PL216441B1

PL216441B1 - Element składowy systemu do gazyfikacji paliwa

Info

Publication number: PL216441B1
Application number: PL391697A
Authority: PL
Inventors: Helge B. Klockow; James Michael Storey; Aaron John Avagliano; Guoqing Wang; Gary Dwayne Mandrusiak; Karl Hardcastle; Scott Parent; Prashant Tiwari; Gregory Laskowski; Judeth Brannon Corry; Constantin Dinu
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 2009-06-30
Filing date: 2010-06-30
Publication date: 2014-04-30
Also published as: RU2540031C2; AU2010202768A1; US20100325957A1; RU2010126329A; CN101935554A; CA2707938C; US8986403B2; KR20110001962A; JP5639796B2; CA2707938A1; CN101935554B; AU2010202768B2; KR101646272B1; JP2011012259A

Description

Przedmiotem wynalazku jest element składowy systemu do gazyfikacji paliwa, a zwłaszcza taki jak zespół chłodzący i płuczka wieżowa, o zmniejszonej fluktuacji przepływu.

Niniejsze zgłoszenie jest związane z następującymi równoczesnymi zgłoszeniami patentowymi Stanów Zjednoczonych o numerze seryjnym (Nr w Rejestrze Pełnomocników 239050-1) zatytułowany „ZESPÓŁ KOMORY CHŁODZENIA DO GENERATORA GAZU” i numer seryjny (Nr w Rejestrze Pełnomocników 235585-1) zatytułowany „ZESPÓŁ KOMORY CHŁODZĄCEJ DO GENERATORA GAZU” scedowanych na rzecz tego samego cesjo biorcy co niniejsze zgłoszenie i złożonymi równocześnie z niniejszym, z których każde jest dalej przywoływane w całości do wszystkich celów.

Paliwa kopalne, takie jak węgiel lub ropa naftowa, mogą być gazyfikowane z przeznaczeniem do wytwarzania elektryczności, środków chemicznych, paliw syntetycznych lub do wielu innych zastosowań. Gazyfikacja polega na prowadzeniu reakcji paliwa węglowego i tlenu w bardzo wysokiej temperaturze w celu wytworzenia gazu syntezowego, paliwa zawierającego tlenek węgla i wodór, które spala się bardziej sprawnie i czyściej niż paliwo w jego stanie początkowym.

Po gazyfikacji, wynikowy gaz syntezowy może zawierać mniej pożądane składniki, takie jak popiół. W związku z tym gaz syntezowy może być kierowany przez zespół chłodzący w celu ochłodzenia gazu syntezowego do temperatury nasycenia i usunięcia mniej pożądanych składników, takich jak żużel. Jednakże w zespole chłodzącym mogą występować fluktuacje przepływu, które mogą zmniejszać sprawność zespołu chłodzącego. Z zespołu chłodzącego gaz syntezowy może być kierowany przez płuczkę wieżową, która może usuwać z gazu syntezowego wodę i/lub wszelkie pozostałe cząstki stałe. Jednakże w płuczce wieżowej mogą występować fluktuacje przepływu, które mogą zmniejszać sprawność płuczki wieżowej.

Celem wynalazku jest element składowy systemu do gazyfikacji paliwa.

Element składowy systemu do gazyfikacji paliwa według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera zbiornik skonfigurowany tak, żeby utrzymywał basen z płynem chłodzącym, rurę zanurzeniową umieszczoną w zbiorniku w celu kierowania innego płynu w kierunku basenu, rurę ssącą otaczającą rurę zanurzeniową w celu utworzenia komory wewnętrznej pomiędzy rurą zanurzeniową a rurą ssącą oraz komorę zewnętrzną pomiędzy rurą ssącą a ścianami zbiornika; oraz jeden lub więcej mechanizmów dławiących przepływ umieszczonych w jednej lub więcej komorze wewnętrznej, komorze zewnętrznej, albo pomiędzy nimi, i skonfigurowanych tak, żeby dławiły przepływ płynu chłodzącego, lub innego płynu, albo obu, wewnątrz elementu składowego systemu do gazyfikacji.

Korzystnie mechanizm dławiący zawiera jeden lub więcej pierścieniowy pierścień umieszczony koncentrycznie wokół rury ssącej w celu zmniejszenia pola powierzchni przepływu przez komorę zewnętrzną o co najmniej w przybliżeniu 80 procent.

Korzystnie mechanizm dławiący zawiera pierwszy pierścieniowy pierścień umieszczony w styczności ze zbiornikiem, a drugi pierścieniowy pierścień jest umieszczony w styczności z rurą i skonstruowane tak, żeby przechodziły jeden w drugi tworząc wężykową drogę przepływu płynu chłodzącego przez komorę zewnętrzną.

Korzystnie mechanizm dławiący przepływ zawiera pierścieniową płytę z obwodem zewnętrznym umieszczonym w styczności ze zbiornikiem, obwodem wewnętrznym umieszczonym w styczności z rurą ssącą i wielu otworami skonfigurowanymi tak, że umożliwiają przepływ płynu chłodzącego przez płytę.

Korzystnie zbiornik zawiera rury bocznikowe skonfigurowane tak, żeby kierowały płyn wokół części komory zewnętrznej, i w którym mechanizm dławiący zawiera pierścieniową płytę skonfigurowaną tak, że przeszkadza przepływowi płynu chłodzącego przez część komory zewnętrznej i kieruje przepływ płynu chłodzącego przez rury bocznikowe.

Korzystnie mechanizm dławiący zawiera pływające klocki skonfigurowane tak, że pływają w basenie.

Korzystnie mechanizm dławiący zawiera rurowy wymiennik ciepła umieszczony spiralnie wokół rury ssącej.

Korzystnie mechanizm dławiący zawiera pierścieniowe przedłużenie rury ssącej sprzężone ze stożkową częścią zbiornika skonfigurowanego tak, że utrzymuje basen, i w którym pierścieniowe przedłużenie zawiera perforowane otwory skonfigurowane tak, że umożliwiają przepływ płynu chłodzącego pomiędzy komorą wewnętrzną a komorą zewnętrzną.

Korzystnie mechanizm dławiący zawiera pierścieniowy pierścień umieszczony wewnątrz komory wewnętrznej.

PL 216 441 B1

Korzystnie mechanizm dławiący zawiera pierścieniowe przedłużenie rury zanurzeniowej skonfigurowane tak, żeby ciągnęło się w kierunku basenu, i w którym pierścieniowe przedłużenie zawiera perforowane otwory skonfigurowane tak, żeby umożliwiały przepływ płynu chłodzącego lub innego płynu chłodzącego, albo obu, przez ściany rury zanurzeniowej.

Reasumując, w jednym przykładzie wykonania, element składowy systemu do gazyfikacji paliwa zawiera zbiornik skonfigurowany do trzymania basenu z płynem chłodzącym, rurę zanurzeniową umieszczoną w zbiorniku w celu kierowania innego płynu do basenu, rurę ssącą otaczającą rurę zanurzeniową w celu utworzenia komory wewnętrznej pomiędzy rurą zanurzeniową, a rurą ssącą oraz komory zewnętrznej pomiędzy rurą ssącą, a ścianami zbiornika, oraz jeden lub więcej mechanizmów dławiących umieszczonych w jednej lub więcej komorze wewnętrznej, komorze zewnętrznej, lub pomiędzy nimi, i skonfigurowanych tak, żeby dławiły przepływ płynu chłodzącego, innego płynu lub obu wewnątrz zespołu chłodzącego.

W innym przykładzie wykonania, element składowy systemu do gazyfikacji paliwa zawiera zbiornik skonfigurowany do trzymania basenu z płynem chłodzącym wewnątrz dolnej sekcji zbiornika, rurę zanurzeniową umieszczoną pierścieniowo wewnątrz zbiornika i skonfigurowaną tak, żeby kierowała inny płyn wewnątrz zbiornika do basenu, rurę ssącą umieszczoną pierścieniowo wewnątrz zbiornika tak, że tworzy zewnętrzną pierścieniową komorę pomiędzy rurą ssącą, a ścianami zbiornika i skonfigurowaną tak, że kieruje inny płyn wewnątrz zbiornika z basenu na zewnątrz, oraz mechanizm do dławienia przepływu, umieszczony w komorze zewnętrznej w celu zmniejszenia pola przepływu przez komorę zewnętrzną o co najmniej w przybliżeniu 50 procent.

W jeszcze innym przykładzie wykonania, element składowy systemu do gazyfikacji paliwa zawiera zbiornik skonfigurowany do trzymania basenu z płynem chłodzącym, rurę zanurzeniową umieszczoną w tym zbiorniku w celu kierowania innego w kierunku basenu i tworzenia pierścieniowej komory pomiędzy rurą zanurzeniową, a ścianami zbiornika oraz jeden lub więcej mechanizm do dławienia przepływu, umieszczony w pierścieniowej komorze i skonfigurowany tak, żeby dławił przepływ płynu chłodzącego, innego płynu, lub obu wewnątrz elementu składowego systemu do gazyfikacji.

Te i inne właściwości, aspekty o zalety niniejszego wynalazku staną się lepiej zrozumiałe po przeczytaniu poniższego, szczegółowego opisu z odwołaniem się do załączonych rysunków, na których podobne oznaczenia odnoszą się do podobnych części na wszystkich rysunkach.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 jest schematem blokowym przykładu wykonania systemu wytwarzania mocy w cyklu złożonym zintegrowanym z gazyfikacją paliwa, w którym może być zastosowany zespół chłodzący i płuczka wieżowa; fig. 2 jest rzutem przekrojowym pierwszego przykładu wykonania elementu składowego systemu do gazyfikacji paliwa z fig. 1, według wynalazku, w którym zastosowano płytę dławiącą; fig. 3 jest rzutem z góry płyty dławiącej z fig. 2; fig. 4 jest rzutem przekrojowym drugiego przykładu wykonania elementu składowego systemu do gazyfikacji paliwa z fig. 1, według wynalazku, w którym zastosowano płytę dławiącą; fig. 5 jest rzutem z góry płyty dławiącej z fig. 4; fig. 6 jest rzutem przekrojowym trzeciego przykładu wykonania elementu składowego systemu do gazyfikacji paliwa z fig. 1, według wynalazku, w którym zastosowano pierścienie dławiące; fig. 7 jest rzutem przekrojowym czwartego przykładu wykonania elementu składowego systemu do gazyfikacji paliwa z fig. 1, według wynalazku, w którym zastosowano pręty dławiące; fig. 8 jest rzutem z góry elementu składowego systemu do gazyfikacji paliwa z fig. 7; fig. 9 jest rzutem przekrojowym przykładu wykonania jednego z prętów dławiących z fig. 8; fig. 10 jest rzutem przekrojowym od czoła piątego przykładu wykonania elementu składowego systemu do gazyfikacji paliwa z fig. 1 według wynalazku, w którym zastosowano pływające klocki; fig. 11 jest rzutem przekrojowym od czoła szóstego przykładu wykonania elementu składowego systemu do gazyfikacji paliwa z fig. 1, według wynalazku, w którym zastosowano wymiennik ciepła; fig. 12 jest rzutem przekrojowym od czoła siódmego przykładu wykonania elementu składowego systemu do gazyfikacji paliwa z fig. 1, według wynalazku, w którym zastosowano perforowane przedłużenie rury ssącej; fig. 13 jest rzutem przekrojowym od czoła ósmego przykładu wykonania elementu składowego systemu do gazyfikacji paliwa z fig. 1, według wynalazku, w którym zastosowano pierścień dławiący w pierścieniowej komorze; fig. 14 jest rzutem z góry części elementu składowego systemu do gazyfikacji paliwa z fig. 13; fig. 15 jest rzutem przekrojowym od czoła dziewiątego przykładu wykonania elementu składowego systemu do gazyfikacji paliwa z fig. 1, według wynalazku, w którym zastosowano perforowaną rurę zanurzeniową; fig. 16 jest rzutem przekrojowym od czoła dziesiątego przykładu wykonania elementu składowego systemu do gazyfikacji paliwa z fig. 1, według wynalazku bez rury ssącej i w którym zastosowano płytę dławiącą; fig. 17 jest rzutem z góry płyty dławiącej z fig. 18; oraz fig. 18

PL 216 441 B1 jest rzutem przekrojowym jedenastego przykładu wykonania elementu składowego systemu do gazyfikacji paliwa z fig. 1, według wynalazku bez rury ssącej i w którym zastosowano pierścienie dławiące.

Poniżej zostaną opisane konkretne przykłady wykonania niniejszego wynalazku. Podczas działań w celu zapewnienia zwięzłego opisu tych przykładów wykonania, nie można opisać w tej specyfikacji wszystkich właściwości aktualnego wdrożenia. Należy wziąć pod uwagę, że w rozwoju każdego z takich aktualnych wdrożeń, jak w dowolnym projekcie technicznym lub konstrukcyjnym, trzeba podjąć wiele specyficznych dla wdrożenia decyzji w celu osiągnięcia celów specyficznych dla osób wdrażających, takich jak zgodność z ograniczeniami dotyczącymi systemu i dotyczącego ekonomii, które mogą się zmieniać od wdrożenia do wdrożenia. Ponadto trzeba wziąć pod uwagę, że takie działania rozwojowe mogą być złożone i czasochłonne, ale nie mniej jednak nie są rutynowym projektowaniem, produkcją i wytwarzaniem dla tych, którzy mają odpowiednie umiejętności do korzystania z zalet tego wynalazku.

Podczas wprowadzania elementów różnych przykładów wykonania niniejszego wynalazku, rodzajniki „a, „an, „the i „wspomniany mają oznaczać, że istnieje jeden lub więcej elementów. Terminy „zawierający, „obejmujący i „mający mają znaczenie włączające i oznaczają, że mogą występować dodatkowe elementy inne od elementów wymienionych.

Niniejsze odkrycie jest nakierowane na techniki sterowania dynamiką przepływu w elementach składowych systemu do gazyfikacji, takich jak zespoły chłodzące i/lub płuczki wieżowe. Ogólnie, zespoły chłodzące mogą odbierać gorące gazy spalinowe, takie jak gaz syntezowy, z komory do gazyfikacji. Gorące gazy spalinowe mogą być kierowane przez basen z płynem chłodzącym wewnątrz zespołu chłodzącego w celu wytworzenia chłodniejszego, nasyconego (albo nasyconego częściowo) gazu syntezowego. Podczas chłodzenia, składniki, takie jak popiół, mogą krzepnąć w basenie z cieczą w celu następnego usuwania z zespołu chłodzącego. Z zespołu chłodzącego, chłodniejszy gaz syntezowy może być kierowany do płuczki wieżowej. Ogólnie, gaz syntezowy może płynąć przez basen z płynem chłodzącym w płuczce wieżowej w celu usunięcia jakichkolwiek pozostałych cząstek stałych i/lub wtrąconej wody z gazu syntezowego. Podczas działania w zespole chłodzącym i/lub płuczce wieżowej mogą wystąpić fluktuacje przepływu, takie jak fluktuacje poziomów basenu chłodzącego, natężeń przepływu gazu i/lub poziomów ciśnień, co z kolei może powodować nieskuteczne chłodzenie lub wtrącanie płynu chłodzącego do gazu syntezowego wypływającego z zespołu chłodzącego i/lub płuczki wieżowej.

W związku z tym, niniejsze odkrycie opisuje elementy składowe systemu do gazyfikacji, takie jak zespoły chłodzące i/lub płuczki wieżowe, które zawierają mechanizmy dławiące przepływ skonstruowane w celu minimalizacji fluktuacji przepływu w elemencie składowym systemu do gazyfikacji. W stosowanym tu znaczeniu, termin „dławienie może ogólnie odnosić się do zmniejszenia fluktuacji lub oscylacji przepływu i/lub do zmniejszenia natężenia oscylacji przepływu. Na przykład, mechanizmy dławiące przepływ mogą być skonstruowane do rozpraszania energii z fluktuacji przepływu i/lub zmiany kierunku nierównomiernego przepływu wewnątrz zespołu chłodzącego. W niektórych przykładach wykonania, mechanizmy dławiące przepływ mogą być umieszczone w basenie z ciekłym chłodziwem w celu dławienia fluktuacji poziomu basenu, co z kolei może zmniejszyć fluktuacje ciśnienie i/lub fluktuacje natężenia przepływu gazu. Na przykład, w basenie z cieczą mogą znajdować się przegrody mające ograniczać pole przepływu przez basen. W niektórych przykładach wykonania, przegrody dławiące mogą być skonstruowane tak, że zmniejszają pole powierzchni drogi przepływu cieczy o co najmniej w przybliżeniu pięćdziesiąt procent. Mechanizmy dławiące przepływ mogą być również umieszczone w ścieżce przepływu gazu w celu sterowania spadkiem ciśnienia, co z kolei może zmniejszyć fluktuacje poziomów basenu z cieczą i/lub natężenie przepływu gazu.

Na fig. 1 pokazano przykład wykonania instalacji 8 do wytwarzania energii w cyklu złożonym ze zintegrowanym zgazowaniem paliwa (IGCC - integrated gasification combined cycle). W systemie generatora gazu, gaz taki jak gaz syntezowy, może być spalany w celu wytwarzania energii w cyklu „topping lub cyklu Braytona. Gazy spalinowe z cyklu „topping mogą być następnie użyte do wytwarzania pary wodnej w cyklu „bottoming lub cyklu Rankina.

W celu wytworzenia gazu syntezowego, paliwo węglowe, takie jak koks i lignit, są doprowadzane do systemu 8 za pomocą układu 9 przygotowania i transportu materiału zasilającego. Układ doprowadza zawiesinę paliwa 10 do generatora gazu 11, gdzie paliwo to jest mieszane z tlenem (O₂) i parą wodną (H₂O). Tlen może być doprowadzany z oddzielacza powietrza 12. Generator gazu 11 ogrzewa substraty reakcji do ponad około 700°C w celu spalenia lotnych składników w zawiesinie paliwa 10 w celu wytworzenia gorących gazów spalinowych, takich jak gaz syntezowy 13. W wyniku

PL 216 441 B1 reakcji chemicznych pomiędzy tlenem (O₂), parą wodną (H₂O), a węglem (C), gaz syntezowy 13 może zawierać wodór (H₂), tlenek węgla (CO) i dwutlenek węgla (CO₂), jak również inne mniej pożądane składniki, takie jak popiół, siarka, azot i chlor, znajdujące się w paliwie węglowym.

Z generatora gazu 11, gaz syntezowy 13 wpływa do zespołu chłodzącego 14. W niektórych przykładach wykonania, zespół chłodzący 14 może być integralny z generatorem gazu 11. Natomiast w innych przykładach wykonania, zespół chłodzący 14 może być oddzielnym zespołem.

Zespół chłodzący 14 chłodzi gaz syntezowy 13 do temperatury nasycenia lub w jej pobliże poprzez odparowanie płynu chłodzącego, takiego jak woda. Podczas procesu chłodzenia, mniej pożądane składniki, takie jak popiół, krzepną i są usuwane z zespołu chłodzącego 14 jako żużel 16. Ponieważ gaz syntezowy 13 płynie przez zespół chłodzący 14, to gaz syntezowy 13 jest chłodzony w celu wytworzenia ochłodzonego gazu syntezowego 17, który jest odprowadzany z zespołu chłodzącego 14 i doprowadzany do układu 18 chłodzenia i oczyszczania gazu.

W skład układu 18 chłodzenia i oczyszczania gazu wchodzi płuczka wieżowa 19 i zespół 20 do usuwania kwaśnego gazu, jak również inne elementy składowe. W układzie 18 chłodzenia i oczyszczania gazu, gaz syntezowy 17 opuszczający zespół chłodzący 14 jest wprowadzany do płuczki wieżowej 19, gdzie gaz syntezowy 17 jest dalej chłodzony w celu usunięcia z niego wtrąconej wody i/lub pozostałych cząstek stałych. Płuczkowy gaz syntezowy 21 wypływa z płuczki wieżowej 19 i wpływa do zespołu 20 do usuwania kwaśnego gazu, w którym są usuwane kwaśne gazy, takie jak dwutlenek węgla i siarkowodór. W układzie 18 chłodzenia i oczyszczania gazu, składniki zawierające siarkę 22 są usuwane i odprowadzane do układu 23 wytwarzania siarki w celu oczyszczenia. Może być również usuwana woda w postaci pary wodnej 24 i cieczy 25. Para wodna 24 jest zawracana do generatora gazu 11 i/lub wysyłana do generatora pary wodnej z odzyskiem ciepła 26 (HRSG - heat recovery steam generator). Ciekła woda 25 jest odprowadzana do układu 27 oczyszczania wody.

W układzie 18 chłodzenia i oczyszczania gazu jest wytwarzany pozbawiony składników kwaśnych gaz syntezowy 28, który jest kierowany do komory spalania 29, gdzie gaz syntezowy jest spalany w celu wytworzenia energii w cyklu „topping. Powietrze 30 jest doprowadzane do komory spalania 29 ze sprężarki 31 w celu wymieszania z gazem syntezowym 28 w stosunku paliwa do powietrza umożliwiającym spalanie. Następnie do komory spalania 29 jest doprowadzany azot 32 z oddzielacza powietrza 12 za pomocą sprężarki 33 rozcieńczonego azotu do chłodzenia reakcji spalania.

Gazy spalinowe 34 z komory spalania 29 płyną przez turbinę 35, która napędza sprężarkę 31 i/lub generator energii elektrycznej 36 i wytwarza gazy spalinowe 37. Gazy spalinowe 37 są następnie kierowane do układu generatora pary z odzyskiem ciepła 26, w którym można odzyskać ciepło z gazów spalinowych 37 i z pary wodnej 24 doprowadzonej z układu 18 chłodzenia i oczyszczania gazu. Odzyskane ciepło może być użyte do napędu turbiny parowej 38 w celu wytworzenia energii w cyklu „bottoming. Na przykład, turbina parowa 38 może napędzać generator 39 w celu wytworzenia energii elektrycznej. Para wodna 40 opuszczająca turbinę parową 38 zostaje następnie skierowana do skraplacza 41, gdzie para wodna zostaje ochłodzona za pomocą płynu chłodzącego 42 płynącego z chłodni kominowej 43. Skroplona para wodna 44 wypływająca ze skraplacza 41 zostaje następnie odzyskana w układzie generatora pary z odzyskiem ciepła 26.

Jak można się zorientować, instalacja 8 do wytwarzania energii stanowi wyłącznie przykład i nie ma być traktowana w sensie ograniczającym. Opisane tutaj mechanizmy dławienia przepływu mogą być zastosowanie w zespole chłodzącym 14 i/lub w płuczce wieżowej 19 do dławienia fluktuacji przepływu. Jednakże w innych przykładach wykonania mechanizmy dławiące przepływ mogą być zastosowane w dowolnym typie zespołu chłodzącego i/lub płuczki wieżowej w systemie do gazyfikacji. Na przykład, mechanizmy dławiące przepływ mogą być zastosowane w zespole chłodzącym lub w płuczce wieżowej skonstruowanych do doprowadzania gazu syntezowego do turbiny gazowej bez układu HRSG, to znaczy bez generatora pary do odzysku ciepła. W innym przykładzie wykonania, mechanizmy dławiące przepływ mogą być zastosowane w zespole chłodzącym lub w płuczce wieżowej, które są częścią oddzielnego układu do gazyfikacji paliwa.

Na fig. 2-18 pokazano przykłady wykonania elementu składowego 46 systemu do gazyfikacji paliwa. Element składowy 46 systemu do gazyfikacji może reprezentować zespół chłodzący 14 lub płuczkę wieżową 19 pokazane na fig. 1, jak również inne rodzaje zespołów chłodzących i/lub płuczek wieżowych stosowanych w systemie gazyfikacji. Ponadto, chociaż fig. 2-17 są ogólnie opisane w kontekście zespołu chłodzącego, to pokazane na tych figurach mechanizmy dławiące przepływ mogą być zastosowane w podobny sposób w płuczce wieżowej stosowanej w systemie do gazyfikacji. Ponadto, chociaż fig. 18-20 są ogólnie opisane w kontekście płuczki wieżowej, to pokazane na tych figurach

PL 216 441 B1 mechanizmy dławiące przepływ mogą być stosowane w podobny sposób w zespole chłodzącym w systemie gazyfikacji.

Na fig. 2 przedstawiono rzut przekrojowy jednego przykładu wykonania elementu składowego 46 systemu do gazyfikacji. Jak zauważono powyżej, element składowy 46 może być zespołem chłodzącym lub płuczką wieżową, taką jak zespół chłodzący 14 lub płuczka wieżowa 19. W elemencie składowym 46 znajduje się zbiornik 50, w którym znajduje się basen z płynem chłodzącym 52, takim jak woda. Element składowy 46 odbiera przez otwór 53 gaz syntezowy 47 z elementu składowego znajdującego się przed nim w instalacji 8 do gazyfikacji (fig. 1). Na przykład, jeżeli elementem składowym 46 jest zespół chłodzący 14 (fig. 1), to gazem syntezowym 47 może być gaz syntezowy 13 (fig. 1) odebrany z generatora gazu 11 (fig. 1). W innym przykładzie, jeżeli elementem składowym 46 systemu do gazyfikacji jest płuczka wieżowa 19 (fig. 1), to gazem syntezowym 47 może być gaz syntezowy 17 (fig. 1) wypływający z zespołu chłodzącego 14 (fig. 1). Gaz syntezowy 47 wpływa w otwór 53 w elemencie składowym 46 przez wlot (niepokazany) w górnej i/lub bocznych częściach zbiornika 50.

Płyn chłodzący 52 może być doprowadzany do zbiornika 50 ze źródła wody (niepokazanego) i uzupełniany w razie potrzeby w celu zachowania wystarczającego poziomu do chłodzenia wewnątrz zbiornika 50. Jak pokazano, zbiornik 50 zawiera również dwie pierścieniowe rury 54 i 56. W niektórych przykładach wykonania, rura 56 może być umieszczona koncentrycznie wokół rury 54. Rura zanurzeniowa 54 jest umieszczona w środku zbiornika 50 w celu prowadzenia gazu syntezowego 47 przez element składowy 46. Rura ssąca 56 otacza rurę zanurzeniową 54 tworząc komorę wewnętrzną 58. Jak pokazano strzałkami, gaz syntezowy 47 płynie rurą zanurzeniową 54 w kierunku basenu z płynem chłodzącym 52 znajdującym się wewnątrz dolnej i/lub stożkowej sekcji 59 zbiornika 50. Gaz syntezowy 47 styka się z płynem chłodzącym 52 powodując parowanie pewnej ilości płynu chłodzącego, co powoduje ochłodzenie gazu syntezowego 47.

Z rury zanurzeniowej 54 gaz syntezowy płynie w górę przez komorę wewnętrzną 58 do komory zewnętrznej 60. Komora zewnętrzna 60 jest utworzona w pierścieniowej przestrzeni pomiędzy rurą ssącą 56 a ścianami zbiornika 50. Jednakże w innych przykładach wykonania, rura ssąca 56 może być pominięta, jak pokazano i opisano poniżej w odniesieniu do fig. 18 i 20. W tych przykładach wykonania, gaz syntezowy może płynąć w górę przez komorę zewnętrzną 60, która, w tych przykładach wykonania, może wchodzić w pierścieniową przestrzeń pomiędzy rurą zanurzeniową 54 a ścianami zbiornika 50. Innymi słowy, w tych przykładach wykonania, komora wewnętrzna 58 i komora zewnętrzna 60 mogą być połączone w jedną ciągłą komorę zewnętrzną 60 rozciągającą się od rury zanurzeniowej 54 do ścian zbiornika 50. Ponieważ gaz syntezowy 47 płynie przez rurę zanurzeniową 54, komorę wewnętrzną 58 i komorę zewnętrzną 60, to gaz ten jest chłodzony przez płyn chłodzący 52 w celu zmniejszenia temperatury i ciśnienia gazu syntezowego. W miarę chłodzenia gazu syntezowego, cząstki stałe 61, takie jak żużel 16 gromadzą w dolnej części zbiornika 50 i są odprowadzane przez okno wylotowe 62, które, w niektórych przykładach wykonania, może prowadzić do kosza samowyładowczego ze śluzą.

Ponadto wtrącona ciecz może być usuwana z gazu syntezowego 47 i może zbierać się w basenie z płynem chłodzącym 52.

Górna część komory 60 może zawierać opcjonalną pierścieniową przegrodę 64 umieszczoną wokół rury ssącej 56. W niektórych przykładach wykonania przegroda 64 może być skonstruowana tak, że kieruje strumień gazu syntezowego przez komorę 60, co w niektórych przykładach wykonania może zwiększać drogę przepływu gazu syntezowego, umożliwiając tym samym chłodzenie gazu syntezowego. Przegroda 64 może również zapewniać powierzchnię na koalescencyjną ciecz porwaną przez gaz syntezowy, co zmniejsza porywanie cieczy chłodzącej przez gaz syntezowy wypływający z komory 60 przez wylot 66. Wokół rury zanurzeniowej 54 może być umieszczony pierścieniowo opcjonalny pierścień chłodzący 68, który może kierować płyn chłodzący w kierunku powierzchni wewnętrznej rury zanurzeniowej 54 w celu ochrony wewnętrznej powierzchni rury zanurzeniowej 54 przed gorącym gazem syntezowym 47. Pierścień chłodzący 68 może również kierować płyn chłodzący w kierunku przegrody 64 i/lub w kierunku basenu z płynem chłodzącym 52. Natomiast w niektórych przykładach wykonania, na przykład tam, gdzie elementem składowym 46 systemu do gazyfikacji jest płuczka gazowa 19, można pominąć przegrodę 64 i pierścień chłodzący 68.

W celu zmniejszenia fluktuacji wewnątrz elementu składowego 46, pierścieniowa płyta dławiąca 70 rozciąga się wewnątrz komory zewnętrznej 60 pomiędzy ścianami zbiornika 50, a rurą ssącą 56. W miarę przepływu gazu syntezowego wewnątrz elementu składowego 46, woda z pierścienia chłodzącego 68 płynie przez element składowy 46 i zbiera się w basenie z cieczą chłodzącą 52. Płyta

PL 216 441 B1 dławiąca 70 jest skonstruowana tak, że rozprasza energię z fluktuacji przepływu wewnątrz basenu z cieczą chłodzącą 52. Płyta dławiąca 70 ma średnicę wewnętrzną 72, która odpowiada ogólnie średnicy zewnętrznej rury ssącej 56. Płyta dławiąca 70 ma średnicę zewnętrzną 74, która odpowiada ogólnie średnicy wewnętrznej zbiornika 50. W ten sposób płyta dławiąca 70 styka się ze ścianami zbiornika 50 i rurą ssącą 56 w celu ograniczenia przepływu cieczy chłodzącej 52 przez komorę zewnętrzną 60. Płyta dławiąca 70 może być przymocowana do ścian zbiornika 50 i/lub rury ssącej 56 techniką spawania, za pomocą śrub albo innych odpowiednich środków.

Otwory 75 w płycie dławiącej 70 umożliwiają przepływ płynu chłodzącego 52 przez płytę dławiącą 70. Jednakże pole powierzchni przepływu przez komorę zewnętrzną 60 zapewniane dzięki otworom 75 może być znacznie mniejsze niż pole powierzchni przepływu w sekcjach komory 60 nieograniczonych przez płytę dławiącą 70. W niektórych przykładach wykonania, płyta dławiąca 70 może działać jak mechanizm ograniczający przepływ, który zmniejsza pole powierzchni przepływu przez część komory zewnętrznej 60 zajętej przez płytę dławiącą o co najmniej w przybliżeniu 50-100 procent, oraz wszystkie przedziały pośrednie pomiędzy nimi. Bardziej szczegółowo, płyta dławiąca 70 może działać jak mechanizm ograniczający przepływ, który zmniejsza pole powierzchni przepływu przez część komory zewnętrznej zajętą przez płytę dławiącą o co najmniej w przybliżeniu 80-100 procent, oraz wszystkie przedziały pośrednie pomiędzy nimi.

Płyta dławiąca 70 jest ogólnie umieszczona w komorze zewnętrznej 60 tak, że płyta dławiąca 70 jest zanurzona w basenie z płynem chłodzącym 52. Na przykład, płyta dławiąca 70 może być umieszczona poniżej poziomu 76 basenu z płynem chłodzącym 52, wewnątrz komory zewnętrznej 60. W niektórych przykładach wykonania płyta dławiąca 70 może być umieszczona nad poziomem 78 basenu z płynem chłodzącym 52 wewnątrz rury ssącej 56. Natomiast w innych przykładach wykonania, płyta dławiąca 70 może być umieszczona pod poziomem 78 basenu z płynem chłodzącym 52 wewnątrz rury ssącej 56. Ponadto płyta dławiąca 70 może być ogólnie umieszczona na wysokości nad sekcją stożkową 59 zbiornika 50 wystarczającą do tego, aby przeszkadzać w gromadzeniu się żużla w otworach 75 płyty dławiącej 70.

Poziomy 76 i 78 płynu chłodzącego 52 w basenie mogą się zmieniać podczas działania elementu składowego 46 systemu gazyfikacji. W niektórych przykładach wykonania natężenie przepływu gazu syntezowego 47 przez element składowy 46 systemu gazyfikacji może się zmieniać, powodując fluktuacje poziomów 76 i 78. Ponadto w niektórych przykładach wykonania gaz syntezowego 47 może wpływać do basenu, mieszając płyn chłodzący 52, a tym samym powodując fluktuacje poziomów 76 i 78. Ponadto natężenie przepływu płynu chłodzącego 52 wypływającego z pierścienia chłodzącego 68 może być zmienne. Płyta dławiąca 70 może być skonstruowana do zmniejszania fluktuacji poziomu 76 i/lub poziomu 78. W szczególności, płyta dławiąca 70 może zapewniać ograniczenie przepływu, które służy do rozpraszania energii dynamiki przepływu w basenie z płynem chłodzącym 52.

Na fig. 3 pokazano rzut z góry płyty dławiącej 70. Płyta dławiąca 70 ma pole powierzchni 80 określone ogólnie jako różnica pomiędzy średnicą zewnętrzną 74, a średnicą wewnętrzną 72. Na obwodzie wokół pola powierzchni 80 są rozmieszczone otwory 75. Jak zauważono powyżej, pole powierzchni 80 i pole otworów 75 ogólnie odpowiada całkowitemu pierścieniowemu polu powierzchni przepływu dostępnemu dla wody do przepłynięcia przez komorę zewnętrzną 60 pionowo w zbiorniku 50. Jak opisano powyżej w odniesieniu do fig. 2, płyta dławiąca 70 jest skonstruowana tak, żeby ograniczała pole powierzchni przepływu do pola powierzchni zapewnionego przez otwory 75, które są rozmieszczone wewnątrz pola powierzchni 80. W niektórych przykładach wykonania pole powierzchni otworów 75 może stanowić w przybliżeniu 1-50% całkowitego dostępnego pierścieniowego pola powierzchni przepływu, jakie jest określone przez pole powierzchni 80 i otwory 75. W ramach płyty dławiącej 70 może się zmieniać liczba, odstępy, wymiary i kształty otworów 75. Na przykład, otwory 75 mogą mieć przekrój poprzeczny, między innymi, okrągły, owalny, eliptyczny, prostokątny, kwadratowy lub sześciokątny. Ponadto w ramach płyty dławiącej może być dowolna liczba otworów o zmiennych kształtach i wymiarach. Na przykład, wymiary i liczba otworów 75 mogą być regulowane w celu zapewnienia pożądanego zmniejszenia pola powierzchni przepływu z równoczesnym zapewnieniem otworów na tyle dużych, żeby nie zatykały się.

Na fig. 4 przedstawiono inny typ płyty dławiącej 88, która jest umieszczona w elemencie składowym 46 systemu do gazyfikacji. Podobnie do płyty dławiącej 70, płyta dławiąca 88 jest umieszczona pierścieniowo pomiędzy ścianami zbiornika 50, a rurą ssącą 56. Jednakże w tym przykładzie wykonania płyta dławiąca 88 jest ciągłym elementem bez otworów rozmieszczonych w polu powierzchni. Ponadto, w innych przykładach wykonania, rura ssąca 56 może być pominięta, i płyta dławiąca 88 jest

PL 216 441 B1 ciągłym pierścieniowym elementem umieszczonym pomiędzy ścianami zbiornika 50, a rurą zanurzeniową 54.

W zbiorniku 50 są umieszczone przewody bocznikowe 90 i 92 umożliwiające przepływ płynu chłodzącego wokół płyty dławiącej 88. Średnica i/lub liczba przewodów bocznikowych 90 i 92 może zmieniać się w zależności od wielkości pożądanego pola powierzchni przepływu wokół płyty dławiącej 88. Na przykład, wokół zbiornika 50 może być rozmieszczonych obwodowo wiele rur 90 i 92. W niektórych przykładach wykonania rury bocznikowe 92 mogą zawierać zawór 94, taki jak zawór elektromagnetyczny, zawór kulowy, zawór zasuwowy lub podobny, który może być regulowany w celu zmiany przepływu przez przewody bocznikowe 92. Natomiast w innych przykładach wykonania można zastosować tylko przewody bez zaworów 94. Ponadto w niektórych przykładach wykonania w każdym przewodzie bocznikowym 90 i 92 można umieścić zawory 94. Położenia zaworów można regulować, na przykład, za pomocą sterownika, w celu zmiany ilości płynu chłodzącego, który przepływa przez przewody bocznikowe 92.

Na fig. 5 pokazano płytę dławiącą 88. Podobnie do płyty dławiącej 70, zewnętrzny obwód 82 jest umieszczony w styczności ze ścianami zbiornika 50, a obwód wewnętrzny 84 jest umieszczony wokół i w styczności z rurą ssącą 56. Płyta dławiąca 88 może być przyspawana, przykręcona śrubami lub w inny sposób przymocowana do ścian zbiornika 50 i/lub rury ssącej 56. Jak zauważono powyżej, płyta dławiąca 88 ma ciągłe pole powierzchni 96 bez otworów. W ten sposób płyn chłodzący jest kierowany przez przewody bocznikowe 90 i/lub 92, a nie przez płytę dławiącą 88.

Na fig. 6 pokazano inny typ mechanizmu dławiącego, pierścienie dławiące 98, które mogą być zastosowane w elemencie składowym 46 systemu gazyfikacji. Pierścienie dławiące 98 mogą zawierać pierścieniowe pierścienie rozciągające się obwodowo w całej komorze zewnętrznej 60, albo pierścienie dławiące 98 mogą zawierać krzywoliniowe segmenty rozciągające się w pewnych częściach komory zewnętrznej 60. Natomiast w niektórych przykładach wykonania pierścienie dławiące 98 mogą być umieszczone symetrycznie w komorze 60 w celu zrównoważenia rozkładu obciążeń. Pierścienie dławiące 98 mogą być umieszczone na ścianach zbiornika 50 i/lub na rurze ssącej 56. Ponadto, jak omówiono poniżej w odniesieniu do fig. 20, w niektórych przykładach wykonania pierścienie dławiące 98 mogą być umieszczone na rurze zanurzeniowej 54.

Każdy pierścień dławiący 98 rozciąga się tylko częściowo pomiędzy ścianami zbiornika 50, a rurą ssącą 56. Jak pokazano, dwa pierścienie dławiące 98 są umieszczone w styczności ze ścianami zbiornika 50 i jeden pierścień dławiący jest umieszczony w styczności z rurą ssącą 56. W niektórych przykładach wykonania pierścienie dławiące 98 mogą być skonstruowane tak, żeby przechodziły jeden w drugi tworząc wężykową drogę przepływu płynu chłodzącego 52 przez komorę zewnętrzną 60. Wężykowa droga przepływu może być skonstruowana w celu zmniejszenia fluktuacji przepływu. Ponadto pierścienie dławiące 98 mogą być ustawione skośnie w kierunku stożkowej sekcji 59 w celu hamowania gromadzenia się osadów na pierścieniach dławiących 98.

W innych przykładach wykonania, liczba i/lub względne położenia pierścieni dławiących 98 mogą być inne. Na przykład, do ścian zbiornika 50, do rury ssącej 56 lub do obu tych elementów mogą być przymocowane jeden, dwa, trzy, cztery lub więcej pierścieni dławiących 98. Ponadto może się zmieniać kąt pierścieni dławiących 98. Na przykład, pierścienie dławiące 98 mogą rozciągać się ortogonalnie od ścian zbiornika 50, albo pierścienie dławiące 98 mogą być pochylone w kierunku stożkowej sekcji 59 zbiornika 50 pod różnymi kątami. W niektórych przykładach wykonania pierścienie dławiące 98 mogą być podtrzymywane przez podpory 100 rozciągające się od pierścieni dławiących 98 w kierunku zbiornika 50 i rury ssącej 56. Pierścienie dławiące 98 i/lub podpory 100 mogą być przyspawane, przykręcone śrubami lub w inny sposób przymocowane do ścian zbiornika 50 i/lub rury ssącej 56.

Na fig. 7 pokazano inny typ mechanizmu dławiącego przepływ stosowanego w elemencie składowym 46 systemu do gazyfikacji. W szczególności, element składowy 46 zawiera pręty dławiące 102 przymocowane do ścian zbiornika 50 i/lub rury ssącej 56. Pręty dławiące 102 mogą rozciągać się w przybliżeniu ortogonalnie do zbiornika 50 i rury ssącej 56 w kierunku siebie, tworząc wężykową drogę przepływu wody wewnątrz komory 60. Pręty dławiące 102 mogą być przyspawane, przykręcone śrubami lub w inny sposób przymocowane do zbiornika 50 i/lub rury ssącej 56. Ponadto nad i/lub pod prętami dławiącymi 102 mogą znajdować się podpory 100 zapewniające podparcie mechaniczne i dodatkowe zamocowanie prętów dławiących 102 do ścian zbiornika 50 i/lub rury ssącej 56. Jednakże w innych przykładach wykonania podpory 100 można pominąć. Ponadto wokół obwodu zbiornika 50 i/lub rury ssącej 56 można zastosować i rozmieścić dowolną liczbę prętów dławiących 102. DodatkoPL 216 441 B1 wo, w przykładach wykonania, w których nie ma rury ssącej 56, niektóre lub wszystkie pręty dławiące 102 można przymocować do rury zanurzeniowej 54.

Na fig. 8 pokazano rzut z góry elementu składowego 46 systemu do gazyfikacji prętów dławiących 102. Pręty dławiące 102 są rozstawione obwodowo wokół zbiornika 50 tak, że wystają do wewnątrz, w kierunku rury ssącej 56. Pręty dławiące 102 są również rozstawione obwodowo wokół rury ssącej 56 tak, że wystają na zewnątrz w kierunku ścian zbiornika 50. Jak pokazano, pręty dławiące 102 na zbiorniku 50 są rozmieszczone pomiędzy prętami dławiącymi 102 rozciągającymi się od rury ssącej 56. To znaczy, że pręty dławiące 102 są naprzemiennie sprzężone ze ścianami zbiornika 50 i rurą ssącą 56. Natomiast w innych przykładach wykonania pręty dławiące 102 mogą być ustawione obwodowo w linii. Ponadto liczba prętów dławiących 102 umieszczonych na zbiorniku 50 i rurze ssącej 56 może być inna.

Na fig. 9 pokazano rzut przekrojowy poprowadzony przez jeden z prętów dławiących 102 w celu zilustrowania przykładowego przekroju poprzecznego jednego z prętów dławiących 102. Jak widać, pręty dławiące 102 mogą mieć ogólnie kolisty przekrój poprzeczny. Jednakże w innych przykładach wykonania ten przekrój poprzeczny może być inny. Na przykład, pręty dławiące 102 mogą mieć przekrój poprzeczny prostokątny, trójkątny, trapezowy, sześciokątny lub kwadratowy. Ponadto można zastosować różne przekroje poprzeczne w celu minimalizacji osadów i/lub regulowania oporów przepływu stawianych przez pręty dławiące 102.

Na fig. 10 pokazano inny przykład wykonania elementu składowego 46 systemu do gazyfikacji, w którym zastosowano pływające klocki 104 jako mechanizmy dławiące przepływ. Pływające klocki 104 są umieszczone w komorze zewnętrznej 60 i pływają na powierzchni płynu chłodzącego 52 w basenie. Pływające klocki 104 mogą być ogólnie skonstruowane tak, żeby zwiększały siły bezwładności i tarcia wewnątrz komory zewnętrznej 60, zmniejszając w ten sposób fluktuacje przepływu. W niektórych przykładach wykonania pływające klocki 104 mogą być wykonane ze stali lub innego, odpowiedniego do tego materiału wytrzymałego na ciśnienia i temperatury panujące w zbiorniku 50. Ponadto pływające klocki 104 mogą mieć część pustą wewnątrz przeznaczoną do wspomagania pływania klocków 104. Jak widać, klocki te mają w przybliżeniu kształt trapezowy. Natomiast w innych przykładach wykonania można zastosować inne kształty, wymiary i konstrukcje. Ponadto w komorze 60 można umieścić dowolną liczbę pływających klocków 104. Ponadto, w niektórych przykładach wykonania liczba pływających klocków znajdujących się w zespole chłodzącym może być inna w zależności od warunków roboczych panujących w zespole chłodzącym. Na przykład, jeżeli pożądane jest większe dławienie przepływu, to można zastosować dodatkowe pływające klocki 104. Z drugiej strony, jeżeli pożądane jest mniejsze dławienie przepływu, to niektóre pływające klocki 104 można usunąć.

Na fig. 11 pokazano przykład wykonania elementu składowego 46 systemu do gazyfikacji z wężownicą 106 wymiennika ciepła umieszczoną w komorze zewnętrznej 60 w celu zapewnienia dławienia przepływu. Wężownicą 106 wymiennika ciepła może być umieszczona spiralnie wokół rury ssącej 56 i/lub rury zanurzeniowej 54 i może stawić opór fluktuacjom przepływu wewnątrz basenu z płynem chłodzącym 52. W szczególności, zewnętrzny profil wężownicy 106 wymiennika ciepła może być skonstruowany tak, że działa jak urządzenie dławiące. Oprócz zapewniania dławienia, wężownic a 106 wymiennika ciepła może być również stosowana do odprowadzania ciepła z basenu z płynem chłodzącym 52. W szczególności, płyn chłodzący wpływa wlotem 108 do wężownicy 106 wymiennika ciepła, i płynie przez wężownicę 106 do wylotu 110. Można zastosować dowolny, nadający się do tego płyn przenoszący ciepło, taki jak, między innymi, czynnik chłodniczy, woda, glikol lub solanka. Podczas przepływu płynu chłodzącego przez wężownicę 106, płyn ten może odbierać ciepło od płynu chłodzącego 52 umieszczonego w basenie. Ogrzany płyn chłodzący z wężownicy 106 może być następnie zastosowany do doprowadzania ciepła do innej części instalacji 8 IGCC. Na przykład, wężownica 106 wymiennika ciepła może być użyta jako część procesu odzysku ciepła odpadowego w celu dostarczenia ciepła do jakiegoś procesu przemysłowego lub zastosowania, w którym stosuje się ci epło o niskiej temperaturze. W jednym przykładzie, ciepło to może być użyte do zapewnienia wstępnego ogrzewania do turbiny parowej 35 i/lub systemu HRSG 23, pokazanego na fig. 1.

Na fig. 12 pokazano mechanizm dławienia przepływu znajdujący się pomiędzy komorą wewnętrzną 58, a komorą zewnętrzną 60. W szczególności, rura ssąca 56 ma przedłużenie 112, które zapewnia ograniczenie przepływu pomiędzy komorą wewnętrzną 58, a komorą zewnętrzną 60 wewnątrz i/lub tuż nad stożkową sekcją 59. Przedłużenie 112 łączy rurę ssącą 56 ze stożkową sekcją 59 zbiornika 50. Przedłużenie 112 może mieć strukturę pierścieniową o średnicy odpowiadającej średnicy rury ssącej 56. W przedłużeniu 112 znajdują się otwory 114 umożliwiające przepływ płynu chłodzące10

PL 216 441 B1 go pomiędzy komorą wewnętrzną 58, a komorą zewnętrzną 60. Otwory 114 służą do ograniczania przepływu płynu pomiędzy komorą wewnętrzną 58, a zewnętrzną komorą 60. Otwory 114 mogą mieć wymiary wystarczające do hamowania zatykania się otworów 114 przez żużel 16, który zbiera się na dnie zbiornika 50 i w oknie wylotowym 62. Ponadto liczba i/lub wymiary otworów 114 mogą być inne w celu regulowania wielkości dławienia realizowanego przez przedłużenie 112.

Podsumowując, na fig. 2-12 przedstawiono ogólnie mechanizmy dławienia przepływu umieszczone w basenie z płynem chłodzącym 52 w komorze zewnętrznej 60 i/lub pomiędzy komorą wewnętrzną 58, a komorą zewnętrzną 60. Te mechanizmy dławiące przepływ mogą być skonstruowane tak, żeby zmniejszały fluktuacje przepływu poprzez ograniczanie przepływu płynu chłodzącego 52 wewnątrz zbiornika 50.

Natomiast w innych przykładach wykonania mechanizmy dławiące przepływ mogą być umieszczone w komorze wewnętrznej 58 w celu oddziaływania na przepływ gazu syntezowego 47 i/lub płynu chłodzącego 52 płynącego przez komorę wewnętrzną 58. W szczególności, ograniczniki przepływu opisane na fig. 13-17 mogą być skonstruowane w celu zwiększenia lub zmniejszenia spadku ciśnienia, jaki występuje wzdłuż komory wewnętrznej 58. W niektórych przykładach wykonania mechanizmy dławiące przepływ mogą być skonstruowane tak, żeby zwiększały spadek ciśnienia, ograniczając w ten sposób fluktuacje przepływu. Natomiast w innych przykładach wykonania mechanizmy dławiące przepływ mogą być skonstruowane w celu zmniejszenia spadku ciśnienia.

Na fig. 13 pokazano pierścień dławiący 118 umieszczony w komorze wewnętrznej 58. Pierścień 118 zawiera pierścieniową strukturę umieszczoną koncentrycznie w przestrzeni pomiędzy rurą ssącą 56, a rurą zanurzeniową 54. Jak widać, pierścień 118 jest zamontowany lub w inny sposób przymocowany do powierzchni wewnętrznej rury ssącej 56. Jednakże w innych przykładach wykonania pierścień 118 może być przymocowany do powierzchni zewnętrznej rury zanurzeniowej 54. Pierścień 118 może być skonstruowany tak, żeby zwiększał opór stawiany przepływowi płynu, takiego jak gaz syntezowy 47 lub płyn chłodzący 52, wewnątrz komory wewnętrznej 58, co z kolei może zwiększyć spadek ciśnienia wzdłuż komory wewnętrznej 53 w celu zmniejszenia fluktuacji przepływu.

Na fig. 14 pokazano rzut z góry elementu składowego 46 systemu do gazyfikacji ilustrujący pierścień 118 umieszczony wewnątrz komory wewnętrznej 58. W szczególności, pierścień 118 jest przyspawany, przykręcony śrubami lub w inny sposób przymocowany pierścieniowo do powierzchni wewnętrznej rury ssącej 56 w celu zmniejszenia pola powierzchni przepływu przez pierścieniową komorę wewnętrzną 58.

Na fig. 15 pokazano inny przykład wykonania elementu składowego 46 systemu do gazyfikacji z rurą zanurzeniową 54, która zawiera perforowaną sekcję 120. W szczególności, perforowana sekcja 120 zawiera szereg otworów 121 rozmieszczonych obwodowo wokół rury zanurzeniowej 54 w jednym lub więcej rzędach. Otwory 121 umożliwiają przepływ gazu syntezowego przez perforacje w rurze zanurzeniowej 54, co może zmienić profil przepływu gazu przez komorę wewnętrzną 58. W szczególności, część gazu syntezowego 47 może płynąć bezpośrednio przez ściany rury zanurzeniowej 54 do komory wewnętrznej 58 omijając dolne części komory wewnętrznej 58, które zawierają basen z płynem chłodzącym 52. Perforacje te mogą umożliwiać wiele dróg przepływu gazu syntezowego wzdłuż długości rury zanurzeniowej 54, a nie kierować gaz syntezowy wzdłuż dolnego pierścieniowego obwodu rury zanurzeniowej 54. Otwory 121 mogą mieć wystarczające wymiary, aby zahamować zatykanie ich przez osady popiołu. Ponadto, w miarę podnoszenia się poziomu 78 płynu chłodzącego 52 w basenie, otwory 121 mogą umożliwiać płynowi chłodzącemu 52 przepływ przez otwory 121 do komory wewnętrznej 58. Innymi słowy, w miarę podnoszenia się poziomu 78 płynu chłodzącego 52 otaczającego rurę zanurzeniową 54, gaz syntezowy 47 może wpływać do komory wewnętrznej 58 przez górny rząd otworów 121, natomiast woda może płynąć przez dolne rzędy otworów 121. Można zastosować dowolną liczbę rzędów otworów 121. Ponadto średnica i liczba otworów mogą się zmieniać.

Na fig. 16-18 pokazano przykłady wykonania elementu składowego 46 systemu do gazyfikacji z pominiętą rurą ssącą 56. W tych przykładach wykonania, przegroda 64 i pierścień chłodzący 68 również zostały pominięte w celu ogólnego opisu płuczki wieżowej, takiej jak płuczka wieżowa 19 pokazana na fig. 1. Jednakże w innych przykładach wykonania można w zespole chłodzącym, takim jak zespół chłodzący 14 pokazany na fig. 1, zastosować również mechanizmy dławiące przepływ pokazane na fig. 16-18.

Jak pokazano na fig. 16, gaz syntezowy 47 może płynąć rurą zanurzeniową 54 wewnątrz zbiornika 50, jak pokazano ogólnie strzałkami. Gaz syntezowy 47 może następnie wypływać rurą zanurzeniową 54 i płynąć przez basen z płynem chłodzącym 52 znajdujący się w stożkowej sekcji 59 zbiornika

PL 216 441 B1

50. Gaz syntezowy 47 może stykać się z płynem chłodzącym 52, powodując odparowanie pewnej części płynu chłodzącego, a tym samym chłodzić gaz syntezowy 47 i usuwać z gazu syntezowego 47 wtrącone cząstki stałe i/lub wodę.

Z rury zanurzeniowej 54 gaz syntezowy może płynąć do góry przez komorę zewnętrzną 60. Komora zewnętrzna 60 może być ogólnie utworzona w pierścieniowej przestrzeni pomiędzy rurą zanurzeniową 54, a ścianami zbiornika 50. W celu zmniejszenia fluktuacji przepływu wewnątrz elementu składowego 46 systemu do gazyfikacji, pierścieniowa płyta dławiąca 130 rozciąga się wewnątrz komory zewnętrznej 60 pomiędzy ścianami zbiornika 50, a rurą zanurzeniową 54. Podobnie do płyty dławiącej 70 pokazanej na fig. 2, płyta dławiąca 130 może być skonstruowana tak, żeby rozpraszała energię z fluktuacji przepływu w basenie z cieczą chłodzącą 52. Płyta dławiąca 130 ma średnicę wewnętrzną 126, która ogólnie odpowiada średnicy zewnętrznej rury zanurzeniowej 54. Płyta dławiąca 130 ma średnicę zewnętrzną 74, która ogólnie odpowiada średnicy wewnętrznej zbiornika 50. W ten sposób płyta dławiąca 70 jest umieszczona w styczności ze ścianami zbiornika 50 i rurą zanurzeniową 54 w celu ograniczania przepływu cieczy chłodzącej 52 przez komorę zewnętrzną 60. Płyta dławiąca 130 może być przymocowana do ścian zbiornika 50 i/lub rury zanurzeniowej 54 techniką spawania, przykręcania śrubami lub za pomocą dowolnych innych nadających się do tego środków.

Otwory 75 w płycie dławiącej 130 umożliwiają płynowi chłodzącemu 52 przepływ przez płytę dławiącą 130. Jednakże pole powierzchni przepływu zapewniane przez otwory 75 przez komorę 60 może być znacznie mniejsze niż pole powierzchni przepływu w sekcjach komory 60 nieograniczonych przez płytę dławiącą 130. Według niektórych przykładów wykonania, płyta dławiąca 130 może działać jak mechanizm ograniczający przepływ, który zmniejsza pole powierzchni przepływu przez część komory zewnętrznej 60 zajętą przez płytę dławiącą o co najmniej w przybliżeniu 50-100 procent, oraz wszystkie przedziały pośrednie pomiędzy nimi. Bardziej szczegółowo, płyta dławiąca 130 może działać jak mechanizm ograniczający przepływ, który zmniejsza pole powierzchni przepływu przez część komory zewnętrznej 60 zajętą przez płytę dławiącą o co najmniej w przybliżeniu 80-100 procent, oraz wszystkie przedziały pośrednie pomiędzy nimi.

Płyta dławiąca 130 jest ogólnie umieszczona wewnątrz komory zewnętrznej 60 tak, że płyta dławiąca 130 jest zanurzona w basenie z płynem chłodzącym 52. Na przykład, płyta dławiąca 130 może być umieszczona poniżej poziomu 76 płynu chłodzącego 52 w basenie wewnątrz komory zewnętrznej 60. W niektórych przykładach wykonania płyta dławiąca 70 może być umieszczona nad poziomem 78 płynu chłodzącego 52 w basenie wewnątrz rury zanurzeniowej 54. Natomiast w innych przykładach wykonania płyta dławiąca 130 może być umieszczona poniżej poziomu 78 płynu chłodzącego 52 w basenie wewnątrz rury zanurzeniowej 54. Ponadto płyta dławiąca 130 może być ogólnie umieszczona na wysokości nad stożkową sekcją 59 zbiornika 50, która wystarcza do tego aby przeszkadzać w gromadzeniu się cząstek stałych wewnątrz otworów płyty dławiącej.

Na fig. 17 pokazano rzut z góry płyty dławiącej 130. Płyta 130 dławiąca ma pole powierzchni 80 określone ogólnie jako różnica pomiędzy średnicą zewnętrzną 74, a średnicą wewnętrzną 126. Otwory 75 są rozstawione obwodowo wokół pola powierzchni 80. Jak zauważono powyżej, pole powierzchni 80 i pole otworów 75 może ogólnie odpowiadać całkowitemu pierścieniowemu polu powierzchni przepływu dostępnemu dla wody do przepłynięcia przez komorę zewnętrzną 60 pionowo w zbiorniku 50. Jak opisano powyżej w odniesieniu do fig. 16, płyta dławiąca 70 może być skonstruowana tak, żeby ograniczała pole powierzchni przepływu do pola powierzchni zapewnionego przez otwory 75, które są rozmieszczone wewnątrz pola powierzchni 80. W niektórych przykładach wykonania pole powierzchni otworów 75 może stanowić w przybliżeniu 1-50% całkowitego dostępnego pierścieniowego pola powierzchni przepływu, jakie jest określone przez pole powierzchni 80 i otwory 75. W ramach płyty dławiącej 130 może się zmieniać liczba, odstępy, wymiary i kształty otworów 75. Na przykład, otwory 75 mogą mieć przekrój poprzeczny, między innymi, okrągły, owalny, eliptyczny, prostokątny, kwadratowy lub sześciokątny. Ponadto w ramach płyty dławiącej może być dowolna liczba otworów o zmiennych kształtach i wymiarach. Na przykład, wymiary i liczba otworów 75 mogą być regulowane w celu zapewnienia pożądanego zmniejszenia pola powierzchni przepływu z równoczesnym zapewnieniem otworów na tyle dużych, żeby były odporne na zatykanie.

Na fig. 18 pokazano pierścienie dławiące 98 zastosowane wewnątrz elementu składowego 46 systemu do gazyfikacji z pominiętą rurą ssącą 56. Pierścienie dławiące 98 mogą być umieszczone na ścianach zbiornika 50 i/lub rurze zanurzeniowej 54. Każdy pierścień dławiący 98 może rozciągać się tylko częściowo pomiędzy ścianami zbiornika 50, a rurą zanurzeniową 54. Jak pokazano, dwa pierścienie dławiące 98 są umieszczone w styczności ze ścianami zbiornika 50 i jeden pierścień dławiący

PL 216 441 B1 jest umieszczony w styczności z rurą zanurzeniową 54. W niektórych przykładach wykonania pierścienie dławiące 98 mogą być skonstruowane tak, żeby przechodziły jeden w drugi tworząc wężykową drogę przepływu płynu chłodzącego 52 przez komorę zewnętrzną 60. Wężykowa droga przepływu może być skonstruowana w celu zmniejszenia fluktuacji przepływu. Ponadto pierścienie dławiące 98 mogą być skośne w kierunku stożkowej sekcji 59 w celu hamowania gromadzenia się osadów na pierścieniach dławiących 98.

W innych przykładach wykonania, liczba i/lub względne położenia pierścieni dławiących 98 mogą być inne. Na przykład, do ścian zbiornika 50, do rury zanurzeniowej 54 lub do obu tych elementów mogą być przymocowane jeden, dwa, trzy, cztery lub więcej pierścieni dławiących 98. Ponadto może się zmieniać kąt ustawienia pierścieni dławiących 98. Na przykład, pierścienie dławiące 98 mogą być ustawione prostopadle względem ścian zbiornika 50, albo pierścienie dławiące 98 mogą być pochylone w kierunku stożkowej sekcji 59 zbiornika 50 pod różnymi kątami. W niektórych przykładach wykonania pierścienie dławiące 98 mogą być podtrzymywane przez podpory 100 rozciągające się od pierścieni dławiących 98 w kierunku zbiornika 50 i rury zanurzeniowej 54. Pierścienie dławiące 98 i/lub podpory 100 mogą być przyspawane, przykręcone śrubami lub w inny sposób przymocowane do ścian zbiornika 50 i/lub rury zanurzeniowej 54.

Pokazane na fig. 2-18 mechanizmy dławiące przepływ mogą być stosowane oddzielnie lub w połączeniu ze sobą. Ponadto, jak można się zorientować, względne wymiary, kształty i geometrie mechanizmów dławiących przepływ mogą być różne. Ponadto, można pominąć pewne elementy składowe, takie jak rura ssąca 56 i/lub pierścień chłodzący 68. Te mechanizmy dławiące przepływ mogą być stosowane w elemencie składowym 46 systemu do gazyfikacji podczas początkowego wytwarzania, albo też mechanizmu dławiące przepływ mogą być wbudowywane w istniejące elementy skład owe 46 systemu do gazyfikacji. Ponadto mechanizmy dławiące przepływ mogą być regulowane na podstawie parametrów roboczych, takich jak, między innymi, typ paliwa węglowego, sprawność systemu, obciążenie systemu lub warunki środowiskowe, w celu uzyskania pożądanej wielkości dławienia przepływu.

W opisie zamieszczono przykłady ujawniające wynalazek, w tym najlepszy tryb jego realizacji, a także umożliwiające każdej osobie biegłej w tej dziedzinie realizację wynalazku, w tym wykonanie i użycie dowolnych urządzeń lub systemów oraz wdrożenie mających zastosowanie metod. Nadający się do opatentowania zakres wynalazku jest określony przez zastrzeżenia patentowe i może obejmować inne przykłady, jakie mogą się wydawać osobom biegłym w tej dziedzinie. Takie inne przykłady mieszczą się w zakresie zastrzeżeń patentowych jeżeli mają elementy strukturalne nieróżniące się od dosłownego języka zastrzeżeń albo jeśli, zawierają równoważne elementy strukturalne z nieistotnymi różnicami od dosłownego języka zastrzeżeń.

Wykaz elementów

8. System IGCC

11. Generator gazu

13. Gorący gaz syntezowy

14. Zespół chłodzący

16. Żużel

17. Ochłodzony gaz syntezowy

19. Płuczka wieżowa

20. Produkcja siarki

21. Płuczkowy gaz syntezowy

22. Składniki zawierające siarkę

23. Generator pary wodnej z odzyskiem ciepła

24. Uzdatnianie wody

25. Ciecz

26. Generator pary z odzyskiem ciepła

27. System oczyszczania wody

28. Gaz syntezowy

29. Komora spalania

30. Powietrze

31. Sprężarka

32. Azot

33. Sprężarka rozcieńczonego azotu

PL 216 441 B1

Wylot

Turbina parowa

Generator energii elektrycznej Wylot

Turbina parowa

Generator

Para wodna

Skraplacz

Płyn chłodzący

Wieża chłodnicza

Skroplona para wodna

Element składowy systemu do gazyfikacji

Gaz syntezowy

Zbiornik

Płyn chłodzący

Otwór

Rura zanurzeniowa

Rura ssąca

Komora wewnętrzna

Stożkowa sekcja

Komora zewnętrzna

Cząstki stałe

Okno wylotowe

Przegroda

Wylot

Pierścień chłodzący

Płyta dławiąca

Średnica wewnętrzna

Średnica zewnętrzna

Otwory

Poziom

Pole powierzchni

Obwód zewnętrzny

Obwód wewnętrzny

Płyta dławiąca

Rury bocznikowe

Zawory

Pole powierzchni

Pierścień dławiący

Podpora

Pręty dławiące

Klocki/pływaki

Wężownica wymiennika ciepła

Wlot

Wylot

Przedłużenie rury ssącej

Otwory

Pierścień

Przedłużenie rury zanurzeniowej

Otwory

Szerokość

Średnica wewnętrzna rury ssącej Średnica zewnętrzna rury zanurzeniowej

Claims

1. Element składowy systemu do gazyfikacji paliwa, znamienny tym, że zawiera zbiornik (50) skonfigurowany tak, żeby utrzymywał basen z płynem chłodzącym (52), rurę zanurzeniową (54) umieszczoną w zbiorniku (50) w celu kierowania innego płynu (47) w kierunku basenu, rurę ssącą (56) otaczającą rurę zanurzeniową (54) w celu utworzenia komory wewnętrznej (58) pomiędzy rurą zanurzeniową (54) a rurą ssącą (56) oraz komorę zewnętrzną (60) pomiędzy rurą ssącą (56) a ścianami zbiornika; oraz jeden lub więcej mechanizmów dławiących przepływ (70, 88, 98, 100, 102, 104, 106, 112, 118, 120, 130) umieszczonych w jednej lub więcej komorze wewnętrznej (58), komorze zewnętrznej (60), albo pomiędzy nimi, i skonfigurowanych tak, żeby dławiły przepływ płynu chłodzącego (52), lub innego płynu (47), albo obu, wewnątrz elementu składowego systemu do gazyfikacji.

2. Element składowy według zastrz. 1, znamienny tym, że mechanizm dławiący zawiera jeden lub więcej pierścieniowy pierścień (70, 88, 98, 130) umieszczony koncentrycznie wokół rury ssącej (56) w celu zmniejszenia pola powierzchni przepływu przez komorę zewnętrzną (60) o co najmniej w przybliżeniu 80 procent.

3. Element składowy według zastrz. 1, znamienny tym, że mechanizm dławiący zawiera pierwszy pierścieniowy pierścień (98) umieszczony w styczności ze zbiornikiem (50), a drugi pierścieniowy pierścień (98) jest umieszczony w styczności z rurą, i skonstruowane tak, żeby przechodziły jeden w drugi tworząc wężykową drogę przepływu płynu chłodzącego (52) przez komorę zewnętrzną (60).

4. Element składowy według zastrz. 1, znamienny tym, że mechanizm dławiący przepływ zawiera pierścieniową płytę (98) z obwodem zewnętrznym umieszczonym w styczności ze zbiornikiem (50), obwodem wewnętrznym (84) umieszczonym w styczności z rurą ssącą (56) i wielu otworami (75) skonfigurowanymi tak, że umożliwiają przepływ płynu chłodzącego (52) przez płytę (70).

5. Element składowy według zastrz. 1, znamienny tym, że zbiornik (50) zawiera rury bocznikowe (90) skonfigurowane tak, żeby kierowały płyn wokół części komory zewnętrznej (60), i w którym mechanizm dławiący zawiera pierścieniową płytę (88) skonfigurowaną tak, że przeszkadza przepływowi płynu chłodzącego (52) przez część komory zewnętrznej (60) i kieruje przepływ płynu chłodzącego (52) przez rury bocznikowe (90).

6. Element składowy według zastrz. 1, znamienny tym, że mechanizm dławiący zawiera pływające klocki (104) skonfigurowane tak, że pływają w basenie.

7. Element składowy według zastrz. 1, znamienny tym, że mechanizm dławiący zawiera rurowy wymiennik ciepła (106) umieszczony spiralnie wokół rury ssącej (56).

8. Element składowy według zastrz. 1, znamienny tym, że mechanizm dławiący zawiera pierścieniowe przedłużenie (112) rury ssącej sprzężone ze stożkową częścią (59) zbiornika (50) skonfigurowanego tak, że utrzymuje basen, i w którym pierścieniowe przedłużenie (112) zawiera perforowane otwory (114) skonfigurowane tak, że umożliwiają przepływ płynu chłodzącego (52) pomiędzy komorą wewnętrzną (58) a komorą zewnętrzną (60).

9. Element składowy według zastrz. 1, znamienny tym, że mechanizm dławiący zawiera pierścieniowy pierścień (118) umieszczony wewnątrz komory wewnętrznej (58).

10. Element składowy według zastrz. 1, znamienny tym, że mechanizm dławiący zawiera pierścieniowe przedłużenie (120) rury zanurzeniowej (54) skonfigurowane tak, żeby ciągnęło się w kierunku basenu, i w którym pierścieniowe przedłużenie (120) zawiera perforowane otwory (121) skonfigurowane tak, żeby umożliwiały przepływ płynu chłodzącego (52) lub innego płynu chłodzącego (47), albo obu, przez ściany rury zanurzeniowej (54).