KR20110114445A

KR20110114445A - 입자상 물질 압출 펌프를 위한 해체 장치

Info

Publication number: KR20110114445A
Application number: KR1020110028986A
Authority: KR
Inventors: 마크 앤드류 피치시몬스
Original assignee: 프랫 앤 휘트니 로켓다인, 인크.
Priority date: 2010-04-13
Filing date: 2011-03-30
Publication date: 2011-10-19
Also published as: CN102219110B; CN102219110A; EP2378231B1; US8939278B2; US20110247916A1; EP2378231A1; JP2011219274A; JP5192562B2

Abstract

본 발명의 해체 장치는 입자상 물질 압출 펌프의 통로 단면과 대체로 등가인 제1 단면을 형성하는 입구와, 제1 단면과 상이한 제2 단면을 형성하는 출구를 갖는 유동 통로를 형성한다.

Description

입자상 물질 압출 펌프를 위한 해체 장치{DECONSOLIDATION DEVICE FOR PARTICULATE MATERIAL EXTRUSION PUMP}

본 개시내용은 입자상 물질 압출 펌프를 위한 해체 장치에 관한 것이다.

석탄 기화(coal gasification)는 석탄 또는 다른 탄소-함유 고체들의 합성 가스로의 전환(conversion)을 포함한다. 건식 석탄 및 습식 슬러리(slurry)가 기화 공정에서 사용되지만, 건식 석탄 펌핑(dry coal pumping)이 워터 슬러리(water slurry) 기술보다 열적으로 더욱 효과적일 수 있다.

공정을 간소화하고 건식 석탄 기화의 기계적 효율성을 증가시키기 위해서, 입자상 물질 압출 펌프는 건식 석탄과 같은 분쇄된 탄소계 연료를 펌핑하도록 사용된다. 입자상 물질 압출 펌프 하류의 분쇄된 탄소계 연료는 건식 석탄을 해체하기 위해서 브레이커 밀(breaker mill), 볼 엔드 밀(ball end mill) 또는 다른 분쇄 기계를 필요로 한다.

다양한 특징들은 개시된 제한되지 않는 실시예의 이하의 상세한 기술로부터 당업자에게 명백해질 것이다. 상세한 기술을 수반하는 도면들이 이하에서 간단히 기술될 수 있다.
도 1은 건식 석탄 압출 펌프의 사시도이다.
도 2는 해체 장치의 단면도이다.
도 3은 해체 장치의 하나의 비제한적 실시예의 단면도이다.
도 4는 해체 장치의 다른 하나의 비제한적 실시예의 단면도이다.
도 5는 다양한 해체 장치 유동 통로 면적비 및 각도 관계의 도표도이다.
도 6은 유동 제어 구성의 하나의 비제한적 실시예에 의한 해체 장치의 사시도이다.
도 7은 유동 제어 구성의 하나의 비제한적 실시예에 의한 해체 장치의 단면도이다.
도 8은 유동 제어 구성의 다른 비제한적 실시예에 의한 해체 장치의 단면도이다.
도 9는 유동 제어 구성의 다른 비제한적 실시예에 의한 해체 장치의 단면도이다.

도 1은 건식 입자상 물질의 이송을 위한 입자상 물질 압출 펌프(10)의 사시도를 개략적으로 예시한다. 펌프(10)가 석탄, 생물 자원, 석유 코크스, 폐기물 또는 다른 공급원료와 같은 분쇄된 탄소계 연료를 위한 이송부로서 언급되어 있지만, 펌프(10)는 대안적으로 임의의 건식 입자상 물질을 이송할 수 있고, 석탄 기화, 석유화학제품, 전기력, 식품 및 농업을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 다른 산업에서 사용될 수 있다.

펌프(10)는 일반적으로 입구 구역(12), 압축 작업 구역(14) 및 출구 구역(16)을 포함한다. 입구 구역(12)은 일반적으로 호퍼(hopper)(18) 및 입구(20)를 포함한다. 압축 작업 구역(14)은 일반적으로 이동 벽(24) 및 그를 위한 구동 시스템(26)에 의해 형성된 통로(22)를 포함한다. 출구 구역(16)은 일반적으로 출구(28) 및 해체 장치(30)를 포함한다.

해체 장치(30)는 이동 벽(24)에 의해 통로(22) 내에서 해체될 수 있는 석탄을 해체한다. 즉, 분쇄된 탄소계 연료는 통로(22)로부터 빈틈없이 압축될 수 있다. 분쇄된 탄소계 연료는 자연적인 안식각(natural angle of repose)을 구비한다. 즉, 자연적인 안식각은 비응집 물질 더미의 상단에서의 수평부와 측면들 사이에서 형성된다. 응집된 분쇄된 탄소계 연료는 서로 부착된 입자가 자연적인 안식각보다 더 높은 각도에서 수직방향으로 지지되지 않은 상태로 유지될 수 있는 덩어리를 형성하는 상태로 압축되어 있다. 부분적으로 해체된 물질은 자연적인 안식각을 가질 수 있지만, 여전히 가장 큰 입자 덩어리를 상호간의 또는 장치의 표면들에 대한 전단 작용에 의해 감소될 수 있는 응집 재료와 비응집 재료의 혼합물로 구성될 수 있다.

도 2를 참조하면, 해체 장치(30)는 통로(22)에 의해 형성된 단면에 대체로 등가인 제1 단면을 형성하는 입구(32)와 압축된 분쇄 응집 입자를 미세 분말 균질도(consistency)로 깨뜨리도록 제1 단면과 상이한 제2 단면을 형성하는 출구(34)를 포함한다. 장치를 관통하게 된 이후에는, 탄소계 물질은 자연적인 안식각에서 놓여지는 것을 더 이상 방지하지 않는다. 입구(32)와 출구(34) 사이의 유동 통로(36)는 분쇄된 석탄 입자들을 재압착(re-compaction) 없이 서로에 대하여 이동하도록 강제한다. 해체 장치(30)의 입구(32)와 출구(34) 사이의 유동 통로(36)에 의해 3차원 형상 변화가 제공된다. 유동 통로(36)는 분쇄된 탄소계 연료가 방향을 변화시키도록 강제되고 체적이 팽창하도록 허용될 때 필요한 입자 깨뜨림을 제공한다.

도 3을 참조하면, 해체 장치(30)의 유동 통로(36A)의 하나의 비제한적 실시예가 통로(22)에 의해 형성된 단면에 대체로 등가인 제1 단면으로서의 직선형 입구(32A)와, 둥근 모서리(radiused corners)들을 포함하는 제2 단면을 형성하는 출구(34A)를 제공한다. 유동 통로(36A)는 적어도 90도 선회각에 걸쳐서 또한 선회한다.

도 4를 참조하면, 석탄 해체 장치(30)의 유동 통로(36B)의 하나의 비제한적 실시예가 통로(22)에 의해 형성된 단면에 대체로 등가인 제1 단면으로서의 직선형 입구(32B)와, 둥근 출구(round outlet)를 형성하는 제2 단면을 형성하는 출구(34B)를 제공한다. 유동 통로(36A)는 적어도 90도 선회각에 걸쳐서 또한 선회한다.

도 5를 참조하면, 다양한 절충(tradeoff)들이 유동 통로(36)를 따른 관계로부터 얻어진다. 유동 통로(36)를 따른 면적비의 다양한 조합들이 여기서 이용될 수 있다는 것을 이해되어야 한다. 직선형 입구로부터 둥근 출구까지의 전이는 유동 통로(36B-1, 36B-2, 36B-3, 36B-4)를 따라 비교적 느리게 면적의 증가를 초래하는 반면에 비교적 더 빠르게 형상을 변화시킨다. 비교적 단순한 각도가 또한 효과적이지만 전체 효율성은 상대적으로 작을 수 있다.

도 6을 참조하면, 석탄 해체 장치(30)의 유동 통로(36C)의 다른 비제한적 실시예가 통로(22)에 의해 형성된 단면에 대체로 등가인 제1 단면으로서의 직선형 입구(32C)와, 제2 단면을 각각 형성하는 제1 및 제2 출구(34B1, 34B2)를 제공한다. 제1 및 제2 출구(34B1, 34B2)는 위에서 기술한 바와 같이 다양한 형태일 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 유동 통로(36C)는 적어도 90도 선회각에 걸쳐서 또한 선회한다.

도 7을 참조하면, 유동 통로(36)는 분쇄된 탄소계 연료가 석탄 해체 장치(30)를 통해 이동할 때 유동 통로(36)가 가득찬 상태로 유지되는 것을 보장하도록 추가로 구성될 수 있다. 하나의 비제한적 실시예에서, 유동 통로(36)는 연장부(38)를 통해 90도 선회각보다 더 클 수 있는 선회각에 걸쳐서 선회한다. 선회각은 실질적으로 J 형상을 형성하는 적어도 135도 선회각에 걸쳐서 선회할 수 있다.

도 8을 참조하면, 다른 비제한적 실시예는 분쇄된 탄소계 연료가 석탄 해체 장치(30)를 통해 이동할 때 유동 통로(36)가 가득찬 상태로 유지되는 것을 보장하도록 (개략적으로 도시된) 밸브(40)를 포함한다. 밸브(40)는 해체된 입자상 물질의 통로를 위해 사전에 결정된 압력을 필요로 하는 체크-밸브 또는 다른 밸브 구성일 수 있다.

도 9를 참조하면, 다른 비제한적 실시예는 유동 통로(36)가 가득찬 상태로 유지되는 것을 보장하도록 하는 방향으로 유동 통로(36)가 중력에 관하여 배치되도록 건식 석탄 선형 견인식 펌프(10)를 배치한다. 즉, 석탄 해체 장치(30)는 분쇄된 탄소계 연료가 중력에 대향하여 이동해야만 하도록 중력에 대하여 건식 석탄 선형 견인식 펌프(10) 위로 위치될 수 있다.

석탄 해체 장치(30)는 선형 견인식 펌프(10)가 현재까지 요구되던 브레이커 밀, 볼 엔드 밀 또는 다른 이동 분쇄 기계를 사용하지 않고 작동될 수 있게 한다.

같은 참조부호는 여러 개의 도면들을 통해 대응하거나 유사한 요소들을 동일한 것으로 간주하는 것으로 이해해야 한다. 또한, 특정한 부품 구성이 예시된 실시예에서 개시되어 있지만, 다른 구성이 본 명세서로부터 이점이 될 수 있다는 것을 또한 이해되어야 한다.

특정한 단계 결과가 도시되고, 기술되고, 그리고 주장되었지만, 단계들이 달리 지시되지 않는다면 임의의 순서로 수행되거나, 별도로 또는 조합하여 수행될 수 있고, 본 개시내용으로부터 여전히 이점이 될 수 있다는 것이 또한 이해되어야만 한다.

위에서의 기술은 범위 내의 제한에 의해 한정되기보다는 예시적인 것이다. 다양한 비제한적 실시예가 본 명세서에 기술되어 있으나, 당업자라면 위의 교시에 비추어 다양한 수정 및 변형이 첨부된 청구항들의 범위 내에서 이루어질 수 있음을 인식할 것이다. 그러므로, 첨부된 청구항들의 범위 내에서, 개시내용은 특정하게 기술된 바와 달리 실시될 수 있다. 이러한 이유로, 첨부된 청구범위는 진정한 범위 및 내용을 결정하도록 연구되어야 한다.

Claims

이동 벽에 의해 형성되고 통로 단면을 형성하는 통로와,
입구 및 출구를 갖는 유동 통로를 구비하는 해체 장치를 포함하며,
상기 입구는 상기 통로 단면에 대체로 등가인 제1 단면을 형성하고, 상기 출구는 상기 제1 단면과 상이한 제2 단면을 형성하는
입자상 물질 압출 펌프.
제1항에 있어서,
상기 통로로부터의 통로 출구는 상기 입구에 인접한
입자상 물질 압출 펌프.
제1항에 있어서,
상기 유동 통로는 압축된 입자상 물질에 의해 한정된 안식각에 대해 방향을 변화시키는
입자상 물질 압출 펌프.
제1항에 있어서,
상기 유동 통로는 상기 입구로부터 상기 출구까지 체적을 증가시키고 방향을 변화시키는
입자상 물질 압출 펌프.
제1항에 있어서,
상기 유동 통로는 대략 90도의 선회각에 걸쳐서 선회하는
입자상 물질 압출 펌프.
제1항에 있어서,
상기 유동 통로는 90도보다 더 큰 선회각에 걸쳐서 선회하는
입자상 물질 압출 펌프.
제1항에 있어서,
상기 제2 단면은 상기 제1 단면에 대하여 1.4 내지 1.7의 면적비를 형성하는
입자상 물질 압출 펌프.
제1항에 있어서,
상기 해체 장치는 중력에 관하여 상기 통로 위에 있는
입자상 물질 압출 펌프.
제1항에 있어서,
상기 유동 통로는 J 형상을 형성하는
입자상 물질 압출 펌프.
제1항에 있어서,
상기 유동 통로 내에 밸브를 더 포함하는
입자상 물질 압출 펌프.
제1항에 있어서,
상기 유동 통로는 상기 입구로부터 제1 출구 및 제2 출구로 분할하는
입자상 물질 압출 펌프.
분쇄된 탄소계 연료를 해체하는 방법이며,
압축된 입자의 안식각을 감소시키기 위해서 입구와 출구 사이의 유동 통로 내에서 압출된 입자의 방향을 변화시키는 단계를 포함하는
분쇄된 탄소계 연료 해체 방법.
제12항에 있어서,
압축된 입자는 압축된 분쇄 탄소계 연료인
분쇄된 탄소계 연료 해체 방법.
제12항에 있어서,
방향을 변화시키는 단계는 상기 안식각보다 작은 각도를 형성하는 선회각에 걸쳐서 압축된 입자를 선회시키는 단계를 포함하는
분쇄된 탄소계 연료 해체 방법.
제12항에 있어서,
방향을 변화시키는 단계는 이동 벽에 의해 형성된 통로의 하류부에서 일어나는
분쇄된 탄소계 연료 해체 방법.
유동 통로의 길이를 따라 압축된 입자의 방향을 변화시키는 단계를 포함하는 압축된 입자를 해체하는 방법이며,
유동 통로는 압축된 입자의 안식각을 감소시키기 위해서 길이를 따라 증가하는 단면적을 갖는
압축된 입자 해체 방법.
제16항에 있어서,
방향을 변화시키는 단계는 대략 30도와 150도 사이의 선회각에 걸쳐서 압축된 입자를 선회시키는 단계를 포함하는
압축된 입자 해체 방법.
제16항에 있어서,
방향을 변화시키는 단계는 3차원으로 압축된 입자를 선회시키는
압축된 입자 해체 방법.
제16항에 있어서,
상기 길이에 인접한 유동 통로의 출구는 밸브와 연통하는
압축된 입자 해체 방법.