[发明专利]计量多相流中气体流量的方法和系统、多相流分配装置

说明书

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DP1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N1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200910018879.1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℃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：

(1)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：

(1)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。