用于浆体处理的系统和方法

用于浆体处理的系统和方法
【专利摘要】一种系统包括浆体减压系统，该浆体减压系统包括构造成在第一压力下连续地接收浆体并在第二压力下连续地排出浆体的液体膨胀系统。例如，浆体减压系统可包括用以使浆体从第一压力膨胀至第二压力的膨胀涡轮。
【专利说明】用于浆体处理的系统和方法
[0001]与联邦资助的研发有关的声明
本发明根据由能源部授予的DE-FE0007859号合同利用政府资助做出。政府对本发明拥有一定权利。
【技术领域】
[0002]本文公开的主题涉及浆体(slurry)系统，且更具体地涉及连续浆体处理系统。
【背景技术】
[0003]浆体是悬浮在液体中的固体颗粒的流体混合物并用于各种工业过程中。例如，部分氧化系统可使含氧环境中的含碳化合物部分地氧化，以生成各种产品和副产品。例如，整体气化联合循环(IGCC)功率设备的气化器可将含碳材料转化为一氧化碳与氢气的有用混合物，其称为合成气体或合成气。在包含灰烬的含碳材料的情形中，所得到的合成气还可包括不希望有的成分，例如重灰或熔渣，其可随同所产生的有用合成气从气化器被去除。因此，在气化器反应中产生的熔渣副产品可被引导到气化器急冷(quench)液中，以便使熔渣固化并形成浆体。一般而言，该浆体以升高的温度和高压力从气化器排出。从气化器排出的浆体的压力降低，以实现浆体的处置或进一步处理。

【发明内容】

[0004]将与原始要求保护的发明的范围相称的特定实施例归纳如下。这些实施例并非意图限制所要求保护的发明的范围，相反，这些实施例仅意图提供本发明的可能形式的简要概括。实际上，本发明可包含与以下阐述的实施例相似或不同的各种形式。
[0005]在第一实施例中 ，一种系统包括衆体减压系统，其包括构造成在第一压力下连续地接收浆体并在第二压力下连续地排出浆体的液体膨胀系统。
[0006]在第二实施例中，一种系统包括构造成生成渣的气化器。该渣包括急冷液中的气化固体的悬浮物。该系统还包括离心泵，其构造成以逆流模式操作、在第一压力下从气化器连续地接收渣并在第二压力下连续地排出渣。第一压力大于第二压力。
[0007]在第三实施例中，一种方法包括在液体膨胀系统处在第一压力下接收连续渣流。该连续渣流包括急冷液中的气化固体的悬浮物。该方法还包括给送连续渣流通过液体膨胀系统，并在第二压力下从液体膨胀系统排出该连续渣流。第一压力大于第二压力。
[0008]根据一实施例，一种系统，包括:浆体减压系统，其包括构造成在第一压力下连续地接收浆体并在第二压力下连续地排出浆体的液体膨胀系统。
[0009]根据一实施例，浆体减压系统构造成从部分氧化系统或与部分氧化系统流体联接的黑水系统去除浆体，并且浆体包括急冷液中的气化固体的悬浮物。
[0010]根据一实施例，液体膨胀系统包括膨胀涡轮，或构造成以逆流模式操作的离心泵，或它们的组合。
[0011]根据一实施例，液体膨胀系统包括构造成响应于浆体流经液体膨胀系统而旋转的旋转元件，以及联接到旋转元件上的负载，负载构造成响应于旋转元件的旋转而接收旋转输出。
[0012]根据一实施例，负载包括构造成将旋转输出转化为热能的摩擦制动器、构造成将旋转输出转化为电力的发电机或构造成利用旋转输出来操作的机械，或它们的组合。
[0013]根据一实施例，系统包括配置在液体膨胀系统上游的冷却器，其中，冷却器构造成在浆体流向液体膨胀系统前冷却浆体。
[0014]根据一实施例，系统包括联接到液体膨胀系统上的驱动器，其中，驱动器构造成在起动、停机、低流量状态或它们的任何组合期间向液体膨胀系统提供功率。
[0015]根据一实施例，系统包括部分氧化系统。
[0016]根据一实施例，一种系统，包括:气化器，其构造成生成渣，其中，渣包括在急冷液中的气化固体的悬浮物；以及离心泵，其构造成以逆流模式操作，构造成在第一压力下从气化器连续地接收渣，并构造成在第二压力下连续地排出渣，其中第一压力大于第二压力。
[0017]根据一实施例，系统包括构造成压碎气化固体以生成压碎的气化固体的碎渣机，其中，压碎的气化固体的第一平均粒径小于气化固体的第二平均粒径。
[0018]根据一实施例,第一粒径小于大约6mm。
[0019]根据一实施例，在第一压力与第二压力之间的压差大于大约lOOOkPa。
[0020]根据一实施例，系统包括构造成调节流向离心泵的渣的流速的流控制阀。
[0021]根据一实施例，离心泵构造成响应于渣流经离心泵而生成电力、机械功率或经由摩擦制动器来生成热量。
[0022]根据一实施例，离心泵包括构造成以逆流模式操作的轴承。
[0023]根据一实施例，系统包括控制器，控制器构造成控制以第一压力从气化器连续地去除渣，以第二压力将渣连续地排出到下游的渣处理系统，其中，离心泵构造成将渣从气化器连续地输送到下游渣处理系统。
[0024]根据一实施例，系统包括构造成向控制器提供反馈的多个传感器，其中，反馈包括温度数据、压力数据、流量数据或粘度数据，或它们的组合。
[0025]根据一实施例，一种方法，包括:在液体膨胀系统的第一压力下接收连续渣流，其中，连续渣流包括急冷液中的气化固体的悬浮物；将连续渣流给送通过液体膨胀系统；以及以第二压力从液体膨胀系统排出连续渣流，其中，第一压力大于第二压力。
[0026]根据一实施例，方法包括响应于通过液体膨胀系统的连续渣流而生成电力或机械功率。
[0027]根据一实施例，在第一压力与第二压力之间的压差大于大约lOOOkPa。
【专利附图】

【附图说明】
[0028]当参考附图阅读下文的详细描述时，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，其中在全部附图中同样的附图标记始终表示同样的零件，其中:
图1是连续除渣系统的实施例的示意图；
图2是具有离心泵系统的连续除渣系统的实施例的示意图；以及 图3是示出了根据实施例的用于生成渣浆的压降的过程的流程图。
[0029]部件列表10连续除渣系统12气化器14渣浆16液体膨胀系统18控制器20反应室22急冷室24防护屏障26含碳原料28氧气
30未经处理的合成气32熔渣34渣浆化剂36缓和剂38底端40急冷环42急冷液44急冷入口46通向急冷环的管线48急冷室集槽50合成气出口
52指示合成气从急冷室离开的箭头
54合成气
56气体处理系统
58固化的渣
60流传感器
62压力传感器
64碎渣机
66碎渣机驱动器
68流控制阀
70流传感器
72热交换器
74温度传感器
76流控制阀
78额外的冷水
80膨胀涡轮
82涡轮马达
84负载
86压力传感器88旋转叶片 90涡轮轴 92下游渣处理 100离心泵系统 102离心泵 104泵马达 106负载 108旋转叶轮 110泵轴 112轴承 114压力传感器 116下游渣处理
130用于生成渣浆的压降的过程
132方框，其中液体膨胀系统以第一压力接收渣浆的连续流
134方框，其中离心泵以逆流模式操作
136方框，其中离心泵系统以第二压力排出连续渣浆。
【具体实施方式】
[0030]下面将描述本发明的一个或多个具体实施例。为了提供对这些实施例的简明描述，说明书中可未描述实际实施方案的所有特征。应当理解的是，在任何此类实际实施方案的开发中，如在任何工程或设计项目中，必须作出许多针对实施方案的决定以实现开发者的特定目标，例如服从系统相 关和商业相关的约束，其可因实施方案而异。此外，应了解的是，此类开发努力可复杂且耗时，但对于受益于此公开的普通技术人员来说却将是设计、制作和制造的常规任务。
[0031 ] 当介绍本发明的各种实施例的元件时，用词“一 ”、“ 一个”、“该”和“所述”意指存在一个或多个元件。用语“包含”、“包括”和“具有”意图为包括性的并意味着可存在除所列元件以外的另外的元件。
[0032]各种工业过程涉及浆体的处理。在某些情形中，浆体从第一位置或容器被运输到第二位置。在一些情形中，浆体在运输期间还可经历减压。换言之，浆体的压力可随着其从第一位置运输到第二位置而降低。例如，部分氧化系统(例如，气化器)的反应室可接收含碳原料(例如，固体颗粒的浆体、气动传送的固体颗粒流、液体、气体、或它们的任何组合)、如高纯度氧气的氧化剂和在一些情形中额外的水。原料的部分氧化、氧化剂和在一些情形中额外的水可产生有用的气态产品并且还可产生灰烬或熔渣副产品。例如，气化器可接收原料、氧气和以及可能的一些水，以生成合成气体或合成气以及熔渣。在某些情形中，熔渣可经气化器流入急冷液如水中而形成浆体。从气化器排出的浆体可处于大约1000至10，000千帕斯卡(kPa)之间的表压下。在浆体被进一步处理或处置之前，可需要将浆体的压力降低(即，减压)至例如大气压。所公开的实施例在连续过程而不是分批过程中去除浆体。尽管闸斗仓系统可有效地去除浆体，但其以分批模式循环地操作，占用大量竖向空间，并且包括昂贵的阀。此外，闸斗仓系统可使用额外量的水，该额外量的水在补充浆体处理期间必须被去除。因此，所公开的实施例采用液体膨胀系统来连续地去除浆体并降低压力，同时还消耗较小的空间并可生成功率。因此，某些实施例可称为浆体减压系统，或更一般而言称为衆体处理系统。
[0033]例如，所公开的实施例包括浆体减压系统，其使用液体膨胀系统以连续地降低浆体的压力。浆体可在液体膨胀系统中经历大致等熵膨胀。在某些实施例中，浆体减压系统用于从部分氧化系统连续除渣，并且液体膨胀系统包括涡轮机，或更一般而言任何膨胀机械，例如但不限于膨胀涡轮、改型离心泵、往复装置、非旋转装置、活塞、隔膜等，以将渣浆的初始压力降低至较低的压力，例如大气压。除了降低渣浆的初始压力外，由流经液体膨胀系统的浆体所提供的能量可利用摩擦制动器消散。另外或备选地，液体膨胀系统还可利用压降来产生机械功率或电力。例如，联接到发电机上的膨胀涡轮可响应于渣浆流经膨胀涡轮而旋转，并且发电机接着可响应于该旋转而产生电力。作为又一示例，联接到发电机上的改型离心泵可操作成响应于浆体流经该改型离心泵而产生电力。
[0034]考虑到前文所述，图1是连续除渣系统10的实施例的示意图。如图1中所示，连续除渣系统10可包括例如气化器12的部分氧化系统、渣浆14、液体膨胀系统16 (例如，膨胀涡轮、离心泵或往复装置)和控制器18。
[0035]部分氧化系统或气化器12还可包括反应室20和急冷室22。防护屏障24可封闭反应室20，并且可充当物理屏障、热屏障、化学屏障或它们的任意组合。可用于防护屏障24的材料的示例包括但不限于耐火材料、非金属材料、陶瓷、以及铬、铝、硅、镁、铁、钛、锆和钙的氧化物。此外，用于防护屏障24的材料可具有砖块、可铸耐火料、涂层或它们的任意组合的形式。一般而言，反应室20可提供用于发生部分氧化化学反应的受控环境。部分氧化化学反应可在燃料或烃在放热过程中与氧气混合以产生气态产品和副产品时发生。例如，含碳原料26可随氧气28被引导到反应室20，以产生未经处理的合成气30和熔渣32。含碳原料26可包括诸如生物燃料或化石燃料之类的材料，并且可以是固体、液体、气体、浆体或它们的任意组合的形式。可用空气或富氧空气代替引导到反应室20中的氧气28。在某些实施例中，也可向反应室20添加可选的渣浆化剂34。渣浆化剂34可用来将渣浆14的粘度维持在合适的范围内并因此可协助运输渣浆14通过连续除渣系统10。在另外其他实施例中，还可将可选的缓和剂36如水或蒸汽引导到反应室20中。反应室20内的化学反应可通过使含碳原料26经受处于例如从大约2000至10，OOOkPa或3000至8500kPa的升高的表压和例如大约1100摄氏度至1500摄氏度的温度下的蒸汽和氧气来完成，取决于所采用的气化器12的类型。在这些条件下，并且取决于含碳原料26中的灰烬的组分，灰烬可处于熔化状态，其称为熔化灰烬或熔渣32。
[0036]部分氧化系统或气化器12的急冷室22可在未经处理的合成气30和熔渣32经防护屏障24的底端38 (或喉部)离开反应室20时接收它们。未经处理的合成气30和熔渣32在高压和高温下进入急冷室22。一般而言，急冷室22可用来降低未经处理的合成气30的温度，以使熔渣32与未经处理的合成气30分离，并急冷熔渣32。在某些实施例中，位于防护屏障24的底端38的急冷环40构造成向急冷室22提供急冷液42，例如水。急冷液可由急冷入口 44接收并经管线46进入急冷环40。一般而言，急冷液42可流经急冷环40并沿封液管46的内表面向下流入急冷室集槽48。同样，未经处理的合成气30和熔渣32也可流经防护屏障24的底端38，并沿封液管46的内表面流入急冷室集槽48中。随着未经处理的合成气30通过急冷室集槽48中的急冷液42的池，熔渣32固化并与合成气分离，合成气冷却并急冷，并且合成气随后经合成气出口 50离开急冷室22,如箭头52所不。合成气54经合成气出口 50离开以在气体处理系统56中进一步处理，此处其可被进一步处理以去除酸性气体、颗粒等，以形成经处理的合成气。固化的渣58可聚集在急冷室集槽48的底部并可作为渣浆14从气化器12被连续地去除。在某些实施例中，急冷液42的一部分还可从急冷室集槽48连续地去除以进行处理。例如，可在黑水处理系统中从急冷液42去除颗粒、烟灰、渣和其它物质，并且经处理的急冷液42经急冷入口 44返回急冷室集槽48。在此类实施例中，被去除的急冷液42可具有与渣浆14相似的特性，并因此可利用与用于渣浆14的液体膨胀系统分离或共用的液体膨胀系统运输和减压。
[0037]渣浆14可具有悬浮在急冷液中的各种固体组合物，包括但不限于燃料(例如，煤)、干炭、催化剂、塑料、化学品、矿物和/或其它产品。从气化器12排出的渣浆14可具有高压力和高温度。例如，渣浆14的表压可介于大约1000至10，OOOkPa,2000至9000kPa或3000至8000kPa之间，并且渣浆的温度可介于大约150至350摄氏度、200至300摄氏度或225至275摄氏度之间。在某些实施例中，控制器18可从遍及连续除渣系统10配置的各种传感器接收信号。例如，传感器可提供与渣浆14的特性、连续除渣系统10内的操作状况、渣浆14的流速、渣浆14的温度、渣浆14在各个部位处的压力等有关的信息。在一个实施例中，流传感器“Fl”60可提供与从气化器12离开的渣浆14的流速有关的信息。在另一实施例中，第一压力传感器“Pl”62可提供与从气化器12离开的渣浆14的第一压力有关的信息。在又一些实施例中，控制器18可在渣浆14离开气化器12时接收与它有关的附加传感器信息，例如但不限于粘度、温度、粒径等。此外，控制器18可响应于所接收的传感器信息而调节连续除渣系统10的操作状况，如下文详细所述。
[0038]在某些实施例中，联接到碎渣机驱动器66(例如，蒸汽涡轮、液体膨胀系统16、马达或其它功率源)上的一个或多个碎渣机64可在渣浆14被给送通过液体膨胀系统16之前可选地接收渣浆14。碎渣机64可压碎(crush)渣浆14以便获得渣浆14中的颗粒的期望的粒径分布或期望的平均粒径。碎渣机64可包括一个或多个级。建立适当的粒径分布可用于使渣浆14能够流动并用于液体膨胀系统16的操作。此外，碎渣机64可将悬浮在渣浆14的急冷液中的固体的平均粒径减小到适当的范围。在某些实施例中，碎渣机64可减小粒径,使得平均粒径介于大约0.5至10mm、2至8mm或4至6mm之间。在一个实施例中，平均粒径可小于6mm。在某些实施例中，单个碎渣机64可足以建立该平均粒径，而在另一些实施例中，两个或更多碎渣机64可共同工作(例如，串联)以建立该平均粒径。例如，第一碎渣机可提供渣浆14的粗略压碎，而第二碎渣机可提供渣浆64的精细压碎。在一个实施例中，控制器18可通过控制碎渣机马达66来启动碎渣机64。控制器18还可基于从其它传感器所接收的信息来调节碎渣机马达66。在某些实施例中，流控制阀68可配置在碎渣机64的下游，以调节流向液体膨胀系统16的渣浆14的流速。在一个实施例中，控制器18可从流传感器“F2” 70接收与渣浆14的流速有关的信息。响应于由流传感器“F2” 70所接收的信息，控制器18可通过调节流控制阀68来控制渣浆14的流速。在另一些实施例中，控制器18可基于来自其它传感器的信号来调节渣浆14的流速。
[0039]在又一些实施例中，可选的热交换器(例如，冷却器)72可在渣浆14被给送通过液体膨胀系统16之前降低渣浆14的温度，以减少或防止渣浆14在其移动通过液体膨胀系统16时的闪蒸(即，蒸发)。热交换器72可允许渣浆14在不使用额外的急冷液42如水的情况下冷却，使用额外的急冷液可包含待去除的渣浆14的另外的处理(例如，脱水)。在不使用额外的水的情况下冷却渣浆14可例如通过减小要在渣浆14的处置之前去除的水量来简化渣浆14的下游处理。此外，随着渣浆14移动通过热交换器72，渣浆14的压力可下降，从而简化渣浆14的最终处理和/或处置。在一个实施例中，控制器18可从位于除渣系统10的各个部位处的温度传感器“T” 74接收与渣浆14的温度有关的信息。例如，温度传感器“T” 74可位于渣浆14进入热交换器72处之前，联接到热交换器72上，或者位于渣浆14离开热交换器72处之后。响应于由温度传感器“T”74接收的信息，控制器18可控制由热交换器72提供的冷却。例如，控制器18可调节控制通过热交换器72的冷却剂的流速的控制阀。在其它实施例中，响应于由温度传感器“Τ”74接收的信息，控制器18可调节流控制阀76，以直接向渣浆14添加额外的冷水78。额外的冷水78可在渣浆14被给送到液体膨胀系统16中之前进一步冷却渣浆14。可在渣浆14的额外的处理中去除额外的冷水78。在某些实施例中，可省略冷水78的添加。在某些实施例中，热交换器下游的渣浆14或冷水78的添加的温度可介于大约10至150摄氏度、20至125摄氏度或30至100摄氏度之间。
[0040]在某些实施例中，渣浆14可被给送到液体膨胀系统16中。尽管以下说明将液体膨胀系统16描述为涡轮机，但在另一些实施例中，液体膨胀系统16可包括任何膨胀机械，例如但不限于膨胀涡轮、改型离心泵、往复装置等。如在图1中所示，液体膨胀系统16可包括膨胀涡轮80、涡轮马达82 (或更一般而言，任何驱动器，例如蒸汽涡轮或其它功率源)和负载84。膨胀涡轮80可包括旋转叶片88 (例如，轮叶、导叶或类似装置)，其响应于渣浆14流经膨胀涡轮80而使涡轮轴90(即，旋转元件)旋转。涡轮轴90可联接到液体膨胀系统16的若干其它构件，如涡轮马达82以及负载84上。涡轮马达82是可选的，并且在某些实施例中被省略。在某些实施例中，膨胀涡轮80可在起动、停机、低流量状态或当功率生成曲线为负时的任何其它状态期间例被供给例如来自涡轮马达82的功率。例如，在这些状态期间，渣浆14通过膨胀涡轮80的速度可不足以克服内部摩擦。当包括时，例如，涡轮马达82可由控制器18控制并用来在渣浆14的流进入膨胀涡轮80之前控制叶片88的旋转。在其它实施例中，控制器18可在潘 衆14的流开始聚集在膨胀润轮80中时或者在叶片88的旋转由于任何原因而停止的情况下启动涡轮马达82。当渣浆14流经涡轮80时，渣浆14的流动维持叶片88的旋转。因此，在某些实施例中，涡轮马达82被省略，并且只要渣浆14流经涡轮80，叶片88就旋转。
[0041]图1中所示的负载84可接收通过涡轮轴90的旋转生成的功率。例如，负载84可以是经由摩擦将旋转涡轮轴90的动能转化为热能的摩擦制动器。在其它实施例中，负载84可以是可经由液体膨胀系统16的旋转输出(例如，能量)来生成功率的装置，例如发电装置，或利用旋转输出来操作外部机械负载(例如，机械)。例如，负载84可包括发电机、离心泵、压缩机、其它能量提取装置等。在又一些实施例中，该负载可包括摩擦制动器、发电机和/或机械负载的组合，从而使得能够在需要时生成电力。
[0042]第二压力传感器“Ρ2”86可提供与离开液体膨胀系统16的渣浆14的第二压力有关的信息。除经由负载84生成功率外，液体膨胀系统16还可引起如在第一压力传感器“Pl”62与第二传感器“Ρ2”86之间测得的渣浆14的显著压降。例如，如通过第一压力传感器“Ρ1” 62测得的渣浆14的第一表压可介于大约1000至10，000迚&、2000至9000迚&或3000至SOOOkPa之间。换言之，第一压力传感器“P1” 62可指示气化器12的高操作压力。相反，如通过第二压力传感器“P2”86指示的渣浆14的第二表压可介于大气压(OkPa)至100砂&、20至80砂&或40至60砂&之间。在某些实施例中，第二压力约等于大气压。在离开液体膨胀系统16之后，渣浆14可行进以便在其被处置之前进行进一步的下游渣处理92，例如渣浆14的脱水。
[0043]图2是具有离心泵系统100的连续除渣系统10的一部分的实施例的示意图。离心泵系统100可有效地替代或补充图1中所示的连续除渣系统10的液体膨胀系统16。离心泵系统100还可包括离心泵102、泵马达104和负载106。泵马达104是可选的并且可在泵102的起动或停机期间使用。例如，渣浆14在起动期间初次流经泵102可不足以使泵102旋转。因此，马达104可用来开始泵102的旋转，并且此后可关闭马达104。换言之，马达104通常不驱动泵102，相反，泵102用来将渣浆14减压并可能经由负载106回收能量。在某些实施例中，可省略泵马达104。
[0044]在某些实施例中，渣浆14可被给送通过离心泵102，使得泵102以逆流模式操作，从而使离心泵102能够如功率回收单元例如膨胀涡轮80那样工作。换言之，离心泵102可充当膨胀涡轮。逆流模式可定义为操作离心泵102使得输入流从通常为泵的出口处进入，输出流从通常为泵的入口处离开，并且泵内部(例如，叶轮和轴)沿与通常方向相反的方向转动。当以逆流模式操作时，离心泵12可生成或消散功率而不是消耗它。换言之，连接到以逆流模式操作的离心泵102上的可选马达可充当发电机。在某些实施例中，离心泵102可在渣浆14在第一压力下离开气化器12时接收渣浆14的流。如通过第一压力传感器“Pl”62测得的渣浆14的第一表压可介于大约1000至10，OOOkPa,2000至9000kPa或3000至SOOOkPa之间。换言之，第一压力传感器“P1” 62可指示气化器12的高操作压力。在其它实施例中，离心泵102可在渣浆14离开一个或多个碎渣机64或热交换器72时接收渣浆14的流。离心泵还可包括旋转叶轮108,其可响应于洛衆14流经离心泵102而使泵轴110旋转。由于离心泵102构造成以逆流模式操作，因此离心泵102的内部构件也可构造成类似地操作。例如，位于离心泵102内的轴承112和/或叶轮108可构造成或修改成与逆流模式兼容。
[0045]离心泵102可联接到离心泵系统100的若干其它构件如泵马达104和负载106上。由控制器18操作的泵马达104可用来在渣浆14的流进入离心泵102之前开始离心泵102的旋转。在其它实施例中，控制器18可在渣浆14的流开始聚集在离心泵102内时或者在叶片108的旋转由于任何原因而停止的情况下启动泵马达104。负载106可接收通过泵轴110的旋转所生成的功率。例如，负载106可以是经由摩擦将离心泵102的动能转化为热能的摩擦制动器。在其它实施例中，负载106可以是可经由离心泵系统100的旋转输出来生成功率的任何合适的装置，例如发电或外部机械负载。例如，负载106可包括发电机、涡轮
坐寸ο
[0046]在离开离心泵系统100之后，第二压 力传感器“P2”114可向控制器18提供与渣浆14的第二压力有关的信息。除生成负载106外，离心泵系统100还可引起如在第一压力传感器“Pl”62与第二传感器“Ρ2” 114之间测得的渣浆14的显著压降。如通过第二压力传感器“Ρ2”86指示的渣浆14的第二表压可介于大气压(OkPa)至100kPa、20至80kPa或40至60kPa之间。在某些实施例中，第二压力约等于大气压。在离开离心泵系统100之后，具有大气压的渣浆14可行进以便在其被处置之前进行进一步的下游渣处理116，例如渣浆14的脱水。
[0047]图3是示出了用于生成渣浆14的压降的过程130的实施例的流程图。在某些实施例中，过程130开始于液体膨胀系统16 (例如，膨胀涡轮80和/或离心泵102)在渣浆14离开部分氧化系统如气化器12时接收渣浆14的连续流(方框132)。渣浆14在其离开气化器时的压力可指示气化器12的高操作表压，并且可介于大约1000至10，OOOkPa,2000至9000kPa或3000至8000kPa之间。在另一些实施例中，过程130可开始于液体膨胀系统16在渣浆14离开气化器12时接收渣浆14的连续流。在又一些实施例中，渣浆14可在其进入液体膨胀系统16或离心泵系统100之前流经一个或多个碎渣机64和一个或多个热交换器72。
[0048]过程130随着渣浆14的流在离心泵102以逆流模式操作时被给送通过离心泵102而继续(方框134)。离心泵102可联接到离心泵系统100的其它构件，如泵马达104、泵轴110或负载106上。控制器18可用来启动泵马达104，从而使离心泵102在渣浆14的流进入离心泵102之前或不久后旋转。响应于渣浆14流经离心泵102，泵轴110可旋转并经由负载106生成功率。负载106可以是可经由离心泵系统100的旋转输出生成功率的任何合适的装置，例如发电或外部机械负载。例如，负载106可包括发电机、涡轮等。在某些实施例中，渣浆14的流被给送通过液体膨胀系统16，并且负载84可以是用于生成电力或机械功率的装置，例如发电机、离心泵等。
[0049]过程130随着离心泵系统100在第二压力下排出连续渣浆14而继续(方框136)。渣浆14的第二压力可在压力传感器“P2” 114测得，并在渣浆14离开离心泵系统100之后用信号通知控制器18。在某些实施例中，渣浆14的第二压力可在渣浆14离开液体膨胀系统16之后在压力传感器“P2” 86测得。除经由负载84或106生成功率外，液体膨胀系统16或离心泵系统100还可引起如在第一压力传感器“P1” 62与第二传感器“P2” 86/114之间测得的渣浆14的显著压降。渣浆14的第二压力可接近大气压或在大气压左右，并且在第一压力与第二压力之间的压 力差可介于大约1000至10，000迚&、2000至9000迚&或3000至8000kPa之间。在离开液体膨胀系统16或离心泵系统100之后，渣浆14可在其被处置之前行进到下游渣处理92或116，例如渣浆14的脱水。
[0050]本发明的技术效果包括实现了连续除渣系统，同时将渣浆在其离开气化器时的初始压力降低至最终大气压。该压降可借助于机械，如以逆流模式操作的离心泵或膨胀涡轮来实现。使用机械来降低渣浆的压力可减少操作费用，这是因为机械的能量输出可引起电力或机械功率生成。此外，连续除渣系统可减少用来处理离开气化器的废渣的空间和时间量。特别地，采用诸如离心泵或膨胀涡轮之类的机械的连续除渣系统减少了渣浆处理中包含的额外的急冷液的量。
[0051]此书面描述使用了包括最佳模式的实例来公开本发明，并且还使本领域的任何技术人员能够实践本发明，包括制造并利用任何装置或系统并且执行任何所结合的方法。本发明的可专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员所想到的其它实例。如果此类其它实例具有与权利要求的字面语言并无不同的结构元件，或者它们包括与权利要求的字面语言无实质性区别的等同结构元件，则此类其它实例预期包含在权利要求的保护范围内。
【权利要求】
1.一种系统，包括: 浆体减压系统，其包括构造成在第一压力下连续地接收浆体并在第二压力下连续地排出所述浆体的液体膨胀系统。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述浆体减压系统构造成从部分氧化系统或与所述部分氧化系统流体联接的黑水系统去除所述浆体，并且所述浆体包括急冷液中的气化固体的悬浮物。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述液体膨胀系统包括膨胀涡轮，或构造成以逆流模式操作的离心泵，或它们的组合。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述液体膨胀系统包括构造成响应于所述浆体流经所述液体膨胀系统而旋转的旋转元件，以及联接到所述旋转元件上的负载，所述负载构造成响应于所述旋转元件的旋转而接收旋转输出。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述负载包括构造成将所述旋转输出转化为热能的摩擦制动器、构造成将所述旋转输出转化为电力的发电机或构造成利用所述旋转输出来操作的机械，或它们的组合。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统包括配置在所述液体膨胀系统上游的冷却器，其中，所述冷却器构造成在所述浆体流向所述液体膨胀系统前冷却所述浆体。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统包括联接到所述液体膨胀系统上的驱动器，其中，所述驱动器构造成在起动、停机、低流量状态或它们的任何组合期间向所述液体膨胀系统提供功率。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统包括所述部分氧化系统。
9.一种系统,包括: 气化器，其构造成生成渣，其中，所述渣包括在急冷液中的气化固体的悬浮物；以及 离心泵，其构造成以逆流模式操作，构造成在所述第一压力下从所述气化器连续地接收所述渣，并构造成在第二压力下连续地排出所述渣，其中所述第一压力大于第二压力。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述系统包括构造成压碎所述气化固体以生成压碎的气化固体的碎渣机，其中，所述压碎的气化固体的第一平均粒径小于所述气化固体的第二平均粒径。
【文档编号】C10J3/48GK103484165SQ201310224558
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年6月7日 优先权日:2012年6月7日
【发明者】R.D.斯蒂尔, J.P.奥彭黑姆 申请人:通用电气公司