專利名稱：輸送裝置、系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種輸送裝置、系統(tǒng)及方法，尤其涉及一種通過氣力輸送(PneumaticConveyance)把固體粉料如含碳燃料(Carbonaceous Fuel)粉料輸送進(jìn)氣化爐(Gasifier)中進(jìn)行氣化的輸送裝置、系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
氣化是指把含碳燃料，如煤轉(zhuǎn)化為可燃?xì)怏w，如煤氣或合成氣的過程。通常，在氣化過程中，含碳燃料隨著可控量的氧氣或其他流體被輸送進(jìn)氣化爐中。含碳燃料穩(wěn)定且可控的輸送進(jìn)氣化爐中對獲得期望的氣化性能是有益的。氣力輸送常用來把含碳燃料輸送進(jìn)氣化爐中。在傳統(tǒng)的使用氣力輸送的輸送系統(tǒng)中，常設(shè)置有存儲裝置、與該存儲裝置流體相通的進(jìn)料管道及設(shè)置在存儲裝置和氣化爐間 并與其分別流體相通的輸送管道。存儲裝置可通過進(jìn)料管道來接收含碳燃料和載氣。隨著輸送氣體不斷地進(jìn)入儲存裝置，儲存裝置中的壓力不斷增加從而達(dá)到期望的壓力水平。該期望的壓力水平常高于氣化爐中的壓力，這樣，就在儲存裝置和氣化爐間產(chǎn)生壓力差。然后，來自儲存裝置的氣固混合物由于壓力差的作用通過輸送管道被從儲存裝置輸送到氣化爐中。然而，在這樣的傳統(tǒng)氣力輸送系統(tǒng)中，含碳燃料在輸送管道中的流動會是不穩(wěn)定的流動形式。比如，含碳燃料在輸送管道中以活塞流(Plug Flow)的形式進(jìn)行流動，從而可導(dǎo)致其在輸送管道內(nèi)沿著流動方向的流動是不均勻的，進(jìn)而可導(dǎo)致其向氣化爐內(nèi)的輸送也變得不穩(wěn)定。這樣，就可導(dǎo)致氣化爐中的溫度的波動。這對氣化爐的性能和壽命是不利的。所以，需要提供一種新的通過氣力輸送固體粉料如含碳燃料粉料的輸送裝置、系統(tǒng)及方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供了一種氣力輸送固體粉料的輸送裝置。該輸送裝置包括開設(shè)有入口和出口的輸送管道及延伸進(jìn)所述輸送管道的補(bǔ)充氣管道。所述輸送管道包括開設(shè)有所述入口的擴(kuò)大部、開設(shè)有所述出口的收縮部及設(shè)置在所述擴(kuò)大部和收縮部之間并與其流體相通的中間部。本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例提供了一種氣力輸送固體粉料的輸送系統(tǒng)。該輸送系統(tǒng)包括用于接收固體粉料的存儲裝置、與所述存儲裝置相連通的載氣管道、輸送管道及與所述輸送管道相連通的補(bǔ)充氣管道。所述輸送管道設(shè)置于所述存儲裝置的下游并與其連通，該輸送管道包括開設(shè)有入口的擴(kuò)大部、開設(shè)有出口的收縮部及設(shè)置在所述擴(kuò)大部和收縮部之間并與其流體相通的中間部。本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)一步提供了一種氣力輸送固體粉料的輸送方法。該輸送方法包括輸送固體粉料進(jìn)入存儲裝置；輸送載氣進(jìn)入所述存儲裝置以與所述固體粉料相混合形成氣固混合物及通過輸送裝置的入口把來自所述存儲裝置的氣固混合物輸入其內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，其中所述輸送裝置包括輸送管道和與該輸送管道相連通的補(bǔ)充氣體管道。該輸送管道包括開設(shè)有所述入口的擴(kuò)大部、開設(shè)有出口的收縮及設(shè)置在所述擴(kuò)大部和收縮部之間并與其流體相通的中間部。進(jìn)一步的，該輸送方法包括把所述調(diào)整過的氣固混合物通過所述收縮部的出口輸送出所述輸送裝置。


通過結(jié)合附圖對于本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行描述，可以更好地理解本發(fā)明，在附圖中圖I為本發(fā)明輸送系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。圖2為本發(fā)明輸送系統(tǒng)操作流程的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施方式
圖I為本發(fā)明的可用來把固體粉料，如含碳燃料粉料輸送進(jìn)裝置100中進(jìn)行處理的輸送系統(tǒng)10的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。在非限定實(shí)施例中，系統(tǒng)10可用來通過氣力輸送把固體粉料輸送進(jìn)裝置100中進(jìn)行處理。在一個(gè)示例中，裝置100可包括對固體粉料進(jìn)行氣化的氣化爐。在一些實(shí)施例中，含碳燃料可包括煤。在其他實(shí)施例中，含碳燃料可包括含浙青材料(Bituminous)、煤煙(Soot)、生物材料(Biomass)、石油焦(Petroleum Coke)或其組合。
如圖I所示，輸送系統(tǒng)10包括進(jìn)料裝置11、存儲裝置12、載氣(Carrier Gas)管道13、輸料管道14及輸送裝置15。在一些實(shí)施例中，進(jìn)料裝置11用來把具有期望的尺寸分布的固體粉料輸送進(jìn)存儲裝置12中。在一個(gè)非限定實(shí)施例中，進(jìn)料裝置11包括螺旋進(jìn)料器(Screw Feeder)。儲存裝置12與進(jìn)料裝置11流體相通，其可通過比如管道來接收來自進(jìn)料裝置11的固體粉料16。在其他應(yīng)用中，泵(未圖示)也可用來把固體粉料16輸送進(jìn)儲存裝置12中。在一些示例中，存儲裝置12并不局限在任何特定的形狀。在非限定示例中，儲存裝置12可包括設(shè)置在進(jìn)料裝置下游且與其流體相通的上部(未圖示)和與上部相連通的下部(未圖示)。在一個(gè)實(shí)施例中，存儲裝置12的上部可具有圓柱形結(jié)構(gòu)，其下部可具有圓錐形結(jié)構(gòu)。載氣管道13設(shè)置在儲存裝置12上，其可輸送載氣17進(jìn)入儲存裝置12中以與固體粉料16混合來形成氣固混合物。在非限定示例中，載氣17可包括二氧化碳、惰性氣體如氮?dú)饧捌渌线m氣體中的一種或多種。盡管在圖I所示的實(shí)施例中，輸送系統(tǒng)10設(shè)置有一個(gè)載氣管道13，但是在一些應(yīng)用中，輸送系統(tǒng)10也可設(shè)置有一個(gè)以上的載氣管道13。隨著載氣17不斷的進(jìn)入存儲裝置12中，存儲裝置12中的壓力可增加至期望的水平。在非限定示例中，存儲裝置12中的期望的壓力可高于裝置100中的壓力，從而可在存儲裝置12和裝置100間產(chǎn)生壓力差。在一個(gè)實(shí)施例中，存儲裝置12中期望的壓力可為3Mpa。輸料管道14設(shè)置在存儲裝置12和裝置100間且分別與其流體相通，從而可把來自存儲裝置12中的氣固混合物輸送進(jìn)裝置100中進(jìn)行處理，比如進(jìn)行氣化。在非限定示例中，輸料管道14可具有圓柱形結(jié)構(gòu)。在圖I所示的實(shí)施例中，輸料管道14可包括第一輸料管道18和第二輸料管道19。該第一輸料管道18設(shè)置在存儲裝置12和輸送裝置15間，其用來把來自存儲裝置12中的氣固混合物輸送進(jìn)輸送裝置15內(nèi)。該第二輸料管道19設(shè)置在輸送裝置15和裝置100間，其可用來把來自輸送裝置15的氣固混合物輸送進(jìn)裝置100內(nèi)。在一定的應(yīng)用中，第二輸料管道19也可不設(shè)置。在一些應(yīng)用中，來自存儲裝置12中的氣固混合物在第一輸料管道18內(nèi)比如以活塞流的形式流動。這就可導(dǎo)致在第一輸料管道18內(nèi)的固體粉料的流動速率可不均勻。在圖示實(shí)施例中，輸送裝置15設(shè)置在第一和第二輸料管道18、19間并分別與其流體相通。該輸送裝置15可用來穩(wěn)定氣固混合物的流動。經(jīng)過輸送裝置15對氣固混合物流動的調(diào)整，固體粉料的流動就可變的均勻，從而氣固混合物就可穩(wěn)定的被輸入進(jìn)第二輸送管道19中以進(jìn)一步穩(wěn)定的輸入進(jìn)裝置100中進(jìn)行處理。如圖I所不,輸送裝置15包括輸送管道20和與輸送管道20相接的補(bǔ)充氣管道21。在本實(shí)施例中，輸送管道20設(shè)置在存儲裝置12的下游，其開設(shè)有入口 22和出口 23。該入口 22和出口 23分別與第一和第二輸料管道18、19相連通且把來自第一輸料管道18的氣 固混合物輸送過輸料管道20以便于輸送進(jìn)裝置100。在圖示的實(shí)施例中，輸送管道20包括擴(kuò)大部24、收縮部25和設(shè)置在擴(kuò)大部24和收縮部25間并與其相連接的中間部26。擴(kuò)大部24開設(shè)有上述入口 22。收縮部25開設(shè)有上述出口 23。在一些示例中，擴(kuò)大部24和收縮部25分別具有圓臺形狀。中間部26可具有圓柱狀形狀。在其他示例中，擴(kuò)大部24、收縮部25和中間部26也可具有其他形狀，比如多邊形形狀。在非限定示例中，“擴(kuò)大部”可指沿著從入口 22到出口 23的方向或沿著氣固混合物在輸送管道20內(nèi)的流動方向，擴(kuò)大部24的直徑是變大的?！笆湛s部”可指沿著從入口 22到出口 23的方向，收縮部25的直徑是是縮小的。在一些示例中，擴(kuò)大部24的至少一個(gè)截面的直徑可大于第一輸料管道18的直徑。收縮部25的至少一個(gè)截面的直徑也可大于第二輸料管道19的直徑。在一個(gè)非限定示例中，中間部26的直徑可分別大于擴(kuò)大部24和收縮部25的至少一個(gè)截面的直徑。第一輸料管道18和第二輸料管道19的直徑可接近或相同。在一些應(yīng)用中，補(bǔ)充氣管道21可通過入口 28把補(bǔ)充氣27輸入進(jìn)輸送管道20內(nèi)來促進(jìn)輸送管道20內(nèi)固體粉料的輸送。在圖I所示的實(shí)施例中，補(bǔ)充氣管道21設(shè)置在中間部26上且延伸進(jìn)輸送管道20內(nèi)，其出口 29可延伸進(jìn)收縮部25定義的空間內(nèi)。在一個(gè)示例中，至少一部分補(bǔ)充氣管道21可朝向輸送管道20的出口 23延伸，從而出口 29靠近與出口 23。在其他示例中，補(bǔ)充氣管道21也可設(shè)置在擴(kuò)大部24和收縮部25上且朝向出口23延伸。這樣，在來自第一輸料管道18的氣固混合物通過入口 22進(jìn)入輸料管道20的過程中，在擴(kuò)大部24處，由于擴(kuò)大部24所定義的空間的增大，來自第一輸料管道18的氣固混合物中的氣體的速率就會降低；其中固體的速率可與來自第一輸料管道18的氣固混合物的速率相似。這樣，氣固混合物中至少一部分氣體就可與至少一部分固體粉料相分離，從而，來自第一輸料管道18的氣固混合物的流動形態(tài)，比如不穩(wěn)定的流動形態(tài)就通過擴(kuò)大部24而進(jìn)行了改變或調(diào)整。在一些實(shí)施例中，中間部26可作為緩沖部，從而氣固混合物中的氣體可進(jìn)一步與固體粉料相分離以來調(diào)整氣固混合物的流動形態(tài)。在收縮部25處，由于其空間的縮小，分離氣體的流速朝著出口 23的方向增大，并與固體粉料重新混合來運(yùn)載固體粉料。另外，補(bǔ)充氣管道21通過其出口 29把補(bǔ)充氣27輸入進(jìn)收縮部25中以進(jìn)一步的增加氣體的流速以與固體粉料混合。這樣，隨著輸送裝置15的調(diào)整，氣體和固體粉料便可均勻混合以形成具有穩(wěn)定流動形態(tài)的氣固混合物。因此，來自輸送裝置15的氣固混合物就可均勻穩(wěn)定的通過出口 23進(jìn)入第二輸送管道19向裝置100中輸送。與之前的流動形態(tài)比如，在第一輸送管道18中的氣固混合物的活塞流相比較，由于輸送裝置15的調(diào)整作用，固體粉料的流速變的均勻和穩(wěn)定，從而來自該輸送裝置15中的氣固混合物的流動也相應(yīng)的變的均勻和穩(wěn)定。在非限定示例中，與載氣17相似，補(bǔ)充氣27也可包括二氧化碳、惰性氣體如氮?dú)饧捌渌线m氣體中的一種或多種。圖I所示的實(shí)施例僅是示意性的。在圖I所示的實(shí)施例中，設(shè)置有一個(gè)補(bǔ)充氣體管道21。在其他實(shí)施例中，也可設(shè)置一個(gè)以上的補(bǔ)充氣體管道。在一定的應(yīng)用中，額外的氣體管道(未圖示)也可設(shè)置在第一輸料管道18上以向第一輸料管道18中輸入氣體來調(diào)整其內(nèi)的固體粉料的濃度。盡管在本實(shí)施例中是一體設(shè)置，擴(kuò)大部24、收縮部25和中間部26 也可分別設(shè)置以安裝在一起。在一些不例中，載氣17和補(bǔ)充氣27可來自于相同或不同的氣體源。此外,在圖不實(shí)施例中，輸料管道14和/或輸送管道20可設(shè)置在裝置100上方且相對于水平方向豎直設(shè)置。在其他應(yīng)用中，輸料管道14和/或輸送管道20的縱向軸線可與水平方向的夾角可處于從70度到90度的范圍內(nèi)。圖2所示為本發(fā)明輸送系統(tǒng)10操作流程30的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。如圖2所示，輸送時(shí)，在步驟31中，來自于固體粉料源(未圖示)的具有期望的尺寸分布的固體粉料16被輸入進(jìn)存儲裝置21中。在步驟32中，載氣17通過載氣管道13進(jìn)入存儲裝置12中以與固體粉料16向混合以形成氣固混合物并增加存儲裝置21內(nèi)的壓力。在一些示例中，步驟31和步驟32的次序可以改變。步驟31可以在步驟32之前、之后或同時(shí)進(jìn)行。隨著載氣17進(jìn)入存儲裝置12中，其內(nèi)的壓力可增加至期望的壓力。在一個(gè)實(shí)施例中，該期望的壓力高于裝置100中的壓力，從而在其間形成壓力差。該壓力差推動存儲裝置12中的氣固混合物朝向裝置100運(yùn)動并抵消氣固混合物在輸送過程產(chǎn)生的壓降。在步驟33中，在存儲裝置12中的壓力達(dá)到期望的壓力后，氣固混合物通過與輸送裝置15和存儲裝置21相連通的第一輸料管道18進(jìn)入輸送裝置15中進(jìn)行調(diào)整。在該步驟中，來自第一輸料管道18的氣固混合物依次通過擴(kuò)大部24、中間部26和收縮部25。其間，補(bǔ)充氣27進(jìn)入收縮部25以促使固體粉料的輸送。在一些應(yīng)用中，輸入進(jìn)收縮部25內(nèi)的補(bǔ)充氣27的流速可高于輸送管道20中的載氣17的流速。在非限定示例中，補(bǔ)充氣體管道21內(nèi)的補(bǔ)充氣27的流量與第一輸料管到18內(nèi)的載氣17的流量的比例可處于從O. 2到I的范圍內(nèi)。在第二輸料管道19內(nèi)的氣體的流速可處于從20米/秒到40米/秒的范圍內(nèi)。這樣，由于輸送裝置15對來自第一輸料管道18的氣固混合物的調(diào)整作用，固體粉料的流動變的均勻，而且氣體和固體粉料可均勻混合，從而來自于輸送裝置15的調(diào)整后的氣固混合物的流動變的均勻穩(wěn)定。在步驟34中，來自于輸送裝置15的調(diào)整過的氣固混合物進(jìn)入氣化爐100中進(jìn)行氣化。在本發(fā)明實(shí)施例中，輸送系統(tǒng)10設(shè)置有輸送裝置15來穩(wěn)定來自輸料管道14的氣固混合物的流動。輸送裝置15包括補(bǔ)充氣體管道21和設(shè)置有擴(kuò)大部24、中間部26及收縮部25的輸送管道30以來調(diào)整氣固混合物的流動。這樣，經(jīng)過輸送裝置25的調(diào)節(jié)，固體粉料的流速變的均勻穩(wěn)定，從而來自于輸送裝置15的氣固混合物的流動也相應(yīng)的變的均勻穩(wěn)定以進(jìn)入裝置100中進(jìn)行處理。這就提高了裝置100，比如氣化爐的性能和使用壽命。與傳統(tǒng)的輸送系統(tǒng)相比較，本發(fā)明實(shí)施例具有相對簡單的結(jié)構(gòu)，且可利用較低的成本對傳統(tǒng)輸送系統(tǒng)進(jìn)行改造。雖然結(jié)合特定的實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了說明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，對 本發(fā)明可以作出許多修改和變型。因此，要認(rèn)識到，權(quán)利要求書的意圖在于覆蓋在本發(fā)明真正構(gòu)思和范圍內(nèi)的所有這些修改和變型。
權(quán)利要求
1.一種氣力輸送固體粉料的輸送裝置，包括 開設(shè)有入口和出口的輸送管道，該輸送管道包括 擴(kuò)大部，其開設(shè)有所述入口 ； 收縮部，其開設(shè)有所述出口 '及 中間部，其設(shè)置在所述擴(kuò)大部和收縮部之間并與其流體相通；及 補(bǔ)充氣管道，其延伸進(jìn)所述輸送管道。
2.如權(quán)利要求I所述的輸送裝置，其中所述擴(kuò)大部的直徑沿著從所述入口到所述出口的方向增大，所述收縮部的直徑沿著從所述入口到所述出口的方向減小。
3.如權(quán)利要求2所述的輸送裝置，其中所述中間部的至少一個(gè)截面的直徑大于所述擴(kuò)大部和收縮部中至少一個(gè)的至少一個(gè)截面的直徑。
4.如權(quán)利要求I所述的輸送裝置，其中所述補(bǔ)充氣管道設(shè)置在所述中間部上，且其至少一部分設(shè)置在所述輸送管道內(nèi)且朝向所述輸送管道的出口方向延伸。
5.如權(quán)利要求I所述的輸送裝置，其中所述補(bǔ)充氣管道開設(shè)有出口，該出口設(shè)置于所述收縮部內(nèi)。
6.如權(quán)利要求I所述的輸送裝置，其中所述輸送管道的縱向軸線與水平方向的夾角在70度到90度的范圍內(nèi)。
7.一種氣力輸送固體粉料的輸送系統(tǒng)，包括 存儲裝置，其用于接收固體粉料； 載氣管道，其與所述存儲裝置相連通； 輸送管道，其設(shè)置于所述存儲裝置的下游并與其連通，該輸送管道包括 擴(kuò)大部，其開設(shè)有入口 ； 收縮部，其開設(shè)有出口 '及 中間部，其設(shè)置在所述擴(kuò)大部和收縮部之間并與其流體相通；及 補(bǔ)充氣管道，其與所述輸送管道相連通。
8.如權(quán)利要求7所述的輸送系統(tǒng)，其中所述擴(kuò)大部的直徑沿著從所述入口到所述出口的方向增大，所述收縮部的直徑沿著從所述入口到所述出口的方向減??；所述中間部的至少一個(gè)截面的直徑大于所述擴(kuò)大部和收縮部中至少一個(gè)的至少一個(gè)截面的直徑。
9.如權(quán)利要求7所述的輸送系統(tǒng)，其中所述補(bǔ)充氣管道延伸進(jìn)所述輸送管道且其開設(shè)的出口設(shè)置于所述收縮部內(nèi)。
10.如權(quán)利要求7所述的輸送系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括第一輸料管道，該第一輸料管道設(shè)置于所述存儲裝置和輸送管道間并分別與存儲裝置及通過擴(kuò)大部的入口與輸送管道相連通。
11.如權(quán)利要求10所述的輸送系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括第二輸料管道，該第二輸料管道設(shè)置于所述輸送管道下游并通過所述收縮部的出口與所述輸送管道相連通。
12.如權(quán)利要求11所述的輸送系統(tǒng)，其中所述擴(kuò)大部的至少一個(gè)截面的直徑大于所述第一輸料管道的直徑；所述收縮部的至少一個(gè)截面的直徑大于所述第二輸料管道的直徑。
13.—種氣力輸送固體粉料的輸送方法,包括 輸送固體粉料進(jìn)入存儲裝置； 輸送載氣進(jìn)入所述存儲裝置以與所述固體粉料相混合形成氣固混合物； 通過輸送裝置的入口把來自所述存儲裝置的氣固混合物輸入其內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，其中所述輸送裝置包括輸送管道和與該輸送管道相連通的補(bǔ)充氣體管道，所述輸送管道包括 擴(kuò)大部，其開設(shè)有所述入口 ； 收縮部，其開設(shè)有出口 '及 中間部，其設(shè)置在所述擴(kuò)大部和收縮部之間并與其流體相通；及 把所述調(diào)整過的氣固混合物通過所述收縮部的出口輸送出所述輸送裝置。
14.如權(quán)利要求13所述的輸送方法，其進(jìn)一步包括在把來自所述存儲裝置的氣固混合物輸入所述輸送裝置之前，輸送其進(jìn)入第一輸料管道及在在把所述調(diào)整過的氣固混合物輸送出所述輸送裝置后，通過第二輸料管道把其輸送進(jìn)氣化爐中進(jìn)行氣化。
15.如權(quán)利要求13所述的輸送方法，其中所述把來自所述存儲裝置的氣固混合物輸入所述輸送裝置內(nèi)進(jìn)行調(diào)整的步驟包括 隨著所述氣固混合物進(jìn)入所述輸送裝置內(nèi)，在所述擴(kuò)大部，把氣固混合物中的至少一部分氣體與固體粉料分離；及 在所述收縮部，混合并輸送所述氣體和固體粉料。
16.如權(quán)利要求15所述的輸送方法，其中所述補(bǔ)充氣管道開設(shè)有設(shè)置于所述收縮部內(nèi)的出口，該輸送方法進(jìn)一步包括輸入補(bǔ)充氣進(jìn)入所述收縮部以與所述固體粉料混合并輸送該固體粉料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氣力輸送固體粉料的輸送裝置、系統(tǒng)及方法。輸送裝置包括開設(shè)有入口和出口的輸送管道及延伸進(jìn)所述輸送管道的補(bǔ)充氣管道。所述輸送管道包括開設(shè)有所述入口的擴(kuò)大部、開設(shè)有所述出口的收縮部及設(shè)置在所述擴(kuò)大部和收縮部之間并與其流體相通的中間部。
文檔編號C10J3/46GK102827643SQ20111015861
公開日2012年12月19日 申請日期2011年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月14日
發(fā)明者胡立舜, 陳衛(wèi) 申請人:通用電氣公司