用于连续固体浆料减压的系统及方法

用于连续固体浆料减压的系统及方法
【专利摘要】一种连续熔渣处理系统包括联接到马达和制动器的旋转平行盘泵。旋转平行盘泵包括联接到轴的相对的盘、构造成连续地接收第一压力下的流体的出口，以及构造成连续地排放低于第一压力的第二压力下的流体的入口。旋转平行盘泵可构造在反作用泵模式和下调涡轮模式中。马达构造成围绕轴且相对于流体流来驱动相对的盘，以控制反作用泵模式中的第一压力与第二压力之间的差异。制动器构造成阻止相对的盘围绕轴的旋转，以控制下调涡轮模式中的第一压力与第二压力之间的差异。
【专利说明】
用于连续固体浆料减压的系统及方法[0001]相关申请的交叉引用本申请请求享有2013年12月11日提交的名称为〃SYSTEM AND METHOD FOR CONTINUOUS SOLIDS SLURRY DEPRESSURIZAT1N〃的美国临时专利申请第61/914919号的优先权和权益， 该临时专利申请出于所有目的通过引用以其整体并入本文中。[0002]关于联邦政府资助研发的声明本发明是在能源部授予的合同号DE-FE0007859下利用政府资助作出的。政府享有本发 明中的一定权利。[0003]背景本文公开的主题涉及一种熔渣处理系统，并且更具体地涉及连续熔渣处理系统。[0004]工业过程可使用悬置于液体(例如，水)中的固体颗粒的浆料或流体混合物，以通 过相应过程传送固体颗粒。例如，部分氧化系统可在含氧环境中部分地氧化含碳化合物，以 生成各种产物和副产物。例如，气化器可将含碳材料转变成一氧化碳和氢的有用混合物，其 称为合成气体或合成气。在含灰的含碳材料的情况中，所得的合成气还包括不太期望的成 分，诸如熔灰，也称为熔渣，其可连同产生的有用合成气从气化器移除。因此，在气化器反应 中产生的熔渣副产物可引导到气化器淬火液体中，以便凝固熔渣且产生浆料。大体上，该浆 料在高温和高压下从气化器排放。从气化器排放的浆料减压以允许浆料的弃置或进一步处 理。[0005]简要描述在范围上与原始提出的发明相当的某些实施例在下文中概述。这些实施例不意在限制 提出的发明的范围，而相反，这些实施例仅意在提供本发明的可能形式的简要概括。实际 上，本发明可包含可与下文所述实施例相似或不同的多种形式。[0006]在第一实施例中，一种连续熔渣处理系统包括第一旋转平行盘栗，其具有联接到 第一轴的相对的盘、构造成连续地接收第一压力下的流体的第一出口，以及构造成在低于 第一压力的第二压力下排放流体的第一入口。第一旋转平行盘栗可构造在反作用栗模式和 下调涡轮模式中。连续熔渣处理系统包括联接到第一旋转平行盘栗的第一马达，其构造成 围绕第一轴且相对于流体流驱动第一旋转平行盘栗的相对的盘，以控制反作用栗模式中的 第一压力与第二压力之间的差异。连续熔渣处理系统包括联接到第一旋转平行盘栗的第一 制动器，其构造成阻止相对的盘围绕第一轴的旋转，以控制下调涡轮模式中的第一压力与 第二压力之间的差异。[0007]在另一个实施例中，一种气化系统包括气化器、联接到气化器的熔渣破碎机、旋转 平行盘栗、联接到旋转平行盘栗的马达，以及联接到旋转平行盘栗的制动器。气化器构造成 使含碳进料反应成气体和熔渣的混合物。气化器包括构造成经由熔渣出口排放熔渣的淬火 室。熔渣破碎机构造成从熔渣出口连续地接收第一压力下的淬火液体和熔渣，以减小接收 到的熔渣的颗粒尺寸，以及利用减小的熔渣颗粒和淬火液体形成第一压力下的熔渣浆料。 旋转平行盘栗包括联接到轴的相对的盘、构造成连续地接收第一压力下的熔渣浆料的出 口，以及构造成连续地排放低于第一压力的第二压力下的熔渣浆料的入口。旋转平行盘栗可构造在反作用栗模式和下调涡轮模式中。马达构造成围绕轴且相对于熔渣浆料流驱动旋 转平行盘栗的相对的盘，以控制反作用栗模式中的第一压力与第二压力之间的差异。制动 器构造成阻止相对的盘围绕轴的旋转，且制动器构造成控制下调涡轮模式中的第一压力与 第二压力之间的差异。[0008]在另一个实施例中，一种方法包括在第一旋转平行盘栗的第一出口处连续地接收 熔渣浆料流，以及将接收到的熔渣浆料从第一压力减压至第二压力。减压包括阻止熔渣浆 料流从第一旋转平行盘栗的第一出口到第一入口。阻止熔渣浆料流包括在第一旋转平行盘 栗处于反作用栗模式中时经由第一马达相对于熔渣浆料流驱动第一旋转平行盘栗，以及在 第一旋转平行盘栗处于下调涡轮模式中时接合联接到第一旋转平行盘栗的第一轴的第一 制动器。
【附图说明】
[0009]在参照附图阅读以下详细描述时，本发明的这些及其它特征、方面和优点将变得更好理解，附图中相似的标号表示贯穿附图的相似部分，在附图中:图1为具有减压系统的连续熔渣移除系统的实施例的简图；图2为图1的减压系统的反作用栗的实施例的透视图；图3为沿线3-3截取的图2的反作用栗的旋转盘的实施例的截面视图；图4为沿线3-3截取的图2的反作用栗的旋转盘的实施例的截面视图；图5为减压系统的实施例的简图；图6为带有具有一个旋转平行盘栗的减压系统的连续熔渣移除系统的实施例的简图； 图7为带有具有两个旋转平行盘栗的减压系统的连续熔渣移除系统的实施例的示意图；图8为示出气化器操作压力轮廓的图表；图9A和图9B为旋转平行盘栗的截面；以及图10为下调涡轮模式或反作用栗模式的旋转平行盘栗的截面。【具体实施方式】
[0010]下面将描述本发明的一个或多个特定实施例。在致力于提供这些实施例的简明描述中，可不在说明书中描述实际实现方式的所有特征。应当认识到，在任何这样的实际实现方式的开发中，如在任何工程或设计项目中那样，必须作出许多实现方式特定的决定来达到开发者的例如符合系统相关及商业相关的约束的特定目的，其可从一个实现方式变化到另一个实现方式。此外，应当认识到，这样的开发努力可能是复杂和耗时的，但对那些具有本公开内容的益处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。
[0011]当介绍本发明的各种实施例的元件时，冠词"一个"、"一种"和"该"意在表示存在一个或多个元件。用语"包括"、"包含"和"具有"意在为包含性的，且意思是可存在除所列元件之外的额外元件。
[0012]各种工业过程涉及熔渣的处理。熔渣可包括分散在流体(诸如水)中的颗粒固体。 在某些解决方案中，熔渣从第一位置(容器)运输至第二位置。熔渣可在从第一位置运输至第二位置期间减压和/或冷却。例如，部分氧化系统(例如，气化器)的反应室可接收含碳进料(例如，诸如碳或生物质的含碳微粒固体的浆料、气动传送的微粒固体流、液体、气体或它们的任何组合)和氧化剂(例如，高纯度氧)。在一些实施例中，反应室可接收水(例如，水喷雾或流)来助于浆料。进料、氧化剂和在一些情况中的水的部分氧化可产生有用的气态产物和灰或熔渣副产物。例如，气化器可接收进料、氧和水以生成合成气体或合成气，以及熔渣。 在某些情况中，容差可通过气化器流入淬火液体(诸如水)中以产生熔渣浆料。从气化器排出的熔渣浆料可在大约1000到10000千帕规格(kPag)之间(例如，大约145镑每平方英寸规格(psig)到1450psig)的压力下。在恪渣楽:料进一步处理或弃置之前，恪渣楽:料可减压至较低压力，诸如大气压力。高温下的熔渣浆料的减压可引起闪蒸，其中熔渣浆料中的液体(例如，水)的至少一部分蒸发。因此，熔渣浆料可在离开气化器之前冷却(例如，经由联接到气化器的下游端部的冷却系统)，或在气化器与减压系统之间冷却(例如，经由换热器和/或喷射的冷却水)。
[0013]公开的实施例在连续过程而非分批过程中移动浆料。尽管闭锁料斗系统可有效移除浆料，但其以分批模式周期性地操作，占据大量垂直空间，且可包括可经历腐蚀的昂贵的阀。闭锁料斗系统的阀可在尺寸上有限，且不可按比例扩大至很大的系统。此外，闭锁料斗系统可使用额外量的水，其可在补充浆料处理期间移除。因此，公开的实施例包括减压系统，其使用反作用栗来连续地降低熔渣浆料的压力，且将熔渣浆料从高压区域运输至低压区域。如可认识到的那样，公开的实施例可相比分批过程消耗较少的空间，且可利用相比分批过程较小的设备来实施。
[0014]例如，公开的实施例包括减压系统，其使用反作用栗来连续地降低浆料的压力。反作用栗相对于浆料的净流使浆料的至少一部分通过反作用栗从出口驱动到入口。反作用栗使用旋转盘来将旋转盘的表面附近的浆料的至少一部分在排放压力下从入口驱动到出口。 驱动至出口的浆料的部分可再循环回入口，其中额外的浆料来自联接到出口的高压系统。 浆料的再循环部分和额外浆料沿旋转盘之间的中间区域从出口流至入口。浆料的再循环部分和来自联接到出口的高压系统的额外浆料可在下游压力下向下游流过入口，下游压力小于高压系统的压力。换言之，反作用栗将浆料的一部分从入口驱动至出口，以阻止浆料从出口到入口的净流动。反作用栗的阻力将从出口到入口的浆料的压力从高压系统的压力降低到下游压力。
[0015]在某些实施例中，减压系统用于从部分氧化系统或其它加压浆料系统的连续熔渣移除以将熔渣的初始压力(例如，上游压力)降低至较低压力，诸如大气压力或足以驱动减压熔渣浆料穿过熔渣浆料移除系统(例如，下游熔渣处理系统)的其余部分的压力。
[0016]鉴于前文，图1为具有气化系统11和连续熔渣移除系统10的系统9的实施例的示意图。如图1中所示，连续熔渣移除系统10可包括熔渣浆料14、减压系统16(例如，一个或多个反作用栗)和控制器18。
[0017]气化系统11可包括部分氧化系统，诸如气化器12,其可进一步包括反应室20和淬火室22。保护屏障24可包围反应室20,且可用作物理屏障、热屏障、化学屏障或它们的任何组合。可用于保护屏障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，用于保护屏障24的材料可为砖、可铸造的耐火材料、涂层、主动冷却(例如，水冷)的金属壁或它们的任何组合的形式。大体上，反应室20可提供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与亚化学计量量的氧在高温反应器中混合时发生以产生气态产物和副产物。例如，含碳进料26可与氧28—起引入反应室20中，以产生未处理的合成气30和熔渣32。含碳进料26可包括诸如生物燃料或化石燃料的材料，且可为固体、液体、气体、浆料或它们的任何组合的形式。引入反应室20的氧28可由空气或富氧空气替换。在某些实施例中，可选的熔渣添加剂34也可加至反应室20。 熔渣添加剂34可用于改变反应室20内的熔渣32的粘性以改善熔渣流动特征，且确保从反应室20进入淬火室22中的熔渣的可靠移动。在还有其它实施例中，可选的缓和剂36 (诸如水或流)也可引入反应室20中。取决于使用的气化器12的类型，反应室20内的化学反应可通过使含碳进料26在升高的压力(例如，从大约2000到lOOOOkPa，或3000到8500kPa;从大约290到 1450psi，或 435 到 1233psi)和温度(例如，大约 1100°C 到 1500°C，或 1200°C 到 1450°C;从大约 2012°F到2732°F，或2192°F到2642°F)下经历蒸汽和氧来完成。在这些条件下，且取决于含碳进料26中的灰的成分，灰可为熔融状态，其称为熔灰或熔渣32。[〇〇18]气化器12的淬火室22可接收未处理的合成气30和熔渣32(在其通过保护屏障24的底端38(或喉部)离开反应室20时)。未处理的合成气30和熔渣32在高压(例如，上游压力)和高温下进入淬火室22。大体上，淬火室22可用于降低未处理的合成气30的温度，以使熔渣32 与未处理的合成气30分离，且使熔渣32淬火。在某些实施例中，位于保护屏障24的底端38处的淬火环40构造成将淬火液体42 (例如，水)从淬火液体系统43提供至淬火室22。淬火液体可由淬火入口 44接收且通过管线46到淬火环40中。大体上，淬火液体42可流过淬火环40，且沿汲取管47的内表面向下到淬火室槽48中。淬火液体42可经由淬火液体排料管线49回到淬火液体系统43,以用于在回到淬火环40之前冷却和清洁。同样，未处理的合成气30和熔渣32 也可流过保护屏障24的底端38,且穿过汲取管47到淬火室槽48中。当未处理的合成气30穿过淬火室槽48中的淬火液体42的池时，熔渣32凝固且与合成气分离，合成气冷却且淬火，且合成气随后如箭头52所示通过合成气出口 50离开淬火室22。淬火的合成气54通过合成气出口 50离开以用于在气体处理系统56中进一步处理，其可在那里进一步处理以移除酸性气体、颗粒等，以形成处理的合成气。凝固的熔渣58可累积在淬火室槽48的底部处，且可从气化器12连续地移除作为熔渣浆料14。在某些实施例中，淬火液体42的一部分也可经由淬火液体排料管线49从淬火室槽48连续地移除，以用于在淬火液体系统43中处理。例如，细微粒、烟灰、细熔渣和其它物质可在淬火液体系统43中从淬火液体42移除，且处理的淬火液体 42可通过淬火入口 44回到淬火室槽48。
[0019]熔渣浆料14可具有悬置于淬火液体42中的各种固体成分，包括但不限于焦炭(即， 部分反应的燃料)、凝固的各种尺寸的灰颗粒，和/或反应室保护屏障24的部分。从气化器12 排出的熔渣浆料14可具有高压(例如，上游压力)和高温。例如，熔渣浆料14的压力可在大约 1000 到 lOOOOkPag(例如，145 到 1450psig)之间、2000 到 9000kPag(例如，290 到 1305psig)之间，或3000到8000kPag(例如，435到1160psig)之间，且熔渣浆料的温度可在大约150到350 °C (例如，300到660°F)之间，200到300°C (例如，390到570°F)之间或225到275°C (例如，435 至|J525°F)之间。在一些实施例中，联接到气化器12或与气化器12整体结合形成的冷却系统 59可在熔渣浆料14离开气化器12之前冷却熔渣58和熔渣浆料14。冷却系统59可将冷却流体 61(例如，水)分送(例如，喷射)到气化器12的下游端部处的熔渣浆料14中以降低熔渣浆料 14的温度。此外或作为备选，换热器72(例如，冷却器)可在熔渣浆料14给送通过减压系统16之前降低熔渣浆料14的温度，以减少或防止熔渣浆料14在其移动通过减压系统16时的闪蒸 (即，蒸发)。换热器72可允许在不使用额外的淬火液体42(诸如水)的情况下的熔渣浆料14 的冷却，这可涉及熔渣浆料14的额外处理(例如，除水)以移除。在一些实施例中，在不使用额外水的情况下冷却熔渣浆料14可简化熔渣浆料14的下游处理，例如，通过减少弃置熔渣浆料14之前移除的水量。此外，当熔渣浆料14移动通过换热器72时，熔渣浆料14的压力可下降，简化了熔渣浆料14的最终处理和/或弃置。
[0020]在某些实施例中，控制器18可接收来自设置在连续熔渣移除系统10各处的各种传感器的信号。例如，传感器可提供关于熔渣浆料14的特征的信息、连续熔渣移除系统10内的操作条件、熔渣浆料14的流率、各个位置处的熔渣浆料14的温度、各个位置处的熔渣浆料14 的压力等。例如，流量传感器"Fl"60可提供关于从气化器12离开的熔渣浆料14的流率的信息。第一压力传感器〃P1〃可提供从气化器12离开的熔渣浆料14的第一压力(例如，上游压力)的信息。第一压力可大致等于气化器12的压力。在一些实施例中，控制器18可在熔渣浆料14离开气化器12时接收关于熔渣浆料14的额外传感器信息，诸如但不限于粘性、温度、颗粒尺寸等。此外，如下文详细所述，控制器18可响应于接收到的传感器信息调整连续熔渣移除系统10的操作状态。
[0021]在一些实施例中，联接到熔渣破碎机驱动器66(例如，液压马达、电动马达或其它动力源)的一个或多个熔渣破碎机64可选地接收熔渣浆料14(在其给送通过减压系统16之前)。熔渣破碎机64可粉碎熔渣浆料14内的颗粒，以获得熔渣浆料14中的颗粒的期望的最大颗粒尺寸(例如，最大尺寸)。熔渣破碎机64可减小大于最大尺寸的颗粒(例如，相对较大的凝固熔渣58的块和/或反应室保护屏障24的部分)的尺寸。熔渣破碎机64可包括一个或多个级。形成适合的最大尺寸可用于允许熔渣浆料14在不阻挡某些通路的情况下流动，以及用于减压系统16的操作。在某些实施例中，熔渣破碎机64可减小颗粒尺寸，使得最大颗粒尺寸小于大约25mm(1.0英寸)、19mm(0.75英寸)或13mm(0.5英寸)。在某些实施例中，单个熔渣破碎机64可足以形成该最大尺寸，且在其它实施例中，两个或多个熔渣破碎机64可一起作用 (例如，串联)来形成该最大颗粒尺寸。例如，第一熔渣破碎机可提供熔渣浆料14的粗粉碎， 而第二熔渣破碎机可提供熔渣浆料14的细粉碎。在一个实施例中，控制器18可通过控制熔渣破碎机马达66来控制熔渣破碎机64。控制器18可基于从传感器接收到的信息来调整熔渣破碎机马达66。
[0022]在一些实施例中，控制器18可从温度传感器〃 T〃74接收关于熔渣浆料14的温度的信息，温度传感器"T"74位于熔渣移除系统10的各个位置处。例如，温度传感器"T"74可位于熔渣浆料14离开气化器12之前，熔渣浆料14进入换热器72之前，联接到换热器72,或位于熔渣浆料14离开换热器72之后。响应于由温度传感器"T"74接收到的信息，控制器18可控制由冷却系统59和/或由换热器72提供的冷却。例如，控制器18可调整控制阀，其控制冷却流体 61至冷却系统59的流率和/或冷却剂通过换热器72的流率。在一些实施例中，响应于由温度传感器〃T〃74接收到的信息，控制器18可调整流控制阀76，以将冷水78直接地加至熔渣浆料 14。冷水78还可在熔渣浆料14给送到高减压系统16中之前进一步冷却熔渣浆料14。冷水78 可在熔渣浆料14的额外处理中由下游熔渣处理系统94移除。冷水78的添加可省略。在某些实施例中，换热器72下游的熔渣浆料14或添加的冷水78的温度可在大约10到150°C(例如， 大约50到302°F)之间，20到125 °C (例如，68到257 °F )之间，或30到100 °C (例如，86到212°F)之间。
[0023]在某些实施例中，熔渣浆料14可给送到减压系统16中。减压系统16具有至少一个反作用栗80，其通过出口 82接收熔渣浆料14，且通过入口 84排放熔渣浆料14。通常，栗在入口处接收相对较低压力下的流体，且从出口排放相对较高压力下的流体。换言之，反作用栗 80构造成沿相对于常规栗的穿过栗的相反方向传送熔渣浆料14。马达86经由轴88驱动反作用栗80。如下文详细论述的那样，反作用栗80相对于熔渣浆料14从气化器12的流动来驱动。 马达86驱动反作用栗80以使入口压力(例如，大气压力)下的熔渣浆料14的至少一部分从入口84移动到排放压力下的出口82。驱动至排放压力下的出口的熔渣浆料14的一部分可不向上游流动超过出口 82,而是在出口 82处的上游压力(例如，〃 Pl〃下的压力62)大于或等于由栗在其旋转速度下生成的排放压力时再循环至入口 84。排放压力以及入口压力与排放压力之间的差异可至少部分地基于反作用栗80的速度。当来自气化器12的熔渣浆料14的上游压力(例如，由压力传感器〃P1〃62感测)大于由栗在其旋的速度下生成的压力时，反作用栗80 允许熔渣浆料14从出口 82连续地流至入口 84，同时使熔渣浆料14减压，如下文论述的那样。 即，在流过反作用栗80时，熔渣浆料14的上游压力从由压力传感器〃Pl〃62感测到的上游压力降低至入口 84处的入口压力。[〇〇24]在一些实施例中，压力传感器〃P2〃90可感测至少一个反作用栗80下游的熔渣浆料 14的下游压力。越过反作用栗80的熔渣浆料14的压降可在大约100到10000 kPa之间，2000 到9000 kPa之间，或3000到8000 kPa之间(例如，大约 14.5到1450 psi，290到1305 psi， 或435到1160 psi)。如由第二压力传感器〃P2〃90指出的熔渣浆料14的下游压力可在大约大气压力(OkPa)到690 kPa之间，69到520kPa之间，或138到345kPa之间(例如，大约0到 100psi，10到75psi或20到50psi)，全部都以计示压力表示。在某些实施例中，入口84处的第二(例如，下游)压力大致等于大气压力。此外或在备选方案中，流量传感器"F2"92可感测反作用栗80与下游熔渣处理系统94之间的熔渣浆料14的流率。下游熔渣处理系统94可使熔渣浆料14除水和/或弃置熔渣浆料14。[〇〇25]控制器18可经由马达86的控制来控制熔渣浆料14通过反作用栗80的流动。反作用栗80为可变速栗，从而允许马达86控制反作用栗80的速度。通过控制反作用栗80的速度，控制器18可控制出口 82处的排放压力，从而控制熔渣浆料14从高压出口 82通过反作用栗80流至低压入口 84的速率。
[0026]如本文论述的那样，用语上游和下游是指相对于通过连续熔渣移除系统10的流体 (例如，熔渣浆料14)的流的方向。大体上，示出熔渣浆料14流的图1的箭头沿下游方向从气化器12延伸至下游熔渣处理系统94。因此，气化器12布置在一个或多个熔渣破碎机64和减压系统16的上游。出口 82处的上游压力为在反作用栗80的正上游的流体(例如，熔渣浆料 14)的压力，且入口 84处的下游压力为在反作用栗80的正下游的流体(例如，熔渣浆料14)的压力。即，熔渣浆料14从相对较高的上游压力下的出口 82通过反作用栗80流至相对较低的下游压力下的入口84。因此，熔渣浆料14通过反作用栗相对于穿过栗的流的常规方向(例如，从低压入口到高出口)流回(例如，从高压出口到低压入口)。因此，如本文论述的那样， 用语上游压力和下游压力相对于反作用栗80的安装定向，使得在流体(例如，熔渣浆料14) 向下游(即，回流)从高压系统(例如，气化器12)通过反作用栗80流至低压系统(例如，下游熔渣处理系统94)时，出口 82接收上游压力下的流体(例如，熔渣浆料14)，且入口 84排放下游压力下的流体(例如，熔渣浆料14)。[〇〇27]图2示出了图1的反作用栗80的实施例的透视图。反作用栗80的相对的盘100、102 在壳体105内沿切向方向104旋转，以将流体(例如，熔渣浆料14)的至少一部分从入口 84抽吸到出口 82。如图2中所示，极坐标用于描述反作用栗80相对于入口 84的轴线106的相对方向。例如，入口 84相对于反作用栗80与纵轴线106大致平行(例如，对准)。出口 82可在壳体 105的外周112处与顺时针切向方向104大致相对地切向对准。相对的盘100、102围绕纵轴线 106沿顺时针切向方向104旋转，以沿径向向外方向108和切向顺时针方向104两者驱动流体 (例如，熔渣浆料14)。如可认识到的那样，来自相对的盘100、102的摩擦力在邻近盘100、102 的流体层上给予旋转顺时针(例如，沿箭头104)和径向向外(例如，沿箭头108)的运动。流体内的粘性力传送顺时针旋转和径向向外的运动至位于逐渐远离盘1〇〇、1〇2且逐渐接近两个盘100、102之间的中心线136的流体的相邻层。当盘100、102的转速相对较高且/或连接到出口 82的系统(例如，气化器12)的上游压力小于转速下的反作用栗80的排放压力时，则反作用栗80可如箭头110所示驱动流体穿过反作用栗80。如果反作用栗80安装和操作为常规栗来将流体流从入口 84驱动至出口 82，则箭头110示出了流体流的方向。当盘100、102的转速相对低和/或反作用栗80的出口 82处的上游压力大于转速下的反作用栗80的排放压力时， 则流体将沿与常规方向110相反的方向114(例如，从出口 82到入口 84)回流通过反作用栗 80。如下文详细论述的那样，当反作用栗80的出口 82处的上游压力大致等于排放压力时，流体在反作用栗80内再循环。当反作用栗80的出口82处的上游压力大于排放压力时，则通过反作用栗80的净流体流从出口 82流至入口 84。流体的至少一部分在反作用栗80内再循环， 且流体的其余部分如箭头114所示从出口 82到入口 84回流通过反作用栗80。
[0028]相对的盘100、102围绕纵轴线106在大致相同的速率下旋转。相对的盘100、102的转速影响出口 82处的排放压力。在一些实施例中，排放压力可大于大约250、500、1000、 2000、3000或4000 kPa或更大。反作用栗80可包括但不限于来自加利福尼亚的桑提的 Discflo Corporat1n的盘栗。一个或多个间隔物116使相对的盘100、102分开一定距离 118。该一个或多个间隔物116构造成不明显地影响流体(例如，浆料)，诸如通过驱动或推进流体穿过盘栗80。即，流体(例如，浆料)可大致围绕该一个或多个间隔物116流动。在一些实施例中，间隔物116可通过一个或多个促动器120沿纵轴线106调整以控制距离118。例如，该一个或多个间隔物116可为伸缩间隔物。该一个或多个促动器120可联接到盘100、102和/或直接联接到该一个或多个间隔物116。该一个或多个促动器120可包括但不限于液压促动器、气动促动器、电动马达或它们的任何组合。减小距离118同时保持相对的盘100、102的转速可增大排放压力，而减小距离118同时保持转速可减小排放压力。[〇〇29]图3示出了沿线3-3截取的图2的反作用栗80的实施例的截面视图。图3中所示的截面视图绘出了由盘1〇〇、1〇2的旋转生成的排放压力大于出口 82处的上游压力时的操作中的反作用栗80的实施例。相对的盘(例如，盘102)中的至少一个直接地联接到轴88，轴88沿切向方向104驱动盘102。轴88和直接地联接的盘102的旋转运动通过两个或多个间隔物116传送至相对的盘100,其中仅一个间隔物116在图3中示出。旋转盘100、102施加力在反作用栗 80内的流体上。当由盘100、102的旋转生成的排放压力大于出口 82处的上游压力时，图3中所示的反作用栗80内的流体的径向速度轮廓130基于流体(例如，熔渣浆料)与盘表面132之间的无滑移状态的存在。无滑移状态意思是与盘表面132对接的流体粘合到盘表面132且/或相对于盘表面132不移动(例如，没有速度)，而盘表面132之间的中间区域134中的流体可以以较低速度移动，该速度朝反作用栗80的两个盘100、102之间的中心线136减小。粘性阻力在盘100、102之间从一个流体层传递动量(S卩，速度)到另一个流体层。然而，粘性阻力低效引起中心线136(例如，中间区域134)附近的流体层具有低于盘100、102的表面132附近的流体层的速度。当由盘1〇〇、1〇2的旋转生成的排放压力大于出口 82处的上游压力时，流体如箭头110所示从入口 84在外周112处朝出口 82沿径向向外流动。因此，径向速度轮廓130的各个矢量138也朝外周112向外延伸，指出了流体的净流。
[0030] 尽管图3示出了沿纵轴线106和径向轴线108的流动，但可认识到的是，流体(例如， 熔渣浆料14)也在盘100、102围绕轴88旋转时围绕纵轴线106沿顺时针切向方向104旋转。在一些实施例中，如箭头110所示，控制器18可配置成减少反作用栗80的操作，以向上游引导任何流体(例如，沿常规栗的正常方向流动)。在一些实施例中，控制器18可控制反作用栗80 或马达86，以减少从入口 84到出口 82的此净流体流。例如，控制器18可减慢反作用栗80的速度，以减少流体从入口 84到出口 82的上游流动，诸如进入气化器12中的熔渣浆料14的流动。 [〇〇31]图4示出了沿线3-3截取的图2的反作用栗80的实施例的截面视图。图4中所示的截面视图绘出了由盘1〇〇、1〇2的旋转生成的排放压力小于出口 82处的上游压力时的操作中的反作用栗80的实施例。轴88沿顺时针切向方向104驱动相对的盘100、102。在一些操作状态下，反作用栗80的盘100、102之间的流体(例如，熔渣浆料14)可如箭头148所示以沿径向方向定向的双重再循环模式流动。例如，流体可在由盘1 〇〇、102的旋转生成的排放压力大致等于出口82处的上游压力(例如，上游压力与排放压力之间的差异大致为零)、出口82关闭和/ 或入口84关闭，或它们的任何组合时再循环。在流体(例如，熔渣浆料14)的双重径向再循环模式中，盘100、102的表面132附近的流体朝外周112沿径向向外流动，且中间区域134附近的流体朝纵轴线106沿径向向内流动。[〇〇32]当出口 82处的上游压力大于由盘100、102的旋转生成的排放压力时，穿过反作用栗80的净流如箭头114所示从出口 82到入口 84。当由盘100、102的旋转生成的排放压力小于出口 82处的上游压力时，图4中所示的径向速度轮廓130基于流体(例如，熔渣浆料)与盘表面132之间的无滑移状态的存在。流体(例如，熔渣浆料14)与盘表面132之间的相互作用(例如，摩擦、粘合)将盘1〇〇、1〇2附近的流体朝外周112沿径向向外驱动，而相对于由盘100、102 的旋转生成的排放压力的较大上游压力将中间区域134附近的流体朝纵轴线106沿径向向内驱动。例如，盘1〇〇、1〇2附近的流体的速度矢量150示出了由盘100、102驱动的径向向外的流，且中间区域134中的流体的速度矢量152示出了由出口82处的压差驱动的径向向内的流。当上游压力大于由盘100、102的旋转生成的排放压力时，中间区域134内的流体(例如， 熔渣浆料14)如箭头114所示向下游流动。
[0033]如可认识到的那样，径向速度轮廓130(例如，速度矢量150和152)可至少部分地基于相对的盘100、102的转速变化。盘100、102的转速影响通过反作用栗80的回流114的大小。 增大盘100、102的转速可增大速度矢量150的大小，减小中间区域134的宽度，且减小速度矢量152的大小，从而增大出口 82处生成的排放压力。同样，减小盘100、102的转速可减小速度矢量150的大小、增大中间区域134的宽度，以及增大速度矢量152的大小，从而减小出口82 处生成的排放压力。通过反作用栗80的回流114的速率至少部分地基于出口 82处的上游压力与由反作用栗80生成的排放压力之间的差异。通过反作用栗80的回流114的速率随上游压力与由旋转盘100、102在出口 82处生成的排放压力之间的差异增大而增大。如可认识到的那样，下游流114的流率以及上游压力与形成的排放压力之间的差异之间的关系可为比例关系、指数关系、对数关系或它们的任何组合。因此，增大盘100、102的转速可增大出口 82 处生成的排放压力，且减小上游压力与排放压力之间的差异，从而减小通过反作用栗80的回流114的流率。同样，减小盘100、102的转速可减小出口 82处生成的排放压力，且增大上游压力与排放压力之间的差异，从而增大通过反作用栗80的回流114的流率。[〇〇34]流体(例如，熔渣浆料14)内的颗粒151 (例如，熔渣58)可利用回流114从出口 82流至入口 84。如可认识到的那样，各种尺寸的熔渣颗粒151可在它们与盘100、102之间的回流 114 一起移动时遇到盘100、102之间的再循环流型148。大多数颗粒151大体上可限制在盘 100、102之间的中间区域134,其中径向向内的速度152和上游压力与由栗出口 82处的旋转盘100、102生成的压力之间的正压差通过反作用栗80从出口 82到入口 84向后驱动颗粒151。 在一些情形中，一些熔渣颗粒151可向外转移，远离中心线136,且可遇到中间区域134外的区域，且可在相对的盘1〇〇、1〇2的表面132附近变得卷吸在由径向向外的速度矢量150限定的流动轮廓的部分中。在此情形中，颗粒151将从入口82到出口 84沿径向向外移动，从而从栗的出口 82到入口 84沿与净回流114的相反方向移动。较小颗粒153比较大颗粒155更可能卷吸在该再循环的流型148中。然而，由于上游压力大于栗出口82处生成的压力，且由于存在从栗出口 82到栗入口 84的熔渣浆料14的净回流114，故这些较小颗粒153不可能累积在反作用栗80中。即，熔渣浆料14的净回流114可从再循环模式148喷出较小颗粒153,使得较小颗粒153经由栗入口 84离开反作用栗80作为回流114的部分。
[0035]即使相应的颗粒直径超过速度矢量152指向径向内侧的中间区域134的宽度，通过出口 82进入反作用栗80的相对大的颗粒155也可通过反作用栗80回流。尽管大颗粒155的一部分可能遇到中间区域134外的盘表面132附近的区域，且因此可遇到速度矢量150指向径向外侧的速度轮廓130的一部分，但回流114的流的动量足以将大颗粒155从栗出口 82引导至栗入口 84。然而，在一些情况中，大颗粒155的直径可足够大，使得除其中速度矢量152指向径向内侧的流动轮廓130的中心部分134外，其遇到其中速度矢量150指向径向外侧的速度轮廓130的较大部分。在此情况下，由流动轮廓130的径向向内部分152对大颗粒155的阻力可通过流动轮廓的径向向外部分150大致平衡大颗粒155上的阻力。在此情况下，此大颗粒155可开始累积在反作用栗80内。因此，流动轮廓130的中心区域154可存在，为此，其直径适合在中心区域154内的大颗粒155可通过反作用栗80(例如，箭头114)回流，而具有大于中心区域154的宽度的直径的大颗粒155可累积在反作用栗80内，直到反作用栗80的转速减小，从而加宽中心区域154。因此，包括一些径向向外的流(例如，径向速度矢量150)的中心区域154的宽度可确定最大颗粒尺寸，其可从反作用栗80的出口 82流至入口 84。在一些实施例中，比中心区域154更宽的颗粒155(例如，熔渣58)不可流过反作用栗80。中心区域154比中间区域134更宽。[〇〇36]控制器18可控制一个或多个熔渣破碎机64以减小颗粒尺寸，使得熔渣浆料14可流过反作用栗80。此外或作为备选，控制器18可沿纵轴线106纵向地调整反作用栗80以控制中心区域154的宽度。例如，控制器18可控制一个或多个间隔物116以扩张或收缩来控制盘 100、102之间的间距118。通过间距118的控制，控制器18还可控制中间部分134和中心区域 154的宽度，从而允许控制器18控制流过反作用栗80的颗粒151的尺寸。如上文所论述的那样，间距118可影响出口 8 2处的排放压力。排放压力与上游压力之间的差异可影响中心区域 154。例如，大压差可引起中心区域154加宽来适应流体(例如，熔渣浆料14)的更大回流流率。在一些实施例中，控制器18可控制间距118和反作用栗80的速度以控制中心区域154的宽度和排放压力，从而控制从反作用栗80的出口82到入口84的流体(例如，熔渣浆料14)的流动。
[0037]图5为布置在高压区域170(例如，气化器12)与低压区域172(例如，下游处理系统 94)之间的减压系统16的实施例的示意图。高压区域170可包括但不限于气化器12、反应器、 缸或它们的任何组合。低压区域172可包括但不限于相对于高压区域170在低压(例如，大气压力，大约206kPa规格、345kPa规格或483kPa规格(例如，大约30psig、50psig或70psig)或更大)下的下游处理系统94、反应器、缸或存储器，或它们的任何组合。如认识到的那样，流体可包括但不限于熔渣浆料14、含碳浆料、矿物浆料或它们的任何组合。高压区域170将流体(例如，熔渣浆料14)供应至上游压力下的减压系统，上游压力可由压力传感器〃P1〃62感测到。反作用栗80使流体从出口 82处的上游压力减压到入口 84处的下游压力。压力传感器" P2〃90可感测来自入口 84的流体的下游压力。此外或作为备选，具有在压力传感器〃P1〃62的位置处的高腿部和在压力传感器〃P2〃90的位置处的低腿部的压差传感器173可直接感测越过栗80的压降。反作用栗80的转速可由连接到反作用栗80的轴88的速度传感器〃S1〃87感测;且反作用栗80的转速可由控制器18和马达86控制。盘100、102之间的间距可由控制器18 和切片间距促动器〃 Al〃89控制。从反作用栗80的出口 82到入口 84的压降可至少部分地基于反作用栗80的尺寸、反作用栗80的速度、反作用栗80的盘100、102之间的间距118,或穿过反作用栗80的流率，或它们的任何组合。在一些实施例中，从反作用栗80的出口82到入口84的压降可小于大约5000、4000、3000、2000、1000、500、200、100、50kPa(例如，小于大约725、 580、435、290、145、73、29、14.5或7.3?8丨)。控制器18可控制马达86和/或盘间距促动器〃八1〃 89,以经由对反作用栗80的速度和/或盘100、102之间的间距118的控制来调整压降。
[0038]在一些实施例中，减压系统16可具有串联联接在一起以允许期望的压降的多个反作用栗80。例如，第一反作用栗和第二反作用栗可各自将流体流减压达到大约5000kPa(例如，大约725psi)。使第一反作用栗的入口 84串联联接到第二反作用栗的出口 82可允许减压系统16利用第一反作用栗和第二反作用栗使流体流减压达到大约lOOOOkPa(例如，大约 1450psi)。具有多个反作用栗80的实施例可包括除第一栗上游的传感器(例如，压力传感器、流量传感器)和最后的栗下游的传感器(例如，压力传感器、流量传感器)之外的反作用栗80之间的一个或多个传感器(例如，压力传感器、流量传感器)。
[0039]减压系统16将流体从高压区域170连续地传送至低压区域172。流量传感器〃F2〃92 可感测从反作用栗80的流率，且提供反馈至控制器18。至少部分地基于来自流量传感器〃 F2〃92的反馈，控制器18可控制马达86和/或如上文所述的盘间距促动器89以将流体(例如， 熔渣浆料14)的流率保持在期望的阈值范围内。此外，控制器18可监测来自流量传感器"F2" 92的反馈，以识别来自如由控制器18控制的减压系统16的期望输出与来自减压系统16的感测的输出之间的任何差异。例如，控制器18可从流体的减小的流率识别反作用栗80中的颗粒的阻塞或累积。此外或作为备选，控制器18可识别感测的流率和/或感测的压力和/或感测的轴速度中的变化(例如，增大)引起的反作用栗80的意外停止。例如，控制器18可从压力传感器"P2"90处的感测压力中的突然增大和/或流量传感器"F2"92处的感测流率中的突然增大识别来自高压区域170的流体的快速减压。在减小流率的情况下，控制器18可通过减小马达86的速度而响应以便减小反作用栗80的速度，且/或通过控制盘间距促动器〃A1〃89以增大盘之间的间距。控制器可关闭隔离阀68,以允许反作用栗80的保持和/或在反作用栗80 的突然停止和流体的快速减压的情况下停止减压。
[0040]减压系统16可协助保持高压区域170(例如，如图1中所示，在气化器淬火室22的淬火槽48中)中的稳定流体水平，诸如通过将稳定流体流率从高压区域170连续传送至低压区域172。在一些实施例中，控制器18可从图5中的水平传感器63〃L1〃感测的淬火槽48(8卩，高压区域170)中的增大水平识别图1中的淬火液体排料管线49中的阻塞。控制器18可通过增大穿过反作用栗80的流体流响应于淬火槽中的感测的增大，以便补偿未通过图1中的淬火液体排料管线49移除的流体。控制器18可减小马达86的速度，以便增大通过反作用栗80的流，且/或可调整盘间距促动器〃A1〃89，以便增大盘100、102之间的间距，从而增大通过反作用栗80的流。
[0041]此外或作为备选，减压系统16可有助于保持栗入口 84和/或低压区域172的入口 (例如，下游熔渣处理系统94)处的稳定压力(例如，P2)。控制器18可控制马达86的速度和/ 或盘100、102之间的间距，以控制由第二压力传感器90和/或压差传感器173感测的压力。在一些实施例中，低压区域172可具有阈值压力，使得在大于或大致等于阈值压力的压力下接收到的流体(例如，熔渣浆料14)可流过低压区域172(例如，下游熔渣处理系统94)。如可认识到的那样，在启动、稳态操作期间或在系统9的关闭期间，控制器18可将由低压区域172接收到的流体的压力控制至一个或多个期望压力。该一个或多个期望的压力可预先限定或由系统9接收到，且可至少部分地基于低压区域172的构件。
[0042]本发明的技术效果包括允许反作用栗连续地减压流体。反作用栗通过上游压力下的出口从高压区域接收流体(例如，熔渣浆料)，且通过低于上游压力的下游压力下的出口将流体排放到低压区域。反作用栗在排放压力下将一部分流体从入口驱动至出口，排放压力为栗几何形状和盘的转速的特征，从而生成对来自高压区域的流体流的可调整阻力。当由栗生成的排放压力小于或等于上游压力时，在排放压力下驱动至出口的流体的部分从出口经由反作用栗循环回。反作用栗的排放压力通过改变盘的转速或通过改变盘之间的间距来控制，以便调整从出口到入口的流体的流率。增大反作用栗的速度增大由栗生成的排放压力，且减小反作用栗的速度减小由栗生成的排放压力。此外，反作用栗的盘之间的间距可控制成调整流体的流率以及可通过反作用栗从出口流到入口的最大颗粒尺寸两者。[〇〇43]图6示出了连续熔渣下调(CSL)系统200的实施例。熔渣58和淬火液体42(例如，水) 经由气化器淬火室22的底部出口喷嘴202进入CSL系统。如上文所述，熔渣58为气化过程的副产物，且可包括但不限于小的松散玻璃状固体，其通常为1/4’’或更小的直径，但有时可产生更大的颗粒。在一些实施例中，熔渣58可包括来自反应室的耐火内衬24的砖部分，其位于淬火室24的正上方。这些砖部分可变为进入CSL系统200的熔渣浆料系统14的一部分。熔渣破碎机64连接到淬火室22,熔渣破碎机64将熔渣或砖部分的任何过大尺寸的块减小至容易通过下游设备流动的尺寸。熔渣破碎机64下游的固体的最大尺寸可小于大约2.54cm、 1.9cm或1.27cm(例如，大约1英寸、0.75英寸或0.5英寸)，或更小。[〇〇44]在穿过熔渣破碎机64之后，熔渣浆料14进入第一冷却漏斗204。冷却流体61 (例如， 水)流可在围绕冷却漏斗24的一个或多个水平和/或位置处从冷却系统59喷射到冷却漏斗204中。例如，流控制阀206和208可将冷却流体(例如，水)的射流210、212供应至不同水平处的冷却漏斗204。在一些实施例中，熔渣破碎机出口的直径214可大于下游设备(例如，下调涡轮、反作用栗)的入口直径216。冷却漏斗204可将熔渣浆料114从熔渣破碎机的较大直径 214经过漏斗到下游设备的较小直径216。此外或作为备选，冷却通道204向用于混合冷却水的室提供熔渣浆料14来产生具有降低温度的组合流。降低通过CSL系统200减压的熔渣浆料 14的温度减小或消除了溶解的过程气体在压力下调装置和/或下游设备中闪蒸的可能性。 尽管图6示出了不同水平下的两股水射流210、212,但各个水平均可具有围绕外围设置或延伸到冷却漏斗204中的1、2、3、4、5、6、7、8、9、10股或更多水射流。在一些实施例中，一股或多股水射流210、212可朝冷却漏斗204的出口向下游成角度。此外或作为备选，一股或多股水射流210、212可以以切向方式连接到冷却通道204。以此下游和切向方式定向水射流210、 212,可引入冷却水的旋流的向下游流动的流以移动穿过冷却漏斗204,从而加强两股流(例如，熔渣浆料14和冷却水)的混合，且有助于固体流到下游设备的较小直径216中。应当认识到的是，水射流水平的量、每个水平的水射流的量或各股水射流的定向或它们的任何组合可随着冷却通道204的实施例变化。同样，尽管图6示出了联接到水控制阀206、208的一个流量计F4 (例如，218 )，但还应当认识到的是，独立的流量计可与各个流控制阀相关联，且至各个水平的冷却流体61的流率可变化。
[0045] 在熔渣浆料14和冷却水在冷却通道204中混合之后，熔渣浆料14穿过两个截流阀 220、222。各个截流阀可包括整个端口球阀，从而允许截流阀220、222快速关闭以将CSL系统 200的下游部分224与淬火室22隔离。截流阀222可构造为截流阀220的后备。
[0046]在穿过截流阀220、222之后，熔渣浆料14进入连续的熔渣下调装置230,其将熔渣浆料14的压力从淬火室22的相对较高压力P0减小至低于P0但足以驱动熔渣浆料14穿过连续熔渣下调装置230下游的CSL系统200设备的其余部分的压力P3。连续熔渣下调装置230可包括但不限于可从Discflo Corporat1n(桑提，加利福尼亚)获得的上文所述的旋转平行盘栗。如下文详细所述，连续熔渣下调装置230(例如，盘额不怪你)可在〃下调涡轮模式〃和/ 或〃反作用栗模式〃中操作。连续熔渣下调装置230的轴232经由离合器234连接到变速马达 86。旋转轴还具有速度传感器236、用于在变速马达86在下调涡轮模式中与连续熔渣下调装置230断开时减慢或停止轴232的旋转的涡流(例如，电磁)制动器238,以及作为涡流制动器 238的后备的摩擦制动器240。
[0047]应当注意的是，将旋转平行盘栗用作连续压力下调装置230不同于常规操作模式地使用旋转平行盘栗。通常，与图2、图4和图6中所示的回流114相反，材料从入口 84流至出口 82。入口 84的直径可大于出口 82的直径。然而，当将旋转平行盘栗用作连续压力下调装置 230时，入口 84和出口 82改变用途，其中出口 82构造成从上游构件(例如，冷却漏斗204)接收熔渣浆料14，且入口 84构造成将熔渣浆料14排放到下游构件。因此，降低温度的熔渣浆料14 进入连续压力下调装置230的出口 82(例如，相对小直径的出口82)，在其移动穿过连续压力下调装置230时失去压力，且在减小的压力下从入口84流出(例如，相对较大直径的入口 84)。在一些实施例中，水中的一些溶解气体(诸如順3、1^、〇):^0和112)可在连续压力下调装置230内离开溶液，而不显著影响连续压力下调装置230(例如，旋转平行盘栗)的操作。 [〇〇48] 在一些实施例中，减压的熔渣浆料14和一些卷吸的气泡穿过管道242(例如，水平管道)，其使压力下调装置230的改变用途的入口 84与第二冷却漏斗244连接。第二冷却漏斗244可经由流控制阀246连接到第一冷却漏斗204的冷却流体61的相同源或冷却流体61的不同源。在一些实施例中，第二冷却漏斗244可用于进一步冷却熔渣浆料，从而减小溶解气体在下游构件中闪蒸的可能性。此外或作为备选，第二冷却漏斗244可用于协助熔渣浆料14从连续压力下调装置230的较大直径的入口84到下游设备的相对较小直径的入口的移动。如上文结合第一冷却漏斗204所述，一股或多股冷却水射流248可成角度附着到第二冷却漏斗 244,该角度相对于第二冷却漏斗244的外围沿下游和/或切向方向定向。尽管图6仅示出了联接到第二冷却漏斗244的一股冷却水射流248,但可认识到，额外的冷却水射流和/或一股或多股冷却水射流的额外水平可相对于第二冷却漏斗244成各种角度和/或定向联接到第二冷却漏斗244。[〇〇49]在穿过第二冷却漏斗244之后，熔渣浆料14可穿过后备截流阀250,且进入水力旋流器252,其提供固体(例如，熔渣58)与水的批量分离。水力旋流器252可构造成引导熔渣浆料14的大部分固体和一些水穿过底部隔离阀254。熔渣浆料14的固体可从底部隔离阀254在真空带式过滤器256上进一步处理，过滤器256产生最终的除水固体流258和滤液流260 (例如，水)，其经由栗264栗送至水槽262。大部分水连同一些卷吸的细固体和气泡经由架空管线266离开水力旋流器252,且穿过背压控制阀268到闪蒸罐270中作为入口流272。
[0050]闪蒸罐270可构造成将入口流272分成离开闪蒸罐270的顶部的闪蒸气流274、经由控制阀278离开缸的底部的含有水流276的细固体，以及可经由栗282和冷却器284再循环至冷却漏斗204和244的澄清水流280。如图6中所示，闪蒸罐270的一些实施例可具有各种内部构件以分开各种流。例如，闪蒸罐270可具有向下弯曲的入口管286、从闪蒸罐270的底部延伸至闪蒸罐270的中部的较大的圆柱形堰288，以及悬置在闪蒸罐270的中部的较小的圆柱形入口挡板290。较大的圆柱形堰288可具有顶部处的锯齿边缘292,较小的圆柱形入口挡板 290可具有在锯齿形堰288和弯曲的入口管286上方延伸的上缘，且较小的圆柱形入口挡板 290可具有在圆柱形堰288上的锯齿形边缘292下方延伸的下缘。经由弯曲的入口管286进入闪蒸罐270的水、细固体和气体在向下方向294上沿闪蒸罐270的中心线引导到刚好在水管线上方的入口挡板290的中部中，水管线大致位于圆柱形堰288上的锯齿形边缘292的水平处。[〇〇51]入口流272的气体部分(例如，合成气54)反向，且可收集在闪蒸罐270的顶部中。当闪蒸气流274在至气化设备的黑水区段中的真空闪蒸罐的途中时，气体部分可离开闪蒸罐 270。入口流272的水280和细固体276向下引导到挡板290内的水池中。当水经由阀278和栗 282从闪蒸罐取得时，且当入口流272经由入口管286继续进入时，向下方向的恒定水流在挡板290的下半部内生成。当细固体到达挡板290的底缘时，它们趋于通过其动量沿向下方向 294继续，而水的至少一部分反向，且在挡板290与圆柱形堰288之间的环形间隙中在向上方向上移动。因此，细固体趋于集中在水中，水继续在闪蒸罐270中向下294移动，且经由控制阀278到水槽262中。相比之下，在挡板290与圆柱形堰288之间向上296移动的澄清的水280 趋于相对没有固体。即，挡板290与圆柱形堰288之间的澄清的水280可仅含有很细的固体。 当澄清的水280继续向上296移动时，其最终到达圆柱形堰288的锯齿形边缘292,且溢出到圆柱形堰288与闪蒸罐270的壁之间的环形空间中。澄清的水280在该外环形空间中可提供水的储器，其供应栗282的吸力。栗282使水循环穿过冷却器284,以将冷却的冷却水提供至冷却漏斗204和244。新鲜的补充水298可经由控制阀300加至闪蒸罐，以便提供用于栗282的可用的水供应。
[0052]水槽262具有图6中所示在水槽262的右侧上的第一部分302(例如，〃脏侧〃)，以及图6中所示在水槽262的左侧上的第二部分304(例如，〃干净侧〃)。具有来自闪蒸罐270的底部的细粒(例如，细熔渣颗粒)的水经由控制阀278进入第一部分302。具有细粒306的水可从第一部分302经由栗308栗送至气化设备中的黑水系统以用于进一步处理。来自真空过滤器 256的滤液水310经由栗264进入第二部分304。滤液水310可从第二部分304经由栗312栗送至气化设备中的灰水系统，以再用于气化设备中。栗308和312可分别由水槽262的第一部分 302和第二部分304上的水平控制器(例如，浮阀)控制。[〇〇53]如图6中所示，CSL系统200可配备有用来监测和控制系统的一定数目的传感器、阀和马达起动机。如上文所论述的那样，计算机化的控制器18可用来从各种流率、压力、温度、 水平、位置、速度和成分传感器接收数据。控制器还可用于发送信号，该信号启用变速马达 86、离合器234、制动器238、240、真空带式过滤器单元256、栗264、282、308、312，以及阀220、 222、250、206、208、246、268、254、278、300，以便实现CSL系统200的期望控制。[〇〇54] 对于在大约4136-4826kPa(例如，600-700psig)或更小的压力下操作的气化器，如图6中所示的单个连续压力下调装置230可足以将熔渣浆料14的压力从气化器淬火室22下调。具有较高压力的气化器可使用与第一压力下调装置230串联的第二压力下调装置350， 以生成期望的压降。图7示出了使用串联的两个旋转平行盘栗(例如，230和350)的CSL系统的实施例。在具有串联的压力下调装置的CSL系统200的一些实施例中，弯头352(例如，大约 90度的弯头)插入两个压力下调装置230、350之间的管道242中。此外或作为备选，第三冷却通道354可加到第二压力下调装置350的正上游。弯头352可允许向下连接到第二压力下调装置350的入口 82,且第三冷却漏斗354可便于使熔渣浆料14移动到第二压力下调装置350 的入口 82中。如可认识到的那样，水射流356的水平的量、每个水平的水射流的量或各股水射流的定向，或它们的任何组合可随着第三冷却通道354的实施例变化。例如，第三冷却通道354可具有由冷却系统59的流控制阀358供应的水射流356。第二压力下调装置350可以以类似于第一压力下调装置230的方式操作。[〇〇55]图8为示出对于长度t〇-t9的气化器操作活动的实施例的气化器操作压力402对时间404的图表400。如可认识到的那样，如由t4和t5之间的虚线所示，t4和t5之间的时间标尺被压缩。气化器的各种压力水平如下确定:PP为气化器预热完成和开始气化设备热气体通路的惰性气体吹扫时的压力。其基本上等于大气压力。
[0056] PS/U为气化器启动下的压力。由于惰性吹扫气体累积在气化系统内，故其略高于大气压力。[〇〇57] PL/C为PS/U与正常操作压力之间的暂时保持压力，在正常操作压力点下，在气化设备各处进行泄漏检查。取决于气化器操作压力多高和启动之前设备开启用于维护多昂贵，可存在一个以上的PL/C保持压力。[〇〇58] PN0C为气化器的正常操作状态压力，其可取决于设备在从大约2413到8274kPa(例如，350到1200ps ig)的任何位置。[〇〇59] PU表示气化器压力中的假设快速下降，其可由系统干扰引起(或许在气化器的正下游的操作单元中)。
[0060]PS/D为气化器关闭下的系统的压力。在此情况下，PS/D示为与PN0C相同。然而，气化设备压力可在关闭之前减小，以便在关闭之后减少系统中留下的产物气体的存量。然而， 由于系统中的残余压力用于在关闭过程期间驱动某些过程流，故PS/D大于大气压力。
[0061]PF为完成所有关闭程序之后的气化器的最终压力。其基本上等于大气压力和/或 PPo
[0062]由于CSL系统200将熔渣浆料14(例如，熔渣和水)的压力从气化器压力减小至大约大气压力(例如，PP)，故图8中所示的压力轮廓示出了CSL系统200可随时间404变化产生的压差的类型。[〇〇63]图8中还示出了阴影区域406,其表示大致在气化器操作活动期间在CSL系统200如上文所述处理熔渣浆料14的时候。如可认识到的那样，熔渣浆料14在启动时(例如，在t0处) 可不立即开始进入CSL系统200，因为其花费时间(例如，累积持续时间)来使熔渣累积在气化器反应室20的壁上以流出反应室20,且以任何程度累积在淬火室22内。图8示出了在气化器启动PS/U(例如，tl)与气化器泄漏检查PL/C(例如，t2)的保持点之间的时间处发生的进入CSL系统200中的熔渣进入点。这表示气化器之前操作且一些熔渣留在气化器壁上的情况。对于新气化器或具有反应室20中的新耐火内衬的气化器的情况，阴影区域406的左侧边缘可推到接近t4或t4与t5之间的时间。相对于关闭，CSL系统可在气化器停止之后的时间段内操作，以便减少留在CSL系统中的残余熔渣的量。[〇〇64]上文在图2-图4中所述的旋转平行盘栗80可生成从入口 84到出口 82的正流体流， 而不管相对的盘的旋转方向。图9A和图9B为旋转平行盘栗(例如，连续压力下调装置230、 350)的截面，示出了盘栗的端视截面，其中图9A示出了两个盘100、102的常规(例如，反时针 420)旋转，且图9B示出了两个盘的反向(例如，顺时针)旋转。由于旋转平行盘100、102将动量传递至它们之间的流体(例如，熔渣浆料14)，而不管旋转方向，故常规旋转420和反向旋转422生成离心力，其沿径向向外的方向424使流体从入流盘的入口(例如，孔眼)84移动至两个盘的周缘426。从入流盘的入口 84到栗壳430的图9A中的实线箭头428示出了常规(例如，反时针420)旋转期间在盘100、102之间的流体流，其中盘100、102沿大致朝出口喷嘴82 的反时针方向420旋转。就常规反时针方向420的旋转而言，离开盘100、102的流体流与通过出口喷嘴82离开的流体流大致对准，如由穿过出口82的相对直的箭头432示出的那样。从入流盘的入口 84到栗壳430的图9B中的实线箭头434示出了反向(例如，顺时针122)旋转期间在盘100、102之间的流体流，其中盘100、102沿大致远离出口喷嘴82的顺时针方向422旋转。 就反向(例如，顺时针422)方向的旋转而言，离开盘100、102的流体流并未与通过出口喷嘴 82离开的流体流对准，如由穿过出口 82的弯曲箭头436示出的那样。如由穿过出口 82的弯曲箭头436所示，由于图9B的反向旋转实施例中的这种失准，流体产生急转弯而进入出口喷嘴 82。流体流线的该剧烈弯曲消耗一些能量，从而降低了反向旋转(例如，顺时针422)模式相对于常规旋转(例如，反时针420)模式的效率。然而，盘100、102的反时针420和顺时针422旋转可将流体(例如，熔渣浆料14)从入流盘的入口 84栗送至出口 82。此外，两个旋转方向可用于CSL系统200中，以使固体流(例如，熔渣浆料14)从较高压力连续地减压至较低压力。 [〇〇65]旋转平行盘栗80可在至少两个模式中用作压力下调装置230、350以用于包含固体颗粒物质(例如，熔渣)的水浆料。第一模式在这里称为"下调涡轮模式"。第二模式称为"反作用栗模式"。下调涡轮模式和反作用栗模式两者可在反向(例如，顺时针422)旋转中操作旋转平行盘栗80，其中盘100、102如图10中所示转离出口喷嘴82。如可认识到的那样，图1、 图2和图5-图7中所示的旋转平行盘栗80可在下调涡轮模式和/或反作用栗模式中操作，如下文详细论述的那样。
[0066]在下调涡轮模式中，如图10中所示，来自气化器淬火室的高压熔渣一水浆料进入反作用栗的切向出口 82,沿顺时针方向422移动穿过栗80,且引起盘100、102沿顺时针方向 422自旋。穿过盘100、102的熔渣和水的顺时针422和径向向内440的移动由图10中的实线箭头442示出。然而，由于盘100、102的表面上的无滑移状态和由盘100、102的旋转生成的离心力，故径向向外424的动量传递至盘100、102附近的流体。如图10中的虚线箭头444所示，这引起盘100、102旁边的薄层中的流体顺时针422且沿径向向外424移动。结果，再循环模式接近盘表面100、102设置，其中流体的薄层随箭头444沿径向向外424移动，但其中大部分流体随箭头442沿径向向内440移动。如箭头114所示，达到入流盘(经由实线箭头442所示的通路)的入口 84的流体(例如，熔渣浆料14)通过入口 84沿径向向外(例如，离开页面)移动，且通过吸入端口离开反作用栗80。涡轮下调模式中的盘100、102的转速可由附接到栗轴的制动器控制，诸如涡流制动器或摩擦制动器。制动器提供盘1〇〇、1〇2转动所克服的阻力。在下调涡轮模式中由反作用栗80生成的压降且因此流率为由制动系统从流体获得的功的函数。 通过增大或减小旋转的阻力，制动器可用于相应地增大或减小压降。此外或作为备选，通过增大或减小旋转的阻力，制动器可用于在其移动穿过反作用栗80时相应地减小或增大熔渣一水浆料的流率。注意，在另一个实施例中，备选负载(诸如发电机)可用于替代制动器。 此外，如上文所论述的那样，控制器可调整盘1〇〇、1〇2之间的间距，以实现压降、流率或颗粒尺寸，或它们的任何组合。
[0067]在反作用栗模式中，如图10中所示，穿过反作用栗的高压熔渣一水浆料的流型类似于下调涡轮模式中的流型。然而，下调涡轮模式中的盘的顺时针422运动由浆料的运动驱动，而盘100、102在反作用栗模式中在外部由连接到轴的马达(例如，变速马达)驱动。如上文参照图4所论述的那样，每当栗在死端时(例如，由盘100、102的旋转生成排放压力大致等于出口 82处的上游压力)，则盘100、102之间的流体在反作用栗内再循环，如关于图4论述的那样，每当反作用栗的排放处的压力(例如，出口 82)超过反作用栗在其旋转速度下生成的输送压力时，流体将向后(例如，回流)流过反作用栗。因此，图4和10中所示的回流114状态可以以若干方式产生:1)通过引起反作用栗的排放(例如，出口 82)处的上游压力超过反作用栗能够输送的压力，2)通过减小反作用栗的速度，使得其输送压力降低到连接到反作用栗的排放(例如，出口82)的系统的上游压力以下，或3)增大反作用栗的盘100、102之间的间距，使得其输送压力降低到连接到反作用栗的排放(例如，出口 82)的系统的上游压力以下。 当反作用栗连接到变速马达时，减小反作用栗的速度将增大穿过反作用栗的回流114的量， 且增大反作用栗的速度将减小回流114的量。实际上，就具有适当尺寸的变速马达和具有合适尺寸的旋转平行盘栗80而言，流体(液体、浆料等)可栗送到高压容器中，或通过调整反作用栗的速度来从高压容器减压。在一些实施例中，用于反作用栗模式中的旋转平行盘栗80 的大小和转速可不同于用于下调涡轮模式中的旋转平行盘栗80的大小和转速。
[0068]以下段落提供了在下调涡轮模式和反作用栗模式两者中操作时的图6和图7中所示的CSL系统200的操作和控制的方法的细节。操作程序设置为启动、正常操作、关闭和干扰响应。CSL系统200的一些实施例可使用计算机化的控制系统(例如，控制器18)，以接收来自图6和图7中所示的传感器的输入，且生成用于控制装置的输出(例如，阀(206, 208, 220， 222，246，250，254，268，278，300，358)、变速马达86、离合器234、制动器238、240)。 联接到控制器18的传感器可包括但不限于温度传感器(例如，TO, Tl，T2, T3)、压力传感器(例如，P〇, Pl，P2, P3, P4)、流量计(例如，F0, Fl，F2, F3, F4, F5, F6, F7)、气体成分传感器(A1)、水平传感器(L1，L2)或速度传感器236,或它们的任何组合。在一些实施例中，人类操作者输入可用于将适合的控制设置点(例如，水力旋流器252的入口处的目标压力P3)输入计算机化的控制系统。计算机化的控制系统(例如，控制器18)可配置成监测和操作CSL系统200。[〇〇69]下调涡轮模式以下段落描述了图6中所示的配置在下调涡轮模式中的CSL系统200的操作，其中联接至IJCSL系统200的气化器12如图8的图表所述在一定时间内在气化器压力下操作。如可认识到的那样，用于在下调涡轮模式中操作图6的CSL系统200的初始状态可包括但不限于:1)闭合所有阀(例如，206，208，220，222，246，250，254，268，278，300);2)停用一个或多个下调涡轮马达86和/或启用涡流制动器238或摩擦制动器240,使得下调涡轮转子速度大致为零；3)停用其它栗(例如，264, 282, 308, 312);4)停用真空带式过滤器256;5)在淬火室22、真空带式过滤器单元256、水槽262和闪蒸罐270中形成初始水位；6)向熔渣破碎机64、第一冷却漏斗204、下调涡轮230、第二冷却漏斗244、水力旋流器 252和其它连接管填充流体(例如，水)。
[0070]在下调涡轮模式中用于图6的CSL系统200的启动程序可包括但不限于以下:1)在气化器12启动之后，允许淬火室压力P0累积到超过克服摩擦阻力且使下调涡轮 (例如，反作用栗230)在其将平稳转动的最慢速度下旋转的最低压力的水平。在图8中的PS/ U和PL/C之间的某处的该压力为下调涡轮启动触发压力PS/T。
[0071] 2)当淬火室压力P0>PS/T时，开启变速马达86,接合离合器234,且在启动速度 (即，适于PS/T的转速)下沿反转方向422开始旋转涡轮230。[〇〇72] 3)将背压控制阀268、闪蒸罐水平控制阀278和水补充阀300置于自动控制模式和其启动设置点。[〇〇73]4)打开阀254、222、220和250,以此顺序，以开始穿过系统的流动。(注意，步骤2、3和4可由控制器18相对快地接连完成。)5)开启冷却水再循环栗282,且打开冷却水流控制阀206、208和246至其初始操作设置点。初始设置点选择成以便将最低流率的水提供至冷却射流，冷却射流形成冷却通道204和 244内的旋流运动，以便于熔渣移动到下调涡轮230和水力旋流器252的较小直径的入口中。 [〇〇74]6)利用控制器18开始真空带式过滤器256以及栗264、308和312,以便真空带式过滤器单元256和水槽262中的水位贯穿CSL系统200的操作自动地保持。[〇〇75]7)当熔渣浆料14和冷却射流水开始流过下调涡轮230时，且当淬火室压力继续累积时，穿过下调涡轮230的质量流将增大，且结果，下调涡轮230的速度将趋于增大得超过马达的速度。在达到该点时，控制器18将检测马达的该卸载，使离合器234解除接合(且因此， 使马达86解除接合)，且接合涡流制动器238和/或摩擦制动器240。使用来自下调涡轮速度传感器236、来自压力传感器P0、P1和P3和来自流率传感器F1和F3的输入，控制器18将调整涡流制动器238的阻力，以从减压熔渣水流取得功，其继而又将生成越过下调涡轮230的压降(例如，AP)。通过调整越过下调涡轮230的压降(例如，AP)，控制器18可确保减压熔渣浆料14的压力P3恰好足以驱动熔渣浆料14穿过下游设备224的其余部分。
[0076]8)当淬火室压力P0继续增大至PN0C时，控制器18使用步骤7中列出的一个或多个压力输入和/或一个或多个流率输入，以连续地调整由制动器238、240生成的阻力，以便增大越过下调涡轮230的压降，使得保持下游设备的入口处的目标压力P3。一旦达到PN0C，控制器18继续监测来自一个或多个传感器的输入，以便调整制动器阻力来将P3保持在适当压力下，即，驱动熔渣浆料14穿过下调涡轮230下游的系统的其余部分的压力。[〇〇77]9)当淬火室压力P0继续增大至PN0C时，熔渣浆料14的温度和熔渣浆料14内的溶解气体的量也将增大到正常操作水平。尽管旋转平行盘栗230能够忍受栗内的大量的脱气，但熔渣浆料14可通过特别设计成用于此目的下游设备脱气。例如，熔渣浆料14可优选由下游脱气设备脱气。脱气可通过冷却熔渣浆料14来完成，以抑制下调涡轮230内脱气的倾向。使用来自温度传感器(T0，T1和T3)。、压力传感器(P0，Pl，P3，P4)、流率传感器(Fl，F3， F6)和气体成分传感器(A1)的输入，控制器18使用算法来计算进入下调涡轮20的熔渣浆料 14将冷却至的冷却目标温度TCT，以便将下调涡轮230内的脱气的至少一些(例如，百分之 20，30, 40，50, 60，70, 80, 90，95或更高)有效地转移至闪蒸罐270内。控制器18然后使用该冷却目标温度TCT来调整冷却水流控制阀206和208的设置，以加入更多水来将熔渣浆料温度降低到TCT以下。在熔渣浆料已经低于TCT的情况下，控制器18可计算期望的负或减少的冷却水流。在一些实施例中，控制器18可不将穿过阀206、208或246的冷却水的流率减小到低于实现熔渣浆料14穿过冷却通道204和244、进入下调涡轮230和进入水力旋流器 252中的有效移动的最低流率。[〇〇78]10)当穿过流控制阀206和208的冷却水的流率增大到低于熔渣浆料温度时，穿过下调涡轮230的材料的总流率将增大。这继而又可引起下调涡轮230的旋转盘更快旋转。当冷却水通过进一步增大由涡流制动器238施加的旋转的阻力而增加时，控制器18可补偿增大盘的转速的该趋势。此外，如上文所论述的那样，控制器18可调整盘100、102之间的间距 118,以实现压降、流率或颗粒尺寸，或它们的任何组合。例如，控制器18可在加入额外的冷却水时增大间距118,从而减慢盘100、102的旋转。在一些实施例中，控制器18可与控制涡流制动器238组合来控制盘100、102之间的间距118。[〇〇79]如图8中所示，大致在时间t4到t5和t7到t8期间在下调涡轮模式中的图6的CSL系统200的操作可称为CSL系统200的正常操作。在正常操作期间，只要气化器12运行，则气化器12内的状态可保持稳定，直至可能的程度。这意味着以下过程参数相对恒定:淬火室压力 P0、温度T0和液体水平，以及熔渣和水进入CSL系统200的流率F1。正常操作期间的CSL系统控制器18的目标可包括但不限于保持稳定水力旋流器入口压力P3而不管淬火室压力P0中的波动，保持穿过CSL系统200的熔渣浆料14的稳定流率，以及保持穿过CSL系统200的稳定温度轮廓，以便大部分脱气在闪蒸罐270中发生。如可认识到的那样，保持稳定水力旋流器入口压力P3可与保持越过下调涡轮230的恒定压降(A P)基本上相同。CSL系统控制器18可保持稳定水力旋流器入口压力P3,且通过调整由涡流制动器238、摩擦制动器240施加的阻力，或通过调整盘之间的间距，或它们的任何组合来保持熔渣浆料14的稳定流率F1。穿过CSL系统200的稳定温度轮廓可通过调整至冷却漏斗204和244的冷却水的流率F4来保持。
[0080]有时，CSL系统200的控制器18将响应于影响CSL系统200的气化设备或相关联的处理单元中的其它位置的干扰。最常见的干扰为淬火室液体水平的突然增大和/或淬火室压力P0的突然变化。其它干扰(例如，熔渣生产中的变化、淬火室温度T0的变化)可在一定时间内相对较慢发生，且可在正常操作期间由控制器18补偿。[0081 ]淬火室水平的增大:三股流影响淬火室22中的液体水平:新鲜淬火水的供应、用过的淬火水(例如，黑水)排料流和熔渣浆料14中的水。有时，黑水排料系统中的干扰可减少黑水的流，从而引起淬火室液体水平的突然升高。当这发生时，CSL系统200可使额外水减压， 以便保持淬火室液体水平，同时解决黑水排料系统干扰。为了允许更多水连同熔渣穿过CSL 系统200，控制器18减小由涡流制动器238或摩擦制动器240施加的阻力，从而减小由下调涡轮230生成的压降。此外，控制器18可增大盘100、102之间的间距，从而减小由下调涡轮230 生成的压降。该减小的压降驱动更多水连同熔渣穿过CSL系统200。此外，控制器18可调整减压熔渣一浆料处理子系统的下游设备(真空带式过滤器256、水槽栗308、312、闪蒸罐栗282) 的响应，以允许穿过真空带式过滤器单元256和水槽262的水的更高流率，以及允许至冷却漏斗204、244的冷却水的较高流率。CSL系统控制器18接收来自气化器控制计算机的黑水流率信息，以便接收关于迫近的淬火液体水平干扰的预警。当解决黑水系统情况时，CSL系统控制器18使产生的变化反向，从而使CSL系统200在下调涡轮模式中回到正常操作。[〇〇82]淬火室压力的变化:淬火室压力P0的突然变化通常是连接到气化器12的另一个处理单元中的压力或流率的变化的结果。图8将该变化示为从正常操作压力PN0C到干扰压力的突然下降。当这发生时，恪渣浆料14移动到CSL系统200中的驱动力突然减小，这意味着熔渣浆料14的流也减少。为了补偿其，控制器18减小涡流制动器238的阻力、减小摩擦制动器240的阻力，或增大盘100、102之间的间距118,以减小穿过下调涡轮230的压降(A P)。这允许气化器12和CSL系统200在减小的压力下操作。一旦解决压力干扰，则控制器18使对CSL 系统200的操作产生的变化反向，从而恢复正常操作。[〇〇83]当气化器12关闭时，到气化器12的进料(例如，含碳进料26、氧28)停止，且热合成气和熔渣的产生停止。然后，一系列活动完成，其包括使气化器12减压，允许气化系统冷却， 且贯穿气化系统减小液体水平和过程流率。在关闭时段期间，所有这些活动都影响CSL系统 200的操作。此外，在操作期间累积在气化器反应室20的壁上的残余熔渣继续流入到淬火室 22中，直到温度变得对于熔渣流动过冷。因此，进入CSL系统200的熔渣流继续气化器关闭时段(t8到t9)的一部分，且然后其如图8中的阴影线区域所示停止。如图8中所示，气化器压力从PS/D到PF的减小会减小CSL系统200的期望的压降。至淬火室22的新鲜淬火水的流率的减小会减小通过CSL系统200和黑水排料系统取得的水的流率，以便保持淬火室22中的稳定水平。贯穿气化系统的温度由于热损失的冷却导致淬火室22内的较冷温度。因此，较冷温度的熔渣浆料14可在气化器12的关闭期间进入CSL系统200。[〇〇84] CSL系统控制器18感测在关闭时段期间发生的降低的温度(TO，T1，T3)，且减小至冷却漏斗204和244的冷却水的流率，以便保持穿过CSL系统200的期望的温度轮廓。气化设备控制可指示CSL控制器18减小熔渣浆料14进入CSL系统200的流率F1，以便有助于保持淬火室22内的稳定液体水平。在计算关闭时段期间对下调涡轮230的操作作出的调整中，控制器18引起穿过系统的冷却水的减小的流率，来自气化设备控制的减小熔渣浆料14的流率的指示，以便帮助保持淬火室液体水平，以及由气化器12的减压引起的系统压力中的总体降低。响应于减小冷却水流和减小熔渣浆料流的请求，控制器18可增大由涡流制动器238施加的旋转阻力，且/或减小盘1〇〇、1〇2之间的间距。下调涡轮230中的增大的流动阻力将减小熔渣浆料14的流率。响应于由淬火室压力P0减小引起的减小的驱动力，控制器18可减小由涡流制动器238施加的旋转阻力，且/或增大盘100、102之间的间距。下调涡轮230中的适当量减小的流动阻力将保持穿过下调涡轮230的相同流率，而不管减小压力驱动力的存在。因此，响应于减小的系统压力而减小由涡流制动器238施加的阻力和/或增大盘100、102之间的间距一定程度上抗衡响应于冷却水的减小的流率和来自气化控制的指示减小进入CSL系统200中的熔渣浆料14的流动而增大由涡流制动器238施加的阻力和/或减小盘100、102之间的间距。该复杂抗衡计算由CSL控制器18中的关闭控制算法执行，其调整涡流制动器238 设置以允许熔渣浆料14和冷却水在总体系统压力下降的同时以减小的流率流过CSL系统 200。最后，保持在淬火室22中的熔渣58将通过CSL系统200减压。穿过CSL系统200的熔渣的缺少可由熔渣破碎机204上的转矩传感器、由真空带式过滤器256上的重量传感器、由真空带式过滤器马达上的转矩传感器或由过滤器带256的目视检查或它们的任何组合检测。一旦熔渣流停止，则CSL系统200使用以下程序中的至少一些步骤停用:1)冷却水流控制阀206、208和246关闭，且冷却水循环栗282停用。[〇〇85]2)如果气化器12和CSL系统200将立刻重启，则阀254和278将在阀220、250和222之后关闭。这将保留系统中的液体水平用于重启。在阀220和250关闭的情况下，盘的旋转将由于没有穿过下调涡轮230的流而停止。[〇〇86]3)如果气化器12和CSL系统200将为了延长的维护而关闭，则阀200将关闭以将CSL系统200与气化器12隔离。但是，阀222、250、254和278将保持打开，以允许流体从下调涡轮 230、水力旋流器252和闪蒸罐278排入真空带式过滤器单元256和水槽262。一旦排水完成， 则所有打开的阀关闭。
[0087]4)栗 264、282 和 308 停用。
[0088]以下段落描述了图7中所示的配置在下调涡轮模式中的CSL系统200的操作，其中联接到CSL系统200的气化器12如图8的图表所述在一定时间内在气化器压力下操作。如可认识到的那样，用于在下调涡轮模式中操作图7的CSL系统200的初始状态可包括但不限于:1)关闭所有阀(例如，206，208，220，222，246，250，254，268，278，300，358);2)停用一个或多个下调涡轮马达86和/或启用涡流制动器238或摩擦制动器240,使得下调涡轮转子速度大致为零；3)停用其它栗(例如，264, 282, 308, 312);4)停用真空带式过滤器256;5)在淬火室22、真空带式过滤器单元256、水槽262和闪蒸罐270中形成初始水位；6)向熔渣破碎机64、第一冷却漏斗204、下调涡轮230、第二冷却漏斗244、第三冷却漏斗 354、水力旋流器252和其它连接管填充流体(例如，水)。
[0089]在下调涡轮模式中用于图7的CSL系统200的启动程序可包括但不限于以下:1)在气化器12启动之后，允许淬火室压力P0累积到超过克服摩擦阻力且使下调涡轮 (例如，反作用栗230)在其将平稳转动的最慢速度下旋转的最低压力的水平。在图8中的PS/ U和PL/C之间的某处的该压力为下调涡轮启动触发压力PS/T。如可认识到的那样，由于克服使图7的CSL系统200的实施例的串联的两个下调涡轮230、350转动的摩擦阻力相对于图6的 CSL系统200的实施例所需的淬火室22中的较大压力P0,图7的CSL系统200的实施例的触发压力PS/T可高于图6的CSL系统200的相当的实施例的触发压力PS/T。
[0090] 2)当淬火室压力P0>PS/T时，开启变速马达86,接合离合器234,且在启动速度 (即，适于PS/T的转速)下沿反转方向422开始旋转涡轮230和350。[〇〇91] 3)将背压控制阀268、闪蒸罐水平控制阀278和水补充阀300置于自动控制模式和其启动设置点。[〇〇92]4)打开阀254、222、220和250,以此顺序，以开始穿过系统的流动。(注意，步骤2、3和4可由控制器18相对快地接连完成。)5)开启冷却水再循环栗282，且打开冷却水流控制阀206、208、246和358至其初始操作设置点。初始设置点选择成使得将最小流率的水提供至冷却射流，冷却射流形成冷却漏斗 204、244和354内的旋流运动，以便于熔渣移动到下调涡轮230、350和水力旋流器252的较小直径的入口中。[〇〇93]6)利用控制器18开始真空带式过滤器256以及栗264、308和312,使得真空带式过滤器单元256和水槽262中的水位贯穿CSL系统200的操作自动地保持。[〇〇94]7)当熔渣浆料14和冷却射流水开始流过下调涡轮230、350时，且当淬火室压力继续累积时，穿过下调涡轮230、350的质量流将增大，且结果，下调涡轮230、350的速度将趋于增大得超过马达的速度。当该点达到时，控制器18将检测马达的该卸载，使离合器234解除接合(且因此，使马达86解除接合)，且接合涡流制动器238和/或摩擦制动器240。控制器18 可同时控制第一下调涡轮230和第二下调涡轮350。使用来自下调涡轮速度传感器236、来自压力传感器P0、P1、P2和P3以及来自流率传感器F1、F2和F3的输入，控制器18将调整涡流制动器238和/或摩擦制动器240的阻力，以从减压熔渣一水流取得功，其继而又将生成越过下调涡轮230、350中的每一个的压降(例如，A P)。通过调整越过下调涡轮230、350中的每一个的压降(例如，A P)，控制器18可确保减压熔渣浆料14的压力P3足以驱动熔渣浆料14穿过下游设备224的其余部分。控制器18可计算越过两个下调涡轮230、350中的每一个的期望压降，且调整由两个制动器施加的旋转的阻力，以便各个下调涡轮230、350生成越过CSL系统 200的期望压降(A PT0T)的大约一半。[〇〇95]8)当淬火室压力P0继续增大至PN0C时，控制器18使用步骤7中列出的一个或多个压力输入和/或一个或多个流率输入，以连续地调整由制动器238、240生成的阻力和/或连续地调整盘之间的间距，以便增大越过下调涡轮230、350的压降，使得保持下游设备的入口处的目标压力P3。一旦达到PN0C，控制器18继续监测来自一个或多个传感器的输入，以便调整制动器阻力和/或盘间距来将P3保持在适当压力下，S卩，驱动熔渣浆料14穿过下调涡轮 230、350下游的系统的其余部分的压力。[〇〇96]9)当淬火室压力P0继续增大至PN0C时，熔渣浆料14的温度和熔渣浆料14内的溶解气体的量也将增大到正常操作水平。尽管旋转平行盘栗230、350能够忍受栗内的大量的脱气，但熔渣浆料14可通过特别设计成用于此目的的下游设备脱气。例如，熔渣浆料14可优选由下游脱气设备脱气。脱气可通过冷却熔渣浆料14来完成，以抑制下调涡轮230、350内脱气的倾向。使用来自温度传感器(T0，T1，T2和T3)、压力传感器(P0, Pl，P3, P3, P4)、流率传感器(Fl，F2, F3, F6)和气体成分传感器(A1)的输入，控制器18使用算法来计算进入下调涡轮20的熔渣浆料14将冷却至的冷却目标温度TCT，以便将来自下调涡轮230、350内的脱气的至少一些(例如，百分之20，30, 40，50, 60, 70，80，90, 95或更高)有效地转移至闪蒸罐270内。控制器18然后使用该冷却目标温度TCT来调整冷却水流控制阀206和208的设置，以加入更多水来将熔渣浆料温度降低到TCT以下。在下调涡轮模式中的图7的CSL系统 200的实施例中，控制器18的算法可计算TCT来将额外冷却水经由流控制阀206和208加至冷却通道204。经由所有冷却水加至204而非在204与354之间分配额外的水的算法确定TCT允许两个下调涡轮230、350处理相同的质量流率。TCT的该确定可允许控制器18在两个下调涡轮230、350上使用制动器238、240和/或盘间距促动器120的相似的设置点。在熔渣浆料已经低于TCT的情况下，控制器18可计算期望的负或减少的冷却水流。在一些实施例中，控制器 18可不将穿过阀206、208、246或358的冷却水的流率减小到低于实现固体穿过冷却漏斗 204、244和354到下调涡轮230、350中和水力旋流器252中的有效移动的最低流率。[〇〇97]10)当穿过流控制阀206和208的冷却水的流率增大以降低熔渣浆料温度时，穿过下调涡轮230、350的材料的总流率将增大。这继而又可引起下调涡轮230、350的旋转盘更快旋转。当冷却水通过进一步增大由制动器238、240施加的旋转的阻力和/或通过减小两组盘之间的间距来增加时，控制器18可补偿该倾向以增大盘的转速。[〇〇98]如图8中所示，大致在时间t4到t5和t7到t8期间在下调涡轮模式中的图7的CSL系统200的操作可称为CSL系统200的正常操作。在正常操作期间，只要气化器12运行，则气化器12内的状态可保持稳定，直至可能的程度。这意味着以下过程参数相对恒定:淬火室压力 P0、温度T0和液体水平，以及熔渣和水进入CSL系统200的流率F1。正常操作期间的CSL系统控制器18的目标可包括但不限于保持稳定水力旋流器入口压力P3,而不管淬火室压力P0中的波动，保持穿过CSL系统200的熔渣浆料14的稳定流率，以及保持穿过CSL系统200的稳定温度轮廓，以便大部分脱气在闪蒸罐270中发生。如可认识到的那样，保持稳定水力旋流器入口压力P3可与保持越过CSL系统200的下调涡轮230、350的恒定压降(APT0T)基本上相同。CSL系统控制器18可保持稳定水力旋流器入口压力P3,且通过调整由制动器238、240施加的阻力和/或通过调整两组盘之间的间距来保持穿过CSL系统200的熔渣浆料14的稳定流率F1。例如，CSL系统控制器18可同时地调整和分配由第一下调涡轮230上的涡流制动器238 和第二下调涡轮350上的涡流制动器238施加的阻力。穿过CSL系统200的稳定温度轮廓可通过调整至冷却漏斗204、354和244的冷却水的流率F4、F7、F5来保持。为了保持穿过两个下调涡轮230和350的流率大致相等，控制器18可在正常操作期间仅通过流控制阀206和208来调整冷却水流。冷却水流控制阀246和358可用于保持冷却漏斗244和354中的旋流引发射流。 [〇〇99]有时，CSL系统200的控制器18将响应于影响CSL系统200的气化设备或相关联的处理单元中的其它位置的干扰。最常见的干扰为淬火室液体水平的突然增大和/或淬火室压力P0的突然变化。其它干扰(例如，熔渣生产中的变化、淬火室温度T0的变化)可在一定时间内相对较慢发生，且可在正常操作期间由控制器18补偿。
[0100]增大淬火室水平:三股流影响淬火室22中的液体水平:新鲜淬火水的供应、用过的淬火水(例如，黑水)排料流和熔渣浆料14中的水。有时，黑水排料系统中的干扰可减少黑水流，从而引起淬火室液体水平的突然升高。当这发生时，CSL系统200可使额外水减压，以便保持淬火室液体水平，同时解决黑水排料系统的干扰。为了允许更多水连同熔渣穿过CSL系统200,控制器18减小由涡流制动器238或摩擦制动器240施加的阻力和/或增大两组盘之间的间距，从而减小由下调涡轮230、350生成的压降。在一些实施例中，控制器18可在下调涡轮230、350之间分配减小的阻力，使得越过各个下调涡轮230、350的压降(AP)大致相等。该减小的压降驱动更多水连同熔渣穿过CSL系统200。此外，控制器18可调整减压熔渣一水处理子系统的下游设备(真空带式过滤器256、水槽栗308、312、闪蒸罐栗282)的响应，以允许穿过真空带式过滤器单元256和水槽262的水的更高流率，以及允许至冷却漏斗204、354、 244的冷却水的更高流率。CSL系统控制器18接收来自气化器控制计算机的黑水流率信息， 以便接收关于迫近的淬火液体水平干扰的预警。当解决黑水系统事件时，CSL系统控制器18 使产生的变化反向，从而使CSL系统200在下调涡轮模式中回到正常操作。[〇1〇1]淬火室压力的变化:淬火室压力P0的突然变化通常是连接到气化器12的另一个处理单元中的压力或流率的变化的结果。图8将该变化示为从正常操作压力PN0C到干扰压力的突然下降。当这发生时，恪渣浆料14移动到CSL系统200中的驱动力突然减小，这意味着熔渣浆料14的流也减少。为了补偿其，控制器18减小涡流制动器238、摩擦制动器240的阻力，且/或增大两组盘之间的间距，以减小穿过各个下调涡轮230、350的压降(A P)。在一些实施例中，控制器18可在下调涡轮230、350之间分配减小的阻力，使得越过各个下调涡轮 230、350的压降(A P)大致相等。这允许气化器12和CSL系统200在减小的压力下操作。一旦解决压力干扰，则控制器18使对CSL系统200的操作产生的变化反向。
[0102]当图7中所示的CSL系统200的实施例的气化器12在下调涡轮模式中关闭时，控制器18可以以类似于上文对于在下调涡轮模式中关闭时的图6中所示的CSL系统200描述的方式控制CSL系统200的操作。然而，图7中所示的CSL系统200的控制器18可响应于减少的冷却水流和对减少的熔渣一水浆料流的请求来分配由第一下调涡轮230上的制动器238、240和第二下调涡轮350上的制动器238、240施加的阻力，从而允许越过各个下调涡轮230、350的压降(A P)大致相等。[〇1〇3]反作用栗模式以下段落描述了配置在反作用栗模式中的图6和图7中所示的CSL系统200的操作，其中联接到CSL系统200的气化器12如图8的图表所述在一定时间内在气化器压力下操作。如可认识到的那样，用于操作反作用栗模式中的图6和图7中的CSL系统200的初始状态可包括但不限于:1)关闭所有阀(例如，206，208，220，222，246，250，254，268，278，300，358);2)停用一个或多个反作用栗马达86,使得该一个或多个反作用栗80的转子速度大致为零；3)停用其它栗(例如，264, 282, 308, 312);4)停用真空带式过滤器256;5)在淬火室22、真空带式过滤器单元256、水槽262和闪蒸罐270中形成初始水位；6)向熔渣破碎机64、第一冷却漏斗204、反作用栗230、第二冷却漏斗244、水力旋流器 252和其它连接管填充流体(例如，水)。此外，在图7中所示的实施例的情况中，反作用栗350 和第三冷却漏斗354可填充有流体(例如，水)。[〇1〇4] CSL系统200的一个或多个反作用栗230、350由变速马达86有效地驱动，以提供对经由中央再循环区域向后穿过栗的熔渣一水浆料流的可调整的阻力。在一些实施例中，反作用栗内部构件的设计可不同于下调涡轮内部构件的设计。反作用栗230、350可不使用离合器234来帮助在低压下开始盘的旋转。替代离合器234,反作用栗230、350的一些实施例可经由公共轴232直接地连接到变速马达80。此外或作为备选，反作用栗230、350可不使用涡流制动器238或后备摩擦制动器240来减慢栗230、350的盘的旋转。
[0105]此外，该一个或多个反作用栗230、350可开启，而不等待如上文关于下调涡轮的启动所述的启动触发压力PS/T。因此，该一个或多个反作用栗230、350可在气化器12在t0处开始(例如，气化器压力大致为大气压力)之前开启。因此，构造在反作用栗模式中的图6和图7 的CSL系统200可继续操作成处理可排出气化器反应室20的任何残余熔渣(如果气化器12关闭短暂时间)。当从冷状态启动气化器12时，CSL系统200可在气化器预热温度对于累积在反应室20的壁上以开始流入淬火室22中的熔渣足够热时开启。
[0106]反作用栗模式中的图6和图7的CSL系统200的启动程序可包括但不限于以下:1)在气化器12启动之前，背压控制阀268、闪蒸罐水平控制阀278和水补充阀300可置于自动控制模式和其相应启动设置点。
[0107]2)关于图6的CSL系统200:在气化器12启动之后，在适用于产生栗入口压力P1的期望的启动流率(在F1处测得)的速度下开启反作用栗230。控制器18包含计算转速的算法，该转速在任何给定的栗入口压力P1和入口温度n下对于任何给定流率F1产生反作用栗230中的流动阻力(例如，压降)。关于图7的CSL系统200:在气化器12启动之后，在适用于产生栗入口压力P的期望的启动流率(在F1处测得)的速度下开启两个反作用栗230和350。基于第一栗入口压力P1和入口温度T1，控制器算法使用类似的算法来计算两个反作用栗230、250的适当转速，以便在阀(例如，220,222,250，254)打开以开始穿过CSL系统200的流动时，两个反作用栗230、350将生成它们之间的期望的流动阻力(压降)。[〇1〇8]3)打开阀220、222、250和254,以便开始穿过CSL系统200的流动。关于图6的CSL系统200: —旦开始流动，则控制器算法将使用来自流量计F1和F3的反馈以及压力P1和P3来再调整栗230上的变速马达86的速度。关于具有两个反作用栗230、350的图7的CSL系统200: — 旦流动开始，则控制器算法将使用来自流量计F1、F2和F3以及压力传感器P1、P2和P3的反馈来再调整两个栗230和350上的变速马达86的速度。[〇1〇9] 4)关于图6的CSL系统200:开启冷却水再循环栗282且打开冷却水流控制阀206、 208和246至其初始操作设置点。初始设置点选择成使得将水的最低流率提供至冷却射流， 以形成冷却漏斗204和244内的旋流运动，其便于熔渣移动到反作用栗230和水力旋流器252 的较小直径的入口中。关于具有两个反作用栗230、350的图7的CSL系统200:开启冷却水再循环栗282且打开冷却水流控制阀206、208、246和359至其初始设置点，以便于将固体移动到第一反作用栗230和第二反作用栗350以及水力旋流器252的较小直径的入口中。[〇11〇]5)控制真空带式过滤器256以及栗264、308和312,以便真空带式过滤器单元256和水槽262中的水位贯穿CSL系统200的操作自动地保持。
[0111] 6)关于图6的CSL系统200:当淬火室压力P0继续增大至PNcidt，控制器18使用来自反作用栗230^，!^^)的入口处和水力旋流器252(P3，T3，F3)的入口处的压力、温度和流量传感器的输入，以继续监测穿过反作用栗230的流率和压降，且调整反作用栗230的速度、流阻和压降(A P)以便将P3保持在期望的压力下，以驱动熔渣浆料14穿过反作用栗230下游的系统的其余部分。关于具有两个反作用栗230、350的图7的CSL系统200:当淬火室压力P〇继续增大至Pnqc时，控制器18使用来自反作用栗230^，!^^)的入口处、反作用栗350(P2，T2，F2)的入口处和水力旋流器(p3，T3，F3)的入口处的压力、温度和流量传感器的数据作为算法的输入，该算法计算所需的至两个栗速度的调整，以便在两个栗230、350之间粗略相等地分配流阻和压降，以便保持稳定的水力旋流器入口压力P3。
[0112]7)当淬火室压力P〇继续增大至PNcidt，熔渣浆料14的温度和熔渣浆料14内的溶解气体的量也将增大到正常操作水平。关于图6的CSL系统200:尽管反作用栗230能够忍受栗内的大量的脱气，但熔渣浆料14可通过特别设计成用于此目的下游设备脱气。例如，熔渣浆料14可优选由下游脱气设备脱气。脱气可通过冷却熔渣浆料14来完成，以抑制反作用栗230 内脱气的倾向。使用来自温度传感器(1'〇，1'1和1'3)、压力传感器(？()，？1，？3，？4)、流率传感器(Fi，F3, F6)和气体成分传感器(Ad的输入，控制器18使用算法来计算进入反作用栗230 的熔渣浆料14将冷却至的冷却目标温度TCT，以便将反作用栗230内的脱气的至少一些(例如，百分之20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 95或更高)有效地转移至闪蒸罐内。关于图 7的CSL系统200:尽管反作用栗230和350能够忍受栗内的大量的脱气，但熔渣浆料14可通过特别设计成用于此目的下游设备脱气。例如，熔渣浆料14可优选由下游脱气设备脱气。脱气可通过冷却熔渣浆料14来完成，以抑制反作用栗230、350内脱气的倾向。控制器18可使用来自各种传感器的输入，比如图6的CSL系统200的实施例的控制器18,且还可使用来自传感器 1'2、？2和^的数据作为输入。控制器18然后使用计算的冷却目标温度!^来调整冷却水流控制阀206和208的设置，以加入更多水来将到来的熔渣浆料温度降低到Tct以下。在熔渣浆料温度已经低于Tct的情况下，计算机算法可计算期望的负或减少的冷却水流。在一些实施例中， 控制器18可不将穿过阀206、208或246(或358,在图7的构造的情况中)的冷却水的流率减小到低于最小流率，最小流率实现穿过任何冷却漏斗204、244、354且进入一个或多个反作用栗230、350以及水力旋流器252的固体的有效移动。
[0113]8)关于图6的CSL系统200:当穿过流控制阀206和208的冷却水的流率增大以降低熔渣浆料温度时，如压降(A P)那样，穿过反作用栗230的材料的总流率将增大。控制器18通过减小联接到反作用栗230的变速马达86的速度和/或通过增大旋转盘之间的间距来补偿增大的压降。关于图7的CSL系统200:当穿过流控制阀206和208的冷却水的流率增大以降低熔渣浆料温度时，如越过各个栗230、350的压降(AP)那样，穿过反作用栗230、350的材料的总流率将增大。控制器18可减小变速马达86的速度和/或减小两组旋转盘之间的间距，以便在反作用栗230和350之间大致相等地再分配压降(A PT0T)。
[0114]如图8中所示，反作用栗模式中的CSL系统200(即，图6和图7中所示的系统)的正常操作可包括大致在时间t4到t#Pt7到t8期间的操作。在正常操作期间，只要气化器1 2运行， 则气化器12内的状态可保持稳定，直至可能的程度。这意味着以下过程参数相对恒定:淬火室压力Po、温度To和液体水平，以及熔渣和水进入CSL系统200的流率Fi。正如上述的构造在下调涡轮模式中的CSL系统200的实施例那样，构造在反作用栗模式中的CSL系统200的目标可包括但不限于保持稳定的水力旋流器入口压力P3，而不管淬火室压力Po中的波动，保持穿过CSL系统200的熔渣浆料14的稳定流率，以及保持穿过CSL系统200的稳定温度轮廓，以便大部分脱气在闪蒸罐270中发生。如可认识到的那样，保持稳定的水力旋流器入口压力P3可与保持越过一个或多个反作用栗230、350的恒定压降(P1-Ps)基本上相同。通过调整一个或多个变速马达86的速度和/或通过调整一个或多个旋转的成组盘之间的间距(其继而又调整由相应的反作用栗230、350提供的流阻(例如，压降PrPdhCSL系统控制器18可保持稳定的水力旋流器入口压力P3,且保持穿过CSL系统200的熔渣浆料14的稳定流率。此外或作为备选，CSL系统控制器18可通过调整至冷却漏斗204、244和354的冷却水的流率来保持穿过 CSL系统200的稳定温度轮廓。
[0115]有时，构造在反作用栗模式中的图6和图7的CSL系统200中的一者的控制器18将响应于气化设备或相关联的处理单元中的某处的干扰，其影响相应的CSL系统200。构造在反作用栗模式中的CSL系统200的控制器18可响应于干扰，其包括但不限于至少部分地基于淬火室液体水平的增大的干扰、基于淬火室压力Po的突然变化的干扰，和/或基于淬火室堵塞的干扰。其它干扰(例如，熔渣生产中的变化、淬火室温度To的变化)可在一定时间内相对较慢发生，且可在正常操作期间由控制器18补偿。
[0116]增大淬火室水平:在黑水系统中的干扰导致增大的淬火室液体水平时，过多的水连同减压的熔渣通过CSL系统200取得。在反作用栗模式中，这通过减小一个或多个反作用栗230、350的速度和/或通过减小一组或多组旋转盘之间的间距来完成，以便减小回流114 的阻力。该减小的阻力减小穿过该一个或多个反作用栗230、350的压降(例如J1-Ps)，从而允许流率增大，直到解决黑水系统的干扰。如上文关于构造在下调涡轮模式中的CSL系统 200所述，控制器18可调整真空带式过滤器单元256和水槽262的操作，以处理水的暂时增加。控制器18还可增大至冷却通道204的冷却水的流率，以将额外的到来的水冷却至目标冷却温度Tct。
[0117]淬火室压力的变化:为了补偿淬火室压力P〇的突然下降，控制器18减小一个或多个变速马达86的速度，且/或减小一组或多组旋转盘之间的间距，以减小流阻，且因此穿过一个或多个反作用栗230、350的压降(PrPs)。这允许气化器12和CSL系统200在减小的压力下操作。一旦解决压力干扰，则控制器18可使对CSL系统200的操作作出的改变反转，从而使 CSL系统200回到正常操作。
[0118]淬火室堵塞:图6和图7中所示的CSL系统200的实施例包括熔渣破碎机64,其将熔渣的任何过大尺寸块减小至小到足以减小下游设备中的堵塞问题的尺寸。在大块熔渣可以以一种方式进入淬火室22使得熔渣块卡在淬火室22的出口或到熔渣破碎机64的入口的罕见情况中，控制器18可控制一个或多个反作用栗230、350来再定向熔渣块。如可认识到的那样，再定向大熔渣块可减少块的顶部上的额外熔渣的累积，这最终可阻挡穿过CSL系统200 的熔渣流，除非块另外再定位。例如，如果熔渣块的大小使得关于熔渣破碎机入口再定向其将允许熔渣块进入熔渣破碎机64，然后CSL系统200可有助于通过反转流动方向来解决该操作事件，使得水从CSL系统200流入淬火室22中。朝淬火室22的流动的该再定向通过将一个或多个反作用栗230、350的速度增大到回流114停止且向前的流(例如，从入口 84到出口 82 的流)发生的点。朝淬火室22的流动的该再定向可移走熔渣块，且引起其以新的定向就位， 这将允许熔渣块进入熔渣破碎机64。执行此再定向操作的事件的顺序可包括以下:1)关闭阀250、254和 278。
[0119]2)大致同时地增大阀246的打开以适应较高流动，增大冷却水再循环栗282的速度，且较快地增大一个或多个反作用栗230、350的速度，以便旋转盘100、102之间的再循环模式关闭，回流114停止，且正常流110发生(S卩，在与图6和图7上所示的实线箭头相反的方向，且朝淬火室22)。在一些实施例中，在此操纵期间由再循环栗282输送的冷却水的量至少等于由一个或多个反作用栗230、350生成的穿过熔渣破碎机204和进入淬火室22的正常流。为了在此操纵期间适应穿过再循环回路的潜在的显著较高的流率，设备的若干额外件可安装在再循环回路中，回路包括与具有较大实际尺寸的阀246并行的控制阀、围绕冷却器284 的旁通阀，以及与再循环栗282并行的第二较大的栗。
[0120] 3)监测淬火室22中的液体水平。一些额外的水可向下吹至黑水系统以助于保持期望的水平。
[0121]4)在过去适合的时间量(例如，小于大约120，60，30，15，10，5，3，2或1秒) 之后，通过将一个或多个反作用栗230、350的速度快速减小至正常操作值、通过减小阀246 的流开口、通过减小栗282的速度和通过再打开阀250、254和278来停止水进入淬火室22的流动。该一个或多个反作用栗230、350的正常操作速度至少部分地基于栗壳的尺寸，盘100、 102的直径，以及盘100、102之间的间距，以及其它因素。
[0122] 5)如果再定向操作成功，则熔渣破碎机64中的转矩的增大应当在熔渣块穿过时记录。因此，穿过CSL系统200的正常熔渣流应当随后立即恢复。以上程序可按需要重复一个或多个额外次数，以移走且再定向熔渣块。重复的再定向操作可关于相对于初始尝试的增大流率来执行，以便生成增大的液压动态阻力来移动熔渣块。
[0123]当图6和图7中所示的CSL系统200的实施例的气化器12在反作用栗模式中关闭时， 控制器18可以以与上文对于CSL系统200在下调涡轮模式中关闭的相似方式控制CSL系统 200的关闭操作的开始。例如，当气化器12关闭时，气化器12的进料停止，且热合成气和熔渣的产生停止。然后，一系列活动完成，其包括使气化器12减压，允许气化系统冷却，降低液体水平，且贯穿气化系统减小过程流率。在关闭时段期间，所有这些活动都可影响CSL系统200 的操作。此外，在操作期间累积在气化器反应室20的壁上的残余熔渣继续流入到淬火室22 中，直到温度变得对于熔渣流动过冷。因此，进入CSL系统200的熔渣流继续气化器关闭时段 (t8到t9)的一部分，且然后其如图8中的灰色阴影区域所示停止。如图8中所示，气化器压力从PS/D到PF的减小会减小CSL系统200的期望的压降。至淬火室22的新鲜淬火水的流率的减小会减小通过CSL系统200和黑水排料系统取得的水的流率，以便保持淬火室22中的稳定水平。由于热损失对贯穿气化系统的温度的冷却导致淬火室22内的较冷温度。因此，较冷温度的熔渣浆料14可在气化器12的关闭期间进入CSL系统200。
[0124]在气化器12的关闭期间，CSL系统控制器18感测在关闭过程期间发生的降低的温度T0、T1和T3(和T2,在图7中所示的实施例的情况下)，且控制器18减小至冷却漏斗204和 244(和354,在图7的构造的情况下)的冷却水的流率，以便保持穿过CSL系统200的期望的温度轮廓。气化设备控制可指示CSL控制器18减小熔渣浆料14进入CSL系统200的流率F1，以助于保持淬火室22内的稳定液体水平。在计算关闭时段期间对一个或多个反作用栗230、350 的操作作出的调整中，控制器18引起穿过系统的冷却水的减小的流率，来自气化设备控制的指示减小熔渣浆料14的流率，以助于保持淬火室液体水平，以及由气化器12的减压引起的系统压力中的总体降低。响应于减小的冷却水流和对减少的熔渣浆料流的请求，控制器 18可增大一个或多个变速马达86的速度，且/或减小一组或多组旋转盘之间的间距，以便增大对回流114的阻力。一个或多个反作用栗230、350中的增大的回流阻力减小穿过该一个或多个反作用栗230、350的流率。响应于淬火室压力P0的减小引起的减小的驱动力，控制器18 可减小一个或多个变速马达86的速度，且/或增大一组或多组旋转盘之间的间距。一个或多个反作用栗230、350中的回流的减小阻力的适当量将在淬火室22中减小的压力驱动力存在时保持穿过该一个或多个反作用栗230、350的相同流率。因此，响应于减小系统压力而减小一个或多个变速马达86的速度和/或增大一组或多组旋转盘之间的间距一定程度上抗衡响应于冷却水的减小的流率和气化控制的方向而增大一个或多个变速马达86的速度和/或减小一组或多组旋转盘之间的间距以减少熔渣浆料14进入CSL系统200中的流。该复杂的抗衡计算由CSL系统控制器18中的关闭控制算法执行，其调整一个或多个变速马达86的速度设置，且/或调整一个或多个间距促动器120的间距设置，以允许熔渣浆料14和冷却水在总体系统压力下降的同时在降低的流率下流过CSL系统200。最后，保持在淬火室22中的熔渣58 将通过CSL系统200减压。穿过CSL系统200的熔渣的缺少可由熔渣破碎机256上的转矩传感器、由真空带式过滤器256上的重量传感器、由真空带式过滤器马达上的转矩传感器，或由过滤器带256的目视检查或它们的任何组合检测。一旦熔渣流停止，则CSL系统200使用以下顺序关闭:1)冷却水流控制阀206、208、246和358关闭，且冷却水循环栗282停用。
[0125]2)如果气化器12和CSL系统200将立刻重启，则阀254和278将关闭，随后是阀220、 250和222。这将保留系统中的液体水平用于重启。一旦220关闭，则一个或多个反作用栗马达86停用。
[0126]3)如果气化器12和CSL系统200将为了延长的维护而关闭，则阀220将关闭以将CSL 系统200与气化器12隔离，且一个或多个变速马达86停用。阀222、250、254和278将保持打开，以允许流体从一个或多个反作用栗230、350、水力旋流器252和闪蒸罐270排入真空带式过滤器单元256和水槽262。一旦排水完成，则所有打开的阀关闭。
[0127]4)栗 264、308 和 312 停用。
[0128]如可认识到的那样，用于涡轮下调模式中的涡流制动器238的备选方案可包括附接到负载的发电机。此外，尽管构造在下调涡轮模式和/或反作用栗模式中的栗的以上实施例包括旋转平行盘栗，但可使用其它类型的离心栗。此外，尽管图6和图7中已经示出了截流阀250下游的减压熔渣浆料处理子系统，但备选子系统可包括但不限于阻力传送器或熔渣坑。截流阀250下游的子系统可为对熔渣除水、捕集和再循环分离的水、对熔渣一水浆料脱气和包含所有逐步形成的气体的子系统，以用于气化设备中的其它地方的适合的处理过程中的处理。截流阀250下游的子系统的各种实施例可具有目标入口压力P3,控制器18贯穿启动、正常操作、干扰响应和关闭保持在稳定压力下。
[0129]该书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何包含的方法。本发明可申请专利的范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这些其它示例具有不与权利要求的字面语言不同的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质差异的等同结构要素，则意在使这些其它示例处于权利要求的范围内。
【主权项】
1.一种连续熔渣处理系统，包括:第一旋转平行盘栗，其包括联接到第一轴的相对的盘、构造成连续地接收第一压力下 的流体的第一出口，以及构造成在小于所述第一压力的第二压力下连续地排放所述流体的 第一入口，其中所述第一旋转平行盘栗可构造在反作用栗模式和下调涡轮模式中；联接到所述第一旋转平行盘栗的第一马达，其中所述第一马达构造成围绕所述第一轴 且相对于所述流体的流驱动所述第一旋转平行盘栗的所述相对的盘，以在所述反作用栗模 式中控制所述第一压力与所述第二压力之间的差异；以及联接到所述第一旋转平行盘栗的第一制动器，其中所述第一制动器构造成阻止所述相 对的盘围绕所述第一轴的旋转，其中所述第一制动器构造成在所述下调涡轮模式中控制所 述第一压力与所述第二压力之间的差异。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一制动器包括摩擦制动器、涡流制 动器，或其任何组合。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一制动器包括发电机，且阻止所述 相对的盘围绕所述第一轴的旋转构造成生成电力。4.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第一马达和所述 第一制动器的控制器，其中所述控制器构造成至少部分地基于接收来自所述第一旋转平行 盘栗的流体的下游系统的期望压力控制所述第一马达和所述第一制动器，且所述控制器构 造成控制所述第一马达和所述第一制动器使得所述第二压力大致等于所述期望压力。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统包括控制器，所述控制器构造成 控制所述旋转平行盘栗的所述相对的盘之间的间距。6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统包括控制器，所述控制器构造成 至少部分地基于所述第一出口处的流体的流率、所述第一出口处的流体的温度或其任何组 合在所述反作用栗模式中控制所述第一旋转平行盘栗的所述相对的盘和所述第一马达的 速度。7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统包括:第二旋转平行盘栗，其包括联接到第二轴的相对的盘、构造成连续地接收所述第二压 力下的流体的第二出口，以及构造成在小于所述第二压力的第三压力下连续地排放所述流 体的第二入口，其中所述第二旋转平行盘栗可构造在所述反作用栗模式和所述下调涡轮模 式中；联接到所述第二旋转平行盘栗的第二马达，其中所述第二马达构造成围绕所述第二轴 且相对于所述流体的流驱动所述第二旋转平行盘栗的所述相对的盘，以在所述反作用栗模 式中控制所述第二压力与所述第三压力之间的差异；以及联接到所述第二旋转平行盘栗的第二制动器，其中所述第二制动器构造成阻止所述相 对的盘围绕所述第二轴的旋转，其中所述第二制动器构造成在所述下调涡轮模式中控制所 述第二压力与所述第三压力之间的差异，其中所述第一压力与所述第二压力之间的差异大 致等于所述第二压力与所述第三压力之间的差异。8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统包括控制器，所述控制器构造成 在所述第一旋转平行盘栗上游的流体的量增大时在所述反作用栗模式中增大所述第一马 达的速度;且所述控制器配置成在所述第一旋转平行盘栗上游的流体的量增大时在所述下调涡轮模式中增大所述第一制动器的阻力。9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统包括控制器，所述控制器构造成 在所述第一旋转平行盘栗的反作用栗模式中的一个时间段内将所述第一马达的速度增大 至第一速度，以在从上游系统至所述第一出口的流体流至少部分地受阻时使待从所述第一 出口排放的流体流反向，其中所述控制器构造成在所述时间段流逝后将所述第一马达的速 度减小至第二速度，其中所述时间段小于大约15秒。10.—种气化系统，包括:构造成使含碳进料反应成气体和熔渣的混合物的气化器，其中所述气化器包括构造成 经由熔渣出口排放所述熔渣的淬火室；联接到所述气化器的恪渣破碎机，其中所述恪渣破碎机构造为从所述恪渣出口连续地 接收所述熔渣和第一压力下的淬火液体，以减小所接收到的熔渣的颗粒尺寸，以及利用减 小的熔渣颗粒和所述淬火液体形成第一压力下的熔渣浆料；旋转平行盘栗，其包括联接到轴的相对的盘、构造成在所述第一压力下连续地接收所 述熔渣浆料的出口，以及构造成在小于所述第一压力的第二压力下连续地排放所述熔渣浆 料的入口，其中所述旋转平行盘栗可构造在反作用栗模式和下调涡轮模式中；联接到所述旋转平行盘栗的马达，其中所述马达构造成围绕所述轴且相对于所述熔渣 浆料的流驱动所述旋转平行盘栗的所述相对的盘，以在所述反作用栗模式中控制所述第一 压力与所述第二压力之间的差异；以及联接到所述旋转平行盘栗的制动器，其中所述制动器构造成阻止所述相对的盘围绕所 述轴的旋转，其中所述制动器构造成在所述下调涡轮模式中控制所述第一压力与所述第二 压力之间的差异。11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述第一压力大于大约4136kPa，且所述 第二压力为大约345kPa。12.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述第一制动器包括摩擦制动器、涡流 制动器、发电机，或其任何组合。13.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述系统包括控制器，所述控制器构造 成在所述旋转平行盘栗的反作用栗模式中的一个时间段内将所述马达的速度增大至第一 速度，以在所述熔渣颗粒至少部分地阻挡所述熔渣出口或所述熔渣破碎机时使待从所述出 口排放的熔渣浆料的流反向，其中所述控制器构造成在所述时间段流逝后将所述马达的速 度减小至第二速度，其中所述时间段小于大约15秒。14.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述系统包括控制器，所述控制器构造 成至少部分地基于所述第一压力、所述出口处的熔渣浆料的流率、所述出口处的熔渣浆料 的温度或其任何组合来控制所述反作用栗模式中的所述旋转平行盘栗的所述相对的盘之 间的间距以及所述相对的盘和所述马达的速度中的至少一者。15.—种方法，包括:在第一旋转平行盘栗的第一出口处连续地接收熔渣浆料流；以及将所接收到的熔渣浆料从第一压力减压至第二压力，其中减压包括阻止所述熔渣浆料 从所述第一旋转平行盘栗的第一出口到第一入口的流动，且阻止所述熔渣浆料的流动包 括:在所述第一旋转平行盘栗处于反作用栗模式中时，经由第一马达相对于所述熔渣浆料 流驱动所述第一旋转平行盘栗；以及在所述第一旋转平行盘栗处于下调涡轮模式中时，接合联接到所述第一旋转平行盘栗 的第一轴的第一制动器。16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，阻止所述熔渣浆料的流动包括调整所述 第一旋转平行盘栗的相对的盘之间的间距。17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，阻止所述熔渣浆料的流动包括在所述第 一旋转平行盘栗处于所述下调涡轮模式中时将所述第一轴联接到发电机，其中所述发电机 构造成通过阻止所述熔渣浆料的流动来生成电力。18.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法包括:在所述第一旋转平行盘栗的所述反作用栗模式中的一个时间段内增大所述第一马达 的速度，以在从上游系统到所述第一出口的熔渣浆料流至少部分地受阻时使待从所述第一 出口排放的所述熔渣浆料流反向；以及在所述时间段过去后将所述第一马达的速度减小至第二速度，其中所述时间段小于大 约15秒。19.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法包括:在第二旋转平行盘栗的第二出口处从所述第一旋转平行盘栗的第一入口连续地接收 所述熔渣浆料流;以及使所接收到的熔渣浆料从所述第二压力减小至第三压力，其中减压包括阻止所述熔渣 浆料从所述第二出口到所述第二旋转平行盘栗的第二入口的流动，且阻止所述熔渣浆料的 流动包括:在所述第二旋转平行盘栗处于反作用栗模式中时，经由第二马达相对于所述熔渣浆料 流驱动所述第二旋转平行盘栗；以及当所述第二旋转平行盘栗处于下调涡轮模式中时，接合联接到所述第二旋转平行盘栗 的第二轴的第二制动器。20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述方法包括使所接收到的熔渣浆料从 所述第一压力减压到所述第二压力，使得所述第一压力与所述第二压力之间的差异大致等 于所述第二压力与所述第三压力之间的差异。
【文档编号】F04D7/04GK105992875SQ201480067367
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2014年12月11日
【发明人】T.F.莱宁格尔, R.D.斯蒂尔, H-C.W.颜, S.M.科德斯
【申请人】通用电气公司