CN102753892A - 被动式固体供应系统以及供应固体的方法 - Google Patents

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S·W·迈尔
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Abstract

一种固体供应系统，具有固体除气区和固体泵送区，以及用于将固体（例如研磨成粉的干煤）供应到一设备（例如气化处理设备）的方法。所述固体除气区包括容器，所述容器具有由一个或多个倾斜壁限定的通道。所述固体除气区可操作成对所述固体除气并将所述固体输送到所述固体泵送区。在固体除气区中，所述固体在进入所述固体泵送区之前或进入所述固体泵送区时被足够地压紧以通过所述固体泵送区被有效地输送。

Description

被动式固体供应系统以及供应固体的方法
技术领域
本发明总体涉及具有固体除气区和固体泵送区的固体供应系统，以及用于将例如研磨成粉的干煤供应到例如气化处理设备的方法。所述固体除气区包括一容器，所述容器具有由一个或多个倾斜壁限定的通道。所述固体泵送区包括固体输送泵，例如带（牵引器）、滚筒或旋转式泵。
背景技术
煤气化工艺需要将煤或其他含碳固体变成合成气体。虽然干煤和水浆体都可以用在气化处理中，但是干煤泵送比目前的水浆体技术热效率更高。许多设备已经被用于泵送微粒材料。这种输送设备包括输送带、回转阀、闸斗仓、螺旋式送料器等。
目前，被用于将干煤泵送到高压的其中一种装置是循环闸斗仓。虽然循环闸斗仓送料气化器的热冷气体效率比气化领域中的其他当前可用技术更高，但是循环闸斗仓的机械效率相对较低。由于在循环闸斗仓工艺中所需的高压罐、阀和气体压缩器，循环闸斗仓的资本成本和操作成本也很高。
在干煤气化中，干煤挤压泵的使用已经变得更普遍。但是，与当前可用的干煤挤压泵相关的一些问题是内部剪切故障区和流动停滞问题。故障区的存在可以导致泵的机械效率的降低，因为它们导致了将来自于机械驱动的力转化成微粒材料的输送的能力的损失。
例如，在诸如转盘式泵之类的干煤挤压泵中，微粒材料进入两个驱动盘壁之间的输送管道并且通过驱动壁的运动从入口向出口驱动。驱动壁的运动将这些颗粒压紧使得这些颗粒传送相互接触位置两侧上的应力并且所述微粒材料接合这些驱动壁，导致驱动力从驱动壁传递到所述微粒材料。当所述微粒材料进入输送管道时，在进入泵送装置之前或者进入泵送装置时，其应该被足够压紧或压缩以使这些颗粒传送它们接触位置两侧的应力，从而导致称做瞬时固体或桥的形成，所述瞬时固体或桥是由压紧的微粒材料组成的，所述压紧的微粒材料允许固体输送泵在微粒材料中形成落差（head）或压力并通过固体输送泵将微粒材料有效地输送到更高压力区。当另外的微粒材料进入入口时，连续的桥应该在输送管道内累积地形成。
细小的微粒和粉末材料，比如干的研磨成粉的煤，通过泵送系统难于有效地输送。细小的微粒和粉末材料在松散地输送时或在通过入口松散地掉落时易于充满气体或者与空气很好地混合。充满气体的细小微粒和粉末材料不可能被足够地压紧以在泵送装置的转盘之间形成接触颗粒的应力传送桥。结果，通过转盘作用在材料上的摩擦力不足以将驱动力传递到所述材料。因此，细小的微粒和粉末材料会在转盘之间滑动并且不可能通过泵送装置有效地输送。如果施加太多的外力来试图压缩所述粉末材料或对所述粉末材料除气，该材料易于过度变实，堵塞入口或输送槽。
因此，在工业中存在对于使用干燥的固体输送泵有效输送尤其是研磨成粉的煤的细小微粒材料的有效微粒输送系统的需求，所述干燥的固体输送泵需要使泵能够在微粒材料中形成落差或压力的颗粒桥。
发明内容
本发明的一个实施方式是一种固体供应系统，包括：
（i）固体除气区，和
（ii）固体泵送区；
其中固体除气区与固体泵送区流动联通；所述固体除气区包括一容器，所述容器具有由一个或多个倾斜壁限定的通道；用于将固体引入所述通道中的入口；用于从所述通道将固体分配到所述固体泵送区中的出口；其中所述一个或多个倾斜壁在从所述入口向所述出口的纵向方向上收敛/集中（converge），相对于竖直平面形成壁角；所述固体除气区可操作成对固体除气并借助于重力将固体输送到所述固体泵送区，其中所述固体在进入所述固体泵送区之前或进入所述固体泵送区时被足够地压紧以被有效地输送通过所述固体泵送区；所述固体除气区流体连接到具有比所述固体除气区更低压力的区域，其中所述固体中的至少一部分流态化气体被从所述固体除气区抽出；以及
其中所述固体泵送区包括可操作成将所述固体输送到一设备的固体输送泵。
在一个优选的实施方式中，固体供应系统的容器具有基本矩形的形状并且具有由如下方程确定的最大的高宽比（Hmax/G）：
Figure BDA00002008854000031
其中：
Figure BDA00002008854000032
其中Hmax是最大高度，G是在通向固体输送泵的入口处的相对的泵运动壁之间的间隙尺寸，W是除气区的宽度，
Figure BDA00002008854000033
是微粒（颗粒）材料的内部摩擦角，
Figure BDA00002008854000034
是微粒（颗粒）材料的壁摩擦角，κ＝1是固体的运行状态（activestate）。
在另一个优选实施方式中，固体供应系统的所述容器具有基本圆锥形的形状并且具有由如下方程确定的最大的高宽比（Hmax/Do）：
Figure BDA00002008854000035
其中：
其中Hmax是最大高度，Do是除气区出口直径的尺寸，
Figure BDA00002008854000037
是微粒（颗粒）材料的内部摩擦角，
Figure BDA00002008854000038
是微粒（颗粒）材料的壁摩擦角，κ＝1是固体的运行状态。
在一个优选的实施方式中，固体包括Geldart分类的“A”或“C”型材料，甚至更优选的，所述固体包括研磨成粉的干煤。
这里的本发明的另一个优选实施方式是用于输送固体的方法，包括：
（i）提供固体除气区和固体泵送区，其中所述固体除气区与所述固体泵送区流动联通；所述固体除气区包括容器，所述容器具有由一个或多个倾斜壁限定的通道；用于将固体引入所述通道中的入口；用于从所述通道将固体分配到所述固体泵送区中的出口；其中所述一个或多个倾斜壁在从所述入口向所述出口的纵向方向上收敛，相对于竖直平面形成壁角；所述固体除气区可操作成对所述固体除气并借助于重力将所述固体输送到所述固体泵送区；所述固体除气区流体连接到具有比所述固体除气区更低压力的区域，其中所述固体中的至少一部分流态化气体被从所述固体除气区抽出；并且，所述固体泵送区包括可操作成输送所述固体的固体输送泵；
（ii）在所述固体除气区中对固体除气，其中所述固体在进入所述固体泵送区之前或进入所述固体泵送区时被足够地压紧以通过所述固体泵送区被有效地输送；
（iii）将所述固体泵送区中的固体泵送至一设备。
通过参照如下的附图和详细实施方式将会理解本发明的另外的目的、特征和优点。
附图说明
图1是包括固体除气区和固体泵送（带/牵引器）区的固体供应系统的立体图。
图2是包括固体源区、固体除气区和固体泵送（带/牵引器）区的固体供应系统的立体图。
图3是包括固体源区、固体除气区和固体泵送（旋转式）区的固体供应系统的立体图。
图4是在Geldart的粉末分类中标示为“A”的固体的除气曲线的图示。
图5是Geldart粉末分类的图示。
图6是在Geldart的粉末分类中标示为“A”的固体的流态化曲线的图示。
图7是包括固体除气区和部分固体泵送（带/牵引器）区的固体供应系统的立体图。
图8是锥形除气区的设计参数图。Da是锥顶的直径，Do是锥的出口直径，α是锥角，H是锥的高度。坐标系统（r，θ，h）的原点在锥的顶点上。
图9是示出微粒（颗粒）材料中的压力饱和度（红线）。液体柱的压力（蓝线）随着距离顶表面的深度线性增加。
图10是由绿线给出的来由方程4得出的压力曲线的图示。蓝线给出了与锥具有相同高度的材料的流体静力学结果。红线给出了在具有直径Do的缸体内随高度变化的应力曲线结果。
图11是包括装备有竖直表面以辅助除气的固体除气区以及固体泵送（带/牵引器）区的固体供应系统的立体图。
具体实施方式
根据本发明，提供了一种固体供应系统，包括固体源区、固体除气区和固体泵送区。所述固体供应系统实现了输送处于密相流的固体。所述固体除气区实现了就在固体材料进入固体泵送区（例如可变速度的高压固体输送泵）之前对固体材料的除气，并且实现了经由外部管道对任何带入的气体的排出。所述除气区位于固体泵送区（例如固体输送泵入口）之前。所述固体泵送区例如包括具有泵入口和泵出口的可变速度的高压固体输送泵，所述泵入口连接到所述固体除气区。所述泵出口可以连接到诸如气化处理之类的设备或者连接到用于将固体分配到一设备的分配容器。所述分配容器可以维持有比所述固体源区更高的压力。
当一定体积的微粒材料通过固体除气区向下运动时，对该微粒材料逐渐地除气。结果，所述微粒材料在临近通向固体泵送区的入口端口处达到一定的紧密程度并且在临近入口端口的固体泵送区元件之间形成了相对坚实的应力传送颗粒接触桥。因此，微粒材料被有效地输送到输送槽中并且由固体输送泵的运动驱动，而在微粒材料与固体输送泵的内部表面之间没有显著的滑动。通过所述固体除气区运动的所述微粒材料可以被除气到非常低的水平，最好在流态化阈值之下。
本发明包括一种固体供应系统，其中在大气压力下或低压下将诸如研磨成粉的煤之类的固体提供并存储在贮存器中，所述固体从所述贮存器通过固体输送泵（例如可变速度的高压固体输送泵）被排出并输送到一设备。固体除气区就设置在所述固体泵送区的上游以保持合适的入口状态以便于泵将合适地操作。高压固体输送泵可以连接到气化处理设备或需要通过密相排出管线供应诸如研磨成粉的煤之类的固体的其他设备。固体输送泵出口还可以连接到用于将固体分配到一设备的分配容器。在一些系统中，从固体输送泵到一设备的密相排出可以利用添加流态化气体来稀释以改进流动特性。
图1示出了用于输送研磨成粉的干煤的包括固体除气区和固体泵送区的固体供应系统的立体图。该系统通过消除剪切故障区和滞流区从而具有增加的效率。剪切故障区干扰在微粒材料两侧传送驱动应力的能力。滞流区存在于以基本直角将研磨成粉的干煤驱动到壁中的区域或者研磨成粉的干煤被在相反方向上运动的其他研磨成粉的干煤撞击的区域。通过显著减少或消除故障区和滞流区，系统的机械效率可以接近大致80%。此外，该系统能够将研磨成粉的干煤泵送到具有每平方英寸1200磅绝对值以上的内部压力的气体压力罐中。
在一个优选的实施方式中，固体泵送区包括入口和出口，固体泵送区出口与固体泵送区入口之间的压力差是200-2000psig。更优选地，所述固体泵送区包括入口和出口，固体泵送区出口与固体泵送区入口之间的压力差是500-1500psig。应该指出的是尽管所讨论的系统是输送研磨成粉的干煤的，但是该系统可以输送任何干的微粒材料并且可以用在各种工业中，包括但不局限于如下的市场：石化、电力、食品和农业。
图1中示出的固体供应系统总体包括固体除气区和固体泵送区。所述固体除气区总体包括入口管道8、入口管道排放区12、相对的倾斜壁16a和16b、相对的笔直壁36a和36b以及除气高压通风孔11a和11b。在入口管道8处将研磨成粉的干煤引入固体除气区中，并使其进入入口管道排放区12。除气高压倾斜壁16a和16b用于将固体通过固体除气区输送（并实现除气）到固体泵送区入口14中。真空或负压源连接到除气高压通风孔11a和11b以便于在固体除气区中形成比连接到固体除气区的入口的管道或供料系统中更低的压力。
这里应该指出的是正如在这里使用的术语“真空”、“真空压力”或“负压”是等价的，除非另有说明，这些术语的意思是在压力方面相对于第二基准区，第一区具有更低的压力。同样地，这些术语并不局限于比标准大气压力更低的压力。
相对的倾斜壁16a和16b每个关于竖直平面形成一角度（θ）。倾斜壁16a和16b在从入口向出口的纵向方向上收敛，从而限定固体流动角度。固体流动角度可以从大约5度到大约85度，优选地从大约10度到大约55度，更优选地从大约15度到大约45度。所述固体流动角度应该足以对所述固体除气并通过重力将所述固体输送到固体泵送区。所述固体流动角度应该足以使固体在进入固体泵送区之前和进入固体泵送区时被压紧并被通过固体泵送区有效地输送。
所述容器具有足以通过重力对固体除气并将固体输送到固体泵送区的高度或深度。所述高度或深度（即从容器的入口到出口的竖直距离）优选地从大约0.1米（m）到大约3.0m，更优选地从大约0.1m到大约2.0m，甚至更优选地从大约0.1m到大约1.0m。所述高度或深度应该足以使固体在进入固体泵送区之前和进入固体泵送区时被压紧并被通过固体泵送区有效地输送。
当固体流入所述容器中时由固体形成的顶表面26形成了在这里称做微粒材料自由表面区域的表面区域，其足以对进入除气区的流态化固体进行除气并通过重力将所述固体输送到固体泵送区，而没有除气固体的桥接或粘结。微粒材料自由表面区域可以从大约0.1平方米（m2）到大约10.0m2，优选地从大约0.1m2到大约5.0m2，更优选地从大约0.1m2到大约1.0m2。微粒材料自由表面区域应该足以使固体在进入固体泵送区之前和进入固体泵送区时被压紧并被通过固体泵送区有效地输送。
根据保持在固体除气区中的固体的高度，入口管道8的外壁与笔直壁36a或36b或倾斜壁16a或16b中的任一个之间的距离（L）限定了微粒材料自由表面区域的长度。除气高压倾斜壁16a和16b以及笔直壁36a和36b的宽度（W）由第一带组件28a和第二带组件28b的宽度设定，并且限定了微粒材料自由表面区域的宽度。微粒材料自由表面区域应该足以将固体在进入固体泵送区之前和进入固体泵送区时除气并将其压紧并通过固体泵送区有效地输送。
当研磨成粉的干煤通过固体除气区向下运动时，微粒材料被除气并压紧到一定程度。结果，研磨成粉的干煤在靠近固体泵送区的入口送料区14的位置上达到一定程度的除气和压紧并且在靠近入口送料区14的固体泵送区元件之间形成相对坚实的应力传送颗粒接触桥。因此，在固体泵送区元件之间有效地控制住合适压紧的研磨成粉的干煤并使其在固体泵送区元件之间运动而在研磨成粉的干煤与固体泵送区的内表面之间没有显著的滑动。
所述固体泵送区包括通道10、泵送高压排出出口40、第一负载梁18a、第二负载梁18b、第一出口刮板20a、第二出口刮板20b、第一驱动器组件22a和第二驱动器组件22b。在入口送料区14处将研磨成粉的干煤引入固体输送泵中，使其通过通道10并在泵送高压排出出口40处从泵排出。通道10由第一带组件28a和第二带组件28b限定，它们基本平行并分开一间隙尺寸“G”定位。该间隙尺寸“G”是在与由固体输送泵的相对的运动壁形成的平面垂直的平面内测量的。对于带（或牵引器）式泵，该间隙尺寸“G”可以测量为在固体输送泵的入口处两条运动带之间的距离；或者对于皮辊泵，“G”可以测量为在固体输送泵的入口处前两个相对的运动滚子之间的距离；或者对于旋转式固体输送泵，“G”可以测量为在旋转式固体输送泵的入口处转盘的两个相对的壁之间的距离。
第一带组件28a是由链节转动轴32和履带轮34彼此连接的带链节30构成的。链节转动轴32使带链节30能够形成平坦表面以及使带链节30能够在第一驱动器组件22a周围弯曲。第一带组件28a限定了其中定位第一驱动器组件（未示出）的内部区。履带轮34覆盖链节转动轴32的端部并起到了将与带链节30正交的机械压缩载荷传递到负载梁18a的作用。在一个示例性实施方式中，第一带组件28a是由大约32个到大约50个带链节和链节转动轴32构成的。第一带组件28a与第二带组件28b一起将研磨成粉的干煤输送通过通道10。
第二带组件28b包括带链节30、链节转动轴32、履带轮34和第二内部区（未示出）。带链节30、链节转动轴32、履带轮34和第二内部区以与第一带组件28a的带链节30、链节转动轴32、履带轮34和第一内部区相同的方式连接并起作用。
第一和第二负载梁18a和18b分别定位在第一带组件28a和第二带组件28b内。第一负载梁18a承载来自于第一带组件28a的机械载荷并且将第一带组件28a的限定通道10的部分保持成基本直线的形式。通过通道10输送的研磨成粉的干煤在远离通道10的压缩向外方向上以及朝向入口14的剪切向上方向上在第一带组件28a上形成坚实的应力。从带链节30将向外压缩的载荷携带到链节转动轴中，进入履带轮34中，并进入第一负载梁18a中。第一负载梁18a因此在通过通道10输送研磨成粉的干煤时防止第一带组件28a断裂入第一带组件28a的第一内部区中。剪切向上的载荷从带链节30直接传递到驱动链轮38a和38b以及驱动器组件22a中。
第二负载梁18b以与第一负载梁18a相同的方式成型并起作用以在通道10处将第二带组件28b保持成基本直线的形式并从带链节30将向外压缩和向上剪切的载荷传递到第二负载梁18b、驱动链轮38a和38b以及第二驱动器组件22b。
第一刮板密封件20a和第二刮板密封件20b靠近通道10和出口40定位。第一带组件28a和第一刮板密封件20a在泵与外界大气之间形成密封。因此，约束在第一带组件28a与第一刮板密封件20a之间的少量研磨成粉的干煤成为第一带组件28a的运动压力密封。第一刮板密封件20a的外表面设计成关于第一带组件28a的笔直部有一个小的角度以便于从运动的第一带组件28a上刮掉研磨成粉的干煤流。所述角度防止可以导致低的泵机械效率的研磨成粉的干煤的滞流。在一个示例性实施方式中，第一刮板密封件20a关于第一带组件28a的笔直部有15度的角度。第一刮板密封件20a可以由任何合适的材料制成，包括但不限于硬质工具钢。
第二刮板密封件20b以与第一刮板密封件20a相同的方式成型并起作用以防止第二带组件28b处的滞流。
第一驱动器组件22a定位在第一带组件28a的第一内部区内并且在第一方向上驱动第一带组件28a。第一驱动器组件22a包括定位在第一带组件28a的相对端上的至少两个驱动链轮38a和38b。每个驱动链轮38a和38b具有基本圆形的基底，其中多个链轮齿从基底凸出。所述链轮与第一带组件28a相互作用并且围绕驱动链轮38a和38b驱动第一带组件28a。在一个示例性实施方式中，第一驱动器组件22a使第一带组件28a以大约每秒0.1英尺至大约每秒5.0英尺（ft/s）之间的速率转动。第一驱动器组件22a更优选地以大约0.5ft/s至1.5ft/s之间的速率转动。所述驱动链轮38a和38b包括在现有技术中公知的使驱动组件起作用的所需的驱动机构。
同样地，第二驱动器组件22b包括定位在第二带组件28b的第二内部区内的至少两个驱动链轮38a和38b用于驱动第二带组件28b。第二驱动器组件22b以与第一驱动器组件22a相同的方式成型并起作用，除了第二驱动器组件22b在第二方向上驱动第二带组件28b之外。驱动链轮38a和38b包括在现有技术中公知的使驱动组件起作用的所需的驱动机构。
图2示出了用于输送研磨成粉的干煤的包括固体源区、固体除气区和固体泵送区的固体供应系统的立体图。就像图1中绘出的系统一样，该系统通过消除剪切故障区和滞流区具有增加的效率。
图2中绘出的固体供应系统与图1中绘出的固体供应系统基本类似，除了添加了固体源区之外。图2中绘出的固体供应系统包括大气压力贮存器42、流态化排出出口46、密相排出管道48和连接到固体除气区中入口管道8的密相排出出口54。优选地，在流态化排出出口46与密相排出出口54之间定位隔离阀56以辅助隔离该系统的用于清洁和维修目的部件和用于帮助调节从贮存器流出的固体流量的部件。
固体，例如研磨成粉的干煤，借助于重力通过流态化排出出口46、密相排出管道48和密相排出出口54输送到固体除气区（经由入口管道8）。可以为多个大气压或一个大气压的贮存器42可以具有（经由流态化气体连接机构44）添加的流态化气体以便于固体的密相流流入除气区中。还可以将附加的流态化气体提供到固体源区的出口，以便于保持并辅助调节流到固体除气区的排出流量。在该实施方式中，在大气压贮存器42的底部与除气高压区的顶部之间定位压差控制器50以控制压差控制阀52。所述压差控制阀52连接到除气高压通风孔11a和11b以便于控制从固体除气区排出或真空抽出的流态化气体以便于在固体除气区中关于固体源区的底部形成更低的压力（或者“负压”）。优选地，在流态化排出出口46与密相排出出口54之间定位隔离阀56以辅助隔离该系统的用于清洁和维修目的部件和用于帮助调节从贮存器流出的固体流量的部件。
当研磨成粉的干煤通过固体除气区向下运动时，微粒材料除气并压紧到一定程度。结果，研磨成粉的干煤在靠近固体泵送区的入口送料区的位置上达到一定程度的除气和压紧并且在靠近入口送料区的固体泵送区元件之间形成相对坚实的应力传送颗粒接触桥。因此，在固体泵送区元件之间有效地控制合适压紧的研磨成粉的干煤并使其在固体泵送区元件之间运动而在研磨成粉的干煤与固体泵送区的内表面之间没有显著的滑动。该固体除气区与固体泵送区与之前图1描述的基本相同。
图3示出了用于输送研磨成粉的干煤的包括固体源区、固体除气区和固体泵送区的固体供应系统的立体图。尽管所讨论的系统是输送研磨成粉的干煤的，但是该系统可以输送任何干的微粒材料并且可以用在各种工业中，包括但不局限于如下的市场：石化、电力、食品和农业。
图3中示出的固体供应系统与图2中绘出的固体供应系统基本相同，除了固体泵送区包含代替带（牵引器）式泵的旋转式泵之外。图3中示出的固体供应系统包括固体泵送区的入口送料区14、旋转式固体输送泵60和出口管道62。在一个更优选的实施方式中，隔离阀64定位在出口管道62之后以辅助隔离该系统的用于清洁和维修目的的部件。
图7示出了用于输送研磨成粉的干煤的包括固体除气区和部分固体泵送区的固体供应系统的立体图。图7中绘出的固体供应系统与图1中绘出的固体供应系统基本相同。图7用于示出用于确定固体除气区中的长度（L）的计算，即在除气表面26处的入口管道8的外壁与笔直壁36a或36b或倾斜壁16a或16b中任一个之间的距离的计算。正如上面指出的，入口管道8的外壁与笔直壁36a或36b或倾斜壁16a或16b中任一个之间的距离（L）限定了除气表面26的长度。除气高压倾斜壁16a和16b和笔直壁36a和36b的宽度（W）由第一带组件28a和第二带组件28b的宽度设定。
参见图7，确定L的第一步是确定理论最小长度“Lmin”，其是基于Ms＝固体的向下质量流量（lbs/s）和ρ＝固体在入口管道8中的流动密度（lbs/ft3）计算的。一般地，0.8ρmf小于或等于ρ，ρ小于或等于ρABD（ρmf是固体在最小流态化点上的密度，ρABD是松装密度，ρmf和ρABD是测量得到的值或计算得到的值）。除气高压倾斜壁的宽度（W）一般由固体输送泵的形状限定。Lmin计算满足Vs（单位是ft/s的固体净向下速度）小于或等于UdA（为时间的函数的除气容器中的层高度沉降（除气），等于dH/dt，单位是米/秒）。在图4中图示出了UdA。对于基本是矩形形状的除气区的Lmin计算如下：
Lmin（对于矩形区）＝Ms/(2ρ)(W)(UdA)    （方程1A）
参见图7，对于基本是矩形形状的除气区，本实施方式中优选的长度L从大约0.5倍的Lmin到大约1.5倍的Lmin。更优选地，本实施方式中的长度L从大约0.8倍的Lmin到大约1.25倍的Lmin。
对于基本是锥形形状的除气区，Damin是基本是锥形形状的除气区的理论最小直径。在图8中示出了基本是锥形区的Da。同样地，对于基本是锥形形状的除气区的Da min计算如下：
Damin（对于锥形区）＝[4*Ms/(ρ)(UdA)(π)]0.5    （方程1B）
参见图8，对于基本是锥形形状的除气区，本实施方式中优选的直径Da是从大约0.5倍的Da min到大约1.5倍的Da min。更优选地，本实施方式中的Da是从大约0.8倍的Da min到大约1.25倍的Da min。
本发明需要将固体提供到固体源区，例如保持在大气压力下的贮存器，使固体通过固体除气区来对固体除气，并使固体通过固体泵送区，例如可变速度的高压固体输送泵。所述固体输送泵用于对所述固体增压并将所述固体输送到一设备或一增压分配容器以便进一步将所述固体分配到一设备。还可以通过将固体输送通过排出管线或其他装置来从分配容器向一设备供应固体。
固体源区与固体除气区流动联通并且包括至少一个存储容器或贮存器。所述固体，例如研磨成粉的干煤，通过重力从所述固体源区输送到固体除气区。所述固体源区，例如贮存器，可以具有添加进来以便于固体密相流进入除气区中的流态化气体。还可以将附加的流态化气体提供到固体源区的出口，以便于保持密相流通过排出出口并且辅助调节到固体除气区的排出流量。所述固体源区，例如贮存器，还可以包括气动辅助设备以便于固体密相流流入除气区中。
尽管本发明的目的不需要，但是可以在固体源区，例如贮存器，与固体除气区之间的一个或多个位置添加阀，例如隔离阀，以辅助将该系统的用于清洁和维修目的的部件隔离。此外，在固体源区中可以设置通气口用于帮助调节从贮存器流出的固体流量。
贮存器一般保持在大气压下或大气压附近。贮存器可以被从惰性气体源惰性化（例如用氮气或N2）或者保持非惰性化的，这取决于其中的细小固体的可燃性。贮存器出口连接到固体除气区。
从固体源向收集和存储贮存器供应固体，比如研磨成粉的煤。所述贮存器具有提供的流态化气体以在贮存器内将固体流态化以维持密相流通过出口并进入固体除气区中。所述贮存器可以在其顶部附近具有一个或多个通气入口。可以通过任何公知的方法从固体源对贮存器进行填充，包括但不局限于重力、带式送料器或旋转式送料泵等。
固体源区可以具有单个贮存器，其接收研磨成粉的煤形式的固体。煤源可以包括从诸如袋滤室和吸尘器之类的源回收的研磨成粉的煤。煤源还可以包括诸如来自于粉碎机或破碎机的研磨成粉的煤的主要来源。
图5是Geldart粉末分类的图形表示。例如见Geldart,D,PowderTechnology,7,285-292（1973）。参见图5，标记“A”包括具有显著的除气时间的暴露在空气中的材料（Umb>Umf），比如研磨成粉的干煤、FCC催化剂等。标记“B”包括在Umf（Umb＝Umf）以上起泡的材料，比如500微米的沙子等。标记“C”包括有黏着力的材料，比如面粉、飞尘等。标记“D”包括可喷射的材料，比如小麦、2000微米的聚乙烯小球等。该图在环境条件下适用。在本发明中，有用的固体一般落入图5中的标示为“A”和“C”的区域内，因此若没有附加的通气则不承受流态化流动。
图6示出了每单元长度压力下降与气体速度之间的关系的图示。示出了填充层区域、流态化非起泡区域Umf和流态化起泡区域Umb。对于依靠待工作的微粒（颗粒）材料的物理特性的固体输送泵，固体的状态必须在填充层区域内。
固体源区可以与固体除气区分开构造，在该种情况下，固体源区和通向固体除气区的入口管道可以通过任何合适的方式连接，比如焊接、可连接的法兰、螺栓连接器等。替代性地，固体源区和通向固体除气区的入口管道可以成型为整体结构。
固体除气区与固体源区和固体泵送区流动联通。固体除气区由一容器组成，所述容器具有由至少两个彼此相对的倾斜壁限定的通道，或者固体除气区的形状可以是圆锥形的或圆柱形的。固体除气区可以操作成对固体除气并将固体输送到固体泵送区。重要的是，在固体除气区中，固体在进入固体泵送区之前和进入固体泵送区时被足够压紧以通过固体泵送区被有效地输送。可以对通过固体除气区运动的微粒材料，例如研磨成粉的干煤，除气到非常低的水平，最好在流态化阈值之下。所述固体除气区能够被调节压力并且可以在关于固体源区（例如贮存器）的底部压力是正压或负压下操作。
固体除气区设计标准是基于要从进料斗到泵入口输送的微粒（颗粒）材料的特性。除气区的主要功能是要提供过渡区，在该过渡区中，实现对通过气动输送的膨胀的微粒（颗粒）材料进行除气以达到适合于供应到泵的密集状态。在图8中示出了这种除气区的锥形几何形状的示例。如图8中所示，锥形除气区的开口直径Da，是由材料的除气速度、所需的质量流流速以及空隙度（希望是与最小流态化相关的空隙度，εmf）限定的。锥的外径Do由泵的进料入口的尺寸设定。除气区的其他特性，比如锥的高度H和锥角基于微粒（颗粒）材料的输送标准和特性确定。
除气区应该设计成进行合适微粒（颗粒）材料的合适的除气和压实，同时防止由于微粒（颗粒）材料的摩擦特性而导致的滞流或堵塞。参见图8，选择合适的除气区高度H和锥壁角α是重要的以能够实现稳定的状态除气、压紧以及给泵的供给流。需要着重指出的是这里假设颗粒比出口直径Do小的多。还假设粘附性是可忽略的。这两个假设对于泵送操作也是适用的。
众所周知，存储在储存斗或筒仓（有时是圆柱形）的微粒（颗粒）材料对侧壁施加摩擦应力。见Nedderman，R.M.，Statics and Kinematics ofGranular Material，pp.47-126，1992，剑桥：剑桥大学出版社；Sperl，M.，Experments on corn pressure in silo cells-translation and comment ofJanssen’s paper from 1895,Granular Matter,2006,8(2),pp.59-65；它们的内容通过引用结合入本文。由于这种现象，微粒（颗粒）材料柱的重量不仅由容器的底部承载，而且也由竖直侧壁承载。虽然流体柱的压力众所周知在流体静力学中是可改变的，压力随着距离顶部的深度线性增加，但是与侧壁相互摩擦作用的微粒（颗粒）材料柱中的压力易于随着高度达到饱和（红线），如图9中所示。在曲线最先变成竖直的点上，固体的重量传递到竖直壁，形成了塞紧，将固体摩擦地支撑在该点上方。
微粒（颗粒）材料将它们的重量与侧壁达到摩擦平衡的趋势影响将它们从诸如图7和8中示出的那些几何形状中排出的能力。由微粒（颗粒）材料的内部摩擦角
Figure BDA00002008854000151
材料的壁摩擦角
Figure BDA00002008854000152
材料密度ρp、空隙度ε和圆柱直径D决定的在竖直方向上的应力与深度z（在圆柱的顶部z＝0）之间的关系限定了关键的高度zc，在该关键的高度上方将形成稳定的塞紧。如下的方程2A定义了对于基本是圆柱形的除气区的运行状态κ＝1下由固体特性
Figure BDA00002008854000153
ρp和ε决定的该关键高度：
Figure BDA00002008854000154
（方程2A）
其中：
Figure BDA00002008854000161
基本是圆锥形的除气区的最大高宽比（Hmax/Do）由如下方程确定：
Figure BDA00002008854000162
（方程2B）
其中：
Figure BDA00002008854000163
其中Hmax是最大高度，Do是除气区出口表面的特征尺寸，是微粒（颗粒）材料的内部摩擦角，是微粒（颗粒）材料的壁摩擦角，κ＝1是固体的运行状态。优选地，对于基本是圆锥形的除气区，Hmax/Do应该小于或等于大约2.5*zc/D（正如方程2B中示出的）。在一个最优选的实施方式中，对于基本是圆锥形的除气区，Hmax/Do小于或等于大约1.0*zc/D。
类似地，对于基本是矩形形状的除气区，如下的方程3A定义了对于基本是矩形的除气区的运行状态κ＝1下由固体特性
Figure BDA00002008854000166
ρp，正如由图1中示出的除气区的宽度那样定义的W，固体输送泵入口间隙“G”和ε决定的该关键高度：
Figure BDA00002008854000167
（方程3A）
其中：
Figure BDA00002008854000168
基本是矩形的除气区的最大高宽比（Hmax/G）由如下方程确定：
（方程3B）
其中：
Figure BDA000020088540001610
其中Hmax是最大高度，G是正如在这里定义为在通向固体输送泵的入口处相对的泵运动壁之间的尺寸的间隙尺寸，W是定义为如图1中所示的除气区的宽度，是微粒（颗粒）材料的内部摩擦角，
Figure BDA000020088540001612
是微粒（颗粒）材料的壁摩擦角，κ＝1是固体的运行状态。优选地，对于基本是矩形的除气区，Hmax/G应该小于或等于大约2.5*zc/G（正如方程2B中示出的）。在一个最优选的实施方式中，对于基本是矩形的除气区，Hmax/G小于或等于大约1.0*zc/G。
上面提到的Nedderman指出在大致2.5zc的深度处竖直应力将达到其饱和值的90%。这对堵塞成为问题之前可以形成多高的材料柱有影响。如果给定高度处的应力已经达到其饱和值，那意味着在该位置处的材料最可能维持甚至比其上方的材料的重量更大的应力（因此塞住）。结果，竖直圆柱区的高宽比应该优选地不超过2.5zc/D，更优选地不超过zc/D。
上面的计算呈现了诸如图9中示出的那种情况的完全竖直壁的极端情况。通气区的设计包括圆锥，其中壁关于竖直方向具有一角度α。如果最大高度Hmax（具有作为直径的Do）严格遵循上面的标准，那由下面的方程4定义的锥壁角由方程2A中的标准设定，除气所需的直径Da由方程1B定义。
α=Tan-1((Da-Do)/2Hmax)        （方程4）
对于图7，基本是矩形除气区的壁角由如下的方程5定义。
θ=Tan-1(L/Hmax)               （方程5）
在
Figure BDA00002008854000171
Figure BDA00002008854000172
Da＝0.6米和Do＝0.3米的圆锥形除气区示例中，方程4得出大约22°的锥角。该圆锥的高度是0.35米。结果在图10中示出了从方程4得出的应力曲线。
以圆柱形除气区的最大高度标准的计算为基础的圆锥形除气区的框架设计标准导致了超出圆柱形除气区的设计极限的应力曲线。圆柱区标准是应力仅达到其饱和值的90%的高宽比。可以选择更严格的标准，其用除了2.5之外的某一个乘积因子来换算zc。这会影响为圆锥形除气区设定新锥角的方程2B。
当微粒材料通过固体除气区向下运动时，微粒材料除气并压紧到一定程度。结果，微粒材料在靠近固体泵送区的入口端口的位置上达到一定程度的除气和压紧并且在靠近入口端口的固体泵送区元件之间形成相对坚实的应力传送颗粒接触桥。因此，在固体泵送区元件之间有效地控制合适压紧的微粒材料并使其在固体泵送区元件之间运动而在微粒材料与固体泵送区的内表面之间没有显著的滑动。
除气区配置成将细小微粒材料输送到固体泵送区的入口端口以在输送期间对该微粒材料除气。该结构可以是能够输送微粒材料并对其除气的任何倾斜壁容器。例如，该容器可以具有一个连续的倾斜壁，该倾斜壁在从入口向出口的纵向方向上集中，限定了通道，并关于竖直平面形成一角度，即圆锥形的容器。替代性地，所述容器可以具有第一倾斜壁和第二倾斜壁，它们彼此相对并且在从入口向出口的纵向方向上集中，限定了通道，每个关于竖直平面形成一角度。所述固体除气区可以进一步包括螺钉或其他有助益的位移装置。
除气器排出的气体可以排到大气和/或可以通过排风扇导出。替代性地，来自于除气器的气体可以返回到贮存器中。正如上面讨论的，固体除气区中的压力不需要比大气压力低，但是需要在固体除气区中除掉的气体排出到比固体源区低的压力。
图11示出了用于输送研磨成粉的干煤的包括固体除气区和固体泵送区的固体供应系统。图11中绘出的固体供应系统与图1中绘出的固体供应系统基本相同，除了添加了杆、条或板形式的竖直表面并且向它们施加了振动之外。图11中绘出的固体供应系统包括通过添加可以振动的杆、条或板37a形式的竖直表面来促进除气并防止堵塞的装置。振动可以使用振动器35a施加。该固体供应系统还可以使用气动源，用于在将要在除气器内部促进材料的除气的除气器壳体内部施加气动脉冲。使用竖直表面结合振动或者在除气器壳体内部使用气动脉冲的效果是要明显增加的除气速度，方程1A和1B中的UdA。然后可以以比单独使用重力装置获得的速度更高的速度将固体输送到固体泵送区。固体除气区和固体泵送区与上面图1描述的一样。
在倾斜壁和重力的辅助下微粒材料通过固体除气区向下运动逐渐脱气。微粒材料在临近通向固体泵送区的入口端口处达到一定的紧密程度并且在临近入口端口的固体泵送区元件之间形成了相对坚实的应力传送颗粒接触桥。因此，微粒材料被有效地输送到输送槽中并且由固体输送泵的运动驱动，而在微粒材料与固体输送泵的内部表面之间没有显著的滑动。可以对通过固体除气区运动的微粒材料除气到非常低的水平，在流态化阈值之下。
微粒材料在固体除气区内除气并达到合适的紧密程度的能力部分取决于微粒材料的密度、体积模量和内部摩擦角。固体除气区的长度和/或高度以及微粒材料自由表面区域是由微粒材料除气的能力和获得这种合适紧密程度所需的时间确定的。不同的微粒材料将以不同的速率除气。因此，所需的固体除气区的长度和微粒材料自由表面区域设计成实现对固体除气区要输送的特殊材料的足够除气。
微粒材料的除气所需的时间也受微粒材料与固体除气区的内壁之间的摩擦影响。内表面可以由低摩擦材料制成或者涂敷低摩擦材料（例如聚四氟乙烯或其他超高分子重量材料或者具有15至30微英寸的表面粗糙度（Ra）的抛光金属）以减小微粒材料与固体除气区的内表面之间的摩擦。
本发明的优点例如包括移除了除气所需的任何延迟时间并改进了泵送料速率的一致性。本发明的其他优点包括提高了泵效率。所述除气区一般操作成从固体流去除空气并控制向固体泵送区的进料速率。
固体除气区可以与固体泵送区分开构造，在该种情况下，固体除气区和通向固体泵送区的入口管道可以通过任何合适的方式连接，比如焊接、可连接的法兰、螺栓连接器等。替代性地，固体除气区和通向固体泵送区的入口管道可以成型为整体结构。
固体泵送区与固体除气区流动联通。固体泵送区包括可操作成将固体输送到一设备（例如气化处理设备、增压的研磨成粉的煤燃烧蒸汽锅炉或需要适用于Geldart分类“A”或“C”型材料的送料系统的处理设备）的固体输送泵。
本文中，有用的固体泵，例如可变速度的高压固体输送泵可以计量进入设备或流到分配容器的固体流量，并且增加来自于大气压力的压力。用于对设备供应或用于填充高压分配容器的该系统可以连续地操作并且泵的速度可以控制以便于可以保持固体几乎恒定的水平。泵能够至少象使用的固体或排放以便备用的固体一样快地向设备或分配容器提供固体。固体输送泵可以直接排到高压管路中用于流态化并输送到诸如气化处理设备、增压的研磨成粉的煤燃烧蒸汽锅炉或需要适用于Geldart分类“A”或“C”型材料的送料系统的处理设备之类的设备。
可以在固体泵送区与设备或分配容器之间的一个或多个点处添加阀，例如隔离阀，以辅助将该系统的用于清洁和维修目的的部件减压和隔离。此外，在分配容器上可以设置通气口以便辅助容器的压力调节并且帮助调节从分配容器流出的固体流量。
在一个实施方式中，可以平行于第一泵添加附加的固体输送泵以对相同的设备或分配容器或者其他的设备或分配容器进行供应。不同的固体输送泵、设备和分配容器不必要具有相同的容积要求，它们的填充水平可以彼此独立地保持。
以比贮存器中更高的压力离开固体输送泵出口的计量好的增压固体被输送到一设备或增压分配容器。固体输送泵可以由控制系统控制，所述控制系统可以基于来自于所述设备的信号或者由测压元件或高度传感器提供的表示分配容器的重量的信号来改变驱动固体输送泵的电动机的速度。所述控制系统可以向电动机提供控制信号。还可以基于处理状态，比如发生在气化处理过程中的状态，向控制系统提供来自于其它系统的手动（经由操作人员的）或自动控制信号。可以向远程位置提供系统数据信号以通知操作人员运行状态。
本发明还包括一种配置，这种配置包含在单个贮存器与单个设备或增压分配容器之间并联的两个或多个固体输送泵。这种配置实现了更大的容量或在泵故障情况下的冗余。本发明还包括一种配置，这种配置包含串联的两个或多个固体输送泵，适用于一个固体输送泵不能获得该系统所需的压力增加的情况。串联的固体输送泵是串级配置，每个以更高的压力向下一个固体输送泵传送细小固体。
在本发明中，有用的示例性干煤喷出泵包括例如带（牵引器）式泵、皮辊泵和旋转式泵，比如在美国专利号7,387,197B2，5,497,873，4,988,239和4,516,674以及美国专利申请公报号2006/0243583A1和2009/0178336A1中描述的，它们的全文通过引用结合入本文。
例如在美国专利号7,387,197B2中描述了在本发明中有用的示例性带（牵引器）式泵。一种优选的带（牵引器）式泵包括由第一带组件和第二带组件限定的通道，其中第一带组件和第二带组件每个具有内部区，其中第一带组件和第二带组件彼此相对；用于将微粒材料，例如研磨成粉的干煤，引入所述通道中的入口；用于从所述通道排出微粒材料出口；定位在第一带组件的内部区内的第一负载梁；定位在第二带组件的内部区内的第二负载梁；靠近所述通道和所述出口定位的第一刮板密封件和第二刮板密封件；定位在第一带组件的内部区内的第一驱动器组件，用于驱动第一带组件；定位在第二带组件的内部区内的第二驱动器组件，用于驱动第二带组件。根据本发明，微粒材料从除气区进入带（牵引器）式泵入口，所述微粒材料被足够压紧以形成由压紧的微粒材料组成的暂时的固体或桥，所述暂时的固体或桥使带（牵引器）式泵在微粒材料中形成落差或压力并通过带（牵引器）式泵有效地输送微粒材料。
例如在美国专利申请公报号2006/0243583A1中描述了在本发明中有用的示例性的皮辊泵。一种优选的皮辊泵包括泵，其具有操作成接受微粒材料的入口；操作成使微粒材料增压的滚子系统，所述滚子系统包括：临近所述入口的第一运动滚子，该第一运动滚子操作成将微粒材料增压到第一压力水平；临近所述入口并且在横向上移开第一运动滚子一段距离的第二运动滚子，该第二运动滚子接收具有第一压力水平的微粒材料并且将该微粒材料进一步增压到第二压力水平；临近所述滚子系统的出口，所述出口操作成以高压将微粒材料分配到一设备。根据本发明，微粒材料从除气区进入皮辊泵入口，所述微粒材料被足够压紧以形成由压紧的微粒材料组成的暂时的固体或桥，所述暂时的固体或桥使皮辊泵在微粒材料中形成落差或压力并通过皮辊泵有效地输送微粒材料。
例如在美国专利号5,497,873，4,988,239和4,516,674以及美国专利申请公报号2009/0178336A1中描述了在本发明中有用的旋转式泵。一种优选的旋转式泵包括具有可运动壁结构的泵，所述可运动壁结构限定了输送通道并且具有用于接收微粒材料，例如研磨成粉的干煤进入所述通道的入口以及用于从所述通道喷出微粒材料的出口，其中所述可运动壁结构限定了至少一个可在从所述入口向所述出口的方向上运动的壁，以便将朝向所述出口的力施加在从所述入口进入的微粒材料上。
将会意识到的是可以使用传统的设备来执行固体供应系统的各种功能，比如监视和自动调节固体的流量以便于其可以完全自动地以有效的方式连续运行。
这里描述的固体供应系统可以由控制系统控制。所述控制系统可以控制固体源区、固体除气区和固体泵送区的操作。示例性的操作包括控制整个固体供应系统的微粒材料流速、固体除气区中泵马达的速度等。例如，在固体泵送区中，可以由控制系统控制一个或多个固体输送泵，所述控制系统基于来自于设备的信号，例如由测压元件或高度传感器提供的表示分配容器重量的信号，可以改变驱动每个固体输送泵的电动机的速度。该控制系统可以向每个电动机提供控制信号。还可以基于处理状态，比如发生在气化处理过程中的状态，向控制系统提供来自于其它系统的手动（经由操作人员的）或自动控制信号。还可以向远程位置提供系统数据信号以向操作人员提供系统状态信息。
对于本领域技术人员来说本发明的各种修改和变型是显而易见的，应该理解的是这些修改和变型要包括在本申请的范围和权利要求的精髓和范围内。
虽然我们已经示出并描述了根据我们的发明的多个实施方式，但是应该清楚理解的是对于本领域技术人员来说许多改变是显而易见的。因此我们不希望局限于所示出的和描述的细节而是显示出了在所附权利要求范围内的所有改变和修改。

Claims (27)

1.一种固体供应系统，包括：
（i）固体除气区，和
（ii）固体泵送区；
其中所述固体除气区与固体泵送区流动联通；所述固体除气区包括容器，所述容器具有由一个或多个倾斜壁限定的通道；用于将固体引入所述通道中的入口；用于从所述通道将固体分配到所述固体泵送区中的出口；其中所述一个或多个倾斜壁在从所述入口向所述出口的纵向方向上收敛，相对于竖直平面形成壁角；所述固体除气区可操作成对固体除气并借助于重力将固体输送到所述固体泵送区，其中所述固体在进入所述固体泵送区之前或进入所述固体泵送区时被足够地压紧以被有效地输送通过所述固体泵送区；所述固体除气区流体连接到具有比所述固体除气区更低压力的区域，其中所述固体中的至少一部分流态化气体被从所述固体除气区抽出；以及
其中所述固体泵送区包括可操作成将所述固体输送到一设备的固体输送泵。
2.根据权利要求1所述的固体供应系统，其中所述固体在进入所述固体泵送区之前或在进入所述固体泵送区时被足够地压紧以形成由压紧的微粒材料组成的暂时的固体或桥，所述暂时的固体或桥使所述固体输送泵在微粒材料中形成落差或压力并通过所述固体输送泵有效地输送微粒材料。
3.根据权利要求1所述的固体供应系统，其中所述容器具有足以对固体除气并借助于重力将固体输送到所述固体泵送区的壁角、高度和微粒材料自由表面区域，其中所述固体在进入所述固体泵送区之前或进入所述固体泵送区时被足够地压紧以被有效地输送通过所述固体泵送区。
4.根据权利要求3所述的固体供应系统，其中所述壁角为从大约5度到大约85度，所述容器的从入口到出口的高度为从大约0.1m到大约3m，所述容器的微粒材料自由表面区域为从大约0.1m2到大约10m2。
5.根据权利要求1所述的固体供应系统，其中所述容器具有基本是矩形的形状，并且具有由以下方程确定的最大高宽比（Hmax/G）：
Figure FDA00002008853900021
其中：
Figure FDA00002008853900022
其中Hmax是最大高度，G是在通向固体输送泵的入口处的相对的泵运动壁之间的间隙尺寸，W是除气区的宽度，
Figure FDA00002008853900023
是微粒（颗粒）材料的内部摩擦角，
Figure FDA00002008853900024
是微粒（颗粒）材料的壁摩擦角，κ＝1是固体的运行状态。
6.根据权利要求5所述的固体供应系统，其中所述壁角等于由以下方程确定的θ：
θ=Tan-1(L/Hmax)
其中L是除气区入口的特征尺寸，Hmax是最大高度；其中L为从大约0.5*Lmin到大约1.5*Lmin，其中Lmin由以下方程确定：
Lmin＝Ms/(2ρ)(W)(UdA)
其中Ms是固体的向下质量流量，ρ是除气区中固体的流动密度，W是除气区的宽度，UdA是固体沉降或除气速度。
7.根据权利要求1所述的固体供应系统，其中所述容器具有基本是圆锥形的形状，并且具有由以下方程确定的最大高宽比（Hmax/Do）：
Figure FDA00002008853900025
其中：
Figure FDA00002008853900026
其中Hmax是最大高度，Do是除气区出口直径的尺寸，是微粒（颗粒）材料的内部摩擦角，是微粒（颗粒）材料的壁摩擦角，κ＝1是固体的运行状态。
8.根据权利要求7所述的固体供应系统，其中所述壁角等于由以下方程确定的α：
α=Tan-1((Da-Do)/2Hmax)
其中Da是除气区入口直径，Do是除气区出口直径，Hmax是最大高度；其中Da是从大约0.5*Da min到大约1.5*Da min，其中Da min由以下方程确定：
Da min＝[4*Ms/(ρ)(UdA)(π)]0.5
其中Ms是固体的向下质量流量，ρ是除气区中固体的流动密度，UdA是固体沉降或除气速度。
9.根据权利要求1所述的固体供应系统，其中所述容器包括（i）一个在从入口向出口的纵向方向上收敛的连续倾斜壁，限定了通道，并且相对于竖直平面形成了壁角，或者（ii）彼此相对的第一和第二倾斜壁，它们在从入口向出口的纵向方向上收敛，限定了通道，并且每个倾斜壁相对于竖直平面形成了壁角。
10.根据权利要求1所述的固体供应系统，其中所述固体泵送区包括带（牵引器）式泵、皮辊泵或旋转式泵。
11.根据权利要求1所述的固体供应系统，其中所述固体包括Geldart分类的“A”或“C”类材料。
12.根据权利要求11所述的固体供应系统，其中所述固体包括研磨成粉的干煤。
13.根据权利要求1所述的固体供应系统，其中所述设备包括气化处理设备、增压的研磨成粉的煤的燃烧蒸汽锅炉或需要适用于Geldart分类“A”或“C”类材料的送料系统的处理设备。
14.根据权利要求1所述的固体供应系统，还包括平行的多个固体源系统和/或平行的多个固体泵送系统。
15.根据权利要求1所述的固体供应系统，其中所述固体泵送区包括入口和出口，固体泵送区出口与固体泵送区入口之间的压力差为从200到2000psig。
16.一种输送固体的方法，包括：
（i）提供固体除气区和固体泵送区，其中所述固体除气区与所述固体泵送区流动联通；所述固体除气区包括容器，所述容器具有由一个或多个倾斜壁限定的通道；用于将固体引入所述通道中的入口；用于从所述通道将固体分配到所述固体泵送区中的出口；其中所述一个或多个倾斜壁在从所述入口向所述出口的纵向方向上收敛，相对于竖直平面形成壁角；所述固体除气区可操作成对所述固体除气并借助于重力将所述固体输送到所述固体泵送区；所述固体除气区流体连接到具有比所述固体除气区更低压力的区域，其中所述固体中的至少一部分流态化气体被从所述固体除气区抽出；并且，所述固体泵送区包括可操作成输送所述固体的固体输送泵；
（ii）在所述固体除气区中对固体除气，其中所述固体在进入所述固体泵送区之前或进入所述固体泵送区时被足够地压紧以通过所述固体泵送区被有效地输送；
（iii）将所述固体泵送区中的固体泵送至一设备。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述固体在进入所述固体泵送区之前或在进入所述固体泵送区时被足够地压紧以形成由压紧的微粒材料组成的暂时的固体或桥，所述暂时的固体或桥使所述固体输送泵在微粒材料中形成落差或压力并通过所述固体输送泵有效地输送微粒材料。
18.根据权利要求16所述的方法，其中所述容器具有足以对固体除气并借助于重力将固体输送到所述固体泵送区的壁角、高度和微粒材料自由表面区域，其中所述固体在进入所述固体泵送区之前或进入所述固体泵送区时被足够地压紧以被有效地输送通过所述固体泵送区。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述壁角为从大约5度到大约85度，所述容器的从入口到出口的高度为从大约0.1m到大约3m，所述容器的微粒材料自由表面区域为从大约0.1m2到大约10m2。
20.根据权利要求16所述的方法，其中所述容器具有基本是矩形的形状，并且具有由以下方程确定的最大高宽比（Hmax/G）：
Figure FDA00002008853900041
其中：
其中Hmax是最大高度，G是在通向固体输送泵的入口处相对的泵运动壁之间的间隙尺寸，W是除气区的宽度，
Figure FDA00002008853900043
是微粒（颗粒）材料的内部摩擦角，
Figure FDA00002008853900051
是微粒（颗粒）材料的壁摩擦角，κ＝1是固体的运行状态。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述壁角等于由以下方程确定的θ：
θ=Tan-1(L/Hmax)
其中L是除气区入口的特征尺寸，Hmax是最大高度；其中L为从大约0.5*Lmin到大约1.5*Lmin，其中Lmin由以下方程确定：
Lmin＝Ms/(2ρ)(W)(UdA)
其中Ms是固体的向下质量流量，ρ是除气区中固体的流动密度，W是除气区的宽度，UdA是固体沉降或除气速度。
22.根据权利要求16所述的方法，其中所述容器具有基本是圆锥形的形状，并且具有由以下方程确定的最大高宽比（Hmax/Do）：
其中：
Figure FDA00002008853900053
其中Hmax是最大高度，Do是除气区出口直径的尺寸，
Figure FDA00002008853900054
是微粒（颗粒）材料的内部摩擦角，
Figure FDA00002008853900055
是微粒（颗粒）材料的壁摩擦角，κ＝1是固体的运行状态。
23.根据权利要求22所述的方法，其中所述壁角等于由以下方程确定的α：
α=Tan-1((Da-Do)/2Hmax)
其中Da是除气区入口直径，Do是除气区出口直径，Hmax是最大高度；其中Da是从大约0.5*Da min到大约1.5*Da min，其中Da min由以下方程确定：
Da min＝[4*Ms/(ρ)(UdA)(π)]0.5
其中Ms是固体的向下质量流量，ρ是除气区中固体的流动密度，UdA是固体沉降或除气速度。
24.根据权利要求16所述的方法，其中所述容器包括（i）一个在从入口向出口的纵向方向上收敛的连续倾斜壁，限定了通道，并且相对于竖直平面形成了壁角，或者（ii）彼此相对的第一和第二倾斜壁，它们在从入口向出口的纵向方向上收敛，限定了通道，并且每个倾斜壁相对于竖直平面形成了壁角。
25.根据权利要求16所述的方法，其中所述固体泵送区包括带（牵引器）式泵、皮辊泵或旋转式泵。
26.根据权利要求16所述的方法，其中所述固体包括Geldart分类的“A”或“C”类材料。
27.根据权利要求26所述的方法，其中所述固体包括研磨成粉的干煤。
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