材料運(yùn)輸裝置和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明公開大體涉及用于運(yùn)輸材料的裝置和系統(tǒng)，且更具體地涉及用在水力壓 裂、流化床催化裂解、精煉廠、電廠以及其他應(yīng)用中的能夠連續(xù)且高壓操作的材料運(yùn)輸裝置 和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 已經(jīng)使用了多種設(shè)備來運(yùn)輸或者計(jì)量顆粒材料，諸如支撐劑、煤、其他礦物材料、 干燥食品、以固體、顆粒形式處理的其他干貨。此類運(yùn)輸設(shè)備包括傳送帶、旋轉(zhuǎn)閥、閉鎖式料 斗、螺旋給料機(jī)等。示例性測(cè)量或計(jì)量裝置包括皮帶秤、容積式料斗等。為了提供顆粒材料 的運(yùn)輸和計(jì)量這兩者，典型地需要將兩種類型的裝置作為一個(gè)系統(tǒng)使用或組合。但是，一些 設(shè)備設(shè)有運(yùn)輸和計(jì)量材料兩方面的能力，例如固體給料機(jī)。
[0003] 固體給料機(jī)提供諸如顆粒物、燃料或其他物質(zhì)的固體的正向計(jì)量。固體給料機(jī)迫 使固體進(jìn)入固體鎖定狀態(tài)，且固體被鍵入固體給料機(jī)的稱為輪轂的旋轉(zhuǎn)部分，由此以計(jì)量 的數(shù)量從入口將固體推向出口。在出口處，固體給料機(jī)會(huì)迫使固體進(jìn)入壓緊固體狀態(tài)，以將 高壓與低壓隔開。但是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在氣體速度超過產(chǎn)生流體化的固體的終端速度的情況下， 固體常常不能防止高壓氣體的回流。反過來，此回流又導(dǎo)致固體的流化床在到達(dá)給料機(jī)的 鄰接時(shí)塌陷，由此使得固體壓緊狀態(tài)劣化且最終瓦解。因此，需要降低正在被計(jì)量的固體的 滲透性，同時(shí)還增加固體的剪切應(yīng)力和凝聚力。
[0004] 與固體給料機(jī)的性能相關(guān)的附加的挑戰(zhàn)是至少部分地取決于流經(jīng)入口到固體栗 的旋轉(zhuǎn)部分的固體的攝入效率。不幸的是，已有的固體給料機(jī)常常以批處理模式在大氣壓 下或在高壓下運(yùn)行。此批處理模式會(huì)導(dǎo)致固體的靜止凹穴、空隙或者其他不均一性，這顯著 地降低固體給料機(jī)的性能。因此，對(duì)于提供能夠連續(xù)處理固體的材料運(yùn)輸裝置和系統(tǒng)存在 需求。
[0005] 用于運(yùn)輸和/或計(jì)量顆粒物的許多這些工業(yè)和商業(yè)應(yīng)用都需要水。例如，在水力壓 裂中，將水、支撐劑(例如沙或氧化鋁）以及化學(xué)添加劑的漿狀物噴射到井口中以在深巖石 地層中產(chǎn)生并維持裂縫，天然氣、石油以及鹵水穿過裂縫將更自由地流動(dòng)。典型地，漿狀物 的90%是水而9.5%是支撐劑，且化學(xué)添加劑占約0.5%。不幸的是，在壓裂過程中大量的水(例 如對(duì)于每1加侖油為5加侖水)變得被污染并且因此不能重新使用。因此，對(duì)于使用水之外的 液體的替代壓裂流體存在需求，該流體能夠在支撐劑內(nèi)提供足夠的粘結(jié)性，以便不中斷上 游工藝，例如，通過固體給料機(jī)的工藝，同時(shí)還最小化成本以及潛在的環(huán)境污染。
[0006] 因此提供改善前述限制中的一項(xiàng)或更多項(xiàng)的改進(jìn)的材料運(yùn)輸裝置和系統(tǒng)將是所 期望的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] -方面，提供了材料運(yùn)輸裝置。在一個(gè)實(shí)施例中，材料運(yùn)輸裝置典型地包括殼體、 裝料口、第一入口通道、兩個(gè)或更多個(gè)旋轉(zhuǎn)盤、出口鄰接通道以及出口鄰接部件。殼體的裝 料口與連續(xù)的材料流連通，其中第一入口通道將材料流引入裝置的流路。殼體的第一入口 通道與包括液體和粘度調(diào)節(jié)劑的混合物流連通，其中第一入口通道將混合物的至少一部分 供應(yīng)到裝置的流路中。兩個(gè)或更多個(gè)旋轉(zhuǎn)盤同軸地定位在殼體內(nèi)并且構(gòu)造成至少部分地將 流動(dòng)給予材料流，以至少部分地將材料壓緊成跨越流路的寬度的固體塊。出口鄰接部件常 布置成鄰近于出口通道并且構(gòu)造成將固體塊引出流路并引入與高壓輸送氣體流連通的排 放室。混合物在流路內(nèi)與材料流結(jié)合時(shí)進(jìn)一步壓緊固體塊的材料以抑制高壓輸送氣體流從 排放室穿過固體塊并進(jìn)入裝置的通路。
[0008] 另一方面，提供了材料運(yùn)輸系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施例中，材料運(yùn)輸系統(tǒng)典型地包括與來 自材料的連續(xù)的材料流連接的材料運(yùn)輸結(jié)構(gòu)和如上描述的材料運(yùn)輸裝置，以及與材料運(yùn)輸 裝置流體連通的噴射系統(tǒng)。噴射系統(tǒng)通常包括保持罐、與保持罐流體連通的栗以及添加劑 栗。保持罐包括流體并且構(gòu)造成產(chǎn)生包括流體的第一出口流。栗構(gòu)造成接納第一出口流并 且產(chǎn)生包括液體的第二出口流。添加劑栗構(gòu)造成給第二出口流供應(yīng)粘度調(diào)節(jié)劑以產(chǎn)生包括 混合物的第三出口流，其中第三出口流被供應(yīng)給殼體的第一入口通道。
[0009] 在又另一方面，提供了用于運(yùn)輸材料的方法。在一個(gè)實(shí)施例中，方法包括將連續(xù)的 材料流引入如上所述的材料運(yùn)輸裝置，并且使用該材料運(yùn)輸裝置將材料流從第一位置轉(zhuǎn)移 至第二位置。在另一個(gè)實(shí)施例中，方法包括將從材料源提供的連續(xù)的材料流引入如上所述 的材料運(yùn)輸系統(tǒng)，并且使用該材料運(yùn)輸系統(tǒng)將材料流從第一位置轉(zhuǎn)移至第二位置。
[0010] 本發(fā)明的第一技術(shù)方案提供了一種材料運(yùn)輸裝置，裝置包括:殼體;與連續(xù)的材料 流連通的殼體的裝料口，其中第一入口通道將材料流引入裝置的流路;與包括液體和粘度 調(diào)節(jié)劑的混合物流連通的殼體的第一入口通道，其中第一入口通道將混合物的至少一部分 供應(yīng)到裝置的流路中；同軸地定位在殼體內(nèi)的兩個(gè)或更多個(gè)旋轉(zhuǎn)盤，兩個(gè)或更多個(gè)旋轉(zhuǎn)盤 構(gòu)造成至少部分地將流動(dòng)給予材料流，以至少部分地將材料壓緊成跨越流路的寬度的固體 塊;與裝置的流路連通的出口通道；以及出口鄰接部件，其布置成鄰近于出口通道并且構(gòu)造 成將固體塊引出流路并引入與高壓輸送氣體流連通的排放室，其中混合物在流路內(nèi)與材料 流結(jié)合時(shí)進(jìn)一步壓緊固體塊的材料，以抑制高壓輸送氣體流從排放室穿過固體塊并進(jìn)入裝 置的通路。
[0011] 本發(fā)明的第二技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中，液體包括二氧化碳或氮?dú)狻?br>[0012] 本發(fā)明的第三技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中，包括殼體的至少一個(gè)附加的入口通 道，其與混合物流體連通并且將混合物流的至少另一部分供應(yīng)到第一入口通道下游的裝置 的流路中。
[0013] 本發(fā)明的第四技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中，材料流還包括一定量的黏土。
[0014] 本發(fā)明的第五技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中，包括至少一個(gè)附加的流路。
[0015] 本發(fā)明的第六技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中，排放室與排放罐連通。
[0016] 本發(fā)明的第七技術(shù)方案提供了一種用于運(yùn)輸材料的方法，方法包括:將連續(xù)的材 料流引入根據(jù)技術(shù)方案一所描述的材料運(yùn)輸裝置；以及使用材料運(yùn)輸裝置將材料流從第一 位置轉(zhuǎn)移至第二位置。
[0017] 本發(fā)明的第八技術(shù)方案提供了一種材料運(yùn)輸系統(tǒng)，系統(tǒng)包括:a)材料運(yùn)輸結(jié)構(gòu)，其 與來自材料源的連續(xù)的材料流以及材料運(yùn)輸裝置連接，材料運(yùn)輸裝置包括:殼體;與連續(xù)的 材料流連通的殼體的裝料口，其中裝料口將材料流引入裝置的流路;與包括液體和粘度調(diào) 節(jié)劑的混合物流連通的殼體的第一入口通道，其中第一入口通道將混合物的至少一部分供 應(yīng)到裝置的流路中；同軸地定位在殼體內(nèi)的兩個(gè)或更多個(gè)旋轉(zhuǎn)盤，兩個(gè)或更多個(gè)盤構(gòu)造成 至少部分地將流動(dòng)給予材料流，以至少部分地將材料壓緊成跨越流路的寬度的固體塊;與 裝置的流路連通的出口通道；以及出口鄰接部件，其布置成鄰近于出口通道并且構(gòu)造成將 固體塊引出流路并引入具有高壓輸送氣體流的排放室，其中混合物在流路內(nèi)與材料流結(jié)合 時(shí)進(jìn)一步壓緊固體塊的材料，以抑制高壓輸送氣體流從排放室穿過固體塊并進(jìn)入裝置的通 路；以及b)與材料運(yùn)輸裝置流體連通的噴射系統(tǒng)，噴射系統(tǒng)包括:包括流體的保持罐，保持 罐構(gòu)造成產(chǎn)生包括流體的第一出口流;與保持罐流體連通的栗，栗構(gòu)造成接納第一出口流 并且產(chǎn)生包括液體的第二出口流；以及添加劑栗，其構(gòu)造成給第二出口流供應(yīng)粘度調(diào)節(jié)劑 以產(chǎn)生包括混合物的第三出口流，其中第三出口流被供應(yīng)給殼體的第一入口通道。
[0018] 本發(fā)明的第九技術(shù)方案是在第八技術(shù)方案中，材料運(yùn)輸裝置的液體包括二氧化碳 或氮?dú)狻?br>[0019] 本發(fā)明的第十技術(shù)方案是在第八技術(shù)方案中，材料運(yùn)輸裝置包括殼體的至少一個(gè) 附加的入口通道，其與混合物流體連通并且將混合物流的至少另一部分供應(yīng)到第一入口通 道下游的裝置的流路中。
[0020] 本發(fā)明的第十一技術(shù)方案是在第八技術(shù)方案中，材料流還包括在材料流被引入材 料運(yùn)輸裝置之前添加到材料流中的一定量的黏土。
[0021] 本發(fā)明的第十二技術(shù)方案是在第八技術(shù)方案中，包括至少一個(gè)附加的流路。
[0022] 本發(fā)明的第十三技術(shù)方案是在第八技術(shù)方案中，材料流還包括添加到材料流中的 一定量的黏土。
[0023] 本發(fā)明的第十四技術(shù)方案是在第八技術(shù)方案中，排放室與排放罐連通。
[0024] 本發(fā)明的第十五技術(shù)方案是在第八技術(shù)方案中，材料運(yùn)輸結(jié)構(gòu)包括輸送裝置。
[0025] 本發(fā)明的第十六技術(shù)方案是在第十五技術(shù)方案中，輸送裝置包括設(shè)置在材料運(yùn)輸 裝置上游的料斗。
[0026] 本發(fā)明的第十七技術(shù)方案是在第十五技術(shù)方案中，輸送裝置包括設(shè)置在材料運(yùn)輸 裝置上游的至少兩個(gè)料斗。
[0027] 本發(fā)明的第十八技術(shù)方案是在第八技術(shù)方案中，材料運(yùn)輸結(jié)構(gòu)包括用于感測(cè)顆粒 空隙和密度中的至少一項(xiàng)的至少一個(gè)傳感器。<