用于处理煤炭加工排放物的方法以及相关的系统和设备

摘要

本技术描述了处理排放物的系统和方法的多个实施例。更具体地，一些实施例指向用于从煤炭加工系统中收集热颗粒的系统和方法。在一个实施例中，处理煤炭加工系统的排放的方法包括将排放引入到管道中。排放物包括热颗粒。该方法进一步包括在不使用物理屏障的情况下减慢排放物在管道中的传输速度以及将热颗粒从排放物中分离出来。在一些实施例中，热颗粒被减速、冷却并且从排放物路径中被转移到收集箱。

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年7月31日提交的，申请号为“61/678018”的未决 美国临时专利申请的权益，其全部内容通过引用方式合并于此。

技术领域

本技术大致针对处理排放物的系统和方法。更具体地，一些实施例针 对从煤炭加工系统收集热颗粒的系统和方法。

背景技术

袋室或者织物过滤器是去除商业过程释放的空气或者气体中的颗粒的空 气污染控制设备。袋室可包括织物过滤袋，其是椭圆形的或者圆形的管，典 型地长度为15-30英尺，直径为5-12英寸。袋可以是由编织或者粘结材料制 成，并且可以具有不同程度的过滤能力。袋子被用作满足日益严格的空气污 染控制要求的途径。但是，由于织物过滤器着火的的潜在性，产生空气传播 的火花以及热灰尘和颗粒的工业应用不能单独使用袋室或者织物过滤材料。 更具体地，过滤袋可能是可燃的，并且如果颗粒碰到了袋表面，袋将开始慢 燃，最终燃烧起来。进一步，可燃材料甚至可能破坏诸如玻璃纤维袋等不可 燃的袋。

火花捕捉器是描述意在防止比如火花或者热颗粒等可燃材料逃逸到比如 袋室等可能导致着火或者火灾的区域的设备的学名术语。取决于气体流动量 和颗粒的大小，火花捕捉设备已被用于排放物控制过程中，但效果有限。许 多传统的火花捕捉设备没有充分阻止热颗粒进入袋室。导致袋燃烧，以致产 量降低和昂贵的维修。因此，存在改进排放物处理系统的需求。

附图说明

图1是根据本技术的实施例配置的，排放物处理系统的部分顶视图。

图2A是根据本技术的实施例配置的，排放物处理系统的入口的前视图。

图2B是根据本技术的实施例配置的，排放物处理系统的出口的前视图。

图3A是根据本技术的实施例配置的，排放物处理系统的惯性分离器的 入口的前视图。

图3B是根据本技术的实施例配置的，惯性分离器部分的侧剖视图。

图3C是根据本技术的实施例配置的，惯性分离器部分的出口的前视图。

具体实施例

本技术描述了处理排放物的系统和方法的多个实施例。更具体地，一些 实施例指向用于从矿物加工(例如，煤炭加工)系统中收集热颗粒的系统和 方法。在一个实施例中，处理煤炭加工系统的排放物的方法包括将排放物引 入到管道中。排放物包括热颗粒。方法进一步包括不使用物理屏障，减慢排 放物在管道中的传输速度并且将热颗粒从排放物中分离出来。在一些实施例 中，热颗粒被减速，冷却，并且从排放物路径中被转移到收集箱。在几个实 施例中，本技术可用于污染控制。更具体地，本技术可用于废气的处理，从 气体或者蒸气中分离颗粒，以及/或者摄取或者吸收灰尘。

在下文将参考图1-3C描述本技术的几个实施例的具体细节。描述通常 与处理排放物和/或煤炭加工相关的公知的结构和系统的其他细节在下面的公 开内容中并未阐述，以避免不必要地模糊本技术的多个实施例的描述。图中 所示的许多细节，尺寸，角度和其他特征仅仅说明本技术的特定实施例。相 应地，在不脱离本技术的精神和范围下，其他实施例可具有其他细节，尺寸， 角度和特征。因此，本领域的普通技术人员将相应地理解，技术可能具有有 附加元素的实施例，或者技术可能具有没有下文参照图1-3C展示和描述的 几个特征的其他实施例。

图1是根据本技术的实施例配置的排放物处理系统的部分顶视图。在几 个实施例中，系统100被配置成处理或者加工具有热颗粒的排放物。在一些 实施例中，系统100被配置成处理可燃颗粒。系统100包括具有入口104， 出口106和延伸在入口104和出口106之间的管道长度。图2A是排放物处 理系统100的入口104的前视图，图2B是出口106的前视图。一起参照图 1-2B，外壳102可以具有矩形，圆形或者其他形状的横截面，或者在管道长 度的不同位置具有不同的形状。进一步，外壳102的直径在管道长度上可以 是连续的或者不同的。例如，在下面进一步详细描述中，在一些实施例中， 外壳102在入口104和/或出口106处具有比入口104和出口106之间的位置 处更小的直径。在一些实施例中，系统100可使用例如引风机而操作在负压 上。

系统100在入口104处可包括多个组件上游，或者近端，并/或在出口 106处包括下游或者远端。例如，排放物可从煤炭加工组件中进入入口104。 在穿过系统100后，排放物可以在出口106中传输到袋室114，织物过滤器， 或者其他空气污染控制设备，以进一步去除排放物中的颗粒。例如，在一些 实施例中，系统100在外壳102中或者出口106的下游可包括静电除尘器。 静电除尘器可以被附加于或者代替袋室114。在进一步的实施例中，在系统 100处理之后，排放物可被排放或者以其他方式处理。

如下面将详细描述的，外壳102可包括细长的路径，迂回的或者蛇形的 路径，直的路径，和/或其他配置。外壳102的长度在本技术的不同实施例中 可以不同。例如，在一个实施例中，系统100能在袋室114的覆盖范围内适 应。在特别的实施例中，外壳102具有大约75英尺到大约125英尺的长度。 外壳102的长度可被选择来给予排放物中传输的热颗粒在外壳102中的足够 的时间，以使其在到达袋室114之前充分冷却。

在一些实施例中，外壳102包括与紧固件耦合在一起的多个单独的管道 段。这些单独的段可具有相同的，相似的，或者不同的属性。例如，在几个 实施例中，外壳102包括惯性分离器110，其具有与其他外壳102的部分不 同的横截面尺寸(例如，比其他外壳102部分更大的横截面直径)。惯性分 离器110可包括任何收集控制设备，其被配置为控制或者减慢排放物的速度， 重定向排放物流中的热颗粒，和/或冷却排放物。如下面将参照图3A-3C详 细描述的，在一些实施例中，惯性分离器110包括一个或者更多的被配置为 碰击排放物流中的颗粒，使其进到收集箱中的挡板、“碰击”表面，或者冲 击板。在几个实施例中，系统100没有物理屏障(例如，筛式或者网状火花 捕捉器)，以拦截排放物。如下面将详细讨论的，没有这样的筛可以减少系 统100中的阻塞、过热和火灾的实例。

系统100可进一步包括冷却源，其被配置为冷却传输在外壳102中的排 放物。在一个实施例中，冷却源112包括空气入口，其被配置为使冷却的或 者周围的空气进入到外壳102中。冷却源112可包括具有风闸的冷却空气入 口，其被配置为基于排放物的温度读数自动调制。在一个实施例中，例如， 风闸是电控制的，并且被耦合到可编程的逻辑控制器，其被配置为读取温度 传感器，以及回应传感器读取将风闸调制指令传送给空气入口。在进一步实 施例中，其他类型的传感器(例如，压力，排放物集中等等)可提供决定风 闸调制的反馈。在更进一步的实施例中，风闸可被调制在固定的时间表上， 或者手动地，不使用电控制。在进一步的实施例中，风闸本身可不使用传感 器回应温度。例如，风闸可包括温度敏感材料，其可基于周围温度自动调整。 在另个实施例中，惯性分离器110可包括冷却源112。例如，冷却空气或者 冷却水可以流过惯性分离器110的挡板和/或通过排放物口分布在惯性分离器 110的挡板上。在更近一步的实施例中，冷空气可在逆流方向引入方向(例 如与穿过外壳102的排放物流相反的方向)，因此同时冷却并且减慢排放物。

在使用传感器的实施例中，传感器可定位在系统的任何位置，比如在入 口104、惯性分离器110、入口104的上游、和/或出口106的下游处(例如 在或者靠近袋室114的出口处)，或者这些位置的结合。在更进一步的实施 例中，冷却源112可是气动的，或者以其他方式控制。在几个实施例中，系 统100可在冷却空气吸入风闸打开时，继续运行。尽管冷却源112被示出在 惯性分离器110的上游，它可被定位在或者靠近入口104、出口106、惯性 分离器110、惯性分离器的下游、入口104的上游，或者其他位置。在一些 实施例中，系统100包括多个传感器和/或冷却源112，可独立地，或者协作 地工作。

系统100可额外地或者可替代地包括外壳102的内部或者外部的其他冷 却特征，比如热交换表面(例如，鳍片，杆，钉等等)。在更进一步的实施 例中，其他冷气体/液体可被引入到外壳102中。在一个实施例中，水或者其 他液体可被直接注入到外壳102中(例如，在或者靠近入口104，或者出口 106，或者沿着管道)。水可以蒸发和冷却排放物。在一些实施例中，系统 100可包括风扇(例如，在外壳102的外部)，其被配置为强制对流穿过外 壳102并且增加热传递。在更进一步实施例中，如上所述，当排放物传输到 下游时，外壳横截面直径可增加，因此减慢空气速度和排放物速度。这对于 固定长度的管道而言将增加停留时间，允许额外的冷却。在操作中，降低空 气速度提供了更长的停留时间，并允许颗粒从排放物流中沉淀，以及例如在 收集箱中的收集。更长的停留时间可进一步使可燃颗粒具有充分的时间冷却 和/或烧尽。

图3A-C提供了外壳102的惯性分离器部分110的更进一步的细节。更 具体地，根据本技术的实施例配置，图3A是惯性分离器110的入口304的 前视图，图3B是惯性分离器部分的侧剖视图，并且图3C是惯性分离器部分 110的出口306的前视图。一起参考图3A-3C，惯性分离器110可包括一个 或者更多的挡板322，其被配置为降低排放物流速(用箭头示出)以及与热 颗粒连接。挡板322可碰击排放物流中的颗粒，使其进入收集箱320。在示 出的实施例中，挡板322是有角度的，但其可能是直的或者是参照水平面或 多或少地有角度。在示出的实施例中，收集箱320是漏斗形的料斗，其允许 颗粒容易地从底部移出。在其他实施例中，收集箱320包括托盘或者其他形 状的特征。

如上面讨论的，惯性分离器110在外壳110的其他部分可具有相同的或 者不同的横截面尺寸。例如，在所示实施例中，惯性分离器110可具有比惯 性分离器110的管道上游和下游更大的横截面。上游直径由入口304的直径 表示，下游直径由出口306的直径表示。通过具有惯性分离器110，其具有 比管道的上游部分更大的横截面，排放物速度被减慢，提供更多的冷却时间， 以及会由于升力而移出箱的颗粒的数量将减少。

在进一步实施例中，惯性分离器110的其他类型可被用于从排放物流中 分离颗粒。例如，在一些实施例中，旋流或者多旋流分离器可被用于外壳 102中的气体废物，以旋转排放物，并且分离热颗粒。在另外一个实施例中， 惯性分离器110可包括静电除尘器。又在另一个实施例中，挡板322可被布 置成人字形图案，以产生迂回的路径，以充分减慢排放物来分离颗粒。又在 另一个实施例中，具有相对高的横截面区域的箱可沿着外壳102的基部放置， 以减少升力速度。这将使颗粒在箱中沉淀，并且被捕捉到，而不是在已有的 气体中重新流体化。在更进一步的实施例中，本领域的其他已知方法可被用 来减慢排放物和/或改变排放物的方向，以使颗粒从排放物流中分离出来。在 一些实施例中，物理的火花捕捉器可与任何这些实施例一起使用或者结合。 例如，参照图1，物理屏障的火花捕捉器可被放置于外壳102的惯性分离器 110和出口106之间。例如，在一个特定的实施例中，筛式火花捕捉器可被 放置在外壳102的上部部分，从而被配置成减缓或者捕捉还没有落入收集箱 320的漏掉的颗粒。

示例：

1.一种处理排放物的方法，包括：

将所述排放物引入到管道中，所述排放物包括热颗粒；

减慢所述排放物在所述管道中的运行速度；并且

不使用物理屏障，将所述热颗粒从所述排放物中分离出来。

2.根据示例1所述的方法，进一步包括将所述排放物与挡板接口。

3.根据示例1所述的方法，进一步包括在收集箱中收集所述热颗粒。

4.根据示例3所述的方法，其中将所述排放物引入到管道中包括通过具 有第一横截面直径的入口引入所述排放物，并且其中在收集箱中收集所述热 颗粒包括在具有比所述第一横截面直径小的第二横截面直径的收集箱中收集 所述颗粒。

5.根据示例1所述的方法，进一步包括将冷却气体引入到所述管道中。

6.根据示例5所述的方法，其中将冷却气体引入到所述管道中包括自动 调整调制风闸。

7.根据示例6所述的方法，其中自动调整所述调制风闸包括根据排放物 温度自动调整所述风闸。

8.根据示例1所述的方法，进一步包括控制所述排放物在所述管道中的 停留时间。

9.根据示例1所述的方法，其中将所述排放物引入到管道中包括将所述 排放物引入到具有细长的或者迂回的管道路径的管道中。

10.一种处理排放物的系统，包括：

所述排放物的来源，所述排放物包括热颗粒；

外壳，包括与所述来源连通的入口，出口，以及从所述入口延伸到所述 出口的细长的管道；

惯性分离器，安置在所述外壳上，并且配置为与所述排放物相接口；

收集箱，配置为收集所述热颗粒。

11.根据示例10所述的系统，其中所述惯性分离器包括旋风生成器、沉 降室、静电除尘器，或者冲击板中的至少一个。

12.根据示例10所述的系统，进一步包括配置成根据所述排放物的温度 读数自动冷却所述排放物的冷却系统。

13.根据示例10所述的系统，其中所述管道包括至少一个迂回路径或者 多个热交换表面。

14.根据示例10所述的系统，进一步包括耦合到所述管道上，以及配置 为注入冷却空气，冷却气体，或者冷却液体中的至少一种到所述管道的注入 器。

15.根据示例10所述的方法，其中所述外壳没有筛式火花捕捉器。

16.根据示例10所述的方法，其中所述排放物包括从焦炉中获取排放物。

17.根据示例10所述的方法，其中所述排放物包括可燃的颗粒。

18.一种处理焦炉的排放物量的系统，包括：

外壳，包括配置为接收所述排放物的入口、出口，以及从所述入口延伸 到所述出口的管道；

收集箱，配置为从所述排放物中收集热颗粒；以及

冷却气体吸入风闸，配置成基于所述排放物的温度读数自动调制。

19.根据示例18所述的系统，其中所述冷却气体吸入风闸被配置成基于 所述出口处或者远离所述出口处的所述排放物的温度读数调制。

20.根据示例18所述的系统，其中所述冷却气体吸入风闸包括电控制的 风闸。

21.根据示例18所述的系统，进一步包括冲击板、旋风生成器、静电除 尘器、或者沉降室，被配置为使所述管道中的所述排放物减速。

22.根据示例18所述的系统，其中所述外壳没有物理屏障火花捕捉器。

23.一种处理排放物的系统，包括：

所述排放物的来源，所述排放物包括热颗粒；以及

外壳，包括与所述来源连接的入口、出口，以及从所述入口延伸到所述 出口的细长的管道，所述细长的管道包括被配置为提供在所述管道中运行的 排放物的预定的停留时间的管道长度。

24.根据示例23所述的系统，进一步包括耦合到所述管道上并且配置为 将至少一种冷却气体或者冷却液体引入到所述管道的冷却来源。

25.根据示例23所述的方法，进一步包括冲击板、旋风生成器、静电除 尘器、或者沉降室，被配置为与所述管道中运行的所述排放物接口。

26.根据示例23所述的方法，其中所述外壳没有物理屏障火花捕捉器。

本技术提供了几个优于传统系统的优点。例如，通过防止没有足够冷却 的热颗粒进入袋室，惯性分离可减少下游袋室火灾的发生。本技术冷却排放 物，并且在热颗粒到达袋室之前拦截热颗粒。进一步，冷却空气入口和相关 的传感器/反馈系统是主动的，以必要地冷却外壳，而不是对潜在的有问题的 高温情形作出反应。在几个实施例中，本系统要求没有物理屏障或筛式火花 捕捉器，其可能经常阻塞，并且引起高的压力差，以使材料从筛中穿过并被 推送到袋室中。

从前述内容，可以理解的是，尽管本文为说明目的，描述了本技术的特 定实施例，在不背离本技术的精神和范围下可作出不同的修改。进一步在特 定实施例的内容中描述的新技术的某些方面可被其他实施例结合或者排除。 此外，尽管在那些实施例的内容中已经描述了与本技术的特定实施例相关的 优点，其他实施例也可展示这些有点，并且不是所有必要地需要展示这些有 点的实施例都将落入本技术的范围。相应地，本公开和相关的技术可包含没 有在本文中明确示出或者描述的其他实施例。因此，本公开不局限于所附的 权利要求书。