TW201138931A - A high pressure feeder and method of operation to feed granular or fine materials - Google Patents

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201138931 六、發明說明： 本發明係主張於西元2009年12月21日申請之美國臨 時專利申請號碼61/288534之申請曰優先權，該申請書所 揭露之事項將依據其關聯性，完整的併入本發明中。 本發明係在美國政府支持下根據美國能源部授予的合 作協定第DE-FC21-90MC251 40號製造。美國政府享有本發 明之部份權益。 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種裝置及方法，用以餵送混合之顆 粒或細粒物質進料至高壓容器。 【先前技術】 餵送顆粒或細粒物質進料並維持相當濕度之方法的困 難度在於，開發一種可靠方式當準確量測煤供應率時，以 由大氣壓力至特定壓力增加煤流壓力。重要地，三種方法 已被使用：泥漿供應系統、乾粉供應系統附有一鎖定容器及 旋轉裝置及煤幫浦。 泥漿供應系統，泥漿包含32_4〇wt% 中，以使得泥浆之黏祠度很低以壓入一高厂聖氣化器煤= 本問題在於此方法烘乾低程度煤至無濕度㈣況下所費成 本甚高，因為乾燥過程很冗長。例如：美國專利第6，1 62,265 號討論乾燥及準備低程度煤之泥漿。過程複雜且增加成本 運做為護成本使得氣化裝置無吸引力。移除煤表面渴度传 4 201138931 相當容易然而乾燥設備用以移除近乎所有濕度則相當龐 大。在移除濕度之後，水在加入以製成泥漿除了軟化煤 成本很高之外，氣化流程之熱循環效能低，因為水:入成 至氣化器中完！蒸發。因此在結合乾煤及泥聚假 '^:，煤中濕度進行兩次蒸發。所f蒸發氣化器中水 的能量，增加氧氣銷號及成本花費。假若煤變成泥聚前不 7乾，則帶有更高程度的濕氣造成於氣化器中必須蒸發更 多近似兩倍的水’大約是3。_45%的煤的重量。將會造成力 有效率及低良率增加氧氣消耗成本情況並且壓縮氣體冷: 程度的情況。這或許是現有實用上困難之處。 習知使用一鎖定容器餵送顆粒及細粒於旋轉裝置上， 如鑽孔螺絲飯送器，也會遭遇問豸。較容器為當煤由大 氣壓力移動至運作壓力之供應容"，增加麗力之工且 鎖定容器增加壓力之方法為根據在大氣與運作壓力間週期 的轉換壓力。鎖；t容器有兩個閥門：―連接於由鎖定容器傲 入之大虱壓力儲存倉且另一個連接於餵煤容器，由鎖定容 器接收煤且維持氣化器之運作壓力。週期運作日寺，當鎖： 容器準備好要接收大器容器之煤 到達設定位置之後再關閉。然後鎖定容器使用氮氣或是二 氧化碳加壓。當鎖定容器壓力等於供應容器壓力時 閥門則㈣。鎖定Μ巾之㈣藉由重力流進供應容器。 ::分時間皆可做到，然而，當煤的濕度增加㈣時，當鎖 定容器施虔時，細顆粒煤傾向於成堆於鎖定容器中且I施 1時成堆的煤粒將不會由鎖定容器進人加Μ之供應= 201138931 中，供應容器將變空造成氣化器傲煤中斷。造成氣化器運 轉必須重開增加成本且生產損失。 量測元件為旋轉元件需要適當封閉以防止細煤流至外 界，於機械上很難發展出-套永續可靠之封閉機構以控制 存在於傲送器及外界間因為煤塵的產生及持續的旋轉。再 者，量測裝置之準確度很難控制因為煤密度的改變。旋轉 裝置之腐蝕及保存煤顆粒為此種煤餵送器之重要課題。 使用煤幫浦以直接飯煤至高壓氣化器已發展多年，作 是仍不足已成為商業料。根本問題在於煤粉顆粒材料： 變化太多，當壓力封閉設計用於特定範圍之煤粒時，盔法 時刻維持高壓以自然'地改變煤粒特徵。煤粒特質變化在於 原料加工運作匯㈣粒等於儲存與運送中之過I任何中 斷飯送或是氣化器熱燃燒逆吹過程可對於煤幫浦系統造成 不安全的情況。 【發明内容】 有鑑於此，本發明之目的在於提供一種裝置及方法以 運作顆粒及細煤含有高濕度(可高至25%) 5-l〇〇〇PSi之氣化器。 力在 、本發明目的在於提供一傲煤系統，提供運作之裝置及 :法。’_以運送特定煤原料至—高壓容器中。煤之較佳濕度 “ 25/。：煤顆粒尺寸約〇_6mm ’應知道各種方法可定義 出不同煤形狀，—般而t，煤粒為球型於 粒做為例子，指性私π、s ^ m ^ 煤粒可通過- 6職的過濾裝置。即使供應 6 201138931 裝置了處理許多不同固體， 最困難虚# 〃乍為固體粒子之系統為 敢困難處理之一因為多變的特性。 巧 製程煤儲存於一煤儲存倉餵 並送出循環命令。本文揭露出兩種方= 鎖定容器排放掉入供應容器中如運作順序之定義。 第-種方法，稱為微流體〖方式。在 錯定交疋谷器運作時， 鎖“益在排放閥門打開前以 供應容器之壓力。如果…2 曰壓方式直接文壓至 容写並未…果固…堆在鎖定容器中時且供應 中，如果/粒子，則整個運作過程失敗，於本發明 中如果系統壓力大於5Gpsi，鎖^容器受壓至壓力w 力至;:、統運作壓力。接著接由排氣至煤暫存倉以減少壓 力至供應谷器之運作壓力， 所定容、·、 率及排放孔設計確保 π面速度為大顆粒最小液化速度的兩倍。 :”、確保所有鎖定容器於微流體化過 ϋ贈姑姑-μ # τ之·材料液化， 乳體排放7L件裝於大鎖定容器 η .π —辨放結構包括鐵管管 2都疋洞，所有洞且透過氣體穿透 法空方,, 心何科覆盖，使得固體益 穿透。此材料為熱熔金屬，其他材料亦可。 ”、、 外氣；：她液化過程’額外氣體需透過氣體薄膜或額 外“加於鎖定容器’氣體接著至排放管以液化床材： 對於固體顆粒無強烈傾向堆 , 於堆於雜——貝疋合盗者，顆粒傾向 壓=…之底部接近出口之處。成 壓或降壓鎖定容器2_15彳古 』错由過 遠点本 15…於或低於供應容器運作壓力 達成。虽位於鎖定及供應容器間 彼此間氣體㈣^ ’開啟時’壓力差造成 連父換。因此，堆於戟容器之底部顆粒將 7 201138931 被瓦解。 本發明之另一目的在於提供_括腐. 種壓力控制裝置做為下 導管，設置以於供應容器及氣化哭 汉虱化态間維持固定壓力及一供 應裝置’設置於供應裝置下方’用以控制進入氣化器之供 應速率。此裝置允許系統快速進出㈣，維持所需飯送壓 力0 此供應系統具有供應裝置於壓力控制裝置之下游，^ 包括一下導管、-冒口及-氣管噴嘴。固體顆粒於冒口伯 部流動為-移動延伸床。控制氣體由供應容器及供應裝還 流進下導管且經冒口以維持床形延伸，本發明之一揭露名 於控制固態顆粒供應率藉由控㈣床移動速度於冒口中，# 整個氣體流經供應裝置。 本發月之又目的在於減少防止傳送氣體接觸固態粒 子於供應容器及下導管中，傳送氣體加入於冒口上方，且 輸送線至確保足夠之輸送速度^此使得使用小量之控制氣 體在供應容器及大量之反應傳送氣體至輸送線，防止反應 產生於傳送氣體與供應容器之固態例子。 本發明之又一目的在於提供一種固態例子供應率控 制，透過供應系統控制氣體系統壓力以達成。於一特定固 體粒子，控制供應率根據氣體流動率至餵送器之排放截 面氣體傲送至供應谷器厳入速率高於固體體積流出率。 如果固體特徵於運作時改變，煤或固體質量流率至氣化器 或反應器可藉由維持固定供應系統壓力以維持。 為使本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂， 8 201138931 下文特舉較佳實施例並配合所附圖式做詳細說明。 【實施方式】 如第1圖所示，PDAC供應裝置100,根據本發明之實 施例，包括容器、供應裝置及壓力控制裝置。此裝置包括： 煤暫存倉102，s史置用於儲存製程煤以飯入一氣化器 1 5〇;煤暫存倉102並接收由一鎖定容器1〇8之排放氣體， 複數個濾袋101裝置於煤暫存倉1〇2，以過濾掉煤塵。一 篩選器104，具有一開口裝設用以防止不好的袋子落入中 斷餵煤過程，於一些實施例中，篩選器工〇4的開口尺寸約 2X2英吋。同時包括，一供應容器114、一壓力控制裝置 in、一煤供應率控制裝置120及一煤密度量測裝置13〇於 煤輸送線1 32上，以輸送煤至氣化器或反應爐i 5〇。 至少一閥門106設置於鎖定容器1〇8及煤暫存倉1〇2 間，於許多實施例中，兩閥門可使用於鎖定容器丄〇8及煤 暫存倉102間。位於煤暫存倉102下方之第一閥門區隔煤 暫存倉102與鎖定容器1〇8且做為鎖定容器1〇8與煤暫存 倉102之壓力邊界。第二閥門關閉於相對乾淨環境在第一 閥門關閉後數秒進行關閉。 閥門106可依照命令打開且煤由煤暫存倉1〇2填充鎖 定容器108至特定程度。一初始訊號用於加煤鎖定容器i 〇8 至可為接續信號，且可根據在餵煤容器114中之煤容量量 測。描述整個過程’可藉由容量探針115偵測到煤容量到 達某種程度時，接續過程為打開鎖定容器116之進入閥1〇6 201138931 容量107。鎖定容器108之量測可為任何 超音波ί:::::::測'導體探針、電容探針、振動 關閉且鎖定閥心:Γ容量時’鎖定閥門進人閥106 ^ 108開始加壓過程。於習知過程中， 間門⑽壓至等於供應容器之壓力值且於平衡線 = 門110將打開。同時，闊門112在鎖定容器108出口端= 打開。⑽可藉由重力流出鎖定⑽至供應容器ιΐ4，然 而’當於鎖定容器108中之固粒包含實質上例如小於45 micron且具有相當高濕度時，因而會堆住而無法受重力推 動’固態物質如煤於乾燥細化時，尺寸可能不均句且濕度 會Ik者時間長短而改變，所以可能會導致餵煤至壓力元件 如孔化$或反應器15〇時產生損失。冑由以下三種方法， 所揭露之實施例即使遇到餵的物質特徵不同仍可維持餵 煤。 於一實施例中，鎖定容器1〇8可被過壓3_l5psi高於 供應容器之壓力。在不同鎖定容器運作方法中，加壓過程 包括緩慢加壓率（如不超過60秒）、接著一快速加壓過程至 於5%最終壓力設定值内’再緩慢加壓至最終設定值。每一 阳”免施壓率的時間點依照煤的來源而有所不同。堆形問題 可發生於加壓開始過程且初始慢壓步驟可減少成堆效應。 而最終慢壓過程則確保最終壓力到達不至產生過頭太多。 當鎖疋谷器108之最高預設壓力到達時，於平衡線m 上之閥門101可先打開因為鎖定容器之壓力大於供應 容器114’使得氣體由鎖定容器1〇8至供應容器n4。氣體 10 201138931 由鎖定“ 108釋放傾向於流體化鎖定容器固體或是破壞 :何鎖定容器之橋接。於短時間延遲後(如5。。微秒至i秒 曰1)，鎖定容器出口閥門可卜 1 Z 了打開。當鎖定閥門1 0 8仍稍 維持正壓時，於鎖定容琴出 谷益出口處橋接之固體可受破壞而受 重力掉入且同時受j屡推叙。 麼推動可了解的，藉由此方式，固 可正吊机動且有好（每四小時或每8小時或約3〇_6〇循環 數）’不好的連接受壞而可達到链送過程繼續之目的，此運 作模式為過壓模式。 為了維持位於PDAC餵送器出口 123及反應器15〇之壓 力差相同，由過壓過程之額外氣體其造成供應容器^4之 較高壓力且飯煤裝置丨須適當釋放。於本發明之一實 施例中，壓力釋放係透過一壓力控制裝置達成。美國專利 第201 0/0263342號於此引用參考，描述一壓力控制裝置 (減壓裝置）之不同情況下之運用，其中裝置實現固態流壓 力由運作壓力減低至實質大氣壓力。 於一實施例中，一壓力控制裝置丨丨7顯示於第2圖， 用於餵煤裝置，其中壓力控制裝置重新設置以用於增加氣 體透過閥門119加至固態流214中。氣體腔室206獨立於 製程固態流’並具有内部氣體穿透膜21 2及外部氣體穿透 膜208之插入細粒固體210床固定。氣體並可從閥門jig 抽出以減少固態流壓力。不同於用於US No, 2010/0263342 之裝置’當固態流之出口壓力小於進入壓的—半時，橫跨 壓力控制裝置117之壓力差很低，原因在於藉由增加或排 放小部分氣體以控制壓力。藉由從固態流214增加/抽取氣 201138931 體’壓力控制裝置11 7之固態流2丨4在出口處22〇的壓力 得以維持固定。 當鎖定容器108運作於過壓模式時，當壓力平衡線111 之閥門110及閥門112打開時，由於過壓造成之高壓力差， 使得氣體與固體更快速傳送離開供應容器114。如果氣體 與固體允許由供應容器114流經至反應器15〇，位於PDAC 供應裝置出口 123與反應器15〇之壓力差或許增加，固體 供應率也會增加。所以控制壓力差對於控制固態流流率由 PDAC供應裝置出σ 123至反應@ 15〇是非常重要的，為避 免壓力增加，過壓造成於鎖定容器1。"過多氣體，可藉 由打開壓力控制裝i j i 7之氣體釋放閥i】8。 第2圖所示之壓力控制裝置m可位於一下導管中， 位於供應容器m之下游且接收由鎖定容器1〇8送至的氣 體與固體流214。連接管2〇3及麼力控制裝f 117於一第 一端與供應容器114溝通且與舰供應裝置m於一另一 端連接。當壓力量測裝£ 127_壓力高於預設值，控 :閥108打開至快速減少供應容器i"之壓力至預設值。 氣體與固體流於壓力控制裝 … 之出口 220近似於固定 力，S己得的是，Μ /11 t 。煤供應率的尖峰近似無害於煤氣化器 之效能及運作。因此，蚪Mir t 庳—厭士… 料過壓模式，氣體释放以減少供 w谷器壓力不需很大且交名快 合易控制。運作鎖定容器108且李 統於過壓模式時為有剎 的，因為系統邏輯減少任何氣體由 反應器15〇逆流至飯送 7乳體由 式，最差的情形為由於壓力^ 了月匕性。於過壓模 於壓力控制不正確產生煤供應率尖 201138931 峰。通常，塵力控制裝置功能可靠且正 任何尖峰值。 _不致產生 一運作杈式於鎖定容器為降壓模式， 當堆積形成於細顆粒情況多餘常態時。此運1運作於 定容器_降塵至略低於供應容器n :式下，鎖 歐^ γ止 %有煤粒特徵， 可為3-15Psi。當位於鎖定容器1〇8到達預訊

約3-^S1低於供應容器114之壓力，間門112言=打I 供應谷态114之咼壓將使得氣體由供應容器^"流向上 =容請。在間門112打開後，在平衡線上之間門 〇則設至於短暫延遲後跟著打開。當煤由鎖定容器⑽ 至供應容g 114時，原本煤佔有的空間將被氣體填滿。糸 煤掉進去供應容器114時，同樣空間受氣體佔據置換，； 置換進去的氣體由供應容器114經過平衡線至鎖定容器進 而佔據移入供應容器114之煤的空間體積。 在降壓拉式之下，即使小的壓力差會造成氣體由供應 谷器114阿速竄至鎖定容器1〇8。此由底部施加足夠的力 罝且破壞任何形成於鎖定容器出口處之連接。此快速速度 可咼達120尺/母秒，即使在25〇pSj運轉壓力下低2pSi壓 力同時 4分氧體注入也會進入鎖定容器1〇8，液化材 料於鎖定容器 1 〇 8且減少堆積效應。 降壓模式可造成立即的壓力減少於供應系統中’但未 進一步採取仃動的話，亦可能造成供應率之減少。但是相 反的抓動It况不可能地，因為正常下，壓力設計至少^ 5 p s i 尚於反應器壓力。實務上，Μ力差在正常情況下可為 13 201138931 5Opsi ’然而供應率由供應系統中減少供應煤至氣化器為不 想要的。為避免供應率減少，氣體透過餵送線122注入供 應系統至供應容器114之上流線126及下流線129，壓力 控制裝置117使用閥門119及PDAC供應裝置120具有流線 124。氣體分佈於流線間獨立於餵送材料及系統設計之外， 可理解的，於供應容器114内之噴嘴數量且PDAC供應裝置 120可為多個。所需額外氣體的數量用於鎖定容器尺寸及 降壓程度可準確計算。例如，當鎖定容器體積5〇〇立方公 尺時，且50%體積氣相且受壓15psi，接著整個所需額外氣 體為17· 5lbs.在已知所需額外氣體的數量在特定時間間隔 以回復供應谷器之壓力，孰悉此技藝之人士可設定暫存倉 之尺寸及選擇適當之線尺寸及控制閥以注入氣體。為最小 化時間延遲及考慮閥門時間，一前饋控制系統可被使用且 化號設置於氣體注入閥以確保壓力回復時間小於5〇〇微 秒。 本發明另一實施例稱為微流體化過程。鎖定容器1 〇 8 可被壓縮至3-15%高於供應容器114之壓力。高壓氣體接 著由鎖定容器108透過排放線丨28之閥門134釋放，直到 鎖定容器108内之壓力與供應容器114之壓力相同。如果 軋體均勻地由鎖定容器1〇8之固體床時且氣體表面速度高 於最小顆粒流體速度，則鎖定容器i〇8之固體床將被液 化。此舉最少顆粒成堆效應於鎖定容器1〇8中且如第i圖 所不當閥門112打開時，液體將自行掉入供應容器】14。 對於大部分之固體’成堆效應於鎖定容器1〇8中減少 14 201138931 在快速受壓步驟後之過程中，不同的微流體化過程，在打 開平衡線閥門110及位於鎖定容器1〇8及供應容器114之 閥門112，藉由在時間範圍卜3秒的排放氣體效應於快速 文壓過程步驟’接著持續受壓至供應容器壓力。此舉對於 大部分成堆現象於初始壓力階段可被排出及固態氣化幫助 很大。在微流體化過程後，固粒較少於連續受壓後成堆。 微流體化之一面向為包括由鎖定容器1〇8釋放高壓氣 體越均勻越好’此方法如第3圖中所描述，為了均勻釋放 氣體於敎體料元件可裝言史於鎖定容器1〇8 内，氣體釋放元件31 0, 320於結構相似，且進一步如第4 圖所示。氣體釋放.元件31G，32()包括—環型集f器41〇用 於t集及散布受壓氣體。複數個氣體穿透管412固定於環 型集管器41G上’管子長度則與鎖定容器m相關。 第4圖描述氣體穿透管412，内部件似為管狀且包 括複數個洞穿透管壁。每一個洞尺寸變化不同，但於一實 施例中，大約1/4吋至1/2吋。洞的數量至少與管子尺寸 及氣體排放數量相關。一個準則在於根據管的直徑，洞的 總截面積至少10倍的管412截面積，使得洞不至Z生氣體 流動阻力，氣體穿透管41 2外部構件可或/Α 再仟了為任何氣體穿透材 料。然而如下所述，氣體穿透管412可用 J用於雙向流動氣體。 因此’於一實施例中’ f412為剛體，大部分為使用炼接 金屬做為此應用，以容許不同之孔洞尺寸。炫接金屬可限 制顆粒進入内管且腐蝕排放閥。 當鎖定閥108運作於微流體化過程時，氣體穿透管412 15 201138931 可用=壓過程以散布受壓氣體3〇2至具有低穿透度之材 ^這&内部物質用於氣體散布時，它們可散布更快且 更：勻透過固態床，由於低穿透率克服流動限制。均勻氣 體刀佈於鎖定容器1Q8之固態流床上為對於具有不佳穿透 /丰為極大挑戰。一些經驗人士建議慢壓方法使氣體 2受壓過程中可以穿透床。然而，於商業運用時，方法變 得不實際因為需要很長的壓縮時間。内設置之實施例於第 3 — 5圖之鎖定容器1〇8展示，使用很短的氣體流動路徑在 床上相對於錐形膜或喷嘴於鎖定容器之一邊如受壓方法。 在受壓過程中，雙曲膜33〇位於鎖定容器1〇8之錐形部（如 第3圖所示），可用於加入氣體302。 於實施例中，用於微流體化原則為在鎖定容器1 〇 8 之壓力應為3-15%高於供應容器壓力，與運作壓力、鎖定 容器108尺寸及餵送材料特徵有關。在鎖定容器ι〇8中之 過壓比例低於增加的運作壓力及鎖定容器1〇8增加之尺 寸。在鎖定容器108到達預設之微流體化過壓點時，透過 内部氣體釋放元件31 0,320之壓力釋放率及正常排放線 128可使鎖定容器1〇8之氣體表面速度大於兩倍的最小液 化速度，以促進液化於鎖定容器1〇8之所有材料，減少塵 粒堆積效應。於一無限制例子中，如果餵送受壓到約5〇〇psi 且10%過廢在排放閥開啟之前，預設過壓則為 550(500+10%*500)psi 。 為確保鎖疋谷器108中之煤於氣體釋放過程中液化部 致成堆，氣體流302(第3圖所示）可透過穿透薄膜330注 16 201138931 入數秒於鎖定容器108之錐形部位。由於鎖定容器1〇8錐 形及出口處最可能堆積，於氣體釋放過程中注入時，可幫 助固體於此部位液化，因而減少於受壓過程中之堆積效應 及橋接。在過壓氣體釋放且鎖定容器壓力等於供應容器壓 力，固流可自由掉落至供應容器n"。微流體化之氣體 釋放運作中，於一實施例能維持1_5秒與運作壓力有關。 如上所述，壓力控制裝置藉由抽出氣體或加入氣體於 流經裝置之固態流214θ 117可用於控㈣w及反 應器150之壓力差。第二種方法用於雜姓如 1乃/2:用π維持餵煤态及反應器 化爐150為PDAC供應裝置120，如笛 1 如第5圖所不。控制氣體 透過供應容器11 4加入且壓力控制裝置i丨7流經PDAC供應 裝置120。額外的控制氣體124於必要時加入以透過裝置 12 0控制煤供應率。 煤供應率透過控制氣體流經至PDAC供應裝置12〇及供 應系統壓力結合達到。於給與固流特徵下，供應率的控制 至少根據氣體流動率及冑送器之排放區_氣體流動至供 應容器及壓力控制裝置117達成。為固定供應率運轉，氣 體餵送至供應容器114略高於固流體積流出供應容器 114，部分進入供應容器丨丨4的氣體佔有置換體積連續由容 器114輸出。如果固流特徵於運作中在暫存倉1〇2中改變 特性’煤質流率或固態至氣化器15()可維持固定供應系統 壓力。 如第5圖所示，煤由壓力控制裝置117往下移向管子 140之短斜了 f管部位。煤於排放至輸送線經過傲送器出 17 201138931 口 123前流經短且垂直之w 口 141。部分輸送氣體125透 過管子142進入冒口上部且出去後透過耦接管端142之逆 錐形144進入冒口 141。輸送氣體離開逆錐形144由移動 延伸床上部接收煤粒以輸送至下游單位。控制氣體與輸送 氣體可以向上流經部位143。與餵送材料及下游製程相關， 在冒口 141之部位143之表面氣體速度可藉由調整輸送氣 體流動率維持3_10英呎/秒。額外地輸送氣體向下加入於 供應裝置出口 123以維持表面氣體速度，以輸送煤至氣化 器反應器150。即使如第5圖中所示之飯率控制裝置I〗？， 孰悉控制固態流之技藝者應可應用其他改變方式達到輸送 瑕體至冒口及由冒口輸出煤與本文揭露一致之方式。 於下導管部位14G傾斜腳之尺寸及f σ 141選擇以遠

18 201138931 :奴。在第5圖之PDAC供應裝置實施例中有效地防止空 亂進入供應容器114及與煤反應。 本農置與方法增加供應系統可靠性以維持到氣化器之 煤供應率’即使在非常困難處理煤礦及不同煤特性及準備 方法。糸統的可靠性進—步增加，當第5圖之供應裝置無 可動件時於其他形式銀煤器為正常設置時。旋轉㈣器、 鑽餵煤器、活窀鈿，时° 塞餵煤β及旋轉乾幫浦餵煤器為其他具有可 動件之例子，可能合j. .、 此會知耗且其他維護問題如馬達、軸封閉 屬漏、維持靜態與旋轉件之小間隙（5m⑴及腐姓問題 [範例] 、下描ϋ I文揭露發明之實施例，並非限制於範圍 之中。於—快速循環、受壓流體床氣化試產設備，一充氣 及旋轉供應系統經測試且系統有不佳可靠度且其他規模調 整度之問題的PDAC供應系統。_供應系統可直接處理 至氣化器以線上氣化過程或可連接至閉電路離線餵煤測試 糸統。此離線系統包括大的接收壓力容器模擬氣化器及減 、二統允許我們進行封閉迴路測試。當氣化器於線上時， 供應系統可餵送30°-_〇磅/小時的煤在1〇〇—280psi麼力 田在離線測试時，供應系統可為相似速率於約 的壓力下。由於測試理由，煤質量平均直徑由200至 8〇〇 — _變化。低程度煤與傲煤濕度約在㈣谢變 化。 在又壓過私中，煤粒傾向於成堆到成煤橋接在鎖定容 益中’對於為煤系統有負面影響效能及可靠度。在試產測 19 201138931 試中，傳統壓縮模式（等壓法）用於運作會導致運作中斷。 鎖定容器在試產設備中依照之前所述之情況進行如下步驟 慢壓、降壓、過壓及微流體化。不同運作模式設計用於 最小化橋接及成堆風險或去打破橋接成堆情況而不致 影響餵送至氣化器的運作。 當鎖定容器於試產設備很小時，内部物如前所述並不 需要且在壓力到達供應容器之前（第6圖）微流體化過程在 受壓時進行。同時為測試理由，在過壓模式下，閥門位於 鎖疋及供應谷器先打開且接著短暫延遲（丨_ 5秒），閥門於 平衡線打開，當鎖定容器内表面平滑，減少壁摩擦力，於 開放鎖定容器與供應容器間閥門所產生短暫時間之壓差可 幫助固流移向供應容器。内部管與氣體匯流排的形式為如 第4圖所討論受到測試。這些管子靠近容器壁且在管的一 邊有1/2吋的洞面對壁且覆蓋有熔接金屬。在打開鎖定容 器與供應容器間閥門後，氮氣壓入匯流排及管子，以排放 容器邊之成堆效應。在實驗不同發明方法後，鎖定容器可 正常運作於不同煤材、煤特性、尺寸及濕度内容。 於此測試設備，壓力控制裝置耦接於PDAC供應裝置且 控制煤供應率。於運作轉換過程中，如開始、加速、減速 及氣化，壓力控制裝置充氣及排放以在不同情境下，用於 快速穩定PDAC系統與煤供應率。在正常運作下，控制氣體 (氮)用於控制煤供應率。如第7圖所示，pDAC供應系統設 计用於維持位於煤供應率及控制氮氣流動於特定運作範圍 之比例。此測試設備亦有微調控制氮氣流動至供應裝置， 20 201138931 以輕微變化煤供應率 裝置與PDAC供應裝 1 0 0%可使用。 以描述氣化器之變動本質。壓力控制 置於3 5 0 0小時測試後仍不需保養及 本發明雖以較祛皆> 4命 ,^ 實施例揭路如上，然其並非用以限定

發明的範圍，任何熟冑& # # &I 、為此項技藝者’在不脫離本發明之 精神和範圍内，备可 田了做些許的更動與潤飾，因此本發明之 保護範圍當視後附之申&直 〈甲6月專利祀圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 第1圖係表不依據本發明之銀送器包括—銀送儲存 倉、-鎖定容器、-壓力控制裝置、一供應裝置之組裝示 意圖； 第2圖係表不本發明第1圖中之壓力控制裝置之示意 圖； 第3圖係表示本發明第i圖中之當内部氣體散布及排 放設置時鎖定容器之示意圖； j 圖係表示本發明之鎖定容器氣體注入及釋放元件 之示意圖； 第5圖係表示本發明第i圖中供應裝置之示意圖； 第 6圖 ^ 圖係表示鎖定及供應容器壓力變化趨勢圖以描述 微液化過程；及 rj ^ ®係表示煤供應率及整體控制氮流率流經pDAC供 應裝置之趨勢圖。 21 201138931 【主要元件符號說明】 100 PDAC供應裝置 101 濾袋 102 煤暫存倉 104 篩選器 106 閥門 107 特定容量 108 鎖定容器 110 閥門 111 平衡線 112 閥門 114 供應容器 115 容量探針 117 壓力控制裝置 118 氣體釋放閥 119 閥門 120 煤供應率控制裝置 122 餵送線 123 PDAC餵送器出口 124 流線 125 輸送氣體 126 上流線 127 壓力量測裝置 128 排放線 22 201138931 129 下流線 130 煤密度量測裝置 132 輸送線 134 閥門 140 下導管 141 升起器 142 管子 143 部位 144 逆錐形 150 氣化器/反應器 203 連接管 206 氣體腔室 210 細粒固體 212 氣體穿透膜 214 固態流 220 出口處 302 受壓氣體 310 氣體釋放元件 320 氣體釋放元件 330 雙曲膜 410 環型集管器 412 氣體穿透管 452 内部構件 23

Claims (1)

1. 201138931 七、申請專利範圍： 1 · 一種加煤系統，包括： 一煤暫存倉，設置用於儲存製程煤以飯人—氣化器； 一鎖定容器，接合於該煤暫存倉’為一壓力轉換裝置； -氣體收集散布裝置，設置於該鎖定容器内散布氣體; 一氣體滲透膜設置於該鎖定容器之圓錐狀部分； 一供應容器接於該鎖定容器，設置運作於固定壓力下. -壓力控制裝置，設置以於該供應容器及該氣化器間 維持固定壓力；及 一供應裝置，設置用以控制進人該氣化器之供應速率。 2·如申請專利範圍第！項所述之加㈣統，其中該煤 暫存倉設置用以暫時儲存製程煤且該製程煤包括高於㈣ 重量百分比》 ^ 3.如申請專利範圍帛1項所述之加煤系統，其中該鎖 定容器進-步包括内裝％，設置以均勾釋放一夾帶氣體於 該鎖定容器中且液化管内表面物質。 4.如申請專利範圍第3項所述之加煤系統，其中該内 裝物進-步包括由燒結金屬構成之—氣體渗透管網路連接 至-匯集管且其中該匯集管内之氣體排放至該暫存倉。 °·如甲請專利範 u彿尔犹，具中該麼 力控制裝置進一步包括__ 且 一 祜工具，以由通過該加煤系統中之 一固態流加人或抽取氣體，以維持固定的下游方向壓力。 6.如申請專利範圍第丨項所述之加煤系統，其中一橋 接材料分散在至少該鎖定容器之錐狀及出口處且—填滿的 24 201138931 材料臨近於該鎖定容器的牆壁，以允許粉末材料由該鎖定 谷器至該供應容器。 7·如申請專利範圍第1項所述之加煤系統，其中該供 應裝置藉由維持藉由不同位置氣體注入餵送器壓力及量測 通過該加煤系統控制氣體的流動，控制送至該氣化器之煤 供應率。 ' 8.如申請專利範圍第1項所述之加煤系統，其中該供 應裝置進—步包括—短而垂直且傾斜之下水管及一冒口且 該下水s之供應率之能力大於最大之煤供應率。 9·如申請專利範圍第8項所述之加煤系統，其中該冒 二之低。卩為移動延伸性床等比率於控制氣體通過數量且該 目口低部之氣體速率範圍在每秒0-1呎。 1 〇.如申晴專利範圍第8項所述之加煤系統，其中包 括一倒置錐形物用以輸送氣體至—升起物而不至於實質干 擾移動延伸床。 一樘使用於加煤系統的方法，包括： -煤暫存倉’設置用於儲存製程煤以銀入一氣化器； 一鎖定容器，接合於該煤暫存倉，為力轉換裝置 -氣體收集散布裝置，設置於該鎖定容器内散布氣體; -氣體滲透臈設置於該鎖定容器之圓錐狀部分； -供應容器接於該鎖定容器，設置運作於固定塵力下; 一壓力控制裝詈，n $ °又置以於該供應容器及該氣化器間 維持固疋壓力及一供應裝 之供應速率，該方法包括下置用以控制進入該氣化器 乃忒巴栝下列步驟. 25 201138931 載入煤粒至該鎖定容器； 施壓由缓慢步驟6 〇秒至該鎖定容器； 終所需 施壓快速步驟至該鎖定容哭直刭壓 視心今且澄力到達5%最 壓力内；及 施壓緩慢步驟至該鎖定容器直到到達最終所需壓力。 12· 一種使用於加煤系統的方法，包括. -煤暫存倉，設置用於儲存製程煤以餵入一氣化器； 一鎖定容H，接合於該煤暫存倉，為—壓力轉換裝置 一，體收集散布裝置，設置於該鎖定容器内散布氣體 -氣體滲透膜設置於該鎖定容器之圓錐狀部分； -供應容器接於該鎖定容器，設置運作於固定壓力下 -壓力控制裝置，設置以於該供應容器及該氣化器間 維持固定壓力及一供應裝置，設置用以控制進入該氣化器 之供應速率，該方法包括下列步驟： 過屋於該鎖定容器於一平衡線打開第一閥門之前；及 打開位於該鎖定容器與該供應容器間之第二間門於— 定時間延遲後。 .如申靖專利範圍第12項所述之方法，其中超過氣 體由位於該鎖定容器之該壓力控制裝置及該氣體收集器釋 放，以維持該供應容器與該供應裝置之壓力穩定。 14, 一種使用於加煤系統的方法，包括： -煤暫存倉，設置用於儲存製程煤以餵入一氣化器； 鎖疋合盗，接合於該煤暫存倉，為一壓力轉換裝置； 氣體收集散布裝置’設置於該鎖定容器内散布氣體； 26 201138931 —氣體滲透膜設置於 ——w 、該鎖疋谷益之圓錐狀部分； 一供應容器接於該錯 „„ 疋谷盗’ S又置運作於固定塵力 . 一壓力控制裝置，’ 维持固定壓“ D又置以於該供應容器及該氣化器間 、·隹符固疋壓力及—供廡 之供庫It、' x③置用以控制進人該氣化器 供應速率’該方法包括下列步驟： 降壓於該鎖定玄^ k Ba …在打開位於該鎖定容器與該供應容 益間的一第一閥門之前；及 打開位於平衡線 门於一疋時間延遲後。 15.如申請專利範圍帛14項所述之方法，其中額外氣 加於至h亥供應容器及—固體流經該麼力控制裝置以唯 持穩定壓力於該供應容器及該供應裝置。 16. 一種使用於加煤系統的方法，包括： 一煤暫存倉’設置用於儲存製程煤讀人—氣化器； 鎖定合器，接合於該煤暫存倉，為一壓力轉換裝置； 氣體收集散布褒4，設置於該鎖$容器内散布氣體； 氣體滲透膜設置於該鎖定容器之圓錐狀部分； 一供應容器接於該鎖定容器，設置運作於固定壓力下； -壓力控制裝置’設置以於該供應容器及該氣化器間 維持固定壓力及一供應裝置’設置用以控制進入該氣化器 之供應速率’該方法包括下列步驟： 過壓於該鎖定容器以高於該供應容器壓力3%_5% ;及 釋放夾帶氣體由該鎖定容器至複數個排放處置該暫存 倉直到該鎖定容器之壓力等於該供應容器之壓力。 17.如申請專利範圍第16項所述之方法，其中包括_ 27 201138931 步驟以釋放夾帶氣體均勻分布於該鎖定容器中流 定容器之材料。 1 8.如申請專利範圍第1 7項所述之方法，其 下步驟：釋放夾帶氣體均勻分布於該鎖定容器中 鎖定容器之材料在該鎖定容器壓力到達前。 1 9.如申請專利範圍第1 6項所述之方法，其 包括以下步驟：加入氣體至該鎖定容器之錐形部 過耦接於一環型集管器之網絡。 化該鎖 包括以 體化該 進一步 氣體透 28