CN1019660B - 操作采用液态气煤浆输送系统的火力发电站的方法 - Google Patents

Abstract

由液态二氧化碳和极细的煤粒组成的浆被送入一个混合室，并从此室排入管道以运送给发电站。浆在管道的下流端通过减压装置而被减压，所以它是被非绝热地减压而气和煤粒被分离开来。仍处于低温的气被用来和发电站冷却塔中来的水发生热交换关系而使水温降低，从而提高了发电站的效率。

Description

本发明涉及火力发电站，特别涉及独特的操作采用液态气煤浆输送系统的的火力发电站的方法。

美国发电站消耗的大量的煤，从矿道到发电厂都是用铁轨或驳船运输的。不幸的是，用铁轨运输的成本是十分巨大的，这是由于铁轨运输昂贵的费用决定的，而事实上每个特定的矿也通常只有使用专用铁轨才能把煤运出来，如能够使用驳船运输，就便宜多了，可是很多矿和发电站并不靠近可作水运的河道。

上述的和其他的各种问题触发了不少建议，提出把煤用液浆泵通过管道来输送。已经造起不少的煤-水浆管道和进行商业上的开发，在美国这类管道最长的一根已超过270英里，然而，煤-水浆管道不但需要在矿的附近有足够的水源，而且在管道的终端还要有装置来处理作运输的水。不幸的是，上述条件不是经常存在的，特别在西部地区，随着时间的推移，这种管道变得不怎么得通了。

授予汉内斯与亚历山大并转让给萨尔贝各工厂有限公司的美国专利4，121，541公开一种从蒸汽发电厂产生的废气清除污染物的方法，该发电厂包括一锅炉、一冷凝器和冷却塔，该废气部分地被冷却并直接地与循环冷却水系统的冷却水的一部分接触以便清除在为热冷凝器中产生蒸汽的废热。因此从该废气冲洗掉污染物而使之进入冷却水中，然后再从该冷却水中加以清除。然而这种清除污染物的气体净化方法存在一定的缺陷，因为该方法中对于不溶于冷却水具冷凝点较低的废气中的污染物 而言则没有或较少地起到其应有的清除污染物的作用，更主要的是该美国专利并没有有关利用液态气煤浆从而有关利用液态二氧化碳作为煤浆载体介质的有关教导。

先有技术也有不少改进的建议指望克服或减少现存的运煤方法。例如，美国专利第4，173，530;4，178，231;4，178，233;和4，265，737，号中公开了用氟氯甲烷作为煤的载体用于浆系统中。倍次（BATES）在美国专利第1，390，230号中公开了一种煤浆，其中的液状载体是油或某些其他的液态碳氢化合物。格鲁勃（GRUBER）等人在美国专利第4，027，688号中公开一种煤浆，其中粉状煤被液态碳氢化合物和甲醇混合物的载体所运送。汉米敦（HAMILTON）在美国专利第1，385，447号中公开了利用气体或流体通过管道来运送煤，在此操作中气体是浆中载体的组成部分。凯拉（KELLER）在美国专利第3，968，999号中公开了使用甲醇或液化石油气作为浆的介质。温许（WUNSCH）等人在美国专利第3，180，691中公开了一种煤浆，其中的载体介质包括一种用适当的压力使之液化的气体，在管道的终端使之释放膨胀以便气体从固体材料中分离开来。英国专利第2，027，446号中公开了用液体燃料运送煤。

其他先有的美国专利公开了用液化的二氧化碳作为煤浆系统的载体介质。例如，保尔（PAULL）在美国专利第3，976，443号中公开了一种浆罐17，在其中把粉煤和液态二氧化碳混合，用给料泵24把它们泵经管道，通过加热器26再输送给喷咀30。

同样地，山申南（SANTHANAM）在美国专利第4，206，610号和4，377，356号中也公开了用液态二氧化碳来输送煤。

然而，没有一个建议用液态二氧化碳作为煤浆载体介质的先有专利申请被商业上开发过，山申南申请的不能开发的可能原因之一是由他的说明书和权利要求书中看出，他的煤/液态二氧化碳浆是被绝热膨胀的， 但是在绝热膨胀前，热被引入浆中以防止膨胀时的失热而引起二氧化碳固体化，这就有矛盾了。因为限制的绝热膨胀并不包括热损，上述的申请就在表面上就显出不一致了。

这样，虽有各种煤浆管道系统被提出，它们没有有效地提出能被大家接受的事实，也就是说不存在可被人们接受的采用液态气煤浆管道系统的发电站，因为此种发电站存在着上述煤浆系统所具有的潜在缺陷。

本发明的主要目的是提供一种新的和改进的操作采用煤浆输送系统的发电站的方法。

本发明进一步的目的是提供一种新的和改进的采用煤浆输送系统的火力发电站。

上述目的之所以能够在本发明的一个优先实施例中实现，是通过提供了精密的设备来供给液化二氧化碳或其他液化气的粉煤载体，其中煤和载体的比例以及因此而产生的浆的浓度被小心地控制着以保证最佳流率。尤其是，用批量生产的形式，使每批中的定量的粉煤和定量的液态二氧化碳混合，以提供需要浓度的浆。应该明白的是，当本发明的说明讲到用液态二氧化碳作为载体时，也能用另外的液态气体来代替二氧化碳。浆被供给在一个压力室中，在一个预定的压力下从室下端排出来，因为超过了此压力和温度，液态二氧化碳会产生闪蒸。温度比浆高的压缩气态二氧化碳被自动地引入此封闭室中的浆面上方使室内的压力维持在所需的高于临界压力的水平，在临界压力时如把室内的这批浆完全排出时会产生闪蒸。所以，在排出操作时，浆就不会有压降，排出的浆是经过管道通往泵的吸入口。压力被维持在一个适当高的水平以防止二氧化碳在泵的入口处产生闪蒸。

粉煤/液态二氧化碳浆接着被泵经管道送到发电站，然后经过减压喷咀装置被排入初级分离器不绝热地减压并把绝大部分二氧化碳闪蒸为气态。使二氧化碳从固体原料中分离出来是通过一系列的分离装置，包 括一个初级分离器，一个次级分离器，一个第三级分离器和一个集尘袋。分离出来的煤被计量后由鼓风机送入发电站锅炉的燃烧装置。把液态二氧化碳减压而生成的气态二氧化碳是处于低温状态，有时还包含着一些固态的冻结粒。

从各分离器和集尘袋出来的低温气态二氧化碳，通过热交换器，在其中吸取热量，热交换器的热是用闭合回路中的甘醇泵经发电站冷却塔的水槽带进来的。冷却塔水槽中的水被气态二氧化碳进一步地冷却，其结果使发电站的效率进一步提高。也可以把低温二氧化碳气体放在冷凝水的热交换器中，冷凝水从冷却塔流出，经过管道流到发电站的蒸汽凝结器。第三个办法是，一部分低温气态二氧化碳可以被直接喷入冷却塔水中以降低水温，并把酸碱度降到预定的水平，以防止冷却塔配水石灰软化后的结垢和促进再碳酸化。

此外，从热交换器来的气态二氧化碳（或第三个办法中的留下来的不喷出的二氧化碳）接着被压缩和储存以出售或作另外用途。一个另外用途的例子包括把气态二氧化碳喷入油井以使井的石油产品回收量提高。气态二氧化碳也能被选择地送回矿产地进行再液化，再次用于浆管道中。

一种特别有效的组合物包括使用从靠近煤矿井口收集的二氧化碳，液化并使用二氧化碳作为浆的载体，通过单程管道送到发电站，气态的二氧化碳在发电站内的使用上面已讲过，而且能把气态的二氧化碳重新喷入油井。上面所说的这种系统就单程管道的功率要求来说是特别有效的。此外，这种系统能使喷入二氧化碳的井增加油的回收。

当结合附图对下面详细说明进行考虑后就能更好地理解本发明的各种实施例，各图中相同的另件用相同的号码。

图1    A是实施本发明的第一实施例的浆准备部分的流程图;

图1    B是图1A中本发明实施例的其余发电站部分的流程图;

图2    A是实施本发明的第二实施一部分的流程图;

图2    B是第二实施例的其余部分的流程图;

图3    是第二实施例中煤和二氧化碳混合系统一个放大的流程图;

图4    是第一或第二实施例可以采用的另一种热交换装置的流程图;

图5    是第一或第二实施例可以采用的又一种热交换装置的流程图;

图6    是本发明第一或第二实施例可以采用的更另一种热交换装置的流程图。

首先看图1A和1B，它们有关于本发明的第一实施例。第一实施例有三个主要部分，包括一个煤源如煤堆10，一个气态二氧化碳源如井12以及一个传统的发电站汽轮机的燃煤锅炉14。各主要部分用各种堆放、储存、运输装置连接起来，以使粉煤能受控制地输入锅炉14。除了锅炉14之外，发电站还有汽轮机17，它通过高压蒸汽管道9连接到锅炉14，并通过排气管道21连接到冷凝器19。冷却塔106通过冷却水管23和泵23′把冷水供应给冷凝器19，并通过热水返回管25从冷凝器接收热水。冷凝器19的冷凝水通过给水泵27和给水管29送回锅炉14。上面所说的发电站各部分之间的关系完全是传统的。

从井12出来的二氧化碳气流经一个井口阀16进入越野输送管道18，被送到传统的气体分离，纯化和压缩装置20把气中的水分和/或其他不需要的含有物除去。气中主要成份是二氧化碳;然而，应该明白的是井口气也可能包含其他的气体如沼气，乙烷，丙烷，氮气和硫化氢。纯化后的气体被压缩成浓密状或液态，被喷入管道22而通到液态气储存装置53。在储存装置53中的液态气被输送泵42运到浆制备厂使它和粉煤混合，如图1A所示。浆制备厂包含一个主料斗24，接受用挖掘装载机26或其他传统的运载设备从主煤源10运来的煤。斗24中的煤用传统的运送装置28输入轧碎，磨碎和粉碎装置30，制得的粉煤用运送装置32输入传统的粉煤储存斗34，斗34包括排出控制装置36以便把粉煤排入运送装置38而有选择地运送到第一称量斗40或第二称量斗140，或同时运送到这两个 称量斗中。应该明白的是，粉煤运送装置38具有传统的结构，并包括传统的控制装置39以导引粉煤进入任一或两个斗40和140。粉末煤运送装置38平时把煤送入一个斗，直至斗中的煤到达一个预定的量，煤就不再流入了。此时粉煤就被送入另一个斗中，同样是这些份量，而在第一斗中的粉煤被和液态二氧化碳混合而成为浆并被排出，下面要讲到。

第一混合罐44上部进口的输入管46接受通过第一称量斗40下端的固料控制阀48流下来的正常压力下的粉煤。压力保持阀50设在管道46上固料控制阀48和混合罐44的进口之间。此外，气管52通过气流控制阀54接到输入管46上阀50和第一混合罐44进口之间的地方。气管52的气来自加热器56，而加热器56接受来自连接管道22的加热器进料管58中增压泵57的液态气。液态气由加热器56转变为气相然后流入气收集器55。

管道22也连接第一注入管道60，管道60和混合罐44相连并有一个开闭阀62。同样情况，第二注入管道160连接着管道22和第二混合罐144的下部，也有一个开闭阀162。搅拌泵64有一根吸入管66连到混合罐44的上部和一根排出管68连到混合罐44的下部，这样，泵64明显地起着搅拌混合罐44内容物的作用。如需要，也可在混合罐44中采用其他的搅拌装置（如浆叶式搅拌器）。

称量斗140有一个固料控制阀148用以把粉煤排入接在它下端的输入管146中以输入第二混合罐144的进口。输入管146上有一个压力保持阀150和输入管46上的阀50情况相同。一根气管152包括气收集器155和气收集器55情况相同，加热器156相似于加热器56，增压泵157，气流控制阀154相似于气流控制阀54。搅拌泵164有吸入管166和排出管168连接在混合罐144上以搅拌内容物，在这里如需要也可使用机械式搅拌装置。虽然气收集器，增压泵和加热器在这里被显示出为单独的混合罐所专用，但它们也可以联合起来为两个混合罐工作。

在混合罐44和144的下端，各自有排出阀45和145把浆排入各自的 排浆管47和147中再进入一根有850到1200磅/平方英寸压力的浆管80中。浆管80被接到管道泵82的进口，泵82的出口通过阀86连接输送管84，管84可以有几百英里长（包括附加的各个泵）。

操作时，图1A中的浆准备系统先由混合罐44排出浆，然后当混合罐44被重新装灌时，由混合罐144排出浆。在混合罐44和144中的浆正常情况下处于900到1200磅/平方英寸压力下;然而，如果需要，压力可以高到1500磅/平方英寸这用于粘度高的浆。

现在对操作的循环加以说明，假设浆是首先由第二混合罐144通过管道147排出。阀150和162都处于关闭状态，阀145处于开放状态。当浆通过阀145被排出时，气态二氧化碳由加热器156通过气收集器155，管道152和气流控制阀154供给混合罐144内腔的上部，在混合罐液体的上部空间。供给的气态二氧化碳的温度超过90°F，压力为至少950磅/平方英寸。气压应超过管道80中的压力至少50磅/平方英寸，最大气压应为1550磅/平方英寸。由管道152输入混合罐144的气态二氧化碳保持它的压力在罐中以及在由此排出的浆中，以至在管道147中和浆管80都有足够高的压力，一直到泵82的进口为止，以防止液态二氧化碳的闪蒸和随后发生的不希望的浆变浓。气流控制阀54和154是恒压式阀，自动地保持它们下游部和混合罐44和144的上部在预定的压力。

在把浆从混合罐144中放光以前，阀145就关闭了，以防止气体进入排浆管道147。关闭气流控制阀154以终止从第二混合罐144来的供应，同时打开阀45和54以开始供浆给管道47和80。在关闭阀154和145以前，渐渐打开阀45和54以保证浆继续流入管道80。

现在特别参照混合罐44来说明一下混合罐44和144被装入煤和液态二氧化碳的情况;然而，应该明白的是对第二混合罐144的装料情况是相同的。煤被轧碎，磨碎，粉碎，干燥和分级于传统的装置30中，然后被供给粉煤贮存斗34，由此用粉煤运送装置38送入第一称量斗40的上端。 当预定量的煤被装入第一称量斗40后，向斗40的输送就被停止了，如果第二称量斗此时尚未装满的话煤就接着被装置39导入第二称量斗140。在向混合罐44装料之前，阀54，62和45都处于关闭状态。阀48和50都被打开以让预定重量的粉煤从称量斗40接着流入混合罐44。阀48和50接着被关闭，而液阀62被打开以让液态二氧化碳流入混合罐44以获得有预定浓度的浆。改变进入混合罐中煤的重量能改变浆的浓度，通常把混合罐中余下的容积灌满液态二氧化碳。这样就能明白改变煤的量就能自动地改变浆的浓度。

循环泵64的作用是使整个罐中产生并保持统一的浆浓度。在混合罐44的浆接着处于准备排入管47和浆管80中的状态。把浆排入管道是用打开阀45和相似的同时打开阀54而完成的，这样，使温度大于90°F和压力大约950磅/平方英寸的气态二氧化碳喷入混合罐44中的液面上方。气态二氧化碳的喷入被阀54的恒压所控制，所以罐中的压力并不会因浆由阀门45排出而降低。因而在罐中和在浆管80中保持着足够的压力以防止液态二氧化碳在管道泵82的吸入口发生闪蒸。

如果当混合罐44在把液态二氧化碳/煤浆排入浆管80的同时，称量斗40能接受粉煤的话，那就更好了。因为当浆从混合罐下端被排出时，阀48和50都被关闭着，所以粉煤不可能流入混合罐44。在浆从混合罐44中被排光前的一霎那，阀45被关闭以防止气喷入排浆管47。同样地，阀54也被关闭以停止向混合罐44供应气态二氧化碳。

当任何一个或两个混合罐发生误动作的场合，阀79能被打开以维持泵82入口处的吸入压力以保护泵不致发生真空。同样地，当浆管80，84中液态二氧化碳发生闪蒸而需要进行清洁时，也可以打开阀79以傍路混合罐44和144。

图1B显示了浆输送管84的下游部，它排入发电站的设施，在此设施中浆中的煤被送入锅炉14中燃烧。应该明白的是，浆输送管可以是任 何所需的长度并能按需要沿着它的长度设有多个泵以维持压力和流量。在任何情况中，浆输送管道84通常工作在最低压力900到950磅/平方英寸和环境地面温度约70°F。管道84排入一个减压装置中，或一系列的减压装置中或者喷咀88排入旋流分离器90，其中的温度在0°到25°F而压力是300到450磅/平方英寸。在此减压装置88上流的浆的压力是高于液-气饱和点，而当浆通过减压装置88后，压力在非绝热状态下被降低到液-气饱和点以下。因而，大部分的液态气由液态被转变为气态而一部分还因为转变时间短而变为固态。此外任何没有由于减压而变成气态的残留下来的液态气或因减压而生成的固态气将会吸收煤中的潜热并相当快地转变成气体。同样，任何因减压而生成的固态二氧化碳将会从煤中吸收热量而很快地变为气态。

把气从煤中分离出来是通过旋流分离器90来完成的，分离器90把粉煤向下排出给另外的运送装置这在下面要讲到。气和任何被夹带着的微煤粒子从旋流分离器90流出来，经过气管94进入集尘袋92，在这里把残留的煤粒从冷的气（0°到25°F）中分离出来，冷气就被管道96运到传统的滤水装置98，在这里滤去气中的水，然后沿管道99通过热交换器100，在这里气和甘醇环管102布置成热交换的关系，在甘醇环管102中的甘醇由泵104维持着循环。甘醇环管102也和冷却塔106中的循环水保持热交换的关系。由于通过热交换器100的气的温度大大低于冷却水塔的温度，气把甘醇环管102中的甘醇冷却，甘醇接着冷却在冷却水塔106中的水。如需要，也可采用甘醇以外的具有低于0°F冰点的液体。

被冷却了的从冷却塔106来的冷却塔水被循环泵23′和管道23和25作用而循环通过冷凝器19以便用来冷凝冷凝器19中的蒸汽。由于甘醇环管102使冷却塔水进行附加冷却而获得的温度降低，从而允许泵较少的水进入冷凝器或者同样数量的低温水，这样就使发电站的总效率提高。

从热交换器100出来的气，温度在60°到90°F之间，被排入一根 和压缩机110进口相通的管道108中，压缩机110压缩气体把它排入连通储气装置114的管道112中，储气装置114中的气能被最终地排出作各种用途。例如，如气体是二氧化碳，它可被用作重喷入油田中以提高油的回收量。另一方面，如气体是可燃的，则可出售或用作燃料。

气体中被旋流分离器90和集尘袋92分离出来的粉煤，通过阀116，118各自进入相应的非气相运输箱体120，122，它们基本上由封闭的斗组成。残留气体从运输箱体120和122流入管道124通到压缩机126的进口，压缩机126把气压缩喷入管道97通到管道96。在阀128和130被操纵以把粉煤倒入气压运送器132中以前，压缩机126的操作使件120和122中的压力降低到35到70磅/平方英寸。

从非气相运输箱体120和122来的粉煤各自通过流量控制阀128和130进入气压运送器132中，气压运送器132的下游端和流量控制阀134相通，流量控制阀134可操作地导引煤进入长期粉煤储存器136，或者连通有装置以把煤导入锅炉14的输送管137。

第一和第二短期粉煤储存器164和165都是用来接受从输送管137来的通过阀168和选择阀170的粉煤。长期储存器136通过流量控制阀172排入气压运送器174，它通过阀176和管道180相通，管道180连接选择控制阀170。所有的粉煤储存器都有氮或其他惰性气体保护系统（未画出）用来防止粉煤的自燃。粉煤在任何给定的时刻被输送给储存器164和165中的任何一个，从第一储存器164流出来的粉煤将进入称量装置182，再从这里流入磨碎机184以便把煤磨到所需的尺寸再喷入锅炉。风扇185被连接到磨碎机184以便用气流把煤从这里运送到管道155°而流入锅炉14。

也可以把粉煤由储存165输入称量器186，再由此直接流入（不用作进一步粉碎）一个由鼓风机190驱动的气流式燃料运送器188。在任何情况下，气流式燃料运送器188中的粉煤被直接运到燃料喷咀15而喷入 锅炉14中燃烧。

应该明白的是在图1B和图1A中显示的简化了的装置能被充分地改成不同的尺寸。例如，当改为大型时，可以附加旋流分离器90和集尘袋92和混合罐。同样，如果需要也可使用多个储存器136，164和165。

图4显示另一个热交换器实施例，其中从滤水器98来的冷的气直接流过在热交换器罩壳73中的环管72，热交换器罩壳72位于冷却水管23中，所以水在水管中直接被冷却。然后，气流入管道108，这和第一实施例中的情况相同。

图5显示第二个热交换实施例，其中从滤水器98来的冷的气流经冷却塔槽106′水面下的热交换环管75。管76所以槽中的水直接被气冷却，气接着被运送到管道108，管道108和第一实施例中一样被接在下游部的设备上。

图6显示第三个热交换器实施例，其中管道99和108被直接地连在一起，并伸出一根带有控制阀77的支管76。管76的外端有一个喷咀装置177用来把冷的二氧化碳气直接喷入冷却塔106的槽106′中以进一步地冷却其中的水。此外，气态二氧化碳的喷入起着降低水的酸碱度的作用，最大限度地降低水在塔中结垢的可能性，促进冷却塔配水石灰软化后的重碳酸化。直接喷入槽中的二氧化碳的量被阀77所控制，一看就明白。余下的气态二氧化碳流经管道108到达第一实施例中的压缩机110之类。

在图2A和2B中显示的实施例是一种较复杂的变化型能被用于试验的目的。现在首先参照图2A来对这个实施例详细说明，图2A显示出第一和第二两个相当大的粉煤储存斗200和202，它们可选择地从螺旋运送器204接受粉煤。压力气管209和211被定期地激发喷射大约50磅/平方英寸的压力气体进入煤储存斗200和202以搅拌粉煤防止沉淀，同时在粉煤上保持一层惰性气膜以保安全。煤储存斗200和202中的粉煤通过外输运送器206有选择地输到料斗运送器208，由它排入一个可反 转的螺旋运送器210，再由此运送器210的螺旋的转向来决定或是排入第一进料斗212，或是排入第二进料斗214（图2B）。

称量斗212排入煤输送管道216，管道216中有固料流量控制阀218和234，见图3。阀234和相应的在斗214上的阀239在图2B中因为地位限制而没有画出。煤输送管道216的下端和第一混合罐220的内部相通。第二煤输送管道230把第二称量斗214和第二混合罐232连接起来。管道216和230通过管道262和其上相应的气压控制阀267和269而接到低压二氧化碳气源264和高压二氧化碳气源265上。压力调节器246′（图2B）使管道264中维持着大约300磅/平方英寸压力，而压力调节器265′使管道265中维持着大约900磅/平方英寸的压力。调节器264′被首先操作到使混合罐220或232加压到300磅/平方英寸，接着调节器265′被操作到使混合罐升压至900磅/平方英寸。两个阶段的加压防止在罐中因过份的压降要产生固态二氧化碳。

在煤输送管道216上有控制阀234和218，它们位于膨胀接头238的两侧。在第二煤输送管道中有相似的控制阀239和240，它们位于膨胀接头242的两侧。

在顶端带有压力释放阀的气管244从混合罐220的顶端向上伸展，并连接着第二气管246，气管246通过阀248连接称量斗212的下端。在气管246中设有过滤装置250，它被压差检测器252所跨接。气管246通过管子213和从煤储存斗202上伸出来的气管209连接。管道209上设有压力调节器260，当上游压力跌到50磅/平方英寸以下时就把它打开。

同样地，气管254从混合罐232向上延伸，并被连接于一根和管246相同的气管268上，管268上有过滤装置270以及装有相配的压差装置272。阀274被装在气管268的上端靠近和称量斗214连接的地方。从斗200出来的管道211被连接通过压力调节器194到管道213′，管道213′被连接到气管268。压力调节器194的上游压力跌到50磅/平方英 寸以下时，它就被打开。管道213和213′都被接通到从压缩机524的进口伸出来的吸入管215上（图2B）。

循环泵280和第一混合罐220相配，它进口上连着的管道282通过阀284后到达混合罐220的上端。此外，还有一根管道286把循环泵280的进口通过阀288和煤输送管道216相连。循环泵280的出口被接到一根管道300上，管道300再被接到一根通过阀304和混合罐220下部相通的管道302上。液态气的原料管305通过管307被连接到管302上。另外，管道300通过阀310和从混合罐220下端伸出来的排出管306相连接，两管连接处的下面有阀308。

同样地，在第二混合罐232的循环泵330进口处连接着管道332，334，它们各自有阀336和338。循环泵330的出口被连到管340，管340通过阀344被连到从混合罐232底部伸出的浆排出管342上。管342通过管306被连接到液态气原料管303上。

第一和第二浆泵352和353的进口各通过阀354和356和主输入管350（它从管306和342接受浆）连接，而它们的出口连接到高压浆输送管道358，在泵352的出口有管道360，管道360中有阀362和364。同样地，泵353的出口有管道366，管道366中有阀368和370。高压浆输送管道358流经一系列的阀374，382，384和386到达加热器390的进口。孔板压降装置394紧靠加热器390的下游以接受非气相浆于大约140°F，并把压力降到大约900磅/平方英寸。

主浆输送管道358被连接到马达操作控制阀400和402（图2A），它们各自控制流向气/固体分离装置的第一和第二机组（下面要讲到）的流量。经过阀402的流体被引导通过一个收缩的喷咀404，它造成一个不绝热的压降到大约300磅/平方英寸，由这里，排出物被引入初级分离器406，它把大部分的煤从运载气体中分离出来并把煤向下引导通过一个隔离阀408达到非气相运送器410，由此进入气流运送管道412。管道 414连接初级分离器406的上部和次级分离器416的进口，次级分离器416的下端有一个隔离阀418，用以通向非气相运送器420。煤粒从气流中被分离出来而进入非气相运送器420和气流运送管道412，和在初级分离器406中的情况相同。一根带有通气管424和压力释放阀426的管道422，被连接到第三级分离器428，第三级分离器428有一个隔离阀429通向非气相运送器430，运送器430又连到气流运送管道412′和在以前所说的分离器406和416中的情况相同，从第三级分离器428有一根出口管道440被连接到集尘袋442的进口，集尘袋442有一个隔离阀444，其下端的非气相运送器446连通到气流运送器412上。压差检测器448被跨接在集尘袋442的进口和出口。从集尘袋442出来的气流经气管452的控制阀450进入过滤/脱水装置454，在滤水装置454的两端跨接着一个压差检测器456。从滤水装置454来的气进入管道520被储存，重新循环，出售或把它喷入油井。在管道520中的气是被冷却过的，能被用来冷却发电站冷凝器的冷却水如图1B，4或5中任一个所示的那样。除了这些用途，气也可按其他目的的需要再循环或使用。

分离器装置的第二机组从一个缩小的喷咀404′接受浆，这和喷咀404一样，其组成部分有一个初级分离器460，一个次级分离器462，一个第三级分离器464，和一个集尘袋466，其布置情况和第一机组中的分离器406，等等完全一样。一根气出口管道468流经控制470进入滤水器454的输入管452。同样地，一根气流运送管道470接受从分离器装置460，462，464和集尘袋466来的煤粒，和气流管道412会合而形成煤输送管道472，以连接称量输送储存器474的上端。分离器装置的第二机组的结构和运作和分离器装置的第一机组相同。

称量输送储存器474把粉煤输入一个传统的皮带称476，它被改进以适用于处理粉末材料。皮带称监控煤的流量，接着把煤输入粉碎机478以减小颗粒的尺寸。从粉碎机478出来的煤粒和运载气体都由一个鼓风 机480送到锅炉进料管道482，484，486，和488各自通过流量控制阀506，508和509把燃煤供给锅炉。

本系统中使用的煤的制备如图2A中清楚地显示出的那样，是由进料斗装置630连接一根管子635到轧碎，磨碎，粉碎和干燥装置640，相同于第一实施例的元件24，30。一根排出管645从轧碎，磨碎，粉碎和干燥装置的出口伸到旋流分离器490的入口。

从旋流分离器490上端来的气，流经管道512进入袋室514，袋室514提供进一步的煤/气分离，并把煤排入螺旋运送器510，气则由鼓风装置516向外排出。

从压缩机524排出的气具有大约1200磅/平方英寸的压力，并流经阀526进入热交换器528，把气的温度由260°F降到70°F，由此把已变为液态的气排入管道530，管道530连接着液态气原料管道305管道305延伸至管道307和混合罐220如上所述。管道530也连接气收集器534，气收集器534储存的液态气是1200磅/平方英寸和70°F。同样地，管道303提供同样的收集器给混合罐232，另有管道536从管道305上伸出和管350相连于阀351的下游部如图2B所示。管道压力增压泵537配在管道536上当泵工作时通过管道536维持适当的压力。

管道540也被连接在压缩机524的出口，使气流经过阀542进入压缩机546的进口管道544，压缩机546排入气收集器548，气收集器548储存气体的压力由1300至1500磅/平方英寸，温度由320°至350°F。液态气储存罐549有一个上部出口连接管道544，还有一个下部出口连接管道550，管道550通过阀551连接液体泵552的进口，液体泵552排入热交换器554，热交换器554排入液体收集器534。主液体二氧化碳储存罐700通过管702和阀704连接到管道550上。管556和阀557，558连通着管道530和544，另有管560提供管道265和544之间的泄放。

Claims (27)

1、一种操作采用液态气煤浆输送系统的具有蒸汽锅炉和冷凝器的火力发电站的方法，其特征为，包括下列各步：

(a)把液态气和粉煤组成的浆泵到该发电站，

(b)通过减压喷嘴装置把所述浆排入一个旋流分离装置使得液态气闪蒸和所述气体的非绝热膨胀，并把所述气从粉煤粒中分离出来；

(c)把所述煤粒运送该锅炉进行燃烧，

(d)利用来自所述旋流分离装置的所述气吸收一部分由该冷凝器中的蒸汽凝结而释放的热量，所述热量的吸收则是把来自所述旋流分离装置的所述气和循环通过该冷凝器的冷却水进行热交换而达到的。

2、权利要求2中的所述方法，通过让来自所述旋流分离装置的所述气以热交换关系穿过一液体传热介质，使所述气与所冷却水进行热交换，所述液体传热介质则与所述冷却水发生传热接触。

3、权利要求1中所述的方法，其特征为，来自所述旋流分离装置的所述气和所述冷却水之间的热交换关系的实现要通过下列各步：

（a）使所述气循环通过一个热交换器，

（b）把液体传热介质循环通过所述热交换器，使它在所述热交换器中把热量传给所述气从而获得被冷却了的液体传热介质，

（c）移动所述冷却了的液体传热介质使它和所述冷却水发生热交换关系。

4、权利要求3中所述的方法，其特征为，其中步骤（c）是把该冷却了的传热介质移动通过冷却塔中和所述冷却水接触的热交换装置而达到的，所述冷却水被循环于所述该冷却水塔和所述冷凝器之间。

5、权利要求1中所述的方法，其特征为，该液态气是二氧化碳。

6、权利要求5中所述的方法，其特征为，在权利要求1中的步骤（d），是通过来自该旋流分离装置的二氧化碳气和循环通过该冷凝器的冷却水发生热交换关系而达到的。

7、权利要求6中所述的方法，其特征为，来自所述旋流分离装置的二氧化碳气和该冷却水之间的热交换关系是由把二氧化碳气和一种液体发生热交换关系而达到的，该液体的冰点低于0°F，所述液体并和所述冷却水有传热关系。

8、权利要求7中所述的方法，其特征为，来自所述旋流分离装置的所述二氧化碳气和所述冷却水之间的热交换关系通过下列各步来实现：

（a）使所述二氧化碳气循环通过一个热交换器，

（b）使甘醇循环通过所述热交换器，使所述甘醇在所述热交换器中把热量传给所述二氧化碳气以获得冷却了的甘醇，

（c）移动该冷却了的甘醇使它和该冷却水发生热交换关系。

9、权利要求8中所述的方法，其特征为，其中步骤（c）是由把所述冷却了的甘醇移动通过冷却塔中和所述冷却水接触的热交换装置而达到的，所述冷却水被循环于所述冷却塔和该冷凝器之间。

10、一个采用煤浆输送系统的火力发电站，包括：

（a）一个蒸汽锅炉，

（b）一个蒸汽冷凝器，

（c）把冷却水送入所述蒸汽冷凝器的装置，所述装置包括一个冷却塔，

（d）一个排气入所述蒸汽冷凝器的蒸汽涡轮机，

（e）在高压下供应液态气/煤浆的原料装置，

其特征，还包括：

（f）减压喷嘴装置和旋流分离装置用以分离所述煤浆中的所述液态气和煤的各组成部分，把所述液态气转变为气体状态以提供大量低温气和被分开了的煤，

（g）把被分开了的煤运送到所述锅炉的装置，

（h）热交换装置，用来把从所述冷却水中的热量传给所述低温气，使所述冷却水的温度降低以增加所述发电站的效率。

11、如权利要求10中所述的发电站，其特征为，所述热交换装置包括传热介质，用来把所述冷却塔水中的热量传给该低温气。

12、如权利要求10中所述的发电站，其特征为，所述传热装置包括一个封闭的环管装置，所述环管装置的第一部分和所述冷却水接触，所述环管装置的第二部分和所述低温气接触，所述液体传热介质在所述封闭的环管装置中，并有泵装置用来使所述液体传热介质循环运行。

13、如权利要求12中所述的发电站，其特征为，所述液体传热介质是甘醇。

14、如权利要求10中所述的发电站，其特征为，所述液态气是二氧化碳。

15、如权利要求14中所述的发电站，其特征为，所述热交换装置包括传热介质，用来把冷却塔水中的热量传给所述低温气。

16、如权利要求15中所述的发电站，其特征为，所述传热装置包括一个封闭的环管装置，所述环管装置的第一部分和所述冷却水接触，所述环管装置的第二部分和所述低温气接触，所述液体传热介质在所述封闭的环管装置中，并有泵装置用来使所述液体传热介质循环运行。

17、如权利要求16中所述的发电站，其特征为，所述液体传热介质是甘醇。

18、如权利要求10中所述的发电站，其特征为，所述液态气基本上是二氧化碳，通过减压喷嘴装置将所述浆泵出以实现所述浆的非绝热减压以获得气态二氧化碳和煤粒的混合物，此外还有旋流分离装置用以接受来自所述喷咀装置的气态二氧化碳和煤，以及基本上把煤从气态二氧化碳中分离出来。

19、如权利要求18中所述的发电站，其特征为，还有一个集尘袋，用来接受来自所述旋流分离装置的所述气体，并除去其中任何残余的煤粒。

20、如权利要求19中所述的发电站，其特征为，所述热交换装置包括传热介质，用来把冷却塔水中的热量传给所述低温气。

21、如权利要求20中所述的发电站，其特征为，所述传热装置包括一个封闭的环管装置，所述环管装置的第一部分和所述冷却水接触，所述环管装置的第二部分和所述低温气接触，所述液体传热介质在所述封闭的环管装置中，并有泵装置用来使所述液体传热介质循环运行。

22、如权利要求21中所述的发电站，其特征为，所述液体介质是甘醇。

23、如权利要求10中所述的发电站，其特征为，用来供应所述浆的所述原料装置包括一根管道的下游端，所述管道的上游端连接着一个混合罐，所述浆由所述混合罐排入所述上游端，并有泵装置使所述浆在所述管道中流动。

24、如权利要求23中所述的发电站，其特征为，所述浆从所述混合罐的下端排出，还包括有用来把气态二氧化碳同时带着来自所述混合罐的排浆喷进所述混合罐的上端，其压力比从来自所述混合罐中的排出浆的压力大，以防止在所述泵装置中产生气穴现象。

25、如权利要求10中所述的发电站，其特征为，该热交换装置包括喷咀装置用来把一部分的所述低温气直接喷入给所述蒸汽冷凝器的冷却水中。

26、如权利要求10中所述的发电站，其特征为，所述低温气是二氧化碳，热交换装置包括喷咀装置用来把一部分的所述低温二氧化碳气直接喷入给所述蒸汽冷凝器的冷却水中。

27、如权利要求27中所述的发电站，其特征为，所述冷却塔有一个槽，所述喷咀装置把低温二氧化碳气喷入所述槽的水中。

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