用直接冷却进行持续渣处理的系统和方法
【专利说明】用直接冷却进行持续渣处理的系统和方法
[0001]关于联邦政府资助的研宄和开发的声明
本发明是根据美国能源部授予的合同DE-FE0007859在政府的支持下进行的。政府对本发明具有某些权利。
技术领域
[0002]本文公开的主题涉及渣处理系统，并且更具体而言，涉及持续渣处理系统。
【背景技术】
[0003]工业过程可使用浆或悬浮在液体(例如，水)中的固体颗粒的流体混合物来将固体颗粒传送通过相应的过程。例如，部分氧化系统可在含氧环境中部分地氧化含碳成分，以产生多种产物和副产物。例如，气化器可将含碳材料转化成一氧化碳和氢的有用的混合物，该混合物称为合成气体或合成气。在含灰的含碳材料的情况下，得到的合成气还可包括不那么合乎需要的成分，诸如重灰或熔渣，它们可从气化器与产生的有用的合成气一起移除。因此，气化器反应中产生的熔渣副产物可被引导到气化器骤冷液体中，以固化熔渣和产生浆。大体上，这个浆从气化器在升高的温度和压力下排出。从气化器排出的浆被降压，以使得能够处置浆，或进一步处理浆。可惜的是，在浆从气化器排出之后降低浆的温度的热交换器可具有复杂的流路径，可具有较大的占地面积和/或可易于由于渣积聚而腐蚀或阻塞。
【发明内容】
[0004]在下面概述在范围上与原本要求保护的本发明相当的某些实施例。这些实施例不意图限制要求保护的本发明的范围，而是这些实施例仅意图提供本发明的可行形式的简要概述。实际上，本发明可包含可类似于或不同于下面阐述的实施例的多种形式。
[0005]在第一实施例中，一种系统包括构造成持续地接收气体和渣的混合物的骤冷室，以及联接到骤冷室上的下游端部分。骤冷室包括骤冷槽，其构造成通过骤冷液体持续地分离混合物中的气体与渣。下游端部分构造成持续地将渣浆传输到降压系统。下游端部分包括冷却系统，其构造成利用冷却流体直接冷却渣浆，并且渣浆包括分离出的渣和至少一部分的冷却流体。
[0006]在第二实施例中，一种系统包括气化器，其构造成使含碳给料反应成气体和渣的混合物。气化器包括骤冷槽，其构造成通过骤冷液体持续地分离混合物中的气体与渣，并且骤冷液体构造成以第一流率流过骤冷槽。气化器还包括气化器的具有冷却系统的下游端部分，以及控制器。下游端部分构造成以第三流率将渣浆持续地传输到降压系统，第三流率为第一流率的大约15%或更小，下游端部分构造成以第二速率添加冷却流体来冷却渣浆，并且渣浆包括渣和冷却流体。
[0007]在第三实施例中，一种方法包括分离渣与气体；将冷却流体分配到气化器的下游端部分中；用渣和冷却流体形成经冷却的渣浆；以及将净冷却的渣浆基本持续地传输通过下游端部分的出口。渣的温度高于大约175°C，并且冷却流体构造成将渣的温度降低到低于大约70 °C。
[0008]技术方案1.一种系统，包括:
骤冷室，其构造成持续地接收气体和渣的混合物，其中所述骤冷室包括骤冷槽，其构造成通过骤冷液体来持续地分离所述混合物中的气体与渣；以及
下游端部分，其联接到所述骤冷室上，其中所述下游端部分构造成持续地将渣浆传输到降压系统，所述下游端部分包括冷却系统，其构造成利用冷却流体来直接冷却所述渣浆，并且所述渣浆包括分离出的渣和至少一部分的冷却流体。
[0009]技术方案2.根据技术方案I所述的系统，其特征在于，包括一个或多个渣轧碎器，其构造成接收所述渣浆。
[0010]技术方案3.根据技术方案2所述的系统，其特征在于，所述冷却系统至少部分地设置在所述一个或多个渣轧碎器中的第一渣轧碎器和所述一个或多个渣轧碎器中的第二渣轧碎器之间。
[0011]技术方案4.根据技术方案2所述的系统，其特征在于，所述冷却系统至少部分地设置在所述一个或多个渣轧碎器上游。
[0012]技术方案5.根据技术方案I所述的系统，其特征在于，包括联接到所述下游端部分上的渣轧碎器。
[0013]技术方案6.根据技术方案I所述的系统，其特征在于，包括反应器，其联接到所述骤冷室上，其中所述反应器构造成使含碳给料反应而产生气体和渣。
[0014]技术方案7.根据技术方案I所述的系统，其特征在于，所述冷却系统包括一个或多个喷嘴，其构造成将所述冷却流体直接分配到所述渣浆中。
[0015]技术方案8.根据技术方案I所述的系统，其特征在于，所述冷却系统包括多个喷嘴组，其构造成分配所述冷却流体，其中各个喷嘴组包括一个或多个喷嘴，并且所述一个或多个喷嘴中的各个构造成以与相应的喷嘴组的所述一个或多个喷嘴中的另一个不同的角度、在与相应的喷嘴组的所述一个或多个喷嘴中的另一个不同的轴向位置处、在与相应的喷嘴组的所述一个或多个喷嘴中的另一个不同的周向位置处或以任何其组合的方式分配所述冷却流体。
[0016]技术方案9.根据技术方案I所述的系统，其特征在于，所述冷却系统构造成将所述渣冷却到低于大约70°C。
[0017]技术方案10.—种系统，包括:
气化器，其构造成使含碳给料反应成气体和渣的混合物，其中所述气化器包括:
骤冷槽，其构造成通过骤冷液体来持续地分离所述混合物中的气体与渣，其中所述骤冷液体构造成以第一流率流过所述骤冷槽；以及
所述气化器的下游端部分包括冷却系统，其中所述下游端部分构造成以第三流率持续地将渣浆传输到降压系统，所述第三流率为所述第一流率的大约15%或更少，所述下游端部分构造成以第二流率添加冷却流体来冷却所述渣浆，并且所述渣浆包括所述渣和所述冷却流体；以及
控制器，其构造成控制所述第二流率。
[0018]技术方案11.根据技术方案10所述的系统，其特征在于，包括一个或多个渣轧碎器，其构造成持续地接收所述渣浆。
[0019]技术方案12.根据技术方案10所述的系统，其特征在于，包括联接到所述下游端部分上的所述降压系统，其中所述降压系统包括一个或多个孔板、一个或多个泄放阀、一个或多个膨胀涡轮、一个或多个离心泵，或任何其组合。
[0020]技术方案13.根据技术方案12所述的系统，其特征在于，所述控制器构造成至少部分地基于所述降压系统的期望的流率而控制所述第二流率。
[0021]技术方案14.根据技术方案10所述的系统，其特征在于，所述冷却系统构造成直接冷却所述渣浆，以减少所述渣浆在所述降压系统中降压时的蒸发。
[0022]技术方案15.根据技术方案10所述的系统，其特征在于，包括多个传感器，其构造成对所述控制器提供反馈，其中所述反馈包括温度数据、压力数据、流量数据或粘度数据，或任何其组合。
[0023]技术方案16.根据技术方案10所述的系统，其特征在于，所述渣包括少于大约5%的所述骤冷液体。
[0024]技术方案17.—种方法，包括:
分离渣与气体，其中所述渣的温度高于大约175°C ；
将冷却流体分配到气化器的下游端部分中，其中所述冷却流体构造成将所述渣的温度降低到低于大约70°C ;
用所述渣和所述冷却流体形成经冷却的渣浆；以及将所述经冷却的渣浆基本持续地传输通过所述下游端部分的出口。
[0025]技术方案18.根据技术方案17所述的方法，其特征在于，形成所述经冷却的渣浆包括利用一个或多个渣轧碎器将所述渣轧碎成多个颗粒。
[0026]技术方案19.根据技术方案18所述的方法，其特征在于，在所述一个或多个渣轧碎器的上游、所述一个或多个渣轧碎器的下游或在所述一个或多个渣轧碎器之间分配所述冷却流体。
[0027]技术方案20.根据技术方案18所述的方法，其特征在于，分离所述渣与所述气体包括以第一流率供应骤冷液体，其中，所述冷却流体以第二流率分配，并且所述第二流率低于所述第一流率的大约15%。
【附图说明】
[0028]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、方面和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是持续渣移除系统的实施例的示意图；
图2是具有直接冷却系统的气化器的实施例的示意图；
图3是直接冷却系统的实施例的沿着图2的线3-3得到的横截面；以及图4是示出根据实施例的用于持续地处理浆的工艺的流程图。
【具体实施方式】
[0029]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要描述，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。
[0030]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