CN103848181B - 用于向固体进给器供给固体原料的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于向固体进给器供给固体原料的系统和方法，该系统包括：第一固体进给器，该第一固体进给器具有第一进口和第一出口；第二固体进给器，该第二固体进给器具有第二进口和第二出口；以及可调体积，该可调体积联接至第一出口和第二进口。第一固体进给器被构造成以第一进给速率供给原料并且第二固体进给器被构造成以第二进给速率供给原料。可调体积被构造成至少部分地基于第一进给速率和第二进给速率进行调节。

Description

用于向固体进给器供给固体原料的系统和方法

技术领域

本文中所公开的主题涉及固体进给器，例如用于控制供给到固体进给器的原料的系统和方法。

背景技术

固体进给器在多种工业中用于输送固体原料，例如颗粒物。总体而言，固体进给器沿从进口到出口的路径以计量数量输送固体原料。固体进给器可以以多种进给速率向下游系统供给原料。下游系统可以包括处于高压的气体。在固体进给器的出口处，固体进给器可以迫使原料进入固体密封状态，其中所述原料减少了处于高压的气体的回流。然而，第一固体进给器的固体进给输出的质量可能由于上游过程的变化性而发生改变。对于固体进给器进口处不一致的原料供给而言，减少气体的回流可能是困难的。

发明内容

下文对与原始要求保护的发明的范围相符的某些实施例进行概述。并不期望这些实施例对所要求保护的发明的范围构成限制，相反，这些实施例仅仅旨在提供对本发明的可能形式的简要概括。事实上，本发明可以包括多种形式，这些形式可以与下文所阐述的实施例相似或不同。

在第一实施例中，即本申请的第一个方面，一种系统包括：第一固体进给器，该第一固体进给器具有第一进口和第一出口；第二固体进给器，该第二固体进给器具有第二进口和第二出口；以及可调体积，该可调体积联接至第一出口和第二进口。第一固体进给器被构造成以第一进给速率供给原料并且第二固体进给器被构造成以第二进给速率供给原料。可调体积被构造成至少部分地基于第一进给速率和第二进给速率进行调节。

本申请的第二个方面中，根据所述第一个方面的系统，所述第一固体进给器是螺杆进给器。

本申请的第三个方面中，根据所述第二个方面的系统，所述第二固体进给器是正计量泵。

本申请的第四个方面中，根据所述第一个方面的系统，所述第一固体进给器和所述第二固体进给器是正计量泵。

本申请的第五个方面中，根据所述第一个方面的系统，所述可调体积被构造成被动地进行调节。

本申请的第六个方面中，根据所述第一个方面的系统，所述可调体积被构造成进行调节以将所述第二进给速率保持在期望的进给速率。

本申请的第七个方面中，根据所述第一个方面的系统，所述系统包括控制器，其中所述控制器被构造成控制所述第一固体进给器或所述第二固体进给器中的至少一个。

本申请的第八个方面中，根据所述第七个方面的系统，所述控制器被构造成控制所述可调体积。

本申请的第九个方面中，根据所述第七个方面的系统，所述系统包括至少一个传感器，其中所述控制器被构造成至少部分地基于从所述至少一个传感器接收到的反馈来控制所述第一固体进给器，并且从所述至少一个传感器接收到的反馈指示所述第一出口相对于所述第二进口的位置、所述可调体积的体积、或者原料的密度、或其任何组合。

本申请的第十个方面中，根据所述第一个方面的系统，所述系统包括联接至所述第二出口的气化器，其中所述气化器被构造成使原料气化。

在第二实施例中，即本申请第十一个方面，一种系统包括控制器，该控制器被构造成至少部分地基于反馈来控制第一固体进给器或第二固体进给器，该反馈指示可调体积的特性。该可调体积联接在第一固体进给器与第二固体进给器之间。

本申请的第十二个方面中，根据所述第十一个方面的系统，所述控制器被构造成控制所述第一固体进给器的第一进给速率。

本申请的第十三个方面中，根据所述第十二个方面的系统，所述控制器被构造成相对于所述第二固体进给器的第二进给速率来控制所述第一固体进给器的第一进给速率。

本申请的第十四个方面中，根据所述第十一个方面的系统，所述系统包括所述可调体积，其中所述控制器被构造成控制所述可调体积。

本申请的第十五个方面中，根据所述第十四个方面的系统，所述系统包括所述第一固体进给器，所述第一固体进给器被构造成向所述可调体积供给原料。

本申请的第十六个方面中，根据所述第十五个方面的系统，所述系统包括所述第二固体进给器，所述第二固体进给器被构造成从所述可调体积接收原料。

在第三实施例中，即本申请的第十七个方面，一种方法接收反馈，该反馈指示联接在第一固体进给器与第二固体进给器之间的可调体积的特性。该方法还包括至少部分地基于接收到的反馈来控制第一固体进给器或第二固体进给器。

本申请的第十八个方面中，根据所述第十七个方面的系统，所述可调体积的特性包括所述第一固体进给器的出口相对于所述第二固体进给器的进口的位置、所述可调体积的体积、原料的密度、或其任何组合。

本申请的第十九个方面中，根据所述第十七个方面的系统，所述方法包括至少部分地基于所述第一固体进给器的第一进给速率和所述第二固体进给器的第二进给速率来控制所述可调体积的尺寸。

本申请的第二十个方面中，根据所述第十七个方面的系统，所述方法包括控制所述第一固体进给器的速度，以将所述第二固体进给器的第二进给速率保持在期望的进给速率。

附图说明

当结合附图阅读下文的详细描述时，本发明的这些和其它的特征、方面、以及优点将变得更好理解，其中相似的附图标记在全部附图中表示相似的部件，其中：

图1是系统的实施例的示意性方框图，该系统具有布置于两个固体进给器之间的可调体积；

图2是可调体积以及两个正计量泵的实施例的示意图；

图3是可调体积的实施例的前透视图；

图4是螺杆进给器和可调体积的实施例的横截面剖面图；以及

图5是螺杆进给器和可调体积的实施例的横截面剖面图。

具体实施方式

下文将对本发明的一个或多个特定实施例进行描述。为了提供对这些实施例的简明描述，说明书中可能不会对实际实施方式的所有特征进行描述。应当领会，在开发任何这种实际实施方式的过程中，如在任何工程或设计项目中，必须进行多种实施方式特定的判定，以实现开发者的特定目标（例如遵守系统相关和商业相关的约束），所述特定目标可能随着实施方式的不同而发生变化。此外，应当领会，这种开发工作可能是复杂和耗时的，但是无论如何，对于受益于本发明的本领域普通技术人员而言，这是设计、加工、和制造的常规任务。

当引入本发明的各个实施例的元件时，冠词“一个”和“所述”意在表示具有元件中的一个或多个元件。术语“包括”和“具有”意为包含的并且意味着除了所列出的元件还可能具有另外的元件。

原料供给系统通过第一固体进给器和第二固体进给器向下游系统供给原料。可调体积联接在第一固体进给器与第二固体进给器之间。第一固体进给器和可调体积可以被构造成向第二固体进给器提供充足的原料供给，以降低第二固体进给器缺料的可能性。第二固体进给器可以被构造成减少气体的回流。第一固体进给器和可调体积可以降低被供给至第二固体进给器的原料中的不一致性。第一固体进给器和可调体积还可以被构造成提供从第二固体进给器到下游系统（例如，气化器）的期望的（例如，恒定的）进给速率。第一固体进给器可以是助推进给器，以使得第二固体进给器能够减少气体的回流。所述可调体积可以基于可调体积中的原料的特性（例如第一固体进给器和第二固体进给器的进给速率的差异、原料的密度、或者原料内的空隙、或其组合）受到被动或主动的调节。可调体积可以进行调节，以改变原料的压实并且减少第一固体进给器或第二固体进给器的磨损。可调体积可以受到主动或被动的控制，以影响被输送给第二固体进给器的原料。可调体积可以通过可调体积的一部分的膨胀或收缩或者通过调节第一固体进给器的第一出口与第二固体进给器的第二进口之间的距离来进行调节。第一固体进给器和/或第二固体进给器的进给速率可以至少部分地基于可调体积相对于中立位置（neutral position）的位移。即，可调体积可以控制第一固体进给器和/或第二固体进给器。第一固体进给器和第二固体进给器可以是相同或不同类型的固体进给器。固体进给器可以包括螺杆进给器、正计量泵、或二者。原料供给系统可以使得原料能够在低进给速率和高压下被供给至下游系统。具有小进口和小出口的固体进给器可以比具有大进口和大出口的固体进给器更易于相对于高压环境密封。具有大进口和大出口的固体进给器可以比具有小进口和小出口的固体进给器更易于提供一致的/连续的原料供给而没有暂时的空隙或阻塞。因此，相对较大的第一固体进给器可以向可相对于高压环境密封的相对较小的第二固体进给器提供一致/连续的和充足的原料供给。控制器可以基于由原料供给系统内的一个或多个传感器提供的反馈来调节第一固体进给器和第二固体进给器的进给速率。传感器可以感测可调体积的位置、第一固体进给器的第一出口与第二固体进给器的第二进口之间的位移或距离、固体进给器上的负荷、原料的密度、或者原料内的空隙、或其组合。

转向附图，图1示出了系统10的实施例的方框图，该系统10具有联接至第一固体进给器14和第二固体进给器16的可调体积12。第一固体进给器14联接至上游系统18（例如，原料准备系统）。如本文中所描述的，术语“上游”可以是朝向原料20的源的方向，而“下游”可以是原料20流过系统10的方向。第一固体进给器14被构造成在第一进口22处接收原料20。原料20可以具有多种成分，其中包括但不限于燃料（例如，煤）、塑料、化学物质、矿物、药物、和/或食品。第一固体进给器14通过联接至可调体积12的第一出口24来输送原料20。原料20通过可调体积12通向第二固体进给器16的第二进口26。第二固体进给器16通过第二出口28将原料引导至下游系统30（例如，气化器）。在一些实施例中，系统10可以是气化系统的一部分，其中由第一固体进给器14和第二固体进给器16输送的原料20是固体燃料流（例如，颗粒煤）。如下文详细地讨论的，尽管进入第一固体进给器14和/或可调体积12中的进给速率是可变的，但是第二固体进给器16可以以基本恒定的第二进给速率向下游系统30供给原料。

控制器32可以被构造成通过信号线路34和控制线路36来监测和控制整个系统10或者系统10的部件的操作。在一些实施例中，一个或多个传感器38可以被构造成通过信号线路34将来自系统10的部件的反馈传输至控制器32。传感器38可以检测或测量多种系统和原料特性。传感器38可以包括但不限于流量传感器、空隙传感器、压力传感器、位置传感器、或者转矩传感器、或其组合。例如，第一固体进给器14和第二固体进给器16的传感器38可以测量相应的第一进给速率和第二进给速率以及/或者第一固体进给器14和第二固体进给器16的转矩。可调体积12上的传感器38可以测量可调体积中的空隙、原料20的密度、或者可调体积12的位置、或其组合。

控制器32可以通过控制驱动马达40来控制系统10的部件的操作。驱动马达40可以根据通过控制线路36发送的控制信号来驱动或致动部件。在实施例中，每一个用于第一固体进给器14和第二固体进给器16的驱动马达40都可以是使螺旋进给器或螺杆进给器围绕轴线旋转或者驱动正计量泵的电动机或液压马达。驱动马达40可以致动或主动地控制可调体积12的形状以及体积。在一些实施例中，第一固体进给器14和第二固体进给器16可以具有共同的驱动马达40。在其它实施例中，第一固体进给器14和第二固体进给器16具有单独的驱动马达40。控制器32可以通过调节一个或多个驱动马达40的转速和/或转矩来控制第一进给器14和第二进给器16的操作。控制器32可以基于来自一个或多个传感器38感测到的反馈来控制系统10的部件。例如，当第一进给速率大于期望的来自第二固体进给器16的第二进给速率时，控制器32可以使来自第一固体进给器14的第一进给速率减小并且/或者使可调体积12增大。随着第二固体进给器16将原料22引导至下游系统30，控制器32可以使可调体积12减小，以保持原料20具有期望的密度和充足的供给。当第一进给速率小于期望的来自第二固体进给器16的第二进给速率时，控制器32还可以使来自第一固体进给器14的第一进给速率增大并且/或者使可调体积12减小。控制器32可以至少部分地基于来自可调体积12的感测到的反馈来调节第一进给速率和/或第二进给速率。第一固体进给器14和第二固体进给器16、可调体积12、控制器32、传感器38、以及驱动马达40可以是原料供给系统42的一部分。

控制器32可以联接至操作者界面44，该操作者界面44被构造成接收操作者输入。通过操作者界面44，操作者可以将控制器32构造成控制原料供给系统42如何将原料20输送至下游系统30。通过操作者界面44接收到的操作者输入可以限定通向下游系统的进给速率的可接受变化、最大进给速率或操作速度、最小进给速率或操作速度、或者可调体积参数、或其组合。例如，操作者可以将原料供给系统42构造成在期望的进给速率的大约1%、5%、或10%内将原料输送至下游系统30。在一些实施例中，操作者界面44可以使得能够通过操作者来直接控制系统10。例如，通过操作者界面44接收到的输入可以指导控制器32在通过上游系统18向第一固体进给器14供给的原料20中的暂时中断（例如，过渡）之前使可调体积12增大，使得第二固体进给器16具有充足的原料供给。操作者界面44还可以显示关于系统10和/或原料供给系统42的操作的信息（例如，传感器反馈）。

第一固体进给器14与第二固体进给器16之间的可调体积12的体积可以在操作期间发生改变。在如上文所描述的一些实施例中，可调体积12的体积可以受到主动控制。在一些实施例中，控制器32可以通过使可调体积12的一部分从第一构造46移动至第二构造48来调节体积。例如，控制器32可以通过致动联接至可调体积12的气动或液压活塞来调节下文所描述的铰接可调体积。控制器32还可以通过使第一出口24与第二进口26之间的距离50增大来调节体积。例如，控制器32可以如下文所描述地使螺杆进给器的轴缩回。可调体积12是能够主动或被动调节的，以将第二进给速率保持在期望的进给速率。例如，在一些实施例中，可调体积12可以被构造成被动地进行调节（例如通过弹簧或者弹性囊）。可调体积12的体积和/或位置可以由传感器38感测并且被控制器32用于控制原料供给系统42。例如，控制器32可以使用来自可调体积的感测到的反馈来控制第一固体进给器14或第二固体进给器16的位置以及/或者进给速率。对于被动控制的可调体积12而言，控制第一固体进给器14的进给速率也可以控制可调体积12。在一些实施例中，控制器32可以控制第一固体进给器14和可调体积12以影响第二固体进给器16，例如保持期望的通向下游系统30的第二进给速率或者第二固体进给器16的充足原料。在一些实施例中，可调体积12以及/或者第一固体进给器14和第二固体进给器16的传感器38（例如，空隙传感器）被构造成通过第一进给速率与第二进给速率的不同来区分可调体积12中的封堵状况（例如，过度压实）。例如，传感器38可以至少部分地基于可调体积12上的力、第一固体进给器14和第二固体进给器16中的一个或两个的转矩、或者可调体积12的位置、或其组合来进行区分。

目前能够构想出的原料供给系统42的实施例可以用于如第二出口28处所示地向下游系统30均匀地（即，以恒定速率并且具有均匀密度）输送原料20。上游系统18可以以不一致或可变的速率和密度来向第一固体进给器14的第一进口22供给原料20。在一些实施例中，控制器32可以主动地调节第一固体进给器14和可调体积12的操作（例如，进给速率），以降低第二进口26处的原料20中的不一致性，使得第二固体进给器16可以均匀地输送原料20。在其它实施例中，受到主动控制的第一固体进给器14和受到被动控制的可调体积12可以降低第二进口26处的原料20中的不一致性。可调体积12可以用作阻尼器，以减少通向下游系统30的原料20的第二进给速率的变化。

系统10的一些实施例包括气化系统。气化技术能够通过与气化器中的氧气和蒸汽产生反应而将烃原料，例如煤、生物量、和其它的含碳进给源转化成一氧化碳（CO）和氢气（H2）的气体混合物（即，合成气）。可以对这些气体进行处理并且将其用作燃料、用作用于更复杂的化学物质的起始材料的源、用于产生代用天然气、或其组合。系统10包括上游系统18（例如，原料准备系统），该上游系统18将烃（例如，煤）作为原料20供给至第一固体进给器14。在一些实施例中，上游系统18可以将煤颗粒化、干燥、磨碎、或液化以调节原料20从而用于输入至原料供给系统42和下游系统30（例如，气化器）中。上游系统18可以由控制器32来控制。第一固体进给器14接收到的煤的特性可以随着具有空隙、不一致的进给速率、或者变化的密度的第一输入22处的煤而发生变化。如下文详细描述的，第一固体进给器14可以是螺杆进给器、正计量泵、或者使得原料能够流过系统10的任何机械进给装置。

第一固体进给器14通过可调体积12以第一进给速率将煤输送至第二固体进给器16。第二固体进给器16以第二进给速率输送来自可调体积12的煤。进入第二固体进给器16中的煤的进给速率任何时间都可以与离开第二固体进给器16进入下游系统30中的进给速率基本相同。可调体积12可以基于第一进给速率与第二进给速率之间的差异进行调节。在第二进给速率保持恒定的一些实施例中，第一进给速率和可调体积12的体积可以成正比例。随着第一进给速率增大并且第二进给速率保持恒定，可调体积12的体积增大至最大值。随着第一进给速率减小并且第二进给速率保持恒定，可调体积12的体积减小，直到可调体积达到最小值。在这些实施例中，控制器32可以调节至少第一固体进给器14以将可调体积12保持在体积限制（例如，最大值和最小值）内并且保持对第二固体进给器16的煤的充足供给，以在恒定的第二进给速率下供给煤。例如，控制器32可以基于来自可调体积12的感测到的反馈来调节第一固体进给器14的进给速率，使得可调体积与最大值或最小值大致相等。在一些实施例中，第一进给速率和第二进给速率可以与期望的进给速率大致相等。在原料供给系统42操作期间，第一进给速率和第二进给速率是相同的平均进给速率。来自第一固体进给器14和第二固体进给器16的大致相等的进给速率可以将可调体积的体积基本保持在体积限制内。

第二固体进给器16以第二进给速率将煤输送至下游系统30。下游系统30可以包括气化器、燃气涡轮机、发电机、反应器、燃烧器、锅炉、炉等。下游系统30的气化器可以被构造成将煤气化以产生合成气和/或另一种气体燃料。该气体燃料可以在与气化器流体连接的燃气涡轮发电机中燃烧。燃气涡轮发动机可以驱动发电机以产生电力。进入气化器中的煤的第二进给速率可能影响气化器以及下游系统30的剩余部分的操作。基本恒定的第二进给速率或者改变缓慢的第二进给速率可以提供气化器以及下游系统30的剩余部分的可靠和稳定的操作。在一些实施例中，下游系统30的稳定操作可以提供来自燃气涡轮机和发电机的一致的电力产生。在一些实施例中，控制器32和可调体积12可以进行调节，以保持低第二进给速率。下游系统30可以在比至少第一固体进给器14和上游系统18高的压力下进行操作。控制器32可以使得第一固体进给器14能够将充足的煤供给至可调体积12中，以降低来自下游系统30的高压气体回流到第一固体进给器14或上游系统18的可能性。在一些实施例中，原料供给系统42可以用于隔离下游系统30与上游系统18。在一些实施例中，一个或多个阀52被构造成排出原料供给系统42中的高压气体。高压气体可以回流通过原料供给系统42的一部分并且通过阀52中的一个或多个阀52排出。例如，阀52可以布置于第一进口22、第一出口24、第二进口26、或第二出口28处。

图2示出了原料供给系统42的实施例，其中第一固体进给器14是第一正计量泵60并且第二固体进给器16是第二正计量泵62。在一些实施例中，第一正计量泵60和第二正计量泵62可以是可购自纽约斯卡奈塔第的通用电气公司的泵。可调体积12联接在第一出口24与第二进口26之间。第一正计量泵60将来自第一进口22的原料在第一出口24处输送至可调体积12，并且第二正计量泵62将来自可调体积12的第二进口26处的原料输送至第二出口28。在一些实施例中，尽管输送的原料的量大致相同，但是第一正计量泵60和第二正计量泵62具有不同尺寸并且在不同的速度下进行操作。例如，第一正计量泵60可以具有大横截面积和较宽的毂64，但是在比具有较小的横截面积和较窄的毂66的第二正计量泵62低的速度下进行操作。较大的横截面积和较宽的毂64可以减少第一正计量泵60中的原料的摩擦阻力。在一些实施例中，较大的第一正计量泵60的第一进给速率可以接近期望的来自第二正计量泵62的进给速率。可调体积12可以进行调节，以保持第二正计量泵62的第二进口26处的充足原料以输送至下游系统30。例如，可调体积12可以膨胀，以容纳第二进口26处的保存原料供给，使得第一正计量泵60处的原料中的不一致性（例如，空隙）对第二进给速率的影响减小。可调体积12可以收缩以减少第二进口26处的原料中的空隙并且可以膨胀以减少过度压实（例如，高密度原料）。在较高速度下操作第二正计量泵62可以显著减少从下游系统30的回流。在一些实施例中，第二正计量泵62上的排气孔68可以进一步减少回流通过第二进口26。

第一正计量泵60和第二正计量泵62的相对定向可以在实施例之间发生变化。在如图2中所示的实施例中，第一正计量泵60和第二正计量泵62可以被构造成使得第一出口24和第二进口26位于基本平行的平面中。第一正计量泵60可以沿第一旋转方向70输送原料并且第二正计量泵可以沿相反的第二旋转方向72输送原料。在一些实施例中，第一旋转方向70与第二旋转方向72相同。在另一个实施例中，第一出口24可以与第二进口26基本垂直。第一正计量泵60和第二正计量泵62可以具有公共的驱动马达或者均可以被单独驱动。第一正计量泵60和第二正计量泵62中的每一个都可以包括两个基本相对的旋转盘74、76，以通过泵输送原料。旋转盘74、76可以具有凹槽或突出部78，所述凹槽或突出部78被构造成捕获和迫使原料从进口（例如，第一进口22、第二进口26）移动至出口（例如，第一出口24、第二出口28）。

如上文所讨论的，可调体积12可以受到主动或被动控制。在一些实施例中，可调体积12可以是如图3中所示的管道80，该管道80具有固定部分82和可移动部分84。在其它实施例中，可调体积12可以是管道80的一部分。管道80的第一端部86可以与第一出口24（图1）相联接并且第二端部88可以与第二进口26（图1）相联接。第一出口24和/或第二进口26可以被构造成与尺寸可变的可调体积12相联接。在图示实施例中，固定部分82成U形并且可移动部分84成C形或半圆形。可调体积12的其它实施例可以包括具有其它形状的部分。例如，可调体积12的实施例是伸缩可调体积，该伸缩可调体积伸缩以改变体积和第一出口24与第二进口26之间的距离。固定部分82与可移动部分84之间的接口90可以密封管道80内的原料。接口90可以包括密封件，例如刷式密封件或压力隔离密封件。在一些实施例中，密封件在可调体积12上游或下游布置有管道80。可移动部分84可以被构造成在固定部分82内移动，如由箭头92、94、96、98所示的。在一些实施例中，可移动部分84可以沿箭头92、94收缩或者沿箭头96、98膨胀。第一端部86和第二端部88可以以不同的量膨胀或收缩。在一些实施例中，例如当管道80靠近端部（例如，第一端部86）铰接时，仅未铰接端部（例如，第二端部88）可以膨胀或收缩。图示的铰接接头100可以使得第二端部88能够沿箭头98膨胀以使可调体积12增大，或者沿箭头94收缩以使可调体积12减小。在一些实施例中，固定部分82和可移动部分84以及/或者铰接接头100的几何形状可以建立最小体积或最大调节。在其它实施例中，可调体积12包括被构造成基本封闭管道80的夹管阀。

如上文所讨论的，可调体积12可以受到主动或被动控制。在一些实施例中，可移动部分84可以联接至调节构件102。可调体积12受到被动控制的实施例可以具有联接至调节构件102的弹簧104。弹簧104可以加载可移动构件84，使得原料在第二进口26处具有足够的密度。在另一个实施例中，调节构件102可以是流体致动调节机构（例如，液压或气动活塞）或者电致动机构（例如，马达）的杆。第一正计量泵60和第二正计量泵62可以至少部分地基于调节构件102的位移或负荷来调节第一进给速率和第二进给速率。

目前能够构想出的具有可调体积12的原料供给系统42可以以多种形式实施。不同类型的固体进给器可以以多种组合联接至可调体积12。此外，可调体积12可以是能够以多种方式调节的。图4和5示出了原料供给系统42的其它实施例。在这些图示实施例中，第一固体进给器14是螺杆进给器。可以通过使第一固体进给器14与第二固体进给器16之间的距离50（图1）增大来调节第一固体进给器14与第二固体进给器16之间的可调体积12。调节第一固体进给器14与第二固体进给器16之间的距离50可以调节第一进给速率和/或第二进给速率。

图4示出了原料供给系统42的实施例，其中第一固体进给器14是螺杆进给器110并且第二固体进给器16是第二正计量泵62。螺杆进给器110位于容纳原料的进给箱112内。驱动马达40通过盘旋或螺旋叶片116（例如，螺纹）使轴114旋转，所述盘旋或螺旋叶片116将原料从第一进口22输送至第一出口24。在一些实施例中，驱动马达40通过滑动接头118联接至轴114，该滑动接头118使得轴114能够沿由箭头120所示的方向行进，以通过改变第一出口24与第二进口26之间的距离50来调节可调体积12。在图示实施例中，进给箱112具有圆锥形底部122，轴114沿进给箱112的轴线124。在一些实施例中，进给箱112可以具有矩形或其它形状的底部。

在一些实施例中，预载装置126（例如，弹簧、质量/块）可以预载轴114。预载装置126可以加载轴114、叶片116、和原料，以保持期望的可调体积12中原料的密度水平。在一些实施例中，随着可调体积12中的原料的量增大，轴114可以通过滑动接头118至少部分地轴向收缩穿过箱出口128的一部分，而预载装置126保持增大的原料量的预载。在一些实施例中，随着可调体积中的原料的量减小，轴114可以通过滑动接头118轴向延伸，以保持减小的原料量的预载。因此，滑动接头118和预载装置126可以通过改变距离50来调节可调体积12。

可调体积12和固体进给器110、16可以基于从原料供给系统42中的传感器38接收到的反馈进行调节。一个或多个传感器38可以布置于原料供给系统42上的多个位置处。例如，传感器38的位置可以包括但不限于驱动马达40中、螺杆进给器110的轴114上、或者可调体积12中的位置、或其组合处。传感器38可以感测螺杆进给器110上的轴向和/或扭转负荷、第一出口24与第二进口26之间的距离50、原料的密度、或者原料中的空隙、或其组合。

控制器32可以响应于从一个或多个传感器38接收到的反馈来调节可调体积12、螺杆进给器110、和第二固体进给器16。感测到的反馈可以用于确定可调体积12的特性，例如原料的量、密度、和压实、距离50、以及可调体积12的体积。控制器32可以基于感测到的反馈来调节螺杆进给器110的进给速率，以保持对第二固体进给器16充足的原料供给，其中所供给的原料具有期望的特性（例如，密度、压实、空隙量、空隙质量）。在一些实施例中，充足的原料供给可以包括可调体积12中的保存原料，使得尽管通过第一固体进给器14供给的不一致性，仍然易于通过第二固体进给器16输送原料。超过可调体积12的最大值限制的原料的量可能影响密度或者使螺杆进给器110的部件（例如，驱动马达40、轴114）上的应力增大。密集的原料可能使固体进给器和可调体积12上的应力增大。对于一些实施例而言，密集的原料还可能是下游系统中不期望的。在一些实施例中，低于可调体积12的最小值限制的不充足的原料供给可能降低原料密度、使第二固体进给器16缺料、并且/或者导致通向下游系统的不一致的第二进给速率。在一些实施例中，控制器32可以通过感测到的距离50的改变、轴114上的转矩和/或负荷的改变、或者原料的空隙或密度的改变的反馈来确定可调体积12中的原料的量以及/或者可调体积12的体积。

控制器32可以主动地调节螺钉进给器110和/或可调体积12，以在与第二进给速率大致相同的第一进给速率下提供原料。在一些实施例中，控制器32可以通过控制第一固体进给器14（例如，螺钉进给器110）来控制可调体积12。例如，可调体积12和距离50可以至少部分地基于螺杆进给器110的第一进给速率、可调体积12中的原料的量和体积。在螺杆进给器110的第一进给速率小于第二固体进给器16（例如，第二正计量泵62）的第二进给速率的实施例中，可调体积12可以随着通过第二固体进给器16输送的原料的量和体积的减小而减小。这可以随着预载装置122保持原料的减小的量和体积上的负荷来使距离50减小。因此，可调体积12被构造成至少部分地基于第一进给速率和第二进给速率进行调节。第一进给速率和/或第二进给速率将至少部分地基于可调体积12进行调节。控制器32可以使第一进给速率增大到基本等于或大于第二进给速率，以保持可调体积12以及其中的原料的量或者使其增大。增大的原料量可以随着114沿箭头120收缩而使距离50增大。因此，控制器32被构造成至少部分地基于反馈来控制螺杆进给器110的位置和进给速率，该反馈指示可调体积12的特性（例如，原料量、体积）。

在一些实施例中，可以基于感测到的轴向负荷、扭转负荷、原料的空隙或密度来调节可调体积12和第一固体进给器14（例如，螺杆进给器110）。在实施例中，轴114上的低轴向或扭转负荷可能指示可调体积12中的低原料量。控制器32可以基于感测到的低负荷来使第一进给速率增大，以使可调体积12增大。相反地，轴上的高轴向或扭转负荷可以指示可调体积12中的高原料量或体积，使得当感测到高感测负荷时，控制器32可以使第一进给速率减小并且因此使可调体积12减小。感测到的原料中的空隙可以指示不充足的原料供给，而感测到的压实（例如，高密度）或者过少的空隙可能指示过剩原料。控制器32可以基于感测到的空隙或密度来调节第一进给速率，以调节可调体积12。在一些实施例中，控制器32可以基于距离50、轴向负荷、扭转负荷、被供给至第二固体进给器的原料的空隙和密度来调节第一进给速率。

在一些实施例中，螺杆进给器110可以不具有滑动接头118。控制器32可以基于来自负荷（例如，轴向、转矩）和/或空隙传感器的感测到的反馈来调节第一进给速率。在这些实施例中，控制器32可以如上文所描述地调节第一进给速率，然而，轴114不可以沿箭头120行进。可调体积12可以是上文参照图2和3所描述的可调体积12中的一个，其中距离50是不变的。

图5示出了原料供给系统42的另一个实施例，其中第一固体进给器14是螺杆进给器110并且第二固体进给器16是第二正计量泵62。螺杆进给器110位于具有倾斜底部130的进给箱112内，该进给箱112具有用于轴114的通道132。通道132可以有助于进给箱112内的原料通过箱出口128输送和混合。在图示实施例中，轴114不与箱112的轴线124平行，相反，螺杆进给器110的轴114与倾斜底部130类似地倾斜。轴114可以被布置成与轴线124成角度134，该角度134处于大约0°至90°、5°至60°、10°至45°、或者15°至30°之间或者是其中的任何角度。图示实施例的滑动接头118、预载装置126、传感器38、和控制器32可以与上文参照图4所描述的那些相类似。

目前能够构想的实施例包括接收指示可调体积特性的反馈并且基于接收到的反馈来控制第一固体进给器和/或第二固体进给器的方法。可调体积的特性可以包括第一固体进给器与第二固体进给器之间的距离、可调体积的体积、可调体积中的原料的量、原料的密度、或者原料中的空隙、或其组合。控制第一固体进给器和第二固体进给器可以包括控制进给速率或者控制第一固体进给器与第二固体进给器之间的距离。在一些实施例中，该方法可以包括基于第一进给速率和第二进给速率来控制可调体积。基于系统，控制可调体积可以是主动或被动的。在一些实施例中，可以独立于进给速率来调节可调体积。控制第一固体进给器和可调体积可以影响第二进给速率，使得其可以保持在期望的进给速率。该方法可以包括向下游系统（例如，气化器）供给原料。

本发明的技术效果包括利用布置于两个固体进给器之间的可调体积来进行调节，使得下游固体进给器可以输出一致/连续的原料并且/或者以一致/连续的进给速率输出原料。可调体积可以膨胀和收缩，以保持第二固体进给器的第二进口处充足的原料，使得尽管第二固体进给器上游的原料供给中的不一致性，但是第二进给速率仍然可以是稳定和均匀的。可调体积可以受到主动或被动的控制。可调体积和可调体积内的原料的特性可以影响第一进给速率和/或第二进给速率。在一些实施例中，尽管固体进给器可以具有不同类型和尺寸，但是第一进给速率和第二进给速率可以在任何时间大致相同。在原料供给系统42操作期间，第一进给速率和第二进给速率是相同的平均进给速率，以保持通过原料供给系统的平均进给速率。大体积、慢速的固体进给器能够以与小体积、高速固体进给器相同的速率输送原料。大体积固体进给器可以是稳健的，使得第一进口处的不一致的原料供给对操作性和第一进给速率具有的影响较小。小体积固体进给器对不一致原料供给较不稳健并且具有低回流速率。大体积固体进给器可以比小体积固体进给器大，为其大约1.5、2、3、4、5或更大倍。具有大致相同的进给速率的大体积固体进给器与小体积进给器之间的可调体积可以提高通过第二固体进给器供给的原料的稳定性和均匀性。可调体积可以是阻尼器，以降低来自第一固体进给器的原料或进给速率的改变可能对第二固体进给器造成的影响。这可以提高原料供给系统的稳定性并且可能导致下游系统关闭的可能性降低。原料供给系统使得原料能够在低进给速率和高压下被供给至下游系统。目前能够构想出的实施例还可以减少对用于清除阻塞物的吹扫气体的消耗。可以利用较小的进口和较小的第二固体进给器，原因是可调体积改进了进入第二固体进给器中的原料供给的一致性。这可以提高可以使用固体进给器的应用的潜在范围。

本书面描述使用例子对本发明进行了公开（其中包括最佳模式），并且还使本领域技术人员能够实施本发明（其中包括制造和使用任何装置或系统并且执行所包含的任何方法）。本发明的可专利范围通过权利要求进行限定，并且可以包括本领域技术人员能够想到的其它的例子。如果这种其它的例子具有与权利要求的字面语言没有区别的结构元件，或者如果这种其它的例子包括与权利要求的字面语言没有实质区别的等同结构元件，则期望这种其它的例子落入权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种用于向固体进给器供给原料的系统，所述系统包括：

第一固体进给器，所述第一固体进给器包括第一进口和第一出口；

第二固体进给器，所述第二固体进给器包括第二进口和第二出口；以及

可调体积，所述可调体积联接至所述第一出口和所述第二进口，其中所述第一固体进给器被构造成以第一进给速率向所述可调体积供给原料，所述第二固体进给器被构造成连续地从所述可调体积接收所述供给原料，所述第二固体进给器被构造成以第二进给速率供给原料，并且所述可调体积被构造成至少部分地基于所述第一进给速率和所述第二进给速率进行调节。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一固体进给器是螺杆进给器。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第二固体进给器是正计量泵。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一固体进给器和所述第二固体进给器是正计量泵。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述可调体积被构造成被动地进行调节。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述可调体积被构造成进行调节以将所述第二进给速率保持在期望的进给速率。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统包括控制器，其中所述控制器被构造成控制所述第一固体进给器或所述第二固体进给器中的至少一个。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述控制器被构造成控制所述可调体积。

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统包括至少一个传感器，其中所述控制器被构造成至少部分地基于从所述至少一个传感器接收到的反馈来控制所述第一固体进给器，并且从所述至少一个传感器接收到的反馈指示所述第一出口相对于所述第二进口的位置、所述可调体积的体积、或者原料的密度、或其任何组合。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统包括联接至所述第二出口的气化器，其中所述气化器被构造成使原料气化。

11.一种控制向固体进给器供给原料的系统，所述系统包括：

控制器，所述控制器被构造成至少部分地基于反馈来控制第一固体进给器或第二固体进给器，所述反馈指示联接在所述第一固体进给器与所述第二固体进给器之间的可调体积的特性；

其中所述第二固体进给器被配置成从所述可调体积连续地接收供给原料。

12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述控制器被构造成控制所述第一固体进给器的第一进给速率。

13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述控制器被构造成相对于所述第二固体进给器的第二进给速率来控制所述第一固体进给器的第一进给速率。

14.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述系统包括所述可调体积，其中所述控制器被构造成控制所述可调体积。

15.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述系统包括所述第一固体进给器，所述第一固体进给器被构造成向所述可调体积供给原料。

16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述系统包括所述第二固体进给器，所述第二固体进给器被构造成从所述可调体积接收原料。

17.一种用于向固体进给器供给原料的方法，所述方法包括：

接收反馈，所述反馈指示联接在第一固体进给器与第二固体进给器之间的可调体积的特性，其中所述第二固体进给器被配置成从所述可调体积连续地接收供给原料；以及

至少部分地基于接收到的反馈来控制第一固体进给器或第二固体进给器。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述可调体积的特性包括所述第一固体进给器的出口相对于所述第二固体进给器的进口的位置、所述可调体积的体积、所述供给原料的密度、或其任何组合。

19.根据权利要求17所述方法，其特征在于，所述方法包括至少部分地基于所述第一固体进给器的第一进给速率和所述第二固体进给器的第二进给速率来控制所述可调体积的尺寸。

20.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述方法包括控制所述第一固体进给器的速度，以将所述第二固体进给器的第二进给速率保持在期望的进给速率。