CN101935554B - 气化系统流动阻尼 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及气化系统流动阻尼，提供了一种气化系统构件。在一实施例中，气化系统构件，例如急冷单元(14)或洗涤器(19)可保持冷却流体(52)的池，用于冷却另一流体(47)。气化系统构件包括流动阻尼机构(70，88，98，100，102，104，106，112，118，120，130)，其设计成在所述气化系统构件内阻尼所述冷却流体(52)、另一流体(47)或两者的流动。流动阻尼机构可安置于在浸管(54)与导流管(56)之间形成的内部腔室(58)中，或者安置于所述气化系统构件的壁与所述导流管(56)之间形成的外部腔室(60)中。该流动阻尼机构也可安置于该内部腔室(58)与外部腔室(60)之间。

Description

气化系统流动阻尼
相关申请的交叉引用
本申请涉及以下共同待审的美国专利申请：名称为“COOLING CHAMBER ASSEMBLY FOR A GASIFIER”(代理案号为239050-1)，和名称为“QUENCH CHAMBER AS SEMBLY FOR A GASIFIER”(代理案号为235585-1)，其转让给本申请相同的受让人且与本申请同时提交，这些申请中的每一个以其全文引用的方式结合到本文中用于所有目的。 
技术领域
本文所公开的主题涉及气化系统构件，且更具体而言，涉及例如急冷单元(quench unit)和洗涤器(scrubber)这样的气化系统构件内的流动阻尼机构。 
背景技术
例如煤或石油的化石燃料可气化用于发电，生产化学品、合成燃料或者用于多种其它应用。气化涉及使含碳燃料与氧气在很高温度反应以产生合成气，包含一氧化碳和氢气的燃料，其比燃料在其原始状态更有效地且更清洁地燃烧。 
在气化时，所得合成气可包括不太合乎需要的组分，例如灰。因此，合成气可被引导通过急冷单元，以冷却合成气至饱和温度且作为渣移除不太合乎需要的组分。但是，在急冷单元内可存在流动波动，流动波动可降低急冷单元的效率。合成气可自急冷单元引导通过洗涤器，洗涤器可从合成气移除水和/或任何剩余颗粒。但是在洗涤器内可存在流动波动，其可能会降低洗涤器的效率。 
发明内容
在一实施例中，气化系统构件包括：容器，其配置成保持冷却流体的池；浸管(dip tube)，其安置于容器中以将另一流体导向该池；导流管(draft tube)，其环绕该浸管以在浸管与导流管之间形成内部腔室，且在导流管与容器壁之间形成外部腔室；以及，一个或多个流动阻尼机构，其安置于内部腔室、外部腔室、或它们之间中的一个或多个中，且配置成在急冷单元内阻尼冷却流体、另一流体或两者的流动。 
在另一实施例中，气化系统构件包括：容器，其配置成在容器下部段内保持冷却流体的池；浸管，其环形地安置于容器内且配置成在容器内将另一流体导向该池；导流管，其环形地安置于该容器内以在导流管与容器壁之间形成外部环形腔室且配置成在容器内远离池引导另一流体；以及，流动阻尼机构，其安置于外部腔室中，以减小通过外部腔室的流动面积至少大约50％。 
在又一实施例中，气化系统构件包括：容器，其配置成保持冷却流体的池；浸管，其安置于容器中以将另一流体导向该池且在浸管与容器壁之间形成环形腔室；以及，一个或多个流动阻尼机构，其安置于环形腔室中且配置成在气化系统构件内阻尼冷却流体、另一流体或两者的流动。 
附图说明
当参考附图来阅读下文的具体描述时本发明的这些和其它特点、方面和优点将变得更好理解，在所有附图中相似的符号表示相似部件，在附图中： 
图1是可采用急冷单元和洗涤器的整合气化组合循环发电系统的实施例的方块图； 
图2是采用阻尼板的图1的气化系统构件的实施例的正视截面图； 
图3是图2的阻尼板的顶视图； 
图4是采用阻尼板的图1的气化系统构件的另一实施例的正视截面图； 
图5是图4的阻尼板的顶视图； 
图6是采用阻尼圈的图1的气化系统构件的实施例的正视截面图； 
图7是采用阻尼条的图1的气化系统构件的实施例的正视截面图； 
图8是图7的气化系统构件的顶视图； 
图9是图8的阻尼条之一的实施例的截面图； 
图10是采用浮动块的图1的气化系统构件的实施例的正视截面图； 
图11是采用热交换器的图1的气化系统构件的实施例的正视截面图； 
图12是采用穿孔导流管延伸部的图1的气化系统构件的实施例的正视截面图； 
图13是在环形腔室中采用阻尼圈的图1的气化系统构件的实施例的正视截面图； 
图14是图13的气化系统构件的一部分的顶视图； 
图15是采用穿孔浸管的图1的气化系统构件的实施例的正视截面图； 
图16是无导流管且采用阻尼板的图1的气化系统构件的实施例的正视截面图； 
图17是图18的阻尼板的顶视图；以及 
图18是无导流管且采用阻尼圈的图1的气化系统构件的实施例的正视截面图。 
具体实施方式
将在下文中描述本发明的一个或多个具体实施例。为了提供这些 实施例的简洁描述，在说明书中可不描述实际实施方式的所有特征。应了解在任何这种实际实施方式的开发中，如在任何工程或设计项目中，可做出许多具体实施方式决策来实现开发者的具体目的，例如符合系统相关和商务相关的约束，这些具体约束在不同实施方式之间可改变。此外，应了解这些开发工作可复杂且耗时，但仍是受益于本公开内容的本领域普通技术人员设计、制作和制造的常规任务。 
当介绍本发明的各种实施例的元件时，冠词“一”、“该”和“所述”意图表示存在这些元件中的一个或多个。术语“包括”、“包含”和“具有”意图是包括性的且表示可存在所列出元件之外的额外元件。 
本公开内容是针对于控制例如急冷单元和/或洗涤器这样的气化系统构件内的流体动力学的技术。一般而言，急冷单元可从气化腔室接收热流出物，例如合成气。热流出物可被引导通过急冷单元内的冷却流体的池以产生更冷的饱和(或部分饱和)的合成气。在冷却之后，例如灰的组分可在液体池内固化用于随后从急冷单元移除。更冷的合成气可从急冷单元引导至洗涤器。一般而言，合成气可流动通过洗涤器内的冷却流体池以从合成气移除任何剩余颗粒和/或夹带的水。在操作期间，急冷单元和/或洗涤器可经历流动波动，例如冷却池液位、气体流动速率和/或压力水平的波动，而这种波动可造成低效冷却或从急冷单元和/或洗涤器出来的合成气内夹带冷却流体。 
因此，本公开内容描述了气化系统构件，例如急冷单元和/或洗涤器，其包括流动阻尼机构，流动阻尼机构设计成最小化气化系统构件内的流动波动。如本文所用的术语“阻尼”可大体上指减小流动中的波动或振荡和/或减小流动振荡强度。举例而言，流动阻尼机构可设计成耗散来自流动波动的能量和/或在急冷单元内重新引导不均匀的流动。在某些实施例中，流动阻尼机构可安置于液体冷却剂池内以阻尼池液位的波动，而这可减少压力波动和/或气体流动速率波动。举例而言，阻尼挡板可安置于液体池内以限制通过该池的流动面积。在某些实施例中，阻尼挡板可设计成减小液体的流动路径面积至少大约50％。 流动阻尼机构也可安置于气体流动路径内以控制压降，而这可减小液体池液位和/或气体流动速率的波动。 
图1示出整合气化组合循环(IGCC)发电系统8的实施例。在发电系统内，例如合成气的气体可燃烧以在“顶部”或布雷顿循环内产生能量。来自“顶部”循环的废气然后可用于在“底部”或郎肯循环内产生蒸汽。 
为了产生合成气，例如焦炭和褐煤的含碳燃料可经由进料制备和输送系统9引入到系统8。进给系统9向气化器11提供燃料浆10，其中燃料与氧气(O2)和蒸汽(H2O)混合。氧气可从空气分离器12提供。气化器11加热反应物至超过大约700℃以燃烧燃料浆中的挥发性组分从而产生热流出物，例如合成气13。由于氧气、蒸汽与碳(C)之间的化学反应，合成气13可包括氢气(H2)、一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2)以及存在于含碳燃料中的其它不太合乎需要的组分，例如灰、硫、氮和氯化物。 
合成气13可自气化器11进入急冷单元14。在某些实施例中，急冷单元14可与气化器11一体。但是，在其它实施例中，急冷单元14可为单独单元。急冷单元14可通过蒸发例如水的冷却流体将合成气13冷却至饱和温度或接近饱和温度。在冷却过程中，不太合乎需要的组分，例如灰，可固化且作为渣16从急冷单元14移除。随着合成气13流动通过急冷单元14，合成气13可被冷却以产生冷却的合成气17，其可从急冷单元14出来且进入气体冷却和处理系统18。 
气体冷却和处理系统18可包括洗涤器19和酸气移除系统20以及其它构件。在气体冷却和处理系统18内，来自急冷单元14的合成气17可进入洗涤器19，在洗涤器19中，合成气17可被进一步冷却以移除夹带的水和/或剩余颗粒。洗涤过的合成气21可从洗涤器19出来且进入酸气移除系统20，其中酸气为例如二氧化碳和硫化氢。在气体冷却和处理系统18内，可将硫组分22移除并发送至硫产生系统23进行纯化。水也可作为蒸汽24和液体25移除。蒸汽24可再循环至 气化器11和/或发送至热回收蒸汽发生(HRSG)系统26。液体水25可发送至水处理系统27。 
气体冷却和处理系统18可产生脱硫的合成气28，其可被引导至燃烧器29，在燃烧器29中，合成气28燃烧以在“顶部”循环中产生能量。可自压缩机31向燃烧器29提供空气30以与合成气28以适于燃烧的燃料-空气比混合。另外，燃烧器29可经由稀释氮气压缩机33从空气分离器12接收氮气32以冷却燃烧反应。 
来自燃烧器29的排气34可流动通过涡轮35，其可驱动压缩机31和/或发电机36并产生排气37。排气37然后可被引导至HRSG系统26，HRSG系统26可从排气37和从气体冷却和处理系统18进给的蒸汽24回收热。所回收的热可用于驱动蒸汽涡轮38以在“底部”循环内产生能量。举例而言，蒸汽涡轮38可驱动发电机39以发电。来自蒸汽涡轮38的蒸汽40然后可被引导至冷凝器41，在那里，蒸汽由来自冷却塔43的冷却流体42冷却。来自冷凝器41的冷凝的蒸汽44然后可再循环至HRSG系统26。 
应了解，发电系统8仅以举例说明的方式提供且预期并无限制意义。本文所述的流动阻尼机构可在急冷单元14和/或洗涤器19内采用以阻尼流动波动。但是，在其它实施例中，流动阻尼机构可在任何类型的气化急冷单元和/或洗涤器内采用。举例而言，流动阻尼机构可在设计成向无HRSG系统的燃气涡轮提供合成气的急冷单元或洗涤器内采用。在另一实例中，流动阻尼机构可在为单独气化系统一部分的急冷单元或洗涤器内采用。 
图2至图18描绘了气化系统构件46的实施例。气化系统构件46可表示图1所示的急冷单元14或洗涤器19，以及其它类型的气化急冷单元和/或洗涤器。此外，尽管图2至图17大体上在急冷单元的情形下描述，这些附图所示的流动阻尼机构可以类似方式应用于气化洗涤器内。另外，尽管图18至图20大体上在洗涤器的情形下描述，这些附图所示的流动阻尼机构可以类似方式应用于气化急冷单元内。 
图2是气化系统构件46的一个实施例的截面图。如上文所指出，气化系统构件46可为急冷单元或洗涤器，例如急冷单元14或洗涤器19。气化系统构件46包括容器50，容器50保持冷却流体52的池，例如水。气化系统构件46可通过开口53从气化系统8(图1)内的上游构件接收合成气47。举例而言，如果气化系统构件46代表急冷单元(图1)，那么合成气47可代表从气化器11(图1)接收的合成气13(图1)。在另一实例中，如果气化系统构件46代表洗涤器19(图1)，那么合成气47可代表从急冷单元14(图1)出来的合成气17(图1)。合成气可通过容器50顶部和/或侧部中的入口(未图示)流入到气化系统构件46的开口53内。 
冷却流体52可自水源(未图示)供应至容器50且根据需要补充以维持容器50内充分的冷却水平。如图所示，容器50还包括两个环形管54和56。在某些实施例中，管56可同心地安置于管54周围。浸管54安置于容器50的中心以引导合成气47通过气化系统构件46。导流管56环绕浸管54以形成内部腔室58。如由箭头大体上示出，合成气47可流动通过浸管54朝向包含于容器50下部和/或锥形部段59内的冷却流体52的池。合成气47可接触冷却流体52，使某些冷却流体蒸发，从而冷却合成气47。 
合成气可自浸管54向上流动通过内部腔室58至外部腔室60。外部腔室60可大体上形成于导流管56与容器50的壁之间的环形空间中。但是，在其它实施例中，导流管56可省略，如下文中关于图18和图20所示和描述。在这些实施例中，合成气可向上流动通过外部腔室60，在这些实施例中，外部腔室60可在浸管54与容器50的壁之间的环形空间中延伸。换言之，在这些实施例中，内部腔室58和外部腔室60可组合成从浸管54延伸到容器50的壁的一个连续外部腔室60。 
随着合成气47流动通过浸管54、内部腔室58和外部腔室60，合成气可由冷却流体52冷却以降低合成气的温度和压力。随着合成 气冷却，例如渣16的颗粒61可在容器50的底部内聚集且可通过排放端口62排放，在某些实施例中，排放端口62可通往锁定料斗。此外，夹带液体可从合成气47移除且可在冷却流体52的池内聚集。 
腔室60的上部可包括安置于导流管56周围的可选环形挡板64。根据某些实施例，挡板64可设计成引导合成气流动通过腔室60，在某些实施例中，其可增加合成气的流动路径，从而便于合成气冷却。挡板64还可提供用于使合成气中夹带的液体聚结的表面，从而减少通过出口66从腔室60出来的合成气中冷却液体的夹带。可选的急冷圈68可绕浸管54环形地安置且可朝向浸管54的内表面引导冷却流体，以保护浸管内表面防止热合成气47。急冷圈68也可朝向挡板64和/或朝向冷却流体52的池引导冷却流体。但是，在某些实施例中，例如其中气化系统构件46代表洗涤器19，挡板64和急冷圈68则可省略。 
为了减少气化系统构件46内的流动波动，环形阻尼板70在外部腔室60内在容器50的壁与导流管56之间延伸。随着合成气在气化系统构件46内流动，来自急冷圈68的水可流动通过气化系统构件46且在液体池52中聚集。阻尼板70看设计成耗散来自冷却液体池52内流动波动的能量。阻尼板70可具有与导流管56的外径大体上对应的内径72。阻尼板70可具有与容器50的内径大体上对应的外径74。因此，阻尼板70可与容器50的壁和导流管56邻接地安置，以限制冷却液体52通过外部腔室60的流动。阻尼板70可通过焊接、栓接或任何其它合适手段固定到容器50的壁上。 
阻尼板70内的孔75可允许冷却流体52流动通过阻尼板70。但是，由穿过腔室60的孔75所提供的流动面积可显著地小于不受阻尼板70限制的腔室60的截面内的流动面积。根据某些实施例，阻尼板70可充当流动限制机构，其减小了通过外部腔室60的阻尼板部分的流动面积至少大约50％至100％和其之间的所有子范围。更具体而言，阻尼板70可充当流动限制机构，其减小了通过外部腔室的阻尼板部 分的流动面积至少80％至100％以及其之间的所有子范围。 
阻尼板70可大体上安置于外部腔室60内使得阻尼板70浸没于冷却流体52的池内。举例而言，阻尼板70可安置于外部腔室60内冷却流体池52的液位76下方。在某些实施例中，阻尼板70可安置于导流管56内冷却流体池52的液位78上方。但是，在其它实施例中，阻尼板70可安置于导流管56内冷却流体池52的液位78下方。此外，阻尼板70可大体上安置于容器50的锥形部段59上方充分的高度以阻碍渣在阻尼板的孔内的积聚。 
在气化系统构件46操作期间，在池52内的冷却流体的液位76和78可改变。在某些实施例中，通过气化系统构件46的合成气47的流动速率可变化，造成液位76和78的波动。此外，在某些实施例中，合成气47可流入到池52内，搅动冷却流体，从而造成液位76和78的波动。另外，从急冷圈68出来的冷却流体的流动速率可变化。阻尼板70可设计成减少液位76和/或液位78的波动。具体而言，阻尼板70可提供流动限制，其用于耗散来自冷却流体池52内的流动动力的能量。 
图3是阻尼板70的顶视图。阻尼板包括大体上由外径74与内径72之间的差限定的表面区域80。孔75可绕表面区域80在周向间隔开。如上文所指出，表面区域80和孔75的面积可大体上对应于可用于使水竖直地通过容器50内的外部腔室60的总环形流动面积。如在上文关于图2所述，阻尼板70可设计成限制流动面积至由安置于表面区域80内的孔75所提供的面积。根据某些实施例，孔75的面积可占由表面区域80和孔75所限定的可用总环形流动面积的大约1至50％。在阻尼板70内，孔75的数目、间距、大小和形状可改变。举例而言，孔75可具有圆形、长圆形、椭圆形、矩形、正方形或六边形截面。另外，任意多个各种形状和大小的孔可包括于阻尼板内。举例而言，可调整孔75的大小和数量以提供所希望的流动面积减小，同时提供足够大以抵抗堵塞的孔。 
图4描绘了可安置于气化系统构件46内另一类型的阻尼板88。类似于阻尼板70，阻尼板88可环形地安置于容器50的壁与导流管56之间。但是，在此实施例中，阻尼板88可为连续件，并无置于表面区域内的孔。此外，在其它实施例中，可省略导流管56，且阻尼板88可为安置于容器50的壁与浸管54之间的连续环形件。 
旁通管线90和92可包括于容器50内以允许冷却流体绕阻尼板88传递。取决于阻尼板88周围所需要的流动面积量，管90和92的直径和/或数量可改变。举例而言，多个管90和92可绕容器50在周向间隔开。在某些实施例中，旁通管92可包括阀94，例如电磁阀、球阀、闸阀等，其可被调整以改变通过旁通管92的流量。但是，在其它实施例中，可仅采用不带阀94的管。此外，在某些实施例中，阀94可包括于旁通管90和92中的每一个内。可例如由控制器来调整阀位置以改变通过旁通管92的冷却流体量。 
图5是阻尼板88的顶视图。类似于阻尼板70，外圆周82可抵靠容器50的壁邻接地安置，且内圆周84可绕导流管56邻接地安置。阻尼板88可焊接、栓接或另外固定到容器50壁和/或导流管56上。如上文所指出，阻尼板88包括不带孔的连续表面区域96。因此，冷却流体被引导通过旁通管90和/或92而不是通过阻尼板88。 
图6描绘了另一类型的阻尼机构，阻尼圈98，其可在气化系统构件46内采用。阻尼圈98可包括在周向延伸穿过整个外部腔室60的环形圈，或者阻尼圈98可包括延伸穿过外部腔室60的部分的弯曲区段。但是，根据某些实施例，阻尼圈98可对称地安置于腔室60内以平衡负荷分布。阻尼圈98可抵靠容器壁50和/或导流管56安置。此外，如在下文中关于图20所讨论，在某些实施例中，阻尼圈98可抵靠浸管54安置。 
每个阻尼圈98可仅部分地在容器壁50与导流管56之间延伸。如图所示，两个阻尼圈98与容器50的壁邻接地安置，且一个阻尼圈与导流管56邻接地安置。在某些实施例中，阻尼圈98可设计成彼此 交接(interface)以形成供冷却流体52通过外部腔室60的曲折流动路径。曲折流动路径可设计成减小流动波动。此外，阻尼圈98可朝向锥形部段59成角度，以抑制沉积物在阻尼圈98上的聚集。 
在其它实施例中，阻尼圈98的数量和/或相对位置可改变。举例而言，一个、两个、三个、四个或四个以上的阻尼圈98可固定到容器50的壁上，导流管56上或两者上。另外，阻尼圈98的角度可改变。举例而言，阻尼圈98可从容器50的壁正交地延伸，或者阻尼圈98可以各种角度向容器50的锥形部段59下倾。在某些实施例中，阻尼圈98可由支承件100支承，支承件100从阻尼圈朝向容器50和导流管56延伸。阻尼圈98和/或支承件100可焊接、栓接或另外固定到容器50的壁上和/或导流管56上。 
图7描绘了在气化系统构件46内采用的另一类型的流动阻尼机构。具体而言，气化系统构件46包括固定到容器50的壁和/或导流管56上的阻尼条102。阻尼条102可大体上正交于容器50和导流管56朝向彼此延伸，以形成供水在外部腔室60内流动的曲折路径。阻尼条102可焊接、栓接或另外固定到容器50和/或导流管56上。此外，支承件100可设于阻尼条102的上方和/或下方以提供机械支承和进一步将阻尼条102固定到容器50的壁和/或导流管56上。但是，在其它实施例中，支承件100可省略。另外，可采用任意多个阻尼条102且其可绕容器50和/或导流管56在周向安置。此外，在其中省略了导流管56的实施例中，某些或所有阻尼条102可固定到浸管54上。 
图8是气化系统构件46和阻尼条102的顶视图。阻尼条102绕容器50在周向间隔开以朝向导流管56向内突出。阻尼条102也绕导流管56在周向间隔开以朝向容器50的壁向外延伸。如图所示，在容器50上的阻尼条102安置于从导流管56延伸的阻尼条102之间。即，阻尼条102交替地配接到容器50的壁和导流管56。但是，在其它实施例中，阻尼条102可在周向对准。此外，位于容器50和导流管56上的阻尼条102的数量可改变。 
图9是穿过阻尼条102之一截取的截面图以示出阻尼条102之一的示例性截面。如图所示，阻尼条102可具有大体上圆形截面。但是，在其它实施例中，截面可改变。举例而言，阻尼条102可具有矩形、三角形、梯形、六边形或正方形截面。此外，可采用各种截面来最小化沉积和/或调整由阻尼条102提供的流动阻力。 
图10描绘了可采用浮动块104作为流动阻尼机构的气化系统构件46的另一实施例。浮动块104可安置于外部腔室60中且可设计成在冷却流体池52表面上流动。浮动块104可大体上设计成增加外部腔室60内的惯性和摩擦力，从而减少流动波动。在某些实施例中，浮动块104可由钢或其它合适材料构成，其设计成耐受容器50内存在的压力和温度。而且，浮动块104可包括中空部分，其设计成促进块体104浮动。如图所示，块体具有大体上梯形的形状；但在其它实施例中，可采用各种形状、大小和结构。而且，任意多个浮动块104可包括于外部腔室60内。此外，在某些实施例中，取决于急冷单元内所经历的操作条件，包括于急冷单元内的浮动块的数量可改变。举例而言，如果需要更大流动阻尼，可添加额外的浮动块104。另一方面，如果希望更小的流动阻尼，可移除某些浮动块104。 
图11描绘了气化系统构件46的实施例，其具有安置于外部腔室60中的热交换器盘管106以提供流动阻尼。热交换器盘管106螺旋地安置于导流管56和/或浸管54周围且可向冷却流体池52内的流动波动提供阻力。具体而言，热交换器盘管106的外部轮廓可设计成充当阻尼装置。除了提供阻尼之外，热交换器盘管106也可用于从冷却流体池52提取热。具体而言，热交换器盘管106可通过入口108接收冷却流体的流动，且可通过盘管106循环流体至出口110。可采用任何合适的传热流体，例如制冷剂、水、乙二醇或盐水等。随着冷却流体通过盘管106流动，流体可从冷却流体池52吸热。然后可使用来自盘管106的热冷却流体来向IGCC系统8的另一部分提供热。举例而言，热交换器盘管106可用作废热回收过程的一部分，以向采用低 温热的工业过程或应用提供热。在一实例中，热可用于向蒸汽涡轮35和/或HRSG系统23(在图1中示出)提供预热。 
图12描绘了安置于内部腔室58与外部腔室60之间的流动阻尼结构。具体而言，导流管56可包括延伸部112，其在锥形部段59内和/或略上方在内部腔室58与外部腔室60之间提供流动限制。延伸部112将导流管56连接至容器50的锥形部段59。延伸部112可为环形结构，其直径对应于导流管56的直径。孔114可包括于延伸部112内，以允许冷却流体在内部腔室58与外部腔室60之间传递。孔114可用于限制流体在内部腔室58与外部腔室60之间的流动。孔114可具有充分的大小以抑制孔114由渣16堵塞，渣16可在容器50的底部和排放端口62内聚集。另外，可改变孔114的数量和/或大小以调整由延伸部112所提供的阻尼量。 
总之，图2至图12大体上描绘了安置于外部腔室60中和/或在内部腔室58与外部腔室60之间的冷却流体池52内的流动阻尼机构。这些流动阻尼机构可设计成通过限制容器50内冷却流体52的流动来减少流动波动。但是，在其它实施例中，流动阻尼机构可安置于内部腔室58中以影响合成气47和/或冷却流体52通过内部腔室58的流动。特别地，在图13至图17中所描述的流动限制可设计成增加或降低在内部腔室58上出现的压降。在某些实施例中，流动阻尼机构可设计成增加压降，从而限制流动波动。但是，在其它实施例中，流动阻尼机构可设计成降低压降。 
图13描绘了安置于内部腔室58内的阻尼圈118。圈118可包括同心地安置于导流管56与浸管54之间空间内的环形结构。如图所示，圈118安装于或另外固定到导流管56的内表面上。但是，在其它实施例中，圈118可固定到浸管54的外表面上。圈118可设计成向内部腔室58内例如合成气47或冷却流体52的流体流动增加阻力，而这可能会增加内部腔室58上的压降以减少流动波动。 
图14是气化系统构件46的顶视图，其示出安置于内部腔室58 内的圈118。具体而言，圈118环形地焊接、栓接或另外固定于导流管56的内表面内，以减小穿过环形内部腔室58的流动面积。 
图15描绘了气化系统构件46的另一实施例，其具有包括穿孔部段120的浸管54。具体而言，穿孔部段120可包括以一排或多排在周向安置于浸管54周围的一系列孔121。孔121可允许合成气通过浸管中的穿孔流动，这可能会改变通过内部腔室58的气体的流动剖面。具体而言，合成气47的一部分可直接通过浸管54的壁流入到内部腔室58内，绕过包括冷却流体池52的内部腔室58的下部。穿孔可允许沿着浸管54长度的合成气的多个流动路径，而不是沿着浸管54的底部环形圆周引导合成气。孔121可具有充分的大小来抑制灰沉积堵塞。此外，随着冷却流体池液位78升高，孔121可允许冷却流体52通过孔121流入到内部腔室58内。换言之，随着冷却流体52的液位78上升以包围浸管54，合成气47可通过上排孔121流入到内部腔室58内，而水可通过下排孔121流动。可包括任意多排孔121。而且，孔的直径和数量可改变。 
图16至图18描绘了其中省略导流管56的气化系统构件46的实施例。在这些实施例中，也已省略挡板64和急冷圈68以全面描绘洗涤器，例如图1所示的洗涤器19。但是，在其它实施例中，图16至图18所描绘的流动阻尼机构也可用于急冷单元内，例如图1所示的急冷单元14。 
如图16所示，合成气47可通过容器50内的浸管54流动，如由箭头大体上示出。然后，合成气47可从浸管54出来且通过包含于容器50的锥形部段59内的冷却流体池52流动。合成气47可接触冷却流体50，造成某些冷却流体蒸发，从而冷却合成气47且从合成气47移除夹带的颗粒和/或水。 
合成气可从浸管54向上流动通过外部腔室60。外部腔室60可大体上形成于浸管54与容器50的壁之间的环形空间中。为了减少气化系统构件46内的流动波动，环形阻尼板130在容器50的壁与浸管54 之间的外部空间60内延伸。类似于图2所示的阻尼板70，阻尼板130可设计成耗散来自冷却液体池52内流动波动的能量。阻尼板130可具有内径126，内径126大体上对应于浸管54的外径。阻尼板130可具有外径74，外径74大体上对应于容器50的内径。因此，阻尼板70可与容器50的壁和浸管54邻接地安置，以限制冷却液体52通过外部腔室60的流动。阻尼板130可通过焊接、栓接或其它合适手段固定到容器50的壁和/或浸管54上。 
阻尼板130内的孔75可允许冷却流体52流动通过阻尼板130。但是，由穿过腔室60的孔75提供的流动面积可显著地小于不受阻尼板130限制的腔室60的截面内的流动面积。根据某些实施例，阻尼板130可充当流动限制机构，其减小穿过外部腔室60的阻尼板部分的流动面积至少大约50％至100％，和其之间的所有子范围。更具体而言，阻尼板130可充当流动限制机构，其减小穿过外部腔室的阻尼板部分的流动面积至少大约80％至100％，和其之间的所有子范围。 
阻尼板130可大体上安置于外部腔室60内使得阻尼板130浸没于冷却流体池52内。举例而言，阻尼板130可安置于内部腔室60内冷却流体池52的液位76下方。在某些实施例中，阻尼板70可安置于浸管54内冷却流体池52的液位78上方。但是，在其它实施例中，阻尼板130可安置于浸管54内冷却流体池52的液位78下方。此外，阻尼板130可大体上安置于容器50的锥形部段59上方充分高度，以阻碍颗粒在阻尼板的孔内的积聚。 
图17是阻尼板130的顶视图。阻尼板包括表面区域80，其大体上由外径74与内径126的差限定。孔75可绕表面区域80在周向间隔开。如上文所指出，表面区域80和孔75的面积可大体上对应于可用于水竖直地通过容器50内的外部流动腔室60的总环形流动面积。如在上文中关于图16所描述，阻尼板70可设计成限制流动面积至由安置于表面区域80内的孔75所提供的面积。根据某些实施例，孔75的面积可占如由表面区域80和孔75所限定的可用总环形流动面积的 大约1％至50％。在阻尼板130内，孔75的数量、间距、大小和形状可改变。举例而言，孔75可具有圆形、长圆形、椭圆形、矩形、正方形或六边形截面等。另外，任意多个各种形状和大小的孔可包括于阻尼板内。举例而言，孔75的大小和数量可通过调整以提供所需要的流动面积减小，同时提供足够大的孔来抵抗堵塞。 
图18描绘了在省略了导流管56的气化系统构件46内采用的阻尼圈98。阻尼圈98可抵靠容器壁50和/或浸管54安置。每个阻尼圈98可仅在容器壁50与浸管54之间部分地延伸。如图所示，两个阻尼圈98与容器50的壁邻接地安置，且一个阻尼圈与浸管54邻接地安置。在某些实施例中，阻尼圈98可设计成彼此交接以形成用于冷却流体52通过外部腔室60的曲折流动路径。曲折流动路径可设计成减少流动波动。此外，阻尼圈98可朝向锥形部段59成角度以抑制沉积物在阻尼圈98上的聚集。 
在其它实施例中，阻尼圈98的数量和/或相对位置可改变。举例而言，一个、两个、三个、四个或更多的阻尼圈98可固定到容器50的壁、浸管54或两者上。另外，阻尼圈98的角度可改变。举例而言，阻尼圈98可从容器50的壁正交地延伸，或者阻尼圈98可以各种角度朝向容器50的锥形部段59下倾。在某些实施例中，阻尼圈98可由支承件100支承，支承件100从阻尼圈朝向容器50和浸管54延伸。阻尼圈98和/或支承件100可焊接、栓接或另外固定到容器50的壁和/或浸管54上。 
在图2至图18所描绘的流动阻尼机构可单独地或彼此组合地采用。此外，应了解，流动阻尼机构的相对大小、形状和几何形状可改变。另外，可省却某些构件，例如导流管56和/或急冷圈68。在最初制造期间，可在气化系统构件46中采用流动阻尼机构，或者流动阻尼机构可改装到现有气化系统构件46中。另外，流动阻尼机构可基于特定操作参数进行调整，例如含碳燃料类型、系统效率、系统负载或环境条件等，以实现所希望的流动阻尼量。 
书面描述使用实例来公开本发明，包括最佳方式，且也能使得本领域技术人员能实践本发明，包括做出和使用任何装置或系统及执行任何合并的方法。本发明的专利保护范围由权利要求书限定，且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果其它实例具有与权利要求书的字面语言并无不同的结构元件，或者如果其它实例包括与权利要求书的字面语言非实质差异的等效结构元件，这些其它实例预期在权利要求书的范围内。 
元件列表 
8.IGCC系统 
11.气化器 
13.热合成气 
14.急冷单元 
16.渣 
17.冷却合成气 
19.洗涤器 
20.硫生产 
21.洗涤过的合成气 
22.硫组分 
23.热回收蒸汽发生器 
24.水处理 
25.液体 
26.热回收蒸汽发生器 
27.水处理系统 
28.合成气 
29.燃烧器 
30.空气 
31.压缩机 
32.氮气 
33.稀释氮气压缩机 
34.排气 
35.蒸汽涡轮 
36.发电机 
37.排气 
38.蒸汽涡轮 
39.发生器 
40.蒸汽 
41.冷凝器 
42.冷却流体 
43.冷却塔 
44.冷凝的蒸汽 
46.气化系统构件 
47.合成气 
50.容器 
52.冷却流体 
53.开口 
54.浸管 
56.导流管 
58.内部腔室 
59.锥形部段 
60.外部腔室 
61.颗粒 
62.排放端口 
64.挡板 
66.出口 
68.急冷圈 
70.阻尼板 
72.内径 
74.外径 
75.孔 
76.液位 
78.液位 
80.表面区域 
82.外圆周 
84.内圆周 
88.阻尼板 
90.旁通管 
92.旁通管 
94.阀 
96.表面区域 
98.阻尼圈 
100.支承件 
102.阻尼条 
104.块体/浮体 
106.热交换盘管 
108.入口 
110.出口 
112.导流管延伸部 
114.孔 
118.圈 
120.浸管延伸部 
121.孔 
124.宽度 
126.导流管内径 
128.浸管外径 
130.板。

Claims (1)

1.一种气化系统构件，包括：
容器(50)，其配置成保持冷却流体(52)的池；
浸管(54)，其安置于所述容器(50)中，以将另一流体(47)导向所述池；
导流管(56)，其环绕所述浸管(54)，以在所述浸管(54)与所述导流管(56)之间形成内部腔室(58)，且在所述导流管(56)与容器壁之间形成外部腔室(60)；以及
流动阻尼机构，所述流动阻尼机构包括阻尼圈，所述阻尼圈中的每个部分地在所述容器壁与所述导流管之间延伸，配置成通过形成曲折的流动路径阻尼所述气化系统构件内所述冷却流体(52)的流动；其中所述阻尼圈延伸在所述保持冷却流体(52)的池内；
其中所述阻尼圈包括第一环形圈(98)和第二环形圈(98)，所述第一环形圈(98)安置成与所述容器(50)邻接，且所述第二环形圈(98)安置成与所述导流管(56)邻接且配置成与所述第一环形圈(98)交接，以形成曲折流动路径，供所述冷却流体(52)通过所述外部腔室(60)。
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