[发明专利]材料运输装置和系统

说明书

提供了一种材料运输装置，其包括壳体、装料口、第一入口通道、两个或更多个旋转盘、出口邻接通道以及出口邻接部件。壳体的第一入口通道与包括液体和粘度调节剂的混合物流连通，其中第一入口通道将混合物的至少一部分供应到装置的流路中。混合物在流路内与材料流结合时进一步压紧固体块的材料以抑制高压输送气体流从排放室穿过固体块并进入装置的通路。提供了包括材料运输装置的材料运输系统。提供了使用材料运输装置和材料运输系统的实施例来运输材料的方法。

技术领域

本发明公开大体涉及用于运输材料的装置和系统，且更具体地涉及用在水力压裂、流化床催化裂解、精炼厂、电厂以及其他应用中的能够连续且高压操作的材料运输装置和系统。

背景技术

已经使用了多种设备来运输或者计量颗粒材料，诸如支撑剂、煤、其他矿物材料、干燥食品、以固体、颗粒形式处理的其他干货。此类运输设备包括传送带、旋转阀、闭锁式料斗、螺旋给料机等。示例性测量或计量装置包括皮带秤、容积式料斗等。为了提供颗粒材料的运输和计量这两者，典型地需要将两种类型的装置作为一个系统使用或组合。但是，一些设备设有运输和计量材料两方面的能力，例如固体给料机。

固体给料机提供诸如颗粒物、燃料或其他物质的固体的正向计量。固体给料机迫使固体进入固体锁定状态，且固体被键入固体给料机的称为轮毂的旋转部分，由此以计量的数量从入口将固体推向出口。在出口处，固体给料机会迫使固体进入压紧固体状态，以将高压与低压隔开。但是，已经发现在气体速度超过产生流体化的固体的终端速度的情况下，固体常常不能防止高压气体的回流。反过来，此回流又导致固体的流化床在到达给料机的邻接时塌陷，由此使得固体压紧状态劣化且最终瓦解。因此，需要降低正在被计量的固体的渗透性，同时还增加固体的剪切应力和凝聚力。

与固体给料机的性能相关的附加的挑战是至少部分地取决于流经入口到固体泵的旋转部分的固体的摄入效率。不幸的是，已有的固体给料机常常以批处理模式在大气压下或在高压下运行。此批处理模式会导致固体的静止凹穴、空隙或者其他不均一性，这显著地降低固体给料机的性能。因此，对于提供能够连续处理固体的材料运输装置和系统存在需求。

用于运输和/或计量颗粒物的许多这些工业和商业应用都需要水。例如，在水力压裂中，将水、支撑剂(例如沙或氧化铝)以及化学添加剂的浆状物喷射到井口中以在深岩石地层中产生并维持裂缝，天然气、石油以及卤水穿过裂缝将更自由地流动。典型地，浆状物的90%是水而9.5%是支撑剂，且化学添加剂占约0.5%。不幸的是，在压裂过程中大量的水(例如对于每1加仑油为5加仑水)变得被污染并且因此不能重新使用。因此，对于使用水之外的液体的替代压裂流体存在需求，该流体能够在支撑剂内提供足够的粘结性，以便不中断上游工艺，例如，通过固体给料机的工艺，同时还最小化成本以及潜在的环境污染。

因此提供改善前述限制中的一项或更多项的改进的材料运输装置和系统将是所期望的。

发明内容

一方面，提供了材料运输装置。在一个实施例中，材料运输装置典型地包括壳体、装料口、第一入口通道、两个或更多个旋转盘、出口邻接通道以及出口邻接部件。壳体的装料口与连续的材料流连通，其中第一入口通道将材料流引入装置的流路。壳体的第一入口通道与包括液体和粘度调节剂的混合物流连通，其中第一入口通道将混合物的至少一部分供应到装置的流路中。两个或更多个旋转盘同轴地定位在壳体内并且构造成至少部分地将流动给予材料流，以至少部分地将材料压紧成跨越流路的宽度的固体块。出口邻接部件常布置成邻近于出口通道并且构造成将固体块引出流路并引入与高压输送气体流连通的排放室。混合物在流路内与材料流结合时进一步压紧固体块的材料以抑制高压输送气体流从排放室穿过固体块并进入装置的通路。