CN102585914A

CN102585914A - 气化激冷室和洗涤器组件

Info

Publication number: CN102585914A
Application number: CN2011104370818A
Authority: CN
Inventors: P·蒂瓦里; A·阿瓦利亚诺; J·B·科里; C·迪努; H·B·H·克罗科夫; G·M·拉斯科夫斯基; S·M·莫纳罕; D·M·里科; J·M·斯托里
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: Air Products and Chemicals Inc
Priority date: 2010-12-15
Filing date: 2011-12-15
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2031-12-15
Also published as: US20110120010A1; EP2465914B1; AU2011254034B2; US9028569B2; CN102585914B; KR101872526B1; EP2465914A2; EP2465914A3; AU2011254034A1; KR20120067303A

Abstract

本发明涉及气化激冷室和洗涤器组件。公开了一种气化激冷室(310)。气化激冷室(310)包括在其下部分(340)中容纳液体冷却剂(502)的储器和在其上部分(350)中用于冷却合成气(506，508)的出口(370)；浸管(320)，其构造成用以引入合成气混合物(500)以接触产生冷却合成气(506)的液体冷却剂(502)；冷却装置(360)，其构造成用以进一步冷却在其上部分(350)中的冷却合成气(506)；以及稳定性装置(330)，其位于下部分(340)中构造成用以缓解冷却剂液位波动和晃荡。在激冷室的实施例中，冷却装置(360)包括热交换器管(364)。还公开了激冷室和洗涤器组件(300)。

Description

气化激冷室和洗涤器组件

相关专利申请的交叉引用

本申请是部分延续申请，要求享有于2009年6月30日提交的名称为“GASIFICATION SYSTEM FLOW DAMPING”的美国专利申请序列No.12/495，439(专利代理案号为236150-1)的优先权，该专利申请通过引用而结合于此。

本申请还是部分延续申请，要求享有于2009年6月30日提交的名称为“QUENCH CHAMBER AS SEMBLY FOR A GASIFIER”的美国专利申请序列No.12/494，385(专利代理案号为235585-1)的优先权，该专利申请通过引用而结合于此。

技术领域

本发明主要涉及气化器，且更具体地涉及气化激冷室和洗涤器组件。

背景技术

在正常的煤炭气化过程中，颗粒状含碳燃料如煤炭或焦炭或含碳气体在其中燃烧，该过程在相对热的温度和高的压力下在燃烧室中实现。当喷射的燃料在燃烧室中燃烧或部分燃烧时，通过位于燃烧室下端的端口将排放物排放至设置在燃烧室下游的气化激冷室或激冷室。在其它实施例中，可能有定位在燃烧室和激冷单元之间的辐射合成气冷却器。激冷室容纳诸如水的液体冷却剂。来自燃烧室的排放物与激冷室中的液体冷却剂接触，以便降低排放物的温度。

当燃料为诸如煤炭或焦炭的固体时，气化器装置允许呈渣料形态的排放物的固体部分保持在激冷室的液体池中，并随后作为渣料浆排出。排放物的气态成分从激冷室排出以进一步处理。然而，气态成分在穿过激冷室时将与其一起携带相当大量的液体冷却剂。在离开气体中夹带的最小量的液体对于整个过程而言并不认为是令人讨厌的。但发现的是，从激冷室携带并进入下游设备的过量的液体会造成操作性问题。该下游设备例如包括洗涤器组件。

在常规的系统中，在激冷室的气体离开路径中放置挡板。因此，当携带液体的气体接触挡板表面时，一定数量的液体将聚结在挡板表面上。然而，快速流动的气体将通过把小滴从挡板的下边缘扫走而再次夹带液体小滴。

存在对于改善的激冷室组件的需求，该激冷室组件构造成用以冷却来自燃烧室的排放物气体，并且还显著地从气化器中的排放物气体去除夹带的液体容纳物。

发明内容

根据本发明的一个示范性实施例，气化激冷室包括：储器，该储器具有在其中设置下部分中的液体冷却剂和包括用于自其引出冷却合成气的出口的上部分；浸管，该浸管构造成用以引入合成气混合物以接触液体冷却剂由此产生冷却合成气；冷却装置，该冷却装置构造成用以进一步冷却在上部分中的冷却合成气；以及稳定性装置，该稳定性装置在下部分中，构造成用以缓解冷却剂液位波动和晃荡。

根据本发明的另一示范性实施例，气化组件包括激冷室，该激冷室包括：储器，该储器具有设置在其下部分中的液体冷却剂和包括用于自其引出冷却合成气的出口的上部分；浸管，该浸管构造成用以引入合成气混合物以接触液体冷却剂由此产生冷却合成气；和冷却装置，该冷却装置构造成用以进一步冷却在上部分中的冷却合成气；以及文丘里洗涤器，其构造成在下游与激冷室成流体连通。

根据本发明的另一个示范性实施例，气化组件包括气化激冷室，该气化激冷室包括：储器，该储器包括：构造成用以在其中容纳液体冷却剂的下部分；和构造成用以提供对于冷却合成气的出口的上部分；浸管，该浸管构造成用以引入合成气混合物以接触液体冷却剂由此产生冷却合成气；以及热交换管，该热交换管与上部分中的冷却合成气成热连通，构造成用以通过冷却合成气流过热交换管的相互作用而在其中产生蒸汽或热水中的至少一者。

附图说明

当参考附图阅读以下具体实施方式时，本发明的这些和其它特征、方面以及优点将变得更好理解，其中贯穿附图，相似的标号代表相似的部件，其中：

图1是根据本发明的实施例的可采用气化激冷室和洗涤器组件的一体式气化联合循环动力生成(或发电)系统的方块图；

图2是采用阻尼板的图1中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是没有导流管而采用阻尼板的图1中气化系统构件的实施例的正视截面图；

图5是图4的阻尼板的顶视图；

图6是根据本发明的实施例的仅有浸管的气化激冷室的正视截面图；

图7是根据本发明的实施例的气化激冷室和洗涤器组件的示意图；

图8A和图8B是根据本发明的各种实施例的激冷室的上部分的放大截面图；以及

图9是图8B中所描绘的激冷室的上部分的截面平面图。零件清单

8 系统

9 给料制备和输送系统

10 燃料浆

11 气化器

12 空气分离器

13 合成气

14 激冷单元

16 渣料

17 冷却合成气

18 气体冷却和处理系统

19 洗涤器

20 酸性气体去除系统

21 洗涤过的合成气

22 硫成分

23 硫产生系统

24 蒸汽

25 液体

26 热回收蒸汽发生器(HRSG)系统

27 水处理系统

28 脱硫的合成气

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 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 冷凝过的蒸汽

46 气化系统构件

47 合成气

50 容器

52 冷却流体

53 开口

54和56 环形管

58 内部室

59 锥形部段

60 外部室

61 颗粒

62 排放端口

64 环形挡板

66 出口

68 激冷圈

70 环形阻尼板

72 内径

74 外径

75 孔

76 液位

78 液位

80 表面区域

126 内径

130 阻尼板

210 气化器

212 外壳体

214 燃烧室

216 激冷室

218 耐火壁

220 喷燃器(burner)

222 路径

224 燃料源

226 路径

228 燃烧支持气体源

230 加压源

232 液体冷却剂

234 排放端口

236 收缩部分

238 浸管

240 通路

242 激冷圈

244 下端

252 出口路径

254 挡板

256 路径

300 气化激冷室和洗涤器组件，或气化组件

310 激冷室

315 挡板

320 浸管

325 孔，或穿孔

330 挡板

340 下部分

350 上部分

360 冷却装置

362 冷水输入管线

364 热交换器管线

366 出口管线

370 出口

390 转移管线

395 喷洒装置

400 洗涤器(例如，文丘里洗涤器)

500 合成气、渣料和细粉(fine)的混合物

502 冷却剂

504 渣料

506 离开合成气

508 干燥饱和合成气

512 水

514 上升合成气

516 干燥合成气

具体实施方式

在下文将描述本发明的一个或多个具体实施例。为了提供对这些实施例的简要描述，在说明书中可能未描述实际实施方式的所有特征。应了解的是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那样，可作出许多具体实施方式的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，这些约束在不同实施方式之间可有所不同。此外，应了解的是这些开发工作可能复杂且耗时，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，用词“一”、“一个”、“该”和“所述”意图表示存在这些元件中的一个或多个。用语“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激冷单元和/或洗涤器这样的气化系统构件内的流体动态特性的技术。一般而言，激冷单元可从气化室接收热排放物，例如合成气。热排放物可经引导通过激冷单元内的冷却流体池以产生更冷的饱和(或部分饱和)的合成气。在冷却时，例如灰的成分可在液体池内固化以便随后从激冷单元去除。从激冷单元，更冷的合成气可引导至洗涤器。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去除任何剩余颗粒和/或夹带的水。在操作期间，激冷单元和/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在离开激冷单元和/或洗涤器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，例如激冷单元和/或洗涤器，其包括流动阻尼机构，该流动阻尼机构设计成用以最大限度地减小气化系统构件内的流动波动。如本文所用，用语“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用以耗散来自流动波动的能量和/或在激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，阻尼挡板可设计成用以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示出了一体式气化联合循环(IGCC)动力生成系统8的实施例。在动力生成系统内，例如合成气的气体可燃烧以在“至顶”或布雷顿循环内产生动力。来自“至顶”循环的排出气体然后可用于在“及底”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，在气化器11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成分从而产生热的排放物，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成分，例如灰、硫、氮和氯化物。

自气化器11，合成气13可进入激冷单元14。在某些实施例中，激冷单元14可与气化器11形成一体。但是，在其它实施例中，激冷单元14可为单独单元。激冷单元14可通过冷却流体例如水的蒸发而将合成气13冷却至饱和温度或接近饱和温度。在冷却过程中，不太合乎需要的成分，例如灰，可固化且作为渣料16从激冷单元14去除。随着合成气13流动通过激冷单元14，合成气13可被冷却以产生冷却的合成气17，其可从激冷单元14离开并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和酸性气体去除系统20以及其它构件。在气体冷却和处理系统18内，来自激冷单元14的合成气17可进入洗涤器19，在洗涤器19中合成气17可进一步冷却以去除夹带的水和/或剩余颗粒。洗涤过的合成气21可从洗涤器19离开并进入酸性气体去除系统20，其中酸性气体为例如二氧化碳和硫化氢。在气体冷却和处理系统18内，可将硫成分22去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去除。蒸汽24可再循环至气化器11和/或发送至热回收蒸汽发生器(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“至顶”循环中产生动力。空气30可从压缩机31提供至燃烧器29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可从空气分离器12经由稀释氮气压缩机33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，涡轮35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“及底”循环内产生动力。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然后可引导至冷凝器41，在其中蒸汽可由来自冷却塔43的冷却流体42冷却。来自冷凝器41的冷凝蒸汽44然后可再循环至HRSG系统26。

如可了解的那样，动力生成系统8仅以举例说明的方式提供而非意图进行限制。本文所述的流动阻尼机构可在激冷单元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激冷单元和/或洗涤器内采用。举例而言，流动阻尼机构可在没有HRSG系统的情况下在设计成用以向燃气涡轮提供合成气的激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激冷单元或洗涤器内采用。

图2至图5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中所示的激冷单元14或洗涤器19，以及其它类型的气化激冷单元和/或洗涤器。此外，尽管图2至图5大体上在激冷单元的情形下描述，但这些附图中所示的流动阻尼机构可以类似方式应用于气化洗涤器内。

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可为激冷单元或洗涤器，例如激冷单元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(例如，水)52的池。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代表激冷单元(图1)，则合成气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)，则合成气47可代表从激冷单元14(图1)离开的合成气17(图1)。合成气47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内的开口53中。

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内充分的冷却液位。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可同心地围绕管54安置。浸管54安置于容器50的中心内以引导合成气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池。合成气47可接触冷却流体52，致使一部分冷却流体蒸发，从而冷却合成气47。

自浸管54，合成气可向上流动通过内部室58至外部室60。外部室60可大体上形成于导流管56与容器50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。在这些实施例中，合成气可向上流动通过外部室60，该外部室60在这些实施例中可在浸管54与容器50壁之间的环形空间中延伸。换言之，在这些实施例中，内部室58和外部室60可组合成从浸管54延伸到容器50壁的一个连续外部室60。

随着合成气47流动通过浸管54、内部室58和外部室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，例如渣料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去除且可聚集在冷却流体52的池内。

室60的上部可包括围绕导流管56安置的可选环形挡板64。根据某些实施例，挡板64可设计成用以引导合成气流动通过室60，在某些实施例中，该挡板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，从而减少冷却液体夹带在通过出口66从室60离开的合成气中。可选的激冷圈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，以保护浸管内表面免受热的合成气47。激冷圈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，则可省略挡板64和激冷圈68。

为了减少气化系统构件46内的流动波动，环形阻尼板70在外部室60内于容器50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，来自激冷圈68的水可流动通过气化系统构件46且聚集在液体池52中。阻尼板70可设计成用以耗散来自冷却液体52池内流动波动的能量。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壁和导流管56邻接地安置，以限制冷却液体52通过外部室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，由孔75所提供的通过室60的流动面积可显著地小于不受阻尼板70限制的室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，其减小了通过外部室60的阻尼板部分的流动面积至少大约50％至100％以及在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，其减小了通过外部室的阻尼板部分的流动面积至少80％至100％以及在其之间的所有子范围。

阻尼板70可大体上安置于外部室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可安置于外部室60内处在冷却流体池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内处在冷却流体池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内处在冷却流体池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上方的充分高度处以阻碍渣料积聚在阻尼板的孔内。

在气化系统构件46的操作期间，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，从激冷圈68离开的冷却流体的流动速率可变化。阻尼板70可设计成用以减少液位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内的流动动态特性的能量。

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之间的差所限定的表面区域80。孔75可绕表面区域80沿周向间隔开。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可设计成用以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等。另外，任意数目的各种形状和大小的孔可包括于阻尼板内。举例而言，孔75的大小和数量可经调整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至图5描绘了导流管56已省略的气化系统构件46的实施例。在这些实施例中，也已省略了挡板64和激冷圈68以全面描绘洗涤器，例如图1中所示的洗涤器19。但是，在其它实施例中，图4至图5中所描绘的流动阻尼机构也可用于激冷单元内，例如图1中所示的激冷单元14。

如图4中所示，合成气47可流动通过容器50内的浸管54，如由箭头大体上示出。然后，合成气47可从浸管54离开并流动通过包含于容器50的锥形部段59内的冷却流体52池。合成气47可接触冷却流体52，造成一部分冷却流体蒸发，从而冷却合成气47并从合成气47去除夹带的颗粒和/或水。

从浸管54，合成气可向上流动通过外部室60。外部室60可大体上形成于浸管54与容器50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在外部室60内于容器50壁与浸管54之间延伸。类似于图2中所示的阻尼板70，阻尼板130可设计成用以耗散来自冷却液体52池内流动波动的能量。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壁和浸管54邻接地安置，以限制冷却液体52通过外部室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，由孔75所提供的通过室60的流动面积可显著地小于不受阻尼板130限制的室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，其减小通过外部室60的阻尼板部分的流动面积至少大约50％至100％以及在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，其减小通过外部室的阻尼板部分的流动面积至少大约80％至100％以及在其之间的所有子范围。

阻尼板130可大体上安置于外部室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可安置于内部室60内处在冷却流体池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内处在冷却流体池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内处在冷却流体池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上方充分高度处，以阻碍颗粒积聚在阻尼板的孔内。

图5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的差所限定。孔75可绕表面区域80沿周向间隔开。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内的外部室60的总环形流动面积。如在上文中关于图4所描述，阻尼板70可设计成用以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，任意数目的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，同时提供足够大以抵抗堵塞的孔。

在图2至图5中所描绘的流动阻尼机构可单独地或彼此组合地采用。此外，如可了解的那样，流动阻尼机构的相对大小、形状和结构形状可改变。另外，可省略某些构件，例如导流管56和/或激冷圈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操作参数例如含碳燃料类型、系统效率、系统负载或环境条件等进行调整，以实现所希望的流动阻尼量。

参看图6，公开了示范性的气化器210。气化器210包括外壳体212，外壳体212在上端容置燃烧室214而在下端容置激冷室216。燃烧室214提供有能够耐受正常操作温度的耐火壁218。喷燃器220经由路径222联接至燃料源224。燃料流，包括诸如煤炭、焦炭等的粉碎含碳燃料，经由可拆卸地设置在燃烧室214上壁上的喷燃器220而供给到燃烧室214中。喷燃器220经由路径226进一步联接至构造成用以供送气体如氧气或空气的燃烧支持气体源228。

可燃燃料在燃烧室214中燃烧以产生包括合成气和颗粒状固体残留物的排放物。热的排放物从燃烧室214供给至提供在壳体212下端处的激冷室216。激冷室216联接至加压源230并构造成用以供送液体冷却剂232(优选为水)的池至激冷室216。液体冷却剂在激冷室池216中的液位保持在所希望的高度以确保取决于从燃烧室214供给到激冷室216中的排放物状态的有效操作。气化器壳体212的下端提供有排放端口234，通过排放端口234，呈浆料形态从激冷室216去除水和细粉颗粒。

在所示实施例中，燃烧室214的收缩部分236经由浸管238联接至激冷室216。热的排放物从燃烧室214经由浸管238的通路240供给至激冷室216中的液体冷却剂232。激冷圈242设置成邻接浸管238并联接至加压源230以便维持浸管内壁在湿润状态以更好地接纳向下排放物流。浸管238的下端244可为有锯齿的，并定位在液体冷却剂232的表面下方以有效地实现对排放物的冷却。

合成气与液体冷却剂232接触以产生冷却合成气。如上文所述，排放物的气态成分经由出口路径252从激冷室216排放以便进一步处理。然而，通常公知的是，气态成分在穿过激冷室时将与其一起携带相当大量的液体冷却剂。发现的是，从激冷室携带并进入下游设备的过量液体会造成操作性问题。在所示的示范性实施例中，不对称或对称型挡板254设置成邻接激冷室216中的出口路径252。挡板254在液体冷却剂232的表面上方延伸一定距离。在激冷冷却的正常过程中，冷却的气流将与其一起传输一定量的液体冷却剂。然而，当冷却气流冲击挡板254的内表面时，气流中夹带的液体容纳物将趋于聚结在挡板254的内表面上。气流在冲击挡板254之后反转方向且然后沿着路径256流动进入出口路径252。在此应注意的是，所示气化器是示范性实施例且还设想出其它构造的气化器。例如，在一些实施例中，示范性激冷室216可设置在辐射合成气冷却器之下，该辐射合成气冷却器构造成用以在合成气进入激冷室之前部分地降低合成气温度。激冷室216的详情在下文参考后续附图更为详细地讨论。

如文中所述，热的排放物从燃烧室214经由浸管238的通路240供给至激冷室216中的液体冷却剂232。浸管238的下端244可为有锯齿的，并定位在液体冷却剂232的表面下方以有效实现对排放物的冷却。在此应注意的是，在所示实施例中，没有导流管。合成气与液体冷却剂232接触以产生冷却合成气。冷却合成气撞击挡板254的内壁。当冷却气流冲击挡板254的内表面时，在气流中夹带的液体容纳物将趋于聚结在挡板254的内表面上。冷却合成气然后朝向激冷室216的出口路径252传送。

参看图7，描绘了根据本发明的方面的气化激冷室和洗涤器组件，或气化组件300。气化组件300包括与洗涤器(例如，文丘里洗涤器)400成流体连通的激冷室310。

激冷室310可包括如文中所述的改进型激冷室，其包括上部分350和下部分340。下部分340可包括构造成用以阻抑水液位波动和晃荡的稳定性挡板330。在下部分内的是冷却剂502的储器。上部分350可包括挡板315，其提供用以去除容纳在现有合成气中的过量水分或水的手段。在一些实施例中，没有挡板。

激冷室310还包括浸管320，浸管320具有多个贯穿其的孔，或穿孔325。浸管320从上部分350延伸至下部分340。在实施例中，未使用激冷管。因此，在那些实施例中，在浸管和激冷管之间没有环形空间；而代之以在这些实施例中环形的“空间”一直从浸管320的外部延伸至激冷室310的上部分350的内部面。

上部分350还包括冷却装置360，冷却装置360构造成用以当离开合成气506朝向激冷室310的上部分350中的出口370传送时对其冷却。

如图所示，合成气、渣料和细粉的混合物500从上游气化器11(图1)进入浸管320。混合物500接触容纳在激冷室310第二部分340中的冷却剂502。混合物500当与冷却剂502接触时冷却，其中渣料504沉淀在激冷室310的底部。冷却合成气506在稳定性挡板330上方升离冷却剂502。当冷却合成气506朝向出口370渐渐行进时，其由冷却装置360进一步冷却。由冷却装置360提供的附加冷却帮助进一步去除夹带在合成气内的水分，由此提供离开的干燥饱和合成气508。

一旦离开激冷室310，干燥饱和合成气508向下游朝向洗涤器(例如，文丘里洗涤器)400前进。干燥饱和合成气508穿过转移管线390朝向多个喷洒装置395传送。喷洒装置395还帮助从合成气510中去除细粉和水。当合成气510传送至文丘里洗涤器400时，附加细粉和水512沉淀下来，同时对上升合成气514施加离心分离。干燥合成气516最终离开文丘里洗涤器400以朝向例如燃烧器29(图1)前进。

参看图8A，描绘了激冷室310的上部分350的放大截面视图。在所示实施例中的冷却装置360包括定位在上部分350内位于冷却剂502上方的热交换器管。如图所示，实施例包括通往包绕浸管320的螺旋状热交换器管线364的冷水输入管线362。在热交换器管线364的另一端的是出口管线366。如图所示，冷水可进入冷水输入管线362。当上升合成气506经过热交换器管线364时，在热交换器管线364内的冷水经加热以便成为热水和/或蒸汽。因此，热水和/或蒸汽在出口管线366离开以返回至例如热回收蒸汽发生器26(图1)或其它适合装置以便再次使用。干燥饱和合成气508离开激冷室310的出口370。

图8A中所示的实施例提供了若干优点。导流管的省略增加了激冷稳定性。定位在激冷室310的气相中的热交换器管线364增加了在冷却剂502和出口370之间的有效距离。热交换器管线364还提供了用于合成气的弯曲或曲折路径，使得对于任何夹带挡板(多个)的需要得以降低和/或完全避免。此外，再次使用由热交换器管线366所获得的热增加了系统的总效率。

参看图8B，描绘了另一实施例的激冷室310的上部分350的放大截面视图。在所示实施例中的冷却装置360包括在激冷室310的上部分350中位于冷却剂502上方的多个冷水发射器(例如，喷洒器)368。如在图8B和在图9中描绘的平面图中所示，实施例包括围绕激冷室310上部分350的周界沿周向定位的多个冷水发射器368。冷水发射器368可均匀和完全地围绕该周界分布，但没有冷水发射器定位在出口370附近。这样，冷水发射器368分布成完全环形图案。在该实施例中，可采用或可不采用挡板(未示出)。干燥饱和合成气508离开激冷室310的出口370。

在图8B和图9中所示的实施例提供了若干优点。导流管的省略增加了激冷稳定性。穿孔的浸管(例如参见图7)增加了稳定性和合成气通风。此外，通过喷洒水提供了附加的合成气冷却。在出口370处的任何堵塞问题通过仅在激冷室310上部分350的清洁气体侧提供冷水发射器368而得以缓解。

本发明的方面在气化激冷室和洗涤器设计领域中提供了许多优点。第一，通过去除任何导流管而代之以穿孔的浸管，该设计避免了浸-导流管环状空间中的堵塞问题。复杂的环形流动状态和动态特性问题也得以避免。通过避免任何复杂的两相状态而很少有夹带。结果，存在减小激冷室直径的潜在可能，同时仍获得同样的合成气通过量。

在实施例中，用以冷却激冷室中合成气的热交换器管取代了对于任何夹带挡板(多个)的需要。通过预热用于热回收蒸汽发生器的水而提供了有效热回收。此外，稳定性挡板(多个)可用于降低激冷动态特性和避免晃荡。

在实施例中，更为有效的文丘里洗涤器用于代替当前标准的洗涤器。除雾器组件由于有助于去除文丘里洗涤器中细粉的离心分离而并不需要。

应注意的是，在不背离本发明的方面的情况下可采用各种构造的激冷室、浸管和/或导流管。例如，尽管文中的一些附图(例如，图4、图6、图7、图8A和图8B)描绘了具有仅浸管构造的激冷室，但作为备选该激冷室可具有仅浸管和导流管的构造、具有激冷圈的浸/导流管构造，等。

图2至图9中描绘的各种夹带缓解和/或流动阻尼机构可单独地或彼此相结合地采用。此外，如可了解的那样，夹带缓解机构的相对大小、形状以及结构形状可变化。夹带缓解和/或流动阻尼机构可在最初的制造期间用在激冷室中，或者夹带缓解和/或流动阻尼机构可改型翻新到现有的激冷单元中。此外，夹带缓解和/或流动阻尼机构可基于运行参数例如含碳燃料的类型、系统效率、系统负载或环境条件等进行调节，以获得期望的流动阻尼量。

本书面说明使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使得本领域技术人员能够实施本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何所结合的方法。本发明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示例。如果此类其它示例具有与权利要求的字面语言并无不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质差异的同等结构元件，则认为此类其它示例处在权利要求的范围内。

尽管本文仅说明并描述了本发明的某些特征，但本领域技术人员将想到许多改型和改变。因此应该理解的是，所附权利要求意图覆盖落入本发明真实精神之内的所有此类改型和改变。

Claims

1.一种气化激冷室(310)，包括：

储器，所述储器具有在其中设置在下部分(340)中的液体冷却剂(502)和包括用于自其引出冷却合成气(506，508)的出口(370)的上部分(350)；

浸管(320)，所述浸管构造成用以引入合成气混合物(500)以接触所述液体冷却剂(502)由此产生所述冷却合成气(506)；

冷却装置(360)，所述冷却装置构造成用以进一步冷却所述上部分(350)中的所述冷却合成气(506)；以及

稳定性装置(330)，所述稳定性装置位于所述下部分(340)中，构造成用以缓解冷却剂液位波动和晃荡。

2.根据权利要求1所述的气化激冷室(310)，其特征在于，所述气化激冷室还包括挡板(315)，所述挡板位于所述上部分(350)中构造成用以从所述冷却合成气(506)去除夹带的液体容纳物。

3.根据权利要求1所述的气化激冷室(310)，其特征在于，所述浸管(320)的邻近端包括多个穿孔(325)，并且所述邻近端邻近所述储器的所述下部分(340)。

4.根据权利要求1所述的气化激冷室(310)，其特征在于，所述冷却装置(360)包括构造成用以发射冷却剂到所述上部分(350)中的冷却剂发射器(395)。

5.根据权利要求4所述的气化激冷室(310)，其特征在于，所述气化激冷室还包括挡板(315)，所述挡板位于所述上部分(350)中构造成用以从所述冷却合成气(506)去除夹带的液体容纳物。

6.根据权利要求4所述的气化激冷室(310)，其特征在于，所述冷却剂发射器(395)包括设置成周向地围绕所述储器的周界的至少一部分的多个冷却剂发射器(395)。

7.根据权利要求1所述的气化激冷室(310)，其特征在于，所述冷却装置(360)包括热交换器管(364)。

8.根据权利要求7所述的气化激冷室(310)，其特征在于，所述热交换器管(364)构造成用以通过所述冷却合成气流过所述热交换管(364)的相互作用而在其中产生蒸汽或热水中的至少一者。

9.根据权利要求1所述的气化激冷室(310)，其特征在于，所述气化激冷室还包括包绕所述浸管(320)由此在二者之间限定环形空间的导流管。

10.根据权利要求1所述的气化激冷室(310)，其特征在于，所述挡板(330)大致填充在所述浸管(320)的外表面和所述储器的外周界之间的环形空间。