用于粉碎物质的系统和方法与流程

本文公开的主题涉及用于粉碎物质(诸如燃料给料)的系统和方法。

背景技术：
一般而言，气化功率装置能够用各种烃给料产生能量。具体而言，通过在气化器中与蒸汽或水反应，气化过程将烃给料转化成一氧化碳和氢的气体混合物，即，“合成气体”(合成气)。这些气体可被清洁、处理和在传统的联合循环功率装置中用作燃料。一般而言，原始燃料源(诸如煤)在气化之前转化成可用的给料。例如，原始燃料源可被研磨，并且与其它添加物混合，以形成可用的给料，诸如浆料。在一些应用中，原始燃料研磨过程涉及棒磨机或球磨机操作，这包括电动马达、机械齿轮箱、金属棒和其它重型机器。可惜，使用这样的机器可导致给料受到金属污染。另外，磨机可能需要大量功率，稳定可靠的基础系统、独立的润滑系统和/或大量的例行维护。

技术实现要素：
下面对在范围方面与原本声明的发明相当的某些实施例进行概述。这些实施例不意图限制声明的发明的范围，而是相反，这些实施例仅意图提供本发明的可能形式的简要概述。实际上，本发明可包括可能类似于或异于下面所论述的实施例的各种形式。在第一实施例中，一种系统，包括燃料制备系统，燃料制备系统具有构造成接收燃料的声室和构造成产生声波以至少部分地破碎声室中的燃料的至少一个声波发生器。在第二实施例中，一种系统，包括燃料制备系统，燃料制备系统具有至少一个声室、构造成产生第一声波的第一声波发生器，以及构造成产生第二声波的第二声波发生器，其中，第一声波和第二声波构造成至少部分地破碎燃料。在第三实施例中，一种方法，包括使燃料暴露于声室内的声波，其中，声波由至少一个声波发生器产生，并且其中，声波构造成至少部分地破碎燃料。在另一个实施例中，包括气化器、燃烧器、反应器、炉、锅炉、发动机或它们的组合，它们构造成使用来自所述燃料制备系统的所述燃料。一种系统，包括：燃料制备系统，其包括：至少一个声室；以及第一声波发生器，其构造成产生第一声波；以及第二声波发生器，其构造成产生第二声波，其中，所述第一声波和第二声波构造成至少部分地破碎燃料。在另一个实施例中，所述第一声波和第二声波发生器各自包括亚低音扬声器、扩音器、喇叭、脉冲爆震装置或它们的组合。在另一个实施例中，所述第一声波和第二声波发生器构造成使得所述第一声波和第二声波在所述至少一个声室内彼此相交。在另一个实施例中，所述至少一个声室构造成容纳液体，以促进将所述第一声波和第二声波传输到所述燃料。在另一个实施例中，所述声室的内壁至少部分地衬有橡胶覆层。在另一个实施例中，所述燃料制备系统包括至少一个流化喷嘴，所述至少一个流化喷嘴构造成将流体喷射到所述至少一个声室中，以搅动所述燃料，其中，所述流化喷嘴包括液体喷嘴或气体喷嘴。一种方法，包括：使燃料暴露于声室内的声波，其中，所述声波由至少一个声波发生器产生，并且所述声波构造成至少部分地破碎所述燃料。在另一个实施例中，包括用设置在所述声室内的液体促进将所述声波传输到所述燃料。在另一个实施例中，包括用至少一个流化喷嘴喷射到所述声室中的流体或气体搅动所述燃料。附图说明当参照附图来阅读以下详细描述时，本发明的这些和其它特征、方面与优点将变得更好理解，在附图中，相同符号在所有图中表示相同部件，其中：图1是包括给料制备系统的气化系统的实施例的示意图，给料制备系统具有声粉碎器系统；图2是图1的具有声粉碎器系统的给料制备系统的实施例的示意图；图3是图1的具有声粉碎器系统的给料制备系统的实施例的示意图；图4是声粉碎器系统的实施例的示意图；图5是声粉碎器系统的实施例的示意图；图6是声粉碎器系统的实施例的示意图；以及图7是声粉碎器系统的实施例的示意图。具体实施方式下面将对本发明的一个或多个具体实施例进行描述。为了致力于提供对这些实施例的简明描述，在说明书中可能不会对实际实现的所有特征进行描述。应当意识到的是，在任何这种实际实现的开发中，如在任何工程或设计项目中那样，必须作出许多特定于实现的决策来达到开发者的具体目的，诸如服从系统相关的约束及商业相关的约束，该具体目的可随不同的实现而改变。此外，应当意识到的是，这种开发工作可能是复杂和耗时的，但对受益于本公开的普通技术人员来说，这种开发工作将不过是设计、生产和制造的例行任务。当介绍本发明的多种实施例的要素时，冠词“一”、“该”和“所述”意于表示存在一个或多个该要素的意思。术语“包括”、“包含”和“具有”意于为包括性的，并且表示除了列出的要素之外可存在另外的要素的意思。本公开的实施例涉及声粉碎器系统，其可与给料制备系统一起使用。具体而言，声粉碎器系统构造成粉碎或分裂物质，诸如固体燃料、液体燃料和/或浆料燃料，以制备给料。示例燃料源包括含碳物质，诸如煤或生物燃料。例如，声粉碎器系统可构造成制备干给料(例如，干固体燃料)或湿给料(例如，燃料浆料)。更具体而言，声粉碎器系统包括声脉冲发生器或声波发生器，它们产生声脉冲或声波，声脉冲或声波与燃料源碰撞且分裂或粉碎燃料源。如将理解的那样，与用以分裂燃料源的传统机械研磨机(例如，棒磨机)相比，声粉碎器系统可使用显著更少量的功率和维护。另外，描述的实施例可用于各种各样的应用中，诸如炉操作或气化。因此，虽然下面在气化应用的背景下描述论述的实施例，但是公开的实施例不意图限于气化。因此，公开的声粉碎器系统可用来分裂、粉碎、破碎、混合任何物质，以及/或者大体使任何物质转化成细颗粒的更均匀的混合物，该混合物然后可用作反应器、燃烧器、锅炉、气化器或任何其它装备的给料。图1是可由合成气体提供功率的系统10(诸如整体气化联合循环(IGCC)系统)的示意图。如下面详细论述的那样，系统10包括声粉碎器系统11，其构造成粉碎可用作系统10的能量源的燃料源12，诸如固体进料。燃料源12可包括煤、石油焦、生物质量、基于木材的材料、农业废料、焦油、焦炉气体和沥青或其它含碳物品。燃料源12(例如，固体燃料)可传送到给料制备系统14。给料制备系统14例如可通过对燃料源12进行砍碎、磨碎、切碎、粉碎、压块或堆垛来重新确定燃料源12的大小或形状，以产生给料(诸如浆料)。如下面详细论述的那样，在某些实施例中，给料制备系统14包括声粉碎器系统11，以帮助用燃料源12产生给料。另外，水或其它适当的液体可在给料制备系统14中添加到燃料源12，以产生浆料给料。在其它实施例中，无液体添加到燃料源12，因而产生干给料。给料从给料制备系统14传送到气化器16。在其它实施例中，给料可用于燃烧器、反应器、炉、锅炉或发动机中。气化器16可将给料转化成合成气体，例如，一氧化碳和氢的组合物。这个转化可通过使给料在升高的压力(例如，大约400psia–1300psia)和升高的温度(例如，大约2200℉–2700℉)下经受受控制量的蒸汽和氧来实现，压力和温度取决于所使用的气化器16的类型。在热解过程期间加热给料可产生固体(例如，炭)和残余气体(例如，一氧化碳、氢和氮)。在热解过程中给料所留下的炭可仅重达原始给料的重量的大约30%。气化器16中的燃烧反应可包括将氧引入炭和残余气体。炭和残余气体可与氧反应而形成二氧化碳和一氧化碳，这提供热用于后续的气化反应。在燃烧过程期间的温度的范围可为大约2200℉至大约2700℉。另外，蒸汽和/或水可被引入气化器16中。气化器利用蒸汽和/或水和氧，以允许一些给料燃烧而产生一氧化碳和能量，并且驱动第二反应，第二反应将另外的给料转化成氢和额外的二氧化碳。照这样，得到的气体可由气化器16产生。例如，得到的气体(合成气体)可包括大约85%的一氧化碳和氢，以及CH4、HCL、HF、COS、NH3、HCN和H2S(基于给料的硫含量)。但是，合成气体成分可在广泛范围内改变，这取决于所使用的给料和/或具体的气化应用。气化器16还可产生废料，诸如渣18，这可为湿灰材料。产生的合成气体然后在合成气体系统20中用作燃料。例如，合成气体系统20可包括燃气涡轮发动机(其在燃烧器中燃烧合成气体)、燃气涡轮驱动的发电器、化学生产系统等。图2是给料制备系统14的实施例的示意图，给料制备系统14包括具有声粉碎器50的声粉碎器系统11。如下面详细地论述的那样，声粉碎器系统11(例如，声粉碎器50)构造成使用声波来分裂或粉碎燃料源12，以制备用于气化或炉操作的给料。如下面论述的那样，声粉碎器系统11(例如，声粉碎器50)可构造成用于不同的给料制备系统14中。例如，在示出的实施例中，具有声粉碎器系统11(例如，声粉碎器50)的给料制备系统14构造成产生湿给料(例如，浆料)。具有声粉碎器系统50的给料制备系统14的其它实施例可构造成产生干给料。虽然示出的实施例描述了燃料源12包括煤，但是重要的是要注意，燃料源12可为任何燃料。例如，燃料源12可为没有液体的固体燃料(例如，干给料)、在载体介质(例如，液体载体介质)内的固体燃料或任何它们的组合。在示出的实施例中，燃料源12包括煤存储器52，煤存储器52将煤54供应到煤仓56。煤54然后从煤仓56传递到机械压碎机58。如将理解的那样，机械压碎机58构造成初步将煤破碎或压碎成较小的部分。例如，机械压碎机58可包括用以将煤54破碎成较小的部分的压机、棒、齿轮或其它机械构件。此后，煤54传递到计重馈送器60。计重馈送器60构造成以期望的速率将煤54供应到声粉碎器系统11(例如，声粉碎器50)。更具体而言，用于不同的应用(例如，气化器，炉等)的煤54的量(例如，重量)可不同。因此，计重馈送器60用来确保恰当的量(例如，重量)的煤54通过给料制备系统14以期望的速率进行处理。例如，计重馈送器60可包括具有可变速度的传送带，基于机械压碎机58供应的煤54的重量和/或制备期望的给料所需要的煤54的量来调节速度。如显示的那样，计重馈送器60将煤54供应到声粉碎器系统11(例如，声粉碎器50)。如下面详细地论述的那样，声粉碎器系统11(例如，声粉碎器50)进一步使用声粉碎器功率供应62供应的功率所产生的声波或声脉冲来对煤54进行挤压、粉碎或分裂，以进行给料制备。例如，声粉碎器50可包括一个或多个声室(例如、1、2、3、4、5或更多个)，以将声波引导到煤54上，以粉碎煤54。另外，如上面提到的那样，具有声粉碎器系统11的给料制备系统14可构造成产生干给料或湿给料(例如，浆料)。因此，声粉碎器系统11的构件可改变，这取决于给料制备系统14产生的给料的类型。例如，如上面提到的那样，给料制备系统14的示出的实施例构造成产生浆料。因此，声粉碎器系统11可包括液体构件，诸如液体流化喷嘴或一个或多个液体填充罐，以混合流体(例如，水)与煤54。一旦煤54经声粉碎器系统11处理，声粉碎器系统11产生的煤或浆料就传送通过抖动筛64。抖动筛64可为网状面板或构造成允许较细的煤穿过同时阻止或阻挡可能已经传送通过声粉碎器系统11而未被足够地分裂或粉碎的煤的较大的部分的其它滤网。由抖动筛64阻挡的煤的较大的部分可然后被引导到上游，以在给料制备系统14中重新加工。例如，煤的较大的部分可输送到机械压碎机58，如线66所指示的那样，或输送到计重馈送器60，如线68所指示的那样。如显示的...