CN106433801B - 骤冷系统、具有骤冷系统的系统、和使蒸汽过热的方法 - Google Patents

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Abstract

骤冷系统(50)包括具有纵向轴线(125)的壳体(148)、在壳体(148)内的用于气体的气体路径(157)、蒸汽输入和输出、和在壳体(148)内的浸渍管道(80)。该浸渍管道(80)包括布置成形成壁(94)的管路(184)。与该气体路径(157)分开的蒸汽路径(114)配置在该壁(94)的厚度(95)中的管路(184)内。该浸渍管道(80)构造成允许气体沿气体路径(157)通过。该蒸汽输入(98)通过管路(184)而流体地连接于蒸汽输出(100)。该骤冷系统(50)构造成沿气体路径(157)冷却气体，且沿在浸渍管道(80)的管路(184)内的蒸汽路径(114)加热蒸汽。

Description

骤冷系统、具有骤冷系统的系统、和使蒸汽过热的方法
技术领域
在本文中公开的主题涉及合成气冷却器系统和在合成气冷却器系统中使蒸汽过热的方法。
背景技术
气化器将含碳材料转换成称为合成气体、人造气体、或合成气的一氧化碳和氢的混合物。合成气可用于功率生成、化学生产、或任何其他合适的应用。在使用之前，可在合成气冷却器中冷却该合成气，且在气体处理系统中处理其。
整体气化联合循环(“IGCC”)发电厂或化学应用厂包括一个或更多个气化器，该一个或更多个气化器使用与氧和/或蒸汽相互作用的给料(诸如煤或天然气)，以产生合成气。气化系统可通过在气化器中与氧和蒸汽反应而将含碳给料或另一燃料转换成一氧化碳(CO)和氢(H2)的气态混合物，即合成气。在气化后，所得的合成气可包括较不期望的成分，诸如灰。该合成气可被引导穿过骤冷室，以将合成气冷却至饱和温度，且作为夹渣(slag)移除该较不期望的成分。
现有的辐射合成气冷却器(“RSC”)设计成产生饱和的高压蒸汽。在IGCC应用中，来自RSC的蒸汽与热量回收蒸汽生成(“HRSG”)过热器结合以用于功率生成。然而，在化学应用中，可能需要来自RSC的蒸汽以用于使空气分离单元(“ASU”)压缩机运行。为了利用来自RSC的蒸汽，使蒸汽过热是必要的。在现有RSC的情况下，要求终端用户在电站辅机(“BoP”)中分开地设计过热区段。
发明内容
根据本公开的一个方面，骤冷系统包括具有纵向轴线的壳体、在壳体内的用于气体的气体路径、蒸汽输入和输出、和在壳体内的浸渍管道(dip tube)。该浸渍管道包括布置成形成壁的管路(tubing)。与该气体路径分开的蒸汽路径配置在壁的厚度中的管路内。该浸渍管道构造成允许气体沿气体路径通过。该蒸汽输入通过管路而流体地连接于蒸汽输出。该骤冷系统构造成沿气体路径冷却气体，且沿在浸渍管道的管路内的蒸汽路径加热蒸汽。
根据本公开的另一方面，系统包括气体冷却器，该气体冷却器包括具有纵向轴线的壳体、气体路径、和骤冷系统，该骤冷系统包括骤冷池、饱和蒸汽输入、和浸渍管道，该浸渍管道包括布置成形成浸渍管道的壁的管路。蒸汽路径配置在壁的厚度中的管路内。该壁构造成使气体沿气体路径从浸渍管道的上游部分行进至下游部分。管路将饱和蒸汽输入流体地连接于过热蒸汽输出，且沿气体路径行进的气体加热管路中的饱和蒸汽。
根据本公开的再一方面，在合成气冷却器中使蒸汽过热的方法包括：将饱和蒸汽引导至合成气冷却器的骤冷系统的浸渍管道，该浸渍管道具有由在壁的厚度内的过热管路形成的壁；使合成气沿气体路径从浸渍管道的上游部分行进至下游部分，该气体离开浸渍管道到骤冷池中；和，使用来自合成气的热量从浸渍管道的下游部分至上游部分通过浸渍管道的管路使饱和蒸汽过热。
技术方案1：一种骤冷系统，其包括：
壳体，其具有纵向轴线；
用于气体的气体路径，其在所述壳体内；
蒸汽输入；
蒸汽输出；和
浸渍管道，其在所述壳体内，所述浸渍管道包括布置成形成壁的管路、配置在所述壁的厚度中的所述管路内的蒸汽路径，所述蒸汽路径与所述气体路径分隔开，所述浸渍管道构造成允许气体沿所述气体路径通过，所述蒸汽输入通过所述管路而流体地连接于所述蒸汽输出；
其中，所述骤冷系统构造成沿所述气体路径冷却气体，且沿所述浸渍管道的管路内的所述蒸汽路径加热蒸汽。
技术方案2：根据技术方案1所述的骤冷系统，还包括骤冷池，所述骤冷池构造成容纳用于在所述浸渍管道的引出口处的气体的一池冷却流体。
技术方案3：根据技术方案1所述的骤冷系统，还包括吸出管道和气体出口，所述浸渍管道由所述吸出管道环绕，在所述吸出管道与所述浸渍管道之间的空间构造成使所述气体出口与所述浸渍管道的引出口流体地连接。
技术方案4：根据技术方案1所述的骤冷系统，其中，所述浸渍管道还包括流体地连接于所述蒸汽输入的进口歧管、和流体地连接于所述蒸汽输出的出口歧管，其中，所述管路将所述进口歧管流体地连接于所述出口歧管。
技术方案5：根据技术方案1所述的骤冷系统，其中，所述管路包括在所述壁的厚度内的多个管子。
技术方案6：根据技术方案1所述的骤冷系统，其中，所述管路相对于所述壳体的纵向轴线至少部分地螺旋形地布置。
技术方案7：根据技术方案1所述的骤冷系统，其中，所述管路布置成形成所述浸渍管道的锥和导管。
技术方案8：一种系统，其包括：
气体冷却器，其包括：
壳体，其具有纵向轴线；
气体路径，其在所述壳体内；
骤冷系统，其包括骤冷池、布置成接收饱和蒸汽的饱和蒸汽输入、和具有上游部分和下游部分的浸渍管道，所述浸渍管道包括布置成形成所述浸渍管道的壁的管路、配置在所述壁的厚度中的所述管路内的蒸汽路径，所述壁构造成使气体从所述浸渍管道的上游部分沿所述气体路径行进至下游部分；和，
过热蒸汽输出；
其中，所述管路将所述饱和蒸汽输入流体地连接于所述过热蒸汽输出，且沿所述气体路径行进的气体加热所述管路中的饱和蒸汽。
技术方案9：根据技术方案8所述的系统，其中，所述气体冷却器还包括配置在所述骤冷系统上游的气体冷却器区段，所述气体冷却器区段构造成沿所述气体路径冷却气体，且生成饱和蒸汽。
技术方案10：根据技术方案8所述的系统，其中，所述气体冷却器还包括管屏，所述管屏构造成至少部分地吸收来自所述气体路径中的气体的热量且生成饱和蒸汽。
技术方案11：根据技术方案8所述的系统，其中，所述过热蒸汽输出相对于所述气体路径配置在所述饱和蒸汽输入的上游。
技术方案12：根据技术方案8所述的系统，还包括吸出管道和气体出口，所述浸渍管道由所述吸出管道环绕，在所述吸出管道与所述浸渍管道之间的空间构造成使所述气体出口与在所述浸渍管道的下游部分处的引出口流体地连接。
技术方案13：根据技术方案8所述的系统，其中，所述浸渍管道还包括输入歧管和输出歧管，所述输入歧管流体地连接于所述饱和蒸汽输入，且所述输出歧管流体地连接于所述过热蒸汽输出，其中，所述管路包括从所述输入歧管延伸至所述输出歧管的多个管子，所述输入歧管通过所述管路而流体地连接于所述输出歧管。
技术方案14：根据技术方案13所述的系统，其中，所述多个管子相对于所述壳体的纵向轴线基本上纵向地延伸。
技术方案15：根据技术方案8所述的系统，其中，所述管路相对于所述壳体的纵向轴线基本上螺旋形地延伸。
技术方案16：根据技术方案8所述的系统，还包括去往所述骤冷系统的骤冷水输入、和在所述骤冷系统上游的气化器，所述气化器构造成生成气体，其中，该气体是合成气，且所述骤冷系统还输出合成气和夹渣。
技术方案17：根据技术方案8所述的系统，还包括相对于所述气体路径在所述骤冷系统上游的管道笼，所述管道笼构造成额外地使饱和蒸汽过热。
技术方案18：根据技术方案8所述的系统，其中，所述浸渍管道的壁包括内周边和外周边，壁厚度限定在所述内周边和外周边之间且由所述管路的外径限定。
技术方案19：根据技术方案18所述的系统，其中，通过所述壁来阻止移动穿过所述浸渍管道的气体从所述浸渍管道的内周边逸出至外周边。
技术方案20：一种在合成气冷却器中使蒸汽过热的方法，所述方法包括：
将饱和蒸汽引导至所述合成气冷却器的骤冷系统的浸渍管道，所述浸渍管道具有壁，所述壁由在所述壁的厚度内的过热管路形成；
使合成气沿气体路径从所述浸渍管道的上游部分行进至下游部分，所述合成气离开所述浸渍管道到骤冷池中；和
使用来自所述合成气的热量，从所述浸渍管道的下游部分至上游部分通过所述浸渍管道的过热管路来使所述饱和蒸汽过热。
根据结合附图作出的下列说明，这些和其他优点和特征将变得更加显而易见。
附图说明
被认为是公开内容的本主题被特别地指出，且在说明书结尾处的权利要求中清楚地要求保护。根据结合附图作出的下列详细描述，本公开的前述和其他特征、和优点是显而易见的，在附图中：
图1是包括合成气冷却器和骤冷系统的实施例的气化系统的实施例的一部分的框图；
图2是包括图1的合成气冷却器和骤冷系统的气化系统的实施例的一部分的框图；
图3是合成气冷却器的实施例的截面图；
图4是骤冷系统的实施例的截面图；
图5是用于图4的骤冷系统的浸渍管道的实施例的透视图；
图6是图5的浸渍管道的截面图；
图7是具有管屏(platen)的实施例的图5的浸渍管道的截面图；
图8是用于图4的骤冷系统的浸渍管道的备选实施例的一部分的截面图；
图9是图8的浸渍管道的透视图；且，
图10是合成气冷却器的实施例的一部分的截面侧视图。
详细描述借助于示例参考附图解释本公开的实施例以及优点和特征。
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 蒸汽鼓筒(steam drum)
26 蒸汽和水混合物
28 饱和蒸汽
30 第二合成气冷却器区段
32 过热蒸汽
34 降温器系统(attemperator system)
36 水
38 注入水
42 压力控制系统
44 压力受控的过热蒸汽
46 气体处理系统
48 HRSG系统
50 骤冷系统
52 水流
54 冷却的合成气
56 处理过的合成气
58 夹渣
60 水
62 水处理单元
64 循环泵
66 洗涤器
68 骤冷水
70 骤冷池
72 骤冷排污部(quench blowdown)
78 过热区段
80 浸渍管道
82 吸出管道(draft tube)
84 浸渍管道引出口
86 环形空间
88 骤冷水进口
90 上游部分
92 下游部分
94 壁
95 壁厚度
96 管子
98 进口歧管
100 出口歧管
102 上游端部
104 下游端部
106 管道笼(tube cage)
108 管屏
110 管子
112 外管道部分
114 蒸汽路径
125 纵向轴线
126 径向轴线
127 周向轴线
147 较高区域
148 壳体/容器
149 较低区域
150 圆顶形部分
152 进口
153 喉部
154 出口
155 下游方向
156 内部区域
157 气体路径
158 管路
159 管路
160 箭头
161 引出口锥
162 导管
164 朝下方向
166 骤冷锥
168 朝上方向
170 合成气出口
172 气体进口
173 防护气体
174 第一合成气冷却器区段进口集管
176 第一合成气冷却器区段出口集管
178 进口集管
180 出口集管
184 管路
186 饱和蒸汽输入/骤冷区段进口
188 过热蒸汽输出/骤冷区段出口集管
190 第三合成气冷却器区段
220 进口集管
222 出口集管
224 第四合成气冷却器
226 进口集管
228 出口集管
230 管道长度
232 管道长度
234 管道长度。
具体实施方式
现在将详细地参考本公开的现有实施例，其一个或更多个示例在附图中例示。
现在参考附图，其中，贯穿附图，相同的标号指示相同的元件或基本上相同的元件，图1示出气化系统10的一部分的图，气化系统10产生气体，诸如合成气16，和过热蒸汽32。例如，气化系统10可为化学生产气化厂或发电厂(诸如整体气化联合循环(“IGCC”)发电厂)的一部分。气化系统10可包括构造成冷却合成气的气体冷却器18(诸如合成气冷却器18)、和骤冷系统50的实施例，骤冷系统50构造成从合成气16移除微粒，且提供合成气16的进一步冷却。如将在下面进一步描述的，合成气冷却器18还构造成产生饱和蒸汽，且骤冷系统50还构造成使用来自合成气冷却器18的饱和蒸汽来生成过热蒸汽。合成气冷却器18可为辐射合成气冷却器“RSC”饱和区段。在其他实施例中，合成气冷却器18可为气体燃料冷却器，或更一般而言，可为气体冷却器。此外，在各种实施例中，合成气冷却器18可包括但不限于辐射合成气冷却器(“RSC”)、对流合成气冷却器、水套气化器、对流冷却器、水壁冷却器、燃管冷却器、热交换装置等。气化系统10还包括气化器14，气化器14将合成气16输送至合成气冷却器18。来自合成气冷却器18的蒸汽和水混合物26可被输送至蒸汽鼓筒24，蒸汽鼓筒24经由循环泵64将循环水22引导回至合成气冷却器18，且将饱和蒸汽28引导至骤冷系统50中的过热区段。来自骤冷系统50的过热蒸汽32被向下游输送，以用于在工厂中使用，而合成气16被送至洗涤器66。洗涤器66输出去往骤冷系统50的骤冷池70的骤冷水68、以及来自洗涤器66的合成气16。骤冷系统50还从骤冷池70和骤冷排污部72输出夹渣58和水60。
将参照图2示出且描述与整个气化系统10有关的更多细节和备选实施例。在例示的实施例中，可为固体或液体的给料12用于对气化系统10进行供给。给料12可包括煤、石油焦、油、生物质(biomass)、木基材料、农业废物、焦油、焦炉气和沥青、或其他含碳产品。接着，给料12被注入气化器14(反应区)中，气化器14将给料12转换成合成气16(例如，一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)和氢的组合)。可通过使给料12在高压下经历受控的量的水和氧来实现此转换。气化过程可生成固体(例如，焦炭(char))和气体(例如，CO、CO2、水、和氮)。在各种实施例中，气化器14可为上流或下流式气化器14。此外，气化器14可包括用于给料12、氧化剂(例如氧)、和/或缓和剂(例如蒸汽)的单个或多个管嘴。在其他实施例中，非气化过程可用于生产合成气16。例如，焦炉或其他过程可生成合成气16。
来自气化器14的输出或合成气16被送至合成气冷却器18，合成气冷却器18在例示实施例中构造成冷却合成气16。合成气冷却器18可包括一个或更多个区段。合成气冷却器18的各区段构造为热交换器，诸如壳管式(shell-and-tube)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，第一合成气冷却器区段20可使用来自蒸汽鼓筒24的水22以冷却来自气化器14的合成气16。在某些实施例中，来自行进穿过壳的合成气16的热量可导致行进穿过一个或更多个管道的水22沸腾，从而产生饱和蒸汽28。在其他实施例中，合成气16可行进穿过一个或更多个管道，且水22可行进穿过壳。然而，任何合适的热交换器和流动路径构造可用于第一合成气冷却器区段20。在某些情况中，不是第一合成气冷却器区段20中的所有的水22都沸腾，从而导致饱和蒸汽和水的混合物26，该混合物26可被从第一合成气冷却器区段20引导至蒸汽鼓筒24。其他实施例可包括多于一个的蒸汽鼓筒24。蒸汽鼓筒24可为压力容器，其用于分离饱和蒸汽和水的混合物26的液相和气相。具体而言，水22可累积在蒸汽鼓筒24的底部附近，且被引导回至第一合成气冷却器区段20。相对无水的饱和蒸汽28可累积在蒸汽鼓筒24的顶部附近。如果饱和蒸汽28高于接近3.1 Mpa，则饱和蒸汽28的压力和/或温度的导致饱和蒸汽28的焓下降到低于接近2811 kJ/kg的降低将导致液态水的形成。
在某些实施例中，饱和蒸汽28可用作骤冷系统50的骤冷区段中的冷却剂。来自第一合成气冷却器区段20的冷却合成气16可能不被彻底地冷却。因此，行进穿过骤冷区段的合成气16可导致行进穿过骤冷系统50的饱和蒸汽28的温度增大，从而形成过热蒸汽32。在某些实施例中，骤冷系统50可构造成使除饱和蒸汽28之外的冷却剂过热。与第一合成气冷却器区段20一样，合成气16可行进穿过骤冷系统50的壳或一个或更多个管道，且更具体而言，骤冷系统50的管道可形成骤冷系统50的浸渍管道，如将在下面进一步描述的。从骤冷系统50产生的过热蒸汽32的温度可比由下游过程使用的高。若干要素可影响过热蒸汽32的温度，包括但不限于合成气16的成分、流动速率、和/或温度、骤冷系统50的热量转移特性等。此外，过热蒸汽32的温度可超过骤冷系统50的某些构件的设计温度。因此，降温器系统34可用于降低过热蒸汽32的温度。对降温器系统34供应水36。降温器系统34通过使过热蒸汽32与注入的水38直接接触来降低过热蒸汽32的温度。通过注入的水38的蒸发来冷却过热蒸汽32。在其他实施例中，其他系统可用于冷却过热蒸汽32。例如，减热器(desuperheater)可代替降温器系统34使用。在又一实施例中，可省略降温器系统34。因此，在图2中用虚线示出降温器系统34和水36。在一些实施例中，骤冷系统50可包括一个或更多个独立的输出，输出构造成输出用于在外部应用中使用的多个过热蒸汽流。例如，过热蒸汽32可为第一独立输出。过热蒸汽32的被引导回至骤冷区段以用于进一步的过热的一部分可导致过热蒸汽32的第二独立输出。
此外，过热蒸汽32的焓可受骤冷系统50构造的限制。例如，诸如但不限于热量转移面积、管道布置、管道数量、管道直径、管道壁厚度、隔板布置、隔板数量、隔板间隔、流动速率、温度、压力等的要素可用于构造骤冷系统50的浸渍管道。具体而言，在某些实施例中，过热蒸汽32的焓可小于接近3800 kJ/kg。此种过热蒸汽32可被直接送至蒸汽涡轮。在其他实施例中，过热蒸汽32的焓可小于接近3140 kJ/kg，这可能小于用于供应至蒸汽涡轮的最小焓限度。换言之，可对蒸汽涡轮供应具有比接近3140 kJ/kg大的焓的过热蒸汽，以适当地操作。因此，在此种实施例中，骤冷系统50不构造成将过热蒸汽32输出至蒸汽涡轮。换言之，此种实施例的过热蒸汽32一般可用于热量转移，但不用于功率生成。在其他实施例中，过热蒸汽32的焓可在接近2811 kJ/kg和3024 kJ/kg之间。此外，此种焓范围小于用于蒸汽涡轮的最小焓限度。此外，具有比接近2811 kJ/kg大的焓的蒸汽仅可作为过热蒸汽而存在。换而言之，具有比接近2811 kJ/kg大的焓的过热蒸汽32的降压不会导致水的冷凝。因此，过热蒸汽32可被输送穿过管系、被节流等，而不导致水形成，水形成可导致对蒸汽操纵装备的损害。因此，过热蒸汽32提供蒸汽鼓筒24的压力控制，同时同时地提供与下游过程的一体化，而不需要下游处理。将骤冷系统50的能力定义为所需的焓，如可在莫里尔图(Mollier diagram)上示出的，以便任何压力降低或焓增长仅维持用于所产生蒸汽的汽相。实际上，可能合乎需要的是，压力降低的蒸汽饱和，即，在莫里尔图的饱和线上。
在用在气化系统10的下游过程中之前，由对合成气16进行冷却而生成的过热蒸汽32可行进穿过压力控制系统42，压力控制系统42控制蒸汽鼓筒24的压力和/或使过热蒸汽32降压。例如，压力控制系统42可包括但不限于蒸汽减压阀、控制阀、限制孔口或任何其他合适的压力降低装置。单个压力控制系统42可用于控制蒸汽鼓筒24的压力和/或使过热蒸汽32降压，该过热蒸汽32被输出至气化系统10的一个或更多个下游过程的输入，如图1和2所示。例如，过热蒸汽32可分别在接近3100 kPa至19300 kPa、9650 kPa至16500 kPa、或12400 kPa至14500 kPa之间，和在接近235摄氏度至704摄氏度、310摄氏度至350摄氏度、或330摄氏度至340摄氏度之间。过热蒸汽32的具体条件可取决于多种要素，包括但不限于合成气16的成分、流动速率、温度、和/或压力、饱和蒸汽28的流动速率、温度、和/或压力、降温器系统34的操作条件、骤冷系统50的构造等。因此，过热蒸汽32的条件可在不同的实施例中变化。而且，过热蒸汽32的条件可在气化器14的操作期间响应于气化器14中或气化系统10中别处的过程变化而变化。
在某些实施例中，去往HRSG系统48的流中的阀控制蒸汽鼓筒24的压力，且过热蒸汽44中的阀控制过热蒸汽44的下游压力。通过功率循环来控制去往在控制阀下游的HRSG系统48的流的压力。具体而言，压力受控的过热蒸汽44可在接近2.1 MPa至13.8 MPa、3.4 MPa至12.4 MPa、或4.1 MPa至10.3 MPa之间。过热蒸汽44的过热度(过热温度和饱和温度之间的差异)可在接近3摄氏度至360摄氏度、3摄氏度至200摄氏度、或3摄氏度至28摄氏度之间。过热蒸汽44的过热度可通过使用例如降温器来根据下游过程需要的那样减轻。因此，在某些实施例中，从压力控制系统42的上游至下游的压力降低百分比可在接近百分之5至百分之90、百分之10至百分之75、或百分之25至百分之50之间。压力受控的过热蒸汽44的具体条件可取决于进入的过热蒸汽32的条件和/或压力控制系统42的操作条件。因此，过热蒸汽44的条件可在压力控制系统42的操作期间变化。而且，压力控制系统42可构造成产生多种、不同的压力和/或温度的过热蒸汽44，以用于不同的应用。在其他实施例中，一个或更多个压力控制系统42可用于气化系统10的下游过程中的各个。气化系统10的下游过程的示例包括但不限于气体处理系统46、热量回收蒸汽生成(“HRSG”)系统48、过程热交换器、反应器、降温器、或它们的组合。换言之，过热蒸汽44可被输出至功率生成系统的任何构件。例如，过热蒸汽44可被输出至HRSG系统48以进一步过热，且然后被供应至蒸汽涡轮。在其他实施例中，过热蒸汽44可被直接输出至蒸汽涡轮。在又一实施例中，可省略压力控制系统42。因此，在图1中用虚线示出压力控制系统42。换言之，过热蒸汽32可直接用在HRSG系统48、气体处理系统46、或其他下游过程中，而无需压力控制且具有很少的压力下降到没有压力下降。在其他实施例中，压力控制系统42可用于一些但非所有的下游过程。例如，压力控制系统42可用于气体处理系统46，但过热蒸汽32可直接用在HRSG系统48中，而无需压力控制。
骤冷系统50除了是过热区段之外，还是后冷却器(after cooler)区段，且可构造成从合成气16移除微粒且提供合成气16的进一步冷却，如在下面更详细地描述的。在例示的实施例中，第一合成气冷却器区段20与骤冷系统50相邻地放置，然而，如相对于图10所进一步示出和描述的第二合成气冷却器区段30可位于第一合成气冷却器区段20与骤冷系统50之间。可提供第二合成气冷却器区段30以用于来自第一合成气冷却器区段20的饱和蒸汽28的额外加热。备选地，第二合成气冷却器区段30可流体地连接至骤冷系统50的输出，以完成由骤冷系统50接收的饱和蒸汽28的过热。诸如来自骤冷系统50的过热蒸汽输出可将冷却的合成气54引导至气体处理系统46，且从其接收水流52。具体而言，水流52可被从气体处理系统46引导至骤冷系统50。可在气体处理系统46中处理离开骤冷系统50的合成气54，以产生处理过的合成气56，该处理过的合成气56可用于功率生成、化学生产、或系统10中的各种其他应用。合成气16中的微粒可累积在骤冷系统50中，且可作为夹渣58被移除。此外，骤冷系统50中的水60的一部分可被引导至水处理单元62，以用于在骤冷系统50中、或在气化系统10中的其他地方再次使用之前进一步加工。
图3是用于与气化系统10一起使用的气体冷却器18(诸如合成气冷却器18)的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可包括壳体148(诸如容器)，其可由合适的材料制成，诸如但不限于低合金钢、铬钼合金钢等。壳体148作用为用于合成气冷却器18的壳体或外罩壳，其包封合成气冷却器18的较高区域147以及合成气冷却器18的较低区域149二者。壳体148可以是沿轴向轴线125细长的。合成气冷却器18的较高区域147可包括圆顶形部分150，该圆顶形部分150包括延伸到喉部153中的进口152。较低区域149包括骤冷系统50的出口154。气体路径157设在壳体148的内部区域156中，且由进口152和出口154之间的空间限定。在进口152附近的喉部153从进口152朝出口154沿下游方向155扩大。
内部区域156容纳第一合成气冷却器区段20和骤冷系统50的至少一部分。第一合成气冷却器区段20包括管路158，且骤冷系统50的过热区段包括管路184。管路158、184可沿轴向方向125、径向方向126、和/或周向方向127延伸。在某些实施例中，管路158和184可包括内或外翼片、涂层、或其他特征，以增大管路158、184的表面面积。液体(诸如水22)可流动穿过第一合成气冷却器区段20的管路158。饱和蒸汽28可流动穿过骤冷系统50的管路184。因此，管路158和184可作用为合成气冷却器18内的热交换器，且可使冷却剂循环至外热交换器，以用于移除热量。因此，管路158和184可由适合用于与热的合成气一起使用的热传导材料制成，诸如但不限于镍铁铬合金钢等。可用于管路158和184的材料的其他示例包括但不限于耐热材料、耐热金属、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。
在操作期间，在气化器14中生成的合成气16可大体以如由箭头160指示的与管路158和184平行的朝下的方式流动，这可组成用于穿过合成气冷却器18的气体路径157的纵向流动路径。即，合成气16流动穿过合成气冷却器18的气体通道，该气体通道沿流动方向160在壳体148的内部区域156中纵向地延伸。因此，合成气16穿过进口152进入第一合成气冷却器区段20、纵向地流动穿过第一合成气冷却器区段20的内部区域156、纵向地流动穿过骤冷系统50的内部区域156、且然后穿过合成气出口170离开合成气冷却器18。换言之，第一合成气冷却器区段20和骤冷系统50可沿轴向轴线125一个接一个串联地配置。此外，第二合成气冷却器区段30(图10)或多个额外的合成气冷却器区段(30、190、224，见图10)可轴向地配置在第一合成气冷却器区段20与骤冷系统50之间。以此方式，合成气16可顺序地接触合成气冷却器18的管路158和184的外表面，且流动穿过管路158和184，且来自其间的合成气冷却器区段的任何其他管路的流体可作用以在合成气16前进穿过合成气冷却器18时冷却合成气16。由于此冷却过程，故可在第一合成气冷却器区段20的管路158中生成饱和蒸汽26，且可在骤冷系统50的管路184中生成过热蒸汽32。
骤冷系统50包括由管路184形成的管道80。管路184可紧密地布置以形成浸渍管道80，使得没有渗漏可穿过浸渍管道80发生。浸渍管道80的管路184可布置成形成导管162，该导管162具有在合成气冷却器18的较低区域149中的引出口锥161，该引出口锥161帮助将冷却的合成气16和夹渣58引导到合成气冷却器18外。例如，在夹渣58离开导管162时，夹渣58可沿大体上朝下的方向164流动，以经由骤冷系统50的骤冷锥166离开合成气冷却器18。相反，在冷却的合成气16离开导管162时，冷却的合成气16可沿大体上朝上的方向168朝合成气出口170流动。转移线路可连接至合成气出口170，以将合成气16传送至气体处理系统46。如果合成气冷却器18的元件(诸如管路158和184和/或容器148的内壁)暴露于未处理的合成气16，则未处理的合成气16可腐蚀这些元件。因此，气体进口172可将非腐蚀性流体(诸如防护气体173(例如，氮))传送至合成气冷却器18。此非腐蚀性流体可在合成气冷却器18的容器148和管路158和184之间大体朝下地流动，以形成保护屏障，例如，相对于到管道158和184和容器148之间的环形空间中的合成气迁移。
在图3例示的实施例中，管路158和184与纵向轴线125基本上平行地定向。此外，第一合成气冷却器区段20包括第一合成气冷却器区段进口集管174或第一输入，其可置于第一合成气冷却器区段20的底部附近。第一合成气冷却器区段出口集管176或第一输出可置于第一合成气冷却器区段20的顶部附近。如果第一输出输出饱和蒸汽，那么其可称作饱和蒸汽输出176。因此，水22可进入进口集管174，且以朝上的方式与由箭头160指示的方向相反地移动穿过管路158。饱和蒸汽和水的混合物26离开出口集管176。在其他实施例中，第一合成气冷却器区段20可构造为其中水22在第一合成气冷却器区段20的顶部(例如，集管176)附近进入，且饱和蒸汽和水的混合物26在第一合成气冷却器20的底部(例如，集管174)附近离开。
类似地，骤冷系统50可包括骤冷区段进口集管186或第二输入、和骤冷区段出口集管188或第二输出。因此，饱和蒸汽28可进入进口集管186，沿与箭头160的方向相反的方向流动，且过热蒸汽32可离开出口集管188。因为第二输入接收饱和蒸汽，所以其还可称作饱和蒸汽输入186，且因为第二输出188输出过热蒸汽，所以其还可称作过热蒸汽输出188。换言之，第一合成气冷却器区段20的第一输出176可联接于骤冷系统50的第二输入或饱和蒸汽输入186。在其他实施例中，穿过骤冷系统50的饱和蒸汽28的方向可倒转。换言之，饱和蒸汽28可沿箭头160的方向流动。与第一合成气冷却器区段20的管路158一样，骤冷系统50的管路184可与纵向轴线125基本上平行地定向，然而，将在下面进一步地描述备选实施例。
图4示出骤冷系统50，骤冷系统50包括具有浸渍管道80的过热区段78、骤冷池70、和骤冷锥166。相对于气体路径157，浸渍管道80包括上游部分90和下游部分92。因为过热区段78的浸渍管道80的壁94包括在壁94的厚度中的管路184，以用于使来自第一合成气冷却器区段20的饱和蒸汽28过热，所以骤冷系统50的浸渍管道80直接结合热交换器，以用于冷却行进穿过其的合成气16。因此，骤冷系统50不必要需要骤冷圈，该骤冷圈在常规骤冷系统中是环形圈，其布置成沿常规的浸渍管道输送水以作为冷却剂。然而，在备选实施例中，骤冷系统50可包括骤冷圈，诸如，以用于阻止任何夹渣58粘至浸渍管道80的侧部。骤冷系统50还包括吸出管道82，其同心地包围浸渍管道80的导管162，且构造成经由浸渍管道80与吸出管道82之间的环形空间86将离开浸渍管道引出口84的合成气16导向至合成气出口170。因此，浸渍管道80配置成将合成气16朝骤冷池70中的冷却流体(例如，水)导向。合成气16可接触冷却流体，从而导致冷却流体中的一些蒸发，从而冷却合成气16。从浸渍管道80开始，合成气16可向上穿过环形空间86流动至气体出口170。骤冷系统50还包括骤冷区段进口和出口集管186、188(饱和蒸汽输入186和过热蒸汽输出188)、和去往骤冷池70的骤冷水进口88、以及骤冷锥166处的出口154。
图5和6描绘用于在合成气冷却器18的骤冷系统50的过热区段78中使用的浸渍管道80的一个实施例。浸渍管道80包括具有多个管子96的管路184，该多个管子96沿基本上纵向地延伸的方向布置在导管部分162内。在例示的实施例中，浸渍管道80还包括引出口锥161，且因此管路184的管子96可在导管部分162和引出口锥161的相交处径向朝外地散开。为了对浸渍管道80提供径向无孔的壁(使得合成气16在沿气体路径157穿过浸渍管道80前进时不可穿过浸渍管道80的壁94径向地逸出)，管子96的在引出口锥161中的部分可具有与管子96的在导管162中的部分相比越来越大的直径。备选地，实心壁区段可介于管子96的在引出口锥161中的引出口部分之间，或管子96在需要时可分支成额外的管子96。浸渍管道80的壁94因此可包括在上游部分90处的截头圆锥形状和在下游部分92处的柱状形状。大体而言，从浸渍管道80的内周边至浸渍管道80的外周边测得的壁94的壁厚度95由管子96的外径限定，其中，管子96的内径提供蒸汽路径114。浸渍管道80包括进口歧管98和出口歧管100，进口歧管98流体地连接至骤冷区段进口集管186，出口歧管100流体地连接至骤冷区段出口集管188。因此，被从饱和蒸汽输入和进口集管186引导至进口歧管98的饱和蒸汽28将使饱和蒸汽28分散到管路184中，管路184在管路184的上游端部102处流体地连接至进口歧管98，且在管路184的下游端部104处流体地连接至出口歧管100。饱和蒸汽28将沿蒸汽路径114穿过管路184前进，且作为过热蒸汽32离开到出口歧管100。过热蒸汽32然后将穿过过热蒸汽输出和出口集管188离开。在例示的实施例中，管路184的上游端部102与浸渍管道80的下游部分92对应，且管路184的下游端部104与浸渍管道80的上游部分90对应。因此，待过热的饱和蒸汽28沿与合成气16流动的方向基本上相反的方向流动。
尽管管路184在图5和6中例示为其中管路184中的各单独的管子96从进口歧管98基本上直接延伸至出口歧管100，但在与出口歧管100连接之前，管子96可备选地包括一个或更多个转向，以增大待过热的饱和蒸汽28必须前进的距离，且因此增加饱和蒸汽28前进穿过管子96所花费的时间量。例如，管子96可从进口歧管98朝出口歧管100延伸(但不输出至出口歧管100)，然后朝进口歧管98返回，且然后以蜿蜒的布置往回朝出口歧管100延伸，且然后与出口歧管100流体地连接。备选地，该管子可在与出口歧管100连接之前沿更多个转向延伸。
图7例示骤冷系统50的浸渍管道80以及管道笼106的一部分，管道笼106可包括第一合成气冷却器区段20的管路158。在此实施例中，一个或更多个管屏108还被提供在第一合成气冷却器区段20中。可通过合成气16与管屏108内的管道阵列的接触来生成额外的饱和蒸汽28。来自合成气16的热量被转移至管屏108的管道中的水，以形成饱和蒸汽28。来自管屏108的饱和蒸汽28可被引导至蒸汽鼓筒24、或被直接引导至浸渍管道80或其他过热区段的管路184。尽管例示图5和6的浸渍管道80，但可备选地结合浸渍管道80的其中具有管路184的备选布置的其他实施例。备选地，管道笼106可流体地连接至出口歧管100，以从其接收过热蒸汽，以用于在管道笼106的管路内进一步过热。在此种实施例中，管道笼106与用于饱和蒸汽生成的管路158是分开的。此布置能够应用在浸渍管道80中的管路184的长度不足以用于使饱和蒸汽28过热的情况中，且管道笼106代表过热区段延伸部分的一部分。此外在此种布置中，管屏108可包括用于饱和蒸汽生成的管路158或流体地连接至其。
图8和9例示结合管路184的浸渍管道80的另一实施例。在此实施例中，管路184包括一个或更多个管子110，该一个或更多个管子110螺旋形地布置以形成浸渍管道80的壁94，使得与管路184中的基本上直接从进口集管186延伸至出口集管188(使用更短的蒸汽路径114)的管子96相比，在上游端部102处进入管路184的饱和蒸汽28将在离开出口集管188之前在管路184内沿蒸汽路径114前进更大的距离，且因此花费更长的时间段。浸渍管道80可包括组合螺旋形缠绕导管和引出口锥部分，且还可包括同心地围绕的外管路部分112，该外管路部分112可用作吸出管道82或其可仅是包围浸渍管道80。外管路部分112还可包括如图所示的螺旋形缠绕的管子或多个管子110、或者可备选地包括如前面例示的纵向延伸的管子96。
尽管可提供管路184的还可帮助促进使饱和蒸汽28过热的布置，但管路184的不同布置和管路184内的管子96、110的形状还可提供其他优点，诸如在某些应用中提供一定的热量转移和/或机械优点。可取决于具体应用的规范来选择管路184的构造。
尽管一个或更多个合成气冷却器区段30、190、224可介于第一合成气冷却器区段20与骤冷系统50之间，但具有第一合成气冷却器区段20和骤冷系统50的合成气冷却器18还能够使来自第一合成气冷却器区段20的饱和蒸汽28过热，而不对整个合成气冷却器18提供任何额外的长度。即，通过将过热区段78结合到骤冷系统50中，合成气冷却器18可在更紧凑的冷却器18中提供过热区段78。
图10是合成气冷却器18的实施例的可选部分的截面侧视图。在例示的实施例中，包括进口集管178和出口集管180的第二合成气冷却器区段30置于第三合成气冷却器区段190上方，第三合成气冷却器区段190包括进口集管220和出口集管222。类似地，第四合成气冷却器区段224置于第三合成气冷却器区段190下方。第四合成气冷却器区段224包括进口集管226和出口集管228。尽管例示了三个额外的冷却器区段30、190、225，但应当理解的是，任何数量的额外的冷却器区段(包括没有额外的冷却器区段)可用在第一合成气冷却器区段20与骤冷系统50之间。在例示的实施例中，分别地，合成气冷却器区段30、190和224中的各个的管道长度230、232和234接近相同，使得合成气区段30、190和224中的各个的热量转移面积也可接近相同，且可简化合成气冷却器区段30、190和224的制造，然而在必要时合成气冷却器区段30、190、224可具有不同的长度，以适应对热量转移面积的不同需求。此外，合成气冷却器区段中的任一个中的管路159的构造可包括纵向延伸的管路159(类似于在浸渍管道的导管部分中的纵向延伸的管路)、盘绕的管路、以U形管道束的形式、或以向上卷和向下卷的蜿蜒方式布置的管路。此外，合成气冷却器区段中的管路159可具有不同的直径、管道壁厚度、长度、大小、样式、定向、建造材料等。当管路159的不同长度用于不同的额外合成气冷却器区段时，热量转移面积也将是不同的，使得如果处于相同压力和温度的饱和蒸汽28被引导至不同的合成气冷却器区段，则由一个合成气冷却器区段生成的过热蒸汽可处于比由另一合成气冷却器区段生成的过热蒸汽高的温度和/或压力。当在气化系统10中使用处于不同条件的过热蒸汽32时，可使用此种合成气冷却器18构造。例如，来自一个合成气冷却器区段的过热蒸汽32可用在气化系统10的如下过程中，该过程使用温度比使用来自另一合成气冷却器区段的过热蒸汽32的过程高的过热蒸汽32。
在辐射合成气冷却器18和骤冷系统50内提供过热器区段78的设计，使得不需要进一步增大冷却器18的高度。作为替代，骤冷浸渍管道80与辐射合成气冷却器管道笼106或置于管屏108下方的过热器的小部分一起用作过热器区段78，其中，一个或更多个管屏108可用于饱和蒸汽生成。浸渍管道80由过热管路184形成，其包括一个或更多个管子96、110。饱和蒸汽28将进入骤冷过热区段78，且逆流地从骤冷系统50流动至管道笼106或流动到在管屏108下方的过热器区段中。以此方式，可实现更高水平的过热蒸汽32，而不增大气体冷却器18的高度。还可沿过热区段78在浸渍管道80中提供隔离，以降低去往骤冷合成气16的热量损耗。
因此，作为产品提供来自气化系统10的过热蒸汽32。不需要分开的过热器。通过利用浸渍管道80的表面面积，将通过更好地利用表面面积和长度来改善热量转移效率。额外的优点包括降低的用于过热的高度增加到没有用于过热的高度增加、骤冷圈的消除、和对骤冷池70的用于维持液体水平的简单的水注入。
附图和说明中的类似或相似的标号用于指本公开的类似或相似的部分。如在本文中所使用的，用语“第一”、“第二”、和“第三”可以可互换地使用，以将一个构件与另一个区分开，且不意图表示单独构件的场所或重要性。用语“上游”和“下游”指流体通路中的构件的相对场所。例如，如果流体从构件A流动至构件B，则构件A在构件B的上游。相反，如果构件B接收来自构件A的流体流，则构件B在构件A的下游。
各示例是作为本公开的解释而非本公开的限制而提供的。事实上，对本领域技术人员而言将是显而易见的是，可在本公开中进行更改和变更而不脱离其范围或精神。例如，作为一个实施例的一部分例示或描述的特征可用在另一实施例上以产生又一实施例。因此，意图本公开覆盖在所附权利要求和它们的等同物的范围内的这种更改和变化。
尽管仅结合有限数量的实施例详细地提供了本公开，但应该容易理解的是，本公开不限于这种公开实施例。相反，本公开可修改以并入至今未描述、但与本公开的精神和范围相称的任何数量的变更、改造、置换或等同配置。此外，尽管已经描述了本公开的各种实施例，但是要理解的是，(多个)示范实施例可包括所描述的示范方面中的仅一些。因此，本公开不应看作由前述描述限制，而是仅由所附权利要求的范围限制。

Claims (10)

1.一种系统(10)，其包括：
气体冷却器(18)，其包括：
壳体(148)，其具有纵向轴线(125)；
气体路径(157)，其在所述壳体(148)内；
骤冷系统(50)，其包括骤冷池(70)、布置成接收饱和蒸汽的饱和蒸汽输入(186)、和具有上游部分(90)和下游部分(92)的浸渍管道(80)，所述浸渍管道(80)包括布置成形成所述浸渍管道(80)的壁(94)的管路(184)、配置在所述壁(94)的厚度(95)中的所述管路(184)内的蒸汽路径(114)，所述壁(94)构造成使气体从所述浸渍管道(80)的上游部分(90)沿所述气体路径(157)行进至下游部分(92)；和，
过热蒸汽输出(188)；
其中，所述管路(184)将所述饱和蒸汽输入(186)流体地连接于所述过热蒸汽输出(188)，且沿所述气体路径(157)行进的气体加热所述管路(184)中的饱和蒸汽。
2.根据权利要求1所述的系统(10)，其中，所述气体冷却器(18)还包括配置在所述骤冷系统(50)上游的气体冷却器区段(20)，所述气体冷却器区段(20)构造成沿所述气体路径(157)冷却气体，且生成饱和蒸汽。
3.根据权利要求1所述的系统(10)，其中，所述过热蒸汽输出(188)相对于所述气体路径(157)配置在所述饱和蒸汽输入(186)的上游。
4.根据权利要求1所述的系统(10)，还包括吸出管道(82)和气体出口(170)，所述浸渍管道(80)由所述吸出管道(82)环绕，在所述吸出管道(82)与所述浸渍管道(80)之间的空间(86)构造成使所述气体出口(170)与在所述浸渍管道(80)的下游部分(92)处的引出口(84)流体地连接。
5.根据权利要求1所述的系统(10)，其中，所述浸渍管道(80)还包括输入歧管(98)和输出歧管(100)，所述输入歧管(98)流体地连接于所述饱和蒸汽输入(186)，且所述输出歧管(100)流体地连接于所述过热蒸汽输出(188)，其中，所述管路(184)包括从所述输入歧管(98)延伸至所述输出歧管(100)的多个管子(110)，所述输入歧管(98)通过所述管路(184)而流体地连接于所述输出歧管(100)。
6.根据权利要求5所述的系统(10)，其中，所述多个管子(110)相对于所述壳体(148)的纵向轴线(125)基本上纵向地延伸。
7.根据权利要求1所述的系统(10)，其中，所述管路(184)相对于所述壳体(148)的纵向轴线(125)基本上螺旋形地延伸。
8.根据权利要求1所述的系统(10)，还包括去往所述骤冷系统(50)的骤冷水输入(88)、和在所述骤冷系统(50)上游的气化器(14)，所述气化器(14)构造成生成气体，其中，该气体是合成气，且所述骤冷系统(50)还输出合成气和夹渣。
9.根据权利要求1所述的系统(10)，其中，所述浸渍管道(80)的壁(94)包括内周边和外周边，壁厚度(95)限定在所述内周边和外周边之间且由所述管路(184)的外径限定。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，通过所述壁来阻止移动穿过所述浸渍管道(80)的气体从所述浸渍管道(80)的内周边逸出至外周边。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6710618B2 (ja) * 2016-10-12 2020-06-17 三菱日立パワーシステムズ株式会社 炉壁、ガス化炉設備およびガス化複合発電設備ならびに炉壁の製造方法
CN114110560B (zh) * 2021-10-20 2023-07-21 西安精密机械研究所 一种变结构螺旋盘管锅炉反应器

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4359326A (en) * 1979-04-26 1982-11-16 Hydrocarbon Research, Inc. Fluidized bed reactor apparatus and related gasification system
US8197564B2 (en) * 2008-02-13 2012-06-12 General Electric Company Method and apparatus for cooling syngas within a gasifier system
US20100139581A1 (en) * 2008-12-04 2010-06-10 Thomas Ebner Vessel for cooling syngas
US8960651B2 (en) * 2008-12-04 2015-02-24 Shell Oil Company Vessel for cooling syngas
US8420031B2 (en) * 2010-10-19 2013-04-16 General Electric Company System and method of substitute natural gas production
US8783036B2 (en) * 2010-11-04 2014-07-22 General Electric Company System for cooling syngas
US9045705B2 (en) * 2011-04-29 2015-06-02 General Electric Company Systems and methods for cooling gasification products
US20120273176A1 (en) * 2011-04-29 2012-11-01 General Electric Company Systems and methods for cooling gasification products
CN102786988B (zh) * 2012-06-13 2013-10-30 卢正滔 一种三段复合型干湿法可燃碳物质气化装置
US9688927B2 (en) * 2012-09-13 2017-06-27 General Electric Company System for accommodating differential thermal expansion in syngas cooler
US20160122669A1 (en) * 2014-11-05 2016-05-05 General Electric Company System and method for gasification

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