等待吸附工作状态,均压完成;
第五:并联,当第一吸附塔110(第二吸附塔120)吸附工作达到设定时间时,第七阀门312(第六阀门311)打开,第二吸附塔120与第一吸附塔110并联工作,并联工作时间可设定,一般设定若干分钟;
第六:切换,并联运行达到设定时间时,依次关闭第六阀门311(第七阀门312)、第一阀门211(第二阀门212),第二吸附塔120(第一吸附塔110)完全切换至吸附工作状态,切换完成;
切换完成后,第一吸附塔110按上第二、三、四、五步骤(将括号内容替换括号前的内容)进行泄压、分子筛解吸再生、均压、并联等状态,在第二吸附塔120吸附工作时长达到设定时间时,再进行步骤六括号的内容切换至第一吸附塔110吸附工作;第二吸附塔120则重复以上第二、三、四、五步骤,如此不断交替循环,装置持续产生纯化的压缩空气。
吸附器100在新设备调试、吸附性能下降后等需活化分子筛时,需要加热纯化压缩空气反吹再生,步骤如下:
1)吸附,同真空再生的第一步骤:吸附;
2)泄压,同真空再生的第二步骤:泄压;
3)分子筛加热反吹,当第二吸附塔120泄压至常压后,第九阀门322开至100%,第十阀门610和第五阀门232都打开,慢慢开启第十一阀门810,当达到设计的反吹压力时锁定第十一阀门810开度。启动加热器820开始对第二吸附塔120的分子筛进行热空气反吹解吸再生,纯化压缩空气经过第十一阀门810、加热器820和第五阀门232反吹进入第二吸附塔120,并经过第九阀门322和第十阀门610排放到室外。加热反吹时长到达设定时间时,加热器820停止加热,进入下一步分子筛冷反吹步骤;
4)分子筛冷反吹,加热器820停止加热后,冷的纯化压缩空气还按原路径经过第二吸附塔120进行反吹冷却,知道到达冷反吹设定时间,并满足反吹排放温度不大于设定值时,冷反吹完成,依次关闭第十一阀门810、第五阀门232、第九阀门322和第十阀门610,第二吸附塔120分子筛解吸再生及活化完成;
5)均压,同真空再生的第四步骤:均压;
6)并联,同真空再生的第五步骤:并联;
7)切换,同真空再生的第六步骤:切换;
切换完成后,第一吸附塔110则类似以上2)、3)、4)、5)、6)步骤分别进行泄压、分子筛加热反吹、分子筛冷反吹、均压、并联等状态,在第二吸附塔120吸附工作时长达到设定周期时再进行步骤7)切换至第一吸附塔110吸附工作,第二吸附塔120则重复以上2)、3)、4)、5)、6)步骤,如此不断交替循环2—3次即可实现分子筛完全活化。因反吹气量约占总进气量的12%左右,分子筛完全活化后切换至抽真空再生,以降低运行能耗。
在本实用新型的进一步实施例中,如图1所示,压缩空气预处理设备400包括空压站储气罐出口管路420、入口阀430、预冷器440、气液分离器450、温度控制器460、双级除尘除雾除油精密过滤器471、阀门480和第一流量计490,空压站储气罐出口管路420、入口阀430、预冷器440、气液分离器450、温度控制器460、双级除尘除雾除油精密过滤器471、阀门480和第一流量计490左右依次设置于第六连接管410上,气液分离器450的下方连接有自动排水器451;这样设置为了除去压缩空气中的润滑油、粉尘及大部分水,确保进入分子筛吸附器的压缩空气含油量低于0.01ppm,避免润滑油污染分子筛导致分子筛中毒失效,延长分子筛使用寿命,且预冷、除水可以去除压缩空气中大部分水分,降低分子筛吸附负荷,同时预冷后的压缩空气温度较低,有利于分子实现高效吸附水分与二氧化碳;具体地,来自空压站储气罐出口管路420的压缩空气经过入口阀430后进入预处理设备进行除尘、除油、预冷、除水等处理,油水分离过滤器440去除压缩空气中雾状或液滴形态的水与油,去除率≥90%,预冷器450、温度控制器470与气液分离器460控制压缩空气出口温度≤10℃,压缩空气低温预冷后油气、水气被凝聚成液滴并在气液分离器460内进行分离,分离出的水油水混合液体从自动排水器461排出,预冷后的低温压缩空气经过双级除尘除雾除油精密过滤器471除去残余99.9%的水与油,最后经阀门480、第一流量计490进入吸附器100进行二氧化碳、碳氢化合物及残余水分吸附脱除。
在本实用新型的进一步实施例中,如图1所示,抽真空再生连接管500上还设有第十二阀门520,第十二阀门520设置于真空泵510的左方,以更好配合真空泵510对吸附器100内的分子筛真空再生;具体操作时,先关闭或开启第二阀门520,再开启或关闭真空泵510。
在本实用新型的进一步实施例中,如图1所示,放空连接管600上还设有温度变送器620,温度变送器620设置于第十阀门610的右方,以检测压缩空气的温度。
在本实用新型的进一步实施例中,如图1所示,纯化压缩空气连接管700上左右依次设置有除尘精密过滤器710、在线微量二氧化碳分析仪720、在线露点分析仪730、第二流量计740和储气罐750;安装有除尘精密过滤器710,以对吸附后的压缩空气进行进一步除尘;安装有在线微量二氧化碳分析仪720、在线露点分析仪730和第二流量计740,以检测纯化后的压缩空气露点、二氧化碳浓度等关键指标。
在本实用新型的进一步实施例中,如图1所示,加热再生连接管800上还设有反吹阀830、压力表840、管道消音器850、止回阀860和温度计870,反吹阀830、压力表840和管道消音器850依次设置于第十一阀门810和加热器820之间,止回阀860和温度计870依次设置于加热器820排气端的后方,以更好配合加热纯化的压缩空气反吹吸附器100内的分子筛再生。
在本实用新型的进一步实施例中,如图1所示,抽真空再生连接管500的排气端和放空连接管600的排气端汇聚于排气连接管900,排气连接管900设置有放空消音器910,以降低排放的噪声。
在本实用新型的进一步实施例中,如图1所示,上管系200上还设有两个真空压力变送器240,真空压力变送器240分别设于第一吸附塔110的上端口和第二吸附塔120的上端口上,以检测第一吸附塔110的上端口和第二吸附塔120的上端口的压力值和配合抽真空再生。
在本实用新型的进一步实施例中,加热再生连接管800的入口端设置于在线露点分析仪730和第二流量计740之间,以保证进入吸附器100的压缩空气是已纯化的。
上述的第一阀门211、第二阀门212、第六阀门311、第七阀门312、第十二阀门520和第十阀门610为气动阀。
上述的第四阀门231、第八阀门321、第九阀门322、阀门480和第三阀门221为气动调节阀。
上述的第五阀门232为反吹阀。
上述的入口阀430为球阀。
上述的第十一阀门810为手动调节阀。
在本说明书的描述中,参考术语“一些实施例”或、“可以想到的是”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种用于锂电池材料生产的压缩空气纯化装置,包括吸附器(100),所述吸附器(100)包括第一吸附塔(110)和第二吸附塔(120),其特征在于,还包括:
上管系(200),包括并联设置的第一连接管(210)、第二连接管(220)和第三连接管(230),所述第一连接管(210)上依次设置有第一阀门(211)和第二阀门(212),所述第二连接管(220)上设置有第三阀门(221),所述第三连接管(230)上依次设置有第四阀门(231)和第五阀门(232),所述上管系(200)与所述吸附器(100)的上端口连通;
下管系(300),包括并联设置的第四连接管(310)和第五连接管(320),所述第四连接管(310)上依次设置有第六阀门(311)和第七阀门(312),所述第五连接管(320)上依次设置有第八阀门(321)和第九阀门(322),所述第六阀门(311)和所述第七阀门(312)之间设有用于引入压缩空气的第六连接管(410),所述下管系(300)与所述吸附器(100)的下端口连通;
抽真空再生连接管(500),安装于所述第八阀门(321)和所述第九阀门(322)之间,所述抽真空再生连接管(500)上设置有真空泵(510);
放空连接管(600),安装于所述第八阀门(321)和所述第九阀门(322)之间,所述放空连接管(600)上设置有第十阀门(610);
纯化压缩空气连接管(700),安装于所述第一阀门(211)和所述第二阀门(212)之间,所述纯化压缩空气连接管(700)用于排放纯化后的压缩空气;
加热再生连接管(800),与所述纯化压缩空气连接管(700)连接,所述加热再生连接管(800)上依次设置有第十一阀门(810)和加热器(820),所述加热再生连接管(800)的出口端设置于所述第四阀门(231)和所述第五阀门(232)之间。
2.根据权利要求1所述的用于锂电池材料生产的压缩空气纯化装置,其特征在于:所述加热再生连接管(800)上还设有反吹阀(830)、压力表(840)、管道消音器(850)、止回阀(860)和温度计(870),所述反吹阀(830)、所述压力表(840)和所述管道消音器(850)依次设置于所述第十一阀门(810)和所述加热器(820)之间,所述止回阀(860)和所述温度计(870)依次设置于所述加热器(820)排气端的后方。
3.根据权利要求1所述的用于锂电池材料生产的压缩空气纯化装置,其特征在于:所述抽真空再生连接管(500)上还设有第十二阀门(520),所述第十二阀门(520)设置于所述真空泵(510)的左方。
4.根据权利要求1所述的用于锂电池材料生产的压缩空气纯化装置,其特征在于:放空连接管(600)上还设有温度变送器(620),温度变送器(620)设置于所述第十阀门(610)的右方。
5.根据权利要求1所述的用于锂电池材料生产的压缩空气纯化装置,其特征在于:所述抽真空再生连接管(500)的排气端和所述放空连接管(600)的排气端汇聚于排气连接管(900),所述排气连接管(900)设置有放空消音器(910)。
6.根据权利要求1所述的用于锂电池材料生产的压缩空气纯化装置,其特征在于:还包括压缩空气预处理设备(400),所述压缩空气预处理设备(400)安装于所述第六连接管(410)上,所述压缩空气预处理设备(400)用于对压缩空气进行除油、除水和除尘。
7.根据权利要求6所述的用于锂电池材料生产的压缩空气纯化装置,其特征在于:所述压缩空气预处理设备(400)包括空压站储气罐出口管路(420)、入口阀(430)、油水分离过滤器(440)、预冷器(450)、气液分离器(460)、温度控制器(470)、双级除尘除雾除油精密过滤(471)、阀门(480)和第一流量计(490),所述空压站储气罐出口管路(420)、所述入口阀(430)、所述油水分离过滤器(440)、所述预冷器(450)、所述气液分离器(460)、所述温度控制器(470)、所述双级除尘除雾除油精密过滤(471)、所述阀门(480)和所述第一流量计(490)依次设置于所述第六连接管(410)上,所述气液分离器(460)的下方连接有自动排水器(461)。
8.根据权利要求1所述的用于锂电池材料生产的压缩空气纯化装置,其特征在于:所述上管系(200)上还设有两个真空压力变送器(240),所述真空压力变送器(240)分别设于所述第一吸附塔(110)的上端口和所述第二吸附塔(120)的上端口上。
9.根据权利要求1所述的用于锂电池材料生产的压缩空气纯化装置,其特征在于:所述纯化压缩空气连接管(700)上依次设置有除尘精密过滤器(710)、在线微量二氧化碳分析仪(720)、在线露点分析仪(730)、第二流量计(740)和储气罐(750)。
10.根据权利要求9所述的用于锂电池材料生产的压缩空气纯化装置,其特征在于:所述加热再生连接管(800)的入口端设置于所述在线露点分析仪(730)和所述第二流量计(740)之间。
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