用于漿體處理的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】一種系統(tǒng)包括漿體減壓系統(tǒng)，該漿體減壓系統(tǒng)包括構(gòu)造成在第一壓力下連續(xù)地接收漿體并在第二壓力下連續(xù)地排出漿體的液體膨脹系統(tǒng)。例如，漿體減壓系統(tǒng)可包括用以使?jié){體從第一壓力膨脹至第二壓力的膨脹渦輪。
【專利說明】用于漿體處理的系統(tǒng)和方法
[0001]與聯(lián)邦資助的研發(fā)有關(guān)的聲明
本發(fā)明根據(jù)由能源部授予的DE-FE0007859號合同利用政府資助做出。政府對本發(fā)明擁有一定權(quán)利。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本文公開的主題涉及漿體(slurry)系統(tǒng)，且更具體地涉及連續(xù)漿體處理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0003]漿體是懸浮在液體中的固體顆粒的流體混合物并用于各種工業(yè)過程中。例如，部分氧化系統(tǒng)可使含氧環(huán)境中的含碳化合物部分地氧化，以生成各種產(chǎn)品和副產(chǎn)品。例如，整體氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)功率設(shè)備的氣化器可將含碳材料轉(zhuǎn)化為一氧化碳與氫氣的有用混合物，其稱為合成氣體或合成氣。在包含灰燼的含碳材料的情形中，所得到的合成氣還可包括不希望有的成分，例如重灰或熔渣，其可隨同所產(chǎn)生的有用合成氣從氣化器被去除。因此，在氣化器反應(yīng)中產(chǎn)生的熔渣副產(chǎn)品可被引導(dǎo)到氣化器急冷(quench)液中，以便使熔渣固化并形成漿體。一般而言，該漿體以升高的溫度和高壓力從氣化器排出。從氣化器排出的漿體的壓力降低，以實(shí)現(xiàn)漿體的處置或進(jìn)一步處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]將與原始要求保護(hù)的發(fā)明的范圍相稱的特定實(shí)施例歸納如下。這些實(shí)施例并非意圖限制所要求保護(hù)的發(fā)明的范圍，相反，這些實(shí)施例僅意圖提供本發(fā)明的可能形式的簡要概括。實(shí)際上，本發(fā)明可包含與以下闡述的實(shí)施例相似或不同的各種形式。
[0005]在第一實(shí)施例中 ，一種系統(tǒng)包括衆(zhòng)體減壓系統(tǒng)，其包括構(gòu)造成在第一壓力下連續(xù)地接收漿體并在第二壓力下連續(xù)地排出漿體的液體膨脹系統(tǒng)。
[0006]在第二實(shí)施例中，一種系統(tǒng)包括構(gòu)造成生成渣的氣化器。該渣包括急冷液中的氣化固體的懸浮物。該系統(tǒng)還包括離心泵，其構(gòu)造成以逆流模式操作、在第一壓力下從氣化器連續(xù)地接收渣并在第二壓力下連續(xù)地排出渣。第一壓力大于第二壓力。
[0007]在第三實(shí)施例中，一種方法包括在液體膨脹系統(tǒng)處在第一壓力下接收連續(xù)渣流。該連續(xù)渣流包括急冷液中的氣化固體的懸浮物。該方法還包括給送連續(xù)渣流通過液體膨脹系統(tǒng)，并在第二壓力下從液體膨脹系統(tǒng)排出該連續(xù)渣流。第一壓力大于第二壓力。
[0008]根據(jù)一實(shí)施例，一種系統(tǒng)，包括:漿體減壓系統(tǒng)，其包括構(gòu)造成在第一壓力下連續(xù)地接收漿體并在第二壓力下連續(xù)地排出漿體的液體膨脹系統(tǒng)。
[0009]根據(jù)一實(shí)施例，漿體減壓系統(tǒng)構(gòu)造成從部分氧化系統(tǒng)或與部分氧化系統(tǒng)流體聯(lián)接的黑水系統(tǒng)去除漿體，并且漿體包括急冷液中的氣化固體的懸浮物。
[0010]根據(jù)一實(shí)施例，液體膨脹系統(tǒng)包括膨脹渦輪，或構(gòu)造成以逆流模式操作的離心泵，或它們的組合。
[0011]根據(jù)一實(shí)施例，液體膨脹系統(tǒng)包括構(gòu)造成響應(yīng)于漿體流經(jīng)液體膨脹系統(tǒng)而旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)元件，以及聯(lián)接到旋轉(zhuǎn)元件上的負(fù)載，負(fù)載構(gòu)造成響應(yīng)于旋轉(zhuǎn)元件的旋轉(zhuǎn)而接收旋轉(zhuǎn)輸出。
[0012]根據(jù)一實(shí)施例，負(fù)載包括構(gòu)造成將旋轉(zhuǎn)輸出轉(zhuǎn)化為熱能的摩擦制動器、構(gòu)造成將旋轉(zhuǎn)輸出轉(zhuǎn)化為電力的發(fā)電機(jī)或構(gòu)造成利用旋轉(zhuǎn)輸出來操作的機(jī)械，或它們的組合。
[0013]根據(jù)一實(shí)施例，系統(tǒng)包括配置在液體膨脹系統(tǒng)上游的冷卻器，其中，冷卻器構(gòu)造成在漿體流向液體膨脹系統(tǒng)前冷卻漿體。
[0014]根據(jù)一實(shí)施例，系統(tǒng)包括聯(lián)接到液體膨脹系統(tǒng)上的驅(qū)動器，其中，驅(qū)動器構(gòu)造成在起動、停機(jī)、低流量狀態(tài)或它們的任何組合期間向液體膨脹系統(tǒng)提供功率。
[0015]根據(jù)一實(shí)施例，系統(tǒng)包括部分氧化系統(tǒng)。
[0016]根據(jù)一實(shí)施例，一種系統(tǒng)，包括:氣化器，其構(gòu)造成生成渣，其中，渣包括在急冷液中的氣化固體的懸浮物；以及離心泵，其構(gòu)造成以逆流模式操作，構(gòu)造成在第一壓力下從氣化器連續(xù)地接收渣，并構(gòu)造成在第二壓力下連續(xù)地排出渣，其中第一壓力大于第二壓力。
[0017]根據(jù)一實(shí)施例，系統(tǒng)包括構(gòu)造成壓碎氣化固體以生成壓碎的氣化固體的碎渣機(jī)，其中，壓碎的氣化固體的第一平均粒徑小于氣化固體的第二平均粒徑。
[0018]根據(jù)一實(shí)施例,第一粒徑小于大約6mm。
[0019]根據(jù)一實(shí)施例，在第一壓力與第二壓力之間的壓差大于大約lOOOkPa。
[0020]根據(jù)一實(shí)施例，系統(tǒng)包括構(gòu)造成調(diào)節(jié)流向離心泵的渣的流速的流控制閥。
[0021]根據(jù)一實(shí)施例，離心泵構(gòu)造成響應(yīng)于渣流經(jīng)離心泵而生成電力、機(jī)械功率或經(jīng)由摩擦制動器來生成熱量。
[0022]根據(jù)一實(shí)施例，離心泵包括構(gòu)造成以逆流模式操作的軸承。
[0023]根據(jù)一實(shí)施例，系統(tǒng)包括控制器，控制器構(gòu)造成控制以第一壓力從氣化器連續(xù)地去除渣，以第二壓力將渣連續(xù)地排出到下游的渣處理系統(tǒng)，其中，離心泵構(gòu)造成將渣從氣化器連續(xù)地輸送到下游渣處理系統(tǒng)。
[0024]根據(jù)一實(shí)施例，系統(tǒng)包括構(gòu)造成向控制器提供反饋的多個傳感器，其中，反饋包括溫度數(shù)據(jù)、壓力數(shù)據(jù)、流量數(shù)據(jù)或粘度數(shù)據(jù)，或它們的組合。
[0025]根據(jù)一實(shí)施例，一種方法，包括:在液體膨脹系統(tǒng)的第一壓力下接收連續(xù)渣流，其中，連續(xù)渣流包括急冷液中的氣化固體的懸浮物；將連續(xù)渣流給送通過液體膨脹系統(tǒng)；以及以第二壓力從液體膨脹系統(tǒng)排出連續(xù)渣流，其中，第一壓力大于第二壓力。
[0026]根據(jù)一實(shí)施例，方法包括響應(yīng)于通過液體膨脹系統(tǒng)的連續(xù)渣流而生成電力或機(jī)械功率。
[0027]根據(jù)一實(shí)施例，在第一壓力與第二壓力之間的壓差大于大約lOOOkPa。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]當(dāng)參考附圖閱讀下文的詳細(xì)描述時，本發(fā)明的這些和其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將變得更好理解，其中在全部附圖中同樣的附圖標(biāo)記始終表示同樣的零件，其中:
圖1是連續(xù)除渣系統(tǒng)的實(shí)施例的示意圖；
圖2是具有離心泵系統(tǒng)的連續(xù)除渣系統(tǒng)的實(shí)施例的示意圖；以及 圖3是示出了根據(jù)實(shí)施例的用于生成渣漿的壓降的過程的流程圖。
[0029]部件列表10連續(xù)除渣系統(tǒng)12氣化器14渣漿16液體膨脹系統(tǒng)18控制器20反應(yīng)室22急冷室24防護(hù)屏障26含碳原料28氧氣
30未經(jīng)處理的合成氣32熔渣34渣漿化劑36緩和劑38底端40急冷環(huán)42急冷液44急冷入口46通向急冷環(huán)的管線48急冷室集槽50合成氣出口
52指示合成氣從急冷室離開的箭頭
54合成氣
56氣體處理系統(tǒng)
58固化的渣
60流傳感器
62壓力傳感器
64碎渣機(jī)
66碎渣機(jī)驅(qū)動器
68流控制閥
70流傳感器
72熱交換器
74溫度傳感器
76流控制閥
78額外的冷水
80膨脹渦輪
82渦輪馬達(dá)
84負(fù)載
86壓力傳感器88旋轉(zhuǎn)葉片 90渦輪軸 92下游渣處理 100離心泵系統(tǒng) 102離心泵 104泵馬達(dá) 106負(fù)載 108旋轉(zhuǎn)葉輪 110泵軸 112軸承 114壓力傳感器 116下游渣處理
130用于生成渣漿的壓降的過程
132方框，其中液體膨脹系統(tǒng)以第一壓力接收渣漿的連續(xù)流
134方框，其中離心泵以逆流模式操作
136方框，其中離心泵系統(tǒng)以第二壓力排出連續(xù)渣漿。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面將描述本發(fā)明的一個或多個具體實(shí)施例。為了提供對這些實(shí)施例的簡明描述，說明書中可未描述實(shí)際實(shí)施方案的所有特征。應(yīng)當(dāng)理解的是，在任何此類實(shí)際實(shí)施方案的開發(fā)中，如在任何工程或設(shè)計(jì)項(xiàng)目中，必須作出許多針對實(shí)施方案的決定以實(shí)現(xiàn)開發(fā)者的特定目標(biāo)，例如服從系統(tǒng)相 關(guān)和商業(yè)相關(guān)的約束，其可因?qū)嵤┓桨付?。此外，?yīng)了解的是，此類開發(fā)努力可復(fù)雜且耗時，但對于受益于此公開的普通技術(shù)人員來說卻將是設(shè)計(jì)、制作和制造的常規(guī)任務(wù)。
[0031 ] 當(dāng)介紹本發(fā)明的各種實(shí)施例的元件時，用詞“一 ”、“ 一個”、“該”和“所述”意指存在一個或多個元件。用語“包含”、“包括”和“具有”意圖為包括性的并意味著可存在除所列元件以外的另外的元件。
[0032]各種工業(yè)過程涉及漿體的處理。在某些情形中，漿體從第一位置或容器被運(yùn)輸?shù)降诙恢?。在一些情形中，漿體在運(yùn)輸期間還可經(jīng)歷減壓。換言之，漿體的壓力可隨著其從第一位置運(yùn)輸?shù)降诙恢枚档?。例如，部分氧化系統(tǒng)(例如，氣化器)的反應(yīng)室可接收含碳原料(例如，固體顆粒的漿體、氣動傳送的固體顆粒流、液體、氣體、或它們的任何組合)、如高純度氧氣的氧化劑和在一些情形中額外的水。原料的部分氧化、氧化劑和在一些情形中額外的水可產(chǎn)生有用的氣態(tài)產(chǎn)品并且還可產(chǎn)生灰燼或熔渣副產(chǎn)品。例如，氣化器可接收原料、氧氣和以及可能的一些水，以生成合成氣體或合成氣以及熔渣。在某些情形中，熔渣可經(jīng)氣化器流入急冷液如水中而形成漿體。從氣化器排出的漿體可處于大約1000至10，000千帕斯卡(kPa)之間的表壓下。在漿體被進(jìn)一步處理或處置之前，可需要將漿體的壓力降低(即，減壓)至例如大氣壓。所公開的實(shí)施例在連續(xù)過程而不是分批過程中去除漿體。盡管閘斗倉系統(tǒng)可有效地去除漿體，但其以分批模式循環(huán)地操作，占用大量豎向空間，并且包括昂貴的閥。此外，閘斗倉系統(tǒng)可使用額外量的水，該額外量的水在補(bǔ)充漿體處理期間必須被去除。因此，所公開的實(shí)施例采用液體膨脹系統(tǒng)來連續(xù)地去除漿體并降低壓力，同時還消耗較小的空間并可生成功率。因此，某些實(shí)施例可稱為漿體減壓系統(tǒng)，或更一般而言稱為衆(zhòng)體處理系統(tǒng)。
[0033]例如，所公開的實(shí)施例包括漿體減壓系統(tǒng)，其使用液體膨脹系統(tǒng)以連續(xù)地降低漿體的壓力。漿體可在液體膨脹系統(tǒng)中經(jīng)歷大致等熵膨脹。在某些實(shí)施例中，漿體減壓系統(tǒng)用于從部分氧化系統(tǒng)連續(xù)除渣，并且液體膨脹系統(tǒng)包括渦輪機(jī)，或更一般而言任何膨脹機(jī)械，例如但不限于膨脹渦輪、改型離心泵、往復(fù)裝置、非旋轉(zhuǎn)裝置、活塞、隔膜等，以將渣漿的初始壓力降低至較低的壓力，例如大氣壓。除了降低渣漿的初始壓力外，由流經(jīng)液體膨脹系統(tǒng)的漿體所提供的能量可利用摩擦制動器消散。另外或備選地，液體膨脹系統(tǒng)還可利用壓降來產(chǎn)生機(jī)械功率或電力。例如，聯(lián)接到發(fā)電機(jī)上的膨脹渦輪可響應(yīng)于渣漿流經(jīng)膨脹渦輪而旋轉(zhuǎn)，并且發(fā)電機(jī)接著可響應(yīng)于該旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生電力。作為又一示例，聯(lián)接到發(fā)電機(jī)上的改型離心泵可操作成響應(yīng)于漿體流經(jīng)該改型離心泵而產(chǎn)生電力。
[0034]考慮到前文所述，圖1是連續(xù)除渣系統(tǒng)10的實(shí)施例的示意圖。如圖1中所示，連續(xù)除渣系統(tǒng)10可包括例如氣化器12的部分氧化系統(tǒng)、渣漿14、液體膨脹系統(tǒng)16 (例如，膨脹渦輪、離心泵或往復(fù)裝置)和控制器18。
[0035]部分氧化系統(tǒng)或氣化器12還可包括反應(yīng)室20和急冷室22。防護(hù)屏障24可封閉反應(yīng)室20，并且可充當(dāng)物理屏障、熱屏障、化學(xué)屏障或它們的任意組合。可用于防護(hù)屏障24的材料的示例包括但不限于耐火材料、非金屬材料、陶瓷、以及鉻、鋁、硅、鎂、鐵、鈦、鋯和鈣的氧化物。此外，用于防護(hù)屏障24的材料可具有磚塊、可鑄耐火料、涂層或它們的任意組合的形式。一般而言，反應(yīng)室20可提供用于發(fā)生部分氧化化學(xué)反應(yīng)的受控環(huán)境。部分氧化化學(xué)反應(yīng)可在燃料或烴在放熱過程中與氧氣混合以產(chǎn)生氣態(tài)產(chǎn)品和副產(chǎn)品時發(fā)生。例如，含碳原料26可隨氧氣28被引導(dǎo)到反應(yīng)室20，以產(chǎn)生未經(jīng)處理的合成氣30和熔渣32。含碳原料26可包括諸如生物燃料或化石燃料之類的材料，并且可以是固體、液體、氣體、漿體或它們的任意組合的形式。可用空氣或富氧空氣代替引導(dǎo)到反應(yīng)室20中的氧氣28。在某些實(shí)施例中，也可向反應(yīng)室20添加可選的渣漿化劑34。渣漿化劑34可用來將渣漿14的粘度維持在合適的范圍內(nèi)并因此可協(xié)助運(yùn)輸渣漿14通過連續(xù)除渣系統(tǒng)10。在另外其他實(shí)施例中，還可將可選的緩和劑36如水或蒸汽引導(dǎo)到反應(yīng)室20中。反應(yīng)室20內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)可通過使含碳原料26經(jīng)受處于例如從大約2000至10，OOOkPa或3000至8500kPa的升高的表壓和例如大約1100攝氏度至1500攝氏度的溫度下的蒸汽和氧氣來完成，取決于所采用的氣化器12的類型。在這些條件下，并且取決于含碳原料26中的灰燼的組分，灰燼可處于熔化狀態(tài)，其稱為熔化灰燼或熔渣32。
[0036]部分氧化系統(tǒng)或氣化器12的急冷室22可在未經(jīng)處理的合成氣30和熔渣32經(jīng)防護(hù)屏障24的底端38 (或喉部)離開反應(yīng)室20時接收它們。未經(jīng)處理的合成氣30和熔渣32在高壓和高溫下進(jìn)入急冷室22。一般而言，急冷室22可用來降低未經(jīng)處理的合成氣30的溫度，以使熔渣32與未經(jīng)處理的合成氣30分離，并急冷熔渣32。在某些實(shí)施例中，位于防護(hù)屏障24的底端38的急冷環(huán)40構(gòu)造成向急冷室22提供急冷液42，例如水。急冷液可由急冷入口 44接收并經(jīng)管線46進(jìn)入急冷環(huán)40。一般而言，急冷液42可流經(jīng)急冷環(huán)40并沿封液管46的內(nèi)表面向下流入急冷室集槽48。同樣，未經(jīng)處理的合成氣30和熔渣32也可流經(jīng)防護(hù)屏障24的底端38，并沿封液管46的內(nèi)表面流入急冷室集槽48中。隨著未經(jīng)處理的合成氣30通過急冷室集槽48中的急冷液42的池，熔渣32固化并與合成氣分離，合成氣冷卻并急冷，并且合成氣隨后經(jīng)合成氣出口 50離開急冷室22,如箭頭52所不。合成氣54經(jīng)合成氣出口 50離開以在氣體處理系統(tǒng)56中進(jìn)一步處理，此處其可被進(jìn)一步處理以去除酸性氣體、顆粒等，以形成經(jīng)處理的合成氣。固化的渣58可聚集在急冷室集槽48的底部并可作為渣漿14從氣化器12被連續(xù)地去除。在某些實(shí)施例中，急冷液42的一部分還可從急冷室集槽48連續(xù)地去除以進(jìn)行處理。例如，可在黑水處理系統(tǒng)中從急冷液42去除顆粒、煙灰、渣和其它物質(zhì)，并且經(jīng)處理的急冷液42經(jīng)急冷入口 44返回急冷室集槽48。在此類實(shí)施例中，被去除的急冷液42可具有與渣漿14相似的特性，并因此可利用與用于渣漿14的液體膨脹系統(tǒng)分離或共用的液體膨脹系統(tǒng)運(yùn)輸和減壓。
[0037]渣漿14可具有懸浮在急冷液中的各種固體組合物，包括但不限于燃料(例如，煤)、干炭、催化劑、塑料、化學(xué)品、礦物和/或其它產(chǎn)品。從氣化器12排出的渣漿14可具有高壓力和高溫度。例如，渣漿14的表壓可介于大約1000至10，OOOkPa,2000至9000kPa或3000至8000kPa之間，并且渣漿的溫度可介于大約150至350攝氏度、200至300攝氏度或225至275攝氏度之間。在某些實(shí)施例中，控制器18可從遍及連續(xù)除渣系統(tǒng)10配置的各種傳感器接收信號。例如，傳感器可提供與渣漿14的特性、連續(xù)除渣系統(tǒng)10內(nèi)的操作狀況、渣漿14的流速、渣漿14的溫度、渣漿14在各個部位處的壓力等有關(guān)的信息。在一個實(shí)施例中，流傳感器“Fl”60可提供與從氣化器12離開的渣漿14的流速有關(guān)的信息。在另一實(shí)施例中，第一壓力傳感器“Pl”62可提供與從氣化器12離開的渣漿14的第一壓力有關(guān)的信息。在又一些實(shí)施例中，控制器18可在渣漿14離開氣化器12時接收與它有關(guān)的附加傳感器信息，例如但不限于粘度、溫度、粒徑等。此外，控制器18可響應(yīng)于所接收的傳感器信息而調(diào)節(jié)連續(xù)除渣系統(tǒng)10的操作狀況，如下文詳細(xì)所述。
[0038]在某些實(shí)施例中，聯(lián)接到碎渣機(jī)驅(qū)動器66(例如，蒸汽渦輪、液體膨脹系統(tǒng)16、馬達(dá)或其它功率源)上的一個或多個碎渣機(jī)64可在渣漿14被給送通過液體膨脹系統(tǒng)16之前可選地接收渣漿14。碎渣機(jī)64可壓碎(crush)渣漿14以便獲得渣漿14中的顆粒的期望的粒徑分布或期望的平均粒徑。碎渣機(jī)64可包括一個或多個級。建立適當(dāng)?shù)牧椒植伎捎糜谑乖鼭{14能夠流動并用于液體膨脹系統(tǒng)16的操作。此外，碎渣機(jī)64可將懸浮在渣漿14的急冷液中的固體的平均粒徑減小到適當(dāng)?shù)姆秶Ｔ谀承?shí)施例中，碎渣機(jī)64可減小粒徑,使得平均粒徑介于大約0.5至10mm、2至8mm或4至6mm之間。在一個實(shí)施例中，平均粒徑可小于6mm。在某些實(shí)施例中，單個碎渣機(jī)64可足以建立該平均粒徑，而在另一些實(shí)施例中，兩個或更多碎渣機(jī)64可共同工作(例如，串聯(lián))以建立該平均粒徑。例如，第一碎渣機(jī)可提供渣漿14的粗略壓碎，而第二碎渣機(jī)可提供渣漿64的精細(xì)壓碎。在一個實(shí)施例中，控制器18可通過控制碎渣機(jī)馬達(dá)66來啟動碎渣機(jī)64?？刂破?8還可基于從其它傳感器所接收的信息來調(diào)節(jié)碎渣機(jī)馬達(dá)66。在某些實(shí)施例中，流控制閥68可配置在碎渣機(jī)64的下游，以調(diào)節(jié)流向液體膨脹系統(tǒng)16的渣漿14的流速。在一個實(shí)施例中，控制器18可從流傳感器“F2” 70接收與渣漿14的流速有關(guān)的信息。響應(yīng)于由流傳感器“F2” 70所接收的信息，控制器18可通過調(diào)節(jié)流控制閥68來控制渣漿14的流速。在另一些實(shí)施例中，控制器18可基于來自其它傳感器的信號來調(diào)節(jié)渣漿14的流速。
[0039]在又一些實(shí)施例中，可選的熱交換器(例如，冷卻器)72可在渣漿14被給送通過液體膨脹系統(tǒng)16之前降低渣漿14的溫度，以減少或防止渣漿14在其移動通過液體膨脹系統(tǒng)16時的閃蒸(即，蒸發(fā))。熱交換器72可允許渣漿14在不使用額外的急冷液42如水的情況下冷卻，使用額外的急冷液可包含待去除的渣漿14的另外的處理(例如，脫水)。在不使用額外的水的情況下冷卻渣漿14可例如通過減小要在渣漿14的處置之前去除的水量來簡化渣漿14的下游處理。此外，隨著渣漿14移動通過熱交換器72，渣漿14的壓力可下降，從而簡化渣漿14的最終處理和/或處置。在一個實(shí)施例中，控制器18可從位于除渣系統(tǒng)10的各個部位處的溫度傳感器“T” 74接收與渣漿14的溫度有關(guān)的信息。例如，溫度傳感器“T” 74可位于渣漿14進(jìn)入熱交換器72處之前，聯(lián)接到熱交換器72上，或者位于渣漿14離開熱交換器72處之后。響應(yīng)于由溫度傳感器“T”74接收的信息，控制器18可控制由熱交換器72提供的冷卻。例如，控制器18可調(diào)節(jié)控制通過熱交換器72的冷卻劑的流速的控制閥。在其它實(shí)施例中，響應(yīng)于由溫度傳感器“Τ”74接收的信息，控制器18可調(diào)節(jié)流控制閥76，以直接向渣漿14添加額外的冷水78。額外的冷水78可在渣漿14被給送到液體膨脹系統(tǒng)16中之前進(jìn)一步冷卻渣漿14?？稍谠鼭{14的額外的處理中去除額外的冷水78。在某些實(shí)施例中，可省略冷水78的添加。在某些實(shí)施例中，熱交換器下游的渣漿14或冷水78的添加的溫度可介于大約10至150攝氏度、20至125攝氏度或30至100攝氏度之間。
[0040]在某些實(shí)施例中，渣漿14可被給送到液體膨脹系統(tǒng)16中。盡管以下說明將液體膨脹系統(tǒng)16描述為渦輪機(jī)，但在另一些實(shí)施例中，液體膨脹系統(tǒng)16可包括任何膨脹機(jī)械，例如但不限于膨脹渦輪、改型離心泵、往復(fù)裝置等。如在圖1中所示，液體膨脹系統(tǒng)16可包括膨脹渦輪80、渦輪馬達(dá)82 (或更一般而言，任何驅(qū)動器，例如蒸汽渦輪或其它功率源)和負(fù)載84。膨脹渦輪80可包括旋轉(zhuǎn)葉片88 (例如，輪葉、導(dǎo)葉或類似裝置)，其響應(yīng)于渣漿14流經(jīng)膨脹渦輪80而使渦輪軸90(即，旋轉(zhuǎn)元件)旋轉(zhuǎn)。渦輪軸90可聯(lián)接到液體膨脹系統(tǒng)16的若干其它構(gòu)件，如渦輪馬達(dá)82以及負(fù)載84上。渦輪馬達(dá)82是可選的，并且在某些實(shí)施例中被省略。在某些實(shí)施例中，膨脹渦輪80可在起動、停機(jī)、低流量狀態(tài)或當(dāng)功率生成曲線為負(fù)時的任何其它狀態(tài)期間例被供給例如來自渦輪馬達(dá)82的功率。例如，在這些狀態(tài)期間，渣漿14通過膨脹渦輪80的速度可不足以克服內(nèi)部摩擦。當(dāng)包括時，例如，渦輪馬達(dá)82可由控制器18控制并用來在渣漿14的流進(jìn)入膨脹渦輪80之前控制葉片88的旋轉(zhuǎn)。在其它實(shí)施例中，控制器18可在潘 衆(zhòng)14的流開始聚集在膨脹潤輪80中時或者在葉片88的旋轉(zhuǎn)由于任何原因而停止的情況下啟動渦輪馬達(dá)82。當(dāng)渣漿14流經(jīng)渦輪80時，渣漿14的流動維持葉片88的旋轉(zhuǎn)。因此，在某些實(shí)施例中，渦輪馬達(dá)82被省略，并且只要渣漿14流經(jīng)渦輪80，葉片88就旋轉(zhuǎn)。
[0041]圖1中所示的負(fù)載84可接收通過渦輪軸90的旋轉(zhuǎn)生成的功率。例如，負(fù)載84可以是經(jīng)由摩擦將旋轉(zhuǎn)渦輪軸90的動能轉(zhuǎn)化為熱能的摩擦制動器。在其它實(shí)施例中，負(fù)載84可以是可經(jīng)由液體膨脹系統(tǒng)16的旋轉(zhuǎn)輸出(例如，能量)來生成功率的裝置，例如發(fā)電裝置，或利用旋轉(zhuǎn)輸出來操作外部機(jī)械負(fù)載(例如，機(jī)械)。例如，負(fù)載84可包括發(fā)電機(jī)、離心泵、壓縮機(jī)、其它能量提取裝置等。在又一些實(shí)施例中，該負(fù)載可包括摩擦制動器、發(fā)電機(jī)和/或機(jī)械負(fù)載的組合，從而使得能夠在需要時生成電力。
[0042]第二壓力傳感器“Ρ2”86可提供與離開液體膨脹系統(tǒng)16的渣漿14的第二壓力有關(guān)的信息。除經(jīng)由負(fù)載84生成功率外，液體膨脹系統(tǒng)16還可引起如在第一壓力傳感器“Pl”62與第二傳感器“Ρ2”86之間測得的渣漿14的顯著壓降。例如，如通過第一壓力傳感器“Ρ1” 62測得的渣漿14的第一表壓可介于大約1000至10，000迚&、2000至9000迚&或3000至SOOOkPa之間。換言之，第一壓力傳感器“P1” 62可指示氣化器12的高操作壓力。相反，如通過第二壓力傳感器“P2”86指示的渣漿14的第二表壓可介于大氣壓(OkPa)至100砂&、20至80砂&或40至60砂&之間。在某些實(shí)施例中，第二壓力約等于大氣壓。在離開液體膨脹系統(tǒng)16之后，渣漿14可行進(jìn)以便在其被處置之前進(jìn)行進(jìn)一步的下游渣處理92，例如渣漿14的脫水。
[0043]圖2是具有離心泵系統(tǒng)100的連續(xù)除渣系統(tǒng)10的一部分的實(shí)施例的示意圖。離心泵系統(tǒng)100可有效地替代或補(bǔ)充圖1中所示的連續(xù)除渣系統(tǒng)10的液體膨脹系統(tǒng)16。離心泵系統(tǒng)100還可包括離心泵102、泵馬達(dá)104和負(fù)載106。泵馬達(dá)104是可選的并且可在泵102的起動或停機(jī)期間使用。例如，渣漿14在起動期間初次流經(jīng)泵102可不足以使泵102旋轉(zhuǎn)。因此，馬達(dá)104可用來開始泵102的旋轉(zhuǎn)，并且此后可關(guān)閉馬達(dá)104。換言之，馬達(dá)104通常不驅(qū)動泵102，相反，泵102用來將渣漿14減壓并可能經(jīng)由負(fù)載106回收能量。在某些實(shí)施例中，可省略泵馬達(dá)104。
[0044]在某些實(shí)施例中，渣漿14可被給送通過離心泵102，使得泵102以逆流模式操作，從而使離心泵102能夠如功率回收單元例如膨脹渦輪80那樣工作。換言之，離心泵102可充當(dāng)膨脹渦輪。逆流模式可定義為操作離心泵102使得輸入流從通常為泵的出口處進(jìn)入，輸出流從通常為泵的入口處離開，并且泵內(nèi)部(例如，葉輪和軸)沿與通常方向相反的方向轉(zhuǎn)動。當(dāng)以逆流模式操作時，離心泵12可生成或消散功率而不是消耗它。換言之，連接到以逆流模式操作的離心泵102上的可選馬達(dá)可充當(dāng)發(fā)電機(jī)。在某些實(shí)施例中，離心泵102可在渣漿14在第一壓力下離開氣化器12時接收渣漿14的流。如通過第一壓力傳感器“Pl”62測得的渣漿14的第一表壓可介于大約1000至10，OOOkPa,2000至9000kPa或3000至SOOOkPa之間。換言之，第一壓力傳感器“P1” 62可指示氣化器12的高操作壓力。在其它實(shí)施例中，離心泵102可在渣漿14離開一個或多個碎渣機(jī)64或熱交換器72時接收渣漿14的流。離心泵還可包括旋轉(zhuǎn)葉輪108,其可響應(yīng)于洛衆(zhòng)14流經(jīng)離心泵102而使泵軸110旋轉(zhuǎn)。由于離心泵102構(gòu)造成以逆流模式操作，因此離心泵102的內(nèi)部構(gòu)件也可構(gòu)造成類似地操作。例如，位于離心泵102內(nèi)的軸承112和/或葉輪108可構(gòu)造成或修改成與逆流模式兼容。
[0045]離心泵102可聯(lián)接到離心泵系統(tǒng)100的若干其它構(gòu)件如泵馬達(dá)104和負(fù)載106上。由控制器18操作的泵馬達(dá)104可用來在渣漿14的流進(jìn)入離心泵102之前開始離心泵102的旋轉(zhuǎn)。在其它實(shí)施例中，控制器18可在渣漿14的流開始聚集在離心泵102內(nèi)時或者在葉片108的旋轉(zhuǎn)由于任何原因而停止的情況下啟動泵馬達(dá)104。負(fù)載106可接收通過泵軸110的旋轉(zhuǎn)所生成的功率。例如，負(fù)載106可以是經(jīng)由摩擦將離心泵102的動能轉(zhuǎn)化為熱能的摩擦制動器。在其它實(shí)施例中，負(fù)載106可以是可經(jīng)由離心泵系統(tǒng)100的旋轉(zhuǎn)輸出來生成功率的任何合適的裝置，例如發(fā)電或外部機(jī)械負(fù)載。例如，負(fù)載106可包括發(fā)電機(jī)、渦輪
坐寸ο
[0046]在離開離心泵系統(tǒng)100之后，第二壓 力傳感器“P2”114可向控制器18提供與渣漿14的第二壓力有關(guān)的信息。除生成負(fù)載106外，離心泵系統(tǒng)100還可引起如在第一壓力傳感器“Pl”62與第二傳感器“Ρ2” 114之間測得的渣漿14的顯著壓降。如通過第二壓力傳感器“Ρ2”86指示的渣漿14的第二表壓可介于大氣壓(OkPa)至100kPa、20至80kPa或40至60kPa之間。在某些實(shí)施例中，第二壓力約等于大氣壓。在離開離心泵系統(tǒng)100之后，具有大氣壓的渣漿14可行進(jìn)以便在其被處置之前進(jìn)行進(jìn)一步的下游渣處理116，例如渣漿14的脫水。
[0047]圖3是示出了用于生成渣漿14的壓降的過程130的實(shí)施例的流程圖。在某些實(shí)施例中，過程130開始于液體膨脹系統(tǒng)16 (例如，膨脹渦輪80和/或離心泵102)在渣漿14離開部分氧化系統(tǒng)如氣化器12時接收渣漿14的連續(xù)流(方框132)。渣漿14在其離開氣化器時的壓力可指示氣化器12的高操作表壓，并且可介于大約1000至10，OOOkPa,2000至9000kPa或3000至8000kPa之間。在另一些實(shí)施例中，過程130可開始于液體膨脹系統(tǒng)16在渣漿14離開氣化器12時接收渣漿14的連續(xù)流。在又一些實(shí)施例中，渣漿14可在其進(jìn)入液體膨脹系統(tǒng)16或離心泵系統(tǒng)100之前流經(jīng)一個或多個碎渣機(jī)64和一個或多個熱交換器72。
[0048]過程130隨著渣漿14的流在離心泵102以逆流模式操作時被給送通過離心泵102而繼續(xù)(方框134)。離心泵102可聯(lián)接到離心泵系統(tǒng)100的其它構(gòu)件，如泵馬達(dá)104、泵軸110或負(fù)載106上?？刂破?8可用來啟動泵馬達(dá)104，從而使離心泵102在渣漿14的流進(jìn)入離心泵102之前或不久后旋轉(zhuǎn)。響應(yīng)于渣漿14流經(jīng)離心泵102，泵軸110可旋轉(zhuǎn)并經(jīng)由負(fù)載106生成功率。負(fù)載106可以是可經(jīng)由離心泵系統(tǒng)100的旋轉(zhuǎn)輸出生成功率的任何合適的裝置，例如發(fā)電或外部機(jī)械負(fù)載。例如，負(fù)載106可包括發(fā)電機(jī)、渦輪等。在某些實(shí)施例中，渣漿14的流被給送通過液體膨脹系統(tǒng)16，并且負(fù)載84可以是用于生成電力或機(jī)械功率的裝置，例如發(fā)電機(jī)、離心泵等。
[0049]過程130隨著離心泵系統(tǒng)100在第二壓力下排出連續(xù)渣漿14而繼續(xù)(方框136)。渣漿14的第二壓力可在壓力傳感器“P2” 114測得，并在渣漿14離開離心泵系統(tǒng)100之后用信號通知控制器18。在某些實(shí)施例中，渣漿14的第二壓力可在渣漿14離開液體膨脹系統(tǒng)16之后在壓力傳感器“P2” 86測得。除經(jīng)由負(fù)載84或106生成功率外，液體膨脹系統(tǒng)16或離心泵系統(tǒng)100還可引起如在第一壓力傳感器“P1” 62與第二傳感器“P2” 86/114之間測得的渣漿14的顯著壓降。渣漿14的第二壓力可接近大氣壓或在大氣壓左右，并且在第一壓力與第二壓力之間的壓 力差可介于大約1000至10，000迚&、2000至9000迚&或3000至8000kPa之間。在離開液體膨脹系統(tǒng)16或離心泵系統(tǒng)100之后，渣漿14可在其被處置之前行進(jìn)到下游渣處理92或116，例如渣漿14的脫水。
[0050]本發(fā)明的技術(shù)效果包括實(shí)現(xiàn)了連續(xù)除渣系統(tǒng)，同時將渣漿在其離開氣化器時的初始壓力降低至最終大氣壓。該壓降可借助于機(jī)械，如以逆流模式操作的離心泵或膨脹渦輪來實(shí)現(xiàn)。使用機(jī)械來降低渣漿的壓力可減少操作費(fèi)用，這是因?yàn)闄C(jī)械的能量輸出可引起電力或機(jī)械功率生成。此外，連續(xù)除渣系統(tǒng)可減少用來處理離開氣化器的廢渣的空間和時間量。特別地，采用諸如離心泵或膨脹渦輪之類的機(jī)械的連續(xù)除渣系統(tǒng)減少了渣漿處理中包含的額外的急冷液的量。
[0051]此書面描述使用了包括最佳模式的實(shí)例來公開本發(fā)明，并且還使本領(lǐng)域的任何技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制造并利用任何裝置或系統(tǒng)并且執(zhí)行任何所結(jié)合的方法。本發(fā)明的可專利范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員所想到的其它實(shí)例。如果此類其它實(shí)例具有與權(quán)利要求的字面語言并無不同的結(jié)構(gòu)元件，或者它們包括與權(quán)利要求的字面語言無實(shí)質(zhì)性區(qū)別的等同結(jié)構(gòu)元件，則此類其它實(shí)例預(yù)期包含在權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種系統(tǒng)，包括: 漿體減壓系統(tǒng)，其包括構(gòu)造成在第一壓力下連續(xù)地接收漿體并在第二壓力下連續(xù)地排出所述漿體的液體膨脹系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述漿體減壓系統(tǒng)構(gòu)造成從部分氧化系統(tǒng)或與所述部分氧化系統(tǒng)流體聯(lián)接的黑水系統(tǒng)去除所述漿體，并且所述漿體包括急冷液中的氣化固體的懸浮物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述液體膨脹系統(tǒng)包括膨脹渦輪，或構(gòu)造成以逆流模式操作的離心泵，或它們的組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述液體膨脹系統(tǒng)包括構(gòu)造成響應(yīng)于所述漿體流經(jīng)所述液體膨脹系統(tǒng)而旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)元件，以及聯(lián)接到所述旋轉(zhuǎn)元件上的負(fù)載，所述負(fù)載構(gòu)造成響應(yīng)于所述旋轉(zhuǎn)元件的旋轉(zhuǎn)而接收旋轉(zhuǎn)輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述負(fù)載包括構(gòu)造成將所述旋轉(zhuǎn)輸出轉(zhuǎn)化為熱能的摩擦制動器、構(gòu)造成將所述旋轉(zhuǎn)輸出轉(zhuǎn)化為電力的發(fā)電機(jī)或構(gòu)造成利用所述旋轉(zhuǎn)輸出來操作的機(jī)械，或它們的組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括配置在所述液體膨脹系統(tǒng)上游的冷卻器，其中，所述冷卻器構(gòu)造成在所述漿體流向所述液體膨脹系統(tǒng)前冷卻所述漿體。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括聯(lián)接到所述液體膨脹系統(tǒng)上的驅(qū)動器，其中，所述驅(qū)動器構(gòu)造成在起動、停機(jī)、低流量狀態(tài)或它們的任何組合期間向所述液體膨脹系統(tǒng)提供功率。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括所述部分氧化系統(tǒng)。
9.一種系統(tǒng),包括: 氣化器，其構(gòu)造成生成渣，其中，所述渣包括在急冷液中的氣化固體的懸浮物；以及 離心泵，其構(gòu)造成以逆流模式操作，構(gòu)造成在所述第一壓力下從所述氣化器連續(xù)地接收所述渣，并構(gòu)造成在第二壓力下連續(xù)地排出所述渣，其中所述第一壓力大于第二壓力。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括構(gòu)造成壓碎所述氣化固體以生成壓碎的氣化固體的碎渣機(jī)，其中，所述壓碎的氣化固體的第一平均粒徑小于所述氣化固體的第二平均粒徑。
【文檔編號】C10J3/48GK103484165SQ201310224558
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年6月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月7日
【發(fā)明者】R.D.斯蒂爾, J.P.奧彭黑姆 申請人:通用電氣公司