CN107922859A - 用于处理合成气的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于处理来自间接或直接气化器的合成气的方法;该方法包括以下步骤:‑使该气体在预定入口温度范围内流入第一热交换器中,‑使该气体流过该第一热交换器,同时将热量交换至第一介质,‑使该气体从该第一热交换器转移到后续的最后热交换器,‑使该气体流过该最后热交换器,同时将热量交换至最后介质,‑使该气体在预定出口温度范围内,优选在灰分或矿物凝固点以下离开该最后热交换器以用于进一步处理,诸如清洁处理。此外,本发明涉及用于冷却合成气的冷却系统并且涉及气化系统。

Description

用于处理合成气的方法和系统
技术领域
本发明涉及一种用于诸如在初始产生与清洁之间处理来自间接或直接气化器的合成气诸如气化燃气的方法。本发明的另一方面涉及一种诸如在初始产生与清洁之间用于来自间接或直接气化器的合成气诸如气化燃气的冷却系统。本发明的另一方面涉及一种包括根据本发明的冷却系统、用于产生合成气的气化系统。
背景技术
合成气的冷却已经面临严重的问题。此类问题包括由于冷却器壁的温度太低或太不可预测而导致的冷却器中的微粒积聚。颗粒诸如飞灰炉渣导致侵蚀。防止这种侵蚀的已知保护措施是陶瓷保护罩,其成本是过高的。另一个问题是凝结。当发生凝结时,冷却器中出现难处理的乳液。
发明内容
为了对具有已知问题的此类系统进行改进,本发明提供了一种用于诸如在初始产生与清洁之间处理来自间接或直接气化器的合成气诸如气化燃气的方法;该方法包括以下步骤:
-使该气体在预定入口温度范围内流入第一热交换器中,
-使该气体流过该第一热交换器,同时将热量交换至第一介质,优选蒸汽介质,
-使该气体从该第一热交换器转移到后续的最后热交换器,
-使该气体流过该最后热交换器,同时将热量交换至最后介质,也优选蒸汽介质,
-使该气体在预定出口温度范围内,优选在灰分或矿物凝固点以下且优选在碳氢化合物液化点以上离开该最后热交换器以用于进一步处理,诸如清洁处理。
根据本发明的设备提供的优点在于冷却可以在伴随有限的或基本上不存在的焦油凝结或固体沉积的情况下进行。冷却器的金属部件可以保持在介质诸如蒸汽的温度下,从而防止焦油凝结或固体沉积。因为施加了2个或优选更多个热交换器,所以可以实现逐渐冷却。气体以及介质的温度差可以可预测地保持在防止这种焦油凝结或固体沉积的范围内。
在根据第一优选实施例的方法中,热交换器在蒸汽冷却下操作,优选地完全在优选蒸汽冷却下操作。由于预定入口温度范围和预定出口温度范围,这是可能的。优选地,热交换器在过热蒸汽冷却下操作,优选完全在过热蒸汽冷却下操作。
根据另一个优选实施例,热介质从气化器的烟道气冷却器获得或在该烟道气冷却器中预热,和/或在与通过第一热交换器或后续热交换器的合成气有关的热回收步骤中获得。由此,至少在系统初始启动之后,介质的温度是可预测地可控的,这样使得所述这些缺点可以进一步减小。该特征的另一个重要优点在于来自气体或来自气体转化过程的热能可用于产生热交换器中所需的蒸汽。此外,提出了将过量能量引导至蒸汽涡轮机。
优选地,入口温度范围在600℃-1200℃之间、优选地在650℃-1000℃之间、进一步优选地在700℃-900℃之间、进一步优选地在750℃-850℃之间。优选地,出口温度范围在400℃-600℃之间、优选地在450℃-550℃之间、优选地基本上在500℃左右。这些温度范围提供了合成气在系统中的最佳停留时间。特别是,在后续冷却步骤过程中的停留时间由此被优化。
根据另一个优选实施例的方法包括将第一介质作为最后介质重新利用的步骤。此举的一个大优点在于,介质的位置适合用于第2热交换器中,并且介质的温度可以容易地调整,这是在合成气已将热传递至介质中时所需要的。
这种调整优选通过在进入最后热交换器之前加入冷却剂诸如水来进行,该调整步骤优选借助于温度控制器进行。通过改变到介质中的水投入量,可以降低温度,这取决于通过的合成气。因为介质或水不与合成气直接接触,所以非常受控的冷却防止了现有技术的所述这些缺点,诸如水直接嵌入到合成气中导致凝结或微粒堆积。
在另一个优选实施例中,提出了施加具有至少一种透视中间介质(perspectiveintermediate medium)的至少一个中间热交换器,诸如1、2、3或更多个中间热交换器。其优点包括可以获得更大的温度差或者可以实现更高的操作速度。
优选地,热交换器中的任一个是火管式的,或者进一步优选地,热交换器中的任一个是水管式的。
根据另一个优选实施例,该方法包括用于通过除去微粒、焦油、酸性气体诸如硫或氯化合物以及水、优选以此顺序、优选在合成气净化反应器中来清洁合成气的步骤。本发明提供了这样的优点,即合成气在这种净化反应器中的停留时间可以被最小化。另一个优点在于这种净化气体可以可靠地用于涡轮机或气体转化过程。
进一步优选地,方法包括用于将合成气供给到用于驱动发电机组的燃气涡轮机中,优选地以生成初始电力的步骤。此举提供了这样的优点,即存在于合成气中的能量然后被用于转换诸如发电。
在另一个实施例中该方法包括用于利用来自最后热交换器的介质中剩余的能量和/或利用从来自热回收步骤的介质剩余的能量操作蒸汽涡轮机的步骤。旨在将换热器或例如涡轮机中未利用的过量能量用于将这种热能转换成电力。
根据进一步的优选实施例,优选通过在离开最后热交换器之后向最后介质中加入水调整最后介质的入口温度是一种解决方案。这有助于使得刚好降低温度以提供冷却,又防止凝结或颗粒积聚。
根据本发明的另一方面提供了一种用于诸如在初始产生与清洁之间冷却来自间接或直接气化器的合成气诸如气化燃气的冷却系统;该方法包括以下步骤:
-第一热交换器,该第一热交换器用于使该气体将热交换至第一介质,优选蒸汽介质,
-后续的最后热交换器,该最后热交换器用于使该气体将热交换至最后介质,优选过热蒸汽介质,
-包括用于使该气体优选从初始产生装置和/或初始冷却装置进入第1热交换器的装置,
-出口装置,该出口装置用于使该气体在出口温度范围内,优选在灰分或矿物凝固点以下且优选在碳氢化合物液化点以上离开该最后热交换器优选地以用于进一步处理,诸如清洁处理。这种冷却系统提供了与上文关于用于处理合成气的方法所述类似的优点。
根据优选实施例,在这种冷却系统中,交换器能够在蒸汽冷却下操作,优选地能够完全在进一步优选的过热蒸汽冷却下操作。进一步优选地,该系统包括用于优选地通过在离开最后热交换器之后向最后介质中加入水来调整最后介质的入口温度的装置。另外,此类实施例提供了与上文关于上述方法所述类似的优点。
根据本发明的另一方面提供了一种包括按照根据本发明的实施例的冷却系统、用于产生合成气的气化系统,该气化系统进一步包括:
-气化器,优选具有气化反应器、热发生器和分离旋流器的气化器,该分离旋流器用于将床层物料与粗合成气分离,
-烟道气冷却器,该烟道气冷却器包括用于加热在该热交换器中使用的蒸汽的装置,
-清洁系统,该清洁系统用于通过除去微粒、焦油、酸性气体诸如硫或氯化合物以及水、优选以此顺序来清洁离开该最后热交换器之后的合成气,
-燃气涡轮机,该燃气涡轮机用于驱动发电机组,优选地以生成初始电力,
-与通过该第一热交换器或后续热交换器的合成气相关的热回收设备,诸如热回收蒸汽发生器HRSG,和/或
-蒸汽涡轮机,该蒸汽涡轮机利用来自该最后热交换器的介质中剩余的能量和/或利用从来自热回收步骤的介质剩余的能量。
在上文中已经描述了关于根据这个方面所述的各个特征的优点。
附图说明
将参照附图在对一个或多个实施例的描述的基础上进一步阐释本发明的另外优点、特征和细节。
图1示出了根据本发明的第1优选实施例的示意图。
图2示出了第1优选实施例的附加元件的示意图。
图3示出了根据本发明的第2优选实施例的示意图。
图4示出了第2优选实施例的附加元件的示意图。
图5示出了根据本发明的第3优选实施例的示意图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的第一优选实施例。这种第1优选实施例是配备有直接气化器的所谓的集成气化联合循环IGCC系统,结合了根据本发明的优选实施例的热交换器4,该热交换器在结构上包括到根据本发明的优选实施例的气化器系统中。
热交换器在由系统的其他元件提供的冷却介质上、在基于由系统的其他元件提供的能量的温度下运行。其他优选实施例(图3-5)的交换器也设置有由系统的其他元件提供的冷却介质、设置在基于由系统的其他元件提供的能量的温度下。
根据实施例,将烃原料(煤、石油焦、重质燃料油、生物质、木基材料、农业废物、焦油、焦炉煤气、沥青或天然气)以及氧化剂(空气、富集空气、氧气和/或蒸汽)1供给到直接气化器2,以产生粗合成气3。粗合成气3优选地保持在约700℃-900℃下或在进入热交换器4a、4b之前骤冷至该温度,而不管所使用的气化器或过程的类型。
例如,合成气3可由焦炉或炼钢厂生成并且已处于700℃-900℃下。出于上述原因,将热合成气在热交换器中进行进一步冷却。因此,将该合成气随后在合成气冷却器4a和4b中冷却。
离开冷却器的合成气5冷却至低于500℃,然后准备用于合成气净化6。该净化的目的是优选首先除去任何剩余的微粒,然后除去焦油、酸性气体并且优选最终除去水。在气体净化成几乎不含污染物并且符合燃气涡轮机供给气规格7之后,将清洁的合成气供给到燃气涡轮机8,该燃气涡轮机驱动发电机组9以生成初始电力10。
将来自燃气涡轮机11的燃烧室的热废气引导至热回收蒸汽发生器(HRSG)12,其目的是回收显热并生成优选过热蒸汽14。冷却的废气13转到系统的烟囱。蒸汽14用于两个目的:将高品质过热蒸汽18送至合成气冷却器4a和4b,以与热原始品质合成气3并流流动并且提供对冷却器的金属热交换表面的控制冷却。
本领域技术人员应清楚,根据IGCC的尺寸,这可以发生在具有单一热交换器4的单级、或若干级(描绘了其中的两级)中。在这个过程中,高品质蒸汽在该过程中甚至变得进一步过热。为了控制该蒸汽的温度和品质,将它引导至温度控制器(参考图2中的细节)以使体积变得更大。随后,将该蒸汽供给返回到蒸汽涡轮机15的入口,该蒸汽涡轮机驱动第二发电机16以生成额外的电力17。
图2披露了用于产生原始品质合成气3的气化器2,在本过程描述中该原始品质合成气优选骤冷至或处于约700℃-900℃下,而不管所使用的气化器的类型、无论是直接还是间接的。当添加更多的热交换器时,这些值可能改变。
将该合成气随后在合成气冷却器4中冷却。离开冷却器的合成气5优选被冷却至低于500℃的离开气体温度。为此,原始品质合成气3进入顶部合成气冷却器4a,即两个、或一个或多个系列中的第一个。使来自HRSG 12的蒸汽流18以与合成气并流流动进入冷却器。此时具有优选的低蒸汽温度,这在优选的高热通量即合成气冷却器入口处提供了优选的除热能力。
另外,该操作还有助于使合成气冷却器的金属表面上任何点的优选最低温度是入口蒸汽18的温度。后者通过HRSG系统的操作压力控制。在合成气冷却器4a的出口处,蒸汽24是过热的并且需要对温度进行校正。
此举在温度控制器20中进行。在该设备中,离开第一合成气冷却器4a的蒸汽与较冷的供给水25紧密混合,以产生较大体积(更多)的饱和蒸汽21,该饱和蒸汽随后成为用于第二合成气冷却器4b的供给和冷却介质。在该合成气冷却中,关于第一合成气冷却器4a的过程是重复的。
离开合成气冷却器4a的原始品质合成气进入合成气冷却器4b,即两个系列中的第二个。使蒸汽流21以与合成气并流流动进入冷却器。此时具有低蒸汽温度,这在优选的热通量即合成气冷却器入口处提供了优选的除热能力。该操作有助于使合成气冷却器4b的金属表面上任何点的最低温度是入口蒸汽21的温度。
后者通过操作温度控制器20来控制。在合成气冷却器4b的出口处,蒸汽同样是过热的,并且对温度进行校正以用于蒸汽涡轮机15中。此举在温度控制器23中实现。在该设备中,离开第二合成气冷却器4b的蒸汽与冷却器供给水25紧密混合,以产生较大体积(更多)的饱和蒸汽19。离开合成气冷却器4b的合成气5达到低于500℃的期望温度,但是处于远高于优选焦油的露点并远高于例如氯化铵的沉积温度的温度下。
在图3的实施例中,将烃原料(煤、石油焦、重质燃料油、生物质、木基材料、农业废物、焦油、焦炉煤气、沥青或天然气)以及氧化剂(空气、富集空气、氧气和/或蒸汽)1供给到间接气化器2a+2b的气化反应器2a中。在该反应器的底部中,它与来自热发生器2b的热床层物料99混合。
在气化之后,粗合成气和床层物料的混合物96离开气化器反应器2a并进入旋流器2c以分离成装载炭的床层物料98和粗合成气3。将装载炭的床层物料98送至间接气化器热发生器2b,其中炭被燃烧以生成热床层材料99。
将来自热发生器的烟道气101送至蒸发式烟道气冷却器100,以产生冷却的(约200℃)烟道气102,并且它从锅炉供给水25优选产生饱和蒸汽18a。粗合成气3需要处于约700℃-900℃下或骤冷至该温度,而不管所使用的气化器或过程的类型。例如,合成气3可由焦炉或炼钢厂生成并且已处于700℃-900℃下。出于上文解释的原因,将热合成气进一步冷却。因此,将该合成气随后在合成气冷却器4a和4b中冷却。当离开冷却器的合成气冷却至低于500℃时5,则它准备好用于合成气净化6。
该净化的目的是优选首先除去任何剩余的微粒,然后除去焦油、酸性气体以及水。然后将几乎不含污染物并且符合燃气涡轮机供给气规格7的清洁的合成气供给到燃气涡轮机8,该燃气涡轮机驱动发电机组9以生成初始电力10。将来自燃气涡轮机11的燃烧室的热废气引导至热回收蒸汽发生器(HRSG)12,其目的是回收显热并生成高品质蒸汽14。冷却的废气13转到系统的烟囱。蒸汽14用于两个目的:将蒸汽18b与来自热发生器蒸发冷却器100的蒸汽18a混合。将合并的蒸汽流18送至合成气冷却器4a和4b,以与热原始品质合成气3并流流动并且提供对冷却器的金属热交换表面的控制冷却。有利的是,使用金属替代了陶瓷材料,论成本金属是非常优选的。由于例如相对较低的温度差,这是可能的。本领域技术人员应清楚,根据IGCC的尺寸,这在这个实施例中还可以发生在单级或若干级(在本文仅描绘了其中两级)中。蒸汽在这个过程中变为过热的。为了控制该蒸汽的温度和品质,将它引导至温度控制器(参见图3中的细节)以使体积变得更大并且同样变为蒸汽涡轮机品质19。随后,将该蒸汽供给返回到蒸汽涡轮机15的入口,该蒸汽涡轮机驱动第二发电机16以生成额外的电力17。
图4披露了图3的细节。在气化器2产生原始品质合成气3之后,在本过程描述中期望该原始品质合成气已骤冷至或处于约700℃-900℃下,而不管所使用的气化器的类型。将该合成气随后在合成气冷却器4中冷却。离开冷却器的合成气被冷却至低于500℃的离开气体温度5。为此,原始品质合成气3进入合成气冷却器4a,即两个系列中的第一个。蒸汽从两种来源生成:来自间接气化器热发生器101的热烟道气(约900℃)进入烟道气冷却器100以冷却至约200℃ 102。该能量用于将锅炉供给水25转化为饱和蒸汽18a。将该蒸汽流与来自HRSG 12的过热蒸汽18b混合。使所得的过热蒸汽流18以与合成气并流流动进入合成气冷却器4a。此时具有优选的低蒸汽温度,这在优选的热通量即合成气冷却器入口处提供了优选的除热能力。另外,该操作还有助于使合成气冷却器的金属表面上任何点始终达到的优选低的温度是入口蒸汽18的温度。后者通过HRSG系统的操作压力控制。在合成气冷却器4a的出口处,蒸汽24是过热的并且需要对温度进行校正。此举在温度控制器20中实现。在该设备中,离开第一合成气冷却器4a的蒸汽与较冷的供给水25紧密混合,以产生较大体积的具有稍微更暖温度的过热蒸汽21,该过热蒸汽随后成为用于第二合成气冷却器4b的供给和冷却介质。在该合成气冷却中,对围绕第一合成气冷却器4a的陈述进行重复。
离开合成气冷却器4a的原始品质合成气进入合成气冷却器4b,即两个系列中的第二个。使蒸汽流21以与合成气平行流动进入冷却器。此时具有最低的蒸汽温度,这在最高热通量即合成气冷却器入口处提供了最佳的除热能力。该操作有助于使合成气冷却器4b的金属表面上任何点始终达到的最低温度是入口蒸汽21的温度。后者通过操作温度控制器20来控制。在合成气冷却器4b的出口处,蒸汽同样是过热的,并且需要对温度进行校正以用于蒸汽涡轮机15中。此举在温度控制器23中实现。在该设备中,离开第二合成气冷却器4b的蒸汽与冷却器供给水25紧密混合,以产生较大体积的具有合适蒸汽涡轮机入口温度的过热蒸汽19。离开合成气冷却器4b的合成气5达到低于500℃的期望温度,但是处于远高于焦油的露点并远高于氯化铵的沉积温度的温度下。
图5披露:将烃原料(煤、石油焦、重质燃料油、生物质、木基材料、农业废物、焦油、焦炉煤气、沥青或天然气)以及氧化剂(空气、富集空气、氧气和/或蒸汽)1供给到间接气化器2,以产生粗合成气3。粗合成气3需要处于约700℃-900℃下或骤冷至该温度,而不管所使用的气化器或过程的类型。例如,合成气3可由焦炉或炼钢厂生成并且已处于700℃-900℃下。出于上文解释的原因,热合成气需要进行进一步冷却。因此,将该合成气随后在合成气冷却器4a和4b中冷却。离开冷却器的合成气冷却至低于500℃ 5,准备好用于合成气净化6。该净化的目的是首先除去任何剩余的微粒,然后除去焦油、酸性气体以及水。然后将几乎不含污染物并且符合转化过程供给气规格的清洁的合成气7供给到气体转化反应器50。将热产物51引导至热回收蒸汽发生器52,其目的是回收显热并生成高品质蒸汽14。冷却的产物53转到系统的储罐54。高质量蒸汽14用于两个目的:将高品质过热蒸汽18送至合成气冷却器4a和4b,以与热原始品质合成气3并流流动并且提供对冷却器4的金属热交换表面的控制冷却。本领域技术人员应清楚,根据转化反应器的尺寸,这可以发生在单级或若干级(描绘了其中的两级)中。在这个过程中,高品质蒸汽在该过程中甚至变得进一步过热。为了控制该蒸汽的温度和品质,将它引导至温度控制器(参见图4中的细节)以使体积变得更大并且同样变为蒸汽涡轮机品质19。随后,将该蒸汽供给返回到蒸汽涡轮机15的入口,该蒸汽涡轮机驱动发电机16以生成电力17。
因为图5是图3的气化器与气体转化和产物气体储存的组合,所以这种气体转化和产物气体储存与图1的直接气化器的组合也是可能的。
如本文所用,修饰任何量的术语“约”是指在实际条件中例如在生产设施中遇到的该量的变化。该量因此是非限定的并且仅是指示性的。
如本文所用,应理解,以单数形式列举并通过字词“一”或“一个”继续的元件或步骤并不排除复数的此类所述这些元件或步骤,除非明确指出这种排除情况。此外,虽然已根据各种特定实施例对本发明进行描述以披露本发明,但是本领域技术人员应认识到本发明可在权利要求的精神和范围内加以修改来实施。因此,不排除也结合所列举特征的另外实施例的存在。因此,下面的权利要求并不旨在将本发明范围限于本文所述的特定实施例。
术语合成气涉及由气化过程产生的合成气。术语产物气体用于这样的气体,该气体作为产物用于后续过程中的投入或这种气体的销售。
在上文中基于若干优选实施例对本发明进行了描述。不同实施例的不同方面可进行组合,其中必须包括可由本领域技术人员在本文件的基础上做出的所有组合。这些优选实施例并不对本文件的保护范围进行限制。所寻求的权利在随附权利要求书中被限定。

Claims (20)

1.一种用于诸如在初始产生与清洁之间处理来自间接或直接气化器的合成气诸如气化燃气的方法;该方法包括以下步骤:
-使该气体在预定入口温度范围内流入第一热交换器中,
-使该气体流过该第一热交换器,同时将热量交换至第一介质,优选蒸汽介质,
-使该气体从该第一热交换器转移到后续的最后热交换器,
-使该气体流过该最后热交换器,同时将热量交换至最后介质,也优选蒸汽介质,
-使该气体在预定出口温度范围内,优选在灰分或矿物凝固点以下离开该最后热交换器以用于进一步处理,诸如清洁处理。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,这些热交换器在蒸汽冷却下操作,优选地完全在蒸汽冷却下操作。
3.根据权利要求1所述的方法,其中,这些热交换器在过热蒸汽冷却下操作,优选地完全在过热蒸汽冷却下操作。
4.根据权利要求1或2或3所述的方法,其中,该热介质从该气化器的烟道气冷却器获得或在该烟道气冷却器中预热,和/或在与通过该第一热交换器或该后续热交换器的该合成气有关的热回收步骤中获得。
5.根据以上权利要求中任一项所述的方法,其中,该入口温度范围在600℃-1200℃之间、优选地在650℃-1000℃之间、进一步优选地在700℃-900℃之间、进一步优选地在750℃-850℃之间。
6.根据以上权利要求中任一项所述的方法,其中,该出口温度范围在400℃-600℃之间、优选地在450℃-550℃之间、优选地基本上在500℃左右。
7.根据以上权利要求中任一项所述的方法,该方法包括将该第一介质作为该最后介质重新利用的步骤。
8.根据以上权利要求中任一项所述的方法,该方法包括在进入该最后热交换器之前加入冷却剂诸如水来调整该最后介质的温度的步骤,该调整步骤优选借助于温度控制器进行。
9.根据以上权利要求中任一项所述的方法,该方法包括施加具有至少一种透视中间介质的至少一个中间热交换器,诸如1、2、3或更多个中间热交换器的步骤。
10.根据以上权利要求中任一项所述的方法,其中,这些热交换器中的任一个是火管式的。
11.根据以上权利要求中任一项所述的方法,其中,这些热交换器中的任一个是水管式的。
12.根据以上权利要求中任一项所述的方法,该方法包括用于通过除去微粒、焦油、酸性气体诸如硫或氯化合物以及水、优选以此顺序、优选在合成气净化反应器中来清洁该合成气的步骤。
13.根据以上权利要求中任一项所述的方法,该方法包括用于将该合成气供给到用于驱动发电机组的燃气涡轮机中,优选地以生成初始电力的步骤。
14.根据以上权利要求中任一项所述的方法,该方法包括用于利用来自该最后热交换器的该介质中剩余的能量和/或利用从来自该热回收步骤的介质剩余的能量操作蒸汽涡轮机的步骤。
15.根据以上权利要求中任一项所述的方法,该方法包括优选地通过在离开该最后热交换器之后向该最后介质中加入水来调整该最后介质的该入口温度的步骤。
16.一种用于诸如在初始产生与清洁之间冷却来自间接或直接气化器的合成气诸如气化燃气的冷却系统;该方法包括以下步骤:
-第一热交换器,该第一热交换器用于使该气体将热交换至第一介质,优选蒸汽介质,
-后续的最后热交换器,该最后热交换器用于使该气体将热交换至最后介质,也优选蒸汽介质,
-包括用于使该气体优选从初始产生装置和/或初始冷却装置进入该第1热交换器的装置,
-出口装置,该出口装置用于使该气体在出口温度范围内,优选在灰分或矿物凝固点以下、进一步优选在碳氢化合物液化点以上离开该最后热交换器优选地以用于进一步处理,诸如清洁处理。
17.根据权利要求15所述的冷却系统,其中,这些热交换器能够在蒸汽冷却下操作,优选地完全能够在蒸汽冷却下操作。
18.根据权利要求15所述的冷却系统,其中,这些热交换器能够在过热蒸汽冷却下操作,优选地完全能够在过热蒸汽冷却下操作。
19.根据权利要求16、17或18所述的冷却系统,该系统包括用于优选地通过在离开最后热交换器之后向该最后介质中加入水来调整该最后介质的该入口温度的装置。
20.一种用于产生合成气的气化系统,该气化系统包括根据权利要求16-19中任一项所述的冷却系统,该气化系统进一步包括:
-气化器,优选具有气化反应器、热发生器和分离旋流器的气化器,该分离旋流器用于将床层物料与粗合成气分离,
-烟道气冷却器,该烟道气冷却器包括用于加热在这些热交换器中使用的蒸汽的装置,
-清洁系统,该清洁系统用于通过除去微粒、焦油、酸性气体诸如硫或氯化合物以及水、优选以此顺序来清洁离开该最后热交换器之后的合成气,
-燃气涡轮机,该燃气涡轮机用于驱动发电机组,优选地以生成初始电力,
-与通过该第一热交换器或该后续热交换器的该合成气相关的热回收设备,诸如HRSG,和/或
-蒸汽涡轮机,该蒸汽涡轮机利用来自该最后热交换器的该介质中剩余的能量和/或利用从来自该热回收步骤的介质剩余的能量。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2674967C1 (ru) * 2017-08-24 2018-12-13 Закрытое акционерное общество "ЦТК-Евро" Способ очистки высокотемпературных аэрозолей
RU2748332C1 (ru) * 2020-08-28 2021-05-24 Вячеслав Аркадьевич Безруков Устройство и способы для охлаждения и очистки нагретых отходящих газов

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1094788A (zh) * 1993-04-27 1994-11-09 德士古发展公司 部分氧化动力系统
CN102022746A (zh) * 2009-09-16 2011-04-20 Bha控股公司 使用集成的有机朗肯循环的动力设备排放控制
CN203741285U (zh) * 2014-03-24 2014-07-30 国电长源湖北生物质气化科技有限公司 一种生物质热燃气冷却系统

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1401656A (en) * 1972-08-02 1975-07-16 Shell Int Research Process and apparatus for the manufacture of gases containing hydrogen and carbon monoxide
DE3600432A1 (de) * 1985-05-21 1987-02-05 Gutehoffnungshuette Man Verfahren zum vergasen eines kohlenstoffhaltigen brennstoffs, insbesondere kohle
US6061936A (en) * 1997-09-12 2000-05-16 Texaco Inc. Synthesis gas expander located immediately upstream of combustion turbine
JP2004162616A (ja) * 2002-11-13 2004-06-10 Toshiba Corp ガス化複合発電プラント
US8328889B2 (en) * 2007-12-12 2012-12-11 Kellogg Brown & Root Llc Efficiency of gasification processes
AT507632A1 (de) * 2008-11-21 2010-06-15 Siemens Vai Metals Tech Gmbh Verfahren und vorrichtung zur erzeugung eines syntheserohgases
US8668753B2 (en) * 2009-04-24 2014-03-11 G.D.O. Inc Two stage process for converting biomass to syngas
EP2301886A1 (en) * 2009-09-03 2011-03-30 Ammonia Casale S.A. Waste heat recovery in a chemical process and plant, particularly for the synthesis of ammonia
JP2013006990A (ja) * 2011-06-27 2013-01-10 Hitachi Ltd 石炭ガス化複合発電プラント及び石炭ガス化プラント
JP5734234B2 (ja) * 2012-04-16 2015-06-17 三菱重工業株式会社 ガス化装置
CA2877691C (en) * 2012-06-26 2018-06-12 Lummus Technology Inc. Two stage gasification with dual quench
US9290422B2 (en) * 2012-11-27 2016-03-22 Praxair Technology, Inc. Hybrid plant for liquid fuel production
JP6246473B2 (ja) * 2013-02-28 2017-12-13 三菱日立パワーシステムズ株式会社 炭素質燃料ガス化装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1094788A (zh) * 1993-04-27 1994-11-09 德士古发展公司 部分氧化动力系统
CN102022746A (zh) * 2009-09-16 2011-04-20 Bha控股公司 使用集成的有机朗肯循环的动力设备排放控制
CN203741285U (zh) * 2014-03-24 2014-07-30 国电长源湖北生物质气化科技有限公司 一种生物质热燃气冷却系统

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