本文公開的主題涉及用于粉碎物質(zhì)(諸如燃料給料)的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：
一般而言，氣化功率裝置能夠用各種烴給料產(chǎn)生能量。具體而言，通過在氣化器中與蒸汽或水反應(yīng)，氣化過程將烴給料轉(zhuǎn)化成一氧化碳和氫的氣體混合物，即，“合成氣體”(合成氣)。這些氣體可被清潔、處理和在傳統(tǒng)的聯(lián)合循環(huán)功率裝置中用作燃料。一般而言，原始燃料源(諸如煤)在氣化之前轉(zhuǎn)化成可用的給料。例如，原始燃料源可被研磨，并且與其它添加物混合，以形成可用的給料，諸如漿料。在一些應(yīng)用中，原始燃料研磨過程涉及棒磨機(jī)或球磨機(jī)操作，這包括電動馬達(dá)、機(jī)械齒輪箱、金屬棒和其它重型機(jī)器?？上?，使用這樣的機(jī)器可導(dǎo)致給料受到金屬污染。另外，磨機(jī)可能需要大量功率，穩(wěn)定可靠的基礎(chǔ)系統(tǒng)、獨(dú)立的潤滑系統(tǒng)和/或大量的例行維護(hù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
下面對在范圍方面與原本聲明的發(fā)明相當(dāng)?shù)哪承?shí)施例進(jìn)行概述。這些實(shí)施例不意圖限制聲明的發(fā)明的范圍，而是相反，這些實(shí)施例僅意圖提供本發(fā)明的可能形式的簡要概述。實(shí)際上，本發(fā)明可包括可能類似于或異于下面所論述的實(shí)施例的各種形式。在第一實(shí)施例中，一種系統(tǒng)，包括燃料制備系統(tǒng)，燃料制備系統(tǒng)具有構(gòu)造成接收燃料的聲室和構(gòu)造成產(chǎn)生聲波以至少部分地破碎聲室中的燃料的至少一個聲波發(fā)生器。在第二實(shí)施例中，一種系統(tǒng)，包括燃料制備系統(tǒng)，燃料制備系統(tǒng)具有至少一個聲室、構(gòu)造成產(chǎn)生第一聲波的第一聲波發(fā)生器，以及構(gòu)造成產(chǎn)生第二聲波的第二聲波發(fā)生器，其中，第一聲波和第二聲波構(gòu)造成至少部分地破碎燃料。在第三實(shí)施例中，一種方法，包括使燃料暴露于聲室內(nèi)的聲波，其中，聲波由至少一個聲波發(fā)生器產(chǎn)生，并且其中，聲波構(gòu)造成至少部分地破碎燃料。在另一個實(shí)施例中，包括氣化器、燃燒器、反應(yīng)器、爐、鍋爐、發(fā)動機(jī)或它們的組合，它們構(gòu)造成使用來自所述燃料制備系統(tǒng)的所述燃料。一種系統(tǒng)，包括：燃料制備系統(tǒng)，其包括：至少一個聲室；以及第一聲波發(fā)生器，其構(gòu)造成產(chǎn)生第一聲波；以及第二聲波發(fā)生器，其構(gòu)造成產(chǎn)生第二聲波，其中，所述第一聲波和第二聲波構(gòu)造成至少部分地破碎燃料。在另一個實(shí)施例中，所述第一聲波和第二聲波發(fā)生器各自包括亞低音揚(yáng)聲器、擴(kuò)音器、喇叭、脈沖爆震裝置或它們的組合。在另一個實(shí)施例中，所述第一聲波和第二聲波發(fā)生器構(gòu)造成使得所述第一聲波和第二聲波在所述至少一個聲室內(nèi)彼此相交。在另一個實(shí)施例中，所述至少一個聲室構(gòu)造成容納液體，以促進(jìn)將所述第一聲波和第二聲波傳輸?shù)剿鋈剂?。在另一個實(shí)施例中，所述聲室的內(nèi)壁至少部分地襯有橡膠覆層。在另一個實(shí)施例中，所述燃料制備系統(tǒng)包括至少一個流化噴嘴，所述至少一個流化噴嘴構(gòu)造成將流體噴射到所述至少一個聲室中，以攪動所述燃料，其中，所述流化噴嘴包括液體噴嘴或氣體噴嘴。一種方法，包括：使燃料暴露于聲室內(nèi)的聲波，其中，所述聲波由至少一個聲波發(fā)生器產(chǎn)生，并且所述聲波構(gòu)造成至少部分地破碎所述燃料。在另一個實(shí)施例中，包括用設(shè)置在所述聲室內(nèi)的液體促進(jìn)將所述聲波傳輸?shù)剿鋈剂?。在另一個實(shí)施例中，包括用至少一個流化噴嘴噴射到所述聲室中的流體或氣體攪動所述燃料。附圖說明當(dāng)參照附圖來閱讀以下詳細(xì)描述時，本發(fā)明的這些和其它特征、方面與優(yōu)點(diǎn)將變得更好理解，在附圖中，相同符號在所有圖中表示相同部件，其中：圖1是包括給料制備系統(tǒng)的氣化系統(tǒng)的實(shí)施例的示意圖，給料制備系統(tǒng)具有聲粉碎器系統(tǒng)；圖2是圖1的具有聲粉碎器系統(tǒng)的給料制備系統(tǒng)的實(shí)施例的示意圖；圖3是圖1的具有聲粉碎器系統(tǒng)的給料制備系統(tǒng)的實(shí)施例的示意圖；圖4是聲粉碎器系統(tǒng)的實(shí)施例的示意圖；圖5是聲粉碎器系統(tǒng)的實(shí)施例的示意圖；圖6是聲粉碎器系統(tǒng)的實(shí)施例的示意圖；以及圖7是聲粉碎器系統(tǒng)的實(shí)施例的示意圖。具體實(shí)施方式下面將對本發(fā)明的一個或多個具體實(shí)施例進(jìn)行描述。為了致力于提供對這些實(shí)施例的簡明描述，在說明書中可能不會對實(shí)際實(shí)現(xiàn)的所有特征進(jìn)行描述。應(yīng)當(dāng)意識到的是，在任何這種實(shí)際實(shí)現(xiàn)的開發(fā)中，如在任何工程或設(shè)計項目中那樣，必須作出許多特定于實(shí)現(xiàn)的決策來達(dá)到開發(fā)者的具體目的，諸如服從系統(tǒng)相關(guān)的約束及商業(yè)相關(guān)的約束，該具體目的可隨不同的實(shí)現(xiàn)而改變。此外，應(yīng)當(dāng)意識到的是，這種開發(fā)工作可能是復(fù)雜和耗時的，但對受益于本公開的普通技術(shù)人員來說，這種開發(fā)工作將不過是設(shè)計、生產(chǎn)和制造的例行任務(wù)。當(dāng)介紹本發(fā)明的多種實(shí)施例的要素時，冠詞“一”、“該”和“所述”意于表示存在一個或多個該要素的意思。術(shù)語“包括”、“包含”和“具有”意于為包括性的，并且表示除了列出的要素之外可存在另外的要素的意思。本公開的實(shí)施例涉及聲粉碎器系統(tǒng)，其可與給料制備系統(tǒng)一起使用。具體而言，聲粉碎器系統(tǒng)構(gòu)造成粉碎或分裂物質(zhì)，諸如固體燃料、液體燃料和/或漿料燃料，以制備給料。示例燃料源包括含碳物質(zhì)，諸如煤或生物燃料。例如，聲粉碎器系統(tǒng)可構(gòu)造成制備干給料(例如，干固體燃料)或濕給料(例如，燃料漿料)。更具體而言，聲粉碎器系統(tǒng)包括聲脈沖發(fā)生器或聲波發(fā)生器，它們產(chǎn)生聲脈沖或聲波，聲脈沖或聲波與燃料源碰撞且分裂或粉碎燃料源。如將理解的那樣，與用以分裂燃料源的傳統(tǒng)機(jī)械研磨機(jī)(例如，棒磨機(jī))相比，聲粉碎器系統(tǒng)可使用顯著更少量的功率和維護(hù)。另外，描述的實(shí)施例可用于各種各樣的應(yīng)用中，諸如爐操作或氣化。因此，雖然下面在氣化應(yīng)用的背景下描述論述的實(shí)施例，但是公開的實(shí)施例不意圖限于氣化。因此，公開的聲粉碎器系統(tǒng)可用來分裂、粉碎、破碎、混合任何物質(zhì)，以及/或者大體使任何物質(zhì)轉(zhuǎn)化成細(xì)顆粒的更均勻的混合物，該混合物然后可用作反應(yīng)器、燃燒器、鍋爐、氣化器或任何其它裝備的給料。圖1是可由合成氣體提供功率的系統(tǒng)10(諸如整體氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)系統(tǒng))的示意圖。如下面詳細(xì)論述的那樣，系統(tǒng)10包括聲粉碎器系統(tǒng)11，其構(gòu)造成粉碎可用作系統(tǒng)10的能量源的燃料源12，諸如固體進(jìn)料。燃料源12可包括煤、石油焦、生物質(zhì)量、基于木材的材料、農(nóng)業(yè)廢料、焦油、焦?fàn)t氣體和瀝青或其它含碳物品。燃料源12(例如，固體燃料)可傳送到給料制備系統(tǒng)14。給料制備系統(tǒng)14例如可通過對燃料源12進(jìn)行砍碎、磨碎、切碎、粉碎、壓塊或堆垛來重新確定燃料源12的大小或形狀，以產(chǎn)生給料(諸如漿料)。如下面詳細(xì)論述的那樣，在某些實(shí)施例中，給料制備系統(tǒng)14包括聲粉碎器系統(tǒng)11，以幫助用燃料源12產(chǎn)生給料。另外，水或其它適當(dāng)?shù)囊后w可在給料制備系統(tǒng)14中添加到燃料源12，以產(chǎn)生漿料給料。在其它實(shí)施例中，無液體添加到燃料源12，因而產(chǎn)生干給料。給料從給料制備系統(tǒng)14傳送到氣化器16。在其它實(shí)施例中，給料可用于燃燒器、反應(yīng)器、爐、鍋爐或發(fā)動機(jī)中。氣化器16可將給料轉(zhuǎn)化成合成氣體，例如，一氧化碳和氫的組合物。這個轉(zhuǎn)化可通過使給料在升高的壓力(例如，大約400psia–1300psia)和升高的溫度(例如，大約2200℉–2700℉)下經(jīng)受受控制量的蒸汽和氧來實(shí)現(xiàn)，壓力和溫度取決于所使用的氣化器16的類型。在熱解過程期間加熱給料可產(chǎn)生固體(例如，炭)和殘余氣體(例如，一氧化碳、氫和氮)。在熱解過程中給料所留下的炭可僅重達(dá)原始給料的重量的大約30%。氣化器16中的燃燒反應(yīng)可包括將氧引入炭和殘余氣體。炭和殘余氣體可與氧反應(yīng)而形成二氧化碳和一氧化碳，這提供熱用于后續(xù)的氣化反應(yīng)。在燃燒過程期間的溫度的范圍可為大約2200℉至大約2700℉。另外，蒸汽和/或水可被引入氣化器16中。氣化器利用蒸汽和/或水和氧，以允許一些給料燃燒而產(chǎn)生一氧化碳和能量，并且驅(qū)動第二反應(yīng)，第二反應(yīng)將另外的給料轉(zhuǎn)化成氫和額外的二氧化碳。照這樣，得到的氣體可由氣化器16產(chǎn)生。例如，得到的氣體(合成氣體)可包括大約85%的一氧化碳和氫，以及CH4、HCL、HF、COS、NH3、HCN和H2S(基于給料的硫含量)。但是，合成氣體成分可在廣泛范圍內(nèi)改變，這取決于所使用的給料和/或具體的氣化應(yīng)用。氣化器16還可產(chǎn)生廢料，諸如渣18，這可為濕灰材料。產(chǎn)生的合成氣體然后在合成氣體系統(tǒng)20中用作燃料。例如，合成氣體系統(tǒng)20可包括燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)(其在燃燒器中燃燒合成氣體)、燃?xì)鉁u輪驅(qū)動的發(fā)電器、化學(xué)生產(chǎn)系統(tǒng)等。圖2是給料制備系統(tǒng)14的實(shí)施例的示意圖，給料制備系統(tǒng)14包括具有聲粉碎器50的聲粉碎器系統(tǒng)11。如下面詳細(xì)地論述的那樣，聲粉碎器系統(tǒng)11(例如，聲粉碎器50)構(gòu)造成使用聲波來分裂或粉碎燃料源12，以制備用于氣化或爐操作的給料。如下面論述的那樣，聲粉碎器系統(tǒng)11(例如，聲粉碎器50)可構(gòu)造成用于不同的給料制備系統(tǒng)14中。例如，在示出的實(shí)施例中，具有聲粉碎器系統(tǒng)11(例如，聲粉碎器50)的給料制備系統(tǒng)14構(gòu)造成產(chǎn)生濕給料(例如，漿料)。具有聲粉碎器系統(tǒng)50的給料制備系統(tǒng)14的其它實(shí)施例可構(gòu)造成產(chǎn)生干給料。雖然示出的實(shí)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可為任何燃料。例如，燃料源12可為沒有液體的固體燃料(例如，干給料)、在載體介質(zhì)(例如，液體載體介質(zhì))內(nèi)的固體燃料或任何它們的組合。在示出的實(shí)施例中，燃料源12包括煤存儲器52，煤存儲器52將煤54供應(yīng)到煤倉56。煤54然后從煤倉56傳遞到機(jī)械壓碎機(jī)58。如將理解的那樣，機(jī)械壓碎機(jī)58構(gòu)造成初步將煤破碎或壓碎成較小的部分。例如，機(jī)械壓碎機(jī)58可包括用以將煤54破碎成較小的部分的壓機(jī)、棒、齒輪或其它機(jī)械構(gòu)件。此后，煤54傳遞到計重饋送器60。計重饋送器60構(gòu)造成以期望的速率將煤54供應(yīng)到聲粉碎器系統(tǒng)11(例如，聲粉碎器50)。更具體而言，用于不同的應(yīng)用(例如，氣化器，爐等)的煤54的量(例如，重量)可不同。因此，計重饋送器60用來確保恰當(dāng)?shù)牧?例如，重量)的煤54通過給料制備系統(tǒng)14以期望的速率進(jìn)行處理。例如，計重饋送器60可包括具有可變速度的傳送帶，基于機(jī)械壓碎機(jī)58供應(yīng)的煤54的重量和/或制備期望的給料所需要的煤54的量來調(diào)節(jié)速度。如顯示的那樣，計重饋送器60將煤54供應(yīng)到聲粉碎器系統(tǒng)11(例如，聲粉碎器50)。如下面詳細(xì)地論述的那樣，聲粉碎器系統(tǒng)11(例如，聲粉碎器50)進(jìn)一步使用聲粉碎器功率供應(yīng)62供應(yīng)的功率所產(chǎn)生的聲波或聲脈沖來對煤54進(jìn)行擠壓、粉碎或分裂，以進(jìn)行給料制備。例如，聲粉碎器50可包括一個或多個聲室(例如、1、2、3、4、5或更多個)，以將聲波引導(dǎo)到煤54上，以粉碎煤54。另外，如上面提到的那樣，具有聲粉碎器系統(tǒng)11的給料制備系統(tǒng)14可構(gòu)造成產(chǎn)生干給料或濕給料(例如，漿料)。因此，聲粉碎器系統(tǒng)11的構(gòu)件可改變，這取決于給料制備系統(tǒng)14產(chǎn)生的給料的類型。例如，如上面提到的那樣，給料制備系統(tǒng)14的示出的實(shí)施例構(gòu)造成產(chǎn)生漿料。因此，聲粉碎器系統(tǒng)11可包括液體構(gòu)件，諸如液體流化噴嘴或一個或多個液體填充罐，以混合流體(例如，水)與煤54。一旦煤54經(jīng)聲粉碎器系統(tǒng)11處理，聲粉碎器系統(tǒng)11產(chǎn)生的煤或漿料就傳送通過抖動篩64。抖動篩64可為網(wǎng)狀面板或構(gòu)造成允許較細(xì)的煤穿過同時阻止或阻擋可能已經(jīng)傳送通過聲粉碎器系統(tǒng)11而未被足夠地分裂或粉碎的煤的較大的部分的其它濾網(wǎng)。由抖動篩64阻擋的煤的較大的部分可然后被引導(dǎo)到上游，以在給料制備系統(tǒng)14中重新加工。例如，煤的較大的部分可輸送到機(jī)械壓碎機(jī)58，如線66所指示的那樣，或輸送到計重饋送器60，如線68所指示的那樣。如顯示的...