TWI495499B - 高壓進料器及顆粒或細料物質進料之操作方法 - Google Patents

Description

高壓進料器及顆粒或細料物質進料之操作方法

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之申請日優先權，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-FC21-90MC25140號製造。美國政府享有本發明之部份權益。

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。

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32-40wt%水加入於煤粉末中，以使得泥漿之黏稠度很低以壓入一高壓氣化器。一基本問題在於此方法烘乾低程度煤至無濕度的情況下所費成本甚高，因為乾燥過程很冗長。例如：美國專利第6,162,265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。移除煤表面濕度係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，除了乾化煤成本很高之外，氣化流程之熱循環效能低，因為水加入成為泥漿需至氣化器中完全蒸發。因此在結合乾煤及泥漿餵送過程中，煤中濕度進行兩次蒸發。所需蒸發氣化器中水的能量，增加氧氣銷號及成本花費。假若煤變成泥漿前不夠乾，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30-45%的煤的重量。將會造成沒有效率及低良率增加氧氣消耗成本情況並且壓縮氣體冷卻程度的情況。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，如鑽孔螺絲餵送器，也會遭遇問題。鎖定容器為當煤由大氣壓力移動至運作壓力之供應容器時，增加壓力之工具。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。鎖定容器有兩個閥門：一連接於由鎖定容器餵入之大氣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。週期運作時，當鎖定容器準備好要接收大器容器之煤時，進入閥門開啟以讓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，向外閥門則打開。鎖定容器中之煤則藉由重力流進供應容器。大部分時間皆可做到，然而，當煤的濕度增加5%時，當鎖定容器施壓時，細顆粒煤傾向於成堆於鎖定容器中且當施壓時成堆的煤粒將不會由鎖定容器進入加壓之供應容器中，供應容器將變空造成氣化器餵煤中斷。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一套永續可靠之封閉機構以控制存在於餵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。

使用煤幫浦以直接餵煤至高壓氣化器已發展多年，但是仍不足已成為商業用途。根本問題在於煤粉顆粒材料的變化太多，當壓力封閉設計用於特定範圍之煤粒時，無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集煤粒等於儲存與運送中之過程。任何中斷餵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。

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%)至一運作壓力在5-1000psi之氣化器。

本發明目的在於提供一餵煤系統，提供運作之裝置及方法，以運送特定煤原料至一高壓容器中。煤之較佳濕度為1%-25%，煤顆粒尺寸約0-6mm，應知道各種方法可定義出不同煤形狀，一般而言，煤粒為球型於本文中，6mm煤粒做為例子，指煤粒可通過一6mm的過濾裝置。即使供應裝置可處理許多不同固體，使用煤作為固體粒子之系統為最困難處理之一因為多變的特性。

製程煤儲存於一煤儲存倉餵送至鎖定容器，控制系統並送出循環命令。本文揭露出兩種方法以確保固體例子由鎖定容器排放掉入供應容器中如運作順序之定義。

第一種方法，稱為微流體化方式。在鎖定容器運作時，鎖定容器在排放閥門打開前以一特定增壓方式直接受壓至供應容器之壓力。如果固態粒子堆在鎖定容器中時且供應容器並未接到任何粒子，則整個運作過程失敗，於本發明中，如果系統壓力大於50psi，鎖定容器受壓至壓力大於3-10%之系統運作壓力。接著接由排氣至煤暫存倉以減少壓力至供應容器之運作壓力，氣體排放率及排放孔設計確保所定容器之表面速度為大顆粒最小液化速度的兩倍。

為確保所有鎖定容器於微流體化過程中之材料液化，氣體排放元件裝於大鎖定容器。者些排放結構包括鐵管管壁都是洞，所有洞且透過氣體穿透材料覆蓋，使得固體無法穿透。此材料為熱熔金屬，其他材料亦可。

再者為增加液化過程，額外氣體需透過氣體薄膜或額外氣管加於鎖定容器，氣體接著至排放管以液化床材料。

對於固體顆粒無強烈傾向堆於鎖定容器者，顆粒傾向於堆於鎖定容器之底部接近出口之處。成堆顆粒可藉由過壓或降壓鎖定容器2-15psi高於或低於供應容器運作壓力達成。當位於鎖定及供應容器間閥門開啟時，壓力差造成彼此間氣體快速交換。因此，堆於鎖定容器之底部顆粒將被瓦解。

本發明之另一目的在於提供一種壓力控制裝置做為下導管，設置以於供應容器及氣化器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氣體，維持所需餵送壓力。

此供應系統具有供應裝置於壓力控制裝置之下游，並包括一下導管、一冒口及一氣管噴嘴。固體顆粒於冒口低部流動為一移動延伸床。控制氣體由供應容器及供應裝置流進下導管且經冒口以維持床形延伸，本發明之一揭露在於控制固態顆粒供應率藉由控制床移動速度於冒口中，使整個氣體流經供應裝置。

本發明之又一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，氣體餵送至供應容器餵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，下文特舉較佳實施例並配合所附圖式做詳細說明。

如第1圖所示，壓力解耦改進的媒供應器100(pressure decoupled advanced coal feeder,PDAC feeder)，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：一煤暫存倉102，設置用於儲存製程煤以餵入一反應器150(氣化器)；煤暫存倉102並接收由一鎖定容器108之排放氣體，複數個濾袋101裝置於煤暫存倉102，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104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117、一PDAC供應裝置120(煤供應率控制裝置)及一煤密度量測裝置130於煤輸送線132上，以輸送煤至反應器150。

至少一閥門106設置於鎖定容器108及煤暫存倉102間，於許多實施例中，兩閥門可使用於鎖定容器108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108且做為鎖定容器108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102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108至可為接續信號，且可根據在餵煤用的供應容器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108之進入閥106進行填充至特定容量107。鎖定容器108之量測可為任何量測方式，如珈瑪射線量測、導體探針、電容探針、振動超音波等。一旦量測到固粒容量時，鎖定閥門進入閥106關閉且鎖定容器108開始加壓過程。於習知過程中，鎖定容器108壓至等於供應容器之壓力值且於平衡線111之閥門110將打開。同時，閥門112在鎖定容器108出口端將打開。固體可藉由重力流出鎖定容器108至供應容器114，然而，當於鎖定容器108中之固粒包含實質上例如小於45micron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，尺寸可能不均勻且濕度會隨著時間長短而改變，所以可能會導致餵煤至壓力元件如反應器150時產生損失。藉由以下三種方法，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108可被過壓3-15psi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%最終壓力設定值內，再緩慢加壓至最終設定值。每一階段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。

當鎖定容器108之最高預設壓力到達時，於平衡線111 上之閥門101可先打開因為鎖定容器108之壓力大於供應容器114，使得氣體由鎖定容器108至供應容器114。氣體由鎖定容器108釋放傾向於流體化鎖定容器固體或是破壞任何鎖定容器之橋接。於短時間延遲後(如500微秒至1秒間)，鎖定容器出口閥門112可打開。當鎖定容器108仍稍維持正壓時，於鎖定容器出口處橋接之固體可受破壞而受重力掉入且同時受正壓推動。可了解的，藉由此方式，固體可正常流動且有時(每四小時或每8小時或約30-60循環數)，不好的連接受壞而可達到餵送過程繼續之目的，此運作模式為過壓模式。

為了維持位於PDAC供應裝置出口123及反應器150之壓力差相同，由過壓過程之額外氣體其造成供應容器114之較高壓力且餵煤裝置出口必須適當釋放。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2010/0263342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117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，並具有內部氣體穿透膜212及外部氣體穿透膜208之插入細粒固體210床固定。氣體並可從氣體釋放閥118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 一半時，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/抽取氣體，壓力控制裝置117之固態流214在出口處220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150，位於PDAC供應裝置出口123與反應器150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供應裝置出口123至反應器150是非常重要的，為避免壓力增加，過壓造成於鎖定容器108中過多氣體，可藉由打開壓力控制裝置117之氣體釋放閥118。

第2圖所示之壓力控制裝置117可位於一下導管中，位於供應容器114之下游且接收由鎖定容器108送至的氣體與固態流214。連接管203及壓力控制裝置117於一第一端與供應容器114溝通且與PDAC供應裝置120於一另一端連接。當壓力量測裝置127偵測到壓力高於預設值，氣體釋放閥118打開至快速減少供應容器114之壓力至預設值。氣體與固體流於壓力控制裝置117之出口220近似於固定壓力，記得的是，高煤供應率的尖峰近似無害於煤氣化器之效能及運作。因此，對於過壓模式，氣體釋放以減少供應容器壓力不需很大且容易控制。運作鎖定容器108且系統於過壓模式時為有利的，因為系統邏輯減少任何氣 體由反應器150逆流至餵送器的安全考量之可能性。於過壓模式，最差的情形為由於壓力控制不正確產生煤供應率尖峰。通常，壓力控制裝置功能可靠且正常，因而不致產生任何尖峰值。

第二運作模式於鎖定容器為降壓模式，此模式運作於當堆積形成於細顆粒情況多餘常態時。此運作模式下，鎖定容器108降壓至略低於供應容器114。端看煤粒特徵，壓力差可為3-15psi。當位於鎖定容器108到達預設值時，約3-15psi低於供應容器114之壓力，閥門112設置打開。供應容器114之高壓將使得氣體由供應容器114流向上進入鎖定容器108。在閥門112打開後，在平衡線上之閥門110則設至於短暫延遲後跟著打開。當煤由鎖定容器108至供應容器114時，原本煤佔有的空間將被氣體填滿。當煤掉進去供應容器114時，同樣空間受氣體佔據置換，而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。

在降壓模式之下，即使小的壓力差會造成氣體由供應容器114高速竄至鎖定容器108。此由底部施加足夠的力量且破壞任何形成於鎖定容器出口處之連接。此快速速度可高達120呎/每秒，即使在250psi運轉壓力下低2psi壓力。同時，部分氣體注入也會進入鎖定容器108，液化材料於鎖定容器108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，但未進一步採取行動的話，亦可能造成供應率之減少。但是相 反的流動情況不可能地，因為正常下，壓力設計至少15psi高於反應器壓力。實務上，壓力差在正常情況下可為50psi，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具有控制氣體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內之噴嘴數量且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500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17.51bs.在已知所需額外氣體的數量在特定時間間隔以回復供應容器之壓力，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信號設置於氣體注入閥以確保壓力回復時間小於500微秒。

本發明另一實施例稱為微流體化過程。鎖定容器108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128之閥門134釋放，直到鎖定容器108內之壓力與供應容器114之壓力相同。如果氣體均勻地由鎖定容器108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108之固體床將被液化。此舉最少顆粒成堆效應於鎖定容器108中且如第1圖 所示當閥門112打開時，液體將自行掉入供應容器114。

對於大部分之固體，成堆效應於鎖定容器108中減少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108及供應容器114之閥門112，藉由在時間範圍1-3秒的排放氣體效應於快速受壓過程步驟，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108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鎖定容器中，氣體釋放元件可裝設於鎖定容器108內，氣體釋放元件310,320於結構相似，且進一步如第4圖所示。氣體釋放元件310,320包括一環型集管器410用於蒐集及散布受壓氣體。複數個氣體穿透管412固定於環型集管器410上，管子長度則與鎖定容器108相關。

第4圖描述氣體穿透管412，內部構件452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倍的氣體穿透管412截面積，使得洞不至產生氣體流動阻力，氣體穿透管412外部構件454可為任何氣體穿透材料。然而如下所述，氣體穿透管412可用於雙向流動氣體。因此，於一實施例中，氣體穿透管412為剛體，大部分為使用熔接金屬做為此應用，以容許不同 之孔洞尺寸。熔接金屬可限制顆粒進入內管且腐蝕排放閥。

當鎖定容器108運作於微流體化過程時，氣體穿透管412可用於受壓過程以散布受壓氣體302至具有低穿透度之材料。當這些內部物質用於氣體散布時，它們可散布更快且更均勻透過固態床，由於低穿透率克服流動限制。均勻氣體分佈於鎖定容器108之固態流床上為對於具有不佳穿透度之固粒為極大挑戰。一些經驗人士建議慢壓方法使氣體於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。內設置之實施例於第3-5圖之鎖定容器108展示，使用很短的氣體流動路徑在床上相對於錐形膜或噴嘴於鎖定容器之一邊如受壓方法。在受壓過程中，雙曲膜330位於鎖定容器108之錐形部(如第3圖所示)，可用於加入受壓氣體302。

於一實施例中，用於微流體化原則為在鎖定容器108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108中之過壓比例低於增加的運作壓力及鎖定容器108增加之尺寸。在鎖定容器108到達預設之微流體化過壓點時，透過內部氣體釋放元件310,320之壓力釋放率及正常排放線128可使鎖定容器108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108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500psi且10%過壓在排放閥開啟之前，預設過壓則為550(500+10%*500)psi。

為確保鎖定容器108中之煤於氣體釋放過程中液化部致成堆，受壓氣體302(第3圖所示)可透過穿透薄膜330注入數秒於鎖定容器108之錐形部位。由於鎖定容器108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114中。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117藉由抽出氣體或加入氣體於流經壓力控制裝置117之固態流214內控制餵送器及反應器150之壓力差。第二種方法用於維持餵煤器及反應器150為PDAC供應裝置120，如第5圖所示。控制氣體透過供應容器114加入且壓力控制裝置117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PDAC供應裝置120控制煤供應率。

煤供應率透過控制氣體流經至PDAC供應裝置120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餵送器之排放區域及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114的氣體佔有置換體積連續由供應容器114輸出。如果固流特徵於運作中在暫存倉102中改變特性，煤質流率或固態至反應器150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往下移向管子之短斜下導管140部位。煤於排放至輸送線經過PDAC供應裝置出口123前流經短且垂直之上升管141(冒口)。部分輸送氣體125透過管子142進入上升管上部且出去後透過耦接管子142之逆錐形144進入上升管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，在上升管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PDAC供應裝置出口123以維持表面氣體速度，以輸送煤至反應器150。即使如第5圖中所示之壓力控制裝置117，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氣體至上升管及由上升管輸出煤與本文揭露一致之方式。

於下導管140傾斜段之尺寸及上升管141選擇以達到轉小及控制煤供應率且傾斜腳充氣藉由小部分控制氣體且由重力流經，傾斜腳的直徑提供大於最大餵煤速率裝置用於確保煤位置餵入上升管，但不限制在最大通過上升管餵煤速率。大部分控制氣體加入於控制系統不同位置可進入上升管141。氣體特性及上升管141之固體可描述做為移動壓縮床。煤供應率等比例於表面氣體速度或氣體體積流率，由於控制氣體最終會流經上升管141。表面氣體速度於上升管部分可為0-1呎/秒。控制氣體範圍由10-15%全部輸送氣體。

輸送氣體125與控制氣體124不同加入PDAC供應系統不同位置。由於反應特性考量，有些不預期輸送氣體進入包含許多餵送材料之供應容器114的情況。在吹送汽化過程中，輸送氣體為空氣而控制氣體為注入氣體如氮或二氧化碳。在第5圖之PDAC供應裝置實施例中，有效地防止空氣進入供應容器114及與煤反應。

本裝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。系統的可靠性進一步增加，當第5圖之供應裝置無可動件時於其他形式餵煤器為正常設置時。旋轉餵煤器、鑽餵煤器、活塞餵煤器及旋轉乾幫浦餵煤器為其他具有可動件之例子，可能會損耗且其他維護問題如馬達、軸封閉洩漏、維持靜態與旋轉件之小間隙(5mil)及腐蝕問題

[範例]

以下描述一本文揭露發明之實施例，並非限制於範圍之中。於一快速循環、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。PDAC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系統。此離線系統包括大的接收壓力容器模擬氣化器及減壓系統，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300-6000磅/小時的煤在100-280psi壓力下，當在離線測試時，供應系統可為相似速率於約480psi的壓力下。由於測試理由，煤質量平均直徑由200至 800microns變化。低程度煤與餵煤濕度約在18-25wt%中變化。

在受壓過程中，煤粒傾向於成堆到成煤橋接在鎖定容器中，對於為煤系統有負面影響效能及可靠度。在試產測試中，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，內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，閥門位於鎖定及供應容器先打開且接著短暫延遲(1-5秒)，閥門於平衡線打開，當鎖定容器內表面平滑，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。內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、尺寸及濕度內容。

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供應系統設計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，以輕微變化煤供應率以描述氣化器之變動本質。壓力控制裝置與PDAC供應裝置於3500小時測試後仍不需保養及100%可使用。

本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可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請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧壓力解耦改進的媒供應器

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‧‧‧PDAC供應裝置

122‧‧‧餵送線

123‧‧‧PDAC供應裝置出口

124‧‧‧控制氣體

125‧‧‧輸送氣體

126‧‧‧上流線

127‧‧‧壓力量測裝置

128‧‧‧排放線

129‧‧‧下流線

130‧‧‧煤密度量測裝置

132‧‧‧輸送線

134‧‧‧閥門

140‧‧‧下導管

141‧‧‧上升管

142‧‧‧管子

143‧‧‧部位

144‧‧‧逆錐形

150‧‧‧反應器

203‧‧‧連接管

206‧‧‧氣體腔室

208‧‧‧外部氣體穿透膜

210‧‧‧細粒固體

212‧‧‧內部氣體穿透膜

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‧‧‧內部構件

454‧‧‧外部構件

第1圖係表示依據本發明之餵送器包括一餵送儲存倉、一鎖定容器、一壓力控制裝置、一供應裝置之組裝示意圖；第2圖係表示本發明第1圖中之壓力控制裝置之示意圖；第3圖係表示本發明第1圖中之當內部氣體散布及排放設置時鎖定容器之示意圖；第4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1圖中供應裝置之示意圖；第6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；及第7圖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。

100‧‧‧壓力解耦改進的媒供應器

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‧‧‧PDAC供應裝置

122‧‧‧餵送線

123‧‧‧PDAC供應裝置出口

124‧‧‧控制氣體

125‧‧‧輸送氣體

126‧‧‧上流線

127‧‧‧壓力量測裝置

128‧‧‧排放線

129‧‧‧下流線

130‧‧‧煤密度量測裝置

132‧‧‧輸送線

134‧‧‧閥門

150‧‧‧氣化器(反應器)

Claims (19)

1. 一種加煤系統，包括：一煤暫存倉，設置用於儲存製程煤以餵入一氣化器；一鎖定容器，接合於該煤暫存倉，為一壓力轉換裝置；一氣體收集散布裝置，設置於該鎖定容器內散布氣體；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；一壓力控制裝置，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。
2. 如申請專利範圍第1項所述之加煤系統，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25%濕度重量百分比。
3. 如申請專利範圍第1項所述之加煤系統，其中該鎖定容器進一步包括內裝物，設置以均勻釋放一夾帶氣體於該鎖定容器中且液化管內表面物質。
4. 如申請專利範圍第3項所述之加煤系統，其中該內裝物進一步包括由燒結金屬構成之一氣體滲透管網路連接至一匯集管且其中該匯集管內之氣體排放至該暫存倉。
5. 如申請專利範圍第1項所述之加煤系統，其中該壓力控制裝置進一步包括一工具，以由通過該加煤系統中之一固態流加入或抽取氣體，以維持固定的下游方向壓力。
6. 如申請專利範圍第1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一填滿的 材料臨近於該鎖定容器的牆壁，以允許粉末材料由該鎖定容器至該供應容器。
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，其中該供應裝置進一步包括一短而垂直且傾斜之下水管及一冒口且該下水管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，其中該冒口之低部為移動延伸性床等比率於控制氣體通過數量且該冒口低部之氣體速率範圍在每秒0-1呎。
10. 如申請專利範圍第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一升起物而不至於實質干擾移動延伸床。
11. 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以餵入一氣化器；一鎖定容器，接合於該煤暫存倉，為一壓力轉換裝置；一氣體收集散布裝置，設置於該鎖定容器內散布氣體；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；一壓力控制裝置，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： 載入煤粒至該鎖定容器；施壓由緩慢步驟60秒至該鎖定容器；施壓快速步驟至該鎖定容器直到壓力到達5%最終所需壓力內；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：一煤暫存倉，設置用於儲存製程煤以餵入一氣化器；一鎖定容器，接合於該煤暫存倉，為一壓力轉換裝置；一氣體收集散布裝置，設置於該鎖定容器內散布氣體；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；一壓力控制裝置，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閥門於一定時間延遲後。
13. 如申請專利範圍第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：一煤暫存倉，設置用於儲存製程煤以餵入一氣化器；一鎖定容器，接合於該煤暫存倉，為一壓力轉換裝置；一氣體收集散布裝置，設置於該鎖定容器內散布氣體； 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；一壓力控制裝置，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：降壓於該鎖定容器在打開位於該鎖定容器與該供應容器間的一第一閥門之前；及打開位於平衡線間之第二閥門於一定時間延遲後。
15. 如申請專利範圍第14項所述之方法，其中額外氣體加於至少該供應容器及一固體流經該壓力控制裝置以維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以餵入一氣化器；一鎖定容器，接合於該煤暫存倉，為一壓力轉換裝置；一氣體收集散布裝置，設置於該鎖定容器內散布氣體；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；一壓力控制裝置，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，其中包括一 步驟以釋放夾帶氣體均勻分布於該鎖定容器中流體化該鎖定容器之材料。
18. 如申請專利範圍第17項所述之方法，其中包括以下步驟：釋放夾帶氣體均勻分布於該鎖定容器中流體化該鎖定容器之材料在該鎖定容器壓力到達前。
19. 如申請專利範圍第16項所述之方法，其中進一步包括以下步驟：加入氣體至該鎖定容器之錐形部當氣體透過耦接於一環型集管器之網絡。