CN102533342A

CN102533342A - 用于聚集浆状物中的固体燃料的系统和方法

Info

Publication number: CN102533342A
Application number: CN2011103652963A
Authority: CN
Inventors: A·马宗达; P·S·萨克
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: Air Products and Chemicals Inc
Priority date: 2010-11-08
Filing date: 2011-11-08
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2031-11-08
Also published as: US8668751B2; US20120110908A1; CN102533342B

Abstract

本发明涉及用于聚集浆状物中的固体燃料的系统和方法，具体而言，根据各种实施例，一种系统包括第一横流式过滤器(10，186)，其构造成从燃料浆状物去除至少第一部分液体，从而增加所述燃料浆状物中固体燃料的聚集。该系统还包括构造成从燃料浆状物产生合成气的气化器(106)。

Description

用于聚集浆状物中的固体燃料的系统和方法

技术领域

本文公开的主体涉及用于在气化之前聚集浆状物中的固体燃料的系统和方法。

背景技术

合成气可通过诸如煤的给料的气化生产，并且可例如在整体气化联合循环(IGCC)发电设备中用作燃料。在气化之前，给料可通过泵传输至气化器。给料可包括浆状物(即固体燃料在液体中的悬浮液)。如由浆状物的粘度以及稳定性决定的泵送浆状物的能力可决定并限制浆状物的聚集。在泵送浆状物之前，浆状物中固体燃料的聚集可受表面活性剂添加的影响。然而，通过表面活性剂获得的聚集也可能限于其中浆状物对于泵送足够稳定而黏性的情况下的聚集。因此，不能获得浆状物中固体燃料的更高聚集可能限制气化期间的碳转换以及冷气体效率。

发明内容

以下概述了在范围上与最初要求保护的发明相称的某些实施例。这些实施例不意图限制所要求保护的发明的范围，相反这些实施例仅意图提供本发明的可能形式的简要概述。事实上，本发明可包括可与以下详述的实施例相似或相异的多种形式。

根据第一实施例，一种系统包括构造成从燃料浆状物去除至少第一部分液体以增加燃料浆状物中固体燃料的聚集。该系统还包括构造成从燃料浆状物产生合成气的气化器。

根据第二实施例，一种系统包括构造成控制用于气化的燃料浆状物中固体燃料的聚集的浆状物聚集控制器，其中该浆状物聚集控制器构造成经由横流式过滤器调节从燃料浆状物去除液体。

根据第三实施例，一种方法包括至少部分地通过经由横流式过滤器调节从燃料浆状物去除液体而控制燃料浆状物中固体燃料的聚集。该方法还包括气化横流式过滤器下游的气化器中的燃料浆状物。

附图说明

当参考附图阅读以下具体实施方式时，本发明的这些和其它特征、方面以及优点将变得更好理解，其中贯穿附图，相似的标号代表相似的部件，其中：

图1是利用过滤器来增加浆状物中的固体燃料聚集的整体联合循环(IGCC)发电设备的一个实施例的示意性方块图；

图2是气化器上游所采用的过滤系统的一个实施例的示意性方块图；

图3是并联采用多个过滤器的过滤系统的一个实施例的示意性方块图；

图4是串联采用多个过滤器的过滤系统的一个实施例的示意性方块图；

图5是在过滤器内采用多个流通道的过滤系统的一个实施例的示意性方块图；

图6是采用会聚型过滤器的过滤系统的一个实施例的示意性方块图；以及

图7是采用搅拌和加热系统的过滤系统的一个实施例的示意性方块图。

部件列表

10过滤器

12泵

14阀

16控制器

100IGCC系统

102燃料源

104浆状物准备单元

106气化器

107气化器冷却器

108熔渣

110气体清洁单元

111硫

112硫处理器

113盐

114水处理单元

116气体处理器

117残余气成分

118燃气涡轮发动机

120燃烧器

122空气分离单元

123空气压缩机

124DGAN压缩机

128冷却塔

130涡轮

131驱动轴

132压缩机

134负载

136蒸汽涡轮发动机

138热回收蒸汽发生器

140负载

142冷凝器

152过滤系统

154箭头

156燃料浆状物喷射器

158浆状物混合泵

160罩壳

161外壁

162过滤器介质

163偏移距离

164穿孔

166箭头

167长度

168长度

170宽度

172控制系统

174阀

176箭头

186第一横流式过滤器

188第二横流式过滤器

190箭头

192箭头

194阀

196阀

198箭头

200箭头

201阀

202阀

204阀

206阀

208阀

210阀

212液体源

222阀

224阀

226路径

228路径

230阀

232阀

234阀

236阀

238阀

240阀

242阀

244阀

246阀

256阀

258阀

260浆状物流径

262浆状物流径

264浆状物流径

265入口

266出口

267路径

274箭头

276宽度

278宽度

280箭头

282入口

290搅拌系统

292加热系统

294搅拌器

296驱动器

298外表面

300内容积

302内表面

304加热器

306加热元件

308热交换器

310外部热源

312热交换器

314设备部件

316阀

318阀

具体实施方式

以下将描述本发明的一个或多个特定实施例。为了提供对这些实施例的简要描述，在本说明书中可能不描述实际实施方式的全部特征。应该理解的是，在任何此类实际实施方式的开发中，如在任何工程或设计项目中一样，必须做出许多实施方式特定的决定来达成开发者的特定目标，例如遵循系统相关和业务相关的限制，这可能从一个实施方式到另一个实施方式而不同。而且，应该理解的是，此类开发努力可能是复杂而耗时的，但对于那些受惠于本发明公开的本领域技术人员仍将成为设计、制造以及生产中的日常工作。

当介绍本发明的各种实施例的要件时，用词“一”、“一个”、“该”以及“所述”意在指存在一个或多个要件。用词“包括”、“包含”以及“具有”意在为包括性的，并且表示除了所列举的要件之外可能还有另外的要件。

本公开涉及用于在气化前聚集浆状物(即悬浮在水或另一种液体中的固体燃料)中的固体燃料(例如煤)的系统和方法。泵经由浆状物喷射器将浆状物输送给气化器。由于浆状物的特性，诸如粘性和稳定性，浆状物内的固体燃料的聚集由泵送浆状物的能力限制。泵送前影响浆状物内固体燃料聚集的努力包括添加表面活性剂。然而，即使使用表面活性剂，可获得的聚集也限于浆状物依然稳定且粘性对于泵送足够的情况。

本公开的实施例提供了一种系统，该系统包括构造成在气化之前从浆状物去除液体(例如水)以聚集固体燃料的至少一个横流式过滤器。例如，该系统可包括设置在燃料浆状物泵下游且在燃料浆状物喷射器上游的浆状物流径中的至少一个横流式过滤器。该横流式过滤器可包括沿着浆状物的流径沿下游方向会聚的过滤器介质。同样，横流式过滤器可包括多个浆状物流径。该系统可包括并联和/或串联设置的多个横流式过滤器。此外，该系统可包括搅拌系统、加热系统和/或吹扫系统。附加的实施例包括控制系统，该控制系统包括配置成控制浆状物中固体燃料的聚集的控制器。例如，控制器可通过调节从浆状物去除的液体(例如水)的量控制浆状物聚集。同样，控制器可控制搅拌系统、加热系统和/或吹扫系统以改善在过滤器中去除水。进一步的实施例包括一种用于通过横流式过滤器在气化过滤器下游的气化器中的浆状物之前控制燃料浆状物中的固体燃料的聚集的方法。例如，控制可通过调节从浆状物去除液体而发生。在每个所公开的实施例中，该系统和方法被设计成通过经由横流式过滤器从浆状物去除液体而使浆状物中的固体燃料聚集。

现在转向附图，图1是利用过滤器10来增加上述浆状物中的固体燃料聚集的整体联合循环(IGCC)系统100的一个实施例的示意性方块图。过滤器10例如可为横流式过滤器10。通过该横流式过滤器10，浆状物流切向通过过滤器10的表面或过滤器介质。该横流式过滤器10可由高张力材料制成，诸如烧结金属合金。该金属合金可包括镍、钼、铬和/或钨，以及其它金属和金属氧化物。过滤器10的过滤器介质可包括直径为大约1μm到10μm或任何其它合适范围的穿孔。当浆状物以高速以及正压力切向流过该横流式过滤器10时，液体(例如水)作为滤出液被迫通过该穿孔，而固体燃料保留在浆状物内。浆状物的流动防止颗粒在过滤器介质上堆积。尽管参考图1中的IGCC系统100讨论了该横流式过滤器10，但横流式过滤器10的公开实施例可用于任何合适的应用(例如，化学物、肥料、替代天然气、运输燃料或氢气的生产)。换言之，IGCC系统100的以下讨论不意图将所公开的实施例限于IGCC。

IGCC系统100产生并燃烧合成气体，即合成气，以产生电力。IGCC系统100的元件可包括燃料源102，诸如固体给料或固体燃料，其可用作用于IGCC的能量源。燃料源102可包括煤炭、石油焦、生物质、木基材料、农业废弃物、柏油、沥青，或其它含碳物品。燃料源102的固体燃料可传给浆状物准备单元104。浆状物准备单元104例如可通过切碎、研磨、打碎、磨粉、压块或粒化燃料源102而使燃料源102重新设置尺寸或形状，然后将燃料源102(例如煤)与液体溶剂(例如水)混合而产生燃料浆状物(例如煤浆)。

在图示的实施例中，泵12将给料从浆状物准备单元104输送至过滤器10(例如横流式过滤器10)。过滤器10构造成从燃料浆状物去除至少一部分液体，以如上所述增加燃料浆状物中固体燃料的聚集。过滤器10联接到一个或更多阀14上。阀14使得能够控制要从浆状物去除的液体的量。在某些实施例中，阀14可用于允许液体(例如水)的流进入过滤器10以吹扫或清洁过滤器10。阀14联接到控制器16上(例如，浆状物聚集控制器16)。控制器16配置成经由过滤器10控制液体的去除，以调节燃料浆状物中固体燃料的聚集。例如，控制器16配置成调节阀14，从而控制从浆状物去除的液体的量。在一些实施例中，控制器16可配置成经由另一个阀14来控制吹扫系统，以清洁或吹扫过滤器10。在其它实施例中，控制器16也可配置成通过调节搅拌系统和/或加热系统来控制燃料浆状物中固体燃料的聚集。

浆状物从过滤器10例如经由燃料浆状物喷射器输送至气化器106。气化器106将给料102转换成合成气，例如，一氧化碳和氢气的组合。取决于采用的气化器106的类型，此转换可通过将给料置于处于升高的压力(例如，从大约20bar到85bar)和温度(例如，大约700℃到1600℃)下的受控量的蒸汽和氧气中而达成。

此气化过程包括经历热解过程的给料，由此加热给料。取决于用来产生给料的燃料源102，气化器106内的温度在热解过程期间可以变化。在热解过程期间给料的加热可产生固体(例如，炭)和残余气(例如，一氧化碳、氢气和氮气)。由热解过程从给料残余的炭可仅重达原始给料的重量的大约30％。

气化器106中还发生部分氧化过程。氧化过程可包括将氧气引向炭和残余气。炭和残余气与氧气反应以形成二氧化碳和一氧化碳，其为后续的气化反应提供热量。部分氧化过程期间的温度可从大约700摄氏度到大约1600摄氏度而变化。在气化期间可将蒸汽引入气化器106。在从大约800℃到1100℃之间变化的温度下，炭可与二氧化碳以及蒸汽反应以产生一氧化碳和氢气。本质上，气化器利用蒸汽和氧气来允许其中一些给料被“燃烧”以产生一氧化碳并释放能量，其驱动将更多的给料转换成氢气和另外的二氧化碳的第二反应。

以这种方式，通过气化器106制造合成的气体。此合成的气体可包括大约85％的等比例的CO和氢气，以及CH₄，HCl，HF，COS，NH₃，HCN和H₂S(基于给料的硫含量)。此合成的气体可称为未处理合成气、原料合成气或高硫合成气，因为其包含例如H₂S。气化器106还可产生废弃物，诸如熔渣108，其可为潮湿的灰烬材料。此熔渣108可从气化器106去除，并例如作为路基或另一种建筑材料而处置。在清洁原料合成气之前，可利用合成气冷却器107来冷却热的合成气。合成气的冷却可产生高压蒸汽，其可用来如以下所述产生电功率。在冷却原料合成气后，可利用气体清洁单元110来清洁该原料合成气。气体清洁单元110可洗涤原料合成气，以从原料合成气中去除HCl，HF，COS，HCN和H₂S，其可通过例如硫处理器112中的酸性气体去除过程而在硫处理器112中包括硫111的分离。此外，气体清洁单元110可从原料合成气通过水处理单元114分离盐113，水分离单元可利用水净化技术从原料合成气产生可用的盐113。随后，来自气体清洁单元110的气体可包括处理的、清洁的和/或净化的合成气(例如，已经从该合成气去除硫111)，以及痕量的其它化学物，例如，NH₃(氨)和CH₄(甲烷)。

可利用气体处理器116来从处理的合成气去除残余气成分117，例如氨和甲烷，以及甲醇或其它残余化学物。然而，从处理的合成气去除残余气成分117是可选的，因为处理的合成气即便包含残余气成分117时(例如尾气)也可用作燃料。在这一点上，处理的合成气可包括大约40％的CO，大约40％的H₂，以及大约20％的CO₂，并且可大体上去除了H₂S。此处理的合成气可被作为可燃烧燃料传输至气体涡轮发动机118的燃烧器120(例如，燃烧室)。备选地，可在传输至燃气涡轮发动机118之前从处理的合成气去除CO₂。

IGCC系统100还可包括空气分离单元(ASU)122。ASU 122可操作以例如通过蒸馏技术将空气分离成成分气体。ASU 122可从由补充空气压缩机123供应给其的空气中分离出氧气，并且ASU 122可将分离的氧气传输给气化器106。此外，ASU 122可将分离的氮气传输至稀释剂氮气(DGAN)压缩机124。

DGAN压缩机124可将从ASU 122接收的氮气压缩至至少等于燃烧器120中的那些氮气的压力水平，以便不干扰合成气的适当燃烧。因此，一旦DGAN压缩机124已经充分地将氮气压缩至适当的水平，DGAN压缩机124就可将压缩的氮气传输至燃气涡轮发动机118的燃烧器120。氮气可用作稀释剂以例如促进控制排放物。

如之前所述，可将压缩的氮气从DGAN压缩机124传送至燃气涡轮发动机118的燃烧器120。燃气涡轮发动机118可包括涡轮130、驱动轴131和压缩机132，以及燃烧器120。燃烧器120可接收诸如合成气的燃料，其可在压力下从燃料喷嘴喷入。此燃料可与压缩空气以及来自DGAN压缩机124的压缩氮气混合，并在燃烧器120内燃烧。此燃烧可产生热的增压排放气体。

燃烧器120可将排放气体引向涡轮130的排放出口。随着排放气体从燃烧器120通过涡轮130，该排放气体推动涡轮130中的涡轮叶片，以使驱动轴131沿着燃气涡轮发动机118的轴线旋转。如图所示，驱动轴131连接到燃气涡轮发动机118的各种部件上，包括压缩机132。

驱动轴131可将涡轮130连接到压缩机132上以形成转子。压缩机132可包括联接到驱动轴131上的叶片。因此，涡轮130中涡轮叶片的旋转可导致将涡轮130连接到压缩机132上的驱动轴131使压缩机132内的叶片旋转。压缩机132中的叶片的此旋转导致压缩机132压缩经由压缩机132中的空气进口接收的空气。压缩的空气然后可输送至压缩机120并与燃料以及压缩的氮气混合，以允许更高效率的燃烧。驱动轴131还可连接到负载134上，其可为静止负载，诸如发电机，以例如在动力设备中产生电功率。实际上，负载134可为任何合适的装置，该装置由燃气涡轮发动机118的旋转输出提供动力。

IGCC系统100还可包括蒸汽涡轮发动机136以及热回收蒸汽发生(HRSG)系统138。蒸汽涡轮发动机136可驱动第二负载140。该第二负载140也可为用于产生电功率的发电机。然而，第一负载130和第二负载140两者均可为能够由燃气涡轮发动机118以及蒸汽涡轮发动机136驱动的其它类型的负载。此外，尽管如图示实施例中所示燃气涡轮发动机118和蒸汽涡轮发动机136可驱动分离的负载134和140，但燃气涡轮发动机118和蒸汽涡轮发动机136也可串联使用来通过单个轴驱动单个负载。蒸汽涡轮发动机136以及燃气涡轮发动机118的具体构造可以是实施方式特定的，并且可包括多个部分的任何组合。

IGCC系统100还可包括HRSG 138。高压蒸汽可从合成气冷却器107传输到HSRG 138中。同样，可将来自燃气涡轮发动机118的加热的排气运送到HRSG 138中，并用来加热水，且产生用来驱动蒸汽涡轮发动机136的蒸汽。例如，来自蒸汽涡轮发动机136的低压段的排气可被引入冷凝器142。冷凝器142可利用冷却塔128来用加热的水交换冷却的水。冷却塔128起作用以向冷凝器142提供冷水，从而协助冷凝从蒸汽涡轮发动机136传送到冷凝器142的蒸汽。来自冷凝器142的冷凝物又可被引入HRSG 138。再一次，来自燃气涡轮发动机118的排气也可被引入HRSG 138，以加热来自冷凝器142的水并产生蒸汽。

在诸如IGCC系统100的联合循环系统中，热排气可与由合成气冷却器107产生的蒸汽一起从燃气涡轮发动机118流动并通向HRSG138，在此处其可用来产生高压、高温蒸汽。由HRSG 138产生的蒸汽然后可通过蒸汽涡轮发动机136用于动力发生。此外，所产生的蒸汽还可供应给其中可使用蒸汽的任何其它过程，诸如气化器106。燃气涡轮发动机118产生循环常称作“至顶循环”，而蒸汽涡轮发动机136产生循环常称作“及底循环”。通过如图1中所图示的组合这两个循环，IGCC系统100可在两个循环中导致更高的效率。特别是，来自至顶循环的排放热量可被捕获并用来产生在及底循环中使用的蒸汽。

图2-7图示了与过滤器10相关联的过滤系统的各种实施例。图2是气化器106上游所采用的过滤系统152的一个实施例的示意性方块图。过滤系统152被设计成在气化前但在燃料浆状物的泵送之后增加燃料浆状物内的固体燃料的聚集。过滤系统152包括设置在总体由箭头154指示的浆状物流径中的过滤器10，位于燃料浆状物泵12的下游。过滤器10还设置在燃料浆状物喷射器156的上游。过滤器10可为如上所述的横流式过滤器12。在浆状物泵12的上游，浆状物混合罐158构造成通过将固体燃料与液体(例如水)混合以产生悬浮液来准备燃料浆状物。浆状物混合罐158构造成将燃料浆状物输送至浆状物泵12。浆状物泵12构造成沿具有横流式过滤器10的浆状物流径154泵送燃料浆状物。浆状物流径154延伸通过横流式过滤器10的罩壳160。此外，浆状物流径154由过滤器介质162包围。例如，过滤器介质162可为中空圆柱形(例如环形)过滤器介质，其可从罩壳160的外壁161偏离一偏离距离163。过滤器介质162可焊接至罩壳160。过滤器介质162包括如上所述的穿孔164。横流式过滤器10构造成从燃料浆状物去除至少一部分液体，以增加燃料浆状物中固体燃料的聚集。当燃料浆状物沿着浆状物流径154切向流动并通过横流式过滤器10时，液体的一部分由于高速度和正压力而作为滤出液被强制通过过滤器介质162的穿孔164，如箭头166总体所示。高速度和正压力还将固体燃料保持在燃料浆状物内，以及使固体燃料沿浆状物流径154移动，从而增加了燃料浆状物内固体燃料的聚集。燃料浆状物的流动还清洁了过滤器介质162，从而导致过滤器10的自我清洁。过滤器10可从燃料浆状物去除任何量的液体。例如，过滤器10可从燃料浆状物去除百分之1到20、1到10、或1到5的液体。

过滤器10内的压力可从400psi到1400psi变化。例如，压力可为400，500，600，700，800，900，1000，1100，1200，1300和1400，或两者之间的任何压力。除了压力，可调节影响燃料浆状物的流动的过滤器10的其它因素。泵12和气化器106之间的长度167(例如对于管道)可从大约100英尺到300英尺而变化。例如，长度167可为大约100，125，150，175，200，225，250，275或300英尺，或者两者之间的任何距离。过滤器10的长度168可从大约6英尺到50英尺或任何其它合适的长度而变化。例如，过滤器长度168可为大约6，10，20，30，40或50英尺，或两者之间的任何距离。过滤器10内的过滤器介质162的宽度170可从大约4英寸到8英寸变化，或任何其它合适的宽度。例如，宽度170可为大约4，5，6，7或8英寸，或两者之间的任何距离。过滤器10的长度168和过滤器介质162的宽度170的调节可允许控制过滤器10内的流速和压力两者。

在流过过滤器10后，浆状物燃料由浆状物喷射器156接收。浆状物喷射器156构造成接收燃料浆状物并将其喷入气化器106。气化器106构造成如上所述由燃料浆状物产生合成气。增加泵送后燃料浆状物中固体燃料的聚集可改善燃料浆状物的气化中的碳转化和冷气体效率，同时防止与泵送高聚集浆状物相关的问题。

过滤系统152还包括构造成经由横流式过滤器10控制液体(例如水)的去除的控制系统172，以调节燃料浆状物中固体燃料的聚集。控制系统172包括控制器16(例如浆状物聚集控制器16)。控制器16配置成控制用于气化的燃料浆状物中的固体燃料的聚集。具体地，控制器16配置成经由横流式过滤器10调节从燃料浆状物去除液体。在某些实施例中，阀174将从燃料浆状物去除的液体的流率保持在恒定速率以控制聚集。在其它实施例中，可控制阀174以基于给料提供可变流率。去除的液体或滤出液被再循环至浆状物混合罐158，如由箭头176总体所示，以便与固体燃料混合来形成更多燃料浆状物。控制器16联接到阀174上。控制器16决定由调节阀174去除的液体的流率。例如，阀174可关闭以防止从燃料浆状物去除液体。备选地，阀174可打开至变化的程度从而决定去除的液体的流率。控制器16对于用户输入和反馈做出响应以调节流率。例如，控制器16可响应于来自系统部件的与燃料浆状物中的固体燃料的聚集相关的反馈。作为进一步的示例，反馈可来自位于各种系统部件处的变换器，诸如浆状物混合罐158，浆状物泵，阀174，和/或浆状物喷射器156。反馈也可间接与燃料浆状物中的固体浓度的聚集相关。例如，变换器可位于气化器106处，以提供关于气化器106的性能或燃料浆状物的发热量的反馈，其可为燃料浆状物中固体燃料的聚集的间接指标。反馈可包括燃料浆状物中固体燃料的聚集的实际测量值。同样，反馈可包括与燃料浆状物中的固体燃料的聚集间接相关的其它参数的测量值，诸如温度、压力和/或其它参数。由该反馈，可经由横流式过滤器10控制燃料浆状物中的固体燃料的聚集。

过滤系统152的实施例可包括多个过滤器10。图3是并联采用多个过滤器10的过滤系统152的一个实施例的示意性方块图。如上所述，过滤系统152被设计成在气化前但在燃料浆状物的泵送之后增加燃料浆状物内的固体燃料的聚集。过滤系统152包括分别沿总体由箭头190和192指示的第一和第二浆状物流径并联设置的第一横流式过滤器186和第二横流式过滤器188两者，它们位于燃料浆状物泵12的下游。在其它实施例中，过滤系统152可包括并联的多于2个过滤器10。例如，过滤系统152可包括3到5个或更多过滤器10。浆状物泵12联接在设置于泵12的上游的浆状物混合罐158上。浆状物混合罐158和浆状物泵12如上所述。横流式过滤器186和188也设置在燃料浆状物喷射器156的上游。燃料浆状物喷射器156联接到设置在燃料浆状物喷射器156的下游的气化器106上。燃料浆状物喷射器156和气化器106如上所述。

各横流式过滤器186和188如上所述单独操作。第一横流式过滤器186构造成从燃料浆状物去除至少第一部分液体，而第二横流式过滤器构造成从燃料浆状物去除至少第二部分液体。横流式过滤器186和188可由控制系统172单独操作或同时操作。具体地，控制器16如上所述控制每个横流式过滤器186和188。例如，控制器16分别联接至过滤器186和188的阀194和196，并且配置成控制燃料浆状物中固体燃料的聚集。从燃料浆状物去除的液体被再循环至浆状物混合罐158，如由箭头198和200总体所示。控制器16还可分别联接至设置在第一和第二浆状物流径190和192中的阀201和202，位于浆状物泵12和过滤器186及188之间。通过打开和关闭阀201和202，控制器16确定在过滤系统152中是使用横流式过滤器186和188的一个还是两个。例如，控制器16可打开阀201从而允许使用第一横流式过滤器186，同时关闭阀202从而防止使用第二横流式过滤器188，且反之亦然。备选地，控制器16可打开阀200和202两者以允许使用两个过滤器186和188。当使用过滤器186和188两者时，控制器16可调节阀201和202以允许燃料浆状物的相同和/或不同流量。此外，当两个过滤器同时使用时，控制器16可调节阀194和196以允许在相应浆状物流道190和192中从燃料浆状物去除液体的相同和/或不同速率。

此外，控制器16控制过滤器186和188的吹扫或清洁。控制器16分别联接至设置在第一和第二浆状物流道190和192中的阀204和206，位于过滤器186及188下游及燃料浆状物喷射器156上游。阀204和206的打开允许聚集的燃料浆状物流向燃料浆状物喷射器156，且然后流向气化器106，如上所述。此外，控制器16联接至阀208和210。控制器16控制阀208和210的打开和关闭，以允许来自液体源212(例如冲洗水)的液体(例如水)流冲洗过滤器186和188。例如，控制器16可关闭阀194，196，201，202，204和206，并打开阀194，196，208和210，以允许通过冲洗液体清洁过滤器186和188的各过滤器介质162。冲洗液体向上游流过过滤器186和188，并随后流过路径198和200到达浆状物混合罐158，以将液体与固体燃料混合，从而形成更多燃料浆状物。相反，阀208和210可关闭，并且其他阀打开以使得能够控制燃料浆状物中固体燃料的聚集。然而，通过打开阀194，196，208和210，控制器16配置成允许在过滤器186和188两者中同时或单独进行吹扫。此外，控制器16配置成使得能够控制一个过滤器186或188中固体燃料的聚集，而同时允许另一个过滤器186或188中的吹扫。并联使用多个过滤器10可允许比单个过滤器10从燃料浆状物中去除更多湿气。此外，具有并联的多个过滤器10允许当其他过滤器10不能使用时(例如需要维修)一个过滤器10的操作。

除了并联的过滤器10，过滤系统152还可包括串联的过滤器10。图4是串联采用多个过滤器10的过滤系统152的一个实施例的示意性方块图。如上所述，过滤系统152被设计成在气化前但在固体燃料浆状物的泵送之后增加燃料浆状物内的固体燃料的聚集。过滤系统152包括沿燃料浆状物泵12下游的浆状物流道154串联设置的第一横流式过滤器186和第二横流式过滤器188两者，此处过滤器186和188配置成分别从燃料浆状物去除至少第一和第二部分液体。在其它实施例中，过滤系统152可包括串联的多于2个过滤器10。例如，过滤系统可包括3到5个或更多过滤器10。如上所述，浆状物混合罐158设置在过滤器186和188的上游，而浆状物燃料喷射器156和气化器106设置在过滤器186和188的下游。

如上所述，横流式过滤器186可经由控制系统172单独操作或同时操作。控制器16如上所述控制每个横流式过滤器186和188。例如，控制器16分别联接至过滤器186和188的阀222和224，并且配置成经由从燃料浆状物去除液体而控制燃料浆状物中固体燃料的聚集。如上所述，控制器16可调节阀222和224以允许在相同的浆状物流道154中从燃料浆状物去除液体的相同和/或不同速率。去除的液体被经由路径226和228再循环回到混合罐以如上所述产生更多燃料浆状物。同样，如上所述，控制器16联接到阀230和232以允许从冲洗液体源212用液体(例如水)冲洗过滤器186和188。

控制器16联接到阀234和236以控制燃料浆状物流进出第一横流式过滤器186。控制器16还联接到阀238和240以控制燃料浆状物流进出第二横流式过滤器188。此外，控制器16联接到阀240和242上以允许当阀240和242打开且阀234和236关闭时绕过第一横流式过滤器186。控制器16联接到阀244和246上以允许当阀244和246打开且阀238和240关闭时绕过第二横流式过滤器188。控制器16到所有这些阀的联接允许控制器16顺序或单独使用过滤器186和188控制从燃料浆状物去除水。顺序使用过滤器186和188可允许固体燃料在燃料浆状物中比单独使用过滤器186或188聚集到更大的程度。此外，控制器16配置成控制过滤器186和188的同时或独立吹扫。此外，控制器16配置成使得能够使用过滤器186或188控制燃料浆状物中固体燃料的聚集，而同时吹扫另一个过滤器186或188。如上所述，控制器16响应于关于流率的用户输入以及响应于来自系统部件的涉及燃料浆状物中固体燃料的聚集的反馈。例如，反馈可来自位于不同系统部件处的变换器，例如混合罐158，浆状物喷射器156和/或气化器106。如上所述，反馈可为涉及燃料浆状物中固体燃料聚集的直接或间接测量值。

除了包括多个过滤器10，过滤系统152可包括以不同实施例帮助聚集燃料浆状物中的固体燃料的过滤器10。图5是在过滤器10内采用多个流通道的过滤系统152的一个实施例的示意性方块图。如上所述，浆状物混合罐158和浆状物泵12设置在横流式过滤器10的上游。浆状物喷射器156设置在过滤器10的下游。同样，如上所述，控制器16控制分别经由阀256和258从过滤器10去除液体和吹扫。图示的横流式过滤器10包括罩壳160和延伸穿过该罩壳160的多个浆状物流径260、262和264。各浆状物流径260、262和264由过滤器介质162包围(例如环状过滤器介质)。燃料浆状物由过滤器10在过滤器10的入口265附近接收，之后燃料浆状物在浆状物流径260、262和264之间分配。如上所述，然后当浆状物切向流过各浆状物流径260、262和264的各过滤器介质162时从燃料浆状物去除液体(例如水)。去除的液体或滤出液被经由路径267再循环回到浆状物混合罐，以用来准备更多的燃料浆状物。在流过各过滤器介质162之后，聚集的浆状物在出口266处离开过滤器至浆状物喷射器156用于喷射至气化器106。多个流通道的使用可增加可从浆状物去除的液体的量，从而在气化之前聚集燃料浆状物内的固体燃料。结果，可改善燃料浆状物的气化中的碳转化以及冷气体效率。

备选地，过滤系统152可包括会聚的过滤器10。例如，图6是采用会聚型过滤器10的过滤系统152的一个实施例的示意性方块图。过滤系统152和其它部件如图5中所述，除了过滤器设计。图示的横流式过滤器10包括罩壳160。横流式过滤器10包括延伸穿过罩壳160由箭头274总体指示的浆状物流径。浆状物流径274由过滤器介质162包围。过滤器介质162在下游方向上沿浆状物流径274从横流式过滤器10的入口265向出口266会聚。例如，过滤器介质162可为中空锥形过滤器介质162。当燃料浆状物在入口265处进入时，过滤器介质162具有宽度276。当燃料浆状物在出口266处离开时，过滤器介质162具有宽度278。在某些实施例中，宽度276可从比宽度276大大约2到10倍而变化。例如，宽度276可为比宽度278大大约2，4，6，8或10倍。会聚的过滤器介质152在浆状物向下游流动时沿其表面产生更多剪力。增加的剪力会导致由过滤器介质162从燃料浆状物去除更多液体，如箭头280总体所示。去除更多的液体可允许在气化之前燃料浆状物中固体燃料的更高聚集。如上所述，去除的液体或滤出液经由路径267被再循环到浆状物混合罐158。在图示的实施例中，到液体去除路径267的入口282定位成更加朝向过滤器10的出口264，因为更大部分的去除液体可以定位成朝向过滤器10的该部分。在其它实施例中，到路径267的入口282可沿过滤器10的其他部分设置。

如之前提及的，过滤系统152可包括用于帮助聚集燃料浆状物中的固体燃料的其它系统。图7是采用搅拌和加热系统的过滤系统152的一个实施例的示意性方块图。如上所述，过滤系统152包括设置在浆状物流径154中的过滤器10，位于燃料浆状物泵12的下游且位于燃料浆状物喷射器156的上游。如上所述，横流式过滤器10包括罩壳160和过滤器介质162。过滤器10可如上所述从燃料浆状物去除液体。除了过滤器10，过滤系统152还包括联接到横流式过滤器10上的搅拌系统290和加热系统292。搅拌系统290包括联接到驱动器296上的搅拌器294。驱动器296构造成使得搅拌器294搅拌。搅拌器294构造成搅拌该横流式过滤器10。如图所示，搅拌器294设置在罩壳160的外表面298上。在某些实施例中，搅拌器294设置在过滤器10的内容及300内。例如，搅拌器294可定位在罩壳160的内表面302上或直接定位在过滤器介质162上。横流式过滤器10的搅拌或振动去除可能粘附在过滤器介质162上的任何可能的滤后沉淀或颗粒。这保持过滤器10清洁，并允许从燃料浆状物恒定地去除液体以使得浆状物中的固体燃料聚集。

如上所述，过滤系统152包括加热系统292。加热系统292包括构造成加热横流式过滤器10的至少一个加热器304。横流式过滤器10的加热允许从燃料浆状物去除更多液体，从而进一步聚集燃料浆状物中的固体燃料。加热器304可包括加热元件306和热交换器308。如图所示，加热元件306和热交换器308设置在过滤器10的内容及300内，在罩壳160的内表面302上。在其它实施例中，加热元件306和/或热交换器308可直接设置在过滤器介质162上。备选地，加热元件306和/或热交换器308可设置在罩壳160的外表面298上。

热量经由外部热源310提供给加热元件306。热源310可包括蒸汽、燃烧排气(例如来自燃气涡轮机、锅炉或高炉)、加热的工艺用水或废热。例如，可从各种设备部件获得废热，诸如热处理单元、压缩机、发动机或整体气化联合循环系统(IGCC)的部件。热交换器312可从各种设备部件314或外部热源向热交换器308传递热量，且然后热交换器308可将热量直接传递至横流式过滤器10或通过热传递介质间接传递。例如，热交换器308可将热量传递至罩壳160、过滤器10的内容积300或过滤器介质162。

控制器16(例如浆状物聚集控制器16)被联接到搅拌系统290和加热系统292两者上。控制器16配置成控制搅拌系统290以搅拌横流式过滤器10。控制器16可如上所述响应于反馈以控制搅拌系统290。同样，控制器16配置成控制加热系统292以加热横流式过滤器10。例如，控制器16被联接到热源310上以控制提供给加热元件306的热量。此外，控制器16被联接到阀316和318上，以控制从设备部件314到热交换器312的热交换，以及热量从热交换器312到热交换器308的传递，且然后至横流式过滤器10。控制器16可如上所述响应于反馈以控制加热系统292。搅拌系统290和加热系统292的控制以及如上所述的液体去除允许控制器16确定从燃料浆状物去除的液体的量，以聚集燃料浆状物中的固体燃料。

在某些实施例中，一种方法可包括经由横流式过滤聚集燃料浆状物并气化聚集的燃料浆状物。例如，该方法可包括至少部分地通过如上所述经由横流式过滤器10调节从燃料浆状物去除液体而控制燃料浆状物中固体燃料的聚集。控制聚集可包括如上所述控制横流式过滤器10的搅拌。同样，控制聚集可包括如上所述控制横流式过滤器10的加热。此外，该方法还可包括气化横流式过滤器10下游的气化器106中的燃料浆状物。

所公开的实施例的技术效果包括在燃料浆状物泵12下游以及燃料浆状物喷射器156上游采用燃料浆状物的横流式过滤。将横流式过滤器10设置在泵12和喷射器156之间允许从燃料浆状物去除液体，从而获得泵送后浆状物中更高的固体燃料的聚集。增加泵送后燃料浆状物中可获得的固体燃料的聚集水平避免了与泵送较高聚集浆状物相关的问题，并且还可改善燃料浆状物的气化中的碳转换和冷气体效率。期望的聚集也可经由控制系统172进行调节。

本书面说明书使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使得本领域技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，并执行任何结合的方法。本发明可授予专利的范围由权利要求书限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果此类其它示例具有无异于权利要求书的字面语言的结构性元件，或者如果它们包括与权利要求书的字面语言并无实质性区别的等价结构性元件，则此类其它示例意在处在权利要求书的范围内。

Claims

1.一种系统，包括：

第一横流式过滤器(10，186)，其构造成从燃料浆状物去除至少第一部分液体，从而增加所述燃料浆状物中固体燃料的聚集；以及

气化器(106)，其构造成从所述燃料浆状物产生合成气。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统包括燃料浆状物喷射器(156)，所述燃料浆状物喷射器(156)构造成接纳所述燃料浆状物并将所述燃料浆状物喷入所述气化器(106)。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统包括燃料浆状物泵(12)，所述燃料浆状物泵(12)构造成沿具有所述第一横流式过滤器(10，186)的浆状物流径(154)泵送所述燃料浆状物。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第一横流式过滤器(10，186)在所述燃料浆状物泵(12)下游设置在浆状物流径(154)中。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统包括联接到所述第一横流式过滤器(10，186)上的搅拌系统(290)，其中所述搅拌系统(290)包括构造成搅拌所述第一横流式过滤器(10，186)的搅拌器(294)。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统包括联接到所述第一横流式过滤器(10，186)上的加热系统(292)，其中所述加热系统(292)包括构造成加热所述第一横流式过滤器(10，186)的至少一个加热器(304)。

7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统包括构造成经由所述第一横流式过滤器(10，186)控制液体的去除的控制系统(172)，以调节所述燃料浆状物中所述固体燃料的聚集。

8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统包括构造成从所述燃料浆状物去除至少第二部分液体的第二横流式过滤器(10，188)。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述第一横流式过滤器(10，186)和第二横流式过滤器(10，186)分别沿第一浆状物流径(190)和第二浆状物流径(192)并联设置。

10.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述第一横流式过滤器(10，186)和第二横流式过滤器(10，188)沿浆状物流径(154)串联设置。