專利名稱：向加壓反應(yīng)器供應(yīng)微粒固體材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及向加壓反應(yīng)器供應(yīng)微粒固體材料的方法。
背景技術(shù)：
US-A-3402684涉及從大氣壓部分向低于大氣壓部分供應(yīng)樹皮的方法。W0-A-99/66008描述了用于市政垃圾處理的固定床氣化反應(yīng)器。在煤的氣化方法中，粉煤以干燥固體的形式或者以漿的形式被輸送至加壓氣化 反應(yīng)器。對(duì)干燥粉煤進(jìn)行加壓的商用方法借助于閉鎖料斗進(jìn)行，如在Elsevier Science, Burlington MA 于 2003 年所出版的、作者為 Christopher Higman 禾口 Maarten van der Burgt 的((Gasification))第 6. 2 節(jié)第 173-177 頁(Chapter 6. 2 in Gasification, by Christopher Higman and Maarten van der Burgt,2003, Elsevier Science, Burlington MA,Pages 173-177)中所描述的。使用這種閉鎖料斗設(shè)計(jì)的一個(gè)不足在于多批罐的循環(huán)、在 一個(gè)這種罐離線而另一個(gè)開始時(shí)出現(xiàn)的中斷以及相當(dāng)數(shù)量加壓氣體的排通。同一教科書在 第182-183頁提到了作為替代方式的固體泵送。描述了已開發(fā)出許多類型的設(shè)備，但迄今 為止均未非常成功，這是因?yàn)樗鼈兌家资芨g和污垢的影響。EP-A-038597和EP-A-029262 是固體泵系統(tǒng)的兩個(gè)例子，其中該參考書的作者之一，Maarten van der Burgt，是發(fā)明人。US-A-5657704中所描述的固體泵對(duì)于實(shí)際的商業(yè)應(yīng)用看似具有更多的潛力。這 是因?yàn)橄啾扔谠缦鹊摹⑶懊嫣岬降脑O(shè)計(jì)，該固體泵的設(shè)計(jì)較不易受腐蝕和污垢的影響。該 公開文獻(xiàn)描述了使用固體泵從低壓儲(chǔ)藏器向高壓進(jìn)料罐連續(xù)供應(yīng)固體的方法。固體從 進(jìn)料罐傳送到高壓鼓風(fēng)爐。根據(jù)該公開文獻(xiàn)的固體泵優(yōu)選為可從STAMET股份有限公司 (STAMET Incorporated)得到的高壓固體泵。記述這種泵的公開文獻(xiàn)有US-A-4516674、 US-A-4988239 和 US-A-5051041。US-A-5657704中的方法的一個(gè)不足在于固體泵和加壓反應(yīng)器之間的高壓進(jìn)料罐 的存在。由于該中間進(jìn)料罐的存在，不可能通過控制固體泵自身的旋轉(zhuǎn)速度來直接控制固 體向加壓反應(yīng)器的流動(dòng)。在加壓反應(yīng)器是氣化反應(yīng)器時(shí)，固體的控制尤其重要。在這種方 法中，氧與碳的比率必須保持在一定范圍內(nèi)，以便使一氧化碳和氫的產(chǎn)量最大化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的方法的一個(gè)目的在于提供一種向加壓氣化反應(yīng)器供應(yīng)微粒固體含碳材 料的方法，它不存在上述問題。下面的方法提供了上述問題的一種解決方案。一種向加壓氣化反應(yīng)器供應(yīng)微粒固 體含碳材料的方法通過執(zhí)行如下步驟實(shí)現(xiàn)(a)使用散裝材料(bulk materials)泵從第一較低壓區(qū)域向較高壓區(qū)域傳送固 體材料，該散裝材料泵包括殼體，該殼體具有用于固體原料的流動(dòng)路徑，該流動(dòng)路徑位于所 述殼體的與第一較低壓區(qū)域流體連接的入口和與較高壓區(qū)域流體連接的出口之間，其中所 述殼體中的所述流動(dòng)路徑進(jìn)一步由位于兩個(gè)彼此隔開的可旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)盤之間的空間來限定，并且其中在出口處在所述驅(qū)動(dòng)盤之間具有材料刮刀，用以將正在所述驅(qū)動(dòng)盤之間傳送的固 體材料塊按規(guī)定路線送至傳送管道，該傳送管道流體連接所述殼體的出口和氣化反應(yīng)器中 存在的燃燒器；(b)在固體材料塊從殼體中排放出并且進(jìn)入傳送管道的位置處，將氣流注入固體 材料塊，以及(C)將傳送管道中的固體材料和氣流傳送到燃燒器。申請(qǐng)人:已發(fā)現(xiàn)，根據(jù)本發(fā)明的方法使得可以直接將微粒固體材料輸送到加壓反應(yīng) 器中。氣流的使用是有益的，因?yàn)樗趶墓腆w泵排放出壓實(shí)塊時(shí)使壓實(shí)塊裂開。氣流隨后 攜帶固體以固體和氣體的均勻混合物形式通過傳送管道作為穩(wěn)定流到達(dá)加壓反應(yīng)器。下一 優(yōu)點(diǎn)在于，能夠通過改變驅(qū)動(dòng)盤的旋轉(zhuǎn)速度來直接影響固體向反應(yīng)器的流動(dòng)。術(shù)語較低壓區(qū)域是指含碳固體材料在被送入本發(fā)明方法的步驟(a)之前處于的 區(qū)域。適當(dāng)?shù)?，該區(qū)域的壓力為環(huán)境壓力或近似的環(huán)境壓力，也即，lbara。術(shù)語較高壓區(qū)域 是指直接位于散裝材料泵下游的區(qū)域。較高壓區(qū)域的壓力范圍適當(dāng)?shù)氐扔跒闅饣磻?yīng)器所 指定的優(yōu)選壓力范圍。微粒固體含碳材料優(yōu)選是煤、石油焦炭或固體生物質(zhì)。適當(dāng)煤類型的例子有無煙 煤(anthracite)、褐色煤(brown coal)、煙煤(bitumous coal)、亞煙煤(sub-bitumous coal)禾口褐煤(lignite)。固體生物質(zhì)微粒物質(zhì)優(yōu)選通過對(duì)生物質(zhì)源的烘焙得到。烘焙是無氧條件下的熱處 理，優(yōu)選在200°C到300°C之間的溫度進(jìn)行。烘焙優(yōu)選與壓縮或制粒步驟組合，以便使生物 質(zhì)進(jìn)料更適于氣化方法，在該氣化方法中生物質(zhì)進(jìn)料以所謂的干燥形式供應(yīng)。生物質(zhì)源材 料的烘焙是公知的，例如在2002年5月吉隆坡第六屆亞太燃燒和能源利用國際研討會(huì)上由 M. Pach、R. Zanz i 禾口 E. Bjftrnbom所發(fā)表的 Torrefied Biomass a Substitute for Wood and Charcoal (M. Pach, R. Zanzi and E. Bjombom, Torrefied Biomass a Substitute for Wood and Charcoal. 6th Asia-Pacific International Symposium on Combustion and Energy Utilization. May 2002, Kuala Lumpur) Φ^ δ ^^^ Bergman^ P. C. A ^ ECN Report, ECN-C-05-073, Petten,2005 ψ ^"Torrefaction in combination with pelIetisation-the TOP process"(Bergman,P. C. A,"Torrefaction in combination with pelletisation-the TOP process", ECN Report, ECN-C-05-073, Petten,2005)中Mifii^ 的。適當(dāng)?shù)纳镔|(zhì)源是由光合作用產(chǎn)生的所有固體材料。這種固體材料的例子有木材、禾 桿、草、(微)藻類、雜草或農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的殘余物。適當(dāng)?shù)臍堄喈a(chǎn)品的例子有棕櫚油生產(chǎn)、谷物 生產(chǎn)、生物柴油生產(chǎn)、林業(yè)生產(chǎn)、木材加工生產(chǎn)和造紙生產(chǎn)中所產(chǎn)生的流。在固體材料是煤的情形中，微粒固體材料優(yōu)選具有如下的粒子大小分布其中至 少約90%重量百分比的材料小于90 μ m并且其中含水量的重量百分比典型地在2-12%之 間，優(yōu)選小于約5%的重量百分比。在固體材料是生物質(zhì)微粒物質(zhì)的情形中，粒子大小的分 布可與上面關(guān)于煤所述的相似或者可包括大到1000 μ m的較大的粒子大小。用在根據(jù)本發(fā)明的方法中的材料泵包括殼體，該殼體具有位于所述殼體的入 口和出口之間的用于固體原料的流動(dòng)路徑。所述殼體中的流動(dòng)路徑進(jìn)一步由位于彼此 隔開的兩個(gè)可旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)盤之間的空間限定。在所述驅(qū)動(dòng)盤之間存在材料刮刀，用以將 正在所述驅(qū)動(dòng)盤之間傳送的固體材料塊按規(guī)定路線送至該泵的殼體的出口并進(jìn)入傳送管道。傳送管道與所述殼體的出口及反應(yīng)器流體連接。描述了這種泵的公開文獻(xiàn)有 US-A-4516674、US-A-4988239、US-A-5551553、US-B-7044288、EP-A-1152963、US-A-5381886 和 US-A-5051041。優(yōu)選使用一種材料泵，其中兩個(gè)驅(qū)動(dòng)盤的旋轉(zhuǎn)軸相對(duì)于彼此傾斜。這樣將會(huì)導(dǎo)致 入口處在所述驅(qū)動(dòng)盤之間的距離大于出口處在所述盤之間的距離。因?yàn)轵?qū)動(dòng)盤沿分開且傾 斜的軸旋轉(zhuǎn)，所以實(shí)現(xiàn)了對(duì)散裝材料更有效的捕獲和壓縮。較高的效率使得只需要較少的 能量輸入。另一優(yōu)勢在于，由于對(duì)材料的壓實(shí)，因此在驅(qū)動(dòng)盤之間得到更好的氣密性。這兩個(gè)驅(qū)動(dòng)盤的面對(duì)該優(yōu)選散裝材料泵的流動(dòng)路徑的表面優(yōu)選成形為使得在出 口處，這兩個(gè)面對(duì)的表面相對(duì)于彼此大致平行，而在入口處，這兩個(gè)表面相對(duì)于彼此成一定 角度。這種表面可以是球形的或更優(yōu)選為圓錐形的。圓錐形也意味著是這樣一種形狀，其 中面對(duì)散裝材料的流動(dòng)路徑的表面由共同形成大致圓錐形的許多餡餅形表面構(gòu)成。材料刮刀可以是位于驅(qū)動(dòng)盤之間且靠近散裝材料出口固定至該泵的殼體的固定 裝置。該刮刀優(yōu)選向上延伸超過這兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸在這兩個(gè)驅(qū)動(dòng)盤之間相遇的點(diǎn)。該材料刮刀 適當(dāng)?shù)厥窃诔隹谔幉糠值匚挥谒鲵?qū)動(dòng)盤之間的第三可旋轉(zhuǎn)盤，并且其中所有三個(gè)盤的旋 轉(zhuǎn)方向相同。通過使用旋轉(zhuǎn)盤作為刮刀，實(shí)現(xiàn)了固體從這兩個(gè)盤之間更有效的排放。步驟(b)中注入的氣流可以是適于攜帶微粒固體材料通過傳送管道的任何類型。 適當(dāng)?shù)臍怏w的例子有氮、二氧化碳和蒸汽。所添加的氣流的量優(yōu)選地使得傳送管道中得到 在50-800kg/m3之間的固體密度，更優(yōu)選在250-500kg/m3之間。該氣流適于在散裝材料泵 的出口處，沿與所述殼體的出口平行、與所述殼體的出口垂直或成任意中間角度的方向被 注入材料塊。傳送管道中的質(zhì)量流優(yōu)選選擇成得到在3-30m/s之間的微粒材料速度，更優(yōu)選 在5-lOm/s之間。優(yōu)選該反應(yīng)器是氣化反應(yīng)器。該氣化反應(yīng)器是氣流床氣化反應(yīng)器。這 種反應(yīng)器例如是 Elsevier Science, Burlington MA2003 年出版的、作者為 Christopher Higman 禾口 Maarten van der Burgt 的〈〈Gasification〉〉第 109-128 頁(Gasification, by Christopher Higman and Maarten van der Burgt,2003, Elsevier Science, Burlington MA, Pages 109-128)中所描述的。氣流床反應(yīng)器具有一個(gè)或多個(gè)燃燒器，燃燒器直接與傳送 管道連接。按照這種方式，微粒材料和氣流被直接輸送到燃燒器。適當(dāng)?shù)娜紵鞯睦釉?US-A-4523529和US-A-4510874中得到描述。在這種燃燒器中，微粒材料流通過中心通道排 放到反應(yīng)器內(nèi)部。高速含氧氣體流被從所述燃燒器的同軸通道排放到從中心通道排放的微 粒材料中。燃燒器可位于反應(yīng)器頂部并向下定向，例如如US-A-20070079554中所描述的， 或者水平定向，如EP-A-0400740中所描述的，或者該反應(yīng)器可同時(shí)包括頂部點(diǎn)火燃燒器和 水平點(diǎn)火燃燒器，如CN-A-1775920中所描述的。在頂部點(diǎn)火構(gòu)造的情形中，能夠使用一個(gè) 或多個(gè)燃燒器。在水平點(diǎn)火的情形中，典型的是使用一對(duì)或多對(duì)徑向定位的燃燒器。對(duì)于 所有類型的反應(yīng)器構(gòu)造，優(yōu)選一個(gè)反應(yīng)器由一個(gè)專用的散裝材料泵和傳送管道進(jìn)料。按照 這種方式，能夠得到更易控的微粒材料流。反應(yīng)器中的氣化溫度優(yōu)選在1100-1800°C之間，而壓力范圍為從10到lOObar，優(yōu) 選在30-100bar之間，更優(yōu)選高于35bar且低于70bar的壓力。本發(fā)明還涉及起動(dòng)如上所述的方法的方法，其中存在于傳送管道中的加壓固體流 首先被轉(zhuǎn)到第二較低壓區(qū)域，并且僅在該管道中的固體材料的質(zhì)量流已達(dá)到穩(wěn)定值之后，操作傳送管道中存在的閥以將固體材料轉(zhuǎn)到反應(yīng)器中。優(yōu)選該第二較低壓區(qū)域是第一較低 壓區(qū)域。 本發(fā)明還涉及執(zhí)行上述起動(dòng)方法的系統(tǒng)，其包括與如上所述的散裝材料泵的入 口流體連接的低壓存儲(chǔ)容器，在附圖中，傳送管道的第一部分將散裝材料泵的出口直接連 接到換向閥的入口，傳送管道的第二部分將換向閥的出口連接到反應(yīng)器容器中存在的燃燒 器，其中所述換向閥設(shè)置有使再循環(huán)管道與低壓存儲(chǔ)容器連接的第二出口，并且能夠調(diào)節(jié) 該換向閥以使微粒材料從散裝材料泵流向燃燒器或者使微粒材料從散裝材料泵流向低壓 存儲(chǔ)容器。


圖1是具有旋轉(zhuǎn)刮刀的散裝材料泵的剖開側(cè)視圖。
圖Ia是用于添加氣流的一個(gè)替代實(shí)施例。
圖2是圖1所示散裝材料泵的剖開正視圖。
圖3是具有固定刮刀的散裝材料泵的剖開側(cè)視圖。
圖4是圖2所示散裝材料泵的剖開正視圖。
圖5是示出向氣化反應(yīng)器供應(yīng)微粒物質(zhì)的系統(tǒng)的排列圖。
圖5a示出圖5所示排列圖的細(xì)節(jié)。
圖6示出圖5中示例說明的傳送管道中的優(yōu)選內(nèi)部構(gòu)件情況。
具體實(shí)施例方式圖1示出具有殼體2的散裝材料泵1。其中存在位于所述殼體2的入口 4和出口 5之間的用于散裝材料6的流動(dòng)路徑3。該散裝材料泵的方位優(yōu)選為圖1所描繪的，入口在 頂端而出口在底端。按照這種方式，散裝材料將借助重力從入口進(jìn)入并從出口排出。所述 殼體2中的流動(dòng)路徑3存在于兩個(gè)可旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)盤7和8之間，其中僅驅(qū)動(dòng)盤7在圖1中示 出。流動(dòng)路徑3進(jìn)一步由定位在所述驅(qū)動(dòng)盤7和8之間的可旋轉(zhuǎn)材料刮刀9來限定。盤7、 8和刮刀9的旋轉(zhuǎn)方式使得所述盤7、8和刮刀9的部分地限定了流動(dòng)路徑3的表面如圖所 示沿流動(dòng)路徑3的方向運(yùn)動(dòng)。這樣會(huì)促進(jìn)材料6的運(yùn)動(dòng)和材料6在出口 5處從盤7和8之 間的排放?？尚D(zhuǎn)材料刮刀9向上延伸到兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸10和11在這兩個(gè)盤7和8之間相遇的 點(diǎn)13，如圖2所示。圖1還示出殼體的出口 5與傳送管道17的上流端連接。該端設(shè)置有氣流的供應(yīng) 管道18，其經(jīng)由開口 19從傳送管道17中引出。圖Ia示出傳送管道17的上端的一個(gè)替代實(shí)施例18a。在該實(shí)施例中，氣流經(jīng)由入 口 21供應(yīng)到由內(nèi)部透氣管狀部分22和外部不透氣部分20形成的環(huán)形空間23中。管狀部 分22形成傳送管道的內(nèi)部。當(dāng)將其從散裝材料泵1排放出時(shí)，氣流將被經(jīng)由透氣部分22 注入微粒物質(zhì)塊中。圖2圖示分別具有旋轉(zhuǎn)軸10和11的驅(qū)動(dòng)盤7和8。盤7和8具有面對(duì)流動(dòng)路徑 3的優(yōu)選的圓錐形表面。如圖所示，盤7和8相對(duì)于彼此傾斜。優(yōu)選地，盤面對(duì)流動(dòng)路徑3 的豎立面與如圖2所示的豎直面之間的角α在5-45°之間。角α的值要依賴于材料6的
7壓實(shí)率。軸10和11與水平線12成α/2的角度。軸10和11因而不同軸，而是成一定角度。由于盤7和8的傾斜定位，在泵1入口端處所述盤之間的距離‘η’大于出口 5處 所述盤之間的距離‘m’。在使用中，進(jìn)入泵中的材料將會(huì)在某一位置被捕獲在這些盤之間， 在該位置，所述盤之間的距離‘η’是大的。當(dāng)材料在這些盤的引導(dǎo)下運(yùn)動(dòng)時(shí)，所述盤之間的 空間將連續(xù)從距離‘η’減小到較短的距離‘m’。在所述盤之間傳送的材料將會(huì)被壓縮。這 樣將會(huì)提供自然的氣體閉鎖，這是克服入口 4處的較低壓環(huán)境和出口 5處的較高壓環(huán)境之 間的壓差所需要的。在位置14處，可有利地存在密封面，以避免氣體從高壓環(huán)境向低壓環(huán)境流動(dòng)。該 密封面優(yōu)選由所謂的耐磨抗撕裂材料制成。這種材料是公知的，特氟綸是這種材料的一個(gè) 例子。馬達(dá)(未示出)將驅(qū)動(dòng)軸10和11。存在彈簧負(fù)載15，用以將盤7、8和刮刀9定 位到其附近。圖3和4示出具有固定材料刮刀16的散裝材料泵，固定材料刮刀16部分地位于 所述驅(qū)動(dòng)盤7和8之間并固定至殼體2。其余附圖標(biāo)記與圖1和2中所指相同。圖5示出一種執(zhí)行如上所述的起動(dòng)方法的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括經(jīng)由供應(yīng)管道25與 散裝材料泵1的入口 4流體連接的低壓存儲(chǔ)容器24。供應(yīng)管道25可以可選地設(shè)置有除氣 裝置，例如如US-A-5657704中所描述的。傳送管道17的第一部分17a將散裝材料泵1的 出口 5與換向閥27的入口 26直接連接。傳送管道17的第二部分17b將換向閥27的出口 28與反應(yīng)器容器30中存在的燃燒器29直接連接。如圖5a更詳細(xì)地圖示的，換向閥27還 設(shè)置有第二出口 31。該出口 31使再循環(huán)管道32與低壓存儲(chǔ)容器24連接。該再循環(huán)管道 設(shè)置有壓降閥33。換向閥27可例如是根據(jù)US-A-4952100的閥。能夠?qū)θ鐖D5a所示的這種閥進(jìn)行 調(diào)節(jié)，以使微粒材料從散裝材料泵1向燃燒器29流動(dòng)或者使微粒材料從散裝材料泵1向低 壓存儲(chǔ)容器24流動(dòng)。低壓存儲(chǔ)容器24設(shè)置有微粒材料的供應(yīng)管道34、氣體排出通道35和流態(tài)氣體的 供應(yīng)36。如圖所示的氣化反應(yīng)器30設(shè)置有兩對(duì)徑向定位的燃燒器29、膜壁37、爐渣排放口 38和氣化方法的氣體產(chǎn)品的出口 39，該氣體產(chǎn)品主要包括一氧化碳和氫。圖5示出用于兩個(gè)燃燒器29的兩個(gè)分開的供應(yīng)系統(tǒng)。為清楚起見，圖5省略了用 于另兩個(gè)燃燒器的其余兩個(gè)系統(tǒng)。圖6a、6b和6c示出一種優(yōu)選的傳送管道17的一部分，其設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部 構(gòu)件40，內(nèi)部構(gòu)件40具有用于固體含碳材料的開口 41并從傳送管道壁開始延伸。內(nèi)部構(gòu) 件40適當(dāng)?shù)貜膫魉凸艿?7的內(nèi)壁的整個(gè)圓周開始延伸。內(nèi)部構(gòu)件40在萬一散裝材料泵 的密封失效以及傳送管道17中的流動(dòng)方向直接從正常方向44變成相反方向45時(shí)起到安 全裝置的作用。內(nèi)部構(gòu)件40的設(shè)計(jì)成使得當(dāng)沿正常方向44流動(dòng)時(shí)，固體幾乎沒有難度地 經(jīng)過該內(nèi)部構(gòu)件。另外，內(nèi)部構(gòu)件40還設(shè)計(jì)成使得當(dāng)固體沿相反方向45流動(dòng)時(shí)，固體會(huì)立 即聚集在內(nèi)部構(gòu)件40上并且形成固體含碳材料構(gòu)成的橋46。橋46將會(huì)避免存在于加壓氣 化反應(yīng)器中的氣體進(jìn)入圖5所示的低壓存儲(chǔ)容器24。我們發(fā)現(xiàn)，這種橋46的形成在安全閥必須關(guān)閉時(shí)更快地發(fā)生。如圖6a所示，內(nèi)部構(gòu)件在面對(duì)散裝材料泵的端部處具有斜面，該 斜面與傳送管道的軸線成斜角β。斜角β優(yōu)選使得當(dāng)氣體和固體沿方向44流動(dòng)時(shí)，材料 構(gòu)成的橋?qū)⒉粫?huì)出現(xiàn)。優(yōu)選β在1-60°之間，更優(yōu)選在10-30°之間。開口 41優(yōu)選選擇 成使得在所述傳送管道17中至少維持所謂的密相輸送流動(dòng)狀態(tài)。內(nèi)部構(gòu)件40可以是如圖 6c所示的截頭圓錐形部分40’，或者是如圖6a和6b所示的閉合部分，其中該內(nèi)部構(gòu)件還具 有面對(duì)燃燒器的表面，其與傳送管道的軸線成斜角Y，如圖6a所示。斜角γ要大于斜角 β。斜角Y優(yōu)選在30-135°之間，更優(yōu)選為90°。當(dāng)使用如圖5所示的系統(tǒng)時(shí)，這一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部構(gòu)件40優(yōu)選位于管道17的上游 部分，或在管道部分17a中。這是為了確保充足的固體材料存在于管道17的下游部分中， 以在流動(dòng)方向反轉(zhuǎn)的情況下形成橋46。為此，管道17的長度應(yīng)當(dāng)足以確保存在足夠的固體 材料來形成橋46。所需長度將依賴于傳送管道中的密度和速度并且能夠由本領(lǐng)域技術(shù)人員 通過簡單的計(jì)算和/或?qū)嶒?yàn)得到。氣流的供應(yīng)管道18在散裝材料泵1和內(nèi)部構(gòu)件40之間在傳送管道中引出。優(yōu)選 在外部冷卻傳送管道17，以便在流動(dòng)方向反轉(zhuǎn)到方向45的情況下耐受來自氣化反應(yīng)器的 高溫氣體。該具有內(nèi)部構(gòu)件40的優(yōu)選傳送管道17也可與其它散裝材料泵的結(jié)合應(yīng)用。本發(fā) 明因而也涉及包含任意散裝材料泵、具有一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部構(gòu)件40的傳送管道17的系統(tǒng)，傳 送管道17使所述泵與氣化反應(yīng)器中存在的燃燒器流體連接。除了特定的泵的細(xì)節(jié)之外，上 述所有優(yōu)選實(shí)施例也可應(yīng)用于此進(jìn)一步的發(fā)明。
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權(quán)利要求
一種向加壓氣化反應(yīng)器供應(yīng)微粒固體含碳材料的方法，其通過執(zhí)行如下步驟實(shí)現(xiàn)(a)使用散裝材料泵從第一較低壓區(qū)域向較高壓區(qū)域傳送固體材料，該散裝材料泵包括殼體，該殼體具有用于固體原料的流動(dòng)路徑，該流動(dòng)路徑位于所述殼體的與第一較低壓區(qū)域流體連接的入口和與較高壓區(qū)域流體連接的出口之間，其中所述殼體中的所述流動(dòng)路徑進(jìn)一步由位于兩個(gè)彼此隔開的可旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)盤之間的空間來限定，并且其中在出口處在所述驅(qū)動(dòng)盤之間具有材料刮刀，用以將正在所述驅(qū)動(dòng)盤之間傳送的固體材料塊按規(guī)定路線送至傳送管道，該傳送管道流體連接所述殼體的出口和氣化反應(yīng)器中存在的燃燒器；(b)在固體材料塊從殼體中排放出并且進(jìn)入傳送管道的位置處，將氣流注入固體材料塊，以及(c)將傳送管道中的固體材料和氣流傳送到燃燒器。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所注入的氣體運(yùn)送介質(zhì)的量導(dǎo)致所產(chǎn)生的材料-氣 體運(yùn)送介質(zhì)的密度在50-800kg/m3之間。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中含碳材料是煤、石油焦炭或由通過對(duì)生物質(zhì)源的烘 焙得到的固體生物質(zhì)。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的方法，其中該氣流是氮、二氧化碳、合成氣或與碳?xì)?化合物混合的合成氣的氣流。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的方法，其中反應(yīng)器中的氣化溫度在1100-1800°C之 間，而反應(yīng)器中的壓力在30-100bar之間。
6.如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的方法，其中固體材料和氣流經(jīng)由存在于燃燒器中的 中心通道被排放到反應(yīng)器內(nèi)部，并且其中含氧氣體流被從所述燃燒器的同軸通道排放到從 中心通道排放的固體材料中。
7.如權(quán)利要求3-6中任一項(xiàng)所述的方法，其中固體含碳材料是具有如下粒子大小分 布的煤，其中至少約90%重量百分比的材料小于90 μ m，其中煤的含水量的重量百分比在 2-12%之間，其中傳送管道中的固體密度在250-500kg/m3之間并且其中傳送管道中的微粒 材料的速度在3-30m/s之間。
8.用于起動(dòng)如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的方法的方法，其中存在于傳送管道中的加 壓固體流首先被轉(zhuǎn)到第二較低壓區(qū)域，并且僅在該管道中的固體材料的質(zhì)量流已達(dá)到穩(wěn)定 值之后，操作傳送管道中存在的閥以將固體材料轉(zhuǎn)到反應(yīng)器中。
9.一種向加壓氣化反應(yīng)器供應(yīng)微粒固體含碳材料的系統(tǒng)，其包括與散裝材料泵的入口 流體連接的低壓存儲(chǔ)容器，一傳送管道的第一部分使該散裝材料泵的出口與一換向閥的入 口直接連接，該傳送管道的第二部分使該換向閥的出口與存在于反應(yīng)器容器中的燃燒器連 接，其中所述換向閥設(shè)置有使再循環(huán)管道與該低壓存儲(chǔ)容器連接的第二出口，并且能夠調(diào) 節(jié)該換向閥以使該散裝材料泵與燃燒器流體連接或者使該散裝材料泵與低壓存儲(chǔ)容器流 體連接。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中用于氣流的供應(yīng)管道在傳送管道的第一部分中引出ο
11.如權(quán)利要求9-10中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中該散裝材料泵包括殼體，該殼體具有 位于所述殼體的入口和出口之間的用于固體原料的流動(dòng)路徑，其中所述殼體中的所述流動(dòng) 路徑進(jìn)一步由位于兩個(gè)彼此隔開的可旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)盤之間的空間來限定，并且其中在出口處在所述驅(qū)動(dòng)盤之間具有材料刮刀，當(dāng)使用該固體泵時(shí)，該刮刀用于將正在所述驅(qū)動(dòng)盤之間傳 送的固體材料塊按規(guī)定路線送至傳送管道的第一部分。
12.—種向加壓氣化反應(yīng)器供應(yīng)微粒固體含碳材料的系統(tǒng)，其包含與散裝材料泵的入 口流體連接的低壓存儲(chǔ)容器，一傳送管道使該散裝材料泵的出口直接與存在于反應(yīng)器容器 中的燃燒器連接，其中所述傳送管道設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部構(gòu)件，該內(nèi)部構(gòu)件設(shè)計(jì)成使得 在使用中，當(dāng)沿正常方向流動(dòng)時(shí)，固體幾乎沒有難度地經(jīng)過該內(nèi)部構(gòu)件，而當(dāng)沿相反方向流 動(dòng)時(shí)，固體立即聚集在該內(nèi)部構(gòu)件上并且形成固體含碳材料構(gòu)成的橋，并且其中用于氣流 的供應(yīng)管道在該散裝材料泵和該內(nèi)部構(gòu)件之間在傳送管道中引出。
13.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中該傳送管道包括使該散裝材料泵的出口與一換向 閥的入口直接連接的傳送管道第一部分，該傳送管道的第二部分使該換向閥的出口與存在 于反應(yīng)器容器中的燃燒器連接，其中所述換向閥設(shè)置有使再循環(huán)管道與該低壓存儲(chǔ)容器連 接的第二出口，并且能夠調(diào)節(jié)該換向閥以使該散裝材料泵與該燃燒器流體連接或者使該散 裝材料泵與該低壓存儲(chǔ)容器流體連接，并且其中所述內(nèi)部構(gòu)件存在于該傳送管道的第一部 分中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種向加壓氣化反應(yīng)器供應(yīng)微粒固體含碳材料的方法，其通過執(zhí)行如下步驟實(shí)現(xiàn)(a)使用散裝材料泵從第一較低壓區(qū)域向較高壓區(qū)域傳送固體材料，該散裝材料泵包括殼體，該殼體具有用于固體原料的流動(dòng)路徑，該流動(dòng)路徑位于所述殼體的與第一較低壓區(qū)域流體連接的入口和與較高壓區(qū)域流體連接的出口之間，其中所述殼體中的所述流動(dòng)路徑進(jìn)一步由位于兩個(gè)彼此隔開的可旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)盤之間的空間來限定，并且其中在出口處在所述驅(qū)動(dòng)盤之間具有材料刮刀，用以將正在所述驅(qū)動(dòng)盤之間傳送的固體材料塊按規(guī)定路線送至傳送管道，該傳送管道流體連接所述殼體的出口和氣化反應(yīng)器中存在的燃燒器；(b)在固體材料塊從殼體中排放出并且進(jìn)入傳送管道的位置處，將氣流注入固體材料塊，以及(c)將傳送管道中的固體材料和氣流傳送到燃燒器。
文檔編號(hào)C10J3/50GK101909738SQ200980102243
公開日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2009年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月16日
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