具有改进的固体填充的用于输送固体的系统 |
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| 申请号 | CN201410760426.7 | 申请日 | 2014-12-12 | 公开(公告)号 | CN104709715B | 公开(公告)日 | 2019-05-07 |
| 申请人 | 通用电气公司; | 发明人 | T.F.莱宁格尔; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及具有改进的固体填充的用于输送固体的系统。一种系统包括固体进料 泵 ，其具有壳体、设置在壳体中的 转子 、设置在转子与壳体之间的弯曲通路、联接于弯曲通路的固体进料入口，以及联接于弯曲通路的固体进料出口。此外，固体填充装置联接于固体进料泵的固体进料入口。固体填料装置包括构造成接收具有第一尺寸范围的固体进料的第一通道、构造成接收具有第二尺寸范围的输送协助颗粒(TAP)的第二通道。第一范围不同于第二范围。第三通道构造成接收和混合固体进料和TAP来提供固体进料TAP混合物，其具有固体进料之间的TAP装填层际空间。第三通道联接于固体进料入口。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种输送固体的系统，包括： |
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| 说明书全文 | 具有改进的固体填充的用于输送固体的系统技术领域[0001] 本文公开的主题涉及加压固体泵。 背景技术[0002] 各种工业过程包括将固体从一个过程传送至另一个。各个过程可使用各种尺寸、形状、材料稠度或其它材料特征的固体。此外，各个过程可在各种温度、压力、湿度水平或其它操作状态下使用固体。由于过程之间的不同材料特征和/或操作状态，故可难以将固体从一个过程传递至下一个。发明内容 [0003] 在下面概括在范围上与最初要求权利的本发明相称的某些实施例。这些实施例不意图限制要求权利的本发明的范围，而是相反地，这些实施例仅意图提供本发明的可能形式的简要概括。实际上，本发明可包含可与在下面提出的实施例相似或不同的各种形式。 [0004] 在第一实施例中，一种系统包括固体进料泵，其具有壳体、设置在壳体中的转子、设置在转子与壳体之间的弯曲通路、联接于弯曲通路的固体进料入口，以及联接于弯曲通路的固体进料出口。系统还包括联接于固体进料泵的固体进料入口的固体填充装置。固体填料装置包括构造成接收具有第一尺寸范围的固体进料的第一通道、构造成接收具有第二尺寸范围的输送协助颗粒(TAP)的第二通道。第一尺寸范围不同于第二尺寸范围。第三通道构造成接收和混合固体进料和TAP来提供固体进料TAP混合物，其具有固体进料之间的TAP装填层际空间。第三通道联接于固体进料入口。 [0005] 在第二实施例中，一种系统包括具有第一入口和第二入口的固体填充装置、构造成提供固体至第一入口的固体源，以及构造成提供协助固体至第二入口的协助固体源。固体具有第一尺寸范围，并且协助固体具有不同于第一尺寸范围的第二尺寸范围。系统还包括固体泵，其构造成在第一压力下从固体填充装置接收固体和协助固体，并且将固体和协助固体在第二压力下递送至加压的最终用户系统。 [0006] 在第三实施例中，一种系统包括具有第一入口和第二入口的固体填充装置、构造成将固体提供至固体填充装置的第一入口的第一源、构造成将协助固体提供至固体填充装置的第二入口的第二源、构造成从固体填充装置接收固体和协助固体的固体泵，以及构造成从固体泵接收固体和协助固体、将固体与协助固体分离并且输出与协助固体分离的固体的固体分离装置。 [0007] 技术方案1. 一种系统，包括： [0008] 固体填充装置，包括： [0009] 构造成接收具有第一尺寸范围的固体进料的第一通道； [0010] 构造成接收具有第二尺寸范围的输送协助颗粒(TAP)的第二通道，其中所述第一尺寸范围不同于所述第二尺寸范围；以及 [0011] 第三通道，其构造成接收和混合所述固体进料和所述TAP，以提供具有所述固体进料之间的所述TAP装填层际空间的固体进料TAP混合物；以及 [0012] 固体进料泵，包括： [0013] 壳体； [0014] 设置在所述壳体内的通路； [0015] 固体进料入口，其构造成从所述第三通道接收所述固体进料TAP混合物并且将所述固体进料TAP混合物提供至所述通路；以及 [0016] 联接于所述通路的固体进料出口。 [0017] 技术方案2. 根据技术方案1所述的系统，其特征在于，所述第二通道的第二部分沿周向绕着所述第一通道的第一部分设置。 [0018] 技术方案3. 根据技术方案1所述的系统，其特征在于，所述固体进料TAP混合物构造成在第一压力下进入所述固体进料入口，并且在第二压力下离开所述固体进料出口，所述第二压力高于所述第一压力，并且所述固体进料TAP混合物构造成阻挡所述固体进料出口与所述固体进料入口之间的气体流，以实现横跨所述固体进料入口与所述固体进料出口之间的所述通路的压力梯度。 [0019] 技术方案4. 根据技术方案2所述的系统，其特征在于，所述固体填充装置包括设置在所述固体填充装置的外表面上的第一振动器、在所述固体填充装置内设置在所述固体进料TAP混合物的流路中的第二振动器、构造成旋转所述第三通道内的内部螺旋槽的外部蜗轮驱动件，或它们的任何组合，其中所述第一振动器或所述第二振动器构造成便于所述固体进料和所述TAP的填充。 [0020] 技术方案5. 根据技术方案1所述的系统，其特征在于，所述TAP包括小于30目的颗粒。 [0021] 技术方案6. 根据技术方案1所述的系统，其特征在于，所述TAP包括其中60%小于100目的颗粒。 [0022] 技术方案7. 根据技术方案1所述的系统，其特征在于，所述TAP包括第一材料，并且所述固体进料包括不同于所述第一材料的第二材料。 [0025] 技术方案10. 根据技术方案1所述的系统，其特征在于，所述固体进料包括易碎的固体进料，并且所述TAP包括可压缩的颗粒，所述可压缩的颗粒构造成吸收所述弯曲通路内的压缩力，以围绕所述易碎的固体进料变形并且缓冲所述易碎的固体进料，以最小化从所述压缩力对所述易碎的固体进料的破坏。 [0026] 技术方案11. 一种系统，包括： [0027] 包括第一入口和第二入口的固体填充装置； [0028] 构造成提供固体至所述第一入口的固体源，其中所述固体具有第一尺寸范围； [0029] 构造成提供协助固体至所述第二入口的协助固体源，其中所述协助固体具有不同于所述第一尺寸范围的第二尺寸范围；以及 [0030] 固体泵，其构造成从所述固体填充装置接收处于第一压力的所述固体和所述协助固体，并且在第二压力下递送所述固体和所述协助固体至加压的最终用户系统。 [0031] 技术方案12. 根据技术方案11所述的系统，其特征在于，所述协助固体源构造成添加熔剂、添加剂、反应物或它们的任何组合，用于在所述加压最终用户系统中使用。 [0032] 技术方案13. 根据技术方案11所述的系统，其特征在于，所述协助固体包括小于30目的颗粒。 [0033] 技术方案14. 根据技术方案11所述的系统，其特征在于，所述系统包括构造成磨碎所述固体的一部分来产生所述协助固体的磨床。 [0034] 技术方案15. 一种系统，包括： [0035] 包括第一入口和第二入口的固体填充装置； [0036] 构造成提供固体至所述固体填充装置的第一入口的第一源； [0037] 构造成提供协助固体至所述固体填充装置的第二入口的第二源； [0038] 构造成从所述固体填充装置接收所述固体和所述协助固体的混合物的固体泵；以及 [0039] 固体分离装置，其构造成从所述固体泵接收所述固体和所述协助固体的加压混合物，使所述固体与所述协助固体分离，以及输出与所述协助固体分离的所述固体。 [0040] 技术方案16. 根据技术方案15所述的系统，其特征在于，所述系统包括构造成从所述协助固体除去摩擦细粉的摩擦细粉筛。 [0041] 技术方案17. 根据技术方案15所述的系统，其特征在于，所述系统包括构造成将所述协助固体减压和输送至所述固体填充装置的第二入口的再循环系统。 [0042] 技术方案18. 根据技术方案15所述的系统，其特征在于，所述系统包括构造成计量所述固体分离装置下游的固体的第二固体泵。 [0043] 技术方案19. 根据技术方案15所述的系统，其特征在于，所述固体包括颗粒尺寸分布的窄范围。 [0045] 当参考附图阅读下列详细描述时，将更好地理解本发明的这些和其它的特征、方面和优点，其中，同样的标记在所有附图中表示同样的部件，其中： [0046] 图1为可在下文所述的系统中使用的固体泵的实施例的截面侧视图； [0047] 图2示出了图1的固体泵，其中入口通道、固体输送通道和出口通道装填有磨细的固体； [0048] 图3示出了沿线3-3截取的固体输送通道的实施例的简化示意图，该固体输送通道装填有磨细的固体，在图1和2中所示的固体泵的入口通道与出口通道之间； [0049] 图4为装填有大固体颗粒的图3的固体输送通道的实施例的简化示意图； [0050] 图5为装填有图3和4的大固体颗粒和磨细的固体的图3的固体输送通道的实施例的简化示意图； [0051] 图6为系统的实施例的框图，该系统制备固体混合物，并且利用图1-5的固体泵泵送固体混合物； [0052] 图7为制备用于图6的系统的固体混合物的固体填充装置的实施例的示意图； [0053] 图8为图6中所示的系统的装备构造的实施例的示意图； [0054] 图9为用于混合、泵送和分离细和粗的颗粒固体的系统的实施例的框图； [0055] 图10-12为可用于分离图9的系统中的固体泵下游的固体的固体分离装置的实施例的示意图；以及 [0056] 图13为图9中所示的系统的实施例的示意图。 具体实施方式[0057] 将在下面描述本发明的一个或更多个特定实施例。为了提供这些实施例的简明描述，可不在说明书中描述实际实施的所有特征。应当认识到，在任何这种实际实施的开发中，如在任何工程或设计项目中，必须作出许多特定实施决定以实现开发者的特定目的，诸如符合系统相关且商业相关的约束，这可从一个实施变化到另一个实施。此外，应当认识到，这种开发努力可为复杂且耗时的，但是对于受益于本公开的技术人员而言，仍将是设计、制作和制造的日常工作。 [0058] 当介绍本申请的各种实施例的元件时，冠词“一”、“一个”、“该”和“所述”意图表示存在元件中的一个或更多个。用语“包括”、“包含”和“具有”意图是包含的，并且表示可存在除了列出的元件之外的附加元件。 [0059] 本公开涉及用于将固体进料从较低压区段泵送至较高压区段或从较高压区段至较低压区段的系统。系统可使用固体泵，该固体泵具有通道，该通道以输送协助固体来填充固体进料，该输送协助固体阻挡从较高压区段到较低压区段的任何回流。输送协助固体可包括与固体进料相同的材料的较小尺寸的颗粒，或者输送协助固体可不同于固体进料。输送协助固体可通过专用通道给送到填充通道中。协助固体和所附的协助固体通道使系统能够保持固体进料的压差，其否则将允许从较高压区段到较低压区段的显著泄漏。 [0060] 图1为可用于下文所述的系统中的固体泵10(例如，旋转盘类型的固体加压进料器)的实施例的截面侧视图。旋转盘类型的固体加压泵10可为由General Electric Company(Schenectady, New York)制造的Posimetric®进料器。如所示，旋转盘类型的固体加压泵10包括压力壳体(或本体)12、入口通道14(例如，会聚的入口通道)、出口通道16(例如，扩散的出口通道)和转子18。转子18可包括由毂22分开且连结于轴24的两个大致相对且平行的旋转盘20，轴24是平行盘20和毂22共用的。如所示，如附图中的元件中的其余那样，两个盘20不在页面中。盘20中的一个在页面的下方，而另一个盘20在平面上方。页面下方的盘20突出到页面上，以便其可关于包括盘型固体加压泵10的构件中的其余看到。毂22的外凸形表面28、在毂22的外表面与盘20的周缘30之间延伸的两个盘20的环形部分，以及进料器壳体12的内凹形表面32限定环形通道33(例如，弯曲通路)，其连接会聚的入口通道14和扩散的出口通道16。设置在入口通道14与出口通道16之间的进料器本体12的部分34以如下方式划分通道33，使得进入入口通道14的固体可仅沿转子或轴24的旋转方向26行进，以使固体可通过由毂22的旋转外表面、盘20的旋转露出环形表面和本体12的静止内表面32限定的旋转环形通道33来从入口通道14传送至出口通道16。 [0061] 当固体通过会聚的入口通道14进入并且向下移动时，颗粒逐渐紧凑。当颗粒继续向下吸入并且吸入到旋转通道33中时，压缩可达到颗粒变为联锁并且形成横跨通道33的整个截面的桥接的点。当紧凑的颗粒沿旋转方向26继续移动通过旋转通道33时，形成横跨旋转通道33的整个截面的联锁桥接的包含颗粒的区的长度可变得足够长，使得从通道33除去桥接颗粒所需的力超过可通过泵10的出口处的高压环境生成的力。通道33内的联锁固体不可由泵10的出口处的高压除去的该状态称为"锁定"。通过实现锁定状态，由轴24从驱动马达25递送的转矩可传递至旋转固体，以使固体克服超过出口通道16的出口的高压环境中的压力从入口通道14驱动至出口通道16。在一些实施例中，转子盘20可具有形成在它们的表面上的升高或降低特征36。这些特征可提高颗粒固体实现通道33中的锁定的能力，并且因此，还可提高驱动轴24将转矩传递至旋转固体的能力。 [0062] 当颗粒移动通过扩散的出口通道16时，将它们保持在锁定状态的力开始缓解至一点，在该点处，在出口通道16的下游出口处，颗粒逐渐能够从出口通道16自由地解除接合，并且向下游行进。然而，在扩散出口通道16处，固体可经受锁定并且由转子18向前驱动的不断前移固体的上游力，以及输送固体到其中的高压环境的下游力。在这些压缩力下，从上游和下游两者，出口通道16的上游部分17(例如，入口)中的固体可甚至进一步紧凑，并且可形成动态的填充床(例如，动态密封件)，其对来自泵10的排出口处的高压环境的流体(例如，气体或液体)的回流有较高抵抗性。其为高度填充的流动抵抗颗粒固体的该区，该区可阻挡流体(例如，过程气体或液体)从出口通道16(例如，高压出口)到泵10的入口通道14(例如，低压入口)的任何显著回流。固体的该高度填充的流动抵抗区可形成削弱的密封，并且一些流体可通过出口通道16的上游入口17处的紧密填充的固体向后泄漏。然而，回流量可为少的，并且可以以其方式工作通过紧密填充的固体的少量流体可通过排放口38释放，并且因此，被阻挡始终通过通道33到入口通道14的向后流动。可收集在排放口38中的少量流体(气体或液体)可弃置，或者再循环到过程中别处的适合位置。由于对流体回流高度抵抗的出口通道16的入口17处的动态填充床，并且通过排放可以以其方式工作来向后通过固体的动态填充床的少量流体，故旋转盘类型的固体加压泵10可作用为分离具有不同压力和/或不同化学成分的两个过程。 [0063] 图1中所示的旋转盘类型的固体加压泵10的操作对于如下实施例在上文阐释，其中环形的通道33的旋转从处于较低压的入口通道14到处于较高压的出口通道16。泵10的该操作模式可称为"加压模式"。然而，盘20的旋转和因此环形通道33的旋转可相反，以使旋转方向27从较高压出口通道16延伸至较低压入口通道14。在该相反的旋转方向27上，旋转盘类型的固体加压泵10操作为固体减压进料器，例如，以"减压模式"。当以减压模式操作时，来自高压区的固体颗粒进入通道16(例如，用作入口通道，而非出口通道)。减压进料器还可使用不同于入口/出口以及通道的形状。例如，用于减压进料器的入口可具有较大或较小的通道。换言之，减压进料器可为与加压进料器相同的进料器，只是相反地运行。或者，减压进料器可特别设计用于减压。 [0064] 当固体向下前进通过通道16时，固体移动通过通道16的底部处的动态的高度紧凑的区，其形成高度回流抵抗区，该高度回流抵抗区防止不需要的回流从出口通道16处的高压区域至通道14处的低压区域。当环形通道33继续沿相反方向27旋转时，固体传送回通道14，其中，将它们在旋转通道内保持就位的锁定力缓解，并且允许固体在它们在泵10的低压侧上离开入口通道14时与彼此解除接合。在某些实施例中，较低压力的反应器器皿与较高压力的反应器器皿联接在一起，并且以加压模式操作的至少一个固体加压进料器16和以减压模式操作的一个固体加压泵10可用于在器皿和/或其它装备之间输送固体。在以基本上相同的压力操作的两个器皿的实施例中，一个、两个或更多个固体加压进料器10都可以以加压模式操作。 [0065] 图2示出了图1中所示的固体泵10，其中入口通道14、固体输送通道33(即，由凸形表面28和凹形表面32限定的通道)和出口通道16输送细碎的输送协助固体41的固体流40(例如，砂、磨碎的生物质、煤粉、石油焦细粉、研磨的石灰石、磨碎的玻璃、小的柔性聚合物珠、废胶末等，或它们的任何组合)。输送协助固体41为固体，其以一些方式研磨、磨削、压碎、制造、形成和/或处理，以使各个颗粒由颗粒直径42限定。颗粒直径42可由各个颗粒的最大值限定，或者输送协助固体41可由小于最大值的一定比例限定。进一步举例，输送协助固体41可所有都小于大约30到50目(即，0.599到0.297μm)。例如，输送协助固体41可包括其中颗粒的百分之60、70、80或90小于大约100目(即，0.152μm)的材料。图2中所示的小直径(关于通道33的尺寸)颗粒代表各种颗粒，并且绘出了颗粒40能够形成泵10内的紧密填充的柱，其能够维持出口通道16处的高压区与入口通道14处的低压区之间的高压降。 [0066] 图3为图1和2中所示的固体泵10的入口通道14与出口通道16之间的弯曲固体输送通道33的区段46的实施例的简化表示的示意图，示出了移动通过泵10的相对细的颗粒固体41的固体流40。如所示，固体流40(例如，低压焚烧颗粒固体41)在泵10内的相对旋转盘20的影响下沿下游方向26(例如，从左到右)移动通过通道33。如下文所述，细颗粒固体41相对紧地填充在一起，以有助于阻挡流体流，诸如气流或液体流。例如，具有紧密填充的细颗粒固体41可阻止气流44(例如，高压气流44)沿上游方向27(例如，从右到左)从出口通道16处的高压区流动至入口通道14处的低压区。磨细的固体40具有有助于在泵10中形成紧密填充的固体的颗粒尺寸42分布，诸如，在通道33和出口通道16中。颗粒尺寸42的分布可包括宽阔范围的颗粒尺寸，以便实现紧密填充，或者在一些实施例中，颗粒尺寸42可具有窄尺寸分布。 然而，固体41的颗粒尺寸42可相对小。在这些情况下，固体41之间的开启空间或空隙尺寸受限。由于固体40之间的小空间，故高压气体44难以从右流向左。即，从出口通道16到入口通道14的气流44的路径52为少且小的。因此，高压降维持在出口通道16与入口通道14之间。 [0067] 图4为装填有大固体颗粒48(例如，粗颗粒固体)的弯曲固体输送通道33的区段46的示意图，区段46可具有窄颗粒尺寸50分布(即，相对于图3中的紧密填充的细固体41)。窄尺寸分布意味着，例如，由于颗粒尺寸的有限范围(不存在少颗粒来填充间隙)或颗粒的随机和不规则的形状，故颗粒的填充工作差，并且所得的差填充的固体对从出口通道16到入口通道14的气流提供小抵抗。气流的路径(即，空间、空隙或间隙52)为许多且大的。因此，可难以克服高压降来输送这些固体48。在某些实施例中，可合乎需要的是在高压下游系统中使用粗颗粒固体48。 [0068] 图5为图3和4的弯曲的固体输送通道33的区段46的示意图，示出了大固体颗粒48(例如，图4)和磨细的固体41(例如，图2和3)的固体混合物的输送。小的紧密填充的固体41能够装填大固体颗粒48之间的所有空间。因此，用于气流44的路径52为较少且小的。正如图3中所示的泵10的实施例，还装填与粗颗粒固体48相关联的间隙52的由细颗粒固体41实现的固体流40的紧密填充使泵10能够保持出口通道16与入口通道14之间的高压降。因此，小颗粒(例如，输送协助固体41)和大颗粒(例如，固体进料48)两者可由泵10克服高压气体44来输送。协助固体41可由宽阔范围的适合材料制成。例如，固体填充装置64(见图6)可使用不同于固体进料48材料的耐磨材料。如下文详细阐释的，这些材料用于输送协助固体再循环实施例中。协助固体41还可包括与固体进料48相同的材料。即，固体进料48的一部分可研磨来获得颗粒尺寸分布，其在填充固体流40时更有效。协助固体41还可由柔性、有弹性和可压缩的聚合物或橡胶球或珠来制成，并且可在它们穿过固体泵10时围绕大固体(特别是易碎的块状固体)变形并且缓冲。协助固体41还可由为块状固体48的下游处理中的期望参与者的材料(例如，熔剂、添加剂、反应物)制成。这些类型的输送协助固体41的所有或仅一部分与给送到最终用户过程中的加压块48在一起。 [0069] 图6示出了使用图5中所示的构想的系统的一个实施例的流程框图。来自尺寸过大的固体54的源的固体48穿过固体尺寸调整装置56，诸如，磨床或破碎机，以便产生尺寸减小的固体48，固体48尺寸小到足以穿过固体泵10。尺寸过大的固体54的源具有储存固体48的料斗或仓，或者可为传送器，其将固体48不断地传送至固体尺寸调整装置56。尺寸过大的固体54的源还可具有其它结构构件。如果尺寸过大的固体48已经足够小来穿过泵10，则可消除尺寸减小步骤。尺寸减小固体48储存在尺寸调整的块状固体仓58中用于进一步使用。注意，在随后的描述中，用语尺寸调整的块、块或块状固体是指特征为具有相对小尺寸颗粒或没有较小尺寸颗粒的窄颗粒尺寸分布的固体，其可用于装填在较大的固体(例如，图4中所示的固体48)之间的间隙52中。平行于尺寸过大的固体48的尺寸调整和储存步骤，来自输送协助固体60的源的固体41(例如，相对细的颗粒固体41)载入输送协助固体仓62中用于进一步使用。这些固体41能够形成紧密填充的柱，因为它们包括宽阔范围的颗粒尺寸42，包括细的和非常细的颗粒，它们能够装填在所有较大颗粒48之间的基本上所有间隙52中。在块状固体和输送协助固体储存步骤之后，块状固体48和输送协助固体41在固体填充装置64中组合或混合。固体填充装置64可紧接地定位在入口通道14的上游，并且构造成以较细的输送协助固体41完全地包绕固体进料48，以使在其它情况下将开启的固体进料48之间的所有间隙52现在装填有输送协助固体41。块48和输送协助固体41的组合66(例如，固体混合物43)接着进入固体泵10，固体泵10计量和加压进入最终用户过程68中的组合66，诸如，气化器、反应器、熔炉、锅炉、燃烧器、高压处理过程，或它们的任何组合。 [0070] 图7为图6的固体填充装置64的实施例的示意图。装置64的顶部70包括两个同心的固体输送喷嘴72,74。中心喷嘴72将尺寸调整的固体进料48引入到固体填充装置64的中心部分中，并且出口喷嘴74在固体进料48外侧周围将输送协助固体41引入到装置64中。两个喷嘴(即，中心喷嘴72和外喷嘴74)具有向内成锥形或会聚的壁71和73，以及外部振动器76，其设置在外表面上，以改进进入和通过装置64的固体40(例如，固体进料48和协助固体41)的流。中心喷嘴72可与外喷嘴74的出口孔口75齐平，或从其收缩。如所示，中心喷嘴72从外喷嘴74的出口孔口75收缩(例如，轴向偏移)。固体填充装置64的中间部分78包括振动填充柱，其确保固体进料48和输送协助固体41良好混合并且良好填充(例如，柱77确保固体进料48之间的所有间隙52完全装填有输送协助固体41)。外部振动器76和设置在固体48和输送协助固体41的流路内的一个或更多个内部振动器80两者提供成确保两个固体41,48流的彻底混合和填充发生。其它实施例可仅包括一个振动器(76或80)，并且又一些实施例可不包括振动器，或装置64内和外的附加振动器。固体填充装置64的底部部分82包括活的壁柱81，其将填充固体混合物66主动地输送到紧接地附接在装置64的出口84下方的固体泵10的入口通道14中。底部部分82的活的壁柱81具有带内部螺旋槽86的旋转通道83，内部螺旋槽86用作螺旋传送器，其主动地使混合的固体流66(例如，固体混合物43)向下游移动通过通道 83。旋转通道83由齿轮驱动，诸如，外部蜗轮87。 [0071] 在图7的装备构造的某些应用中，固体进料48可包括略微易碎的材料。由于在泵10的部分内发展的高压缩力和摩擦力，故易碎的材料48可由固体泵10破坏。为了最小化对易碎的固体进料48的破坏，输送协助固体41可包括小的柔性聚合物或橡胶珠。添加至装置64的珠41包括便于利用给送通过装置64的固体进料48的有效填充的形状和颗粒尺寸分布。当固体填充装置64使柔性的可压缩的珠41与大的易碎固体进料48混合时，固体进料48由珠41包绕，并且组合66中的所有间隙52(例如，空隙空间)装填有珠41。当组合66(例如，固体混合物43)移动通过固体泵10时，柔性的可压缩的珠41不但提供紧密填充来维持横跨泵10的压降，而且珠41缓冲易碎的固体进料48，从而减小块状固体48可在它们穿过固体泵10期间被破坏的可能性。 [0072] 图8为用于图6中所示的过程实施例的装备构造的实施例的示意图。尺寸过大的固体54的源使固体48(例如，煤、石油焦、石灰石、矿石、木材、生物质、含碳废料或它们的任何组合)穿过磨床56，磨床56将固体减小至块，该块可有效地穿过固体泵10(例如，而不卡住)。磨床56可为任何适合的磨床，其产生具有期望的颗粒尺寸的固体。磨床56还可将尺寸过大的固体54的一部分尺寸调整成输送协助固体60。固体进料48(例如，煤)接着储存在尺寸调整的块状固体仓或料斗58中。输送协助固体60的源，诸如，粉煤41(例如，可能由相同的源制备)载入输送协助固体仓或料斗62中。输送协助固体仓或料斗62可具有任何适合的构造，其与输送协助固体41相容，输送协助固体41储存用于在固体填充装置64内使用。舱或料斗62还可为传送带、管或泵，其不断地将固体41传送至固体填充装置64。尺寸过大的固体54的源还可具有其它结构构件。输送协助固体仓62和尺寸调整的块状固体仓58两者的底部可配合有旋转的星形阀88或其它类似的装置，其计量进入固体填充装置64中的两种固体41,48。两个星形阀88可由控制器控制，以便将协助固体41和固体进料48在实现有效填充的比率下给送到固体填充装置64中。固体填充装置64一起混合和填充两种固体(例如，固体进料48，诸如块煤，以及协助固体41，诸如，粉煤)，并且接着将组合66给送到固体泵10的入口通道14中。固体泵10同时加压和计量进入下游最终用户过程68(例如，加压的流化床燃烧器、反应器或气化器)中的粉煤和块煤43的组合66。 [0073] 在图8的装备构造的备选应用中，其它材料可代替在第一实例中用作输送协助固体的粉煤。例如，石灰石可用作煤燃烧应用中的硫吸附剂，并且在图8的装备构造中作为输送协助固体41的研磨的石灰石的使用提供了便利的方式来将煤和硫吸附剂共同给送到加压的流化床燃烧器、反应器或气化器中。 [0074] 在图8的装备构造的又一个备选应用中，固体进料源48可为木材、废木材或一些其它尺寸过大的生物质材料；并且输送协助固体41可为锯屑或来自生物质处理设备的类似的细碎的生物质。在该生物质应用中，固体填充装置64使尺寸调整的木材或生物质块48与锯屑或细碎的生物质混合和填充，并且接着将组合的生物质流43,66给送到固体泵10。固体泵10继而加压和计量进入下游最终用户过程68(诸如，流化床生物质气化器或蒸汽生物质重整器)中的组合生物质流43。生物质进料过程可显著地改进许多生物质转换过程的效率和经济性。由于加压生物质原料(其中许多在不良好填充的尺寸和颗粒尺寸分布下可用)的困难，故许多现有技术的生物质转换过程目前限于相对低压的操作。因此，大多数生物质转换过程必须压缩生物质反应器下游的产物生物合成气，以便获得足够高的压力用于进一步处理，诸如，将生物合成气转换成生物质衍生的液体燃料和化学制品，或在燃气轮机中燃烧生物合成气来生成电功率。通过使用图8的生物质进料过程，生物质反应器可在高于由所有下游过程使用的压力的压力下操作，并且因此可排除中间压缩机。 [0075] 注意，在图8中，装备的一件或更多件可在图6的流程框图中的实施例的范围内添加、替代或删减。例如，如果尺寸过大的固体48已经在不可能卡在固体泵10中的尺寸下可用，则可排除磨床56。尽管固体泵10示为直接地排放到最终用户过程68中，但固体泵10可排放至螺旋传送器、气动传送系统，或最终给送至最终用户过程68的另一个过程或装置。 [0076] 图9示出了用于将固体进料48和协助固体41的组合66递送至最终用户过程68的实施例。在图9中，输送协助固体仓62、固体尺寸调整装置56、尺寸调整的块状固体仓58、固体填充装置64和固体泵10大体上具有与图6的流程框图中所述的相同特征和功能。此外，图9的实施例构造用于其中输送协助固体41不由最终用户过程68与加压块状固体一起使用的情形。为了避免将协助固体41递送至最终用户过程68，固体分离装置90可置于固体泵10下游，以使输送协助固体41在固体进料48由加压固体递送系统92递送至最终用户过程68之前与固体进料48分离。由固体分离装置90分离的输送协助固体41在再循环回路中再循环回过程的前端，该再循环回路以输送协助固体加压装置94开始。在输送协助固体41由装置94减压之后，固体41发送通过输送协助固体摩擦细粉除去件96，其中，摩擦细粉97中的至少一些被除去，以便防止非常细的材料累积在输送协助固体再循环回路内。输送协助固体41的非摩擦细粉部分接着经由再循环系统98移动至输送协助固体再循环仓100，其提供再循环系统中的缓冲储存。再循环的传递协助固体41与新鲜的传递协助固体混合，并且储存在固体填充装置64上游的输送协助固体41混合和储存仓102中。来自混合和储存的仓102的混合输送协助固体41计量成连同尺寸调整的固体进料48进入固体填充装置64中以完成循环。 [0077] 图10示出了可用于固体泵10下游的固体分离步骤的固体分离装置90的实施例的截面。第一实例104为简单的加压振动筛106，其具有开口108，开口108足够小，以阻挡固体进料48穿过，但大到足以允许输送协助固体41经过。分离装置90还可包括锥形的收集部分109，其聚集输送协助固体41。由输送协助固体41的锥形收集部分109的聚集可减小损失，该损失否则将由由于搅动而浮离的输送协助固体41中的细颗粒产生。 [0078] 图11示出了固体分离装置90的实施例的截面。图11的固体分离装置90为在圆筒形压力壳体112内的旋转圆筒形滚筒筛110，圆筒形压力壳体112收集分离的输送协助固体41。来自固体泵10的排放的填充固体组合66给送到旋转筛110中，旋转筛110定向成具有从入口 113到出口114的略微向下倾斜。当筛110旋转时，内部挡板115翻转固体(例如，组合66、固体进料48和/或协助固体41)。输送协助固体41穿过筛110中的小孔116，同时较大的固体进料 48固持在筛110内，并且在沿着向下倾斜的旋转筛110的长度前进之后，经由至最终用户过程68的出口114离开固体分离装置。 [0079] 图12示出了固体分离装置90的实施例的截面。图12的固体分离装置90包括固定在加压圆筒形筒122内的管状筛120内的垂直旋转螺旋传送器118，加压圆筒形筒122收集分离的输送协助固体41。填充固体组合66从固体泵出口通道16朝成角的入口离开，该成角的入口相交于管状筛120的顶部的一侧，并且固体(例如，组合66、固体进料48和/或协助固体41)通过螺杆118的旋转向下输送。当螺杆118旋转时，较细的输送协助固体41穿过固定管状筛120中的小孔，收集在外筒122中，并且经由底部处的喷嘴124离开。较大的固体进料48保持在螺杆118上，并且在螺杆118的底部处离开分离装置。在某些实施例中，固体分离装置90反向，以使组合的填充固体组合66进入螺杆118的底部，并且向上流动。因此，旋转的螺杆118将在顶部处排放大块48，而分离的输送协助固体41仍将经由筒122的底部处的喷嘴124离开。尽管图10、11和12示出了固体分离装置90的三个可能的实例，但公开的系统和方法可单独地或与图10、11和12中绘出的装置90中的任一个或所有组合来使用任何其它固体分离装置90。 [0080] 图13示出了图9中所示的过程的实施例。如在第一实施例中，如果需要，尺寸过大的固体进料48(诸如，木材或尺寸过大的生物质)的源54减小至将不卡在固体泵10中的尺寸。尺寸调整的固体进料48储存在尺寸调整的块状固体仓或料斗58中，尺寸调整的块状固体仓或料斗58具有在底部处的旋转星形阀88或类似的装置，其计量进入固体填充装置64中的固体进料48。还计量经由该仓102的底部处的旋转星形阀88或类似装置进入固体填充装置64中的来自输送协助固体混合和固体仓102的混合的输送协助固体41。旋转星形阀88以如下方式受控，以使计量以正确的质量流比进入固体填充装置64中的尺寸调整的固体进料48和协助固体41。固体填充装置64使固体进料48与协助固体41混合和填充，并且将组合66(例如，固体混合物43)给送到固体泵10的入口通道14。固体泵10将混合和填充的组合66加压至在最终用户过程68内使用的压力。图13中所示的实施例可在最终用户过程68不接受连同固体进料48加压的协助固体41时使用。因此，分离装置90(诸如，图10-12中所示的实施例中的一个或更多个)配置在固体泵10的下游。 [0081] 如图13中所示，垂直旋转螺杆传送器118可用于使协助固体41与固体进料48分离。还如所示，通过分离装置90的分离过程可完全在加压区120内发生(例如，其中过程处于高于加压区120外的区段的压力的区段)。当来自固体泵10的加压组合66穿过垂直旋转螺杆传送器118时，协助固体41穿过筛，并且收集在外筒中，同时固体进料48由螺杆递送至第二固体泵10的入口，第二固体泵10可执行进入最终用户过程68中的固体进料48的最终计量。在某些实施例中，第二固体泵10具有高压本体，但其有较少或没有固体进料48的附加加压。因此，第二固体泵10可为固体泵的相同类型，或者可为固体泵10的不同类型。第二固体泵10还可构造为仅计量装置。 [0082] 与固体进料48分离的协助固体41进入第三固体泵10，其在减压模式中操作，以将协助固体41的压力减小回大气压力或另一低压。第三固体泵10还可为与第一或第二固体泵10相同的类型，或者第三固体泵10可不同于其它固体泵10中的任一个。加压协助固体41接着在输送协助固体摩擦细粉除去单元96中筛分，以除去协助固体41的最细的摩擦颗粒97。 从摩擦细粉除去单元96的溢流经由再循环系统98(诸如，传送带、螺旋传送器或气动传送系统)输送至协助固体再循环储存仓或料斗100。新鲜的协助固体41还载入新鲜协助固体储存仓或料斗62中。这些仓或料斗(例如，新鲜协助固体储存仓62和协助固体再循环储存仓100)两者配合在具有旋转星形阀88或类似装置的底部上，其计量经由混合柱104进入输送协助固体混合和储存仓或料斗102中的新鲜协助固体41和再循环协助固体41。协助固体混合柱 104包含内部挡板的开启结构，其在两股流通过重力通过混合柱104内的挡板结构下降并且进入输送协助固体混合和储存仓102中时以由星形阀88控制的质量流速比来混合两股协助固体41流。 [0083] 所示的装备件中的一个或更多个可在图9的流程框图中所示的实施例的范围内添加、替代或减去。例如，如果尺寸过大的固体48已经在不可能卡在固体泵10中的尺寸下可用，则可排除磨床56。尽管第二固体泵10示为直接地排放到下游最终用户过程68中，但第二泵10可作为备选排放至螺旋传送器、气动传送系统、槽或最终给送至最终用户过程68的另一个过程或装置。在备选实施例中，第二固体泵可由螺旋传送器、气动传送系统、槽或最终直接从固体分离器90的排放部给送到最终用户过程68中的另一个装置替换。在某些实施例中，垂直螺旋传送器筛分离装置118可利用其它固体分离装置90中的一个来替换或补充，第三固体泵10可由锁止料斗系统替换，并且/或者摩擦细粉筛96和输送协助固体混合柱104可由执行相同或类似功能的备选装置替换。 [0084] 图13还可用于代表第三过程实施例的可能装备构造，其还与图9中所示的流程框图一致。图8中所示的第一过程实施例可为单程系统，其中输送协助固体41仅穿过系统一次，并且接着与尺寸调整的块状固体48一起给送到下游最终用户过程68中。当输送协助固体可由最终用户过程容许时，或当它们可由为最终用户过程68中的尺寸调整的块状固体48的又一处理中的期望参与者的材料制成时，此类过程可为有用的。图11中所示的第二过程实施例为循环系统，其中所有输送协助固体41与固体泵下游的尺寸调整的块状固体48分离，以使输送协助固体41可再循环至系统的前端用于再使用。如果最终用户过程68不可容许细碎的输送协助固体的存在，如果输送协助固体41为昂贵的并且必须保存，或者如果合乎需要的是最小化产生细碎的输送协助固体41的能量，则此类过程可为有用的。还可由图13中的装备代表的第三过程实施例为第一实施例和第二实施例的混合。差异在于固体泵10下游的固体分离装置90的效率降低，以使输送协助固体41中的一些分离用于再循环，同时其余部分保持有尺寸调整的块状固体，并且给送到下游最终用户过程68中。当输送协助固体可由为最终用户过程中的尺寸调整的块状固体48的进一步处理中的期望参与者的材料制成，但不是实现维持横跨固体泵10的压降的期望填充水平所需的量时，此类过程可为有用的。实例可为高压金属精炼过程，其中少量非金属熔剂是合乎需要的。如果非金属熔剂也是适合用作输送协助固体41的材料时，则固体分离装置90的效率可定制成允许其仅足以由块状固体48穿过，以使由下游最终用户过程68使用的任何熔剂被充分地提供。 [0085] 公开的实施例的技术效果包括固体进料泵，其具有通道，该通道构造成使固体从低压状态移动至较高压状态，或从高压状态移动至低压状态。为了平稳且一致地保持压差，系统还包括联接于固体进料泵的固体填充装置。固体填充装置接收具有窄范围的块状尺寸的块状固体48，并且还接收具有第二尺寸范围的输送协助颗粒41。第一尺寸范围可大于第二尺寸范围，但第一尺寸范围不允许块状固体足够紧密地填充来保持高压状态与低压状态之间的压差。附加的通道构造成接收和混合固体进料48和输送协助颗粒41，以提供固体进料48/输送协助颗粒41混合物，其具有装填固体进料48之间的层际空间52的输送协助颗粒41。 |
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