專利名稱：向高壓系統(tǒng)連續(xù)進(jìn)給和壓送固體物料的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種向高壓系統(tǒng)輸送煤料的系統(tǒng)，尤其是連續(xù)從低壓系統(tǒng)向高壓系統(tǒng)輸送煤料以對(duì)煤料進(jìn)行加工的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前發(fā)電系統(tǒng)中使用的設(shè)備常常需要一套高壓煤料輸送系統(tǒng)，特別是許多這樣的高壓系統(tǒng)包括高壓反應(yīng)器，高壓反應(yīng)器使煤燃燒生熱或者從煤中進(jìn)一步精煉碳。高壓用來(lái)使煤幾乎是瞬間燃燒而釋放出所要到達(dá)的能量。既使所用的煤經(jīng)過(guò)高度研磨，基本上仍為固體顆粒物料，很難被壓縮到燃燒所需的高壓狀態(tài)。為供送煤料并使煤料達(dá)到燃燒所需的高壓狀態(tài)，常常將煤料加工成煤漿。這樣，煤漿可以較容易的泵送并易于壓縮到所需的高壓狀態(tài)。通常，希望能夠把煤料加壓到至少1000計(jì)示磅/平方英寸(psig)的壓力。
已經(jīng)研制出了各種各樣的提供所需高壓煤料的系統(tǒng)，但是，所有的這些系統(tǒng)都存在著大量的缺陷。使用這些系統(tǒng)時(shí)，煤料通常會(huì)首先被置入一種液漿中，液漿包括液體，比如水，煤料顆粒懸浮于其中。煤漿中的載液作為煤漿中的過(guò)量殘余被輸送到反應(yīng)器，因而降低了反應(yīng)器的效率。
一個(gè)典型的例子是，以前研制出了一種閘斗倉(cāng)進(jìn)料系統(tǒng)，利用這種系統(tǒng)，閘斗倉(cāng)先被加壓，然后將其清空到加壓系統(tǒng)中。在第一個(gè)閘斗倉(cāng)清空之后，系統(tǒng)關(guān)閉，之后對(duì)第二個(gè)閘斗倉(cāng)進(jìn)行加壓，然后再將其清空到加壓系統(tǒng)中。這一系統(tǒng)僅能實(shí)現(xiàn)斷斷續(xù)續(xù)的加壓煤料的進(jìn)料。
也有其他系統(tǒng)被提出，這些系統(tǒng)產(chǎn)出一種二氧化碳和煤形成的液漿后，將其輸送到燃燒系統(tǒng)或反應(yīng)系統(tǒng)。然而，這些系統(tǒng)仍然需要有不可靠的循環(huán)閘斗倉(cāng)以在起始階段增加煤漿的壓力。此外，循環(huán)閘斗倉(cāng)通常具有多個(gè)閥門(mén)和效率低下、需要幾乎終生維護(hù)的氣體壓縮機(jī)。
還有其它系統(tǒng)試圖提供一種使用螺旋進(jìn)料器或泵的進(jìn)料系統(tǒng)，但是它們具有同樣的缺陷，尤其是，在進(jìn)料系統(tǒng)周圍，這些系統(tǒng)通常需要有多個(gè)換熱器，以便在進(jìn)料裝置內(nèi)使輸送到煤料中的二氧化碳(CO2)具有合適的溫度。這些都依賴于泵入進(jìn)料裝置的液態(tài)CO2的固化，這些固化能夠形成封堵，阻止物料在從輸入的低壓端向輸出的高壓端行進(jìn)時(shí)的回流。這些系統(tǒng)不易克服泵入煤料所抵抗的高壓頭。
因此，本發(fā)明旨在提供一種能夠把煤料連續(xù)送入用于氣化反應(yīng)的高壓煤料系統(tǒng)和其他高壓系統(tǒng)的系統(tǒng)。特別是旨在提供一種連續(xù)煤料輸送系統(tǒng)，這種系統(tǒng)使用相對(duì)廉價(jià)的CO2氣體在室溫及固定床容積密度(static bed bulkdensity)下將煤料送入燃燒器。此外，本發(fā)明還旨在提供一種通過(guò)不超過(guò)兩個(gè)的池來(lái)輸送高壓煤漿，從而為高壓反應(yīng)器提供高壓供料池的系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種向高壓容器連續(xù)輸送煤料的系統(tǒng)，該連續(xù)煤料輸送系統(tǒng)首先為輸送到第一壓力池的固體煤料進(jìn)行初始加壓。在含有液態(tài)二氧化碳的第一壓力池中形成煤漿，煤漿通過(guò)第二煤漿泵加壓進(jìn)入到最后的高壓池。
本發(fā)明的第一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例為一基本連續(xù)向物料加壓的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括儲(chǔ)存著第一壓力下所供應(yīng)物料的容器。進(jìn)料器具有一個(gè)同該容器可操作連接的進(jìn)料器入口，這樣，一部分物料能夠被有選擇和連續(xù)地供送到進(jìn)料器。進(jìn)料器還具有一進(jìn)料器出口，因而，在第二壓力下的池具有一個(gè)同所述進(jìn)料器出口可操作連接的池入口。第二壓力至少是第一壓力的兩倍，且進(jìn)料器有選擇地、連續(xù)地從所述容器向所述池傳送物料。
本發(fā)明的第二個(gè)優(yōu)選實(shí)施例包括一基本連續(xù)向物料加壓，并將加壓后的物料輸送到高壓反應(yīng)器的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括儲(chǔ)存著環(huán)境壓力下的供應(yīng)物料的容器。具有進(jìn)料器入口的進(jìn)料器可操作地與該容器連接，這樣，一部分物料能夠被有選擇和連續(xù)地供送到所述進(jìn)料器。進(jìn)料器上設(shè)置一進(jìn)料輔助器以協(xié)助向進(jìn)料器出口輸送物料。第一池的壓力至少是容器環(huán)境壓力的兩倍，并且第一池還具有一個(gè)同進(jìn)料器出口可操作連接的池入口。進(jìn)料器可以有選擇地和連續(xù)地從所述容器向所述第一池傳送物料。
本發(fā)明的第三個(gè)優(yōu)選實(shí)施例提供了一種向加壓池基本連續(xù)供應(yīng)加壓煤漿的系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有一容器，在環(huán)境壓力下可向該容器的出口供應(yīng)煤料。該系統(tǒng)還具有一進(jìn)料器，該進(jìn)料器有一同容器出口可操作連接的進(jìn)料器入口，這樣，一部分煤料能夠有被選擇和連續(xù)地供送到進(jìn)料器。在至少是容器的環(huán)境壓力的兩倍的壓力下，一液漿池中盛放著由煤料和液體形成的煤漿。該池還具有一同進(jìn)料器出口可操作連接的池入口。液漿泵將煤漿從液漿池泵送到高壓池。液漿泵將煤漿的壓力增加了至少四倍。
本發(fā)明的第四個(gè)優(yōu)選實(shí)施例包括一種向高壓系統(tǒng)基本連續(xù)輸送由固體物料和液體形成的加壓液漿的方法。該方法包括利用進(jìn)料器將干燥并處在環(huán)境壓力下的大量物料輸送到壓力容器內(nèi)。然后在該壓力容器中物料與液體混合形成液漿，接著，再將液漿由壓力容器泵送到高壓容器。在液漿進(jìn)入高壓容器之前，還從液漿中除去一部分液體。
本發(fā)明的第五個(gè)優(yōu)選實(shí)施例包括一將粉末狀物料從低壓環(huán)境傳送到高壓環(huán)境的噴射進(jìn)料器。該噴射進(jìn)料器具有用來(lái)盛放處在噴射進(jìn)料器內(nèi)物料的殼體。該殼體具有一用來(lái)接收粉末物料的入口。一出口使得物料能夠流出該殼體。在殼體中設(shè)置有螺桿，以將物料從所述入口輸送到所述出口。螺桿上有一噴射口。該噴射口有助于使物料移動(dòng)到所述出口。在出口處的壓力高于入口處的壓力。
本發(fā)明的第六個(gè)優(yōu)選實(shí)施例包括一將粉末狀物料從低壓環(huán)境傳送到高壓環(huán)境的噴射進(jìn)料器。該噴射進(jìn)料器的殼體容納著處在噴射進(jìn)料器內(nèi)的物料。該殼體還有一入口和一出口。殼體內(nèi)設(shè)置有用來(lái)將物料從入口輸送到出口并能夠沿著第一方向軸向旋轉(zhuǎn)的螺桿。圍繞螺桿形成迷宮型密封，并且該密封與螺桿連通以基本消除物料的反向流動(dòng)。所述出口處的壓力高于所述入口處的壓力。
從本發(fā)明的詳細(xì)描述中，本發(fā)明其他領(lǐng)域的應(yīng)用將是顯而易見(jiàn)的?？梢岳斫庠敿?xì)描述和具體實(shí)施例，當(dāng)所指為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例時(shí)，僅僅是為了解釋本發(fā)明而不是對(duì)本發(fā)明范圍的限制。


結(jié)合詳盡的說(shuō)明以及附圖能夠更充分的理解本發(fā)明，其中圖1依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，向高壓容器輸送煤料的連續(xù)煤料輸送系統(tǒng)圖解視圖；圖2a依據(jù)本發(fā)明第二個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的噴射進(jìn)料裝置的剖面簡(jiǎn)圖；圖2b圖2a中螺旋噴射進(jìn)料裝置的螺旋部分剖面詳盡視圖；
圖3從圖2中環(huán)3內(nèi)的噴射進(jìn)料裝置部分的詳盡視圖；圖4沿著圖3中線4-4的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
下面對(duì)本光明優(yōu)選實(shí)施例的描述本質(zhì)上僅僅是示例性的，而其目的決不是限制本發(fā)明、其應(yīng)用或使用。
如圖1所示，其中示出了本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的連續(xù)粉末狀煤料進(jìn)料系統(tǒng)10。一定體積的粉末狀煤料11首先儲(chǔ)存在周邊儲(chǔ)煤倉(cāng)12中，儲(chǔ)煤倉(cāng)12用與之相匹配的蓋子14覆蓋，蓋子14上具有進(jìn)煤管16。進(jìn)煤管16可以具有進(jìn)煤裝置16a，例如振動(dòng)進(jìn)煤器，從而促進(jìn)煤料流入儲(chǔ)煤倉(cāng)12。二氧化碳(CO2)凈化管17提供通過(guò)煤料11的CO2氣流，以除去煤料11的煤料顆粒之間存在的空氣。儲(chǔ)煤倉(cāng)12還包括一個(gè)出口或倒料口18。利用振蕩器或攪拌器20，煤料11通過(guò)倒料口18從儲(chǔ)煤倉(cāng)12中被引出或移出，就這樣，煤料從儲(chǔ)煤倉(cāng)12的內(nèi)部或出煤口18的附近流出，從而將煤料源源不斷地輸送到固體煤料泵22。
固體煤料泵22需要有最小約60計(jì)示磅/平方英寸(psig)(大約5.1個(gè)大氣壓)的泵壓，此外，最好固體煤料泵22至少逆著約150psig(約11.2大氣壓)的壓力從儲(chǔ)煤倉(cāng)12將固體煤料泵出。為完成這一任務(wù)，固體煤料泵22可以具有氣體進(jìn)料管24，其上設(shè)有控制閥門(mén)26，以調(diào)節(jié)通過(guò)氣體進(jìn)料管24的氣流。固體煤料泵22包括一個(gè)大氣壓或環(huán)境壓力下的進(jìn)煤端28，和高壓下出煤端30。
固體煤料泵22通常由馬達(dá)32驅(qū)動(dòng)，馬達(dá)32通過(guò)合適的齒輪箱34與固體煤料泵22連接。在低壓端28煤料從儲(chǔ)煤倉(cāng)12進(jìn)入固體煤料泵22，然后，固體煤料泵22將煤料11沿著固體煤料泵22的長(zhǎng)度方向泵入到出口端30。在這期間，煤料11壓力增加，并在適合的高壓下從固體煤料泵22流出。
在出口端30，煤料11首次在收集站36處堆積。管線37具有閥門(mén)38，用來(lái)控制煤料11從煤的收集站36向煤漿池40的流動(dòng)。煤漿池40具有隔熱套筒42，以使煤漿池40內(nèi)保持恒溫。此外，為了進(jìn)一步調(diào)節(jié)煤漿池40內(nèi)的溫度，套筒42具有制冷或加熱裝置。煤漿池40還包括一個(gè)合適的攪拌器44，例如轉(zhuǎn)子或葉片攪拌器。攪拌器44由合適的外部或內(nèi)部馬達(dá)46驅(qū)動(dòng)，以提供使煤漿池40內(nèi)的煤漿保持懸浮所需的攪拌。
在煤漿池40內(nèi)形成的煤漿具有固態(tài)或基本為固態(tài)的組分，包括從儲(chǔ)煤倉(cāng)12進(jìn)入到煤漿池40的固體煤料11。固態(tài)組分懸浮在液態(tài)組分中，液態(tài)組分可以是任意合適的液態(tài)組分，但通常是從煤漿劑管線48，優(yōu)選為液態(tài)二氧化碳管線48供應(yīng)給煤漿池40的液態(tài)二氧化碳。液態(tài)CO2通過(guò)煤漿劑管線48進(jìn)入到煤漿池40內(nèi)，在攪拌器44的攪拌作用下，煤料11懸浮在液態(tài)CO2中。通常，為使CO2保持液態(tài)，煤漿池內(nèi)的壓力至少維持在60psig。因此，煤漿池40內(nèi)的溫度大約為-36℃到-55℃之間(大約-33°F到-67°F)。
通過(guò)煤漿管線50，煤漿從煤漿池40流入液體煤漿泵52。液體煤漿泵52可以為通常所知的任何液體泥漿泵，比如由Moyno Inc.of Springfield，Ohio生產(chǎn)的煤漿泵。煤漿泵52包括由馬達(dá)56驅(qū)動(dòng)的泵體或泵部54，還包括低壓入口58和高壓出口60。高壓出口60包括排出管線或煤漿輸送管線62，煤漿輸送管線62將煤漿從液體煤漿泵52輸送到固/液分離器64。液體煤漿泵52將煤漿的壓力從流出煤漿池40時(shí)的壓力增加到大約1300psig?？梢岳斫?，根據(jù)最終想要達(dá)到的壓力可以獲得更低或更高的壓力。此外，可以依次設(shè)置幾個(gè)液體煤漿泵52，用來(lái)增加或逐步增加液態(tài)煤漿的壓力。
固/液分離器64可以包含一個(gè)諸如旋風(fēng)分離器式的分離器，固/液分離器64具有在煤漿通過(guò)高壓管線66被輸送到高壓池68儲(chǔ)存起來(lái)之前除去煤漿中多余的液體的裝置。固/液分離器64的壓力維持在高壓池68內(nèi)壓力的水平，也就是從液體煤漿泵52流出時(shí)的壓力。通常，高壓池68需要被加壓到至少約1100psig。然后，將高壓池68內(nèi)加壓的物料通過(guò)進(jìn)料系統(tǒng)70從高壓池68輸送到合適的高壓反應(yīng)器72。在專利號(hào)為4191500、發(fā)明人為Oberg等并最初轉(zhuǎn)讓給Rockwell International Corporation、名稱為“Dense-Phase Feeder Method”的美國(guó)專利中描述一種進(jìn)料系統(tǒng)70，這里引用其全文作為參考。因此，儲(chǔ)存在高壓池68內(nèi)的物料能夠被有效地、容易地輸送到高壓反應(yīng)器72內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)。
至此，對(duì)系統(tǒng)10的說(shuō)明已經(jīng)描述了從儲(chǔ)煤倉(cāng)12出來(lái)的固態(tài)煤料的流動(dòng)路徑，儲(chǔ)煤倉(cāng)12出來(lái)的固體煤料在煤漿池40內(nèi)變?yōu)槊簼{，然后，在高壓下被泵入到高壓池68。然而，固體煤料泵22和煤漿池40兩個(gè)都需要一種附加的物料以協(xié)助它們的運(yùn)轉(zhuǎn)。雖然下面的描述記載了輸送到固體煤料泵22的氣體，但是可以理解，本系統(tǒng)10可以使用能夠?qū)⒐虘B(tài)煤料從儲(chǔ)煤倉(cāng)12中的大氣壓增壓到煤漿池40中的壓力的泵。不過(guò)，在煤漿池40內(nèi)形成煤漿的液體以及向煤料泵22供應(yīng)的氣體最好是CO2。
CO2首先由CO2供應(yīng)裝置76提供，然而，在系統(tǒng)10首次使用之后，大部分的CO2被循環(huán)利用。因此，CO2供應(yīng)裝置76變成了補(bǔ)充CO2的供應(yīng)裝置76。補(bǔ)充CO2的供應(yīng)裝置76通常保持在周圍環(huán)境狀態(tài)，也就是通常的1個(gè)大氣壓附近(大約0.0psig)和大約21℃(70°F)，這樣，補(bǔ)充CO2的供應(yīng)裝置76內(nèi)的CO2是氣體。CO2氣體通過(guò)補(bǔ)充供應(yīng)管線78進(jìn)入第一個(gè)壓縮機(jī)80。第一壓縮機(jī)80將從CO2供應(yīng)裝置76出來(lái)的CO2壓縮到大約60psig。此外，第一壓縮機(jī)80將從CO2供應(yīng)裝置76出來(lái)的CO2增溫到大約150℃(大約300°F)。
然后，CO2供應(yīng)管線78將從CO2供應(yīng)裝置76出來(lái)的CO2氣體輸送到換熱器82。換熱器82將CO2管線78內(nèi)CO2的部分熱量傳到煤漿輸送管線62。輸送管線62內(nèi)煤漿的溫度約為-29℃(大約-20°F)。因此，在煤漿進(jìn)入到固/液分離器64之前，最好將其升高到約21℃。所以，換熱器82可以將煤漿輸送管線62內(nèi)的煤漿加熱到21℃。反過(guò)來(lái)這又使CO2供應(yīng)管線78內(nèi)的CO2在進(jìn)入到第二壓縮機(jī)84之前溫度降低到約21℃。第二壓縮機(jī)84將CO2壓縮到約150psig和約150℃(約300°F)。
在CO2進(jìn)入制冷冷凝器86之前，CO2供應(yīng)管線78重新回到換熱器82，以將CO2的溫度降低至約21℃。冷凝器86使最初來(lái)自CO2供應(yīng)裝置76的CO2氣體冷卻并冷凝到液態(tài)。在離開(kāi)第二壓縮機(jī)84之后，CO2的壓力高于煤漿池40的壓力。冷凝器使CO2冷卻到大約-40℃(-40°F)，產(chǎn)生液態(tài)CO2。在合適的溫度和壓力下，液態(tài)CO2然后被輸送到煤漿池40，在那與由固體煤料泵22泵到煤漿池40中的固體煤料11形成煤漿。
在固/液分離器64內(nèi)，多余的CO2被從煤漿中被除去并通過(guò)CO2返回或再循環(huán)管線90重新返回系統(tǒng)10。氣體輸送管線24從CO2返回管線90分叉以向固體煤料泵22供應(yīng)高壓二氧化碳。從固/液分離器64分離出來(lái)的CO2仍處在高壓狀態(tài)，也就是煤漿從液體煤漿泵52流出時(shí)的壓力。然而，由于換熱器82對(duì)CO2進(jìn)行了加熱，在煤料供應(yīng)管線24內(nèi)的CO2的溫度接近21℃。
其余的CO2，也就是沒(méi)有進(jìn)入固體煤料泵22的CO2，然后進(jìn)入膨脹閥92，膨脹閥92使其從返回管線90中的高壓狀態(tài)大大減壓。在約70psig至180psig的壓力下，從膨脹閥流出的CO2進(jìn)入低壓返回管線94。壓力的劇減同樣也大大降低了CO2的溫度，以致當(dāng)其處在低壓返回管線94中時(shí)，能夠維持在約-40℃至-57℃(約-40°F至-70°F)的溫度。同樣。在這一條件下，CO2處于相位變化過(guò)程且處于氣液兩相狀態(tài)。因此，CO2首先被從低壓返回管線94輸送到氣液分離器96。
使用合適的氣液旋風(fēng)分離器的氣液分離器96汲取CO2中的液體部分，并將其輸送到液態(tài)CO2返回管線98。液體又返回到煤漿劑輸送管線48，以向煤漿池40供應(yīng)液體。氣體CO2管線100與來(lái)自CO2供應(yīng)裝置76的CO2匯合，并被輸送到冷凝器86。來(lái)自氣/液分離器96的氣體冷卻之后，冷凝的CO2和來(lái)自CO2供應(yīng)裝置76的CO2一起合并到煤漿劑管線48中，以被輸送到煤漿池40內(nèi)形成煤漿。
既然已經(jīng)描述了系統(tǒng)10，下面將結(jié)合本發(fā)明優(yōu)選操作方法討論系統(tǒng)10的操作。通常首先將向儲(chǔ)煤倉(cāng)12供應(yīng)的煤料11干燥到濕氣重量百分比近似為2％到6％。因此，煤料11在進(jìn)入儲(chǔ)煤倉(cāng)12之前基本上是干燥的，這就減少了后來(lái)必須從系統(tǒng)10中除去以確保系統(tǒng)10正常運(yùn)轉(zhuǎn)和高壓反應(yīng)器72有效運(yùn)轉(zhuǎn)的濕氣和水蒸氣含量。此外，輸送到儲(chǔ)煤倉(cāng)12的煤料11通常要研磨呈非常精細(xì)的粉末，通常，煤料11要研磨成其中70％到90％的煤料11能夠穿過(guò)200目的篩子。這樣做不僅能夠使固體煤料泵22和液體煤漿泵52有效運(yùn)轉(zhuǎn)，還使煤料11在經(jīng)過(guò)系統(tǒng)10的壓縮之后，能夠在高壓反應(yīng)器72內(nèi)快速反應(yīng)。雖然儲(chǔ)煤倉(cāng)12內(nèi)的煤料11是很精細(xì)的顆粒或粉末，其基本上是固體，并且煤料11在連續(xù)進(jìn)料系統(tǒng)10中形成加壓的煤漿，并將煤漿供給到高壓池68中。此外，儲(chǔ)煤倉(cāng)12通常處在周圍環(huán)境或大氣狀態(tài)。因此，根據(jù)周圍的環(huán)境，儲(chǔ)煤倉(cāng)12通常不加壓并維持在一個(gè)大氣壓和約18至25℃的狀態(tài)。儲(chǔ)煤倉(cāng)12內(nèi)的煤料通常被來(lái)自CO2凈化管線17的CO2所攪拌和凈化。另外，這樣有助于減少固著在儲(chǔ)存于儲(chǔ)煤倉(cāng)12內(nèi)的煤料11的顆粒內(nèi)的濕氣含量。
來(lái)自儲(chǔ)煤倉(cāng)12的煤料11在重力的作用下被輸送到固體煤料泵22。雖然攪拌器20可以協(xié)助這一過(guò)程，但是，通常煤料通過(guò)出口18僅能落到固體煤料泵22的低壓端或入口28處。然后，固體煤料泵22將煤料11輸送到高壓端30，在煤料11流出高壓端30之前，高壓端30對(duì)其進(jìn)行加壓。
由于煤料11被泵送通過(guò)固體煤料泵22，煤料11的壓力從環(huán)境壓力或大約0.0psig的壓力增加到通常大約為60psig至180psig的煤漿池內(nèi)壓力。這就大大壓縮了CO2氣體和存在于固體煤料11的顆粒之間的其它間隙氣體。這一壓縮就將煤料11的顆粒所攜帶氣體的體積在其流經(jīng)固體煤料泵22時(shí)，減小了7到10倍。CO2管線24所供應(yīng)的CO2氣體能夠彌補(bǔ)這一壓縮體積，所以，可以減小煤料顆粒內(nèi)的壓縮接觸力。
如果沒(méi)有氣體管線24所供應(yīng)CO2氣體的體積彌補(bǔ)，煤料11就不能流過(guò)泵22，并可能形成堵塞。由于向固體煤料泵22供應(yīng)的是CO2，所以通過(guò)固體煤料泵22所泵送的煤料11的固體容積密度的增加通常不會(huì)超過(guò)5％。煤料顆粒以約40lbm/ft3的容積密度進(jìn)入固體煤料泵22，因?yàn)槊毫媳谎心コ闪朔勰?，煤料?shí)際的容積密度為87lbm/ft3。因此，煤料11的顆粒不能被大程度的壓縮，并仍能可移動(dòng)地通過(guò)固體煤料泵22。由氣體供應(yīng)管線24向固體煤料泵22供應(yīng)的CO2有助于固體煤料泵22在沒(méi)有過(guò)量壓縮泵入到高壓池68中的煤料的同時(shí)保持連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。
在煤料11流出高壓端30之后，在重力的作用下或在泵的直接作用下，進(jìn)入到煤漿輸送池管線37。煤漿池40內(nèi)具有從固體煤料泵22泵入的固體煤料，以及煤漿管線48所供應(yīng)的液態(tài)二氧化碳。煤漿池40通常維持在約-34℃至-50℃之間(約-30°F至-60°F)，這就是煤漿池40外面具有隔熱套筒42的一個(gè)原因。如果CO2的溫度增加，那么為了使CO2保持液態(tài)，煤漿池40的壓力就必須增加。舉個(gè)例子，如果溫度約為-30℃，那么煤漿池的壓力將會(huì)接近180psig，如果煤漿池40內(nèi)的溫度升高，那么固體煤料泵22就需要抵抗這一壓力泵入固體煤料11。然而，使CO2處于高溫狀態(tài)，通過(guò)降低加熱煤漿所需的能量，能夠使系統(tǒng)10更加有效的運(yùn)轉(zhuǎn)。同樣，如果沒(méi)有附加的制冷裝置或冷凝器使CO2冷卻至更低的溫度，減少進(jìn)行制冷運(yùn)轉(zhuǎn)所需的能量就會(huì)增加效率。作為固體煤料泵22克服高壓頭泵送固體煤料的示例性的泵將在下文中描述。
來(lái)自煤漿池40的煤漿然后通過(guò)煤漿輸送管線50流入到液體煤漿泵52，液體煤漿泵52優(yōu)選地使煤漿的壓力增加到約1100psig至1400psig?？梢岳斫?，雖然這些只是示例性的壓力，但煤漿最終所泵壓的壓力取決于所使用的泵和高壓反應(yīng)器72所需的選擇壓力。
在高壓煤漿離開(kāi)液體煤漿泵52之后進(jìn)入到換熱器82，換熱器82用來(lái)自CO2供應(yīng)裝置76的CO2氣體的熱能，將通過(guò)煤漿輸送管線62所泵送的煤漿加熱到約20℃。因此，換熱器82不僅僅為加熱在煤漿輸送管線82內(nèi)所輸送的煤漿提供了一種方法，也為來(lái)自CO2供應(yīng)裝置76被壓縮的CO2在進(jìn)入到煤漿池40之前提供了一種內(nèi)部冷卻方式。
在離開(kāi)換熱器82之后，煤漿輸送管線62內(nèi)所輸送煤漿的體積有所增加。通常，CO2的體積是其進(jìn)入換熱器82之前的約1.3倍(煤料的體積保持不變)。之后，煤漿被輸送到固/液分離器64，以除去煤漿中多余的CO2。固/液分離器64除去了多余的CO2，使得高壓反應(yīng)器72的效率有所提高。并且，固/液分離器64還可以使大部分CO2在系統(tǒng)10內(nèi)得以循環(huán)利用。通常，由泵52泵送的CO2中約有20％或更多能夠由固/液分離器64所回收。由固體煤料11和留下的CO2載液形成的煤漿流動(dòng)到高壓池68，并最終流到高壓反應(yīng)器72。
固/液分離器64分離出來(lái)的液態(tài)CO2經(jīng)CO2返回管線90輸送。如上所述，這些加壓的CO2其中的一部分被輸送到固體煤料泵的CO2供應(yīng)管線24，以協(xié)助將從儲(chǔ)煤倉(cāng)12出來(lái)的固體煤料泵入到煤漿池40。其余的CO2則被輸送到膨脹閥92進(jìn)行第一減壓，直到達(dá)到煤漿池40內(nèi)的壓力。也就是說(shuō)，CO2的壓力迅速地從泵壓，即約1100psig至1500psig之間，降低到煤漿池40內(nèi)的壓力范圍，也就是通常的約70psig至180psig之間。壓力的突然下降，使得近50％至60％重量百分比的CO2轉(zhuǎn)化為氣態(tài)。這種混合物通過(guò)管線94被輸送到氣/液分離器96，從而CO2中的液態(tài)部分被分離出來(lái)并被輸送到煤漿池40，而其中的氣態(tài)部分則被輸送到冷凝器86進(jìn)行冷凝直到變?yōu)橐簯B(tài)。
從CO2供應(yīng)裝置76出來(lái)的CO2同樣被泵送到冷凝器86進(jìn)行冷卻，以達(dá)到煤漿池40內(nèi)的溫度。第一壓縮機(jī)80和第二壓縮機(jī)84同樣也對(duì)來(lái)自CO2供應(yīng)裝置76的CO2進(jìn)行增壓，以達(dá)到煤漿池40內(nèi)的壓力。于是冷凝器對(duì)該CO2進(jìn)行冷卻，以達(dá)到煤漿池40內(nèi)的溫度。在經(jīng)過(guò)冷卻和冷凝形成液態(tài)之后，這兩部分供應(yīng)的CO2被輸送到煤漿池40以和固體煤料在煤漿池40中形成煤漿。
雖然固體煤料泵22能夠連續(xù)地為壓力系統(tǒng)10提供固體煤料，系統(tǒng)10還具有許多閥門(mén)，以根據(jù)系統(tǒng)的選擇需要對(duì)進(jìn)料進(jìn)行控制。膨脹閥92可用來(lái)控制流向高壓反應(yīng)器72的流動(dòng)，膨脹閥92的移動(dòng)就能快速地降低和增加高壓池68的壓力，從而快速改變高壓池68內(nèi)高壓煤漿的流量。此外，在高壓池68至高壓反應(yīng)器72之間的管線上還設(shè)有隔離球閥69，因此，可以瞬時(shí)關(guān)閉和開(kāi)啟從高壓池68流出的煤漿的流動(dòng)。CO2供應(yīng)閥26能夠瞬時(shí)地控制流向固體煤料泵22的CO2的流動(dòng)，而控制閥38能夠瞬時(shí)地控制流向煤漿池40的煤料的流動(dòng)。
因此，系統(tǒng)10能夠?yàn)楦邏悍磻?yīng)器72連續(xù)地供應(yīng)加壓煤料，而不是斷斷續(xù)續(xù)地對(duì)來(lái)自傳統(tǒng)的閘斗倉(cāng)進(jìn)行加壓和釋放以泵送干煤料。煤漿的形式易于周圍環(huán)境壓力下的煤料11從儲(chǔ)煤倉(cāng)12泵送到高壓池68。
如圖2和圖2a所示，其中所示的加壓或螺旋噴射進(jìn)料裝置120被用作為固體煤料泵22。螺旋噴射進(jìn)料裝置120與儲(chǔ)存在儲(chǔ)煤倉(cāng)122內(nèi)的固體煤料顆粒相通或者對(duì)其加壓?？梢岳斫猓菪龂娚溥M(jìn)料裝置120也可以用來(lái)對(duì)煤料之外的其他固體物料進(jìn)行加壓。通常，儲(chǔ)煤倉(cāng)122包含著基本上研磨過(guò)的煤料，其中約70％到90％的煤料能夠穿過(guò)200目的篩子。此外，儲(chǔ)煤倉(cāng)122通常處于周圍環(huán)境狀況，因此它具有約1個(gè)大氣壓的壓力和約21℃的溫度。
儲(chǔ)煤倉(cāng)122中的煤料通常也靠重力流入到螺旋噴射筒126的低壓端124，螺旋噴射筒126的低壓端124包括儲(chǔ)煤倉(cāng)122的進(jìn)料套筒128。螺旋噴射筒126的低壓端124的其它部分由固定套筒130限定，固定套筒130基本上包圍和密封著低壓端124的其它部分。在螺旋噴射筒126內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的螺桿132通常包括中心軸134和繞著軸134的螺紋或螺紋面136。每一螺紋136之間限定盛放并移動(dòng)煤料的螺紋間隙137。將來(lái)自儲(chǔ)煤倉(cāng)122的煤料從低壓端124輸送到高壓端138，在該高壓端138，煤料能夠順著導(dǎo)管140落入高壓容器142中。該高壓容器142的壓力高于低壓端124的壓力或者儲(chǔ)煤倉(cāng)122的壓力。
通過(guò)螺桿132的運(yùn)動(dòng)，煤料從低壓端124運(yùn)動(dòng)到高壓端138。在平衡壓力環(huán)境下，使用螺旋輸送器傳送物料的方法是眾所周知的，這里就不就詳盡描述了。螺旋噴射進(jìn)料裝置120能夠相對(duì)容易地將煤料從儲(chǔ)煤倉(cāng)122傳送至高壓容器142。
螺桿132通過(guò)相互連接的螺桿齒輪144和驅(qū)動(dòng)齒輪146旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)齒輪146由驅(qū)動(dòng)馬達(dá)148驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)148可以是用電力或其它燃料做動(dòng)力的合適馬達(dá)。中間齒輪150使驅(qū)動(dòng)齒輪146和螺桿齒輪144的旋轉(zhuǎn)方向相同。驅(qū)動(dòng)馬達(dá)148同樣也驅(qū)動(dòng)著第二或套筒驅(qū)動(dòng)齒輪152，套筒驅(qū)動(dòng)齒輪152與設(shè)置在旋轉(zhuǎn)套筒154外部的齒條相連接。因而當(dāng)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)148通過(guò)中間齒輪150驅(qū)動(dòng)螺桿132時(shí)，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)148直接驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒154。因此，螺桿132的旋轉(zhuǎn)方向同旋轉(zhuǎn)套筒154的角度旋轉(zhuǎn)方向相反。正如這里要進(jìn)一步討論的一樣，即使螺桿132與旋轉(zhuǎn)套筒154相互作用，如果嚙合正確，就能使螺桿132相對(duì)于旋轉(zhuǎn)套筒154非常自由地轉(zhuǎn)動(dòng)。
在低壓端124的旁邊是CO2或氣體的輸送裝置156。氣體輸送裝置156輸送通過(guò)氣體輸送管線160來(lái)自氣體供應(yīng)裝置160的氣體。來(lái)自氣體供應(yīng)裝置160的氣體可以是任意合適的氣體，但一種形式是包含CO2氣體，特別是當(dāng)由螺旋噴射進(jìn)料裝置120輸送的物料是煤料的時(shí)候。氣體輸送管線158通過(guò)密封接頭164進(jìn)入殼體162。在殼體的內(nèi)部限定出一個(gè)由殼體和密封件168所構(gòu)成的密封空間166。一旦氣體充滿氣體空間166，氣體就會(huì)被擠壓到螺桿132的軸134內(nèi)的孔170中。雖然孔170基本上位于軸134的中心，但是可以理解，孔170可以沿徑向設(shè)置在軸134上?？啄苁箒?lái)自氣體供應(yīng)裝置160的氣體被送到螺桿132的任何部分?？梢岳斫猓?70可以限定在軸134的整個(gè)長(zhǎng)度方向上，或者僅僅限定到截止點(diǎn)174處以限制充滿孔170的氣體體積。
同樣，第一或殼體軸承176也位于殼體162的內(nèi)部，殼體軸承176使軸134能夠非常自由的旋轉(zhuǎn)。此外，密封件168在使氣體空間166密封的同時(shí)，也能使軸在其內(nèi)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
在殼體162和螺桿齒輪144之間則不需要嚴(yán)實(shí)的密封，雖然希望它們之間有緊公差，以確保螺旋噴射進(jìn)料裝置120平滑的運(yùn)轉(zhuǎn)，但在殼體和螺桿的驅(qū)動(dòng)齒輪144之間不會(huì)出現(xiàn)來(lái)自儲(chǔ)煤倉(cāng)122的煤或來(lái)自殼體162的氣體的泄漏。然而，優(yōu)選地，具有用螺旋噴射進(jìn)料裝置120的筒126密封儲(chǔ)煤倉(cāng)122的緊公差或密封。緊公差或儲(chǔ)煤倉(cāng)密封件176設(shè)在儲(chǔ)煤倉(cāng)122和筒126的合適的部位之間。同樣也可以理解，圖中所示的是儲(chǔ)煤倉(cāng)122與旋轉(zhuǎn)套筒154和螺桿齒輪144都保持接觸，但是與這些運(yùn)動(dòng)部件的接觸不是必須的。也可以理解，本發(fā)明所包含的正確設(shè)計(jì)可設(shè)置成儲(chǔ)煤倉(cāng)122與螺旋噴射進(jìn)料裝置120靜止部分之間相接觸，并且在它們之間設(shè)置密封。此外，靜止套筒130與螺桿齒輪144和旋轉(zhuǎn)套筒154二者之間的部位同樣使用合適的密封件178進(jìn)行密封。因此，落入筒126低壓端124的物料不會(huì)通過(guò)筒126滑落和沿著螺旋漏掉而影響螺旋噴射進(jìn)料裝置120。相反，任何物料均會(huì)保留在筒126內(nèi)。
在高壓端和旋轉(zhuǎn)套筒154的周圍是殼體180，殼體180相對(duì)于旋轉(zhuǎn)套筒154通常不動(dòng)。因此，設(shè)置了第一套筒軸承182和第二套筒軸承184，以使旋轉(zhuǎn)套筒154相對(duì)于殼體180能夠非常容易地轉(zhuǎn)動(dòng)。同樣，在旋轉(zhuǎn)套筒154和高壓管道140之間也設(shè)置了密封件186。這是因?yàn)楦邏汗艿?40的壓力要比旋轉(zhuǎn)套筒154周圍區(qū)域的壓力高，所述旋轉(zhuǎn)套筒154可以相對(duì)于周圍環(huán)境密封或敞開(kāi)。因此，為了降低或消除物料回流到螺旋噴射進(jìn)料裝置120的其它部位的可能性，設(shè)置了密封件186。盡管存在密封件186，該密封件186仍能使旋轉(zhuǎn)套筒154非常自由地轉(zhuǎn)動(dòng)。此外，設(shè)置了第二軸承188，以接納軸134的另一端。因此，殼體或第一軸承176和第二軸承188在選定的部位支撐著軸134，并且能夠使其在驅(qū)動(dòng)馬達(dá)148的驅(qū)動(dòng)下自由旋轉(zhuǎn)。
通過(guò)螺桿132上螺紋136的旋轉(zhuǎn)，來(lái)自儲(chǔ)煤倉(cāng)122的煤料被從低壓端124傳到高壓端138。因?yàn)槁輻U132保持不動(dòng)，隨著螺桿132的旋轉(zhuǎn)，螺紋136的運(yùn)動(dòng)將煤料從低壓端帶到高壓端138。由于煤料從低壓端124傳到了高壓端138，煤料顆粒接觸面之間的擠壓力以及煤料顆?？障秲?nèi)的氣體密度都增加了。如果沒(méi)有通過(guò)噴口200向螺旋進(jìn)料裝置120的螺紋空隙137內(nèi)增加額外的氣體，由于高壓氣體從高壓管道140向螺紋空隙137回流，氣體的密度將會(huì)繼續(xù)增加。氣體的回流會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致煤料顆粒接觸面之間擠壓力的增加。顆粒接觸面之間擠壓力最終會(huì)阻止煤料顆粒流過(guò)進(jìn)料裝置120。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，螺桿132和擠壓的煤料就會(huì)象一個(gè)固體圓柱一樣簡(jiǎn)單旋轉(zhuǎn)，而不會(huì)從低壓端124移出并從高壓端138噴射出。
為了降低煤料在擠壓力的作用下擠壓成一個(gè)固體堵塞物的可能性，在軸134上設(shè)置了孔170，通過(guò)孔170可以泵入氣體。氣體供應(yīng)裝置160向孔170提供氣體。如圖3、4所示，通過(guò)孔170供給的氣體然后從形成在螺桿132的螺紋136上的氣體噴口200噴出。螺紋136構(gòu)成平面A，繞著中心軸線B形成噴口200，并且軸線B與螺紋136的平面A成θ角。角θ可以是沿著旋轉(zhuǎn)套筒154傳送物料的任意適合角度，但是通常為15°到30°。角θ相對(duì)于螺桿132的旋轉(zhuǎn)方向通常為銳角。在高壓下沿著孔170供給氣體。雖然如果系統(tǒng)10具有螺旋噴射進(jìn)料裝置120，壓力是可以調(diào)節(jié)和選擇的，孔處的壓力優(yōu)選近似為1300psig。因此，氣體會(huì)通過(guò)孔170流入到噴口孔202中，然后以音速或剛好超音速，通常約1.0馬赫至1.5馬赫，噴射出噴口200。
旋轉(zhuǎn)套筒154具有凹槽204，用來(lái)容納螺桿132的螺紋136。凹槽204設(shè)置在旋轉(zhuǎn)套筒154上用來(lái)與螺紋136的螺旋形狀基本配合。因此，當(dāng)旋轉(zhuǎn)套筒154以第一方向旋轉(zhuǎn)，并且螺桿132的螺紋136以第二方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，螺桿132能夠在旋轉(zhuǎn)套筒154內(nèi)自由的旋轉(zhuǎn)。這就在螺桿132與旋轉(zhuǎn)套筒154之間形成迷宮型密封。因此，螺紋間隙137內(nèi)的物料和從噴口200噴射出的氣體不能向筒126的低壓端移動(dòng)，而是由于螺桿132的運(yùn)動(dòng)，其總是向著高壓端138移動(dòng)噴口相對(duì)于螺紋136的平面A的角θ能使螺紋間隙137內(nèi)的煤料基本上朝著一個(gè)連續(xù)的方向移動(dòng)。噴口200通常對(duì)著螺紋136旋轉(zhuǎn)的方向。因而，由噴口200噴射出的超聲波氣流迫使螺紋間隙137內(nèi)的煤料向高壓端138移動(dòng)。從噴口200噴射出的氣體不僅僅為螺紋間隙137內(nèi)的煤料提供了附加的動(dòng)力，以確保物料不會(huì)凝聚成團(tuán)或形成一個(gè)固體塊，而且也有助于煤料顆粒之間的擠壓力的相互作用。由于研磨的煤料含有處在空隙內(nèi)的氣體，所以在煤料被壓向出口138時(shí)，在煤料的每個(gè)顆粒之間，這些氣體也被壓縮。因此，通過(guò)提供氣體的彌補(bǔ)體積，通過(guò)噴口200噴射出的氣體體積彌補(bǔ)了空隙內(nèi)氣體的初始體積的壓縮。所以，即使煤料向著高壓端移動(dòng)，通過(guò)噴口200引入的附加氣體使原來(lái)空隙內(nèi)的氣體可被壓縮。
雖然螺桿132的旋轉(zhuǎn)速度依賴于構(gòu)成螺桿132的材料，但是，通常螺桿由硬質(zhì)鋼制成。然而也可以理解，螺桿132也可以由其它合適的材料制成，例如其它合金或鈦合金。如果螺桿132由硬質(zhì)鋼制成，它的轉(zhuǎn)速通常為約3500至9500rpm，其頂端速度低于200英尺/秒。當(dāng)煤料為由螺桿132所傳送物料時(shí)，螺桿132的速度保持在約61米/秒(約200英尺/秒)以下，可以確保螺桿132不受到嚴(yán)重的腐蝕和侵蝕。再者，螺桿132的直徑可以任意，但是通常約為1到5英寸，這就使其至少能夠以每秒約50千米的速度移出高壓端138。
高壓CO2氣體通常以音速噴出噴口200，或者以高于音速高達(dá)約2.0馬赫或更多的速度噴出噴口200。這就有了足夠的作用力作用于處在螺紋空隙137內(nèi)任一位置的煤料上。因此，煤料能夠自由的隨著螺桿132的旋轉(zhuǎn)向高壓端138移動(dòng)。此外，高壓氣體的溫度通常為約10℃到21℃(大約50°F到70°F)，從而當(dāng)其通過(guò)噴口200膨脹時(shí)，預(yù)先冷卻螺桿132內(nèi)的煤料。可以理解，可應(yīng)用其他不能實(shí)現(xiàn)這一預(yù)冷卻的氣體。然而如果應(yīng)用CO2，就能實(shí)現(xiàn)這一預(yù)冷卻效果。這在系統(tǒng)10使用螺旋噴射進(jìn)料裝置120時(shí)也有益處。因?yàn)槊簼{池40的溫度保持在約-40℃到-57℃之間(約-40°F到-70°F)，在煤料進(jìn)入煤漿池40之前使其預(yù)冷卻，減少了使煤漿池40保持在所需的溫度而必需的熱量。
因此，系統(tǒng)10提供了一種向高壓儲(chǔ)煤池68連續(xù)輸送煤料的方法，消除了使用低效系統(tǒng)為高壓反應(yīng)器72供給加壓煤料的需求。此外，螺旋噴射進(jìn)料裝置120提供了一種把大氣壓下的煤料輸送到煤漿池40的有效方法。
本發(fā)明的描述本質(zhì)上僅是示例性的，因此，不脫離本發(fā)明意旨的各種改變都應(yīng)歸納在本發(fā)明的范圍之內(nèi)，這些改變不能視為脫離了本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種基本連續(xù)對(duì)固體物料加壓以協(xié)助向壓力反應(yīng)器輸送固體物料的系統(tǒng)，包括盛放在第一壓力下的供應(yīng)固體物料的容器；具有進(jìn)料器入口和進(jìn)料器出口的進(jìn)料器，進(jìn)料器入口與所述容器連通，以便一部分固體物料能夠有選擇和連續(xù)地被供應(yīng)到所述進(jìn)料器；在至少約65psig的第二壓力下的池，所述池具有與所述進(jìn)料器出口相連通的池入口；其中所述第二壓力至少是所述第一壓力的兩倍；以及其中所述進(jìn)料器有選擇和基本連續(xù)地從所述容器向所述池傳送物料。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括與所述池相連通的高壓池；通過(guò)管線將物料從所述池泵送到所述高壓池的高壓泵；同所述管線相連接的換熱器，在物料從所述池向所述高壓池傳送的過(guò)程中加熱物料；以及其中所述高壓池內(nèi)的壓力高于所述池內(nèi)的壓力。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，還包括同所述池和所述換熱器可操作連接的液漿劑供應(yīng)裝置，其中來(lái)自所述液漿劑供應(yīng)裝置的一部分液漿劑同所述物料混合并形成液漿；以及其中所述高壓液漿泵泵送液漿穿過(guò)所述換熱器，以便所述部分液漿劑被冷卻一第一量，并且液漿被加熱。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，還包括液漿分離器，用來(lái)在液漿穿過(guò)所述換熱器之后，除去液漿劑的多余部分；再循環(huán)管線，用來(lái)將液漿劑中的多余部分返回所述池；以及其中所述液漿分離器基本不會(huì)降低液漿的壓力。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，還包括進(jìn)料器再循環(huán)管線，用來(lái)將一部分多余的液漿劑返回到所述進(jìn)料器，以協(xié)助一部分物料從所述進(jìn)料器入口流動(dòng)到所述進(jìn)料器出口。
6.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，還包括與所述再循環(huán)管線可操作連接的冷凝器，其中所述液漿劑在被輸送到所述池之前就冷凝成液態(tài)。
7.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述液漿劑包括二氧化碳，所述物料包括煤。
8.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述池的壓力大約為65psig至160psig；并且其中所述高壓池的壓力約為1100psig至1500psig。
9.一種基本連續(xù)對(duì)固體物料加壓并將加壓的物料輸送到高壓反應(yīng)器的系統(tǒng)，包括用來(lái)盛放環(huán)境壓力下的供應(yīng)固體物料的容器；具有進(jìn)料器入口和進(jìn)料器出口的進(jìn)料器，所述進(jìn)料器同所述容器可操作連接，以便將一部分物料有選擇地、基本連續(xù)地輸送到所述進(jìn)料器；設(shè)置在所述進(jìn)料器中以協(xié)助向進(jìn)料器出口輸送物料的進(jìn)料輔助器；第一池，其內(nèi)的壓力至少為所述容器環(huán)境壓力的5倍，并具有同所述進(jìn)料器出口可操作連接的池入口；及其中所述進(jìn)料器有選擇地、基本連續(xù)地將固體物料從所述容器傳送到所述第一池。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，還包括同所述第一池相連通的第二池；通過(guò)管線將物料從所述第一池泵送到所述第二池的高壓泵；同所述管線相連接的換熱器，用來(lái)在物料從所述第一池傳送到所述第二池時(shí)加熱所述物料；及其中物料進(jìn)入壓力高于所述第一池的第二池。
11.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述第一池內(nèi)的壓力約為65psig至160psig；及所述第二池內(nèi)的壓力約為1100psig至1500psig。
12.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，還包括同所述第一池和所述換熱器可操作連接的氣體供應(yīng)裝置；其中來(lái)自所述氣體供應(yīng)裝置的部分氣體在通過(guò)所述換熱器傳送時(shí)被冷卻；所述冷卻過(guò)的部分氣體同所述物料在所述第一池內(nèi)混合形成液漿；及其中所述高壓泵泵送液漿穿過(guò)所述換熱器，以便所述部分氣體被冷卻一第一量，并且液漿被加熱。
13.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，還包括冷凝器，用來(lái)在冷卻過(guò)的氣體進(jìn)入所述第一池之前，將該氣體液化；液漿分離器，用來(lái)在液漿穿過(guò)所述換熱器之后，除去液體的多余部分；再循環(huán)管線，用來(lái)將液體的多余部分返回所述池；及其中所述液漿分離器基本不會(huì)降低液漿的壓力。
14.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，還包括同所述進(jìn)料器和所述液漿分離器可操作連接的進(jìn)料器再循環(huán)管線，用來(lái)將所述液體的多余部分中的一部分返回到所述進(jìn)料輔助器。
15.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述氣體包括二氧化碳，所述物料包括煤。
16.一種向加壓池連續(xù)供應(yīng)加壓煤漿的系統(tǒng)，包括在環(huán)境壓力下向容器出口供應(yīng)煤料的容器；具有進(jìn)料器入口和進(jìn)料器出口的進(jìn)料器，進(jìn)料器入口與所述容器出口可操作地連接，以便能夠有選擇地、連續(xù)地向所述進(jìn)料器供應(yīng)一部分煤料；煤漿池，用來(lái)在至少約為65psig的壓力下存放由煤料和液體所形成的煤漿，且其具有同所述進(jìn)料器出口可操作連接的入口；高壓池；將所述煤漿從所述煤漿池泵送到所述高壓池的煤漿泵；其中所述煤漿泵將煤漿的壓力至少增加4倍；及其中所述高壓池中的煤漿適于被輸送到高壓反應(yīng)器。
17.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，還包括與所述煤漿池和所述高壓池相互連接的管線；同所述管線相連接的換熱器，用來(lái)在煤漿從所述煤漿池傳送到所述高壓池時(shí)加熱煤漿；及其中所述煤漿進(jìn)入溫度高于所述煤漿池的所述高壓池。
18.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，還包括同所述煤漿池和所述換熱器可操作連接的煤漿劑供應(yīng)裝置，其中來(lái)自所述煤漿劑供應(yīng)裝置的一部分煤漿劑同所述煤料混合并形成煤漿；及其中所述煤漿泵泵送煤漿穿過(guò)所述換熱器，以便冷卻該部分煤漿劑并加熱煤漿。
19.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，還包括煤漿分離器，用來(lái)在煤漿穿過(guò)所述換熱器之后，除去煤漿劑的多余部分；再循環(huán)管線，用來(lái)將煤漿劑的多余部分返回所述煤漿池；及其中所述煤漿分離器基本不會(huì)降低煤漿的壓力。
20.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，還包括進(jìn)料器再循環(huán)管線，用來(lái)將煤漿劑的多余部分中的一部分返回到所述進(jìn)料器，以協(xié)助一部分煤料從所述進(jìn)料器入口流動(dòng)到所述進(jìn)料器出口。
21.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，還包括與所述再循環(huán)管線可操作連接的冷凝器，所述煤漿劑在被輸送到所述煤漿池之前就被冷凝成液態(tài)。
22.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中所述煤漿劑包括二氧化碳。
23.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述煤漿池的壓力大約為65psig至160psig；并且其中所述高壓池的壓力約為1100psig至1500psig。
24.一種向高壓系統(tǒng)供應(yīng)由固體物料和液體所形成的加壓液漿的方法，該方法包括用進(jìn)料器將環(huán)境壓力下的一定量的物料傳送到壓力容器；在壓力容器內(nèi)將物料與液體混合以形成液漿；將液漿從壓力容器泵送到高壓容器；及在液漿進(jìn)入高壓容器之前，從液漿中除去部分液體。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，還包括將所除去液體的第一部分輸送到所述進(jìn)料器；及將所除去液體的第二部分輸送到所述壓力容器。
26.如權(quán)利要求25所述方法，其中將所述除去液體的第一部分輸送到進(jìn)料器的步驟包括維持流體的高壓；使高壓流體在進(jìn)料器內(nèi)形成射流；及其中形成射流有助于供給固體物料間隙內(nèi)的氣體初始體積的損失體積。
27.如權(quán)利要求24所述的方法，其中用進(jìn)料器輸送一定量物料的步驟包括向所述壓力容器加壓，直至其壓力至少是環(huán)境壓力的5倍；以基本連續(xù)的方式將物料作為固體顆粒，從環(huán)境壓力下輸送到所述壓力容器；及供給物料內(nèi)原始?xì)怏w體積的損失體積。
28.如權(quán)利要求24所述方法，其中在壓力容器內(nèi)將物料與液體混合形成液漿的步驟包括向壓力容器供應(yīng)液體；攪拌液體和固體顆粒以形成液漿；及冷卻壓力容器以控制壓力容器的壓力。
29.如權(quán)利要求24所述的方法，其中除去液漿中的部分液體的步驟包括提高液漿的溫度，使之超過(guò)壓力容器內(nèi)液漿的溫度；從液漿中分離液體的多余部分；其中在液漿的溫度升高之后，其體積增加。
30.一種將粉末物料從低壓環(huán)境傳送到高壓環(huán)境的噴射進(jìn)料器，包括用來(lái)容納噴射進(jìn)料器內(nèi)的物料的殼體，所述殼體具有用來(lái)接收粉末物料的入口和用來(lái)使物料流出所述殼體的出口；設(shè)置在所述殼體中的螺桿，用來(lái)將物料從所述入口輸送到所述出口，該螺桿具有噴口；其中所述噴口有助于將物料輸送到所述出口；及其中所述出口處的壓力高于所述入口處的壓力。
31.如權(quán)利要求30所述的噴射進(jìn)料器，還包括基本環(huán)繞在所述螺桿長(zhǎng)度上的套筒；馬達(dá)；同所述馬達(dá)和所述螺桿可操作連接的螺桿齒輪，其使所述螺桿沿著第一方向旋轉(zhuǎn)；同所述馬達(dá)和所述套筒可操作連接的套筒齒輪，其使所述套筒沿著第二方向旋轉(zhuǎn)；以及其中所述馬達(dá)以基本相同速度驅(qū)動(dòng)所述螺桿齒輪和所述套筒齒輪。
32.如權(quán)利要求31所述的噴射進(jìn)料器，其中所述套筒包括內(nèi)部和外部，在所述內(nèi)部具有凹槽；并且其中所述螺桿與所述凹槽基本接合；其中由于所述套筒與所述螺桿的旋轉(zhuǎn)方向相反，所以所述螺桿能夠自由地旋轉(zhuǎn)。
33.如權(quán)利要求32所述的噴射進(jìn)料器，其中在所述螺桿同所述凹槽基本接合時(shí)，形成密封。
34.如權(quán)利要求30所述的噴射進(jìn)料器，其中所述螺桿具有軸向孔，并且所述螺桿還具有徑向孔，其中所述徑向孔可操作地連接所述軸向孔和所述噴口，以便于向所述軸向孔輸送的氣體能夠從所述噴口噴出。
35.如權(quán)利要求30所述的噴射進(jìn)料器，其中所述螺桿包括具有螺紋平面的螺紋，并且所述噴口的中心軸線與所述螺紋平面約成5°到20°角。
36.如權(quán)利要求30所述的噴射進(jìn)料器，其中一定體積的氣體被輸送到所述噴口，以便于所述體積的氣體以超音速的速度從所述噴口噴出。
37.一種將粉末物料從低壓環(huán)境傳送到高壓環(huán)境的噴射進(jìn)料器，包括用來(lái)容納噴射進(jìn)料器內(nèi)的物料的殼體，所述殼體具有入口和出口；設(shè)置在所述殼體中的螺桿，用以將物料從所述入口輸送到所述出口，并能夠沿著第一方向軸向旋轉(zhuǎn)；環(huán)繞著所述螺桿形成并與所述螺桿連通的迷宮型密封件，以基本消除物料的反向流動(dòng)；及其中所述出口的壓力高于所述入口的壓力。
38.如權(quán)利要求37所述的噴射進(jìn)料器，還包括基本環(huán)繞在所述螺桿長(zhǎng)度上的套筒，其具有內(nèi)部和外部；從所述螺桿延伸出的螺紋；及其中所述內(nèi)部具有凹槽以和所述螺紋可操作地接合而形成所述迷宮型密封。
39.如權(quán)利要求38所述的噴射進(jìn)料器，還包括馬達(dá)；同所述馬達(dá)和所述螺桿可操作連接的螺桿齒輪，以使所述螺桿沿著第一方向旋轉(zhuǎn)；同所述馬達(dá)和所述套筒可操作連接的套筒齒輪，以使所述套筒沿著第二方向旋轉(zhuǎn)；其中所述馬達(dá)以基本相同的速度驅(qū)動(dòng)所述螺桿齒輪和套筒齒輪；及其中由于所述套筒與所述螺桿的旋轉(zhuǎn)方向相反，因此使得所述螺桿能夠自由地旋轉(zhuǎn)。
40.如權(quán)利要求37所述的噴射進(jìn)料器，還包括輔助器，協(xié)助著所述螺桿從所述入口向所述出口傳送物料。
41.如權(quán)利要求37所述的噴射進(jìn)料器，其中所述輔助器包括噴口；其中所述螺桿具有軸向孔和徑向孔；并且其中所述徑向孔可操作地連接所述軸向孔和所述噴口，以便于向所述軸向孔輸送的氣體能夠從所述噴口噴出。
42.如權(quán)利要求41所述的噴射進(jìn)料器，其中所述迷宮型密封件基本阻止了氣體和粉末物料從所述殼體的出口端向所述殼體的入口端流動(dòng)。
43.如權(quán)利要求40所述的噴射進(jìn)料器，其中所述螺桿包括具有螺紋平面的螺紋，并且所述輔助器的中心軸線與所述螺紋平面約成2°到25°角。
44.如權(quán)利要求40所述的噴射進(jìn)料器，其中一定體積的氣體被輸送到所述輔助器，以便于所述體積的氣體以超音速的速度從所述噴口噴出。
全文摘要
一種向壓力容器連續(xù)提供固體物料，例如粉末煤料的系統(tǒng)。這一系統(tǒng)向高于固體物料初始?jí)毫Φ牡谝粔毫ο碌牡谝蝗萜鬏斔凸腆w物料。通常，具有噴口的螺旋進(jìn)料器輸送物料，噴口提供的氣體彌補(bǔ)了固體物料的體積。在物料形成液漿之后，系統(tǒng)再將其輸送到第二高壓容器。因此，系統(tǒng)能夠基本連續(xù)地向高壓容器供應(yīng)固體物料。
文檔編號(hào)F23K3/00GK1513742SQ200310120910
公開(kāi)日2004年7月21日 申請(qǐng)日期2003年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月15日
發(fā)明者肯尼思·M·斯普勞斯, 肯尼思 M 斯普勞斯, R 馬修斯, 戴維·R·馬修斯, E 斯圖爾特, 艾伯特·E·斯圖爾特 申請(qǐng)人:波音公司