CN219810504U - 交叉布置式高精度co2流量在线监测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了交叉布置式高精度CO2流量在线监测装置，包括超声波发生器、超声波接收器、驱动机构和控制器，两个所述超声波发生器顺着烟气的流动方向依次倾斜固定在烟道的同一侧壁体处，靠近所述烟道的入口设置的超声波发生器的超声波发生头偏向烟道的出口，靠近所述烟道的出口设置的超声波发生器的超声波发生头偏向烟道的入口，所述超声波接收器安装在烟道相对于带有两个超声波发生器设置的另一侧壁体处且位于两个超声波发生器之间，所述超声波接收器由驱动机构驱动自转而使超声波接收头分别正对两个超声波发生器的超声波发生头，十分适用于连续监测管道、烟道以及烟囱中的气体流量，存在测量量程大、精度高且维护量小的特点。
Description
【技术领域】
本实用新型涉及CO2流量监测的技术领域，特别是交叉布置式高精度CO2流量在线监测装置的技术领域。
【背景技术】
火电厂、水泥、石化和钢铁厂等企业的化石能源消耗通常伴随着大量的CO2的排放。随着碳减排、碳交易和碳标签等减排举措的推广，政府和企业急需实时掌握CO2的排放量，进而为减排方案的制定以及碳交易与碳标签的确认提供依据。此外，受企业生产过程之中化石能源消耗量和品质的波动性影响，企业的碳排放也处于动态变化。因此，对CO2的排放进行实时监测将极大提高碳管理效率。
皮托管流量计是一根弯成直角的双层空心复台管，带有多个取压孔，能同时测量流体总压和静压力，常常与差压变送器和流量显示仪配套使用，可在石油化工、冶金、电厂、电力和轻纺等行业的生产过程中对气体、液体、蒸汽、水和风量等流体进行流量测量。目前，企业大多采用皮托管流量计以进行CO2的实时监测。现有的皮托管流量计通常会在头部迎流方向开设一个小孔(称为总压孔或全压测孔)并在该处形成“驻点”，而在距头部一定距离处又开设若干个垂直于流体流向的静压测孔且各静压测孔所测静压在均压室均压后输出，如公告号为CN201955111U的实用新型专利所公开的一种皮托管流量计、公告号为CN205879263U的实用新型专利所公开的一种温压一体化皮托管流量计以及公告号为CN216246556U的实用新型专利所公开的一种PEMS设备专用的皮托管流量计。此类皮托管流量计在测量时需要将皮托管探头插入管道内并使探头轴线处于过流断面且与流线方向一致。其中，探头全压测孔正对来流而静压测孔背对来流，可分别将全压和静压传递给传感器，从而利用所测得的差压值获得动压，而此动压值与烟气流速有关(流速大则动压大，无流速时则动压为零)。然而，现有的皮托管流量计通常在烟气流速<5m/s的情况下，存在精度较低的问题，难以正常应用。
此外，部分企业还会采用差压式测量仪表以检测CO2的流量。但是，此类仪表需要配备反吹机构，维护较为麻烦，并且在高粉尘环境中很容易发生堵塞现象。
【实用新型内容】
本实用新型的目的就是解决现有技术中的问题，提出交叉布置式高精度CO2流量在线监测装置，整体结构简单，十分适用于连续监测管道、烟道以及烟囱中的气体流量，存在测量量程大、精度高且维护量小的特点。
为实现上述目的，本实用新型提出了交叉布置式高精度CO2流量在线监测装置，包括超声波发生器、超声波接收器、驱动机构和控制器，两个所述超声波发生器顺着烟气的流动方向依次倾斜固定在烟道的同一侧壁体处，靠近所述烟道的入口设置的超声波发生器的超声波发生头偏向烟道的出口，靠近所述烟道的出口设置的超声波发生器的超声波发生头偏向烟道的入口，所述超声波接收器安装在烟道相对于带有两个超声波发生器设置的另一侧壁体处且位于两个超声波发生器之间，所述超声波接收器由驱动机构驱动自转而使超声波接收头分别正对两个超声波发生器的超声波发生头，所述控制器分别与驱动机构、超声波接收器和两个超声波发生器电连接。
作为优选，所述驱动机构包括芯轴和电机，所述芯轴的一端与超声波接收器相连接而另一端固定在电机的输出轴处。
作为优选，所述超声波接收器的转动幅度为60～120°。
作为优选，还包括蒸馏格栅，所述蒸馏格栅位于在烟道之中且安装在烟道的入口以及靠近烟道的入口设置的超声波发生器之间。
作为优选，还包括CO2浓度检测器，所述CO2浓度检测器位于在烟道之中且安装在烟道的出口以及靠近烟道的出口设置的超声波发生器之间。
作为优选，所述CO2浓度检测器为非分散红外检测器。
本实用新型的有益效果：
本实用新型通过在烟道的同一侧壁体处顺着烟气的流动方向依次倾斜固定两个超声波发生器，将超声波接收器安装在烟道相对于带有两个超声波发生器设置的另一侧壁体处且位于两个超声波发生器之间，又利用驱动机构驱动超声波接收器自转以使超声波接收头分别正对两个超声波发生器的超声波发生头，可根据声波在烟气气流之中顺流和逆流传播相同距离时所存在的传播时间差而得出流体的流速，与传统的皮托管点测量相比，由于该流速为整个界面的线流速均值，不但测量结果更加精确，而且在流速<5m/s的低流速环境下仍然能够保证测量结果的准确性，而与传统的差压式测量仪表相比，不但维护量小，无需反吹，并且即使在高粉尘环境内也不容易出现堵塞现象。
本实用新型的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
【附图说明】
图1是本实用新型交叉布置式高精度CO2流量在线监测装置的主视图；
图2是本实用新型交叉布置式高精度CO2流量在线监测装置的蒸馏格栅的主视图；
图3是本实用新型交叉布置式高精度CO2流量在线监测装置的测试原理图。
图中：1-烟道、2-超声波发生器、3-超声波接收器、4-蒸馏格栅、5-CO2浓度检测器。
【具体实施方式】
参阅图1至图3，本实用新型交叉布置式高精度CO2流量在线监测装置，包括超声波发生器 2、超声波接收器 3、驱动机构和控制器，两个所述超声波发生器2顺着烟气的流动方向依次倾斜固定在烟道1的同一侧壁体处，靠近所述烟道1的入口设置的超声波发生器2的超声波发生头偏向烟道1的出口，靠近所述烟道1的出口设置的超声波发生器2的超声波发生头偏向烟道1的入口，所述超声波接收器3安装在烟道1相对于带有两个超声波发生器2设置的另一侧壁体处且位于两个超声波发生器2之间，所述超声波接收器3由驱动机构驱动自转而使超声波接收头分别正对两个超声波发生器2的超声波发生头，所述控制器分别与驱动机构、超声波接收器3和两个超声波发生器2电连接。在使用时，由于声波在被测流体(烟气气流)之中顺流和逆流传播相同距离时存在的传播时间差，而传播时间差异与被测流体的流动速度有关系，因而可得出流体的流速。即本发明通过1个可移动的超声波接收器3和2个固定的超声波发生器2可测试两个界面的线流速并互相验证，有效提高了测试精度。由于该流速为整个界面的线流速均值，因此流量测试精度可控制在±1％。此外，超声波接收器3和两个超声波发生器2的材质有多种选择，可根据腐蚀情况选择PVDF、不锈钢、铝合金和钛合金等材料。
所述驱动机构包括芯轴和电机，所述芯轴的一端与超声波接收器3相连接而另一端固定在电机的输出轴处。
所述超声波接收器3的转动幅度为90°。
还包括蒸馏格栅4，所述蒸馏格栅4位于在烟道1之中且安装在烟道1的入口以及靠近烟道1的入口设置的超声波发生器2之间。其中，蒸馏格栅4内设有若干块纵横交错的隔板，可对烟气流速进行速度整流。通过对蒸馏格栅4的设置数量进行调节以及对各个蒸馏格栅4之中隔板的形状和数量进行控制，可将烟道1的界面速度均匀跟差控制在2％以内。
还包括CO2浓度检测器5，所述CO2浓度检测器5位于在烟道1之中且安装在烟道1的出口以及靠近烟道1的出口设置的超声波发生器2之间。其中，增设的CO2浓度检测器5可根据所检测出的CO2的流量再换算出CO2的浓度，进而便于工作人员更好地提高碳管理效率。
所述CO2浓度检测器5为非分散红外检测器。
本实用新型工作过程：
在测试期间，先利用驱动机构驱动超声波接收器3自转直至其超声波接收头正对靠近烟道1的入口设置的超声波发生器2的超声波发生头，再利用驱动机构驱动超声波接收器3自转直至其超声波接收头正对靠近烟道1的出口设置的超声波发生器2的超声波发生头。
由于声波在被测流体之中顺流和逆流传播相同距离时存在的传播时间差，而传播时间差异与被测流体的流动速度有关系，因而可得出流体的流速。参阅图3，以tAB为声波在被测流体之中顺流时的传播时间，而tBA为声波在被测流体之中逆流时的传播时间，则被测流体的流动速度v的计算过程具体如下：
由于此种测量方式穿过整个烟道直径，因此能够做到全通径测量，进而完全反映整个烟道内气体流态，测量更精确。
上述实施例是对本实用新型的说明，不是对本实用新型的限定，任何对本实用新型简单变换后的方案均属于本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.交叉布置式高精度CO2流量在线监测装置，其特征在于：包括超声波发生器（2）、超声波接收器（3）、驱动机构和控制器，两个所述超声波发生器（2）顺着烟气的流动方向依次倾斜固定在烟道（1）的同一侧壁体处，靠近所述烟道（1）的入口设置的超声波发生器（2）的超声波发生头偏向烟道（1）的出口，靠近所述烟道（1）的出口设置的超声波发生器（2）的超声波发生头偏向烟道（1）的入口，所述超声波接收器（3）安装在烟道（1）相对于带有两个超声波发生器（2）设置的另一侧壁体处且位于两个超声波发生器（2）之间，所述超声波接收器（3）由驱动机构驱动自转而使超声波接收头分别正对两个超声波发生器（2）的超声波发生头，所述控制器分别与驱动机构、超声波接收器（3）和两个超声波发生器（2）电连接。
2.如权利要求1所述的交叉布置式高精度CO2流量在线监测装置，其特征在于：所述驱动机构包括芯轴和电机，所述芯轴的一端与超声波接收器（3）相连接而另一端固定在电机的输出轴处。
3.如权利要求1所述的交叉布置式高精度CO2流量在线监测装置，其特征在于：所述超声波接收器（3）的转动幅度为60～120°。
4.如权利要求1所述的交叉布置式高精度CO2流量在线监测装置，其特征在于：还包括蒸馏格栅（4），所述蒸馏格栅（4）位于在烟道（1）之中且安装在烟道（1）的入口以及靠近烟道（1）的入口设置的超声波发生器（2）之间。
5.如权利要求1至4中任一项所述的交叉布置式高精度CO2流量在线监测装置，其特征在于：还包括CO2浓度检测器（5），所述CO2浓度检测器（5）位于在烟道（1）之中且安装在烟道（1）的出口以及靠近烟道（1）的出口设置的超声波发生器（2）之间。
6.如权利要求5所述的交叉布置式高精度CO2流量在线监测装置，其特征在于：所述CO2浓度检测器（5）为非分散红外检测器。
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