專利名稱：輸送系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種輸送系統(tǒng)及方法，尤其涉及一種通過(guò)氣力輸送(Pneumatic Conveyance)把固體粉料如含碳燃料(Carbonaceous Fuel)粉料輸送進(jìn)氣化爐(Gasifier) 中以進(jìn)行氣化的輸送系統(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(guò)程。通常，在氣化過(guò)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(duì)獲得期望的氣化性能是有益的。在現(xiàn)有應(yīng)用中，氣力輸送常用來(lái)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(chǔ)裝置和復(fù)數(shù)個(gè)輸送管道。通過(guò)該復(fù)數(shù)個(gè)輸送管道，儲(chǔ)存裝置可接收含碳燃料和輸送氣體。隨著輸送氣體不斷地進(jìn)入儲(chǔ)存裝置，儲(chǔ)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(chǔ)存裝置和氣化爐間產(chǎn)生壓力差。然后，來(lái)自儲(chǔ)存裝置的氣固混合物就借助于壓力差被從儲(chǔ)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，含碳燃料通常在儲(chǔ)存裝置中以漏斗流 (Funnel Flow)的形式進(jìn)行流動(dòng)，從而導(dǎo)致含碳燃料在儲(chǔ)存裝置出口處的流速不均勻而變得不穩(wěn)定，進(jìn)一步導(dǎo)致氣化爐中的溫度波動(dòng)。這對(duì)氣化爐的性能和壽命是不利的。目前，已經(jīng)有多種嘗試來(lái)向氣化爐中輸送穩(wěn)定流速的含碳燃料。比如，設(shè)計(jì)儲(chǔ)存裝置的出口具有較大的錐角，從而把出口處漏斗流的含碳燃料轉(zhuǎn)變?yōu)檎w流(Mass Flow)來(lái)穩(wěn)定含碳燃料的流速。然而，儲(chǔ)存裝置具有較大的錐角卻限制了其工業(yè)應(yīng)用。所以，需要提供一種新的利用氣力輸送(Pneumatic Conveyance)來(lái)輸送固體粉料如含碳燃料的輸送系統(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系統(tǒng)。該輸送系統(tǒng)包括用來(lái)接收固體粉料的存儲(chǔ)裝置、與所述存儲(chǔ)裝置相連通的氣體管道、設(shè)置于所述存儲(chǔ)裝置下游并與所述存儲(chǔ)裝置相連通的旋轉(zhuǎn)閥及設(shè)置于所述旋轉(zhuǎn)閥下游并與所述旋轉(zhuǎn)閥相連通的載氣管道。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)包括存儲(chǔ)裝置、流化管道、旋轉(zhuǎn)閥及載氣管道。所述存儲(chǔ)裝置用來(lái)接收固體粉料。所述流化管道與所述存儲(chǔ)裝置相連通而把氣體輸入所述存儲(chǔ)裝置中以和所述固體粉料相混合來(lái)形成氣固混合物。所述旋轉(zhuǎn)閥設(shè)置于所述存儲(chǔ)裝置下游并用來(lái)把所述氣固混合物移送出所述存儲(chǔ)裝置。所述載氣管道設(shè)置于所述旋轉(zhuǎn)閥下游并可輸入輸送氣體以把所述氣固混合物運(yùn)離所述旋轉(zhuǎn)閥。本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)一步提供了一種氣力輸送固體粉料的方法。該方法包括輸送固體粉料進(jìn)入存儲(chǔ)裝置；向所述存儲(chǔ)裝置內(nèi)輸入氣體以與其內(nèi)的固體粉料混合來(lái)形成氣固混合物；通過(guò)旋轉(zhuǎn)閥把所述氣固混合物運(yùn)送出所述存儲(chǔ)裝置及輸入輸送氣體以把所述氣固混合物運(yùn)離所述旋轉(zhuǎn)閥。


通過(guò)結(jié)合附圖對(duì)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1為本發(fā)明輸送系統(tǒng)一個(gè)實(shí)施例的示意圖；及圖2為本發(fā)明輸送系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的操作流程示意具體實(shí)施例方式圖1為本發(fā)明包括有輸送系統(tǒng)100的系統(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(lái)氣化固體粉料，如一種或多種含碳燃料。在一個(gè)實(shí)施例中，含碳燃料包括煤。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1所示，系統(tǒng)10包括進(jìn)料裝置101、輸送系統(tǒng)100和裝置102。在一些實(shí)施例中，進(jìn)料裝置101用來(lái)把具有期望的尺寸分布的固體粉料輸送進(jìn)輸送系統(tǒng)100。在一個(gè)非限定實(shí)施例中，進(jìn)料裝置101包括螺旋進(jìn)料器(Screw Feeder)。輸送系統(tǒng)100用來(lái)把固體粉料輸送進(jìn)裝置102。裝置102可包括氣化爐，其用來(lái)對(duì)固體含碳燃料進(jìn)行氣化。在圖1所示的實(shí)施例中，輸送系統(tǒng)100包括存儲(chǔ)裝置11，復(fù)數(shù)個(gè)氣體管道12，旋轉(zhuǎn)閥13和載氣管道14。儲(chǔ)存裝置11可通過(guò)比如管道來(lái)接收來(lái)自進(jìn)料裝置101的固體粉料 15。在其他應(yīng)用中，泵(未圖示)也可用來(lái)把固體粉料15輸送進(jìn)儲(chǔ)存裝置11中。在本實(shí)施例中，儲(chǔ)存裝置11包括上部16和與上部16相連通的下部17。上部16具有圓柱形結(jié)構(gòu)， 下部17具有圓錐形結(jié)構(gòu)。在其他實(shí)施例中，上部16和/或下部17也可具有其他形狀，比如多面體結(jié)構(gòu)。氣體管道12與儲(chǔ)存裝置11連通且可輸送氣體18進(jìn)入儲(chǔ)存裝置11中以與固體粉料15混合來(lái)形成氣固混合物。盡管在圖1所示的實(shí)施例中，輸送系統(tǒng)100設(shè)置有一個(gè)以上的氣體管道12，但是在一些應(yīng)用中，輸送系統(tǒng)100也可設(shè)置有一個(gè)管道12。在非限定示例中，氣體18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。在本實(shí)施例中，氣體管道12設(shè)置于儲(chǔ)存裝置11的下部17的側(cè)壁上，其也可被稱為流化管道 (Fluidizing Pipeline)來(lái)輸送氣體(也可稱為流化氣)18進(jìn)入儲(chǔ)存裝置11中。在一些應(yīng)用中，氣體管道12設(shè)置于存儲(chǔ)裝置11的下部17上且朝儲(chǔ)存裝置11上部16的方向延伸， 從而把流化氣18輸送進(jìn)儲(chǔ)存裝置11中。在一個(gè)實(shí)施例中，流化氣18不僅用來(lái)把儲(chǔ)存裝置11中的壓力提升到期望或預(yù)定的壓力值而且使儲(chǔ)存裝置11中至少一部分固體粉料15流化從而來(lái)避免固體粉料15在儲(chǔ)存裝置11中結(jié)塊及在其內(nèi)發(fā)生堵塞，比如，當(dāng)固體粉料15在儲(chǔ)存裝置11中以漏斗流的形式流動(dòng)時(shí)，靠近圓錐形下部17側(cè)壁的固體粉料的流速就會(huì)小于在下部17中間部位流動(dòng)的固體粉料的流速。在這種情況下，流化氣18就可以把靠近圓錐形下部17側(cè)壁附近的固體粉料中的至少一部分流化，從而增加且平穩(wěn)固體粉料15在儲(chǔ)存裝置11中的流速。在本發(fā)明實(shí)施例中，所謂的“流化”是指固體粉料的至少一部分的流化和/或松動(dòng)。在非限定實(shí)施例中，儲(chǔ)存裝置11中的期望的壓力大于設(shè)備102中的壓力從而在儲(chǔ)存裝置11和裝置102間產(chǎn)生壓力差。在一些實(shí)施例中，儲(chǔ)存裝置11中期望的壓力大約為 l-10Mpa。如圖1所示，儲(chǔ)存裝置11進(jìn)一步包括開設(shè)在下部17底部的出口 19。旋轉(zhuǎn)閥13設(shè)置在儲(chǔ)存裝置11的下游并與下部17上的出口 19相連通，從而來(lái)把來(lái)自出口 19處的氣固混合物朝裝置102輸送。在一些示例中，旋轉(zhuǎn)閥13在其內(nèi)設(shè)置有復(fù)數(shù)個(gè)葉片，每?jī)蓚€(gè)相鄰的葉片間形成有空腔，從而旋轉(zhuǎn)閥13具有復(fù)數(shù)個(gè)空腔。隨著旋轉(zhuǎn)閥13內(nèi)的葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)，在儲(chǔ)存裝置11中的氣固混合物通過(guò)出口 19后進(jìn)入到旋轉(zhuǎn)閥13中相應(yīng)的空腔內(nèi)，這樣氣固混合物就從儲(chǔ)存裝置11的下部17中輸送出來(lái)。由于葉片間形成的空間具有相似的容量，通過(guò)旋轉(zhuǎn)閥13輸送的氣固混合物就會(huì)比較均勻和穩(wěn)定。在一定的應(yīng)用中，每一個(gè)葉片可沿著旋轉(zhuǎn)閥13的旋轉(zhuǎn)方向把其兩側(cè)的壓力分隔，從而旋轉(zhuǎn)閥13也可作為氣鎖閥(Airlock Valve)來(lái)防止氣固混合物的倒流。在本發(fā)明實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)閥13并不限于任何特定的旋轉(zhuǎn)閥。載氣管道14設(shè)置在旋轉(zhuǎn)閥13和裝置102之間(也可說(shuō)是設(shè)置在旋轉(zhuǎn)閥13的下游)且與旋轉(zhuǎn)閥13的出口(未標(biāo)注)相連通，從而輸送輸送氣體(Carrier Gas) 20以把來(lái)自旋轉(zhuǎn)閥13的氣固混合物通過(guò)管道21輸送進(jìn)裝置102中。在一些示例中，輸送系統(tǒng)100 可設(shè)置一個(gè)以上的載氣管道。輸送氣體20可可控的運(yùn)載氣固混合物并調(diào)整管道21內(nèi)的固體粉料15的濃度。在一定的應(yīng)用中，輸送氣體20可包括二氧化碳、惰性氣體如氮?dú)夂推渌线m的氣體中的一個(gè)或多個(gè)。圖1所示的實(shí)施例僅是示意性的。輸送系統(tǒng)100也可包括其他元件。該其他元件包括但不限于一個(gè)或多個(gè)氣體分布裝置。在一些應(yīng)用中，流化管道可以或不需設(shè)置。一個(gè)或多個(gè)氣體管道(未圖示)可設(shè)置在儲(chǔ)存裝置11的上部16上，從而向儲(chǔ)存裝置11中輸入增壓氣體以來(lái)增加儲(chǔ)存裝置11中的壓力。在一些實(shí)施例中，流化氣體18、增壓氣體及/或輸送氣體20可來(lái)自一個(gè)氣體源或來(lái)自一個(gè)以上的氣體源。相似的，增壓氣體也可包括包括二氧化碳、惰性氣體如氮?dú)夂推渌线m的氣體中的一個(gè)或多個(gè)。圖2所示為本發(fā)明輸送系統(tǒng)100的一個(gè)實(shí)施例的操作流程示意圖。如圖2所示， 操作時(shí)，在步驟22中，來(lái)自固體粉料源(未圖示)的固體粉料15被輸入進(jìn)儲(chǔ)存裝置11中。 在步驟23中，流化氣體18通過(guò)氣體管道12進(jìn)入儲(chǔ)存裝置11中從而形成氣固混合物并增加儲(chǔ)存裝置11內(nèi)的壓力。在一些實(shí)施例中，步驟22和23的操作順序是可以變化的。步驟 22在步驟23之前、之后或與步驟23同時(shí)進(jìn)行操作。隨著流化氣體18不斷進(jìn)入儲(chǔ)存裝置11中，儲(chǔ)存裝置內(nèi)的壓力增加到期望的壓力水平。在一個(gè)實(shí)施例中，期望的壓力水平高于裝置102內(nèi)的壓力，從而在儲(chǔ)存裝置11和裝置102間形成的壓力差推動(dòng)儲(chǔ)存裝置11內(nèi)的氣固混合物朝裝置102移動(dòng)且彌補(bǔ)氣固混合物從儲(chǔ)存裝置11向裝置102過(guò)程中的壓降。此外，由于流化氣體18的輸入，固體粉料15不會(huì)在儲(chǔ)存裝置11內(nèi)，比如在圓錐形下部17的內(nèi)表面處結(jié)塊。在一定的應(yīng)用中，流化氣體18可以引入也可不引入。增壓氣體也可通過(guò)一個(gè)或多個(gè)氣體管道12輸入進(jìn)儲(chǔ)存系統(tǒng)，比如，當(dāng)該一個(gè)或多個(gè)氣體管道12設(shè)置在儲(chǔ)存系統(tǒng)11的上部16上。
在步驟M中，當(dāng)存儲(chǔ)裝置11內(nèi)的壓力增加到期望的壓力后，旋轉(zhuǎn)閥13從關(guān)閉的狀態(tài)打開。此時(shí)，儲(chǔ)存裝置11和裝置102間的壓力差推動(dòng)氣固混合物朝旋轉(zhuǎn)閥13移動(dòng)， 從而旋轉(zhuǎn)閥13從存儲(chǔ)裝置11的出口 19處把氣固混合物移出存儲(chǔ)裝置11。在一些實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)閥13可可控的來(lái)控制固體粉料15的流動(dòng)，從而使固體粉料15平順的流出存儲(chǔ)裝置11。可見(jiàn)，由于旋轉(zhuǎn)閥13的存在，固體粉料15流出存儲(chǔ)裝置11及流入管道21的量和穩(wěn)定性都可以進(jìn)行控制。在步驟25中，輸送氣體20進(jìn)入管道21中把來(lái)自旋轉(zhuǎn)閥13出口處的氣固混合物載入裝置102內(nèi)，這樣也可避免固體粉料15在旋轉(zhuǎn)閥13的出口處發(fā)生堵塞。在一些示例中，輸送氣體20可可控的運(yùn)載氣固混合物并對(duì)固體粉料進(jìn)行稀釋來(lái)調(diào)整管道21內(nèi)固體粉料的濃度。相似的，步驟M和25的操作順序也是可變的。步驟M在步驟25之前、之后或與步驟25同時(shí)進(jìn)行操作。在一定的應(yīng)用中，基于裝置102的輸入需求，旋轉(zhuǎn)閥13可可控的來(lái)調(diào)整其輸送來(lái)自存儲(chǔ)裝置11的固體粉料的能力。輸送氣體20也是可控的來(lái)調(diào)整管道21內(nèi)固體粉料的濃度。在本發(fā)明的實(shí)施例中，輸送系統(tǒng)設(shè)置旋轉(zhuǎn)閥來(lái)控制固體粉料的流動(dòng)，從而使固體粉料的流動(dòng)平順且穩(wěn)定。流化管道也可設(shè)置來(lái)輸入流化氣體以增加存儲(chǔ)裝置內(nèi)的壓力并避免固體粉料在存儲(chǔ)裝置內(nèi)發(fā)生結(jié)構(gòu)并堵塞。進(jìn)一步的，輸送系統(tǒng)還設(shè)置有載氣管道來(lái)輸入輸送氣體來(lái)運(yùn)載來(lái)自旋轉(zhuǎn)閥的氣固混合物，這樣可以提高輸送系統(tǒng)的性能并有利于裝置， 如氣化爐的性能和壽命。雖然結(jié)合特定的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，對(duì)本發(fā)明可以作出許多修改和變型。因此，要認(rèn)識(shí)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系統(tǒng)，包括 存儲(chǔ)裝置，其用來(lái)接收固體粉料；氣體管道，其與所述存儲(chǔ)裝置相連通；旋轉(zhuǎn)閥，其設(shè)置于所述存儲(chǔ)裝置下游并與所述存儲(chǔ)裝置相連通；及載氣管道，其設(shè)置于所述旋轉(zhuǎn)閥下游并與所述旋轉(zhuǎn)閥相連通。
2.如權(quán)利要求1所述的輸送系統(tǒng)，其中所述存儲(chǔ)裝置包括上部及與上部相連通的下部，其中所述上部包括圓柱形結(jié)構(gòu)，所述下部包括圓錐形結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求2所述的輸送系統(tǒng)，其中所述包括流化管道，所述流化管道設(shè)置于所述存儲(chǔ)裝置的下部。
4.如權(quán)利要求2所述的輸送系統(tǒng)，其中所述旋轉(zhuǎn)閥與設(shè)置于所述下部的底部的出口相連通。
5.如權(quán)利要求1所述的輸送系統(tǒng)，其中所述氣體管道可輸入氣體以增加存儲(chǔ)裝置內(nèi)的壓力。
6.一種氣力輸送固體粉料的輸送系統(tǒng)，包括 存儲(chǔ)裝置，其用來(lái)接收固體粉料；流化管道，其與所述存儲(chǔ)裝置相連通而把氣體輸入所述存儲(chǔ)裝置中以和所述固體粉料相混合來(lái)形成氣固混合物；旋轉(zhuǎn)閥，其設(shè)置于所述存儲(chǔ)裝置下游并用來(lái)把所述氣固混合物移送出所述存儲(chǔ)裝置；及載氣管道，其設(shè)置于所述旋轉(zhuǎn)閥下游并可輸入輸送氣體以把所述氣固混合物運(yùn)離所述旋轉(zhuǎn)閥。
7.如權(quán)利要求6所述的輸送系統(tǒng)，其中所述存儲(chǔ)裝置包括上部及與上部相連通的下部，所述流化管道設(shè)置在所述存儲(chǔ)裝置的下部上并朝所述存儲(chǔ)裝置的上部延伸。
8.如權(quán)利要求6所述的輸送系統(tǒng)，其中流化管道可用來(lái)向所述存儲(chǔ)裝置內(nèi)輸入氣體以增加其內(nèi)的壓力并流化其內(nèi)的至少一部分所述固體粉料。
9.一種氣力輸送固體粉料的方法，包括 輸送固體粉料進(jìn)入存儲(chǔ)裝置；向所述存儲(chǔ)裝置內(nèi)輸入氣體以與其內(nèi)的固體粉料混合來(lái)形成氣固混合物； 通過(guò)旋轉(zhuǎn)閥把所述氣固混合物運(yùn)送出所述存儲(chǔ)裝置；及輸入輸送氣體以把所述氣固混合物運(yùn)離所述旋轉(zhuǎn)閥。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述氣體用來(lái)增加所述存儲(chǔ)裝置內(nèi)的壓力。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述氣體用來(lái)流化所述存儲(chǔ)裝置內(nèi)的至少一部分固體粉料。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述存儲(chǔ)裝置包括上部及與上部相連通的下部，所述氣體通過(guò)所述存儲(chǔ)裝置的下部進(jìn)入所述存儲(chǔ)裝置中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氣力輸送固體粉料的輸送系統(tǒng)。該輸送系統(tǒng)包括用來(lái)接收固體粉料的存儲(chǔ)裝置、與所述存儲(chǔ)裝置相連通的氣體管道、設(shè)置于所述存儲(chǔ)裝置下游并與所述存儲(chǔ)裝置相連通的旋轉(zhuǎn)閥及設(shè)置于所述旋轉(zhuǎn)閥下游并與所述旋轉(zhuǎn)閥相連通的載氣管道。此外，本發(fā)明還涉及一種氣力輸送固體粉料的方法。
文檔編號(hào)B65G53/16GK102417111SQ201010299068
公開日2012年4月18日 申請(qǐng)日期2010年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月28日
發(fā)明者胡立舜, 陳衛(wèi) 申請(qǐng)人:通用電氣公司