CN102559278A - 用于冷却合成气的系统 - Google Patents

用于冷却合成气的系统 Download PDF

Info

Publication number
CN102559278A
CN102559278A CN2011103727160A CN201110372716A CN102559278A CN 102559278 A CN102559278 A CN 102559278A CN 2011103727160 A CN2011103727160 A CN 2011103727160A CN 201110372716 A CN201110372716 A CN 201110372716A CN 102559278 A CN102559278 A CN 102559278A
Authority
CN
China
Prior art keywords
syngas cooler
section
superheated vapour
syngas
cooler section
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2011103727160A
Other languages
English (en)
Inventor
J·B·科里
L·O·汤林森
J·M·斯托里
P·S·迪马斯焦
M·J·斯蒂芬
陈伟
B·C·施泰因豪斯
R·A·德普伊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of CN102559278A publication Critical patent/CN102559278A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/72—Other features
    • C10J3/86—Other features combined with waste-heat boilers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/72—Other features
    • C10J3/82—Gas withdrawal means
    • C10J3/84—Gas withdrawal means with means for removing dust or tar from the gas
    • C10J3/845—Quench rings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/067—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle the combustion heat coming from a gasification or pyrolysis process, e.g. coal gasification
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B1/00—Methods of steam generation characterised by form of heating method
    • F22B1/02—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers
    • F22B1/18—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines
    • F22B1/1838—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines the hot gas being under a high pressure, e.g. in chemical installations
    • F22B1/1846—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines the hot gas being under a high pressure, e.g. in chemical installations the hot gas being loaded with particles, e.g. waste heat boilers after a coal gasification plant
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/0066—Multi-circuit heat-exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat-exchangers for more than two fluids
    • F28D7/0075—Multi-circuit heat-exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat-exchangers for more than two fluids with particular circuits for the same heat exchange medium, e.g. with the same heat exchange medium flowing through sections having different heat exchange capacities or for heating or cooling the same heat exchange medium at different temperatures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/04—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being spirally coiled
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/18—Details of the gasification process, e.g. loops, autothermal operation
    • C10J2300/1861—Heat exchange between at least two process streams
    • C10J2300/1884—Heat exchange between at least two process streams with one stream being synthesis gas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/18—Details of the gasification process, e.g. loops, autothermal operation
    • C10J2300/1861—Heat exchange between at least two process streams
    • C10J2300/1892—Heat exchange between at least two process streams with one stream being water/steam
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0022—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for chemical reactors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0059—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for petrochemical plants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0075—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for syngas or cracked gas cooling systems
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
    • Y02E20/18—Integrated gasification combined cycle [IGCC], e.g. combined with carbon capture and storage [CCS]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Industrial Gases (AREA)

Abstract

本发明涉及用于冷却合成气的系统。一种系统包括构造成冷却合成气(16)的合成气冷却器(18)。合成气冷却器(18)包括构造成冷却合成气(16)的第一合成气冷却器区段(20)，以及构造成冷却合成气(16)以及产生具有小于大约3800kJ/kg的热函的第一过热蒸汽(32)的第二合成气冷却器区段(30)。

Description

用于冷却合成气的系统
技术领域
本文中公开的主题涉及气化系统，并且更具体而言，涉及用于冷却合成气的系统。
背景技术
诸如动力装置的装置具有会浪费热和/或消耗能量来产生热的许多构件。气化器将含碳材料转化成一氧化碳和氢气的混合物，该混合物称为合成气体或合成气。合成气可用于产生动力、生产化学品或任何其它适合的应用。在使用之前，合成气可在合成气冷却器中被冷却和在气体处理系统中被处理。
发明内容
下面概述了在范围方面与起初要求保护的发明相当的某些实施例。这些实施例不意图限制所要求保护的发明的范围，而是相反，这些实施例仅意图对本发明的可行形式提供简要的概述。实际上，本发明可包含可类似于或不同于下面阐述的实施例的各种各样的形式。
在第一实施例中，一种系统包括构造成冷却合成气的合成气冷却器。合成气冷却器包括构造成冷却合成气的第一合成气冷却器区段，以及构造成冷却合成气以及产生具有小于大约3800kJ/kg的热函的第一过热蒸汽的第二合成气冷却器区段。
在第二实施例中，一种系统包括构造成冷却用于产生动力的气体燃料的气体燃料冷却器。气体燃料冷却器包括构造成冷却气体燃料以及产生第一过热蒸汽的第一气体燃料冷却器区段、构造成冷却气体燃料以及产生第二过热蒸汽的第二气体燃料冷却器区段、构造成通过独立于第二气体燃料冷却器区段的第一输出来输出第一过热蒸汽的第一蒸汽连接器，以及构造成通过独立于第一气体燃料冷却器区段的第二输出来输出第二过热蒸汽的第二蒸汽连接器。
在第三实施例中，一种系统包括构造成冷却气体的气体冷却器。气体冷却器包括具有纵向流径的细长封壳和设置在细长封壳中的第一气体冷却器区段。第一气体冷却器区段构造成冷却气体。气体冷却器还包括设置在细长封壳中的第二气体冷却器区段。第二气体冷却器区段构造成冷却气体以及产生第一过热蒸汽。最后，气体冷却器包括设置在细长封壳中的后冷却器区段。第一气体冷却器区段、第二气体冷却器区段和后冷却器区段沿着纵向流径而相继地串联设置。第二气体冷却器区段沿着纵向流径而沿轴向设置在第一气体冷却器区段和后冷却器区段之间。
附图说明
当参照附图阅读以下详细描述时，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，在附图中，相同符号在所有图中表示相同部件，其中：
图1是结合了根据一个实施例的合成气冷却器的气化系统的一部分的方框图；
图2是合成气冷却器的一个实施例的截面侧视图；
图3是合成气冷却器的一个实施例的一部分的截面侧视图；
图4是合成气冷却器的一个实施例的一部分的截面侧视图；
图5是合成气冷却器的一个实施例的一部分的截面侧视图；
图6是合成气冷却器的一个实施例的一部分的方框图；
图7是合成气冷却器的一个实施例的一部分的截面侧视图；以及
图8是合成气冷却器的一个实施例的一部分的截面侧视图。
部件列表：
10气化系统
12给料
14气化器
16合成气
18合成气冷却器
20第一合成气冷却器区段
22水
24蒸汽鼓
26饱和蒸汽和水的混合物
28饱和蒸汽
30第二合成气冷却器区段
32过热蒸汽
34调温器系统
36通往调温器系统的水
38喷出的水
42压力控制系统
44压力控制系统的下游的过热蒸汽
46气体处理系统
48热回收蒸汽发生(HRSG)系统
50后冷却器区段
52通往后冷却器区段的水流
54经冷却的合成气
56经处理的合成气
58渣料
60通往水处理单元的水
62水处理单元
125轴向轴线
126径向轴线
127周向轴线
147上部区域
148容器
149下部区域
150穹顶形部分
152入口
153喉部
154出口
155下游方向
156内部区域
158第一合成气冷却器区段的管道
159第二合成气冷却器区段的管道
160箭头
161出口锥管
162导管
164向下方向
166急冷锥管
168向上方向
170合成气出口
172气体入口
173防护气体
174第一合成气冷却器区段入口集管
176第一合成气冷却器区段出口集管
178第二合成气冷却器区段入口集管
180第二合成气冷却器区段出口集管
188合成气冷却器系统
189第N合成气冷却器区段
190第三合成气冷却器区段
191额外的调温器系统
192第三调温器系统
193额外的压力控制系统
194第三压力控制系统
195第一蒸汽连接器
196其它系统
197第一输出
198控制器
199第二蒸汽连接器
200调温器系统
201第二输出
202过热蒸汽系统
204压力控制系统
206蒸汽消耗系统
208信号
220第三合成气冷却器区段入口集管
222第三合成气冷却器区段出口集管
224第四合成气冷却器区段
226第四合成气冷却器区段入口集管
228第四合成气冷却器区段出口集管
230第二合成气区段管长度
232第三合成气冷却器区段管长度
234第四合成气冷却器区段管长度
具体实施方式
将在下面描述本发明的一个或多个具体实施例。为了致力于对这些实施例提供简明的描述，可能不会在说明书中描述实际实现的所有特征。应当理解，如在任何工程或设计项目中开发任何这种实际实现时，必须作出许多对于实现而言专有的决定，以实现开发者的具体目的，例如遵守与系统相关的和与商业相关的约束，这些约束可在(不同的)实现之间彼此有所不同。此外，应当理解，这种开发工作可为复杂和费时的，但尽管如此，其仍然是受益于本公开的普通技术人员的设计、生产和制造的例行任务。
当介绍本发明的各种实施例的元件时，冠词“一个”、“一种”、“该”和“所述”意图指存在一个或多个元件。用语“包括”、“包含”和“具有”意图为包括性的，并且指可存在所列出的元件之外的额外的元件。
如下面所详细地论述，所公开的实施例包括涉及气体冷却器的系统，气体冷却器构造成冷却气体，同时使液体(例如水)蒸发以及使得到的蒸气(例如蒸汽)过热。更具体而言，某些实施例包括构造成冷却气体燃料的气体燃料冷却器。例如，一些实施例包括构造成冷却合成气的合成气冷却器。换句话说，合成气冷却器利用气化期间产生的热来整体地提供过热蒸汽。合成气冷却器可包括用以冷却合成气的一个或多个不同的区段，其中，这些区段中的至少一个是过热器。例如，合成气冷却器可包括构造成冷却合成气的第一合成气冷却器区段。具体而言，第一合成气冷却器区段可使用水来冷却合成气。来自热的合成气的热可使第一合成气冷却器区段中的水沸腾，以产生饱和蒸汽，饱和蒸汽定义为与液态水处于平衡的蒸汽。因而，来自第一合成气冷却器区段的输出可包括饱和蒸汽和水两者。来自第一合成气冷却器区段的饱和蒸汽可在装置中的其它地方用作热源和/或用作用于第二合成气冷却器区段的供应，如下面所论述。但是，饱和蒸汽的压力可大于装置中其它地方所需要的压力。因而，在用于装置的其它区段中之前，饱和蒸汽可被减压或排出(let down)。不论饱和蒸汽是流过管线还是受阀控制(例如如果饱和蒸汽高于大约3.1MPa)，使用这种饱和蒸汽都可导致水的形成，这可不利地影响蒸汽处理管线和装备。
合成气冷却器还可包括构造成冷却合成气以及产生第一过热蒸汽的第二合成气冷却器区段。例如，第二合成气冷却器区段可使用来自第一合成气冷却器区段的饱和蒸汽来冷却合成气。来自热的合成气的热可升高饱和蒸汽的温度以及产生第一过热蒸汽，过热蒸汽定义为处于高于水的沸点的温度的蒸汽。来自第二合成气冷却器区段的第一过热蒸汽可在装置中的其它地方用作热源。例如，第一过热蒸汽可输出给下者的输入：热回收蒸汽发生(HRSG)系统、气体处理系统(例如酸性气体移除系统)、多种价元素(polygen)系统、甲烷化系统、碳捕捉系统、蒸气吸收循环(VAC)系统、过程热交换器、反应器、调温器或它们的任何组合。第一过热蒸汽可处于比装置中其它地方所需的(压力)更高的压力。如果第一过热蒸汽的压力大于大约3.1MPa，则第一过热蒸汽的热函必须大于处于大约3.1MPa(大约2811kJ/kg)的饱和蒸汽的热函，使得第一过热蒸汽的减压不使水冷凝。因而，第一过热蒸汽的减压可降低或消除水损害蒸汽处理装备的可能性以及降低与湿气移除系统相关联的成本。在一些实施例中，合成气冷却器可包括构造成冷却合成气以及产生额外的过热蒸汽流的一个或多个冷却器区段。这些额外的过热蒸汽流的压力和/或温度可不同于彼此。因而，单个合成气冷却器可构造成提供处于适于装置的不同的区段的状况的不同的过热蒸汽流。在一些实施例中，合成气冷却器可包括后冷却器区段，其可构造成对合成气提供进一步冷却以及从经冷却的合成气中移除颗粒。构造成产生过热蒸汽的一个或多个合成气冷却器区段可设置在第一合成气冷却器区段和后冷却器区段之间。
图1是产生合成气和过热蒸汽的气化系统10的一部分的简图。例如，气化系统10可为化学品生产气化装置或诸如整体气化联合循环(IGCC)动力装置的动力装置的一部分。例如，气化系统10可包括构造成冷却合成气以及产生过热蒸汽的合成气冷却器18的一个实施例。在其它实施例中，合成气冷却器18可为气体燃料冷却器，或者更一般地，为气体冷却器。另外，在各种实施例中，合成气冷却器18可包括但不限于辐射式合成气冷却器、对流式合成气冷却器、水套式气化器、对流式冷却器、水壁冷却器、火管(fired-tube)冷却器、热交换装置等。在示出的实施例中，使用给料12(其可为固体或液体)来对气化系统10进行供给。给料12可包括煤、石油焦、油、生物质、基于木材的材料、农业废料、焦油、焦炉气和沥青或其它含碳物品。接下来，给料12被喷入气化器14，气化器14将给料12转化成合成气16(例如，一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)和氢气的组合)。这个转化可通过使给料12在升高的压力处经历受控的量的水和氧气来实现。气化过程可产生固体(例如炭)和气体(例如CO、CO2、氢气、水和氮气)。在各种实施例中，气化器14可为上流气化器或下流气化器14。另外，气化器14可包括用于给料12、氧化剂(例如氧气)和/或缓和剂(例如蒸汽)的单个或多个喷嘴。在其它实施例中，可使用非气化过程来产生合成气16。例如，焦炉或其它过程可产生合成气16。
在示出的实施例中，来自气化器14的输出或合成气16发送给合成气冷却器18，合成气冷却器18构造成冷却合成气，同时产生过热蒸汽。合成气冷却器18可包括一个或多个区段，其中，至少一个区段包括过热器。合成气冷却器18的各个区段构造成热交换器，例如壳管式热交换器。例如，合成气冷却器18可包括第一合成气冷却器区段20，其可使用来自蒸汽鼓24的水22来冷却来自气化器14的合成气16。在某些实施例中，来自传送通过壳体的合成气16的热可使传送通过一个或多个管的水22沸腾，从而产生饱和蒸汽。在其它实施例中，合成气16可传送通过一个或多个管，而水22可传送通过壳体。但是，可对第一合成气冷却器区段20使用任何适合的热交换器和流径构造。在某些情形下，并非第一合成气冷却器区段20中的所有的水22都沸腾，从而导致有饱和蒸汽和水的混合物26，混合物26可被从第一合成气冷却器区段20引导到蒸汽鼓24。其它实施例可包括不止一个蒸汽鼓24。蒸汽鼓24可为用来分离饱和蒸汽和水的混合物26的液体相和气体相的压力容器。具体而言，水22可积聚在蒸汽鼓24的底部附近且被引导回到第一合成气冷却器区段20。相对无水的饱和蒸汽28可积聚在蒸汽鼓24的顶部附近。如果饱和蒸汽28高于大约3.1MPa，则导致饱和蒸汽28的热函落在大约2811kJ/kg以下的饱和蒸汽28的压力和/或温度的下降将导致形成液态水。
在某些实施例中，饱和蒸汽28可用作第二合成气冷却器区段30中的冷却剂。来自第一合成气冷却器区段20的经冷却的合成气16可能未完全冷却。因而，传送通过第二合成气冷却器区段30的合成气16可导致传送通过冷却器区段30的饱和蒸汽28的温度升高，从而产生过热蒸汽32。在某些实施例中，第二合成气冷却器区段30可构造成使饱和蒸汽28之外的冷却剂过热。如在第一合成气冷却器区段20的情况下的那样，例如，合成气16可传送通过第二合成气冷却器区段30的壳体或一个或多个管。从第二合成气冷却器区段30中产生的过热蒸汽32的温度可比下游过程所使用的更高。若干种因素可影响过热蒸汽32的温度，包括但不限于合成气16的组分、流率和/或温度，第二合成气冷却器区段30的传热特性等。另外，过热蒸汽32的温度可超过第二合成气冷却器区段30的某些构件的设计温度。因而，可使用调温器系统34来降低过热蒸汽32的温度。调温器系统34被供应水36。调温器系统34通过使过热蒸汽32直接接触喷出的水38来降低过热蒸汽32的温度。通过喷出的水38的蒸发来冷却过热蒸汽32。在其它实施例中，可使用其它系统来冷却过热蒸汽32。例如，可使用减热器来代替调温器系统34。在另外的实施例中，可省略调温器系统34。因而，在图1中以虚线显示调温器系统34和水36。在这样的实施例中，第二合成气冷却器区段30可包括构造成输出多个过热蒸汽流以用于外部应用中的一个或多个独立输出。例如，过热蒸汽32可为第一独立输出。被引导回到第二合成气冷却器区段30以进行进一步过热的过热蒸汽32的部分可产生过热蒸汽32的第二独立输出。
另外，过热蒸汽32的热函可受第二合成气冷却器区段30的构造限制。例如，可使用诸如但不限于传热面积、管布置、管数量、管直径、管壁厚度、折流板布置、折流板数量、折流板间隔、流率、温度、压力等的因素来构造第二合成气冷却器区段30。具体而言，在某些实施例中，过热蒸汽32的热函可小于大约3800kJ/kg。这种过热蒸汽32可直接发送给蒸汽轮机。在其它实施例中，过热蒸汽32的热函可小于大约3140kJ/kg，这可小于用于供应给蒸汽轮机的最小热函阈值。换句话说，蒸汽轮机可被供应具有大于大约3140kJ/kg的热函的过热蒸汽，以恰当地运行。因而，在这样的实施例中，第二合成气冷却器区段30未构造成将过热蒸汽32输出给蒸汽轮机。换句话说，这样的实施例的过热蒸汽32可大体用于传热，而非用于产生动力。在其它实施例中，过热蒸汽32的热函可介于大约2811kJ/kg和3024kJ/kg之间。再次，这种热函范围小于蒸汽轮机的最小热函阈值。另外，具有大于大约2811kJ/kg的热函的蒸汽可仅作为过热蒸汽而存在。换句话说，具有大于大约2811kJ/kg的热函的过热蒸汽32的减压将不导致水的冷凝。因而，过热蒸汽32可被运送通过管线、被节流等，而不导致形成可对蒸汽处理装备导致损害的水。因而，过热蒸汽32提供了对蒸汽鼓24的压力的控制，而且同时提供了与下游过程的一体化，而不需要下游处理。第二合成气冷却器区段30的容量定义为所需要的热函，如可在Mollier图上显示的那样，使得任何压力的降低或熵的增加仅保持所产生的蒸汽的蒸气相。实际上，使压力降低的蒸汽饱和(即在Mollier图的饱和线上)可为合乎需要的。
在用于气化系统10的下游过程中之前，冷却合成气16所产生的过热蒸汽32可传送通过压力控制系统42，压力控制系统42控制蒸汽鼓24的压力以及/或者使过热蒸汽32减压。例如，压力控制系统42可包括但不限于蒸汽排泄阀、控制阀、节流孔或任何其它适合的压力降低装置。可使用单个压力控制系统42来控制蒸汽鼓24的压力以及/或者使输出给气化系统10的一个或多个下游过程的输入的过热蒸汽32减压，如图1中所显示。例如，过热蒸汽32可分别介于大约3100kPa至19300kPa之间、9650kPa至16500kPa之间或12400kPa至14500kPa之间，并且介于大约235摄氏度至704摄氏度之间、310摄氏度至350摄氏度之间或330摄氏度至340摄氏度之间。过热蒸汽32的具体状况可取决于各种各样的因素，包括但不限于合成气16的组分、流率、温度和/或压力，饱和蒸汽28的流率、温度和/或压力，调温器系统34的运行状况，第二合成气冷却器区段30的构造等。因而，过热蒸汽32的状况在不同的实施例中可有所不同。此外，过热蒸汽32的状况可在气化器14的运行期间响应于气化系统10中的气化器14或其它地方中的过程变化而改变。
在某些实施例中，通往HRSG系统48的流中的阀控制蒸汽鼓24的压力，并且过热蒸汽44中的阀控制过热蒸汽44的下游压力。通往控制阀的下游的HRSG系统48的流的压力由动力循环控制。具体而言，压力受控的过热蒸汽44可介于大约2.1MPa至13.8MPa之间、3.4MPa至12.4MPa之间或4.1MPa至10.3MPa之间。过热蒸汽44的过热度(过热温度和饱和温度之间的差)可介于大约3摄氏度至360摄氏度之间、3摄氏度至200摄氏度之间或3摄氏度至28摄氏度之间。过热蒸汽44的过热度可由下游过程例如使用调温器来如期望的那样进行调节。因而，在某些实施例中，从压力控制系统42的上游到下游的压力降低的百分比可介于大约5％至90％之间、10％至75％之间或25％至50％之间。压力受控的过热蒸汽44的具体状况可取决于进入的过热蒸汽32的状况和/或压力控制系统42的运行状况。因而，过热蒸汽44的状况可在压力控制系统42的运行期间改变。此外，压力控制系统42可构造成为不同的应用产生过热蒸汽44的多种不同的压力和/或温度。在其它实施例中，一个或多个压力控制系统42可用于气化系统10的下游过程中的各个。气化系统10的下游过程的实例包括但不限于气体处理系统46、热回收蒸汽发生(HRSG)系统48、过程热交换器、反应器、调温器或它们的组合。换句话说，过热蒸汽44可输出给动力产生系统的任何构件。例如，过热蒸汽44可输出给HRSG系统48，以进一步过热且然后供应给蒸汽轮机。在其它实施例中，过热蒸汽44可直接输出给蒸汽轮机。在另外的实施例中，可省略压力控制系统42。因而，图1中以虚线显示压力控制系统42。换句话说，过热蒸汽32可在没有压力控制以及有很小直至没有压降的情况下直接用于HRSG系统48、气体处理系统46或其它下游过程中。在其它实施例中，压力控制系统42可不用于所有下游过程。例如，压力控制系统42可用于气体处理系统46，但是过热蒸汽32可在没有压力控制的情况下直接用于HRSG系统48中。
合成气冷却器18还可包括后冷却器区段50，后冷却器区段50可构造成从合成气16中移除颗粒以及提供合成气16的进一步冷却，如下面更详细地描述的那样。后冷却器区段50的实例包括但不限于急冷系统、喷雾急冷系统、对流式冷却器等。在后冷却器区段50的一些实施例中，在合成气16和冷却剂之间存在直接接触，而在其它实施例中，不存在直接接触。在合成气冷却器18的某些实施例中，省略了后冷却器区段50。在示出的实施例中，第二合成气冷却器区段30位于第一合成气冷却器区段20和后冷却器区段50之间。后冷却器区段50可连接到气体处理系统46上，以交换水流52和经冷却的合成气54。具体而言，水流52可从气体处理系统46引导到后冷却器区段50。离开后冷却器区段50的合成气54可在气体处理系统46中被处理而产生经处理的合成气56，经处理的合成气56可用于产生动力、生产化学品或系统10中的各种其它应用。合成气16中的颗粒可积聚在后冷却器区段50中，并且可作为渣料58移除。另外，后冷却器区段50中的水60的一部分可被引导到水处理单元62，以便在其在气化系统10中的后冷却器区段50中或其它地方重复使用之前进行进一步处理。
图2是用于气化系统10的合成气冷却器18的一个实施例的截面侧视图。合成气冷却器18可具有轴向或纵向轴线125、径向轴线126和周向轴线127。合成气冷却器18可包括可由适合的材料(例如但不限于低合金钢、铬钼合金钢等)制成的容器148。容器148用作合成气冷却器18的壳体或外壳，从而封闭合成气冷却器18的上部区域147以及合成气冷却器18的下部区域149两者。容器148沿着轴向轴线125可为细长的。合成气冷却器18的上部区域147可包括穹顶形部分150，穹顶形部分150包括延伸到喉部153中的入口152。下部区域149包括出口154。内部区域156由入口152和出口154之间的空间限定。入口152的附近的喉部153沿下游方向155从入口152朝向出口154而扩张。
内部区域156容纳第一合成气冷却器区段20、第二合成气冷却器区段30和后冷却器区段50，后冷却器区段50构造成图2中的急冷区段。第一合成气冷却器区段20和第二合成气冷却器区段30包括可沿轴向方向125、径向方向126和/或周向方向127延伸的相应的管道158和159。在某些实施例中，管道158和159可包括内部或外部翅片、涂层、凹槽或其它特征，以增大管道158和159的表面面积。诸如水22的液体可流过第一合成气冷却器区段20的管道158。饱和蒸汽28可流过第二合成气冷却器区段30的管道159。因而，管道158和159可用作合成气冷却器18内的热交换器，并且可使冷却剂循环到外部热交换器，以移除热。因此，管道158和159可由适于用于热的合成气的导热材料制成，例如但不限于镍铁铬合金钢等。可用于管道158和159的材料的其它实例包括但不限于耐火材料、耐火金属、非金属材料、涂层、粘土、陶瓷、金属陶瓷、MCrAlY(铬铝钇)涂层(其中，M＝钴、镍或钴/镍)和铝、硅、镁和钙的氧化物。
在运行期间，气化器14中产生的合成气16可大体以平行于管道158和160的向下的方式流动，如箭头160所指示，这可构成通过合成气冷却器18的纵向流径。也就是说，合成气16流过合成气冷却器18的沿流向160纵长地沿着容器148延伸的气体通道。因此，合成气16通过入口152进入第一合成气冷却器区段20，纵长地流过第一合成气冷却器区段20的内部区域156，纵长地流过第二合成气冷却器区段30的内部区域156，流过后冷却器区段50，并且然后通过合成气出口170离开合成气冷却器18。换句话说，第一合成气冷却器区段20和第二合成气冷却器区段30可沿着轴向轴线125而相继地串联设置。另外，第二合成气冷却器区段30可沿轴向设置在第一合成气冷却器区段20和后冷却器区段50之间。这样，合成气16可顺序地接触合成气冷却器18的管道158和159，并且流过管道158和159的流体可在其行进通过合成气冷却器18时用来冷却合成气16。由于这个冷却过程的原因，可在第一合成气冷却器区段20的管道158中产生饱和蒸汽26，并且可在第二合成气冷却器区段30的管道159中产生过热蒸汽32。在其它实施例中，合成气16可以与箭头160所指示的方式相反的向上的方式流动，或者合成气16可以大体水平的方式流动。在其中合成气16以向上的方式流动的实施例中，第一合成气冷却器区段20可位于第二合成气冷却器区段30的下方。在另外的实施例中，第二合成气冷却器区段30的管道159可设置在位于后冷却器区段50的上方的出口锥管161中。例如，管道159可螺旋地包围在出口锥管161的周围。
合成气冷却器18还可在合成气冷却器18的下部区域149(例如后冷却器区段50)中包括导管162，这可帮助将经冷却的合成气16和渣料58引导出合成气冷却器18。例如，在渣料58离开导管162时，渣料58可沿大体向下的方向164流动，以通过后冷却器区段50的急冷锥管166离开合成气冷却器18。相反，在经冷却的合成气离开导管162时，经冷却的合成气16可沿大体向上的方向168流向合成气出口或传输线路170。传输线路170可用来将合成气输送给气体处理系统46。如果合成气冷却器18的元件(例如管道158和159和/或容器148的内壁)要暴露于未处理的合成气16，则该未处理的合成气16可腐蚀这些元件。因此，气体入口172可将诸如防护气体173(例如氮气)的非腐蚀性流体输送给合成气冷却器18。这个非腐蚀性流体可大体在容器148和合成气冷却器18的管道158和159之间向下流动，以形成保护性阻隔，例如防止合成气迁移到管158和159与容器148之间的环形空间中。
在示出的实施例中，管道158和159定向成平行于轴向轴线125。另外，第一合成气冷却器区段20包括可位于第一合成气冷却器区段20的底部附近的第一合成气冷却器区段入口集管174或第一输入。第一合成气冷却器区段出口集管176或第一输出可位于第一合成气冷却器区段20的顶部附近。因而，水22可进入入口集管174，并且以与箭头160所指示的方向相反的向上的方式运动。饱和蒸汽和水的混合物26离开出口集管176。在其它实施例中，第一合成气冷却器区段20可构造成使水22进入第一合成气冷却器区段20的顶部(例如集管176)附近而饱和蒸汽和水的混合物26在第一合成气冷却器区段20的底部(例如集管174)附近离开。
类似地，第二合成气冷却器区段30可包括第二合成气冷却器区段入口集管178或第二输入，以及第二合成气冷却器区段出口集管180或第二输出。因而，饱和蒸汽28可进入入口集管178，沿与箭头160的方向相反的方向流动，并且过热蒸汽32可离开出口集管180。换句话说，第一合成气冷却器区段20的第一输出可联接到第二合成气冷却器区段30的第二输入上。在其它实施例中，可使通过第二合成气冷却器区段30的饱和蒸汽28的方向颠倒。换句话说，饱和蒸汽28可沿箭头160的方向流动。如同第一合成气冷却器区段20的管道158一样，第二合成气冷却器区段30的管道159可定向成平行于轴向轴线125。
图3-5显示了第二合成气冷却器区段30的备选实施例的截面侧视图。图3-5中的与图2中显示的那些一样的元件标有相同的参考标号。具体而言，图3显示了第二合成气冷却器区段30的一个实施例，管道159构造成U形管束，这可帮助促进使饱和蒸汽28过热。因而，饱和蒸汽28可进入入口集管178，传送通过U形管束，以及离开出口集管180。管道159的这种构造可在某些应用中提供某些传热和/或机械优点。例如，U形管束可允许在壳体和管束之间有不同的热膨胀，可承受热冲击，并且可从一端移除以进行维护。
图4显示了第二合成气冷却器区段30的一个实施例，管道159以螺旋的方式构造，这也可帮助促进使饱和蒸汽28过热。具体而言，饱和蒸汽28进入入口集管178，盘旋通过螺旋形管道158，并且离开出口集管180。这种构造在特定的应用中可为有利的。例如，管道158的螺旋形布置可为紧凑的，提供更高的膜系数，并且可能不需要膨胀接头。
图5显示了第二合成气冷却器区段30的一个实施例，管道159以多环路的方式构造，这可帮助促进使饱和蒸汽28过热。具体而言，饱和蒸汽28进入入口集管178，并且在离开出口集管180之前上下盘绕多次。这种构造可拥有与上述实施例不同的传热和/或机械特性。另外，可使用管道159的其它构造，这取决于特定应用的规范。
图6是显示了与合成气冷却器18集成的多过热器合成气冷却器系统188的一个实施例的方框图。图6中的与图1中显示的那些一样的元件标有相同的参考标号。为了一致，各组相关区段(例如合成气冷却器区段、调温器系统和压力控制系统)用共同的数值项(例如第二、第三等)来引用，以包括这个相关性。但是，已知图6涉及图1和2的第二合成气冷却器区段30，所以数值项以第二而非第一来开始。这并不对应地需要与图2和3的第一合成气冷却器区段20相关的第一区段或系统，但是某些实施例也可在第一合成气冷却器区段20中包括类似的区段或系统。在示出的实施例中，系统188包括联接到第二调温器系统34和第二压力控制系统42上的第二合成气冷却器区段30，它们如上面详细地描述的那样起作用。换句话说，第二合成气冷却器区段30使来自第一合成气冷却器区段20的饱和蒸汽28过热而产生第一过热蒸汽。第二压力控制系统42可使第一过热蒸汽减压，并且将经减压的蒸汽供应给HRSG系统48的输入。
示出的系统188还包括第二合成气冷却器区段30下方的第三合成气冷却器区段190，其可联接到第三调温器系统192和第三压力控制系统194上。在某些实施例中，第一合成气冷却器区段20、第二合成气冷却器区段30、第三合成气冷却器区段190和后冷却器区段50可沿着通过合成气冷却器18的纵向流径而相继地串联设置。第二合成气冷却器区段30和第三合成气冷却器区段190可沿着纵向流径而沿轴向设置在第一合成气冷却器区段20和后冷却器区段50之间。另外，第三合成气冷却器区段190可使用来自第二合成气冷却器区段30的饱和蒸汽28或过热蒸汽32作为冷却剂。由于上面详细地描述的相同的原因，可使用第三调温器系统192来降低第三合成气冷却器区段190产生的第二过热蒸汽的温度。第一过热蒸汽和第二过热蒸汽可具有不同的温度、压力或热函。另外，第一蒸汽连接器195可构造成通过第一输出197输出第一过热蒸汽，而第二蒸汽连接器199可构造成通过第二输出201输出第二过热蒸汽。第一输出197独立于第三合成气冷却器区段190，而第二输出201独立于第二合成气冷却器区段30。第一蒸汽连接器195和第二蒸汽连接器199可表示管线。第三压力控制系统194可使第三合成气冷却器区段190产生的第二过热蒸汽例如在被引导到气体处理系统46的输入之前减压。在其它实施例中，第二合成气冷却器区段30可对气体处理系统46进行供应，而第三合成气冷却器区段190可对HRSG系统48进行供应。
另外，可在合成气冷却器18中包括额外的合成气冷却器区段(高达N个区段)189。各个额外的合成气冷却器区段189可联接到额外的调温器系统191和/或额外的压力控制系统193上。在一些实施例中，单个压力控制系统可用于所有的合成气冷却器区段。这些额外的合成气冷却器区段产生的过热蒸汽可用于气化系统10中的其它系统196或动力产生系统中。另外，各种过热蒸汽流可不同于彼此。例如，第二合成气冷却器区段30可包括第一输出(第一过热蒸汽)、第三合成气冷却器区段190可包括第二输出(第二过热蒸汽)、第N合成气冷却器区段189可包括第N输出(第N过热蒸汽)，并且输出可独立于彼此。各种过热蒸汽流可具有相同或不同的特性，例如温度、压力、热函、蒸汽质量和/或流率。
控制器198可构造成控制图6的示出的实施例的一个或多个方面。例如，第二调温器系统34、第三调温器系统192和额外的调温器系统191可共同称为调温器系统200。类似地，第二合成气冷却器区段30、第三合成气冷却器区段190和额外的合成气冷却器区段189可共同称为过热蒸汽系统202。第二压力控制系统42、第三压力控制系统194和额外的压力控制系统193可共同称为压力控制系统204。最后，HRSG系统48、气体处理系统46和其它系统196可共同称为蒸汽消耗系统206。控制器198可将信号208发送给调温器系统200、过热蒸汽系统202、压力控制系统204和/或蒸汽消耗系统206，以及/或者接收来自它们的信号208。例如，控制器198可接收指示过热蒸汽系统202的管道159的温度超过阈值的信号208。控制器198可将信号208发送给调温器系统200，以帮助降低管道159的温度。作为另一个实例，控制器198可接收来自蒸汽消耗系统206的指示过热蒸汽的压力超过阈值的信号208。控制器198可将信号208发送给压力控制系统204，以帮助降低过热蒸汽的压力。另外，控制器198可为用于气化系统10的较大的控制器的一部分。
图7是合成气冷却器18的一个实施例的截面侧视图。图7中的与之前的图中显示的那些一样的元件标有相同参考标号。在示出的实施例中，第二合成气冷却器区段30位于包括入口集管220和出口集管222的第三合成气冷却器区段190的上方。类似地，第四合成气冷却器区段224位于第三合成气冷却器区段190的下方。第四合成气冷却器区段224包括入口集管226和出口集管228。在示出的实施例中，合成气冷却器区段30、190和224中的各个的管长度大致相同。具体而言，第二合成气区段30具有管长度230，第三合成气冷却器区段190具有管长度232，而第四合成气冷却器区段224具有管长度234。管长度230、232和234大致相同。因而，合成气冷却器区段30、190和224中的各个的传热面积也可大致相同。合成气冷却器区段30、190和224的这种构造对于某些应用而言可为有利的。另外，可简化合成气冷却器区段30、190和224的制造，因为各个区段本质上是相同的。另外，合成气冷却器区段中的任一个中的管道159的构造可类似于上面详细地描述的实施例。例如，合成气冷却器区段中的管道159可不同地布置，例如布置成盘管、布置成U形管束或以上下盘绕的方式布置。另外，合成气冷却器区段中的管道159可具有不同的直径、管壁厚度、长度、大小、型式、定向、结构材料等。
图8是合成气冷却器18的另一个实施例的截面侧视图。图8中的与之前的图中显示的那些一样的元件标有相同参考标号。在示出的实施例中，第二合成气冷却器区段30的管长度230大于第三合成气冷却器区段190的管长度232。因而，第二合成气冷却器区段30的传热面积可大于第三合成气冷却器区段190的传热面积。如果处于相同压力和温度的饱和蒸汽28被引导到第二合成气冷却器区段30和第三合成气冷却器区段190两者，则第二合成气冷却器区段30产生的过热蒸汽可比第三合成气冷却器区段190产生的过热蒸汽处于更高的温度和/或压力。当在气化系统10中使用处于不同状况的过热蒸汽时，可使用合成气冷却器18的这种构造。例如，来自第二合成气冷却器区段30的过热蒸汽可用于气化系统10的比使用来自第三合成气冷却器区段190的过热蒸汽的过程使用更高温度的过热蒸汽的过程中。在其它实施例中，第二合成气冷却器区段30的管长度230可小于第三合成气冷却器区段190的管长度232。在另外的实施例中，合成气冷却器18可包括不止两个合成气冷却器区段来产生过热蒸汽，各个合成气冷却器区段具有彼此不同的管长度，或者一些合成气冷却器区段具有大致相同的管长度。另外，合成气冷却器区段中的任一个中的管道159的构造可类似于上面详细地描述的实施例。例如，合成气冷却器区段中的管道159可具有不同的直径、管壁厚度、长度、大小、型式、定向、结构材料等。
此书面描述使用了实例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使得本领域的任何技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，以及执行任何结合的方法。本发明的可授予专利的范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果这样的其它实例具有不异于权利要求的字面语言的结构元素，或如果它们包括与权利要求的字面语言无实质性差异的等效结构元素，则这样的其它实例意图处于权利要求的范围内。

Claims (15)

1.一种系统，包括：
构造成冷却合成气(16)的合成气冷却器(18)，其中，所述合成气冷却器(18)包括：
构造成冷却所述合成气(16)的第一合成气冷却器区段(20)；和
构造成冷却所述合成气(16)以及产生具有小于大约3800kJ/kg的热函的第一过热蒸汽(32)的第二合成气冷却器区段(30)。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一过热蒸汽(32)的过热度介于大约5摄氏度和360摄氏度之间。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二合成气冷却器区段(30)构造成将所述第一过热蒸汽(32)输出给动力产生系统的构件的输入，并且所述构件将蒸汽轮机排除在外。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二合成气冷却器区段(30)的容量构造成使所述第一合成气冷却器区段(20)中产生的蒸汽(26)过热，使得所述第一过热蒸汽(32)的第一部分的压力被降低，以在饱和状况下或在过热的情况下对热交换器、反应器、调温器(34)或它们的组合进行供应，而所述第一过热蒸汽(32)的第二部分在压力没有降低的情况下被供应给热回收蒸汽发生(HRSG)系统(48)。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一合成气冷却器区段(20)包括第一输入和第一输出，所述第二合成气冷却器区段(30)包括第二输入和第二输出，并且所述第一输出联接到所述第二输入上。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第一合成气冷却器(20)构造成产生饱和蒸汽(26)，而所述第二合成气冷却器(30)构造成使所述饱和蒸汽(26)过热，以产生所述第一过热蒸汽(32)。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统包括联接到所述第二合成气冷却器区段(30)上的一体式压力控制系统(42)，其中，所述压力控制系统(42)构造成控制蒸汽鼓(24)压力以及使所述第一过热蒸汽(32)减压。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二合成气冷却器区段(30)包括构造成输出多个过热蒸汽(32)流的多个独立的输出。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统包括构造成冷却所述合成气(16)以及产生第二过热蒸汽的第三合成气冷却器区段(190)，其中，所述第二合成气冷却器区段(30)包括第一输出(197)，所述第三合成气冷却器区段(190)包括第二输出(201)，并且所述第一输出(197)和第二输出(201)独立于彼此。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述第一过热蒸汽(32)和所述第二过热蒸汽具有不同的温度或压力。
11.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述合成气冷却器(18)包括具有纵向轴线(125)的细长封壳(148)，并且所述第一合成气冷却器区段(20)和第二合成气冷却器区段(30)沿着所述纵向轴线(125)而相继地串联设置。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述合成气冷却器(18)包括后冷却器区段(50)，所述第二合成气冷却器区段(30)沿轴向设置在所述第一合成气冷却器区段(20)和所述后冷却器区段(50)之间，并且所述后冷却器区段(50)构造成冷却所述合成气(16)。
13.一种系统，包括：
构造成冷却用于产生动力的气体燃料(16)的气体燃料冷却器(18)，其中，所述气体燃料冷却器(18)包括：
构造成冷却所述气体燃料(16)以及产生第一过热蒸汽(32)的第一气体燃料冷却器区段(30)；
构造成冷却所述气体燃料(16)以及产生第二过热蒸汽的第二气体燃料冷却器区段(190)；
构造成通过独立于所述第二气体燃料冷却器区段(190)的第一输出(197)来输出所述第一过热蒸汽(32)的第一蒸汽连接器(195)；以及
构造成通过独立于所述第一气体燃料冷却器区段(30)的第二输出(201)来输出所述第二过热蒸汽的第二蒸汽连接器(199)。
14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述第一过热蒸汽(32)和所述第二过热蒸汽具有不同的温度、压力或热函。
15.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述第一蒸汽连接器(195)构造成将所述第一过热蒸汽(32)输出给动力产生系统的第一构件，所述第二蒸汽连接器(199)构造成将所述第二过热蒸汽输出给所述动力产生系统的第二构件，并且所述第一构件或第二构件中的至少一个将蒸汽轮机排除在外。
CN2011103727160A 2010-11-04 2011-11-04 用于冷却合成气的系统 Pending CN102559278A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/939,937 US8783036B2 (en) 2010-11-04 2010-11-04 System for cooling syngas
US12/939937 2010-11-04

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102559278A true CN102559278A (zh) 2012-07-11

Family

ID=44862769

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011103727160A Pending CN102559278A (zh) 2010-11-04 2011-11-04 用于冷却合成气的系统

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8783036B2 (zh)
EP (1) EP2455443B1 (zh)
CN (1) CN102559278A (zh)
AU (1) AU2011239298B2 (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104629814A (zh) * 2015-02-03 2015-05-20 北京神雾环境能源科技集团股份有限公司 一种流化床气化煤气的余热回收和净化系统及其应用
CN106163637A (zh) * 2014-04-07 2016-11-23 西门子公司 用于从气流中、尤其烟气流中分离二氧化碳的方法和分离设备，包括冷却水回路
CN106433801A (zh) * 2015-08-05 2017-02-22 通用电气公司 骤冷系统、具有骤冷系统的系统、和使蒸汽过热的方法
CN108317874A (zh) * 2017-01-04 2018-07-24 通用电气公司 合成气冷却器
CN109963927A (zh) * 2016-10-12 2019-07-02 Ws-热处理技术有限责任公司 用于气化生物质量的方法和装置

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2707464A1 (en) * 2011-05-11 2014-03-19 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Process for producing purified synthesis gas
US8371007B2 (en) 2011-05-20 2013-02-12 General Electric Company Drain apparatus
US8997490B2 (en) * 2012-02-02 2015-04-07 Electratherm, Inc. Heat utilization in ORC systems
US9528056B2 (en) 2014-04-01 2016-12-27 General Electric Company Integrated gasifier and syngas cooler
US20160312701A1 (en) * 2015-04-22 2016-10-27 General Electric Company Radiant syngas cooler
WO2023201018A1 (en) * 2022-04-15 2023-10-19 Mote, Inc. Heat integration/recovery at syngas cooler outlet

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4099382A (en) * 1976-06-21 1978-07-11 Texaco Inc. By-product superheated steam from the partial oxidation process
US4799356A (en) * 1986-07-28 1989-01-24 Shell Oil Company Synthesis gas generation complex and process
CN1094125A (zh) * 1992-12-24 1994-10-26 德士古发展公司 发电工艺
CN101351622A (zh) * 2005-11-03 2009-01-21 巴布考克及威尔考克斯公司 辐射式合成气体冷却器

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4099383A (en) * 1976-06-21 1978-07-11 Texaco Inc. Partial oxidation process
US4173254A (en) * 1976-06-21 1979-11-06 Texaco Inc. Partial oxidation process
US4184322A (en) * 1976-06-21 1980-01-22 Texaco Inc. Partial oxidation process
US4178758A (en) * 1976-06-21 1979-12-18 Texaco Inc. Partial oxidation process
JP2870232B2 (ja) 1991-07-15 1999-03-17 株式会社日立製作所 石炭ガス化発電プラント
USRE36524E (en) 1993-11-04 2000-01-25 General Electric Co. Steam attemperation circuit for a combined cycle steam cooled gas turbine
USRE36497E (en) 1993-11-04 2000-01-18 General Electric Co. Combined cycle with steam cooled gas turbine
US5713312A (en) 1995-03-27 1998-02-03 Combustion Engineering, Inc. Syngas cooler with vertical surface superheater
DE19720789B4 (de) 1997-05-17 2006-04-27 Alstom Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Dampf
US5842345A (en) * 1997-09-29 1998-12-01 Air Products And Chemicals, Inc. Heat recovery and power generation from industrial process streams
US8181463B2 (en) * 2005-10-31 2012-05-22 Ormat Technologies Inc. Direct heating organic Rankine cycle
US7621133B2 (en) 2005-11-18 2009-11-24 General Electric Company Methods and apparatus for starting up combined cycle power systems

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4099382A (en) * 1976-06-21 1978-07-11 Texaco Inc. By-product superheated steam from the partial oxidation process
US4799356A (en) * 1986-07-28 1989-01-24 Shell Oil Company Synthesis gas generation complex and process
CN1094125A (zh) * 1992-12-24 1994-10-26 德士古发展公司 发电工艺
CN101351622A (zh) * 2005-11-03 2009-01-21 巴布考克及威尔考克斯公司 辐射式合成气体冷却器

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106163637A (zh) * 2014-04-07 2016-11-23 西门子公司 用于从气流中、尤其烟气流中分离二氧化碳的方法和分离设备，包括冷却水回路
US10569216B2 (en) 2014-04-07 2020-02-25 Siemens Aktiengesellschaft Device and method for separating carbon dioxide from a gas stream, in particular from a flue gas stream, comprising a cooling water system
CN104629814A (zh) * 2015-02-03 2015-05-20 北京神雾环境能源科技集团股份有限公司 一种流化床气化煤气的余热回收和净化系统及其应用
CN106433801A (zh) * 2015-08-05 2017-02-22 通用电气公司 骤冷系统、具有骤冷系统的系统、和使蒸汽过热的方法
CN109963927A (zh) * 2016-10-12 2019-07-02 Ws-热处理技术有限责任公司 用于气化生物质量的方法和装置
CN109963927B (zh) * 2016-10-12 2021-10-29 Ws-热处理技术有限责任公司 用于气化生物质量的方法和装置
US11236278B2 (en) 2016-10-12 2022-02-01 WS-Wärmeprozeßtechnik GmbH Process for gasifying biomass with tar adsorption
CN108317874A (zh) * 2017-01-04 2018-07-24 通用电气公司 合成气冷却器
CN108317874B (zh) * 2017-01-04 2021-02-05 气体产品与化学公司 合成气冷却器

Also Published As

Publication number Publication date
AU2011239298A1 (en) 2012-05-24
AU2011239298B2 (en) 2016-08-25
EP2455443B1 (en) 2019-02-27
US20120111009A1 (en) 2012-05-10
EP2455443A1 (en) 2012-05-23
US8783036B2 (en) 2014-07-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102559278A (zh) 用于冷却合成气的系统
US8764860B2 (en) System and method for gasification
CN102137817B (zh) 生产氨的方法
EP2886630B1 (en) Syngas cooler
US8888872B2 (en) Gasifier cooling system
US8769964B2 (en) System and method for cooling syngas produced from a gasifier
US7931710B2 (en) Steam generator to contain and cool synthesis gas
CN105154140B (zh) 一种耦合高温变换的多段气流床煤气化的方法及设备
CN104650984B (zh) 用于气化和冷却合成气的系统和方法
US4738224A (en) Waste heat steam generator
KR20060060678A (ko) 고온 가스 냉각 장치 및 냉각 방법
CN106433801B (zh) 骤冷系统、具有骤冷系统的系统、和使蒸汽过热的方法
US6840199B2 (en) Process for heating system
CN102776032A (zh) 用于冷却气化产物的系统和方法
CN102992265B (zh) 具有集成式蒸汽产生管束的产氢换热器反应器
EP0774103A1 (en) Apparatus for cooling hot gas
CN215373564U (zh) 一种高温烟气余热回收装置
US10221067B2 (en) Syngas cooler
US20210107800A1 (en) Method for producing syngas, as well as syngas cooling assembly and use
CN114196443A (zh) 气化炉
CN112831355A (zh) 辐射废锅及含其的气化炉、热量回收系统及热量回收工艺
JP2001153304A (ja) 反転煙管型粗ガス冷却器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20120711

RJ01 Rejection of invention patent application after publication