JP5965601B2 - 固体送給ポンプを熱的に制御するためのシステム - Google Patents

固体送給ポンプを熱的に制御するためのシステム Download PDF

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Description

本明細書で開示される主題は、固体送給ポンプに関し、より具体的には、固体送給ポンプの熱管理システムに関する。
粒子状物質のような乾燥固体物用に設計された典型的なポンプは、単一の連続チャンネルを有する。例えば、ポンプは、入口から出口への円経路に沿って固体物を駆動させると共に、固体物の圧力を増大させる回転ポンプとすることができる。残念ながら、より高い圧力及び速度の固体物の流れは、出口内のポンプ、固体送給ガイド、ハウジングにおいて、及びロータに沿って高熱を発生させる可能性がある。
米国特許第６２１３２８９号明細書
最初に請求項に記載された本発明の範囲内にある一部の実施形態について以下で要約する。これらの実施形態は、特許請求した本発明の技術的範囲を限定することを意図するものではなく、むしろそれらの実施形態は、本発明の実施可能な形態の簡潔な概要を示すことのみを意図している。当然のことながら、本発明は、下記に説明した実施形態と同様のもの又は該実施形態と異なるものとすることができる様々な形態を含むことができる。
第１の実施形態によれば、システムは固体送給ポンプを含む。固体送給ポンプは、ハウジングと、ハウジング内に配置されたロータと、ロータとハウジングとの間に配置された湾曲通路と、湾曲通路に結合された入口と、湾曲通路に結合された出口と、湾曲通路にわたって延びる固体送給ガイドと、固体送給ポンプの一部を通る熱制御経路と、を含む。
第２の実施形態によれば、システムは固体燃料ポンプを含む。固体燃料ポンプは、ハウジング、ハウジング内に配置されたロータ、及び固体送給ポンプの一部を通る不活性流体熱制御経路を含む。
第３の実施形態によれば、システムは固体送給ポンプを含む。固体送給ポンプは、内部送給通路と、内部送給通路に結合された入口と、内部送給通路に結合された出口と、固体送給ポンプを通る不活性流体熱制御経路とを含む。固体送給ポンプはまた、不活性流体経路に結合された流体再循環システムを含み、流体再循環システムは、固体送給ポンプから上流側の固体物送給経路と、又は固体送給ポンプの下流側の固体物輸送経路と、或いは、これらの組み合わせと結合するよう構成される。
本発明のこれらの及びその他の特徴、態様並びに利点は、図面全体を通して同じ参照符号が同様の部分を表す添付図面を参照して以下の詳細な説明を読むと、より良好に理解されるであろう。
熱管理システムを備えた固体送給ポンプを利用する統合型ガス化複合サイクル（ＩＧＣＣ）システムの１つの実施形態の概略ブロック図。 熱管理システムを備えた、図１に示す固体送給ポンプの１つの実施形態の概略図。 熱管理システムを備えた、図１に示す固体送給ポンプの１つの実施形態の概略図。 単一の熱制御経路を備えた固体送給ポンプの１つの実施形態の側断面図。 熱制御経路の冷却コイルの１つの実施形態の側断面図。 複数の熱制御経路を備えた固体送給ポンプの１つの実施形態の側断面図。 複数の熱制御経路のうちの１つからの第１の冷却コイルの１つの実施形態の側断面図。 複数の熱制御経路のうちの１つからの第２の冷却コイルの１つの実施形態の側断面図。 固体送給ガイドに関連するガイドクーラント経路の１つの実施形態の側断面図。 図９の線１０−１０から見た固体送給ガイドの内部に延びるガイド経路の１つの実施形態の上面図。 図９の線１０−１０から見た、固体送給ガイドの外部に延びるガイド経路の１つの実施形態の上面図。 図９の線１０−１０から見た、固体送給ガイドの内部及び外部に延びるガイド経路の１つの実施形態の上面図。 図９の線１３−１３から見た、固体送給ガイドの１つの実施形態の部分側断面図。 ハウジングクーラント経路を備えた固体送給ポンプの１つの実施形態の側断面図。 ロータ冷却経路を備えた固体送給ポンプの１つの実施形態の側断面図。 衝突冷却用に設計されたロータの１つの実施形態の側断面図。 冷却コイルを備えたロータの１つの実施形態の側断面図。 混合フィンを備えたロータの１つの実施形態の側断面図。 内部ロータクーラント経路を備えた固体送給ポンプの１つの実施形態の側断面図。 図１９の線２０−２０から見た、固体送給ポンプの１つの実施形態の部分断面図。 出口に沿ってロータクーラント経路に延びる熱制御経路を備えた、固体送給ポンプの１つの実施形態の側断面図。 図２１の線２２−２２から見た固体送給ポンプの１つの実施形態の側断面図。
本発明の１つ又はそれ以上の特定の実施形態について、以下に説明する。これらの実施形態の簡潔な説明を行うために、本明細書では、実際の実施態様の全ての特徴については説明しないことにする。何れかの技術又は設計プロジェクトと同様に、このような何らかの実際の実装の開発において、システム及びビジネスに関連した制約への準拠など、実装毎に異なる可能性のある開発者の特定の目標を達成するために、多数の実装時固有の決定を行う必要がある点は理解されたい。更に、このような開発の取り組みは、複雑で時間を要する可能性があるが、本開示の利点を有する当業者にとっては、設計、製作、及び製造の日常的な業務である点を理解されたい。
本発明の種々の実施形態の要素を導入する際に、冠詞「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」、及び「ｓａｉｄ」は、要素の１つ又はそれ以上が存在することを意味するものとする。用語「備える」、「含む」、及び「有する」は、包括的なものであり、記載した要素以外の付加的な要素が存在し得ることを意味する。
本開示は、固体送給ポンプを熱管理（例えば、冷却）するため、及び熱管理システムからポンプの内部及び外部にある乾燥固体物処理プロセスの構成要素又は他のプラント構成要素へのストリームを統合するためのシステムに関する。固体送給ポンプは、粒子状物質のような乾燥固体物を低圧領域から高圧領域に運ぶと共に、固体物の圧力を増大させる。しかしながら、固体物の圧力の増大に加えて、ポンプの入口から出口までの固体物の搬送速度が上昇すると熱が発生する。高熱の発生は、出口に隣接するポンプにおいて、出口に隣接する固体送給ガイドにおいて、ポンプのハウジングにおいて、及びポンプのロータに沿って生じる可能性がある。
本開示の実施形態は、固体送給ポンプ及び該固体送給ポンプの構成要素を冷却する熱管理システムを提供する。例えば、固体送給ポンプは、該固体送給ポンプの一部を通る熱制御（例えばクーラント）経路を含む。また、熱制御経路は、固体ポンプの固体送給ガイドの内部及び／又は外部にあるガイドクーラント経路を含むことができる。加えて、熱制御経路は、出口に沿って延び、１つ又はそれ以上の冷却コイルを含むことができる。更に、熱制御経路は、ポンプのハウジングを通って延びることができる。或いは、熱制御経路は、ロータクーラント経路を含むことができる。他の実施形態は、固体送給ポンプの一部を通る不活性流体熱制御部（例えば、不活性ガスクーラント経路）を含む固体燃料ポンプを提供する。特定の実施形態において、ポンプはまた、不活性流体熱制御経路に結合されて固体送給ポンプの上流側及び／又は下流側の熱制御経路からストリームを転用する不活性流体再循環システム（例えば、ガス再循環システム）を含むことができる。例えば、ストリームは、バグハウス又はビンを加温するために転用することができ、或いは、ストリームは、ポンプ内の望ましくないプロセスストリームを緩衝するために転用することができる。開示の実施形態の各々において、熱管理システムは、固体送給ポンプを冷却し、ポンプのハードウェア寿命を延ばすと共に、ポンプにおいて安価な材料の使用を可能にするよう設計される。
図１は、上述のような熱管理（例えば、冷却）システムを備えた１つ又はそれ以上の固体送給又は固体燃料ポンプ１０を利用する統合型ガス化複合サイクル（ＩＧＣＣ）システム１００の１つの実施形態の図である。固体送給ポンプ１０は、ポジメトリックポンプとすることができる。用語「ポジメトリック」は、ポンプ１０により供給される物質を計量（例えばその量を測定する）し、正に移動させる（例えば、その変位を捕らえて強制的に移動させる）ことができるものとして定義することができる。ポンプ１０は、固体燃料原材料のような物質の規定量を計量して正に移動させることができる。ポンプ経路は、円形形状又は湾曲形状を有することができる。固体送給ポンプ１０は、図１のＩＧＣＣシステム１００を参照して検討しているが、固体送給ポンプ１０の開示された実施形態は、あらゆる好適な用途（例えば、化学物質、肥料、代替天然ガス、輸送燃料、又は水素の製造）で使用することができる。換言すると、ＩＧＣＣシステム１００の以下の検討は、開示される実施形態をＩＧＣＣに限定することを意図するものではない。
ＩＧＣＣシステム１００は、合成ガス、すなわちシンガスを製造及び燃焼し、電気を生成することができる。ＩＧＣＣシステム１００の実施形態は、送給固体物などの燃料源１０２を含むことができ、これらをＩＧＣＣ用燃料源として利用できる。燃料源１０２は、石炭、石油コークス、バイオマス、木質系材料、農業廃棄物、タール、アスファルト、又は他の炭素含有物を含むことができる。燃料源１０２の固体燃料は、原材料調製ユニット１０４に送ることができる。原材料調製ユニット１０４は、例えば、燃料源１０２を細断、ミル加工、破砕、微粉砕、ブリケット、又はペレット化して乾燥原材料（例えば、粒子状物質）を生成することにより、該燃料源１０２のサイズ変更及び形状変更をすることができる。
図示の実施形態において、固体送給ポンプ１０は、原材料調製ユニット１０４からガス化装置１０６に原材料を供給する。固体送給ポンプ１０は、原材料調製ユニット１０４から受け取った燃料源１０２を計量し圧縮するよう構成される。不活性流体１２は、矢印１４で示すように固体送給ポンプ１０の一部に、又は矢印１６で示すように固体送給ポンプ１０の上流側の固体物送給経路に、もしくは矢印１８で示すように固体送給ポンプ１０から下流側の固体輸送経路に、或いはこれらの組み合わせに直接送ることができる。不活性流体１２は、不活性ガス、水、オイル、又は別のクーラント媒体を含むことができる。例えば、不活性ガスは窒素を含むことができる。熱制御経路（例えば、クーラント経路）に応じて、流体１２はまた、空気又は他のプラントプロセス流体を含むことができる。コントローラ２０は、固体送給ポンプ１０、ポンプ１０の上流側の固体物送給経路１６、及び／又はポンプ１０の下流側の固体物輸送経路１８への不活性流体１２の分配を制御する。より具体的には、コントローラ２０は、バルブ２２の調節により不活性流体１２の分配を制御する。特定の実施形態において、不活性流体１２は、最初に、ポンプ１０の上流側又は下流側に転用される前に固体送給ポンプ１０の一部を通って流れ、固体物送給処理（例えばビン又はバグハウスの加温）又はプラントもしくはシステム１００の他の構成要素において他の機能を果たすことができる。ガス化装置１０６は、原材料１０２をシンガス、例えば一酸化炭素と水素の組み合わせに転化する。この転化は、利用されるガス化装置１０６のタイプに応じて、高圧（例えば、約２０ｂａｒから８５ｂａｒ）高温（例えば、約７００℃から１６００℃）で制御された量の蒸気及び酸素に原材料を曝すことによって達成することができる。
ガス化プロセスは、熱分解プロセスを受ける原材料を含み、これにより原材料が加熱される。ガス化装置１０６内部の温度は、原材料を生成するため利用される燃料源１０２に応じて熱分解プロセス中に変わることができる。熱分解プロセス中の原材料の加熱は、固体物（例えば炭化物）及び残留ガス（例えば一酸化炭素、水素、及び窒素）を生成する。熱分解プロセスにより原材料から残された炭化物は、元の原材料の重さの最大で約３０％の重さがある場合がある。
ガス化装置１０６において部分酸化プロセスも生じる。酸化プロセスは、酸素を炭化物及び残留ガスに導入する段階を含むことができる。炭化物及び残留ガスは、酸素と反応して二酸化炭素及び一酸化炭素を形成し、これによりガス化反応用の熱が提供される。部分酸化プロセス中の温度は、約７００℃から１６００℃の範囲にわたることができる。ストリームは、ガス化中にガス化装置１０６内に導入することができる。炭化物は二酸化炭素及び蒸気と反応し、約８００℃から１１００℃にわたる温度で一酸化炭素と水素を生成することができる。本質的に、ガス化装置は、蒸気と酸素を利用して、原材料の一部を「燃焼」させて一酸化炭素を生成してエネルギーを放出し、該エネルギーが、更なる原材料を水素と追加の二酸化炭素とに転化する第２の反応を引き起こす。
このようにして結果として得られるガスはガス化装置１０６により製造される。結果として得られるガスは、約８５％が均等割合の一酸化炭素及び水素と、更に、ＣＨ4、ＨＣｌ、ＨＦ、ＣＯＳ、ＮＨ3、ＨＣＮ、及びＨ2Ｓ（原材料の硫黄含有量に基づく）を含むことができる。この結果として得られるガスは、含有物（例えばＨ2Ｓ）に起因して、未処理の、生の、又は酸性のシンガスと呼ぶことができる。ガス化装置１０６はまた、湿灰材料とすることができるスラグ１０８などの廃棄物を生成する場合がある。スラグ１０８は、ガス化装置１０６から取り除かれて、例えば道路基盤又は別の建築材料のように廃棄することができる。生のシンガスを清浄化する前に、シンガスクーラ１０７を利用して、高温のシンガスを冷却することができる。シンガスの冷却は、高圧蒸気を生成でき、これを利用して以下で説明するように発電を行うことができる。生のシンガスを冷却した後、ガス浄化ユニット１１０を利用して生のシンガスを清浄化することができる。ガス浄化ユニット１１０は、シンガスをスクラビング処理し、生のシンガスからＨＣｌ、ＨＦ、ＣＯＳ、ＨＣＮ、及びＨ2Ｓを除去することができ、これには、例えば、硫黄処理装置１１２における酸性ガス除去プロセスによる硫黄処理装置１１２における硫黄１１１の分離を含むことができる。更に、ガス浄化ユニット１１０は、水処理ユニット１１４により生のシンガスから塩１１３を分離することができ、該水処理ユニット１１４は、浄水技術を利用して生のシンガスから使用可能な塩１１３を生成することができる。続いて、ガス浄化ユニット１１０からのガスは、処理され、スイートニングされ、及び／又は精製されたシンガス（例えば、硫黄１１１がシンガスから除去されている）と、微量の他の化学物質（例えば、ＮＨ3（アンモニア）及びＣＨ4（メタン））とを含むことができる。
ガス処理装置１１６を利用して、処理済みシンガスからアンモニア及びメタン、並びにメタノール又はあらゆる残留化学物質など、残留ガス成分１１７を除去することができる。しかしながら、処理済みシンガスは、例えば、排ガスなど、残留ガス成分１１７を含有する場合でも燃料として利用できるので、処理済みシンガスからの残留ガス成分１１７の除去は任意である。現在のところ、処理済みシンガスは、約４０％のＣＯ、約４０％のＨ2、及び約２０％のＣＯ2を含むことができ、Ｈ2Ｓは実質的に取り去られている。この処理済みシンガスは、可燃性燃料としてガスタービンエンジン１１８の燃焼器１２０（例えば燃焼室）に送ることができる。或いは、ＣＯ2は、ガスタービンエンジンに送る前に処理済みシンガスから除去することができる。
ＩＧＣＣシステム１００は、更に、空気分離ユニット（ＡＳＵ）１２２を含むことができる。ＡＳＵ１２２は、例えば、蒸留技術により空気を成分ガスに分離するよう作動することができる。ＡＳＵ１２２は、圧縮機１２３から供給される空気から酸素を分離することができ、ＡＳＵ１２２は、分離した酸素をガス化装置１０６に移送することができる。加えて、ＡＳＵ１２２は、分離した窒素を希釈窒素（ＤＧＡＮ）圧縮機１２４に送ることができる。
ＤＧＡＮ圧縮機１２４は、ＡＳＵ１２２から受け取った窒素を少なくとも燃焼器１２０内の圧力と等しい圧力レベルにまで圧縮し、シンガスの適正な燃焼を妨害しないようにすることができる。すなわち、ＤＧＡＮ圧縮機１２４が窒素を適正なレベルまで十分に圧縮すると、ＤＧＡＮ圧縮機１２４は、圧縮窒素をガスタービンエンジン１１８の燃焼器１２０に送ることができる。窒素は、希釈剤として使用して、例えばエミッションの制御に役立てることができる。
上述のように、圧縮窒素は、ＤＧＡＮ圧縮機１２４からガスタービンエンジン１１８の燃焼器１２０に送ることができる。ガスタービンエンジン１１８は、タービン１３０、駆動シャフト１３１、及び圧縮機１３２、並びに燃焼器１２０を含むことができる。燃焼器１２０は、圧力下で燃料ノズルから噴射することができるシンガスのような燃料を受け取ることができる。この燃料は、圧縮空気並びにＤＧＡＮ圧縮機１２４からの圧縮窒素と混合されて、燃焼器１２０内で燃焼することができる。この燃焼は、高温の加圧排気ガスを生成することができる。
燃焼器１２０は、排気ガスをタービン１３０の排気出口に向けて配向することができる。燃焼器１２０からの排気ガスがタービン１３０を通過すると、排気ガスは、タービン１３０内のタービンブレードに力を加え、ガスタービンエンジン１１８の軸に沿って駆動シャフト１３１を回転させる。図示のように、駆動シャフト１３１は、圧縮機１３２を含む、ガスタービンエンジン１１８の様々な構成要素に接続されている。
駆動シャフト１３１は、タービン１３０を圧縮機１３２に接続し、ロータを形成することができる。圧縮機１３２は、駆動シャフト１３１に結合されたブレードを含むことができる。従って、タービン１３０内のタービンブレードの回転により、タービン１３０を圧縮機１３２に接続する駆動シャフト１３１が圧縮機１３２内のブレードを回転させることができる。この圧縮機１３２内のブレードの回転により、圧縮機１３２は、吸気口を介して受け取った空気を圧縮機１３２内で圧縮するようになる。次に、この圧縮空気を燃焼器１２０に送給し、燃料及び圧縮窒素と混合して、より高効率の燃焼を可能にすることができる。駆動シャフト１３１はまた、負荷１３４に接続することができ、該負荷は、例えば発電プラントにおいて電力を生成するための発電機のような固定負荷とすることができる。実際には、負荷１３４は、ガスタービンエンジン１１８の回転出力により動力供給されるあらゆる好適な装置であってもよい。
ＩＧＣＣシステム１００はまた、蒸気タービンエンジン１３６及び熱回収蒸気発生（ＨＲＳＧ）システム１３８を含むことができる。蒸気タービンエンジン１３６は第２の負荷１４０を駆動することができる。第２の負荷１４０もまた、電力を生成するための発電機とすることができる。しかしながら、第１及び第２の負荷１３４、１４０の両方は、ガスタービンエンジン１１８及び蒸気タービンエンジン１３６により駆動することができる他のタイプの負荷であってもよい。加えて、ガスタービンエンジン１１８及び蒸気タービンエンジン１３６は、例示の実施形態において示すように、別個の負荷１３４及び１４０を駆動することができるが、ガスタービンエンジン１１８及び蒸気タービンエンジン１３６はまた、単一のシャフトを介して単一の負荷を駆動するように縦一列の形態で利用することもできる。ガスタービンエンジン１１８と同様に蒸気タービンエンジン１３６の具体的な構成は、実装時固有とすることができ、セクションのあらゆる組み合わせを含むことができる。
ＩＧＣＣシステム１００はまたＨＲＳＧ１３８を含むことができる。高圧蒸気は、シンガスクーラ１０７からＨＲＳＧ１３８に導入することができる。また、ガスタービンエンジン１１８からの加熱排気ガスは、ＨＲＳＧ１３８に導入され、これを用いて水を加熱し、蒸気タービンエンジン１３６に動力を供給するのに使用される蒸気を生成することができる。例えば、蒸気タービンエンジン１３６の低圧セクションからの排気は、凝縮器１４２中に配向することができる。凝縮器１４２は冷却塔１２８を利用して、加熱された水と冷水を交換することができる。冷却塔１２８は、冷水を凝縮器１４２に提供して、蒸気タービンエンジン１３６から凝縮器１４２に送られた蒸気の凝縮を助けるように機能する。次いで、凝縮器１４２からの凝縮液は、ＨＲＳＧ１３８中に配向することができる。この場合も同様に、ガスタービンエンジン１１８からの排気はまた、ＨＲＳＧ１３８内に配向し、凝縮器１４２からの水を加熱し蒸気を生成することができる。
ＩＧＣＣシステム１００のような複合サイクルシステムにおいて、高温排気は、シンガスクーラ１０７により生成された蒸気と同伴して、ガスタービンエンジン１１８から流れてＨＲＳＧ１３８を通過することができ、ここで高圧高温の蒸気を生成するのに使用することができる。次に、ＨＲＳＧ１３８により生成された蒸気は、発電のため蒸気タービンエンジン１３６を通過することができる。加えて、生成した蒸気はまた、蒸気を用いることができる他のあらゆるプロセス、例えばガス化器１０６に供給することができる。ガスタービンエンジン１１８生成サイクルは、多くの場合、「トッピングサイクル」と呼ばれることが多く、他方、蒸気タービンエンジン１３６生成サイクルは、「ボトミングサイクル」と呼ばれることが多い。図１に示すように、これら２つのサイクルを組み合わせることによって、ＩＧＣＣシステム１００は、両方のサイクルにおいてより大きな効率をもたらすことができる。詳細には、トッピングサイクルからの排熱を捕捉し、ボトミングサイクルで使用される蒸気を生成するのに用いることができる。
図２及び図３は、固体送給ポンプ１０に関連する種々の熱制御システム（例えば冷却システム）、及びポンプ１０の上流側及び／又は下流側の熱管理システムからストリームの転用を示している。図２は、熱管理システム１５０（例えば、冷却システム１５０）を備えた、図１に示す固体送給ポンプ１０の１つの実施形態の概略図である。固体物送給経路は、バグハウス１５２、送給ビン１５４、及び固体送給ポンプ又は乾燥固体物ポンプ１０の上流側に位置付けられるホッパー１５６を含む。乾燥固体物原材料１５８は、乾燥固体物１５８をホッパー１５６に送る送給ビン１５４内に配置される。ホッパー１５６は、固体送給ポンプ１０の入口１６０に結合される。ホッパー１５６は、原材料又は乾燥固体物１５８の固体送給ポンプ１０への均一な一定流量を確保するための原材料緩衝部としての役割を果たす。ホッパー１５６及び／又は送給ビン１５４は、窒素などの大気放出可能なキャリアガス内に同伴するダストがホッパー１５６及び／又は送給ビン１５４からブロア１５３によって導管内に流出させることができるベントを含むことができる。ブロア１５３は、同伴ダストをホッパー１５６及び／又は送給ビン１５４からサイクロンセパレータ及びバグハウスシステム１５２内に運ぶ。次に、サイクロンセパレータ及びバグハウスシステム１５２は、例えば、空力的ボルテックス効果、重力、及びフィルタのセット（すなわち、バグハウス）を使用することによって、ガスからダスト粒子状物質を分離する。分離したダスト粒子状物質は、燃料粒子状物質を含むことができ、これは、乾燥固体物１５８と同様に再利用することができる。粒子状物質を含まない清浄ガスは、排気ベント１６１を介して排出される。
以下でより詳細に説明するように、入口１６０を介して固体送給ポンプ１０に流入したときの乾燥固体物１５８は、ポンプ１０の出口１６２から排出される前に低圧から高圧に運ばれる。特定の実施形態において、ポンプ１０の入口１６０及び出口１６２の位置は変わる可能性がある。乾燥固体物１５８の運搬及び加圧により、固体送給ポンプ１０内の熱の蓄積がもたらされる。図２は、固体送給ポンプ１０の一部分で発生する熱を低減する熱管理システム１５０を示している。例えば、図示の固体送給ポンプ１０は、固体送給ポンプ１０のハウジング１６の対流冷却を可能にするための複数の突出部又はフィン１６４を含む。フィン１６４は、固体送給ポンプ１０に対する構造的完全性を提供すると共に、ポンプ１０から熱を奪うための追加の表面積を提供する。フィン１６４は、ポンプ１０の回転軸に水平又は垂直の何れかとすることができる。
加えて、固体送給ポンプ１０は、液体クーラント１６８に結合することができる。液体クーラント１６８は、固体送給ポンプ１０の一部又は複数の部分を介してクーラント経路を通して送られる。固体送給ポンプ１０によって発生する熱は、液体クーラント１６８に伝達される。液体クーラント１６８は、水又はオイルを含むことができる。加熱された液体クーラント１６８が固体送給ポンプ１０から離れると、クーラント１６８は、熱を熱交換器１７０に伝達する。一部の実施形態において、熱交換器１７０は、ポンプ１０にて冷却を提供する冷凍サイクルを含むことができる。熱交換器１７０に伝達される熱は、別のプラント構成要素１７２に転用することができる。
固体送給ポンプ１０から加温された加熱液体クーラント１６８は、固体送給ポンプ１０の別の部分に移送することができる。例えば、加熱液体クーラント１６８を用いて、固体送給ポンプ１０のギアボックス又は油圧システム内のオイルを加温することにより、潤滑油温度を調節することができる。特定の実施形態において、非加熱液体クーラント１６８は、オイルを冷却するのに用いることができる。
コントローラ１７４は、固体送給ポンプ１０への液体クーラント１６８の分配、並びにバルブ１７６を介した熱交換器１７０からプラント構成要素１７２への熱の伝達を調節することができる。これらのバルブ１７６は、プラント構成要素１７２と熱交換器１７０との間、並びに液体クーラント１６８と固体送給ポンプ１０との間に分配させることができる。コントローラ１７４はまた、液体クーラント１６８の他の態様を調節することができる。例えば、複数のタイプの液体クーラント１６８が利用可能である場合、コントローラ１７４は、ターゲットのクーラント経路に液体クーラント１６８のタイプを選択し、及び／又は固体送給ポンプ１０内のクーラント経路を選択することができる。更に、コントローラ１７４は、ファン１７８に結合されて該ファン１７８を調節する。ファン１７８は、固体送給ポンプ１０のハウジング１６６上に位置付けられるフィン１６４にわたって空気流を強制流動させる。従って、強制対流冷却は、単独で、或いは、液体クーラント１６８及び／又はガスクーラント１８０と組み合わせて用いることができる。
図示のように、固体送給ポンプ１０は、ガスクーラント１８０に結合される。ガスクーラント１８０は、窒素、又は窒素／空気混合気などの不活性ガスを含むことができる。ガスクーラント１８０は、固体送給ポンプ１０の一部又は複数の部分を介してクーラント経路を通して送られる。固体送給ポンプ１０によって発生する熱は、ガスクーラント１８０に伝達される。加熱されたガスクーラント１８０が固体送給ポンプ１０から離れると、クーラント１８０は、熱を熱交換器１８２に伝達する。熱交換器１８２に伝達される熱は、上述のように別のプラント構成要素１７２に転用することができる。加熱ガスクーラント１８０は、上述の加熱液体クーラント１６８と同様に用いることができる。
コントローラ１８４は、固体送給ポンプ１０へのガスクーラント１８０の分配、並びにバルブ１８６を介した熱交換器１８２からプラント構成要素１７２への熱の伝達を調節することができる。これらのバルブ１８６は、プラント構成要素１７２と熱交換器１８２との間、並びにガスクーラント１８０と固体送給ポンプ１０との間に分配させることができる。コントローラ１７４はまた、ガスクーラント１８０の他の態様を調節することができる。例えば、コントローラ１７４は、ガスクーラント１８０が流れる固体送給ポンプ１０の所望の部分（例えば、出口１６２）を変えることができる。
一部の実施形態において、熱管理システム１５０はまた、システム１５０から固体送給ポンプ１０の上流側又は下流側の固体送給処理の態様にストリームを転用することができる。例えば、熱管理システム１５０からのストリームは、ビン曝気、バグハウス加温、ビン加温、及び以下でより詳細に説明するような他の機能において転用することができる。図３は、不活性流体再循環（例えば、ガス再循環）を有する熱管理システム１５０を備えた、図１に示す固体送給ポンプ１０の１つの実施形態の概略図である。図示の実施形態は、固体送給ポンプ１０、ホッパー１５６、送給ビン１５４、バグハウス１５２、並びに図２で説明した液体クーラント１６８及びファン１７８を有する熱管理システム１５０を含む。更に、熱管理システム１５０は、ガス供給システム１９６及び不活性流体再循環システム１９８（例えば、ガス再循環システム１９８）を含む。ガス供給システム１９６は、固体送給ポンプ１０の一部を通って位置付けられる１つ又はそれ以上の熱制御経路（例えば、クーラント経路）に結合される。ガス供給システム１９６は、不活性ガス２００を受け取り、ガス２００を固体送給ポンプ１０の１つ又はそれ以上の熱制御経路（例えば、不活性流体又は不活性ガスクーラント経路）に供給する。不活性ガス２００は、窒素又は空気／窒素混合気を含むことができる。図示の実施形態はガス供給システム１９６を含むが、特定の実施形態において、他の供給システム（例えば、流体供給システム）が熱制御経路に流体を供給してもよい。不活性流体再循環システム１９８はまた、固体送給ポンプ１０の不活性流体熱制御経路又は不活性ガスクーラント経路に結合される。供給される不活性ガス２００は、熱制御経路を通って流れ、熱は、固体送給ポンプ１０の１つ又はそれ以上の部分からガス２００に伝達される。加熱ガス２００は、固体送給ポンプ１０からガス再循環システム１９８に出る。特定の実施形態において、不活性流体再循環システム１９８は、熱交換器に結合されて、不活性流体を加熱及び／又は冷却することができる。
不活性流体再循環システム１９８は、固体送給ポンプ１０の上流側の固体物送給経路１６と結合するよう構成される。例えば、不活性流体再循環システム１９８は、バグハウス１５２、固体物送給ビン１５４、又は固体物送給経路１６における固体物送給ホッパー１５６に結合することができる。不活性流体再循環システム１９８はまた、固体送給ポンプ１０の下流側の固体物輸送経路１８と結合するよう構成される。例えば、不活性流体再循環システム１９８は、固体物輸送経路１８において緩衝チャンバ２０２に結合される。不活性流体再循環システム１９８はまた、加熱ガス２００を別のプラント構成要素１７２（例えば、ガス化装置１０６）に分配することができる。特定の実施形態において、加熱ガス２００は、例えば、潤滑油温度を調節するために固体送給ポンプ１０の１つ又はそれ以上の熱制御経路に再分配することができる。
コントローラ２０４は、ガス供給システム１９６及び不活性流体再循環システム１９８の両方に結合され、ガス２００の分配を調節する。コントローラ２０４は、分配されるガス２００の量を調節し、ガスの熱制御経路並びにガス供給システム１９６に関連する他の機能を選択することができる。コントローラ２０４はまた、固体送給ポンプ１０の上流側又は下流側の種々の固体物送給処理位置への加熱ガス２００の分配を調節することができる。例えば、加熱ガス２００は、送給ビン１５４及びホッパー１５６を曝気するために上流側に分配され、乾燥固体物１５８の流れがビン１５４及びホッパー１５６を通って固体送給ポンプ１０の入口１６０に向けて流下するのを維持することができる。また、加熱ガス２００は、上流側で分配されて、バグハウス１５２、送給ビン１５４、及び／又はホッパー１５６を加温し、この位置内での露点凝縮を防ぐことができる。加えて、加熱ガス２００は、送給ビン１５４及び／又はホッパー１５６に分配されて、例えば点火ポイントを下回って酸素濃度を維持するように、これらの位置における不活性状態をパージ又は提供することができる。パージはまた、含塵ガスをバグハウス１５２に向けて転用するのを助けることができる。更に、加熱ガス２００は、緩衝チャンバ２０２の下流側に分配され、固体送給ポンプ１０の上流側に移動することによる下流側の構成要素（例えば、ガス化装置１０６）からの望ましくないプロセスガス漏出を防ぐことができる。従って、固体送給ポンプ１０を冷却するのに使用されるストリームからの熱は、固体物送給処理の他の機能に役立つことができる。
図４から２２は、固体送給ポンプ１０の熱管理（例えば、冷却）についての種々の実施形態を示している。図４は、単一の熱制御経路２１４（例えば、クーラント経路２１４）を備えた固体送給ポンプ１０の１つの実施形態の側断面図である。図４に示すように、固体送給ポンプ１０は、ハウジング１６６、入口１６０、出口１６２、ロータ２１６、及び熱制御経路２１４を含む。ロータ２１６は、２つの実質的に対向する平行回転ディスクを含むことができ、該回転ディスクは、これらの間の固体物を駆動するため、突出部により定められる個別キャビティを含む。回転ディスクは、入口１６０から出口１６２に向かって回転方向でハウジング１６６に対して移動可能である。入口１６０及び出口１６２は、入口１６０及び出口１６２が内部送給通路又は湾曲通路２２０（例えば、円形又は環状通路）に結合される。湾曲通路２２０は、２つの回転ディスクの間で且つハウジング１６６内に配置される。固体送給ガイド２２２は、出口１６２に隣接して配置される。固体送給ガイド２２２は、回転ディスク間で湾曲通路２２０にわたって延びる。固体送給ガイド２２２は、ガイド壁２２４と、ロータ２１６と相互作用する表面２２６とを含むことができる。固体送給ポンプ１０の効率性能を確保するために、固体送給ガイド２２２のロータ接続面２２６は、ロータ２１６の外面２２８の形状に密接に輪郭形成することができる。
粒子状物質は、低圧領域にて入口１６０の開口２３０を介して送給ビン１５４及びホッパー１５６を通って送給され、固体送給ポンプ１０は、接線力又はスラストをロータ２１６の回転方向２１８で粒子状物質に接線力又はスラストを印加する。粒子状物質の流れ２３２の方向は、高圧領域にて入口１６０から出口１６２に向かう。粒子状物質が湾曲通路２２０を通って回転すると、該粒子状物質は、湾曲通路２２０にわたって延びる出口１６２に隣接して配置された固体送給ガイド２２２のガイド壁２２４に衝突する。この領域において、粒子状物質は固着し、圧力が増大し、ほぼ一定の割合でポンプ１０から出る。固体送給ガイド２２２は、粒子状物質を出口１６２及び吐出開口２３４に通し、高圧ベッセルに接続された出口導管内に、又は搬送管路内に送る。
粒子状物質の搬送における加圧及び速度増大により、固体送給ポンプ１０全体にわたって、例えば、出口１６２及び／又は固体送給ガイド２２２又はその近傍にて熱が発生する。図示のように、固体送給ポンプ１０は、出口１６２に沿って熱制御経路２１４を含む。特定の実施形態において、熱経路２１４は、単一の熱クーラント経路２１４を形成し、出口１６２の周りに配置される単一のコイル１４２を含むことができる。図５は、コイル１４２の第１の部分２３７が出口１６２の周りを３６０度回転できることを示している、熱制御経路２１４のコイル１４２（例えば、冷却コイル１４２）の側断面図である。図４に示すように、コイル１４２は、固体送給ガイド２２２を通って延びる。他の実施形態では、コイル１４２は、固体送給ガイド２２２の外部で及び／又はこれに隣接して出口１６２の周りに延びることができる。ここでは、コイル１４２を取り外すことなく固体送給ガイド２２２の取り外し及び交換を可能にすることが望ましいとすることができる。コイル１４２の第２の部分２３９は、図４及び５に示すように、ジグザグ（出口の約１８０度又はそれ未満の後退前進）又は別の蛇行流路で出口１６２を越えて出口１６２近傍のハウジング１６６内に延びることができる。一部の実施形態において、コイル１４２全体は、出口１６２及び／又は固体送給ガイド２２２の周りにジグザグパターン又は蛇行流路で配置することができる。特定の実施形態において、コイル２３６に加えて、クーラント経路２１４は、クーラントを循環して熱を出口１６２から逸らすために、出口１６２の周りで円周方向に配置された外部通路を含むことができる。
固体送給ポンプ１０を冷却するために、上述の不活性ガス２００は、熱制御経路２１４（例えば、不活性ガスクーラント経路２１４又は不活性流体熱制御経路２１４）を通って循環される。他の実施形態では、冷却水又は潤滑油は、熱制御経路２１４を通って循環することができる。熱は、出口１６２及び／又はハウジング１６６のようなポンプ１０の構成要素から不活性ガス２００に伝達される。加熱不活性ガス２００は、クーラント経路２１４に結合された不活性流体再循環システム１９８に分配される。上述のように、加熱不活性ガス２００は、固体送給ポンプ１０の下流側又は上流側に分配され、又は単に大気に放出することができる。例えば、加熱不活性ガス２００は、上述のように、加温、不活性化、及び／又は曝気のためにホッパー１５６及びビン１５４に分配することができる。ホッパー１５６は、二重壁２３８を含むことができる。二重壁２３８は、加温された不活性ガス２００の通過のため、矢印２４０で示された多孔性パッド又はジェットを含むことができる。
図６は、複数の熱制御経路２１４（例えば、複数のクーラント経路２１４）を備えた固体送給ポンプ１０の実施形態の側断面図である。固体送給ポンプの構造及び動作は、図４で説明される。図示のように、固体送給ポンプ１０は熱制御経路２１４を含む。熱制御経路２１４は、第１のコイル２４８（例えば、冷却コイル２４８）及び第２のコイル２５０（例えば、冷却コイル２５０）を含み、出口１６２の周りに少なくとも部分的に配置される。加えて、第１及び第２のコイル２４８及び２５０は、出口１６２の対向する側部に配置される。図示のように、第１のコイル２４８は、固体送給ガイド２２２を通って延びる。
特定の実施形態において、第１のコイル２４８は、固体送給ガイド２２２の外部及び／又は隣接し且つ出口１６２の周りに延びることができる。図７は、１８０度の転回又は他の蛇行流路を備えたジグザグパターンを示す、第１のコイル２４８の１つの実施形態の側断面図である。同様に、図８は、１８０度の転回又は他の蛇行流路を備えたジグザグパターンを示す、第２のコイル２４８の１つの実施形態の側断面図である。従って、図示の第１及び第２のコイル２４８及び２５８は、個々には出口１６２の周りに３６０度延びることはないが、全体としては出口１６２の周りに約３６０度延びている。換言すると、各コイル２４８及び２５０は、出口１６２の周りでは部分的に（例えば１８０度）湾曲し、反対方向に出口１６２の周り（例えば１８０度）を転回し湾曲して戻る、以下同様である。図６及び８に更に示すように、第２の冷却コイル２５０は、出口１６２を超えて該出口１６２近傍のハウジング１６６に延びることができる。
第１及び第２のコイル２４８及び２５０は、別個の熱制御経路２１４の一部とすることができる。例えば、第１の熱制御経路２５２（例えば、クーラント経路２５２）は、第１のコイル２４８を含むことができ、第２の熱制御経路２５４（例えば、クーラント経路２５４）は、第２のコイル２５０を含むことができる。別個の熱制御経路２１４（例えば、２５２及び２５４）により、ポンプ１０の各部分の独立制御は、温度勾配を能動的に制御することができる。例えば、出口１６２及び固体送給ガイド２２２の温度勾配は、異なる温度範囲内に維持することができる。不活性ガス２００は、上述のような各熱制御経路２１４（例えば、不活性ガスクーラント経路２１４）に供給され、固体送給ポンプ１０を低客する。特定の実施形態において、第１及び第２の熱制御経路２５２及び２５４は、同じ又は異なる不活性ガス２００を供給することができる。他の実施形態では、第１及び第２の熱制御経路２５２及び２５４は、冷却水又は潤滑油を供給することができる。上記で詳細に説明されるように、熱は、固体送給ポンプ１０から熱制御経路２５２及び２５４に伝達される。加熱不活性ガス２００は、第１及び第２の熱制御経路２５２及び２５４の両方に結合された不活性流体再循環システム１９８に分配される。上述のように、加熱不活性ガス２００は、固体送給ポンプ１０の下流側又は上流側に分配することができる。例えば、加熱不活性ガス２００は、上述のように、加温、不活性化、及び／又は曝気のためのホッパー１５６及びビン１５４に分配することができる。また、第１及び第２の熱制御経路２５２及び２５４からの加熱不活性ガス２００は、固体送給ポンプ１０の下流側又は上流側の何れかの異なる位置に転用することができる。例えば、第１の熱制御経路２５２からの加熱不活性ガス２００は、加温のためビン１５４に対して上流側に転用することができ、他方、第２の熱制御経路２５２からの加熱不活性ガス２００は、緩衝体として緩衝チャンバ２０２に対して下流側に転用することができる。
上述のように、熱制御経路２１４は、ポンプ１０の固体送給ガイド２２２と関連することができる。例えば、図９は、固体送給ガイド２２２に関連するガイド経路２６４（例えば、ガイドクーラント経路２６４）の１つの実施形態の側断面図である。固体送給ポンプの主な構造及び動作は図４において説明される。固体送給ポンプ１０は、固体送給ガイド２２２と接触した熱制御経路２１４（すなわち、ガイドクーラント経路２６４）を含む。以下でより詳細に説明するように、ガイドクーラント経路２６４は、固体送給ガイド２２２の内部及び／又は外部にあることができる。不活性ガス２００は、ガイドクーラント経路２６４に供給される。ガイドクーラント経路２６４は、固体送給ガイド２２２の上部２６６から固体送給ガイド２２２の底部２６８まで延び、ここで不活性ガス２００はロータ２１６の外面２２８又はその近傍から出る。固体送給ポンプ１０の作動中、固体送給ガイド２２２にて発生するほとんどの熱は、ガイド壁２２４とロータ２１６と相互作用する表面２２６とに沿っている。熱は、固体送給ガイド２２２及びロータ２１６の外面２２８の両方から不活性ガス２００に伝達される。次に、加熱不活性ガス２００は、固体送給ガイド２２２の下流側で固体送給ガイド２２２と固体送給ポンプ１０の入口１６０との間に位置付けられる通気口２７０に移動する。一部の実施形態において、加熱不活性ガスは、固体送給ポンプ１０の下流側に転用し、バグハウス１５２又は他の構成要素を加温することができる。
上述のように、ガイド経路２６４は、固体送給ガイド２２２に対して内部にあることができる。図１０は、図９の線１０−１０から見た固体送給ガイド２２２の内部に延びるガイド経路２６４の１つの実施形態の上面図である。固体送給ガイド２２２は、固体送給ガイド２２２を貫通して半径方向に延び、ロータ２１６の外面２２８近傍のガイド２２２の底部２６８から出る内部経路２８０（例えば、内部クーラント経路２８０）を有するガイド経路２６４を含む。内部クーラント経路２８０は、不活性ガス２００の通過のための固体送給ガイド２２２を通る複数の通路を含む。通路２８２は、ほぼ楕円形の形状を含み、この形状には円又は楕円を含むことができる。他の実施形態では、通路２８２は、湾曲形状、直線形状（例えば方形）、又はこれらの組み合わせを含むことができる。通路２８２の数、サイズ、及び位置は、ガイド２２２の種々の実施形態において変えることができる。例えば、通路の数は、２から２０又はそれよりも多い範囲にわたることができる。図示の実施形態において、通路２８２の断面積は均一である。他の実施形態では、断面積は、通路２８２毎に変わることができる。図示のように、通路２８２は、固体送給ガイド２２２のガイド壁２２４近傍に位置付けられ、ガイド壁２２４に沿った冷却を可能にする。加えて、通路２８２は、固体送給ガイド２２２の側壁２８４に沿って位置付けられる。内部クーラント経路２８０は、固体送給ガイド２２２からの熱の伝達、並びにロータ２１６の外側表面から不活性ガス２００への熱の伝達を可能にする。次に、加熱ガス２００は、上述のように通気口２７０に伝達される。
或いは、ガイド経路２６４は、固体送給ガイド２２２の外部にあることができる。図１１は、図９の線１０−１０から見た、固体送給ガイド２２２の外部に延びるガイド経路２６４の１つの実施形態の上面図である。固体送給ガイド２２２は、不活性ガス２００の通過のため、固体送給ガイド２２２の外部に沿って延びる外部経路（例えば、外部クーラント経路２９４）を有するガイド経路２６４を含む。外部クーラント経路２９４を通過するガス２００は、ロータ２１６の外面２２８近傍のガイド２２２の底部２６８から出る。図示のように、外部クーラント経路２９４は、ガイド壁２２４、側壁２８４、及び後壁２９６を含む。特定の実施形態において、外部クーラント経路２９４は、これらの壁部の１、２、又は３つだけを含むこともできる。外部クーラント経路２９４は、壁の各々の一部だけ、或いは壁全体を含むこともできる。外部クーラント経路２９４は、固体送給ガイド２２２からの熱、並びにロータ２１６の外側表面から不活性ガス２００への熱の伝達を可能にする。次に、加熱ガス２００は、上述のように通気口２７０に移送される。
一部の実施形態において、ガイド経路２６４は、固体送給ガイド２２２に対し内部及び外部にあることができる。図１２は、図９の線１０−１０から見た、固体送給ガイド２２２の内部及び外部に延びるガイド経路２６４の１つの実施形態の上面図である。固体送給ガイド２２２は、ガイドクーラント経路２６４を含む。ガイドクーラント経路２６４は、図１０で説明する内部クーラント経路２８０と、図１１において上述したような外部クーラント経路２９４とを含み、ガイド壁２２４、側壁２８４、及び後壁２９６を冷却する。加えて、外部クーラント経路２９４は、固体送給ガイド２２２の外部に沿った複数のクーラント溝及び／又は突出部３０５を含む。図示のように、クーラント溝３０４は、固体送給ガイド２２２の各壁部上に位置付けられる。特定の実施形態において、クーラント溝３０４は、これらの壁の１、２、又は３つの上に位置付けることができる。クーラント溝３０４の数及びサイズは、固体送給ガイド２２２の各壁部によって、並びに壁部間で変えることができる。例えば、クーラント溝３０４の数は、２から１０、５から２０、又はそれ以上にわたることができる。クーラント溝３０４の形状もまた変わることができる。例えば、クーラント溝３０４は、湾曲形状、直線形状、又はその組み合わせを有することができる。クーラント溝３０４は、外部クーラント経路２９４を通過する不活性ガスにより冷却できる固体送給ガイド２２２の外部表面積を増大させる。内部及び外部クーラント経路２８０及び２９４は、固体送給ガイド２２２からの熱、並びにロータ２１６の外側表面からの熱を伝達することができる。次いで、加熱ガス２００は、上述のように通気口２７０に移送される。
実施形態は、固体送給ガイド２２２を冷却する追加の特徴部を含むことができる。図１３は、図９の線１３−１３から見た、固体送給ガイド２２２の１つの実施形態の部分側断面図である。図示のように、固体送給ガイド２２２は、ガイド２２２の上面３１０上に位置付けられた、対流冷却を可能にする複数の突出部又はフィン３０８を含む。フィン３０８は、固体送給ガイド２２２に追加の剛性、並びにガイド２２２から熱を対流移動させるための追加の表面積を提供する。特定の実施形態において、フィン３０８は、固体送給ガイド２２２の後壁２９６上に位置付けることができる。フィン３０８が後壁２９６上に位置付けられる場合、熱を逃がすことを可能にするために、固体送給ガイド２２２のハウジング１６６と後壁２９６との間に小ギャップが存在してもよい。このギャップに不活性ガス又は周囲空気２００を注入してフィン３０８を通過させ、固体送給ガイド２２２を冷却することができる。フィン３０８の数及び形状は多種多様とすることができる。例えば、固体送給ガイド２２２の単一の表面上のフィン３０８の数は、１から１０又はそれよりも多い範囲にわたることができる。固体送給ガイド２２２の対流冷却は、受動的（例えば、ファンなし）であってもよく、又は能動的／強制的（例えば、ファン）であってもよい。
実施形態は、固体送給ポンプ１０のハウジング１６６を冷却するための特徴部を含むことができる。図１４は、ハウジング経路３１６（例えば、ハウジングクーラント経路３１６）を備えた固体送給ポンプ１０の１つの実施形態の側断面図である。固体送給ポンプ１０は、上記で構造的に説明したようなものと同様である。固体送給ポンプ１０は、上述のように、出口１６２に沿って配置された熱制御経路２１４を含む。加えて、熱制御経路２１４は、ハウジングクーラント経路３１６を含む。ハウジングクーラント経路３１６は、ハウジング１６６を通って方向３１８でロータ２１６の周りを円周方向に延びる。不活性ガス２００は、熱制御経路２１４を通過して出口１６２に沿って、及び経路３１６を介してハウジング１６６の周りを循環する。例えば、図示の不活性ガス２００は、最初に出口１６２の周りでコイル１４２を通って流れ、次いで、経路３１６を通ってハウジング１６６の周りを不活性流体再循環システム１９８まで部分的に流れる。上述のように、他の実施形態では、冷却水又は潤滑油を熱制御経路２１４に通して循環させることができる。不活性ガス２００がハウジングクーラント経路３１６を通って出口１６２に隣接する位置から入口１６０付近まで循環すると、ハウジング１６６からガス２００に熱が伝達される。その結果、加熱ガス２００は、熱制御経路２１４に結合された不活性流体再循環システム１９８に伝達される。上述のように、加熱不活性ガス２００は、固体送給ポンプ１０の下流側又は上流側に分布させることができる。例えば、加熱ガス２００は、上述のように加温、不活性化、及び／又は曝気のためホッパー１５６及びビン１５４に分布させることができる。
他の実施形態は、固体送給ポンプ１０のロータ２１６を冷却するための特徴部を含むことができる。例えば、図１５は、ロータ経路３２６（例えば、ロータクーラント経路３２６）を備えた固体送給ポンプ１０の１つの実施形態の側断面図である。固体送給ポンプ１０は、上記で構造的に説明したようなものと同様である。固体送給ポンプ１０は、ロータクーラント経路３２６を介してロータ２１６を通って延びた熱制御経路２１４を含む。不活性ガス２００は、例えば、ハウジング１６０内のノッチの周りにガス２００を注入し、ガス２００をロータ２１６の中空内部３３０に流入させるようにすることによって、ロータクーラント経路３２６に導入することができる。中空内部３３０において、ガス２００は、矢印３２８で示すようにロータ２１６の内壁に沿って循環し、熱がガス２００に伝達される。不活性ガス２００は、ハウジング１６６及びロータ２１６のキャビティをパージ及び冷却すると共に、ハウジング１６６、ロータ２１６、及び軸受全体にわたってほぼ均一な温度にする。次いで、加熱ガス２００は、熱制御経路２１４に結合された不活性流体再循環システム１９８に移送される。上述のように、加熱不活性ガス２００は、固体送給ポンプ１０の下流側又は上流側に分布させることができる。
ロータ２１６は、ロータクーラント経路３２６によりロータ２１６の冷却を改善するために、図１６から１８において以下で説明するような種々の特徴部及び構成を含むことができる。例えば、図１６は、衝突冷却用に設計されたロータ２１６の１つの実施形態の側断面図である。ロータ２１６は、矢印３３８で示されるように、ロータ２１６の内面３４０に向かって不活性ガス２００を配向するインピンジメントジェット３３６の円形構成を含む。ジェット３３６による不活性ガス２００の通過により、ロータ２１６の内面３４０の衝突冷却を可能にする。別の実施例によれば、図１７は、コイル３４６（例えば、冷却コイル３４６）を備えたロータ２１６の１つの実施形態の側断面図である。ロータ２１６は、ロータ２１６の内面３４０に沿って分配された複数の固定コイル３４６を含む。不活性ガス２００又は別の不活性流体は、ロータ２１６を冷却するためにコイル３４６を通って循環することができる。別の実施例によれば、図１８は、混合フィン３５０を備えたロータ２１６の１つの実施形態の側断面図である。ロータ２１６は、ロータ２１６の内面４０に結合された複数の混合フィン３５０を含む。混合フィン３５０は、スワールを誘起し、及び／又はロータ２１６の中空内部３３０内の不活性ガス２００の流れを循環させる。特定の実施形態において、ロータ２１６は、コイル３４６、及びフィン３５０の何らかの組み合わせを含むことができる。
図１９は、内部ロータ経路３２６（例えば、内部ロータクーラント経路３２６）を備えた固体送給ポンプ１０の１つの実施形態の側断面図である。固体送給ポンプ１０は、上記で構造的に説明したようなものと同様である。固体送給ポンプ１０は、ロータクーラント経路３２６を介してロータ２１６を通って延びた熱制御経路２１４を含む。不活性ガス２００は、例えば、ロータ２１６の周りに円周方向分散された開口３５６にガスを注入し、ガス２００をロータ２１６の中空内部３３０に流入させるようにすることによって、ロータクーラント経路３２６に導入することができる。中空内部３３０において、ガス２００は、矢印３２８で示すようにロータ２１６の内壁に沿って循環し、熱がガス２００に伝達される。不活性ガス２００は、ハウジング１６６及びロータ２１６のキャビティをパージ及び冷却すると共に、ハウジング１６６、ロータ２１６、及び軸受全体にわたってほぼ均一な温度を提供する。加熱ガス２００は、ロータ２１６の中央開口３５８を介して流出し、次いで、不活性流体再循環システム１９８に移送される。上述のように、加熱不活性ガス２００は、固体送給ポンプ１０の下流側又は上流側に分布させることができる。
図２０は、ロータクーラント経路３２６のルートとして詳細な説明を提供する。図２０は、図１９の線２０−２０から見た、固体送給ポンプ１０の１つの実施形態の部分断面図である。不活性ガス２００は、矢印３６８により示すように、固体送給ポンプ１０のハウジング１６６の開口３６６を通って注入される。次に、不活性ガス２００は、矢印３７０で示すように、ロータ２１６の開口３５６に流入し、ロータ２１６の中空内部３３０内に入る。開口３５６は、ロータ２１６の外面２２８に隣接し且つその下方に位置付けられ、ここで乾燥固体物１５８が通過する。不活性ガス２００は、矢印３７２で示すように、ロータ２１６の内部３３０内で循環し、ハウジング１６６及びロータ２１６のキャビティ３７４をパージ及び冷却すると共に、ハウジング１６６、ロータ２１６、及び軸受全体にわたってほぼ均一な温度を提供する。加熱ガス２００は、矢印３７８で示すように、開口３７６を介してキャビティ３７４から出て、ロータ２１６の回転中心である中心線３８２に沿ってロータ２１６全体に延びるシャフト３８０に入る。加熱ガス２００は、矢印３８４で示すように、シャフト３８０に沿って流れ、ここでガス２００は、不活性再循環システム１９８に送られ、続いて、上述のように固体送給ポンプ１０の下流側又は上流側に分布させることができる。
或いは、ロータクーラント経路３２６は、閉回路の熱制御経路２１４（閉回路クーラント経路２１４）の一部を形成することができる。図２１は、出口１６２に沿ってロータクーラント経路３２６に延びる熱制御経路２１４を備えた、固体送給ポンプ１０の１つの実施形態の側断面図である。固体送給ポンプ１０は、上記で構造的に説明したようなものと同様である。固体送給ポンプ１０は、ロータクーラント経路３２６を介してロータ２１６を通って延びる熱制御経路２１４を含む。不活性ガス２００は、例えば、コイル１４２から開始して熱制御経路２１４を通って循環することができる。不活性ガス２００は、ロータ２１６の中央開口３５８を介してロータクーラント経路３２６に移送され、ガス２００がロータ２１６の中空内部３３０に流入するようになる。中空内部３３０において、ガス２００が循環し、ガス２００に熱が伝達される。不活性ガス２００は、ハウジング１６６及びロータ２１６のキャビティをパージ及び冷却すると共に、ハウジング１６６、ロータ２１６、及び軸受全体にわたってほぼ均一な温度にする。加熱ガス２００は、中心外の開口４００を介して流出し、次いで、不活性流体再循環システム１９８に移送される。上述のように、加熱不活性ガス２００は、固体送給ポンプ１０の下流側又は上流側に分布させることができる。従って、不活性流体経路２１４は、固体送給ポンプ１０を冷却するために、出口１６２に沿って、ハウジング１６６の一部に沿って、及びロータ２１６を通って閉回路熱制御経路２１４を形成する。
図２２は、閉回路熱制御経路２１４のロータクーラント経路３２６部分のルートに関する詳細事項を提供する。図２２は、図２１の線２２−２２から見た固体送給ポンプ１０の１つの実施形態の側断面図である。不活性ガス２００は、矢印３９４で示すように、中心線３８２に沿ってシャフト３８０に注入される。不活性ガス２００は、矢印３９６で示されるように、開口３７６を介してロータ２１６のキャビティ３７４の中空内部３３０内に流れる。ガス２００は、開口４００を介して、矢印３９８で示すようにロータ２１６から出て、ロータ２１６とハウジング１６６との間のギャップ４０２内に入る。開口４００は、シャフト３８０からオフセット位置で配置される。次いで、ガス２００は、矢印４０６で示すようにハウジング１６６内の開口４０４を介して固体送給ポンプ１０から流出し不活性流体再循環システム１９８に入る。続いて、加熱ガス２００は、上述のように固体送給ポンプ１０の下流側又は上流側に分配することができる。図示の実施形態では、開口４００及び４０４は、互いに半径方向及び軸方向にオフセットし、ギャップ４０２を通る非直線的な経路を定める。他の実施形態では、開口４００及び４０４は、互いに対して半径方向で整列することができ、或いは、開口４００及び４０４は、互いから軸方向及び円周方向に間隔を置いて配置することができる。不活性ガス２００は、ロータ２１６の内部３３０を通って循環し、ロータ２１６のハウジング１６６及びキャビティ３７４をパージ及び冷却すると共に、ハウジング１６６、ロータ２１６、及び軸受全体にわたってほぼ均一な温度を提供する。図１から２２において説明した実施形態は、相互排他的なものではなく、あらゆる好適な組み合わせで互いに組み合わせることができる。
本発明の技術的効果は、低圧から高圧への固体物の搬送中にポンプ１０内の温度を制御するための固体送給ポンプ１０用の熱管理システム１５０を提供することを含む。熱管理システム１５０は、出口１６２、固体送給ガイド２２２、ハウジング１６６、及び／又はロータ２１６用の種々のクーラント経路２１４を提供することができる。熱管理システム１５０は、固体送給ポンプ１０の構成要素の寿命を延ばし、これにより乾燥固体物１５８を利用するシステム全体の停止時間を短縮することができる。加えて、熱管理システム１５０により、熱が低減されることに起因して、固体送給ポンプ１０においてより安価な金属を使用することが可能になる。また、熱管理システムは、ポンプ１０の必須構成要素に対する能動的クリアランス制御を提供することができる。更に、固体送給ポンプ１０から転用された加熱クーラントは、固体送給ポンプ１０の下流側又は上流側でのシステム作動に統合することができる。
本明細書は、開示される主題の実施例を用いて、あらゆる当業者があらゆるデバイス又はシステムを実施及び利用すること及びあらゆる包含の方法を実施することを含む本発明を実施することを可能にする。本発明の特許保護される範囲は、請求項によって定義され、当業者であれば想起される他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、請求項の文言と差違のない構造要素を有する場合、或いは、請求項の文言と僅かな差違を有する均等な構造要素を含む場合には、本発明の範囲内にあるものとする。
１０ 固体送給ポンプ
１２ 不活性流体
１４ 矢印
１６ 矢印
１８ 矢印
２０ コントローラ
２２ バルブ
１００ ＩＧＣＣシステム
１０２ 燃料源
１０４ 原材料調製ユニット
１０６ ガス化装置
１０７ シンガスクーラ
１０８ スラグ
１１０ ガス浄化ユニット
１１１ 硫黄
１１２ 硫黄処理装置
１１３ 塩
１１４ 水処理ユニット
１１６ ガス処理装置
１１７ 残留ガス成分
１１８ ガスタービンエンジン
１２０ 燃焼器
１２２ 空気分離ユニット
１２３ 空気圧縮機
１２４ ＤＧＡＮ圧縮機
１２８ 冷却塔
１３０ タービン
１３１ 駆動シャフト
１３２ 圧縮機
１３４ 負荷
１３６ 蒸気タービンエンジン
１３８ 熱回収蒸気発生器
１４０ 負荷
１４２ 凝縮器
１５０ 熱管理システム
１５２ バグハウス
１５３ ブロア
１５４ 送給ビン
１５６ ホッパー
１５８ 乾燥固体物
１６０ 入口
１６１ 排気ベント
１６２ 出口
１６４ フィン
１６６ ハウジング
１６８ 液体クーラント
１７０ 熱交換器
１７２ プラント構成要素
１７４ コントローラ
１７６ バルブ
１７８ ファン
１８０ ガスクーラント
１８２ 熱交換器
１８４ コントローラ
１８６ バルブ
１９６ ガス供給システム
１９８ 不活性流体再循環システム
２００ 不活性ガス
２０２ バッファチャンバ
２０４ コントローラ
２１４ 熱制御経路
２１６ ロータ
２１８ 回転方向
２２０ 内部送給通路
２２２ 固体送給ガイド
２２４ ガイド壁
２２６ 表面
２２８ ロータの外側表面
２３０ 開口
２３２ 流れ方向
２３４ 開口
２３６ 単一コイル
２３７ 第１の部分
２３８ 二重壁
２３９ 第２の部分
２４０ 矢印
２４８ 第１のコイル
２５０ 第２のコイル
２５２ 第１の熱制御経路
２５４ 第２の熱制御経路
２６４ ガイド経路
２６６ 上部
２６８ 底部
２７０ ベント
２８０ 内部経路
２８２ 通路
２８４ 側壁
２９４ 外部経路
２９６ 後壁
３０４ クーラント溝
３０８ フィン
３１０ 上面
３１６ ハウジング経路
３１８ 方向
３２６ ロータ経路
３２８ 矢印
３３０ 中空内部
３３６ ジェット
３３８ 矢印
３４０ 内面
３４６ コイル
３５０ 混合フィン
３５６ 開口
３５８ 中央開口
３６６ 開口
３６８ 矢印
３７０ 矢印
３７２ 矢印
３７４ キャビティ
３７６ 開口
３７８ 矢印
３８０ シャフト
３８２ 中心線
３８４ 矢印
３９４ 矢印
３９６ 矢印
３９８ 矢印
４００ 中心外開口
４０２ ギャップ
４０４ 開口
４０６ 矢印

Claims (9)

  1. 固体送給ポンプ（１０）を備えたシステムであって、
    前記固体送給ポンプ（１０）が、
    ハウジング（１６６）と、
    前記ハウジング（１６６）内に配置されたロータ（２１６）と、
    前記ロータと前記ハウジング（１６６）との間に配置され、固体送給を行う湾曲通路（２２０）と、
    前記湾曲通路（２２０）に結合された固体送給入口（１６０）と、
    前記湾曲通路（２２０）に結合された固体送給出口（１６２）と、
    前記湾曲通路（２２０）にわたって延びる及び／又は、前記ロータ（２１６）に対して延び、前記湾曲通路（２２０）から前記固体送給出口（１６２）まで延びる交換可能な固体送給ガイド（２２２）と、
    前記固体送給ポンプ（１０）の一部を貫通する熱制御経路（２１４）と
    を備え、
    前記固体送給ガイド（２２２）が、前記固体送給出口（１６２）に近接して配置されており、
    前記固体送給ガイド（２２２）が、前記出口（１６２）に隣接した前記湾曲通路（２２０）を実質的に遮断するガイド壁（２２４）と、前記ロータ（２１６）と相互作用するロータ接続面（２２６）とを含み、
    前記熱制御経路（２１４）が、前記固体送給出口（１６２）の近傍から前記固体送給ガイド（２２２）の前記ロータ接続面（２２６）の近傍まで前記固体送給ガイド（２２２）に沿って延びる、
    システム。
  2. 前記熱制御経路（２１４）が、前記固体送給ガイド（２２２）と接触したガイド経路（２６４）を含む、請求項１記載のシステム。
  3. 前記ガイド経路（２６４）は、前記固体送給ガイド（２２２）を通る内部経路（２８０）と、
    前記ガイド経路（２６４）は、前記固体送給ガイド（２２２）の外部に沿った外部経路（２９４）とを含む、請求項２に記載のシステム。
  4. 前記外部経路（２９４）が、前記固体送給ガイド（２２２）の外部に沿った複数のクーラント溝（３０４）を含む、請求項３記載のシステム。
  5. 前記熱制御経路（２１４）に不活性流体を供給するガス供給システム（１９６）と、
    熱交換器に結合され、前記熱制御経路（２１４）から排出された不活性流体を冷却する不活性流体再循環システム（１９８）と、
    前記ハウジング（１６６）の外側に配置された複数のフィン（１６４）と、
    前記複数のフィン（１６４）に空気流を強制流動させるファン（１７８）と、
    を備える、請求項１乃至４のいずれかに記載のシステム。
  6. 前記熱制御経路（２１４）が、前記ロータ（２１６）内に設けられたキャビティ（３７４）を含み、クーラントが、前記ハウジング（１６６）に設けられた開口（３７６）を介して前記キャビティ（３７４）内に流れる、請求項１乃至５のいずれかに記載のシステム。
  7. 前記熱制御経路（２１４）が前記出口（１６２）の周りに少なくとも部分的に配置された第１のコイル（２４８）を含み、
    前記固体送給ガイド（２２２）が、前記第１のコイル（２４８）を取り外すことなく交換を可能である、請求項１乃至６のいずれかに記載のシステム。
  8. 前記熱制御経路（２１４）が前記出口（１６２）の周りに少なくとも部分的に配置された第２のコイル（２５０）を含み、前記第１のコイル（２４８）及び第２のコイル（２５０）が前記出口（１６２）の対向する側部に配置される、請求項７記載のシステム。
  9. 前記熱制御経路（２１４）が、前記ハウジング（１６６）を通って前記ロータ（２１６）の周りに円周方向に延びたハウジング経路（３１６）を含む、請求項１乃至８のいずれかに記載のシステム。
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