CN101903502B - 结合气化器系统使用的旋转设备及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于在气化器系统内输送固体颗粒的方法。该方法包括经由入口将固体颗粒(128)排放到限定在转子内的开口(118)中，其中，入口和固体颗粒处于第一压力下。该方法还包括旋转转子，使得开口的至少一端对准成与处于不同于第一压力的第二压力下的导管(116)流动连通。固体颗粒从转子开口经由出口排放出，使得固体颗粒处于第二压力下，且转子旋转使得转子开口的至少一端对准成与大致处于第一压力下的压力源流动连通，且使得开口处于第一压力下。

Description

结合气化器系统使用的旋转设备及其使用方法
技术领域
本发明主要涉及结合气化器系统使用的旋转设备，且更具体地涉及用于在气化器系统内输送固体颗粒的旋转设备。
发明背景
一些公知的煤气化系统使用夹带床、非催化的、部分氧化式德士古气化工艺(TGP)，其中，含碳原料在升高的温度和压力下反应用以产生包括一氧化碳和氢气的合成气体。在至少一些公知的气化系统中，诸如高级烟煤的含碳进料首先制成浆料，且之后泵送到特别设计的喷射器中，该喷射器安装在衬有耐火材料的气化器的顶部处。因此，避免了将干原料供送到处于高压下的气化器中所涉及的困难。然而，由于水的蒸发和加热会增加气化器内的氧气消耗，故公知的浆料水可表现出热倾向性。然而，通常至少一些公知的气化工艺可容许增加水量来制造烟煤浆料，因为烟煤相比于诸如次烟煤的低级煤而言天然就具有较高的能含量和较低的含水量。
低级煤的天然水分含量通常比得上加到烟煤中用以制造烟煤浆料的水量。因此，将低级煤供送给气化器的浆料可导致其热倾向性显著大于烟煤浆料的热倾向性，使得将低级煤作为浆料供给气化器并不可行。为了克服这些问题，至少一些公知的低级煤可进行干燥且之后制成浆料，使得供给气化器的低级煤浆料相比于由未预先干燥的低级煤制成的低级煤浆料而言具有减少的水量。然而，如果干燥未伴有煤内部结构方面的变化，则用于低级煤的公知的水分去除方法可产生额外的困难。因此，供送低级干煤通常优于供送低级煤浆料或干燥的低级煤浆料。
将煤干式地供送到气化器中的一些公知的气化系统使用闭锁式料斗向气化器供给原料。然而，至少一些公知的闭锁式料斗很难以高于大约30-40巴(bar)(435-580psi)的压力将干煤原料供给至夹带流排渣气化器。然而，一些公知的夹带流排渣气化器要求原料压力高于大约30-40bar。为了达到较高的压力，至少一些公知的闭锁式料斗使用阀、流化系统和/或压缩的流化气体。然而，除了与这些装备相关的难度和复杂性以外，用以在加压闭锁式料斗中流化碎煤的气体消耗随着压力升高而增大。此外，至少一些公知的加压闭锁式料斗包括较陡的圆锥角，以便于碎煤的流动。然而，该种圆锥角通常会显著增大闭锁式料斗的高度。其它公知的气化系统使用泵而非闭锁式料斗将煤干式地供送到气化器，然而，这类泵的流速通常小于对应于气化器容量的煤进料速率。
一种公知的气化系统使用凹区式轮(pocketed wheel)在高压下将液体和煤颗粒输送到固定床式鲁奇型气化器中。然而，此种设备并未构造成用以将原料干式地供送到夹带流型气化器中，其中，夹带流型气化器通常比固定床式气化器要求更高的进料压力。
一些公知的夹带流气化器从气化工艺装备的底部排放固体或渣料。这类固体通常包括原料中的无机物成分和金属成分，例如，煤中的灰渣，以及少量未转变的碳。固体间断地通过闭锁式料斗系统从公知气化器的底部排出。通常，为了经由一些公知的闭锁式料斗系统除去渣料，渣料首先在气化过程中受到直接或间接地冷却，且之后经由自动阀进入闭锁式料斗中，而闭锁式料斗倾倒循环则由阀序列控制。然而，此类阀系统增加了气化系统的复杂性。
发明简述
在一个方面，提供了一种用于在气化器系统内输送固体颗粒的方法。该方法包括经由入口将固体颗粒排放到限定在转子内的开口中，其中，入口和固体颗粒处于第一压力下。该方法还包括旋转转子，使得开口的至少一端对准成与处于第二压力下的出口流动连通，其中，第二压力不同于第一压力。固体颗粒从转子开口经由出口排放出，使得固体颗粒处于第二压力下，且转子旋转使得转子开口的至少一端对准成与大致处于第一压力下的压力源流动连通，且使得开口处于第一压力下。
在另一个方面，提供了一种旋转设备。该旋转设备包括壳体和联接在该壳体内的转子。至少一个第一压力端口限定在壳体中。该至少一个第一压力端口处于第一压力下。至少一个第二压力端口限定在壳体中。该至少一个第二压力端口处于不同于第一压力的第二压力下。至少一个通道延伸穿过转子。该至少一个通道定向成大致垂直于转子的旋转轴线，且该至少一个通道构造成用以当转子在壳体内旋转时有选择地与该至少一个第一压力端口和该至少一个第二压力端口对准。
在又一个方面，提供了一种旋转设备。该旋转设备包括壳体和联接在该壳体内的转子。至少一个第一压力端口限定在壳体中。第一压力端口处于第一压力下。该旋转设备还包括限定在壳体中的至少一个第二压力端口。第二压力端口处于不同于第一压力的第二压力下。该旋转设备还包括限定在转子外表面内的至少一个凹区。该至少一个凹区构造成用以当转子在壳体内旋转时有选择地与第一压力端口和第二压力端口对准。
在另一个方面，提供了一种用于向气化器系统供给原料的系统。该系统包括处于第一压力下的原料供送源，以及处于不同于第一压力的第二压力下的气化器系统。该旋转设备联接成与原料供送源和气化器系统流动连通。该旋转设备构造成用以将原料从处于第一压力下的原料供送源输送到处于第二压力下的气化器系统。
在又一个方面，提供了一种用于从气化器冷却器中去除固体颗粒的系统。该系统包括气化器冷却器，该气化器冷却器在其中包括固体颗粒。气化器冷却器处于第一压力下。该系统还包括处于不同于第一压力的第二压力下的固体颗粒收集装置，以及联接成与气化器冷却器和固体颗粒收集装置流动连通的旋转设备。该旋转设备构造成用以将固体颗粒从处于第一压力下的气化器冷却器输送到处于第二压力下的固体颗粒收集装置。
附图简述
图1A为处于第一定向的旋转设备的示例性实施例的示意性截面视图。
图1B为处于第二定向的图1A中所示旋转设备的示意性截面视图。
图1C为处于第三定向的图1A中所示旋转设备的示意性截面视图。
图2为可结合图1A中所示的旋转设备使用的示例性壳体的一部分的侧部正视图。
图3为图2中所示的壳体的平面视图。
图4为示例性系统的示意性视图，在该示例性系统中可使用图1A中所示的旋转设备。
图5A为处于第一定向的旋转设备的备选实施例的示意性截面视图。
图5B为处于第二定向的图5A中所示旋转设备的示意性截面视图。
图5C为处于第三定向的图5A中所示旋转设备的示意性截面视图。
图5D为处于第四定向的图5A中所示旋转设备的示意性截面视图。
图6为示例性系统的示意性视图，在该示例性系统中可使用图5A中所示的旋转设备。
图7为备选示例性系统内的示例性备选旋转装置的示意性视图。
具体实施方式
图1A为处于第一定向的示例性旋转设备100的示意性截面视图，该第一定向例如但不限于90°定向(本文也称为″定向1A″)。图1B为处于第二定向的旋转设备100的示意性截面视图，该第二定向例如但不限于0°定向(本文也称为″定向1B″)。图1C为处于第三定向的旋转设备100的示意性截面视图，该第三定向例如但不限于315°定向(本文也称为″定向1C″)。尽管旋转设备100的定向描述为与基准方向10成90°、0°和/或315°，但应当理解的是，定向的度数值仅为示例性的，且仅为了描述清楚而示出，而决非为限制性的。例如，旋转设备100的构件可定向成与基准方向10成能使旋转设备100起到如本文所述作用的任何度数。在示例性实施例中，基准方向10相对于设备100的轴向中心线20大致沿径向方向对准。此外，除非另外说明，则下文所述的所有角度均从基准方向10沿反时针方向测得。
在示例性实施例中，旋转设备100包括壳体102和转子104。更具体而言，壳体102和转子104同心地对准，且具有共同的轴向中心线20。此外，在示例性实施例中，转子104具有从中心线20到转子104外表面106测得的半径R1。在示例性实施例中，转子104包括至少一个通道108(本文也称为″敞口贯穿式凹区″)，该通道108延伸穿过转子104且与中心线20相交。而且，通道108定向成大致垂直于中心线20。在示例性实施例中，通道108具有沿转子外表面106例如彼此在周向上间隔开大约180°的第一端110和第二端112。此外，尽管在示例性实施例中通道108示为具有弯曲的带状截面，但通道108可具有使旋转设备100能够起到如本文所述作用的任何适合的截面形状。在一个实施例中，通道108所具有的截面形状有助于减小固体颗粒可累积和保持在通道108内的区域，如转角。此外，在示例性实施例中，通道108的内表面114受到打磨、塑料涂覆和/或其它方式的处理，以便于减小沿内表面114的摩擦。尽管本文仅描述了一个通道108，但转子104可包括多个通道108(如图3中所示)，这些通道108分别从相邻的通道108旋转地偏移例如八分之一圈。
在示例性实施例中，壳体102包括多个端口116，118，120和122。更具体而言，在示例性实施例中，壳体102包括高压出口端口116、低压入口端口118、高压入口端口120以及低压出口端口122。在示例性实施例中，高压出口端口116定向为例如成大约0°角，低压入口端口118定向为例如成大约90°角，高压入口端口120定向为例如成大约180°角，以及低压出口端口122定向为例如成大约315°角。作为备选，端口116，118，120和/或122可为与上文所述的不同的定向，但围绕壳体102以相同的周向顺序间隔开。更具体而言，在示例性实施例中，高压出口端口116定向为与高压入口端口120相对，而低压出口端口122定向为在高压出口端口116与旋转设备100的底部132之间。
在备选实施例中，低压出口端口122定向为与其在示例性实施例中所示和所述的围绕壳体102的位置成大约180°角。例如，低压出口端口122定向为与基准方向10(图1A至图1C中所示)成大约135°角，但不限于成大约135°角。更具体而言，在备选实施例中，低压出口端口122沿周向定向在高压入口端口120与低压入口端口118之间。
在示例性实施例中，高压入口端口120联接到高压源124上，高压源124例如但不限于在工作期间将高压气体126供送到转子通道108中。高压气体126例如可为处于压力PHI(1)下的氮气(N2(g))，该压力PHI(1)例如大致等于大约800psi。此外，在示例性实施例中，高压出口端口116联接到气化器系统上，举例来说，例如气化器系统408(图4中所示)，且处于例如大致等于大约750psi的压力PHO(1)下。
在示例性实施例中，低压入口端口118联接到原料源，举例来说，例如原料源402(图4中所示)。因此，在示例性实施例中，低压入口端口118包括来自原料源处于压力PLI(1)下的的原料128，该压力PLI(1)例如大致等于大气压力。原料128可包括固体燃料颗粒，举例来说，例如湿的或干的、成块状和/或粉碎形态的煤、石油焦、废物、生物质和/或任何其它适合的气化器原料。在示例性实施例中，原料128为自由流动的颗粒。此外，在示例性实施例中，低压出口端口122联接到低压源(未示出)，举例来说，例如大气、真空和/或使旋转设备100能够起到如本文所述作用的任何其它适合的低压源，使得低压出口端口122具有小于高压出口压力PHO(1)的压力PLO(1)。此外，在示例性实施例中，低压出口端口122包括过滤器装置130，举例来说，例如网筛、丝网、具有孔、槽口和/或开口的板件(未示出)，以及/或者任何其它适合的过滤器装置。
在示例性实施例中，过滤器装置130为低压出口端口122的一部分和/或紧密联接到低压出口端口122上，且包括隔离和清洁器件，以便在旋转设备100工作期间基本上不干扰通道108中的压力降低而进行隔离和清洁。在另一实施例中，过滤器装置130并不包括隔离和/或清洁能力。在示例性实施例中，隔离和清洁器件可以是例如但不限于包括隔离阀和排出阀的并行双过滤器布置(未示出)。并行双过滤器布置可包括使用反向冲洗介质的装置，以及/或者通过这种反向冲洗和/或清洁来回收从过滤器装置130释放的颗粒的装置。
在备选实施例中，旋转设备100并不包括过滤器装置130。在另一备选实施例中，过滤器装置130并非旋转设备100的一部分和/或并非紧密联接到旋转设备100上，而确切的说，过滤器装置130定位在低压出口端口122的下游。例如，过滤器装置130可定位在旋转设备100与灰尘过滤器404(图4中所示)之间。在一个实施例中，过滤器装置130包括大于进料颗粒尺寸的开口。在又一个实施例中，低压出口端口122由两个或更多低压出口端口(未示出)替代，该两个或更多低压出口端口(未示出)可独立地操作以便旋转设备100工作，例如但不限于减压、隔离、清洁和/或反向冲洗旋转设备100、过滤器装置130和/或任何其它相关的过滤器装置(未示出)。
在示例性实施例中，旋转设备100还包括在壳体102与转子104之间的润滑剂134。更具体而言，润滑剂134应用于转子外表面106和壳体102内表面101两者上。润滑剂134可以是例如但不限于固体润滑剂如石墨、硫化钼、氮化硼、聚四氟乙烯(PTFE)，以及/或者使旋转设备100能够起到如本文所述作用的任何其它适合的润滑剂。此外，润滑剂134例如可通过喷射、涂覆和/或任何适合的施加技术应用到转子104和/或壳体102上。
图2和图3中示出了对于端口116，118，120和/或122且更具体而言是高压端口116和120的构造实例。图2为壳体102部分200的侧部正视图。图3为壳体部分200的平面视图。更具体而言，在示例性实施例中，转子104包括至少两个通道201和202，而壳体102包括相应的端口204和206。通道201和/或202可构造成与通道108大致相似，而端口204和/或206可构造成与端口116，118，120和/或122中的任一端口大致相似。在示例性实施例中，端口204和206与高压端口116和/或120大致相似。此外，在示例性实施例中，各端口204和206均包括相应的密封插入件208和210。密封插入件208和210使用例如但不限于紧固件212联接到相应的端口204和206上。为了使描述清楚，将详细描述密封插入件208，但将应理解的是，密封插入件210与密封插入件208大致相似。在示例性实施例中，密封插入件208包括外板件部分214、内插入件部分216，以及延伸穿过外板件部分214和内插入件部分216的开口218。
在示例性实施例中，外板件部分214和内插入件部分216整体地形成在一起。作为备选，外板件部分214可联接到单独的内插入件部分216上。在示例性实施例中，外板件部分214包括尺寸形成为用以收容紧固件212的多个开孔220，且部分214还包括壳体密封件222。更具体而言，壳体密封件222联接在外板件部分214的内表面224内，使得壳体密封件222邻近壳体102的外表面226。类似的是，在示例性实施例中，内插入件部分216包括转子密封件228，该转子密封件228联接在内插入件部分216的内表面230内。因此，在示例性实施例中，转子密封件228邻近转子外表面106。密封件222和/或228可以是任何适合类型的密封件，举例来说，例如刷式密封件、环形密封件、衬垫密封件和/或任何其它适合的密封件，其中的任何一种均可由天然材料和/或合成材料制成。密封件222和/或228可为固定密封件、自动调节式密封件、液压促动式密封件，和/或使设备100能够起到如本文所述作用的任何其它适合的可调密封件。作为备选，壳体102包括使旋转设备100能够起到如本文所述作用的任何其它适合的端口和/或端口密封构造。
在工作中，且再次参看图1A、图1B和图1C，转子104围绕壳体102内的中心线20沿顺时针方向旋转，以便将原料128从原料源连续地输送到气化器系统。更具体而言，如图1A中所示，当通道第一端110与低压入口端口118大致对准时，处于低压入口压力PLI(1)的原料128例如通过重力装载到通道108中，使得通道108大致装满原料128。如图1B中所示，当转子104沿顺时针方向旋转时，通道第一端110从与低压入口端口118大致对准而旋转到与高压出口端口116大致对准，而通道第二端112旋转至与高压入口端口120大致对准。当转子104处于定向1B时，低压入口端口118由转子外表面106大致密封，而处于压力PHI(1)下的高压气体126供给通道108，使得原料128从压力PL1(1)加压至压力PHO(1)。因此，处于压力PHO(1)下的原料128由高压气体126推入气化器系统中。
如图1C中所示，当转子104继续在壳体102内旋转时，通道第一端110从与端口116大致对准而旋转到与低压出口端口122大致对准。当通道108处于定向1C时，低压源使通道108从压力PHO(1)减压至压力PLO(1)。因此，任何原料颗粒128受到推动而抵靠和/或穿过过滤器装置130。更具体而言，穿过过滤器装置130的颗粒例如收集在除尘器过滤器，举例来说，例如灰尘过滤器404(图4中所示)中，而未能穿过过滤器装置130的颗粒则保持在通道108中，以便在随后的旋转期间输送到气化器系统中，和/或保持在过滤器装置130内，以便随后从过滤器装置130除去，例如，当部分过滤装置130(未示出)经隔离以便清洁和/或反向冲洗时。如上文所述，当转子104继续旋转时，通道第二端112与低压入口端口118大致对准，使得原料128连续地供送到气化器系统。在转子104旋转期间，润滑剂134减小转子104与壳体102之间的摩擦力，且还大致密封转子104与壳体102之间的间隙136。此外，在示例性实施例中，密封件222和/或228还减小转子104与壳体102之间的压力泄漏。
在备选实施例中，转子104的半径R1沿转子104的轴向长度(未示出)从一端(未示出)上的较大半径均匀地减小至另一端(未示出)上的较小半径。因此，当转子104在壳体102内沿轴向居中时，壳体102的内表面101对应地成渐缩形，以便在转子104与壳体102之间形成均匀的间隙136。此外，在另一实施例中，设备100包括用以使转子104能够在壳体102内调整相对轴向位置的调整机构(未示出)，其中，该调整机构可在旋转设备100工作期间操作，以便可调整间隙136。
图4为示例性系统400的示意性视图，旋转设备100可在该系统400中使用。如本文更为详细描述的那样，系统400可用于气化原料128。在示例性实施例中，系统400包括旋转设备100、原料源402、灰尘过滤器404、高压源406和气化器系统408。
在示例性实施例中，原料源402包括原料储存器410、原料仓412以及旋转阀414。更具体而言，原料储存器410联接到原料仓412上。原料仓412在其中包括原料，举例来说，例如原料128，在示例性实施例中，该原料为粉碎的干次烟煤。在一个实施例中，原料128为煤，且更具体而言为低级煤。原料储存器410内的原料128可为块状形态、粉状形态和/或使系统400能够起到如本文所述作用的任何其它形态。在示例性实施例中，原料仓412内的原料128处于大致等于大气压力的压力Pbin(1)下，使得压力Pbin(1)大致等于压力PLI(1)。作为备选，压力Pbin(1)可处于不同于大气压力和/或压力PLI(1)的压力下。此外，在示例性实施例中，原料源402在低压入口端口118处联接到旋转设备100上，使得原料128由原料源402供送到旋转设备100。更具体而言，在示例性实施例中，原料仓412经由旋转阀414联接到旋转设备100上。此外，在示例性实施例中，旋转阀414控制原料128从原料仓412到旋转设备100的流动，而不会不利地影响原料128的压力。在另一实施例中，旋转阀414为便于确保固体恒定地流动穿过旋转设备100的任何阀和/或器械。
在示例性实施例中，灰尘过滤器404联接到旋转设备的低压出口端口122上，用于收集经由过滤器装置130从旋转设备100排放出的灰尘混合物416，如原料灰尘和/或输送气体。在示例性实施例中，灰尘过滤器404包括过滤装置418、第一阀420、收集仓422以及第二阀424。在示例性实施例中，灰尘混合物416从处于压力PLO(1)下的旋转设备100进入灰尘过滤器过滤装置418，且从过滤装置418经由第一阀420流动到收集仓422。灰尘混合物416可从收集仓422经由阀424排放到例如原料仓412中。
在示例性实施例中，高压源406包括压缩机撬装装置426和低压气体源428。更具体而言，在示例性实施例中，低压气体源428包括来自于空气分离单元(ASU)(未示出)的低压N2(g)。作为备选，低压气体源428可包括不同于来自ASU的N2(g)的低压气体。此外，在示例性实施例中，压缩机撬装装置426包括多个低压气体鼓430、压缩机432以及高压气体鼓434。更具体而言，在示例性实施例中，低压气体源428联接到低压气体鼓430和压缩机432上，低压气体鼓430还联接到压缩机432上，而压缩机432联接到高压气体鼓434上。在示例性实施例中，高压气体鼓434联接到旋转设备的高压入口端口120上，以便将高压气体126供送给处于压力PHI(1)下的旋转设备100。此外，在示例性实施例中，低压气体436可从灰尘过滤器404排出到至少一个低压气体鼓430。此外，在示例性实施例中，压缩机撬装装置426构造为覆盖整个装备的系统。尽管在示例性实施例中高压源406如上文所述那样地构造，但高压源406可具有使旋转设备100和/或系统400能够起到如本文所述作用的任何构造。
在示例性实施例中，气化器系统408包括气化器438、传送气体源440以及合成气冷却器442、气体旋风器444，以及气化器进料容器446。更具体而言，在示例性实施例中，气化器438为夹带流气化器。在示例性实施例中，气体旋风器444联接到旋转设备的高压出口端口116上。因此，旋风器444和/或气化器系统408供送有来自于旋转设备100处于压力PHO(1)下的原料128。尽管仅描述了一个旋风器444，但气化器系统408可包括任意数目的气体旋风器444或多级旋风器(未示出)。气体旋风器444联接到高压源406上，用以将运载气体445从旋风器444排出到压缩机432。
气体旋风器444联接到气化器进料容器446上，用于在原料128与运载气体445分离之后保持原料128。进料管448延伸穿过进料容器446，以便于从容器446排放出原料128。更具体而言，进料管448延伸到保持在容器446内的原料128中。传送气体源440联接到进料容器446上，且构造成用以将传送气体449喷射到进料管448中。在示例性实施例中，从传送气体源440供送到进料容器446和/或进料管448的传送气体449例如可以是含硫二氧化碳、含硫气体、酸性气体和/或使气化器系统408和系统400能够起到如本文所述作用的任何其它气体。
在示例性实施例中，进料管448联接成与气化器喷射器450流动连通。气化器喷射器450联接成与气化器438流动连通，且构造成用以将原料128喷射到气化器438中。合成气冷却器442联接成与气化器438流动连通，使得合成气冷却器442收容在气化器438中所产生的合成气452。合成气冷却器442可连接到用于使用和/或储存所产生的合成气452的任何适合的构件上。
参看图1A至图1C以及图4，在系统400工作期间，在示例性实施例中，处于压力PLI(1)下的原料128经由原料仓412和旋转阀414供送到低压入口端口118中。当转子104处于定向1A时，通道108大致装满。此外，在示例性实施例中，低压气体(未示出)从低压气体源428经由压缩机432流动，且进入高压气体鼓434中，以便在转子104处于定向1B时在压力PHI(1)下排放到旋转设备通道108中。此外，在示例性实施例中，当转子104处于定向1B时，处于压力PHO(1)下的原料128如本文所述那样从旋转设备通道108经由旋转设备高压出口端口116排放，并进入气体旋风器444以便与运载气体445分离。更具体而言，气体旋风器444使高压运载气体445，举例来说，例如高压N2(g)，与原料128相分离，且将运载气体445排出到压缩机432以便在系统400内使用。基本上没有运载气体445的原料128从旋风器444排放到进料容器446内以便保持在其中。
传送气体449从传送气体源440喷射到进料容器446中。喷射的传送气体449迫使原料128进入进料管448中，以便从进料容器446排放出。从进料容器446排放出的原料128进入气化器喷射器450，用于将原料128喷射到气化器438中。一旦原料128进入气化器438，则使用原料128、传送气体449和/或使得能够产生合成气452的任何其它材料来产生合成气452。所产生的合成气452从气化器438排放到合成气冷却器442中以备进一步处理。
在示例性实施例中，当转子104旋转到定向1C时，灰尘416从处于压力PLO(1)下的通道108经由过滤器装置130排放，且进入灰尘过滤器404中。通道108然后从压力PHO(1)减压至压力PLO(1)，且系统400继续如本文所述那样工作，而转子104从定向1C旋转至定向1A。
图5A为处于第一定向的旋转设备500的备选实施例的示意性截面视图，该第一定向例如但不限于90°定向(本文也称为″定向5A″)。图5B为处于第二定向的旋转设备500的示意性截面视图，该第二定向例如但不限于45°定向(本文也称为″定向5B″)。图5C为处于第三定向的旋转设备500的示意性截面视图，该第三定向例如但不限于0°定向(本文也称为″定向5C″)。图5D为处于第四定向的旋转设备500的示意性截面视图，该第四定向例如但不限于315°定向(本文也称为″定向5D″)。尽管旋转设备500的定向描述为与基准方向50成90°、45°、0°和/或315°，但应当理解的是，定向的度数值仅为示例性的，且仅为了明确描述而示出，而决非为限制性的。例如，旋转设备500的构件可定向成与基准方向50成使旋转设备500能够起到如本文所述作用的任何度数。此外，除非另外说明，下文指出的所有角度均从基准方向50沿反时针方向测得。
在示例性实施例中，旋转设备500包括壳体502和转子504。更具体而言，壳体502和转子504同心地对准，且具有共同的轴向中心线60。此外，在示例性实施例中，转子504具有从中心线60到转子504外表面506测得的半径R5。在示例性实施例中，转子504包括至少一个通道508(本文也称为″敞口贯穿凹区″)，该通道508延伸穿过转子504且与中心线60相交。此外，通道508定向成大致垂直于中心线60。因此，在示例性实施例中，通道508所具有的第一端510和第二端512沿转子外表面506例如彼此在周向上间隔开大约180°。此外，尽管在示例性实施例中通道508示为具有弯曲的带状截面，但通道508可具有使旋转设备500能够起到如本文所述作用的任何适合的截面形状。在一个实施例中，通道508所具有的截面形状便于减小固体颗粒可累积和保持在通道508内的区域，如转角。此外，在示例性实施例中，通道508的内表面514受到打磨、塑料涂覆和/或其它方式的处理，以便于减小沿内表面514的摩擦。尽管本文仅描述了一个通道508，但转子504可包括多个通道508，这些通道508分别从相邻的通道508旋转地偏移例如八分之一圈。
在示例性实施例中，壳体502包括多个端口516，518，520，522，524和526。更具体而言，在示例性实施例中，壳体502包括高压出口端口516、减压端口518、高压入口端口520、再加压端口522、低压入口端口524，以及高压出口端口526。在示例性实施例中，低压出口端口516定向为例如成大约0°角，减压端口518定向为例如成大约45°角，高压入口端口520定向为例如成大约90°角，再加压端口522定向为例如成大约135°角，低压入口端口524定向为例如成大约180°角，以及高压出口端口526定向为例如成大约270°角。作为备选，端口516，518，520，522，524和/或526可具有与上文所述的那些不同的定向，但围绕壳体502以相同的周向顺序间隔开。壳体502可包括端口密封构造，该端口密封构造与在图2和图3中所示且在上文所述的密封构造大致相似。
在示例性实施例中，高压入口端口520联接到合成气冷却器(举例来说，例如合成气冷却器602(图6中所示))和/或气化器(例如气化器的骤冷腔室)上。高压入口端口520收容例如从合成气冷却器和/或气化器排放出的渣料，如渣料528。在示例性实施例中，″渣料″包括气化过程期间所形成的固体颗粒，举例来说，固体颗粒例如有原料的无机成分和金属成分的颗粒，举例来说，该原料例如有原料128(图1中所示)、煤中的灰渣、未转变的碳和/或玻璃封装的金属氧化物。在示例性实施例中，″渣料″还包括用于使合成气和/或渣料颗粒骤冷的水，和/或可包括截留在渣料中的气体。在示例性实施例中，当转子通道第一端510与高压入口端口520大致对准时，渣料528在压力PHI(5)下收容在转子通道508内。在示例性实施例中，压力PHI(5)例如大致等于650psi。
在示例性实施例中，高压出口端口526包括粗过滤器装置530，举例来说，例如网筛、丝网、具有孔、槽口和/或开口的板件(未示出)，以及/或者任何其它适合的过滤器装置，使得在转子504旋转时，诸如细渣料颗粒529的部分渣料离开旋转设备500，而诸如粗渣料的另一部分渣料528则保持在旋转设备500中。更具体而言，如本文中更为详细描述的那样，在示例性实施例中，经由高压入口端口520收容在通道508内的渣料528，以及细渣料颗粒529从通道508排放出并穿过高压出口端口526，而粗渣料528颗粒则保持在通道508内，直到第一端510与低压出口端口516大致对准。如上文所述，高压出口端口526和高压入口端口520在壳体502内沿周向间隔开，使得端口526和520大致彼此相对。因此，在示例性实施例中，当通道第一端510与高压入口端口520大致对准时，通道第二端512与高压出口端口526大致对准，使得渣料528进入高压入口端口520，流入通道508中，而细渣料颗粒529和/或水在穿过高压出口端口526之后离开壳体502。在示例性实施例中，细渣料529在压力PHO(5)下离开高压出口端口526，而粗渣料528颗粒则保持在通道508中处于压力PHO(5)下，其中，压力PHO(5)大致等于压力PHI(5)，例如，略微低于压力PHI(5)的压力。作为备选，压力PHO(5)为使旋转设备500能够起到如本文所述作用的任何其它压力。在示例性实施例中，通过用加压水射流(未示出)冲洗围绕高压出口端口526联接的过滤器装置530，粗过滤器装置530得到周期性地清洁。
在示例性实施例中，过滤器装置518和/或530分别为减压端口518和/或高压出口端口526的一部分，和/或紧密联接到减压端口518和/或高压出口端口526上。过滤器装置518和/或530包括隔离和清洁器件，以便于在旋转设备500工作期间基本上不干扰通道508压力降低而进行隔离和清洁。在另一实施例中，过滤器装置518和/或530并不包括隔离和/或清洁能力。在示例性实施例中，隔离和清洁器件例如可以是但不限于包括隔离阀和排出阀的并行双过滤器布置(未示出)。并行双过滤器布置可包括使用反向冲洗介质的装置，以及/或者通过这种反向冲洗和/或清洁来回收从过滤器装置518和/或530释放的颗粒的装置。
在示例性实施例中，减压端口518联接到减压源532，举例来说，例如排出管线610(图6中所示)，使得诸如水的液体534和细渣料颗粒529经由减压端口518离开旋转设备500。更具体而言，减压端口518处于压力PD(5)下，其中，压力PD(5)小于压力PHI(5)。在示例性实施例中，压力PD(5)大致等于大气压力。此外，在示例性实施例中，减压端口518包括细过滤器装置536，举例来说，例如网筛、丝网、具有孔、槽口和/或开口的板件(未示出)，以及/或者任何其它适合的过滤器装置，当通道508中的压力随着液体534离开旋转设备500而从压力PHI(5)减小至压力PD(5)时，该过滤器装置导致渣料528保持在通道508内。
在示例性实施例中，低压入口端口524联接到转子冲洗装置538上，举例来说，例如低压渣料冲洗鼓634(图6中所示)。更具体而言，转子冲洗装置538包括冲洗介质540，例如但不限于水、气态化合物、液态化合物和/或使旋转设备500能够起到如本文所述作用的任何其它介质。冲洗介质540经由低压入口端口524在压力PLI(5)下进入转子通道508，其中，压力PLI(5)大致等于大气压力。作为备选，压力PLI(5)处于小于压力PHI(5)和/或压力PHO(5)且大于压力PLO(5)以及使旋转设备500能够起到如本文所述作用的任何其它压力下。
此外，在示例性实施例中，由冲洗介质540冲出通道508的渣料528经由低压出口端口516离开旋转设备500。更具体而言，如上文所述，低压出口端口516和低压入口端口524在壳体502内沿周向间隔开，使得端口516和524大致彼此相对。因此，在示例性实施例中，当通道第一端口510与低压出口端口516大致对准时，通道第二端512与低压入口端口524大致对准，使得冲洗介质540进入低压入口端口524。冲洗介质540引导穿过通道508，使得渣料528经由低压出口端口516离开壳体502。在示例性实施例中，渣料528在压力PLO(5)下离开低压出口端口516，其中，压力PLO(5)大致等于压力PLI(5)。作为备选，压力PLO(5)处于使旋转设备500能够起到如本文所述作用的任何其它压力下。
在示例性实施例中，再加压端口522联接到再加压源542上，使得端口522处于压力PR(5)下。更具体而言，再加压源542可以是例如但不限于再加压管线605(图6中所示)。此外，在示例性实施例中，再加压源542包括再加压介质544，举例来说，例如气体、水、细渣料颗粒和/或使旋转设备500能够起到如本文所述作用的任何其它适合的介质。在示例性实施例中，压力PR(5)大于压力PLI(5)、PLO(5)和/或PD(5)。更具体而言，在示例性实施例中，压力PR(5)大致等于压力PHO(5)和压力PHI(5)。作为备选，压力PR(5)可处于使旋转设备500能够起到如本文所述作用的任何其它压力下。在备选实施例中，再加压源542包括细过滤器装置(未示出)，举例来说，例如网筛、丝网、具有孔、槽口和/或开口的板件(未示出)，以及/或者任何其它适合的过滤器装置，使得固体颗粒(未示出)保持在再加压源542内，基本上不会干扰再加压。在一个实施例中，如上文所述，过滤器装置包括隔离和/或清洁器件(未示出)。在示例性实施例中，再加压介质544流入通道508中，以便将通道508中的压力从压力PLI(5)和/或压力PLO(5)增大到压力PR(5)。
在示例性实施例中，旋转设备500还包括壳体502与转子504之间的润滑剂548。更具体而言，润滑剂548应用于转子504外表面506和壳体502内表面550两者上。润滑剂548可以是例如但不限于固体润滑剂如石墨、硫化钼、氮化硼、聚四氟乙烯(PTFE)，以及/或者使旋转设备500能够起到如本文所述作用的任何其它适合的润滑剂。此外，润滑剂548可通过例如喷射、涂覆和/或任何适合的施加技术而应用到转子504和/或壳体502上。
在工作中，转子504围绕壳体502内的中心线60沿顺时针方向旋转，以便从合成气冷却器和/或气化器连续地除去渣料528。更具体而言，如图5A中所示，当通道第一端510与高压入口端口520大致对准时，渣料528在高压入口压力PHI(5)下例如通过重力而装载到通道508中，使得通道508大致装满渣料528和相关流体。当转子508处于定向5A时，细渣料颗粒529和水从通道第二端512经由过滤器装置530排放，且例如通过重力而进入高压出口端口526中，而粗渣料528颗粒则保持在通道508内以备随后排放。
在示例性实施例中，如图5B中所示，转子504沿顺时针方向旋转，使得通道第一端510从与高压入口端口520大致对准而旋转为与减压端口518大致对准。当转子504处于定向5B时，水和/或气体534离开通道508，且流过过滤器装置536和减压端口518，使得通道508内的压力从PHI(5)和/或压力PHO(5)降低至压力PD(5)，同时将渣料528保持在通道508内。此外，在示例性实施例中，当转子504处于定向5B时，通道第二端512大致由壳体502密封。
此外，在示例性实施例中，如图5C中所示，转子504沿顺时针方向旋转，使得通道第一端510从与减压端口518大致对准而旋转到与低压出口端口516大致对准，且通道第二端512与低压入口端口524大致对准。当转子504处于定向5C时，冲洗介质540经由低压入口端口524进入转子通道508，以迫使渣料528经由低压出口端口516排放。在示例性实施例中，当通道508基本上没有渣料528时，冲洗介质540的流动由转子外表面506终止。因此，在冲洗介质540流过通道508之后，通道508包括总量减少的渣料528。此外，当转子104旋转时，转子504大致包括冲洗介质540、细渣料颗粒、水和/或使设备500能够起到如本文所述作用的任何其它适合的材料。
如图5D中所示，随着转子504继续在壳体502内旋转，通道第二端512从与端口524大致对准而旋转至与减压端口522大致对准，而通道第一端510由壳体502大致密封。当通道508处于定向5D时，再加压源542通过将再加压介质544排放到通道508中，而将通道508从压力PLI(5)和/或压力PLO(5)再加压至大约PR(5)。在转子504旋转期间，润滑剂548减小转子504与壳体502之间的摩擦力，且还大致密封转子504与壳体502之间的间隙552。在一个实施例中，间隙552可由压力反馈控制环路(未示出)自动控制，以防止转子504与壳体502之间形成泄漏通道(未示出)。
例如，在一个实施例中，转子504的半径R5沿转子504的轴向长度(未示出)从一端(未示出)上的较大半径均匀地减小至另一端(未示出)上的较小半径。因此，当转子504在壳体502内沿轴向居中时，壳体502的内表面550对应地成渐缩形，以便在转子504与壳体502之间形成均匀的间隙552。此外，在另一实施例中，设备500包括用以能够调整转子504在壳体502内的相对轴向位置的调整机构(未示出)，其中，该调整机构可在旋转设备500工作期间操作，以便可调整间隙552。此外，在另一实施例中，壳体密封件(未示出)，如密封插入件208和/或210(图2和图3中所示)，可用来帮助减小转子504与壳体502之间的压力泄漏。
图6为示例性系统600的示意性视图，在该示例性系统中可使用图5A至图5D中所示的旋转设备500。如本文更为详细描述的那样，系统600可用于从合成气冷却器602中除去渣料528(图5A至图5D中所示)。系统600包括旋转设备500、合成气冷却器602、渣料循环回路604、渣料收集管线606、渣料冲洗管线608和排出管线610。
在示例性实施例中，合成气冷却器602，例如辐射合成气冷却器，在其中包括于气化期间形成的渣料528。在示例性实施例中，气化器冷却器6020为共同用来确保渣料528已经充分冷却以备由设备500除去的装置和/或工艺和/或装置和/或工艺的组合。此外，合成气冷却器602例如在高压入口端口520处联接到旋转设备500上，以便于除去其中的渣料528。在示例性实施例中，一系列阀612和614联接在合成气冷却器602与旋转设备500之间，用于控制渣料528从合成气冷却器602到旋转设备500的流动。更具体而言，在示例性实施例中，阀612例如为渣料排放安全阀，而阀614例如为渣料排放入口阀。作为备选，系统600包括多于或少于两个阀612和614。
在示例性实施例中，渣料循环回路604联接到旋转设备500上。更具体而言，在示例性实施例中，回路入口616联接到高压出口端口526上。因此，在示例性实施例中，回路604处于足够高于压力PHO(5)和/或压力PR(5)的压力下，其中，″足够高″是指使回路604中的材料能够容易流入合成气冷却器602中的压力。此外，在示例性实施例中，回路604包括阀620、泵624以及冷却器/气化器入口626。更具体而言，在示例性实施例中，回路604包括串接的回路入口616、泵624、阀620以及冷却器/气化器入口626。在示例性实施例中，泵624为渣料排放器循环泵，但不限于渣料排放器循环泵，阀620为阻流阀，但不限于阻流阀。作为备选，回路604包括不同于泵624的泵和/或不同于阀620的阀。在示例性实施例中，回路604内的细渣料颗粒529和/或液体和/或气体629重新引入到合成气冷却器602中。
在示例性实施例中，系统600包括用于减少渣料循环回路604、合成气冷却器602和/或再加压管线605中的细渣料颗粒529含量的器件(未示出)。该器件例如可以是但不限于为分别往返于渣料循环回路604、合成气冷却器602和再加压管线605的泄料和补充水管线。
在示例性实施例中，再加压管线605包括管线入口628、阀622，以及管线出口618，其中，阀622例如但不限于为再加压阀。更具体而言，在示例性实施例中，入口628、阀622和出口618串接联接在合成气冷却器602与再加压端口522之间。因此，管线605处于大致等于压力PR(5)和/或压力PHO(5)的压力下。尽管只有一个阀622联接到再加压管线605上，但管线605可包括使系统600能够起到如本文所述作用的任意数目的阀和/或其它构件。如下文更为详细描述的那样，在示例性实施例中，管线605构造成使具有悬浮于其中的细渣料颗粒529的水629能够从冷却器602排放到旋转设备500中。在一个实施例中，具有悬浮于其中的细渣料颗粒529的水和气体629从冷却器602排放到管线605中。在备选实施例中，再加压管线605包括一个或多个泵(未示出)和/或累积容器(未示出)，用以帮助增大液压压头，以及/或者用以确保再加压介质544准备好供给设备500。
在示例性实施例中，渣料收集管线606在例如低压出口端口516处联接到旋转设备500上。在示例性实施例中，渣料收集管线606包括阀630和渣料收集装置632。此外，在示例性实施例中，阀630联接在渣料收集装置632与旋转设备500之间。作为备选，附加的阀630联接在设备500与渣料收集装置632之间。在示例性实施例中，渣料收集管线606还可包括但不限于包括渣料输送器(未示出)、渣料仓(未示出)、渣料储存单元，以及/或者使系统600能够起到如本文所述作用的任何其它构件。此外，在示例性实施例中，渣料收集管线606内的渣料528处于压力PLO(5)下。
在示例性实施例中，渣料冲洗管线608在例如低压入口端口524处联接到旋转设备500上，用于从设备500中除去渣料528。更具体而言，在示例性实施例中，渣料冲洗管线608包括例如串接联接到设备500上的冲洗鼓634和阀636。在示例性实施例中，渣料冲洗鼓634联接到冲洗介质源638上，该冲洗介质源638包括冲洗介质540，冲洗介质540例如可以是但不限于装备再循环水和/或使系统600能够起到如本文所述作用的任何其它适合的介质。在示例性实施例中，冲洗鼓634内的冲洗介质540处于压力PLI(5)下。在示例性实施例中，冲洗鼓634包括联接到其上用以监测冲洗鼓634内的冲洗介质540量的传感器640，举例来说，例如水位传感器。此外，在示例性实施例中，阀636，例如渣料排放器冲洗鼓单向阀，有助于控制冲洗介质540从冲洗鼓634到设备500的流动。作为备选，渣料冲洗管线608不仅仅包括一个阀636。在备选实施例中，渣料冲洗管线608包括一个或多个泵(未示出)和/或累积容器(未示出)，用以帮助增大液压压头和/或用以确保冲洗介质540准备好供给设备500。
在示例性实施例中，排出管线610在例如减压端口518处联接到旋转设备500上，以便使设备500减压。更具体而言，在示例性实施例中，排出管线610联接在设备500与排出口642之间，且包括阀644，举例来说，例如减压阀。阀644有助于控制例如具有细渣料颗粒529的排出水和/或气体534在排出管线610内的流动。作为备选，排出管线610包括附加的阀644。在示例性实施例中，排出口642和排出管线610分别处于压力PD(5)下。此外，在示例性实施例中，冲洗鼓634联接到排出管线610上，用于将气体646从冲洗鼓634排出。作为备选，冲洗鼓634并未联接到排出管线610上。
参看图5A至图5D以及图6，在系统600工作期间，在示例性实施例中，渣料528从合成气冷却器602经由阀612和614流动，且进入处于压力PHI(5)下的设备高压入口端口520中。当转子504处于定向5A时，渣料528经由通道第一端510收容在通道508中，而收容的渣料529的细颗粒529和/或水从通道第二端512在压力PHO(5)下经由高压出口端口526的过滤器装置530排放出。更具体而言，在示例性实施例中，穿过过滤器装置530的水和/或渣料528的细颗粒529排放到渣料循环回路604中，而不能穿过过滤器装置530的渣料528颗粒则保持在通道508中，以便输送到渣料收集管线606中。
在示例性实施例中，进入渣料循环回路604的水和/或细渣料颗粒529通过泵624泵送而穿过阀620进入合成气冷却器602中。渣料的细颗粒529进入合成气冷却器602中。如本文所述，渣料颗粒529、水和/或气体629从合成气冷却器602排放到管线605中，且经由再加压端口522流过阀622而进入旋转设备500中，以便于使通道508再加压。在示例性实施例中，从管线605流入再加压端口522中的渣料颗粒529和水629处于压力PR(5)下。
当转子504从定向5A旋转至定向5B时，在示例性实施例中，当通道508内的水和/或气体534从设备500排放出，穿过减压端口518和过滤器装置536而进入排出管线610时，通道508减压。更具体而言，在示例性实施例中，通道508从压力PHI(5)和/或压力PHO(5)减压至压力PD(5)。在示例性实施例中，进入排出管线610的气体534经由阀644而流至排出口642，以便从系统600中除去。作为备选，排出管线610内的材料可不用从系统600中除去。
在示例性实施例中，冲洗介质540从源638供送到冲洗鼓634中。此外，在示例性实施例中，冲洗介质540从冲洗鼓634引导穿过阀636并进入冲洗管线608，使得当通道508未与端口524对准时，冲洗介质540包含在低压入口端口524内，邻近转子504。当转子504从定向5B旋转至定向5C时，在示例性实施例中，冲洗管线608内的冲洗介质540经由低压入口端口524在压力PLI(5)下进入通道508中。如本文所述，冲洗介质540迫使渣料528从通道508穿过低压出口端口516而进入渣料收集管线606中。渣料528和/或冲洗介质540排放到渣料收集管线606中，且在示例性实施例中，将其从系统600中除去。
当转子504旋转至定向5D时，通道508从压力PLI(5)和/或压力PLO(5)再加压至压力PR(5)。更具体而言，在示例性实施例中，再加压管线605内的可具有悬浮于其中的细渣料颗粒529的水和/或气体629从管线605经由再加压端口522在压力PR(5)下排放到通道508中。此外，如上文所述，在示例性实施例中，转子504使再加压通道508旋转至定向5A，用以收容来自合成气冷却器602的渣料528。
图7为备选示例性系统800内的示例性备选旋转设备700的示意性视图。更具体而言，在图7内，旋转设备700处于第一定向，例如但不限于90°定向。尽管旋转设备700的定向描述为与基准方向70成90°，但应当理解的是，定向的度数值仅为示例性的，仅为了明确描述而示出，而决非为限制性的。例如，旋转设备700的构件可定向成与基准方向70成使旋转设备700能够起到如本文所述作用的任何度数。在示例性实施例中，基准方向70大致沿径向相对于设备700的轴向中心线80定向。此外，除非另外说明，下文指出的所有角度均从基准方向70沿反时针方向测得。
在示例性实施例中，旋转设备700包括壳体702和转子704。更具体而言，壳体702和转子704大致同心地对准，且具有共同的轴向中心线80。壳体702可包括端口密封构造(未示出)，该端口密封构造与图2和图3中所示的密封构造大致相似。此外，在示例性实施例中，转子704具有从中心线80到转子704外表面706测得的半径R7。在备选实施例中，转子半径R7沿转子704的轴向长度(未示出)，从一端(未示出)上的较大半径(未示出)大致均匀地渐缩到相对端(未示出)上的较小半径(未示出)。因此，当转子704在壳体702内大致居中时，壳体702的内表面708也渐缩成以便在转子704与壳体702之间形成大致均匀的间隙710。此外，在备选实施例中，设备700包括能够有选择地在壳体702内调整转子704的调整机构(未示出)。
在示例性实施例中，转子704包括至少一个凹区712(本文中也称为″封闭凹区″)，该凹区712限定在转子外表面706内。在示例性实施例中，设备700包括第一凹区712和第二凹区716的组合714，该第一凹区712和第二凹区716沿转子外表面706周向地间隔开，例如使得凹区712和716彼此成大约180°。作为备选，组合714可包括相对于转子704具有任何适合间距的任何适合数目的凹区712和/或716。尽管本文仅描述了一组714凹区712和/或716，但转子704可包括多组714凹区712和/或716，它们可分别从相邻组714的凹区712和/或716旋转地偏移例如八分之一圈。此外，尽管本文仅描述了第一凹区712，但应当理解的是，第二凹区716大致类似于第一凹区712，只是第二凹区716沿转子704的外表面706与第一凹区712间隔开。
在示例性实施例中，凹区712示为具有椭圆和/或圆形截面轮廓，但凹区712可具有使旋转设备700能够起到如本文所述作用的任何适合的截面形状。在一个实施例中，凹区712具有的截面形状有助于减小固体颗粒可累积和保持在凹区712内的区域，如转角。此外，在示例性实施例中，凹区712的内表面718受到打磨、涂覆和/或其它方式的处理，以便于减小沿内表面718的摩擦。
在示例性实施例中，壳体702包括多个端口720，722，724和726。更具体而言，在示例性实施例中，壳体702包括低压入口端口720、高压入口端口722、高压出口端口724以及低压出口端口726。在示例性实施例中，高压入口端口722定向为例如成大约0°角，低压入口端口720定向为例如成大约90°角，低压出口端口726定向为例如成大约180°角，以及高压出口端口724定向为例如成大约270°角。作为备选，端口720，722，724和/或726可处于与上文所述的那些不同的定向，但以相同的周向顺序围绕壳体702间隔开。更具体而言，在示例性实施例中，高压出口端口724定向为与低压入口端口720相对，低压出口端口726沿旋转方向C定向在高压出口端口724与低压入口端口720之间，以及高压入口端口722沿旋转方向C定向在低压入口端口720与高压出口端口724之间。在示例性实施例中，旋转方向C为顺时针方向。
在备选实施例中，在其中旋转方向C为反时针方向，低压出口端口726定向为例如与其如示例性实施例中所示和所述的围绕壳体702的位置成180°。例如，低压出口端口726定向为与基准方向70成大约0°角，但不限于与基准方向70成大约0°角。类似的是，在备选实施例中，高压入口端口722定向为与其如示例性实施例中所示和所述的围绕壳体702的位置例如成大约180°角。例如，高压入口端口722定向为与基准方向70成大约180°角，但不限于定向为与基准方向70成大约180°角。
在示例性实施例中，高压入口端口722联接到高压源，如高压源802，其例如但不仅限于在工作期间将高压气体804供送到转子凹区712中。高压气体804例如可为处于压力PHI(7)下的氮气(N2(g))，该压力PHI(7)例如大致等于大约800psi。此外，在示例性实施例中，高压出口端口724联接到气化器系统，举例来说，例如气化器系统806，且处于例如大致等于大约750psi的压力PHO(7)下。
在示例性实施例中，低压入口端口720联接到原料源，举例来说，例如原料源808。因此，在示例性实施例中，低压入口端口720包括来自于原料源808处于压力PLI(7)下的原料810，该压力PLI(7)例如大致等于大气压力。原料810可包括固体燃料颗粒，举例来说，例如湿的或干的、成块状和/或粉碎形态的煤、石油焦、废物、生物质和/或任何其它适合的气化器原料。在示例性实施例中，原料810为自由流动的颗粒。此外，在示例性实施例中，低压出口端口726联接到低压源，举例来说，例如诸如灰尘过滤器812的过滤器、大气、真空和/或使旋转设备700能够起到如本文所述作用的任何其它适合的低压源，使得低压出口端口726具有小于高压出口压力PHO(7)的压力PLO(7)。
此外，在一个实施例中，低压出口端口726包括过滤器装置(未示出)，举例来说，例如网筛、丝网、具有孔、槽口和/或开口的板件(未示出)，以及/或者任何其它适合的过滤器装置。在示例性实施例中，过滤器装置为低压出口端口726的一部分和/或紧密联接到低压出口端口726上，且包括隔离和清洁器件(未示出)，以便于在旋转设备700工作期间进行隔离和清洁而基本上不会干扰凹区712中的压力降低。在示例性实施例中，隔离和清洁器件例如可以是但不限于包括隔离阀和排出阀的并行双过滤器布置(未示出)。并行双过滤器布置可包括使用反向冲洗介质的装置，以及/或者通过这种反向冲洗和/或清洁来回收从过滤器装置释放的颗粒的装置。
在另一实施例中，过滤器装置并不包括隔离和/或清洁能力。在又一备选实施例中，过滤器装置并非为旋转设备700的一部分和/或紧密联接到旋转设备700上，而是该过滤器装置定位在低压出口端口726的下游。例如，过滤器装置可定位在旋转设备700与灰尘过滤器812之间。在一个实施例中，过滤器装置包括大于进料颗粒尺寸的开口。在又一个实施例中，低压出口端口726由两个或多个低压出口端口(未示出)替代，该两个或多个低压出口端口可独立地操作用以帮助旋转设备700工作，例如但不限于减压、隔离、清洁和/或反向冲洗旋转设备700、过滤器装置和/或任何其它相关的过滤器装置(未示出)。
在示例性实施例中，旋转设备700还包括壳体702与转子704之间的润滑剂728。更具体而言，润滑剂728应用于转子外表面706和壳体702内表面708两者上。润滑剂728例如可以是但不限于固体润滑剂如石墨、硫化钼、氮化硼、聚四氟乙烯(PTFE)，以及/或者使旋转设备700能够起到如本文所述作用的任何其它适合的润滑剂。此外，润滑剂728例如可通过喷射、涂覆和/或任何适合的施加技术而应用到转子704和/或壳体702上。
在示例性实施例中，系统800包括旋转设备700、原料源808、灰尘过滤器812、高压源802和气化器系统806。如本文更为详细描述的那样，系统800可用于气化原料810。在示例性实施例中，原料源808包括原料储存器814、原料仓816以及旋转阀818。更具体而言，原料储存器814联接到原料仓816上。原料仓816在其中包括原料，举例来说，例如原料810，在示例性实施例中，该原料为粉碎的干次烟煤。在一个实施例中，原料810为煤，且更具体而言为低级煤。原料储存器814内的原料810可为块状形态、粉状形态和/或使系统800能够起到如本文所述作用的任何其它形态。在示例性实施例中，原料仓816内的原料810处于大致等于大气压力的压力Pbin(8)下，使得压力Pbin(8)大致等于压力PLI(7)。作为备选，压力Pbin(8)可处于不同于大气压力和/或压力PLI(7)的压力下。此外，在示例性实施例中，原料源814在低压入口端口720处联接到旋转设备700上，使得原料810由原料源808供送到旋转设备700。更具体而言，在示例性实施例中，原料仓816经由旋转阀818联接到旋转设备700上。此外，在示例性实施例中，旋转阀818控制原料810从原料仓816到旋转设备700的流动，而不会不利地影响原料810的压力。在另一实施例中，旋转阀818为有助于确保固体恒定地流动穿过旋转设备700的任何阀和/或器械。
在示例性实施例中，灰尘过滤器812联接到旋转设备的低压出口端口726上，用于收集从旋转设备700端口726排放出的灰尘混合物820，如原料灰尘和/或输送气体。在示例性实施例中，灰尘过滤器812包括过滤装置822、第一阀824、收集仓826和第二阀828。在示例性实施例中，灰尘混合物820在压力PLO(7)下从旋转设备700进入灰尘过滤器过滤装置822，且从过滤装置822经由第一阀824流动到收集仓826。灰尘混合物820可从收集仓826经由阀828排放到例如原料仓816中。
在示例性实施例中，高压源802包括压缩机撬装装置830和低压气体源832。更具体而言，在示例性实施例中，低压气体源832包括来自于空气分离单元(ASU)(未示出)的低压N2(g)。作为备选，低压气体源832可包括不同于来自ASU的N2(g)的低压气体。此外，在示例性实施例中，压缩机撬装装置830包括多个低压气体鼓834、压缩机836以及高压气体鼓838。更具体而言，在示例性实施例中，低压气体源832联接到低压气体鼓834和压缩机836上，低压气体鼓834还联接到压缩机836上，而压缩机836联接到高压气体鼓838上。在示例性实施例中，高压气体鼓838联接到旋转设备高压入口端口722上，以便将高压气体804在压力PHI(7)下供送给旋转设备700。此外，在示例性实施例中，低压气体840可从灰尘过滤器812排出到至少一个低压气体鼓834。此外，在示例性实施例中，压缩机撬装装置830构造为覆盖整个装备的系统。尽管在示例性实施例中高压源802如上文所述那样构造，但高压源802可具有使旋转设备700和/或系统800能够起到如本文所述作用的任何构造。
在示例性实施例中，气化器系统806包括气化器842、传送气体源844和合成气冷却器846，以及气化器进料容器848。更具体而言，在示例性实施例中，气化器842为夹带流气化器。在示例性实施例中，进料容器848联接到旋转设备的高压出口端口724上。因此，进料容器848和/或气化器系统806供送有来自于旋转设备700处于压力PHO(7)下的原料810。在示例性实施例中，进料容器848保持原料810，而进料管850延伸穿过进料容器848，以便于从容器848排放原料810。更具体而言，进料管850延伸到保持在容器848内的原料810中。传送气体源844联接到进料容器848上，且构造成用以将传送气体852喷射到进料管850中。在示例性实施例中，从传送气体源844供送到进料容器848和/或进料管850的传送气体852例如可以是含硫二氧化碳、含硫气体、酸性气体和/或使气化器系统806和系统800能够起到如本文所述作用的任何其它气体。
在示例性实施例中，进料管850联接成与气化器喷射器854流动连通。气化器喷射器854联接成与气化器842流动连通，且构造成用以将原料810喷射到气化器842中。合成气冷却器846联接成与气化器842流动连通，使得合成气冷却器846收容在气化器842中产生的合成气856。合成气冷却器846可连接到用于使用和/或储存所产生的合成气856的任何适合的构件上。
在工作期间，转子704沿方向C围绕壳体702内的中心线80顺时针旋转，以便将原料810从原料源808连续地输送到气化器系统806中。在示例性实施例中，尽管本文描述了凹区712的工作，但将应理解的是，当转子704旋转时，第二凹区716大致类似于第一凹区712起作用，只是第二凹区716与端口720，722，724和/或726大致对准，而非第一凹区712所大致对准的端口720，722，724和/726。更具体而言，在示例性实施例中，当第一凹区712与低压入口端口720大致对准时，第二凹区716与高压出口端口724大致对准，当第一凹区712与高压入口端口722大致对准时，第二凹区716与低压出口端口726大致对准，当第一凹区712与高压出口端口724大致对准时，第二凹区716与低压入口端口720大致对准，以及当第一凹区712与低压出口端口726大致对准时，第二凹区716与高压入口端口722大致对准。
在示例性实施例中，当凹区712与低压入口端口720大致对准时，原料810在低压入口压力PLI(7)下通过重力而装载到凹区712中，使得凹区712大致装满原料810。当转子704沿顺时针方向旋转时，凹区712从与低压入口端口720大致对准而旋转到与高压入口端口722大致对准。当转子704处于该种定向时，低压入口端口720由转子外表面706大致密封，而高压气体804在压力PHI(7)下供送给凹区712，使得原料810从压力PLI(7)加压到压力PHO(7)。在示例性实施例中，当凹区712与高压出口端口724大致对准时，原料810在压力PHO(7)下供给气化器系统806。更具体而言，重力迫使原料从凹区712穿过端口724而进入气化器系统806中。
当转子704继续在壳体702内旋转时，凹区712从与高压出口端口724大致对准而旋转到与低压出口端口726大致对准。当凹区712处于该种定向时，灰尘过滤器812使凹区712从压力PHO(7)减压至压力PLO(7)。在一个实施例中，任何原料810颗粒受到拉动而抵靠和/或穿过过滤器装置。更具体而言，穿过过滤器装置的颗粒收集在灰尘过滤器812中，而不能穿过过滤器装置的颗粒则保持在凹区712中，以便在随后旋转期间输送到气化器系统806，和/或保持在过滤器装置内，以便于随后从过滤器装置中除去，例如，当部分的过滤器装置(未示出)隔离以便清洁和/或反向冲洗时。
如上文所述，当转子704继续旋转时，凹区712与低压入口端口720大致对准，使得原料810连续地供送到气化器系统806中。此外，在转子704旋转期间，润滑剂728减小转子704与壳体702之间的摩擦力，且还大致密封转子704与壳体702之间的间隙710。此外，在一个实施例中，壳体702的密封构造还减小转子704与壳体702之间的压力泄漏。
在系统800工作期间，在示例性实施例中，原料810在压力PLI(7)下经由原料仓816和旋转阀818供送到低压入口端口720。当凹区712与低压入口端口720大致对准时，凹区712大致装满原料810。此外，在示例性实施例中，低压气体858和/或840分别从低压气体源832和/或灰尘过滤器812经由压缩机836流动，且进入高压气体鼓838中，以便在凹区712与高压入口端口722大致对准时，在压力PHI(7)下排放到旋转设备凹区712中。此外，在示例性实施例中，当凹区712与高压出口端口724大致对准时，如本文所述，原料810在压力PHO(7)下从旋转设备凹区712经由旋转设备高压出口端口724排放，且进入进料容器848以便保持于其中。
传送气体852从传送气体源844喷射到进料容器848中。喷射的传送气体852迫使原料810进入进料管850中，以便从进料容器848排放出。从进料容器848喷射的原料810进入气化器喷射器854中，以便将原料810喷射到气化器842中。一旦原料810进入气化器842，便使用原料810、传送气体852和/或使得能够产生合成气856的任何其它适合材料来产生合成气856。所产生的合成气856从气化器842排放到合成气冷却器846中以备进一步处理。
在示例性实施例中，当转子704旋转使得凹区712与低压出口端口726大致对准时，灰尘820从凹区712在压力PLO(7)下排放到灰尘过滤器812中。凹区712然后从压力PHO(7)减压至压力PLO(7)，而系统800继续如本文所述那样工作，且转子704旋转，使得凹区712从与低压出口端口726大致对准而旋转至与低压入口端口720大致对准。
上述方法和设备使固体颗粒能够在气化器系统内输送，使得在输送颗粒时，便于改变固体颗粒的压力。更具体而言，旋转设备有助于将磨得很细的干次烟煤供送到气化器中，其中，干次烟煤的水分含量比得上烟煤浆料的水分含量。因此，旋转设备有助于将原料引入气化器中，举例来说，该原料例如为干的或湿的形态的，且还成块状和/或粉碎形态的煤、石油焦、废物和/或生物质。此外，包括在至少一些端口上的过滤装置有助于将夹带在高压输送气体中的任何煤灰排到灰尘收集器中。因此，上述旋转设备可替换原料闭锁式料斗，用于将原料连续供送到气化器中，且还与现有辅助装备大致兼容。
此外，上述旋转设备有助于通过定位在转子通道的渣料收容位置与渣料排放位置之间的减压端口，使冷却器中排放出的渣料的压力从高压变成低压。该设备还有助于通过定位在转子通道的渣料排放位置与渣料收容位置之间的再加压端口，将转子通道的压力从低压变成高压。因此，尽管转子通道收容从气化器穿过处于垂直位置的垂直壳体端口的渣料，但渣料微粒仍便于穿过底部壳体端口处的网筛，以便泵送回合成气冷却器和/或进行处理。此外，保持在网筛上的粗渣料从旋转装置中排放出。因此，上述旋转设备可替换用于从合成气冷却器连续除去渣料的闭锁式料斗，且还与现有辅助装备大致兼容。上述旋转设备还有助于将原料的压力从大约大气压力增大到大致等于夹带流气化器压力的压力，且/或有助于将渣料的压力从大致等于夹带流气化器压力的压力减小到大约大气压力。
上述旋转设备润滑剂有助于封闭转子与壳体之间的间隙，使得原料和/或渣料的压力不受转子与壳体之间的泄漏的影响。相比于不包括润滑剂的设备，润滑剂还有助于减小转子与壳体之间的摩擦。此外，转子与壳体套筒之间的间隙可由压力反馈控制环路自动地控制，以便于例如通过本文所述的方法来防止在转子与壳体之间形成泄漏通道。此外，水平高压入口和出口壳体端口可利用上述密封插入件进行物理密封，以便于防止高压输送气体经由任何低压表面通路逸出。
上述转子通道几何形状有助于减少通道内的尖锐转角，其中，相比于具有包括尖锐转角的其它几何形状的通道，固体颗粒可累积在该通道内。因此，通道的几何形状有助于减小通道表面与固体颗粒之间的摩擦，这便于颗粒流过通道。此外，转子通道内表面的打磨和/或涂覆相比于不包括这样的打磨和/或涂覆的通道，还有助于减小通道表面与固体颗粒之间的摩擦力。
上文详细描述了用于在气化器系统内输送固体颗粒的方法和设备的示例性实施例。该方法和设备不限于本文所述的特定实施例，而是该方法和设备的组成部分可独立地使用，且可与本文所述的其它组成部分分开使用。例如，旋转设备还可用于结合其它固体颗粒输送系统和方法使用，并且不限于仅利用如本文所述的气化器系统实施。确切而言，本发明可结合许多其它的固体颗粒输送应用来执行和使用。
尽管已经根据各种具体实施例描述了本发明，但本领域普通技术人员将认识到，本发明可利用在权利要求的精神和范围内的修改而予以实施。

Claims (23)

1.一种用于在气化器系统内输送固体颗粒的方法，所述方法包括：
在第一位置将固体颗粒经由入口排放到限定在旋转设备的转子内的至少一个通道的第一端中，其中，所述入口和所述固体颗粒处于第一压力下，所述至少一个通道的第二端由旋转设备的壳体大致密封；
旋转所述转子到第二位置，使得所述至少一个通道的第一端对准成与处于第二压力下的出口流动连通，所述至少一个通道的第二端在所述第二压力下与入口端口对齐，所述第二压力不同于所述第一压力；
将所述固体颗粒从所述至少一个通道经由所述出口排放，使得所述固体颗粒处于所述第二压力下；以及
旋转所述转子到第三位置，使得所述至少一个通道的所述第一端对准成与低压出口流动连通，所述至少一个通道的第二端由旋转设备的壳体大致密封。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，经由所述入口排放所述固体颗粒进入所述至少一个通道的第一端还包括将来自于原料供送源的原料经由所述入口排放到所述至少一个通道的所述第一端中。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从所述至少一个通道排放所述固体颗粒还包括旋转所述转子，使得所述固体颗粒通过作用在所述固体颗粒上的重力而排放。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，经由所述入口排放所述固体颗粒进入所述至少一个通道的第一端还包括将来自于气化器系统的渣料经由所述入口排放到所述至少一个通道的第一端中。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从所述所述至少一个通道排放所述固体颗粒还包括通过将处于所述第二压力下的流体喷射到所述所述至少一个通道中而排放所述固体颗粒。
6.一种旋转设备，包括：
壳体；
联接在所述壳体内的转子；
延伸穿过所述转子的至少一个通道，所述至少一个通道定向为大致垂直于所述转子的旋转轴线，所述至少一个通道具有第一通道端和第二通道端；以及
限定在所述壳体内的多个端口，所述多个端口包括至少一个第一压力入口端口、至少一个第一压力出口端口、至少一个第二压力入口端口以及至少一个第二压力出口端口，所述多个端口定向成使得：
当所述转子位于第一位置，所述第一通道端与所述至少一个第一压力入口端口对齐，所述第二通道端由所述壳体大致密封；
当所述转子位于第二位置，所述第一通道端与所述至少一个第二压力出口端口对齐，所述第二通道端与所述至少一个第二压力入口端口对齐；以及
当所述转子位于第三位置，所述第一通道端与所述至少一个第一压力出口端口对齐，所述第二通道端由所述壳体大致密封。
7.根据权利要求6所述的旋转设备，其特征在于，所述至少一个第一压力入口端口配置成与原料供送源联接。
8.根据权利要求6所述的旋转设备，其特征在于，所述至少一个第二入口端口配置成与高压源联接。
9.根据权利要求8所述的旋转设备，其特征在于，所述至少一个第二压力入口端口配置成从所述高压源接收高压气体。
10.根据权利要求8所述的旋转设备，其特征在于，所述至少一个第一压力出口端口包括过滤器装置。
11.根据权利要求10所述的旋转设备，其特征在于，所述过滤器装置配置成在所述旋转设备工作期间允许所述过滤器装置的至少一部分的隔离与清洁。
12.根据权利要求6所述的旋转设备，其特征在于，所述旋转设备还包括应用于所述壳体的内表面和所述转子的外表面中的至少一个上的润滑剂。
13.根据权利要求6所述的旋转设备，其特征在于，所述转子的半径沿所述转子的轴向方向均匀地减小，所述壳体的内表面相应地成渐缩形以形成在所述转子和所述壳体内表面之间的均匀的间隙。
14.一种旋转设备，包括：
壳体；
联接在所述壳体内的转子；
限定在所述转子的外表面内的至少一个凹区，以及限定在所述壳体内的多个端口，所述多个端口包括至少一个第一压力入口端口、至少一个第一压力出口端口、至少一个第二压力入口端口以及至少一个第二压力出口端口，所述多个端口定向成使得：
当所述转子位于第一位置，所述至少一个凹区与所述至少一个第一压力入口端口对齐；
当所述转子位于第二位置，所述至少一个凹区与所述至少一个第二压力入口端口对齐；以及
当所述转子位于第三位置，所述至少一个凹区与所述至少一个第二压力出口端口对齐；
当所述转子位于第四位置，所述至少一个凹区与所述至少一个第一压力出口端口对齐，所述至少一个凹区可操作来仅在一个位置接收颗粒或者仅在一个位置释放颗粒。
15.根据权利要求14所述的旋转设备，其特征在于，所述至少一个凹区包括沿所述转子的外表面与第二凹区间隔开的第一凹区，使得所述第一凹区与所述第二凹区相对。
16.根据权利要求14所述的旋转设备，其特征在于，所述至少一个第一压力入口端口定向为与所述至少一个第二压力出口端口相对。
17.一种用于向气化器系统供给原料的系统，所述系统包括：
处于第一压力下的原料供送源；
处于不同于所述第一压力的第二压力下的气化器系统；
大致处于第一压力的低压源；以及
联接成与所述原料供送源、所述低压源和所述气化器系统流动连通的旋转设备，所述旋转设备包括：
壳体；
联接在所述壳体内的转子；
延伸穿过所述转子的至少一个通道，所述至少一个通道定向为大致垂直于所述转子的旋转轴线，所述至少一个通道具有第一通道端和第二通道端；以及
限定在所述壳体内的多个端口，所述多个端口包括至少一个第一压力入口端口、至少一个第一压力出口端口、至少一个第二压力入口端口以及至少一个第二压力出口端口，所述第一压力入口端口与所述原料供送源流体连通并且处于第一压力，所述第一压力出口端口与所述低压源流体连通并且处于第一压力，所述至少一个第二压力出口端口与所述气化器系统流体连通，所述至少一个第二压力入口端口与所述至少一个第二压力出口端口位于第二压力，所述多个端口定向成使得：
当所述转子位于第一位置，所述第一通道端与所述至少一个第一压力入口端口对齐，所述第二通道端由所述壳体大致密封；
当所述转子位于第二位置，所述第一通道端与所述至少一个第二压力出口端口对齐，所述第二通道端与所述至少一个第二压力入口端口对齐；以及
当所述转子位于第三位置，所述第一通道端与所述至少一个第一压力出口端口对齐，所述第二通道端由所述壳体大致密封。
18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述原料供送源包括干固体颗粒和湿固体颗粒中的至少一种。
19.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述旋转设备包括限定在所述壳体中的过滤器端口，所述过滤器端口处于所述第一压力下。
20.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述至少一个通道包括：
限定在所述转子的外表面内的至少一个凹区，所述至少一个凹区构造为当所述转子在所述壳体内旋转时，与所述至少一个第一压力入口端口、所述至少一个第一压力出口端口、所述至少一个第二压力入口端口和所述至少一个第二压力出口端口有选择地对准。
21.一种用于从气化器冷却器除去固体颗粒的系统，所述系统包括：
在其中包括固体颗粒的气化器冷却器，所述气化器冷却器处于第一压力下；
处于不同于所述第一压力的第二压力下的固体颗粒收集装置；以及
联接成与所述气化器冷却器和所述固体颗粒收集装置流动连通的旋转设备，所述旋转设备包括：
壳体；
联接在所述壳体内的转子；
延伸穿过所述转子的至少一个通道，所述至少一个通道定向为大致垂直于所述转子的旋转轴线，所述至少一个通道具有第一通道端和第二通道端；以及
限定在所述壳体内的多个端口，所述多个端口包括至少一个第一压力端口以及至少一个第二压力端口，所述第一压力端口与所述气化器冷却器流体连通并且处于第一压力，所述至少一个第二压力端口与所述固体颗粒收集装置并且处于第二压力，所述多个端口定向成使得：
当所述转子位于第一位置，所述第一通道端与所述至少一个第一压力端口对齐，所述第二通道端由所述壳体大致密封；以及
当所述转子位于第二位置，所述第一通道端与所述至少一个第二压力端口对齐，所述第二通道端由所述壳体大致密封；
所述固体颗粒收集装置与低压源流动连通。
22.根据权利要求21所述的系统，其特征在于，所述旋转设备还包括联接到所述至少一个第一压力端口和所述至少一个第二压力端口中的至少一个上的至少一个过滤器。
23.根据权利要求21所述的旋转设备，其特征在于，所述旋转设备包括限定为穿过所述壳体的一对过滤器端口，使得所述一对过滤器端口中的第一个过滤器端口大致处于所述第一压力下，以及所述一对过滤器端口中的第二个过滤器端口大致处于所述第二压力下。
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