CN103865584A

CN103865584A - 气化系统以及调整气化系统的管道布置的方法

Info

Publication number: CN103865584A
Application number: CN201310692807.1A
Authority: CN
Inventors: J.S.卡斯曼
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2012-12-17
Filing date: 2013-12-17
Publication date: 2014-06-18
Also published as: US20140170035A1; ITMI20132022A1

Abstract

本发明公开一种气化系统以及调整气化系统的管道布置的方法，所述气化系统包括反应室，所述反应室具有入口，所述入口接纳用以转换成气体的原料。所述气化系统还包括淬冷室，所述淬冷室配置用于冷却所述气体。所述气化系统进一步包括淬冷环，所述淬冷环可操作地联接到供水管，以接纳其中的水，所述淬冷环配置用于向所述淬冷室提供水流。所述气化系统还进一步包括密封部件，所述密封部件设置在所述淬冷环与所述供水管之间的联接接口处。

Description

气化系统以及调整气化系统的管道布置的方法

技术领域

本发明涉及一种气化系统，确切地说，涉及一种淬冷环布置，以及一种用于调整气化系统的管道布置的方法。

背景技术

气化器将含碳材料转换成一氧化碳和氢气的混合物，称为合成气体或合成气。例如，整体气化联合循环（IGCC）发电厂包括一个或多个气化器，所述气化器使原料在高温下与氧气和/或蒸汽反应以产生合成气。在气化之后，所得的合成气可能包括不合需要的成分，例如灰分。因此，可以使合成气流过淬冷单元以将合成气冷却到饱和温度并将少量不合需要的成分作为炉渣移除。所述淬冷单元包括管道布置，所述管道布置包括供水管。通常，安装供水管期间的定向偏差将形成过大而无法闭合的管道间隙。此外，所述管道可以在运行期间偏移。因此，需要对管道布置的特定部件进行定制，这可能涉及极为耗时且成本高昂的活动，例如切割并焊接不易接近的管道。

发明内容

根据本发明的一方面，提供了一种气化系统，所述气化系统包括反应室，所述反应室具有入口，用于接纳原料以转换成气体。所述系统还包括淬冷室，所述淬冷室配置用于冷却所述气体。所述系统进一步包括淬冷环，所述淬冷环可操作地联接到供水管，所述供水管用于在其中接纳水，所述淬冷环配置用于向所述淬冷室提供水流。所述系统还包括密封部件，所述密封部件设置在所述淬冷环与所述供水管之间的联接接口处。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于气化器的淬冷环布置，所述淬冷环布置包括环带，所述环带围绕所述气化器的反应室的下部周向延伸，所述环带配置用于将水输送到淬冷室。所述淬冷环布置还包括供水管，所述供水管可操作地联接到所述环带，以便将水供应到所述环带，所述供水管使用联接接口附近的至少一个机械紧固件可操作地联接到所述环带。所述淬冷环布置进一步包括填料压盖，所述填料压盖置于所述联接接口附近，用于在相对于所述环带调整所述供水管期间将水密封在所述联接接口处。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于调整气化系统的管道布置的方法。所述方法包括使用密封部件密封淬冷环与供水管之间的接口。所述方法还包括调整所述供水管以与所述淬冷环的配对法兰对齐，其中所述密封部件在调整所述供水管期间减小漏水。

结合附图阅读以下说明可以更好地了解这些和其他优点和特征。

附图说明

本说明书中的权利要求书特别指出并明确主张了本发明。结合附图阅读以下具体实施方式可以清楚地了解本发明的上述和其他特征以及优点，在附图中：

图1是气化系统的示意图；

图2是气化系统的淬冷环布置的局部截面图；以及

图3是用于调整气化系统的管道布置的方法的流程图。

具体实施方式部分通过参考附图来以示例方式介绍本发明的实施例以及相应优点和特征。

具体实施方式

参见图1，其示意性地示出了气化器10。气化器10可以分为反应室12和淬冷室14。在其他实施例中，合成气冷却器可以设置在反应室12与淬冷室14之间。防护屏障16可以界定反应室12。防护屏障16可以用作物理屏障、热障、化学屏障或者其任意组合。可用于防护屏障16的材料实例包括，但不限于，耐火材料、耐火金属、非金属材料、粘土、陶瓷、金属陶瓷以及铝、硅、镁和钙的氧化物。此外，用于防护屏障16的材料可以是砖块、浇筑涂层或者其任意组合。可以将原料4与氧气6和诸如蒸汽等可选减速剂8一起经由一个或多个入口引入气化器10的反应室12中，以便转换成未加工或未处理的合成气，例如，一氧化碳和氢气的组合，所述合成气还可以包括炉渣和其他污染物。在特定实施例中，可以使用空气或氧气增强空气替代氧气6。未处理的合成气还可以描述成未处理的气体。

在气化器10中的转换可以通过在升高的压力（例如，从约20巴到100巴，或者到85巴）以及特定温度（例如约1100°C（约2012°F）到1450°C（约2642°F））下使原料经受蒸汽和氧气而实现，所述压力和温度具体取决于所用气化器10的类型。在这些条件下，炉渣处于熔融状态并且可被称为熔渣。在其他实施例中，熔渣可以不完全处于熔融状态下。例如，熔渣可以包括悬浮在熔渣中的固体（非熔融）颗粒。

所述高压高温的未处理合成气可以从反应室12经由防护屏障16的底端18进入淬冷室14中，如箭头20所示。在其他实施例中，未处理的合成气流过合成气冷却器，然后进入淬冷室14中。通常，淬冷室14可以用于降低未处理合成气的温度。在特定实施例中，淬冷环布置22可以位于接近防护屏障16的底端18。淬冷环布置22配置用于将淬冷水提供到淬冷室14中。在特定实施例中，防护屏障16的构造可以保护淬冷环布置22免受合成气和/或熔渣的损坏。如图所示，淬冷水23可以从气体洗涤器单元33经由供水管24接纳在淬冷室14中。通常，淬冷水23可以流过淬冷环布置22并沿浸管26向下流动到淬冷室贮槽28中。因此，淬冷水23可以冷却未处理的合成气，所述合成气随后可以在冷却之后经由合成气出口30排出淬冷室14，如箭头32所示。

在其他实施例中，共轴通风管可以围绕浸管26以形成环形通道，所述未处理的合成气可以通过所述环形通道升高。在进一步实施例中，喷雾淬冷系统可以用于帮助冷却未处理的合成气。合成气出口30可以大体上与淬冷室贮槽28隔开并位于其上，并且可用于将未处理的合成气和任何水输送到气体洗涤器单元33进行处理。例如，气体洗涤器单元33可以移除细小固体颗粒和其他污染物。此外，气体洗涤器单元33可以从未处理的合成气中移除夹带水，所述夹带水随后可以用作气化器10的淬冷室14内的淬冷水。最后，气体洗涤器单元33的未处理合成气可以输送到例如化学过程或者燃气涡轮发动机的燃烧器。

现在参见图2，其更详细地示出了淬冷环布置22的局部截面图。淬冷环布置22包括周向围绕反应室12的底部42的环带40带，这样环带40形成用于将淬冷水23输送到淬冷室贮槽28的导管。如图所示，淬冷环23通过供水管24提供到淬冷环布置22。供水管24可操作地联接到淬冷环布置22，具体来说，联接到环带40。例如，此类联接在位于接近供水管24和环带40的联接接口44联接处进行，并且通过一个或多个机械紧固件促进联接。联接接口44通过可操作性联接到供水管24或与供水管24一体成形的接口法兰46，联接以及可操作性联接到淬冷环布置22或与淬冷环布置22一体成形的配对法兰48联接的接合而界定。如图所示，可以包括多个供水管，例如以周向间隔的方式操作性联接到淬冷环布置22的第一供水管50和第二供水管52。在图示的实施例中，第一供水管50和第二供水管52围绕淬冷环布置22约间隔180°，但是应了解到，可以包括更多供水管并且以替代布置间隔。尽管供水管的精确数量以及它们相对于彼此的定向，多个供水管各自包括在联接接口44处与淬冷环布置22类似的接合构造。

联接接口44附近设置有密封部件54。密封部件54包括填料压盖，例如填料箱。在示例性实施例中，密封部件54联接到配对法兰48并且在供水管24的外表面56上的径向向外定位。密封部件54包括填料箱内的径向膨胀和柔软有弹性的填充材料，用于控制流过联接接口44附近的供水管24的淬冷水23的泄漏。柔软有弹性的填充材料填充供水管24与淬冷环布置22之间的空腔，具体来说，填料箱。尽管上述的密封部件54联接到配对法兰48，密封部件54可以替代地联接到供水管24的接口法兰46。

有利的是，包括密封部件54可以便于调整供水管24，以确保供水管24与淬冷环22之间适当对齐。在与淬冷环布置22接合的同时操纵供水管24可以缓解完整或部分地拆卸并加工供水管24和/或淬冷环布置22的需要。关于在与淬冷环布置22接合期间调整供水管24而产生的泄漏问题，可通过在调整期间径向膨胀和压缩密封部件54来解决。

如图3的流程图所示，并且参见图1和2，本发明还提供了一种用于调整气化系统100的管道布置的方法。气化器10，更具体地，供水管24和淬冷环布置22，上文已描述，因此无需再进一步详细描述特定结构部件。所述调整气化系统100的管道布置的方法包括使用密封部件102密封淬冷环与供水管之间的接口。将供水管调整成与淬冷环的配对法兰对齐，其中所述密封部件减少在调整供水管104期间的漏水。如上详述，填料压盖，例如填料箱置于接口附近，以在调整供水管24期间将泄漏减少到可接受的水平。

尽管上文已经结合有限数量的实施例详细描述本发明，但应清楚地了解，本发明并不限于此类公开的实施例。相反，本发明可以进行修改以包括上文未做描述，但与本发明的精神和范围相符的任何数量的变化、改变、替代或等效装置。此外，尽管已描述本发明的实施例，但应了解，本发明的方面可以只包括一些所述的实施例。因此，本发明并不视作受上述说明限制，而是仅受随附权利要求书的范围限制。

Claims

1.一种气化系统，包括：

具有入口的反应室，所述入口用于接纳用以转换成气体的原料；

淬冷室，所述淬冷室配置用于冷却所述气体；

淬冷环，所述淬冷环可操作地联接到供水管，以接纳其中的水，所述淬冷环配置用于向所述淬冷室提供水流；以及

密封部件，所述密封部件设置在所述淬冷环与所述供水管之间的联接接口处。

2.根据权利要求1所述的气化系统，其中所述密封部件包括填料压盖。

3.根据权利要求1所述的气化系统，其中所述密封部件包括填料箱。

4.根据权利要求1所述的气化系统，其中所述联接接口包括所述供水管的接口法兰与所述淬冷环的配对法兰之间的接合。

5.根据权利要求4所述的气化系统，其中所述接口法兰与所述配对法兰相互机械固定。

6.根据权利要求4所述的气化系统，其中所述密封部件联接到所述接口法兰。

7.根据权利要求4所述的气化系统，其中所述密封部件联接到所述配对法兰。

8.根据权利要求1所述的气化系统，进一步包括多个供水管，所述供水管可操作地联接到所述淬冷环，每个所述多个供水管具有设置于其附近的所述密封部件。

9.根据权利要求8所述的气化系统，其中所述多个供水管包括第一供水管和第二供水管，所述第一供水管和第二供水管沿所述淬冷环相对于彼此间隔约180度。

10.一种用于气化器的淬冷环布置，所述淬冷环布置包括：

环带，所述环带围绕所述气化器的反应室的底部周向延伸，所述环带配置用于将水输送到淬冷室；

供水管，所述供水管可操作地联接到所述环带，以便将水供应到所述环带，所述供水管使用联接接口附近的至少一个机械紧固件可操作地联接到所述环带；以及

填料压盖，所述填料压盖置于所述联接接口附近，以在相对于所述环带调整所述供水管期间对所述联接接口处的水进行密封。

11.根据权利要求10所述的淬冷环布置，其中填料压盖置于所述供水管的外表面附近。

12.根据权利要求10所述的淬冷环布置，其中所述填料压盖包括填料箱。

13.根据权利要求10所述的淬冷环布置，其中所述联接接口包括所述供水管的接口法兰与所述淬冷环布置的配对法兰之间的接合。

14.根据权利要求13所述的淬冷环布置，其中所述接口法兰与所述配对法兰以机械方式彼此紧固。

15.根据权利要求13所述的淬冷环布置，其中所述填料压盖联接到所述接口法兰。

16.根据权利要求13所述的淬冷环布置，其中所述填料压盖联接到所述配对法兰。

17.根据权利要求10所述的淬冷环布置，进一步包括多个供水管，所述供水管可操作地联接到所述环带，所述多个供水管各自具有设置于其附近的所述填料压盖。

18.根据权利要求17所述的淬冷环布置，其中所述多个供水管包括第一供水管和第二供水管，所述第一供水管和第二供水管沿所述环带相对于彼此间隔约180度。

19.一种用于调整气化系统的管道布置的方法，所述方法包括：

使用密封部件密封淬冷环与供水管之间的接口；以及

调整所述供水管以与所述淬冷环的配对法兰对齐，其中所述密封部件减少调整所述供水管期间的漏水。

20.根据权利要求19所述的方法，其中密封所述接口包括将填料压盖设置成与所述供水管的所述配对法兰和接口法兰中的至少一个法兰可操作地接合。