专利名称：计量多相流中气体流量的方法和系统、多相流分配装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种计量多相流中气体流量的方法和系统、以及多相流分配装置。
背景技术：
以煤炭地下气化气为例，煤炭地下气化是指将地下煤炭通过热化学反应在原地转化为可燃气体的技术。煤炭地下气化的出口煤气成分中不仅含有氢气，甲烷，一氧化碳，二氧化碳，还含有大量的水蒸汽、水雾、焦油、甚至微量的煤渣等，上述的煤炭地下气化的出口煤气就属于多相流的一种，当直接计量煤炭地下气化多相流时，计量的成本和运行费用较高。而且，煤炭地下气化多相流中含有的上述固相和液相杂质会对煤炭地下气化流量的测量造成干扰。现有技术一中国专利200710044625. 8公开了一种多相流计量方法及多相流质量流量计。由差压变送器检测的压差DPl和DP2，超声多普勒流量计测得体积流量QL，输入智能化二次仪表8，以算得气液比NI和含水率WR1，以及气、水、油各相流量；对上述检测的气相流量变换为标准状态下的气相流量。现有技术二 中国专利200880107708. X公开了一种用于测量在管内携带由油气井中采出的气态-液态烃和水的多相混合物的流动特性的方法和系统。所述方法和系统可以用于组合用于测量主管中的气相的流动特性的夹紧式超声波气体流量计和用于测量液相的流动特性的脉冲多普勒传感器(一个或多个)和/或射频(RF)/微波电磁(EM)传感器(一个或多个)。传感器的组合可以用于在诸如当气-液正在大致水平主管中流动时、当流动被分层或使所述被分层和/或类似条件的一定流动条件下进行多相流测量。现有技术三中国专利200910018879. I涉及一种流量计，特别涉及一种煤气流量计。该煤气流量计，包括安装在煤气主管上的热电阻和带球阀流量传感器，其特殊之处在于所述热电阻和带球阀流量传感器分别与流量积算控制器相连接；所述带球阀流量传感器上接通有低压蒸汽主管，低压蒸汽主管上设有防爆电磁阀，流量积算控制器与防爆电磁阀之间安装有中间继电器。本发明配有高温蒸汽吹扫接口，传感器可耐受400°C高温，具有以下优点测量精度1% ;通过独有的温压补偿模型，可以测量饱和煤气流量和其中的干煤气流量，同时具有饱和煤气流量和干煤气流量转换功能。现有技术一的缺点(I)煤炭地下气化出口煤气含有大量的杂质，现有技术一除渣装置过于简单，无法满足煤炭地下气化技术要求；(2)出口煤气温度较高，现有技术一没有做相关方面的设计。现有技术二的缺点(I)由于在煤炭地下气化地下气化炉产气周期过程中，煤气里面的杂质、水量的含量变化较大，采用此技术必然存在较大的误差，尤其在较小流量情况下误差将更为明显；
(2)煤炭地下气化出口主管温度高，现有技术二无法满足实际应用的要求。现有技术三的缺点
可以满足高温测量的要求，但无法测定多相流，无法应对煤炭地下气化出口流量测量复杂性的要求。因此，如何排除煤炭地下气化煤气中大量杂质的干扰，准确地测量气体的总流量成为目前的重点和难点。由于主管中气化煤气的量较大，若采用传统方法进行净化，就需要设立庞大的冷凝器和分离净化设备，这不但增加了投资，运行和维护费用也非常高，并且会造成周围环境的污染
发明内容
针对相关技术中存在的一个或多个问题，本发明的目的在于提供一种计量多相流的方法和系统，以降低计量成本；还提供一种多相流分配装置，以在计量多相流的总流量时，对待计量的多相流进行有效分流。一方面，本发明提供一种计量多相流中气体流量的方法，多相流具有由气体、以及在气体中并随之流动的固相和/或液相形成的第一层流，其特征在于，方法包括从第一层流中分流出一个支流作为样品多相流；将样品多相流中所有气体分离出来作为样品气体并测量样品气体流量；以及根据所测的样品气体流量，计算出第一层流在进行所述分流之前所含的所有气体的总流量。优选地，在多相流还具有与第一层流分层的其它层流时，先将第一层流与其它层流分离，再进行所述的分流出样品多相流的操作。优选地，在样品多相流由含有蒸汽的气体、固相和液相组成时，先将样品多相流中所有固相去除，然后依次进行冷凝和气液分离以得到样品气体，气液分离所分离出的气体和液相，分别汇合于第一层流的与样品多相流分流后的流体中。优选地，在样品多相流由含有蒸汽的气体和液相组成时，直接对样品多相流依次进行冷凝和气液分离后获得样品气体，其中气液分离所分离出的气体和液相，汇合于第一层流的与样品多相流分流后的流体中。优选地，在样品多相流由含有蒸汽气体和固相组成时，先将样品多相流中所有固相去除，然后依次进行冷凝和气液分离后获得样品气体，其中气液分离所分离出的气体和液相，汇合于第一层流的与样品多相流分流后的流体中。优选地，其它层流为在第一层流下方流动的第二层流，由液相和/或在液相中并随之流动的固相形成，其中，在第二层流由液相形成时，将所述的与第一层流分离后的第二层流，汇合于第一层流的与样品多相流分流后的流体中，其中，在第二层流由液相和固相形成时，所述的与第一层流分离后的第二层流在去除所含固相后，才汇合于第一层流的与样品多相流分流后的流体中。优选地，多相流为来自煤炭地下气化炉的煤炭地下气化多相流，样品多相流为煤炭地下气化多相流的支流，样品气体为含有氢气、甲烷、一氧化碳以及二氧化碳的干煤气，总流量为总干煤气流量。优选地，总干煤气流量是从煤炭地下气化炉引入主管道中的煤炭地下气化多相流的总干煤气流量；干煤气流量是与主管道连通的、用于进行所述的分流出样品多相流的第一分流管中的干煤气流量。优选地，如下计算总流量根据克拉伯龙方程将样品气体流量转化为标准状态下的流量，然后再将标准状态下的流量放大得到总流量，其中，放大的比例确定为第一层流在进行所述的分流出样品多相流之前的流量，除以样品多相流的流量所得的数值。优选地，如下计算总流量根据克拉伯龙方程将样品气体流量转化为标准状态下的流量，然后再将标准状态下的流量放大得到总干煤气流量，其中，放大的比例确定为 第一层流在进行所述的分流出样品多相流之前在主管道中的体积流量，除以样品多相流在第一分流管中的体积流量所得的数值。优选地，第一层流在经过第一次过滤后才进行所述的分流出样品多相流，其中，当第一层流含有固相时第一次过滤过滤掉部分固相，当第一层流中含有液相时第一次过滤过滤掉部分液相。优选地，当从样品多相流中分离出的所有气体含有蒸汽时，去除蒸汽后作为样品气体，否则直接以所分离出的所有气体作为样品气体。另一方面，本发明提供一种用于本发明前述任一计量方法的多相流分配装置，包括供具有由气体、以及在气体中并随之流动的固相和/或液相形成的第一层流的多相流进入的主管道；从第一层流中分流出样品多相流的第一分流管，与主管道连通，并构成主管道的支管；供样品多相流分离出的样品气体回流至主管道的第一回流管，与主管道连通。优选地，主管道为水平管道并具有沿其轴线划分的上管壁和下管壁，其中，第一分流管和第一回流管均在上管壁处与主管道连通。优选地，多相流分配装置还包括第二分流管，沿着主管道中多相流的流动方向设在第一分流管上游，并在下管壁处与主管道连通；第二回流管，沿着流动方向设在第一分流管的下游，其入口与第二分流管的出口连通，其出口在下管壁处与主管道连通；以及供样品多相流分离出的液相回流至主管道的第三回流管，沿着流动方向设在第一分流管的下游，并且在上管壁和下管壁的相交位置处与主管道连通。优选地，在上管壁上设有向外鼓起的、且与主管道连通的第一鼓包，第一分流管设在第一鼓包上；在下管壁上设有向外鼓起的、且与主管道连通的第二鼓包，第二分流管设在第二鼓包上。优选地，在下管壁的内侧壁处设有挡板，并且挡板位于第二分流管和第一分流管之间，其中，挡板沿着相交于主管道的轴线方向布置并且横跨在第二鼓包上，其中，挡板与下管壁的内周壁之间密封连接，挡板的顶部与上管壁的内周壁间隔开以形成第一通道。优选地，第一鼓包和第二鼓包中分别填充有至少过滤固相杂质的过滤材料。再一方面，本发明还提供一种计量多相流中气体流量的系统，包括本发明前述任一项多相流分配装置，其中在多相流分配装置中第一回流管处设有流量表。优选地，计量多相流中气体流量的系统还包括对来自第一分流管的样品多相流进行冷凝的冷凝器，与第一分流管连通；对来自第一分流管的样品多相流进行除渣的除渣装置与第一分流管连通；对经冷凝器冷凝后的样品多相流进行气液分离的气液分离器，其气相出口与第一回流管的入口连通，其液相出口与第三回流管的入口连通。相比于现有技术，本发明取得如下技术效果
(I)对于具有由气体、以及在气体中并随气体流动的固相和/或液相形成的第一层流的多相流，为了获得该第一层流中所含气体的总流量，本发明对第一层流进行了分流处理以形成样品多相流，因此本发明测量对象是样品多相流中所含气体(称为样品气体)的流量，至于分流之前第一层流中气体总流量是根据测量值计算出来的，从而，相比于现有技术在不进行分流情形下测量总气体流量而言，本发明由于处理对象是分流出的样品多相流而使得所需设备很小，降低了成本和运行费用。 (2)进一步，对于样品多相流中由气体和液相组成的情形，由气体、液相和固相组成的情形，以及由气体和固相组成的情形，本发明有针对性地采用了去除固相的操作(即除渣处理)、冷凝处理和气液分离的操作，以分离出样品多相流所含所有气体，从而最大程度地避免了样品多相流中所含的液相(例如，水汽、水蒸汽、水雾)和固相对测量样品多相流中样品气体流量精确度的影响；还可以理解，由于所进行的去除固相的操作、冷凝处理、气液分离的处理对象是分流出的样品多相流而不是分流之前的第一层流，因此降低了去除固相、冷凝、气液分离处理的成本，缩短了去除固相、冷凝、气液分离处理的时间。(3)由于本发明将多相流引入主管道中，然后从主管道分流出样品多相流，主管道可以与煤炭地下气化炉连通，以引入煤炭地下气化炉出口排出的高温的煤炭地下气化多相流，因此本发明能够对高温状态下煤炭地下气化多相流总干煤气进行计量。(4)当采用主管道、以及与主管道连通的用以分流出样品多相流的第一分流管时，在多相流仅具有上述第一层流情形下，本发明将样品多相流中分离出的气体和液相均回流至主管道，以汇合于第一层流分流出样品多相流后剩余的多相流；进一步，当多相流还具有与第一层流分层流动的其它层流时，本发明还将分离出的所述其它层流在去除固相后回流至主管道，以汇合于第一层流的分流出样品多相流后剩余的多相流，从而使得主管道中压力均衡不波动、多相流的流动也不波动。对于多相流为煤炭地下气化多相流而言，这尤其重要，既测量了主管道中总干煤气流量，同时保证煤炭地下气化多相流在主管道中在压力均衡的环境下继续向下游输送。(5)进一步，本发明在对第一层流进行第一次过滤后才进行分流出样品多相流的操作，即分流出的样品多相流已经经过第一次过滤，因此能够更有效地去除影响样品多相流中样品气体测量精度的固相和液相杂质。
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中图I为本发明多相流的计量方法原理图；图2是实施图I方法原理图的本发明多相流分配装置的一个示例的局部视图，是沿着主管道轴线的剖视图；图3是沿图2中A-A向的剖视图。
具体实施例方式以下结合
本发明的具体实施方式
。为便于理解本发明计量方法，参见图1，以计量引入主管道21中的煤炭地下气化多相流的总干煤气流量为例，进行说明。引入主管道21中的煤炭地下气化多相流分为以下两种情形
(I)煤炭地下气化多相流是由第一层流和第二层流组成的分层流体。第一层流由气体、以及在气体中并随气体流动的固相和/或液相组成。第一层流中的气体至少是氢气、甲烷、一氧化碳和二氧化碳的混合气体，该混合气体中还可以含有蒸汽，第一层流中的固相可以是随气体流动的微量煤渣等；第一层流中的液相可以是随气体流动的水雾(小水滴)中的一种或几种。第二层流是在第一层流下方流动的层流，由液相和/或在液相中并随液相流动的固相形成。第二层流中的液相可以是液态水、随该液态水流动的焦油、以及其他随液态水一起流动的任何液相；当煤渣不是随着气体流动时，其属于第一层流中的固相，但是当煤渣在第二层流的液相中并随第二层流的液相一起流动时则此时煤渣属于第二层流。在煤炭地下气化领域中，上述第一层流通常称为脏煤气，上述第二层流通常称为层水，并且第一层流和第二层流之间形成有明显的气液分离面。(2)煤炭地下气化多相流只有上述(I)情形中的第一层流、而没有上述(I)情形中 的第二层流，即没有层水。下面以上述两种情形的煤炭地下气化多相流为例，进一步说明计量总干煤气流量的步骤(一 )当引入主管道21中的煤炭地下气化多相流为上述情形⑴时，即煤炭地下气化多相流由第一层流和第二层流形成时(图I中以示出为来流的箭头表示)，计量总干煤气流量方法包括如下(a)-(d)步骤(a)先将第一层流与第二层流分离，再从与第二层流分离后的第一层流中分流出一个支流作为样品多相流。在图I中，第二层流依次经过滤装置25’、第二分流管23被引出主管道21以实现与第一层流的分离，其中当第二层流中不含有固相时，可以省略过滤装置25，。(b)将样品多相流中所有气体分离出来，所分离出的所有气体在含有蒸汽时去除所含蒸汽后作为样品气体，所分离出的所有气体在不含有蒸汽时直接作为样品气体，简而言之，样品气体是不包含蒸汽的。在图I中，通过与主管道21连通的第一分流管24引出样品多相流。在样品多相流含有固相和液相、并且样品多相流中的气体含有蒸汽的情形下，进行如下操作以得到样品气体通过除渣装置3去除样品多相流中固相，通过冷凝器4对样品多相流的气体中蒸汽进行冷凝；通过气液分离器6，对经过去除固相和冷凝处理后的样品多相流进行气液分离器处理，气液分离所分离出的气体即为样品气体(此实施例中，样品气体为含有氢气、甲烧、一氧化碳以及二氧化碳的干煤气)并且该样品气体进入第一回流管26，气液分离所分离出的液相进入第三回流管28中。当样品多相流的气体中不含有蒸汽时可以省略冷凝器4 ;当样品多相流中不含固相时可以省略除渣装置3 ;当样品多相流由气体和固相组成、并且样品多相流中的气体也不含有蒸汽时，可以省略冷凝器4和气液分离器6，此时直接经过除渣装置3去除掉固相后就可以获得样品气体。(C)测量样品气体的流量(例如，体积流量)。在图I中，样品气体进入第一回流管26，通过安装在第一回流管26的流量表7 (此实施例中，流量表7为煤气表)测量出样品气体的流量。(d)根据所测的样品气体流量，计算出第一层流在进行所述的分流出样品多相流之前所含所有气体的总流量。在图I中，是根据流量表7测得的干煤气流量，计算出引入主管道21中的煤炭地下气化多相流中的总干煤气流量。计算总干煤气流量时，根据克拉伯龙方程将煤气表7测得的干煤气流量转化为标准状态(温度为20°C，压力为I个标准大气压)下的流量，然后再将标准状态下的流量放大即得到总干煤气流量，其中放大的比例(I/J)确定为第一层流在进行所述的分流出样品多相流之前在主管道21中的体积流量(I)，除以第一分流管24中样品多相流的体积流量(J)所得的数值继续参见图1，为了确保既能计量主管道中总干煤气流量，又同时保证煤炭地下气化多相流在主管道21中在压力均衡的环境下继续向下游输送。为在第二层流由液相形成时，将与第一层流分离后的第二层流通过第二回流管27回流至主管道21中，以汇合于第一层流的与样品多相流分流后的流体中；在第二层流由液相和固相形成时，与第一层流分离后的第二层流在去除所含固相后通过第二回流管27回流至主管道21中，以汇合于第一层流的与样品多相流分流后的流体中；样品气体通过第一回流管26回流至主管道21中，以汇合于第一层流的与样品多相流分流后的流体中；气液分离器6分离出的液相，经过第三回流管28回流至主管道21中，以汇合于第一层流的与样品多相流分流后的流体中。为了能够更有效地去除影响样品气体测量精度的固相和液相杂质，第一层流在经过第一次过滤后才进行所述的分流出样品多相流，这里的第一次过滤是指当第一层流含有固相时过滤掉部分固相(例如可以过滤到部分煤渣)，当第一层流中含有液相时过滤掉部分液相(例如可以过滤到部分水雾)。( 二)当引入主管道21中的煤炭地下气化多相流为上述情形⑵时，即煤炭地下气化多相流由第一层流形成时，此时省略了所有对第二层流相关的处理步骤，处理第一层流的步骤与前述相同。由于主管道21可以与煤炭地下气化炉连通，以供煤炭地下气化炉出口排出的高温的煤炭地下气化多相流进入，因此本发明能够对高温、脏污、含水的煤炭地下气化多相流中总干煤气进行计量，对煤炭地下气化炉的可控气化具有重要意义。尽管以上描述的是煤炭地下气化多相流中总干煤气流量的计量方法，但是本发明计量方法不局限于此。本发明计量方法可以适用于任何含有气体的多相流，该多相流可以由第一层流组成，也可以由第一层流以及与第一层流形成分层流动的其它层流组成，该第一层流由气体(可以含有蒸汽、也可以不含蒸汽)以及在气体中随气体流动的固相和/或液相形成，该其它层流例如可以是在第一层流下流动的由液相以及随液相流动的固相形成的第二层流等。另一方面，本发明还提供一种用于本发明前述任一计量方法的多相流分配装置，图2是该多相流分配装置的一个示例，由于图I是计量方法的原理图、图2是多相流分配装置的示例，因此图I和图2中同一部件的结构形式和位置有所不同，但是同一标号表示的部件仍然是能够实现同一功能的相同部件。例如，图I中示出的第二分流管23，在图2中出于简化的原因仅示出了一部分，其他类似情况不再重复说明。以下参见图2说明本发明的多相流分配装置，其包括主管道21、与主管道21连通并构成主管道21的一个支管的第一分流管24、以及与主管道21连通的第一回流管26。主管道21供具有第一层流的多相流进入，该多相流可以是例如前述的情形(I)或情形(2)的煤炭地下气化多相流；第一分流管24用以从主管道21的第一层流中分流出样品多相流；第一回流管26用以供样品多相流分离出的气相回流至主管道21，例如如果多相流是煤炭地下气化多相流，则第一回流管26中就是来自样品多相流的干煤气。主管道21优选为水平管道，为便于描述将主管道21沿其轴线划分的上管壁和下管壁。第一分流管24和第一回流管26均在上管壁处与主管道21连通。继续参见图2，多相流分配装置还包括第二分流管23，沿着主管道21中多相流的流动方向(图2中从左至右)设在第一分流管24上游处，该第二分流管23位于主管道21的外侧并且在下管壁处与主管道21连通，从而可以将主管道21中第二层流(如果有)分离出来；第二回流管27，沿着所述流动方向设置在第一分流管24的下游处，第二回流管27的入口用以与第二分流管23的出口连通，第二回流管27的出口在下管壁处与主管道21连通，如此，第二分流管23分离出的第二层流经第二回流管27回流至主管道21中；以及第三回流管28，沿着所述流动方向设在 第一分流管24的下游，并且在上管壁和下管壁的相交位置处与主管道21连通，从而供样品多相流分离出的液相回流至主管道21。进一步，结合图2和图3可看出，在主管道21的上管壁上设有向外鼓起的且与主管道21连通的第一鼓包25，第一分流管24设在第一鼓包25上，以实现在主管道21的上管壁处与主管道21连通；在主管道21的下管壁上设有向外鼓起的且与主管道21连通的第二鼓包25”，第二分流管23设在第二鼓包25”上，以实现在主管道21的下管壁处与主管道21连通。第一鼓包25中填充有至少过滤固相和气相杂质的过滤材料，以实现本发明计量方法中涉及的第一次过滤；第二鼓包25”以及其中填充的至少能够过滤固相杂质的过滤材料构成前述过滤装置25’。从图2和图3中还可看出，在主管道的下管壁的内侧壁处设有挡板22，挡板22位于第二分流管23和第一分流管24之间，并沿着相交于主管道21的轴线方向布置成横跨在第二鼓包25”上。而且，挡板22与主管道21的下管壁的内周壁之间密封连接，挡板22的顶部与主管道21的上管壁的内周壁间隔开以形成第一通道。例如，可以将挡板22的顶部设置为超过主管道21的轴线水平面，但是仍然距离上管壁的内周壁顶点有一定距离。当引入主管道21的多相流为煤炭地下气化多相流，并且该煤炭地下气化多相流由前述的脏煤气和在脏煤气底部流动的层水构成时，挡板22将层水阻挡下来，而脏煤气从挡板22与主管道21之间形成的所述第一通道通过，然后经过第一鼓包25中过滤杂质进行过滤(即前述的第一次过滤)后分流到第一分流管24中，此时第一分流管24分流出的样品多相流是经过第一次过滤处理后的脏煤气的一部分。而被挡板22阻挡下来的层水经过过滤装置25’过滤和第二分流管23，以与脏煤气分离开。再一方面，本发明还提供一种计量多相流中气体流量的系统。参见图1，其包括本发明前述任一多相流分配装置，在多相流分配装置的第一回流管26处设有流量表7，以计量样品气体流量。本发明计量系统还包括与第一分流管24连通的冷凝器4 (例如空冷器)，以对来自第一分流管24的样品多相流进行冷凝；与第一分流管24连通的除渣装置3，以对来自第一分流管24的样品多相流进行去除所含固相的操作；气液分离器6，对经冷凝器4冷凝后的样品多相流进行气液分离，气液分离器6的气相出口与第一回流管26的入口连通，气液分离器6液相出口与所述第三回流管(28)的入口连通。本发明中蒸汽是气体，是可以通过冷凝器液化的气体；水雾是液相的，是可以随气体流动的；干煤气是指去除掉脏煤气中蒸汽、固相(例如煤渣)和液相(例如水雾等)后得到的混合气体；当干煤气中汇合有蒸汽、以及例如水雾等液相时就是湿煤气，显然本发明计量方法能够以较低成本计量出湿煤气中所含干煤气流量。除非明确指出压力为绝对压力，否则压力为相对压力。多相流是指两种或两种以上不同相的流体混合在一起流动的混合流体；空冷器是指空气冷却器是以环境空气作为冷却介质，横掠翅片管外，使管内高温工艺流体得到冷却或冷凝的设备，简称“空冷器”，也称“空气冷却式换热器”；分离器是指把混合的物质分离成两种或两种以上不同的物质的机器。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种计量多相流中气体流量的方法，所述多相流具有由气体、以及在所述气体中并随之流动的固相和/或液相形成的第一层流，其特征在于，所述方法包括 从所述第一层流中分流出一个支流作为样品多相流； 将所述样品多相流中所有气体分离出来作为样品气体，并测量所述样品气体流量；以及 根据所测的样品气体流量，计算出所述第一层流在进行所述分流之前所含的所有气体的总流量。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于， 在所述多相流还具有与所述第一层流分层的其它层流时，先将所述第一层流与所述其它层流分离，再进行所述的分流出样品多相流的操作。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于， 在所述样品多相流由含有蒸汽的气体、固相和液相组成时，先将所述样品多相流中所有固相去除，然后依次进行冷凝和气液分离以得到所述样品气体， 其中，所述气液分离所分离出的气体和液相，分别汇合于所述第一层流的与所述样品多相流分流后的流体中。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于， 在所述样品多相流由含有蒸汽的气体和液相组成时，直接对所述样品多相流依次进行冷凝和气液分离后获得所述样品气体，其中所述气液分离所分离出的气体和液相，汇合于所述第一层流的与所述样品多相流分流后的流体中。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于， 在所述样品多相流由含有蒸汽气体和固相组成时，先将所述样品多相流中所有固相去除，然后依次进行冷凝和气液分离后获得所述样品气体，其中所述气液分离所分离出的气体和液相，汇合于所述第一层流的与所述样品多相流分流后的流体中。
6.根据权利要求3-5中任一项所述的方法,其特征在于， 所述其它层流为在所述第一层流下方流动的第二层流，由液相和/或在所述液相中并随之流动的固相形成， 其中，在所述第二层流由液相形成时，将所述的与所述第一层流分离后的第二层流，汇合于所述第一层流的与所述样品多相流分流后的流体中， 其中，在所述第二层流由液相和固相形成时，所述的与所述第一层流分离后的第二层流在去除所含固相后，才汇合于所述第一层流的与所述样品多相流分流后的流体中。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于， 所述多相流为来自煤炭地下气化炉的煤炭地下气化多相流，所述样品多相流为所述煤炭地下气化多相流的支流，所述样品气体为含有氢气、甲烷、一氧化碳以及二氧化碳的干煤气，所述总流量为总干煤气流量。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于， 所述总干煤气流量是从所述煤炭地下气化炉引入主管道中的煤炭地下气化多相流的总干煤气流量； 所述干煤气流量是与所述主管道连通的、用于进行所述的分流出样品多相流的第一分流管(24)中的干煤气流量。
9.根据权利要求1_5、7中任一项所述的方法，其特征在于，如下计算所述总流量 根据克拉伯龙方程将所述样品气体流量转化为标准状态下的流量，然后再将标准状态下的流量放大得到所述总流量， 其中，所述放大的比例(I/J)确定为所述第一层流在进行所述的分流出样品多相流之前的流量(I)，除以所述样品多相流的流量(J)所得的数值。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，如下计算所述总流量 根据克拉伯龙方程将所述样品气体流量转化为标准状态下的流量，然后再将标准状态下的流量放大得到所述总干煤气流量， 其中，所述放大的比例确定为所述第一层流在进行所述的分流出样品多相流之前在所述主管道中的体积流量，除以所述样品多相流在所述第一分流管(24)中的体积流量所得的数值。
11.根据权利要求1-5、7_8中任一项所述的方法,其特征在于， 所述第一层流在经过第一次过滤后才进行所述的分流出样品多相流，其中，当所述第一层流含有固相时所述第一次过滤过滤掉部分固相，当所述第一层流中含有液相时所述第一次过滤过滤掉部分液相。
12.根据权利要求1-5、7-8中任一项所述的方法，其特征在于， 当从所述样品多相流中分离出的所有气体含有蒸汽时，去除蒸汽后作为样品气体，否则直接以所分离出的所有气体作为样品气体。
13.一种用于前述任一权利要求所述方法的多相流分配装置，包括 供具有由气体、以及在所述气体中并随之流动的固相和/或液相形成的第一层流的多相流进入的主管道(21)； 从所述第一层流中分流出样品多相流的第一分流管(24)，与所述主管道(21)连通，并构成所述主管道(21)的支管； 供所述样品多相流分离出的样品气体回流至所述主管道(21)的第一回流管(26)，与所述主管道(21)连通。
14.根据权利要求13所述的多相流分配装置，其特征在于， 所述主管道(21)为水平管道并具有沿其轴线划分的上管壁和下管壁，其中，所述第一分流管(24)和第一回流管(26)均在所述上管壁处与所述主管道(21)连通。
15.根据权利要求14所述的多相流分配装置，其特征在于，所述多相流分配装置还包括 第二分流管(23)，沿着所述主管道(21)中多相流的流动方向设在所述第一分流管(24)上游，并在所述下管壁处与所述主管道(21)连通； 第二回流管(27)，沿着所述流动方向设在所述第一分流管(24)的下游，其入口与所述第二分流管(23)的出口连通，其出口在所述下管壁处与所述主管道(21)连通；以及 供所述样品多相流分离出的液相回流至所述主管道(21)的第三回流管(28)，沿着所述流动方向设在所述第一分流管(24)的下游，并且在所述上管壁和下管壁的相交位置处与所述主管道(21)连通。
16.根据权利要求15所述的多相流分配装置，其特征在于， 在所述上管壁上设有向外鼓起的、且与所述主管道(21)连通的第一鼓包(25)，所述第一分流管(24)设在所述第一鼓包(25)上； 在所述下管壁上设有向外鼓起的、且与所述主管道(21)连通的第二鼓包(25”)，所述第二分流管(23)设在所述第二鼓包(25”)上。
17.根据权利要求16所述的多相流分配装置，其特征在于， 在所述下管壁的内侧壁处设有挡板(22)，并且所述挡板(22)位于所述第二分流管(23)和第一分流管(24)之间， 其中，所述挡板(22)沿着相交于所述主管道(21)的轴线方向布置并且横跨在所述第二鼓包(25，，)上， 其中，所述挡板(22)与所述下管壁的内周壁之间密封连接，所述挡板(22)的顶部与所述上管壁的内周壁间隔开以形成第一通道。
18.根据权利要求15或17所述的多相流分配装置，其特征在于， 所述第一鼓包(25)和第二鼓包(25”)中分别填充有至少过滤固相杂质的过滤材料。
19.一种计量多相流中气体流量的系统，其特征在于，包括权利要求13-18中任一项所述多相流分配装置，其中在所述多相流分配装置中第一回流管(26)处设有流量表(7)。
20.根据权利要求19所述的系统，其特征在于，还包括 对来自所述第一分流管(24)的样品多相流进行冷凝的冷凝器(4)，与所述第一分流管(24)连通； 对来自所述第一分流管(24)的样品多相流进行除渣的除渣装置(3)，与所述第一分流管(24)连通； 对经所述冷凝器(4)冷凝后的样品多相流进行气液分离的气液分离器￠)，其气相出口与所述第一回流管(26)的入口连通，其液相出口与所述第三回流管(28)的入口连通。
全文摘要
本发明提供一种计量多相流中气体流量的方法和系统、多相流分配装置。方法包括从第一层流中分流出样品多相流；将样品多相流中所有气体分离出来，作为样品气体，样品气体不含蒸汽；测量样品气体流量；根据样品气体流量，计算出第一层流在进行分流之前所含的所有气体的总流量。多相流分配装置包括供具有第一层流的多相流进入的主管道(21)；从第一层流中分流出样品多相流的第一分流管(24)，与主管道(21)连通并构成主管道(21)的支管；供样品多相流分离出的样品气体回流至主管道(21)的第一回流管(26)，与主管道(21)连通。计量系统包括多相流分配装置，第一回流管(26)处设有流量表(7)。本发明能降低计量成本。
文档编号G01F1/74GK102620791SQ20121010661
公开日2012年8月1日 申请日期2012年4月12日 优先权日2012年4月12日
发明者李庆堂, 杨志伟, 王栋, 王跃 申请人:新奥气化采煤有限公司