PL218879B1 - Instalacja chłodzenia przy zgazowaniu - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest instalacja chłodzenia przy zgazowaniu.

Tego typu instalacja jest stosowana zwłaszcza dla chłodzenia gazu z generatora gazowego.

Znane elektrownie pracujące w technologii bloku gazowo-parowego ze zintegrowanym zgazowaniem paliwa (IGCC) są zdolne do wytwarzania energii z różnych surowców węglowodorowych, takich jak węgiel, stosunkowo czysto i wydajnie. Technologia IGCC może przetwarzać surowiec węglowodorowy w mieszaninę gazową zawierającą tlenek węgla (CO) oraz wodór (H2), na przykład gaz syntezowy, w wyniku reakcji z parą wodną w generatorze gazowym. Te gazy mogą być chłodzone, oczyszczane, oraz wykorzystywane jako paliwo w elektrowni o konwencjonalnym cyklu złożonym. Na przykład chłodnica radiacyjna gazu syntezowego (RCS) może otrzymywać oraz chłodzić gaz syntezowy przed reaktorem konwersji tlenku węgla parą wodną (WGS), oraz/albo innymi oczyszczaczami gazu. Niestety, wysoka temperatura gazu syntezowego wchodzącego do gardzieli chłodnicy RSC może potencjalnie uszkodzić rurki wymiennika ciepła oraz/albo korpus chłodnicy RSC bez dostatecznej ochrony termicznej. Ponadto zmiany termiczne w chłodnicy RSC mogą powodować znaczne termiczne rozszerzanie oraz kurczenie się, które komplikuje budowę ochrony termicznej gardzieli chłodnicy RSC.

Instalacja chłodzenia przy zgazowaniu, według wynalazku, zawierająca obudowę mającą wlot i wylot oraz przestrzeń wewnętrzną pomiędzy wlotem i wylotem, przy czym przestrzeń wewnętrzna zawiera gardziel przylegającą do wlotu, zaś gardziel rozszerza się w kierunku przepływu od wlotu w stronę wylotu dla zdefiniowania kanału gazu, który rozciąga się osiowo w kierunku przepływu, wzdłuż osi obudowy, charakteryzuje się tym, że zawiera pierwszą grupę cegieł termoizolacyjnych ułożonych wokół kanału gazu i drugą grupę cegieł termoizolacyjnych ułożonych wokół pierwszej grupy cegieł termoizolacyjnych oraz uszczelnienie ułożone w gardzieli obudowy wokół drugiej grupy cegieł termoizolacyjnych, przy czym uszczelnienie zawiera mieszek mający przemienne żebra i rowki oraz materiał termoizolacyjny dopasowany do przemiennych żeber i rowków mieszka, zaś pomiędzy drugą grupą cegieł termoizolacyjnych i uszczelnieniem jest usytuowana wykładzina termoizolacyjna, a pomiędzy wykładziną termoizolacyjną i materiałem termoizolacyjnym jest usytuowana osłona cieplna zawierająca materiał termicznie oporny.

Korzystnym jest gdy mieszek zawiera pierścieniową ściankę mającą zmienną średnicę, która promieniowo zwiększa się oraz zmniejsza w przemienny sposób, wzdłuż kierunku przepływu dla określenia przemiennych żeber i rowków.

Materiał termoizolacyjny rozciąga się bezpośrednio wzdłuż ściany przemiennych żeber i stanowi wypełnienie przestrzeni w obrębie żeber.

Górne i dolne czoło wzdłużne każdej cegły drugiej grupy cegieł termoizolacyjnych zawiera pierścieniowy występ i pierścieniowy rowek oraz promieniowy występ oporowy usytuowany pomiędzy pierścieniowym występem i pierścieniowym rowkiem.

Korzystnym jest gdy pomiędzy końcami wzdłużnymi sąsiednich cegieł termoizolacyjnych jest uformowana blokująca powierzchnia przylegania, a pierścieniowy występ i rowki sąsiednich cegieł termoizolacyjnych są odbierane jeden w drugim.

Korzystnie mieszek zawiera średnicę podstawy, a zmienna średnica promieniowo zwiększa się i zmniejsza, zarówno więcej jak i mniej niż średnica podstawy, w szczególności zmienna średnica promieniowo zwiększa się oraz zmniejsza, tylko bardziej niż średnica podstawy.

Korzystnie mieszek zawiera średnicę podstawy, a zmienna średnica promieniowo zwiększa się oraz zmniejsza, tylko mniej niż średnica podstawy.

Mieszek jest metalowy, przy czym mieszek ma kształt rozszerzający się i kurczący wzdłuż kierunku przepływu. Patrząc w kierunku przepływu, za uszczelnieniem pierścieniowym wewnątrz obudowy są umieszczone przewody rurowe wymiennika ciepła.

Druga grupa cegieł termoizolacyjnych jest przesunięta osiowo względem pierwszej grupy cegieł termoizolacyjnych.

Instalacja chłodzenia przy zgazowaniu, według innego wariantu według wynalazku, charakteryzuje się tym, że zawiera pierwszą grupę cegieł termoizolacyjnych usytuowaną obwodowo wokół kanału gazu i wzdłużnej osi obudowy oraz drugą grupę cegieł termoizolacyjnych usytuowaną obwodowo wokół pierwszej grupy cegieł termoizolacyjnych i wzdłużnej osi obudowy oraz zawierająca blokująca powierzchnię przylegania pomiędzy końcami wzdłużnymi sąsiednich cegieł termoizolacyjnych usytuowanych wzdłuż osi wzdłużnej obudowy dla blokowania ruchu promieniowego pomiędzy sąsiednimi

PL 218 879 B1 cegłami termoizolacyjnymi wzdłuż osi promieniowej obudowy, przy czym oś promieniowa rozciąga się w kierunku promieniowym odpowiednio do osi wzdłużnej obudowy oraz zawiera uszczelnienie mieszkowe, usytuowane wokół drugiej grupy cegieł termoizolacyjnych, a ponadto instalacja zawiera wiele przewodów rurowych wymiennika ciepła, usytuowanych za uszczelnieniem mieszkowym, przy czym uszczelnienie mieszkowe jest uformowane do rozszerzania się oraz kurczenia w odpowiedzi na kurczenie się albo rozszerzanie termiczne wielu przewodów rurowych wymiennika ciepła. Uszczelnienie mieszkowe zawiera mieszki mające przemienne żebra i rowki, przy czym materiał termoizolacyjny jest dopasowany do przemiennych żeber i rowków mieszka. Korzystnie druga grupa cegieł termoizolacyjnych jest przesunięta osiowo względem pierwszej grupy cegieł termoizolacyjnych.

Wokół drugiej grupy cegieł termoizolacyjnych jest usytuowana wykładzina termoizolacyjna, a pomiędzy wykładziną termoizolacyjną oraz uszczelnieniem mieszkowym jest usytuowany materiał termoizolacyjny.

Górne i dolne czoło osiowe każdej cegły drugiej grupy cegieł termoizolacyjnych zawiera pierścieniowy występ i pierścieniowy rowek oraz promieniowy występ oporowy uformowany pomiędzy pierścieniowym występem i pierścieniowym rowkiem, przy czym blokująca powierzchnia przylegania jest uformowana pomiędzy końcami wzdłużnymi sąsiednich cegieł, zaś pierścieniowy występ i rowki sąsiednich cegieł są odbierane jeden w drugim dla utworzenia blokującej powierzchni przylegania.

Instalacja chłodzenia przy zgazowaniu, według kolejnego wariantu według wynalazku, charakteryzuje się tym, że zawiera pierwszą grupę cegieł termoizolacyjnych usytuowaną obwodowo wokół kanału gazu oraz drugą grupę cegieł termoizolacyjnych usytuowanych obwodowo wokół pierwszej grupy cegieł termoizolacyjnych, przy czym każda cegła drugiej grupy cegieł termoizolacyjnych zawiera pierwszą wzdłużną powierzchnię mająca pierwszą blokującą powierzchnię przylegania zawierająca pierwsze rowki i pierwsze występy oraz pierwszy promieniowy występ oporowy pomiędzy pierwszym rowkiem i pierwszym występem, oraz drugą wzdłużną powierzchnię mającą drugą blokująca powierzchnię przylegania zawierającą drugi rowek i drugi występ oraz drugi promieniowy występ pomiędzy drugim rowkiem i drugim występem, przy czym pierwsza i druga powierzchnia wzdłużna są usytuowane na wzdłużnych przeciwległych bokach cegły, zaś pierwsza blokująca powierzchnia przylegania pierwszej cegły pasuje do drugiej blokującej powierzchni przylegania drugiej cegły termoizolacyjnej dla określenia blokującej powierzchni przylegania, przy czym pierwsza i druga cegła drugiej grupy cegieł termoizolacyjnych są osiowo ułożone jedna na drugiej, zaś blokująca powierzchnia przylegania blokuje promieniowy ruch pomiędzy pierwszą i drugą cegłą, a ponadto instalacja zawiera wykładzinę termoizolacyjną, usytuowaną wokół drugiej grupy cegieł termoizolacyjnych oraz uszczelnienie mieszkowe, usytuowane wokół wykładziny termoizolacyjnej i zawierające mieszek mający przemienne żebra i rowki, a pomiędzy wykładziną termoizolacyjną i uszczelnieniem mieszkowym jest usytuowany materiał termoizolacyjny oraz wiele przewodów rurowych wymiennika ciepła, usytuowanych za uszczelnieniem mieszkowym, przy czym uszczelnienie mieszkowe jest uformowane do rozszerzania się i kurczenia w kierunku przepływu.

Korzystnie uszczelnienie mieszkowe zawiera ściankę pierścieniową, mającą zmienną średnicę, która promieniowo zwiększa się oraz zmniejsza, w naprzemienny sposób, wzdłuż kierunku przepływu.

Uszczelnienie mieszkowe jest usytuowane w pierwszych 40 procentach części w kształcie kopuły, w pobliżu wlotu gazu do obudowy, przy czym w części obudowy o kształcie kopuły jest umieszczona gardziel obudowy.

Zaletą proponowanego rozwiązania jest prosta i niezawodna konstrukcja. Ujawnione przykłady wykonania korzystnie zawierają uszczelnienie pierścieniowe mające mieszek, który rozszerza się oraz kurczy w odpowiedzi na przemieszczenie (na przykład rozszerzalność oraz skurcz cieplny). Mieszek może być usytuowany w różnych instalacjach oraz urządzeniach, takich jak urządzenia występujące w wyposażeniu przemysłowym, elektrowniach albo w innych zastosowaniach. Na przykład, uszczelnienie pierścieniowe może być zamontowane w instalacji chłodzenia przy zgazowaniu, takiej jak chłodnica radiacyjna gazu syntezowego (RCS), przystosowana do chłodzenia gazu syntezowego, pochodzącego z generatora gazu w elektrowni pracującej w technologii bloku gazowo-parowego ze zintegrowanym zgazowaniem paliwa (IGCC). W pewnych przykładach wykonania, uszczelnienie pierścieniowe jest zamontowane w obszarze gardzieli chłodnicy RSC, aby blokować wyciek gazu syntezowego do komory kopuły oraz w innych miejscach wewnątrz chłodnicy RSC. Na przykład uszczelnienie pierścieniowe blokuje osiągnięcie przez wyciek gazu syntezowego rurek wymiennika ciepła oraz/albo ścianek chłodnicy RSC. Należy zauważyć, że chłodnica RSC jest poddawana znacznym zmianom temperatury, które mogą powodować rozszerzanie oraz kurczenie termiczne, i w ten sposób

PL 218 879 B1 przemieszczanie się części składowych wewnątrz chłodnicy RSC. Mieszek uszczelnienia pierścieniowego rozszerza się oraz kurczy w odpowiedzi na te ruchy, utrzymując w ten sposób stałe uszczelnienie, w celu zablokowania przecieku gazu syntezowego. W przedstawionych przykładach wykonania, mieszek uszczelnienia pierścieniowego zawiera zmienną średnicę, która promieniowo zwiększa się oraz zmniejsza w kierunku przepływu gazu syntezowego przez chłodnicę RSC. W jednym przykładzie zmienna średnica mieszka promieniowo zwiększa się oraz zmniejsza zarówno bardziej niż średnica podstawy jak i mniej niż średnica podstawy. W innym przykładzie zmienna średnica mieszka promieniowo zwiększa się oraz zmniejsza albo tylko mniej niż albo tylko bardziej niż średnica podstawy. Jednakże mieszek może mieć inne konfiguracje w zakresie ujawnionej uszczelki pierścieniowej.

W pewnych przykładach instalacja chłodzenia jest używana w połączeniu z uszczelnieniem pierścieniowym w chłodnicy RSC aby zapewnić, że gorący gaz syntezowy wchodzący do chłodnicy RSC nie uszkadzał termicznie uszczelki pierścieniowej. Na przykład system ogniotrwały może zawierać różne materiały ogniotrwałe zdolne do utrzymania ich fizycznych oraz/albo chemicznych właściwości w temperaturach zasadniczo wyższych niż około 538°C (1000°F). Korzystnie instalacja chłodzenia zawiera jeden albo więcej zestawów cegieł ogniotrwałych, które utrzymują ich ustalony z góry kształt fizyczny przy wystawieniu na działanie wysokich temperatur takich jak w przybliżeniu od 538°C (1000°F) do 1649°C (3000°F) (na przykład 1537°C (2800°F)). Na przykład wysokie temperatury mogą być co najmniej równe albo wyższe niż około 538°C (1000°C), 815°C (1500°F), 1093°C (2000°F), 1371°C (2500°F), albo 1649°C (3000°F). Te cegły ogniotrwałe wyznaczają kształt pierścieniowy wewnątrz chłodnicy RSC, na przykład poprzez osiowe, promieniowe oraz/albo obwodowe układanie cegieł. System ogniotrwały może również zawierać jedną albo więcej warstw albo wykładzin z materiału termoizolacyjnego, na przykład w kształcie pierścienia wewnątrz chłodnicy RSC. System ogniotrwały, może zawierać materiał termoizolacyjny, usytuowany wzdłuż uszczelnienia pierścieniowego, wykładzinę termoizolacyjną usytuowaną promieniowo wewnątrz materiału termoizolacyjnego, pierwszą grupę cegieł termoizolacyjnych usytuowanych promieniowo wewnątrz wykładziny termoizolacyjnej, oraz drugą grupę cegieł termoizolacyjnych, usytuowanych promieniowo wewnątrz pierwszej grupy cegieł termoizolacyjnych. Elementy składowe systemu ogniotrwałego współpracują aby zmniejszyć do minimum temperaturę powierzchni uszczelnienia pierścieniowego podczas pracy chłodnicy RSC. W tych przykładach wykonania, instalacja chłodzenia blokuje przenoszenie ciepła do uszczelnienia pierścieniowego, utrzymując w ten sposób uszczelnienie pierścieniowe w dostatecznie niskiej temperaturze. Korzystnie instalacja chłodzenia jest używana bez aktywnej instalacji chłodzenia, na przykład rurek wymiennika ciepła, dla uszczelnienia pierścieniowego.

Dla lepszego zilustrowania proponowanego rozwiązania na fig. 1 przedstawiono i opisano schemat blokowy przykładu wykonania elektrowni w technologii bloku gazowo-parowego ze zintegrowanym zgazowaniem paliwa (IGCC) zawierającej chłodnicę radiacyjną gazu syntezowego.

Jak to przedstawiono na fig. 1 instalacja 100 jest instalacją w technologii bloku gazowoparowego ze zintegrowanym zgazowaniem paliwa (IGCC), która może być napędzana gazem syntetycznym czyli syngazem. Części składowe instalacji IGCC 100 zawierają źródło paliwa 102, takiego jak paliwo stałe, które jest używane jako źródło energii dla instalacji IGCC. Źródło paliwa 102 zawiera węgiel, koks ponaftowy, biomasę, materiały na bazie drewna, odpady rolnicze, smoły, gaz koksowniczy oraz asfalt, albo inne elementy zawierające węgiel.

Paliwo stałe ze źródła paliwa 102 jest przenoszone do zespołu przygotowania surowca 104. Zespół przygotowania surowca 104 na przykład, zmienia rozmiar albo kształt źródła paliwa 102 przez cięcie na kawałki, frezowanie, szatkowanie, sproszkowanie, brykietowanie lub przekształcenie w peletę źródła paliwa 102 w celu wytworzenia surowca. Dodatkowo, woda lub inne odpowiednie ciecze mogą być dodawane do źródła paliwa 102 w zespole przygotowania surowca 104, aby wytworzyć surowiec w postaci zawiesiny. W innych przykładach wykonania żadna ciecz nie jest dodawana do źródła paliwa 102, dostarczając w ten sposób surowiec suchy.

Surowiec korzystnie jest przenoszony do generatora gazowego 106 z zespołu przygotowania surowca 104. Generator gazowy 106 przetwarza surowiec na gaz syntezowy, na przykład mieszankę tlenku węgla oraz wodoru. Tę konwersję można uzyskać przez poddawanie surowca działaniu regulowanej ilości pary wodnej oraz tlenu przy podwyższonych ciśnieniach na przykład od około 20 barów do 85 barów, oraz temperaturach, na przykład od około 700 stopni Celsjusza do 1600 stopni Celsjusza, zależnie od rodzaju używanego generatora gazowego 106. Proces zgazowania zawiera surowiec poddawany procesowi pirolizy, gdzie surowiec jest podgrzewany. Temperatury wewnątrz generatora gazowego 106 mieszczą się w zakresie od około 150 stopni Celsjusza do 700 stopni Celsjusza, podPL 218 879 B1 czas procesu pirolizy, zależnie od źródła paliwa 102 używanego do wytwarzania surowca. Nagrzewanie surowca podczas procesu pirolizy wytwarza ciało stałe (na przykład zwęgloną substancję) oraz gazy resztkowe (na przykład tlenek węgla, wodór i azot). Zwęglona substancja pozostająca z surowca po procesie pirolizy może ważyć tylko do około 30% wagi pierwotnego surowca. Proces spalania może następnie występować w generatorze gazowym 106. Spalanie zawiera wprowadzanie tlenu do substancji zwęglonej oraz gazów resztkowych. Substancja zwęglona oraz gazy resztkowe reagują z tlenem tworząc dwutlenek węgla oraz tlenek węgla, które dostarczają ciepło do kolejnych reakcji zgazowania. Temperatury podczas procesu spalania mogą sięgać od około 700 stopni Celsjusza do 1600 stopni Celsjusza. Następnie, para wodna jest wprowadzana do generatora gazowego 106 podczas kroku zgazowania. Substancja zwęglona reaguje z dwutlenkiem węgla oraz parą wodną w celu wytwarzania tlenku węgla oraz wodoru w temperaturach sięgających od około 800 stopni Celsjusza do 1100 stopni Celsjusza. Zasadniczo generator gazowy wykorzystuje parę wodną oraz tlen, aby umożliwić „spalenie” części surowca w celu wytworzenia tlenku węgla oraz uwolnienia energii która napędza drugą reakcję, która zamienia dalszy surowiec na wodór oraz dodatkowy dwutlenek węgla. W ten sposób generator gazowy 106 wytwarza gaz wypadkowy. Ten gaz wypadkowy może zawierać w przybliżeniu około 85% tlenku węgla oraz wodoru, jak również CH4, HCl, HF, COS, NH3, HCN, oraz H2S (na bazie zawartości siarki w surowcu). Ten gaz wypadkowy jest nazwany brudnym gazem syntezowym. Generator gazowy 106 może również wytwarzać odpady takie jak szlaka 108, które mogą być mokrym popiołem. Ta szlaka 108 może być usuwana z generatora gazowego 106 oraz usuwana na przykład jako podłoże drogowe albo inny materiał budowlany. Oczyszczalnik gazu 110 jest używany do oczyszczania brudnego gazu syntezowego. Oczyszczalnik gazu 110 może być reaktorem konwersji gazu wodnego. Oczyszczalnik gazu 110 może oczyszczać brudny gaz syntezowy w celu usunięcia HCl, HF, COS, HCN, oraz H2S z zanieczyszczonego gazu syntezowego, co obejmuje oddzielenie siarki 111 w procesorze siarki 112 na przykład przez proces usuwania gazu kwaśnego w procesorze siarki 112. Ponadto oczyszczalnik gazu 110 oddziela sole 113 z brudnego gazu syntezowego przez zespół oczyszczania wody 114, który może używać technologii oczyszczania wody do wytwarzania użytecznych soli 113 z brudnego gazu syntezowego. Gaz z oczyszczalnika gazu 110 zawiera czysty gaz syntezowy na przykład NH3 (amoniaku) oraz CH4 (metanu). Procesor gazowy 116 jest używany do usuwania dodatkowych składników gazu resztkowego, takich jak amoniak i metan, jak również metanol albo inne resztkowe związki chemiczne z czystego gazu syntezowego. Jednakże usuwanie składników gazu resztkowego z czystego gazu syntezowego jest fakultatywne ponieważ czysty gaz syntezowy może być używany jako paliwo nawet wtedy, gdy zawiera składniki gazu resztkowego, na przykład gaz resztkowy odsiarczony. W tej sytuacji czysty gaz syntezowy może zawierać około 1-10% CO (na przykład 3% CO), około 30-60% H2 (na przykład 55% H2), oraz około 30-60% CO2 (na przykład 40% CO2), oraz jest zasadniczo oczyszczony z H2S. Ten czysty gaz syntezowy może być przenoszony do komory spalania 120, na przykład komory spalania silnika turbogazowego 118 jako paliwo do spalania. Instalacja IGCC 100 korzystnie zawiera jednostkę rozdziału powietrza (ASU) 122. ASU 122 pracuje rozdzielając powietrze na jego gazy składowe, używając na przykład technik destylacji. ASU 122 oddziela tlen od powietrza dostarczanego do niej ze sprężarki powietrza uzupełniającego 123, i ASU 122 przenosi oddzielony tlen do generatora gazowego 106. Dodatkowo ASU 122 przenosi oddzielony azot do sprężarki rozcieńczalnika azotowego (DGAN) 124. Sprężarka DGAN 124 może sprężać azot otrzymywany z ASU 122 co najmniej do poziomów ciśnienia równych ciśnieniom występującym w komorze spalania 120, aby nie zakłócać prawidłowego spalania gazu syntezowego. Zatem gdy tylko sprężarka DGAN 124 odpowiednio spręży azot do odpowiedniego poziomu, sprężarka DGAN 124 może skierować sprężony azot do komory spalania 120 silnika turbogazowego 118. Sprężony azot jest przekazywany ze sprężarki DGAN 124 do komory spalania 120 silnika turbogazowego 118. Silnik turbogazowy 118 zawiera turbinę 130, wał napędowy 131 oraz sprężarkę 132 jak również komorę spalania 120. Komora spalania 120 otrzymuje paliwo, takie jak gaz syntezowy, które jest wtryskiwany pod ciśnieniem przez dysze paliwa. To paliwo jest mieszane ze sprężonym powietrzem jak również sprężonym azotem ze sprężarki DGAN 124 i spalane wewnątrz komory spalania 120. To spalanie wytwarza gorące sprężone gazy spalinowe. Komora spalania 120 kieruje gazy spalinowe w stronę wylotu spalin turbiny 130. Gdy gazy spalinowe z komory spalania 120 przechodzą przez turbinę 130, gazy spalinowe zmuszają łopatki turbiny w turbinie 130 do obracania wału napędowego 131 wzdłuż osi silnika turbogazowego 118. Jak to przedstawiono na rysunku, wał napędowy 131 jest połączony z różnymi elementami składowymi silnika turbogazowego 118, obejmującymi sprężarkę 132. Wał napędowy 131 łączy turbinę 130 ze sprężarką 132 tworząc wirnik. Sprężarka 132 zawiera

PL 218 879 B1 łopatki połączone z wałem napędowym 131. W ten sposób obrót łopatek turbiny w turbinie 130 powoduje, że wał napędowy 131 łączący turbinę 130 ze sprężarką 132 będzie obracał łopatki wewnątrz sprężarki 132. Ten obrót łopatek w sprężarce 132 powoduje, że sprężarka 132 spręża powietrze otrzymywane przez wlot powietrza do kompresora 132. Sprężone powietrze następnie jest podawane do komory spalania 120 i mieszane z paliwem oraz sprężonym azotem, aby zapewnić większą wydajność spalania. Wał napędowy 131 jest również połączony z obciążeniem 134, które może być obciążeniem stacjonarnym, takim jak generator prądu elektrycznego do wytwarzania energii elektrycznej, na przykład w elektrowni. W rzeczywistości obciążenie 134 może być dowolnym odpowiednim urządzeniem, które jest napędzane przez obroty wyjściowe silnika turbogazowego 118. Instalacja IGCC 100 zawiera również silnik turboparowy 136 oraz instalację odzyskowego generatora pary (HRSG) 138. Silnik turboparowy 136 napędza drugie obciążenie 140. Drugie obciążenie 140 jest generatorem prądu elektrycznego do wytwarzania energii elektrycznej. Jednakże zarówno pierwsze jak i drugie obciążenie 134, 140 mogą być obciążeniami innego rodzaju, które mogą być napędzane odpowiednio przez silnik turbogazowy 118 oraz silnik turboparowy 136. Dodatkowo, chociaż silnik turbogazowy 118 oraz silnik turboparowy 136 napędzają osobne obciążenia 134, 140 jak to pokazano na fig. 1, przy czym silnik turbogazowy 118 oraz silnik turboparowy 136 korzystnie są stosowane posobnie, aby napędzać pojedyncze obciążenie za pomocą pojedynczego wału. Szczególna konfiguracja silnika turboparowego 136 jak również silnika turbogazowego 118 jest właściwa dla danego wdrożenia i zawiera dowolną kombinację poszczególnych sekcji. Instalacja 100 zawiera instalację HRSG 138. Nagrzane gazy spalinowe z silnika turbogazowego 118 są przenoszone do instalacji HRSG 138 oraz używane do podgrzewania wody i wytwarzania pary wodnej używanej do napędzania silnika turboparowego 136. Gazy wylotowe na przykład z sekcji niskiego ciśnienia silnika turboparowego 136 są kierowane do skraplacza 142. Skraplacz 142 wykorzystuje wieżę chłodniczą 128 do wymiany nagrzanej wody na schłodzoną wodę. Wieża chłodnicza 128 dostarcza chłodną wodę do skraplacza 142, aby pomóc w skraplaniu pary wodnej przenoszonej do skraplacza 142 z silnika turboparowego 136. Skropliny ze skraplacza 142 mogą z kolei być kierowane do HRSG 138. Tak więc gazy wylotowe z silnika turbogazowego 118 mogą być również kierowane do instalacji HRSG 138 do nagrzewania wody ze skraplacza 142 oraz wytwarzania pary wodnej. W instalacjach o złożonym cyklu, takich jak instalacja IGCC 100, gorące gazy wylotowe przepływają od silnika turbogazowego 118 i przechodzą do instalacji HRSG 138, gdzie są używane do wytwarzania pary wodnej pod wysokim ciśnieniem, o wysokiej temperaturze. Para wodna wytwarzana przez instalację HRSG 138 następnie przechodzi przez silnik turboparowy 136 w celu wytwarzania energii. Dodatkowo wytwarzana para wodna może również być dostarczana do dowolnych innych procesów, gdzie para wodna może być używana, takich jak do generatora gazowego 106. Cykl generowania energii przez silnik turbogazowy 118 jest często nazywany „cyklem górnym”, natomiast cykl generowania energii przez silnik turboparowy 136 jest często nazywany „cyklem dolnym”. Przez połączenie tych dwóch cykli, jak to przedstawiono na fig. 1, instalacja IGCC 100 uzyskuje wyższą sprawność w obu cyklach. W szczególności, ciepło wylotowe z cyklu górnego jest wychwytywane i używane do wytwarzania pary wodnej do użycia w cyklu dolnym.

Przedmiot wynalazku jest opisany w przykładach wykonania ujawnionych na załączonym rysunku na którym, fig. 2 jest widokiem z boku przekroju poprzecznego przykładu wykonania instalacji chłodzenia według wynalazku, mającej postać chłodnicy radiacyjnej gazu syntezowego (RCS), której usytuowanie zostało pokazane na fig. 1, fig. 3 jest częściowym widokiem przekroju poprzecznego chłodnicy radiacyjnej gazu syntezowego (RCS) z fig. 2, pokazującym przykład wykonania systemu ogniotrwałego oraz uszczelnienia pierścieniowego pokazanego w obrębie linii 3-3 oznaczonej na fig. 2, fig. 4 jest widokiem przekroju poprzecznego przykładu wykonania uszczelnienia pierścieniowego zawierającego mieszki, z rowkami pierścieniowymi wystającymi na zewnątrz, fig. 5 jest widokiem przekroju poprzecznego przykładu wykonania uszczelnienia pierścieniowego mającego mieszki, z rowkami pierścieniowymi wystającymi na zewnątrz, według wynalazku, fig. 6 jest widokiem przekroju poprzecznego przykładu wykonania uszczelnienia pierścieniowego mającego mieszki, z rowkami pierścieniowymi wystającymi do wewnątrz oraz na zewnątrz, fig. 7 jest widokiem przekroju poprzecznego przykładu wykonania, według wynalazku, uszczelnienia pierścieniowego mającego mieszki, z rowkami pierścieniowymi wystającymi do wewnątrz.

Na fig. 2 pokazany jest przykład wykonania instalacji 146 chłodzenia przy zgazowaniu według wynalazku, mającej postać chłodnicy radiacyjnej gazu syntezowego (RCS) do użytku z instalacją IGCC 100 z fig. 1. Instalacja (chłodnica RSC) ma wzdłużną oś 125, oś promieniową 126 oraz oś obwodową 127. Chłodnica RSC zawiera pojemnik, korzystnie z materiału, takiego jak stal SA 387, gatuPL 218 879 B1 nek 11, klasa 2, według ASTM. Pojemnik funkcjonuje jako obudowa 148 albo osłona zewnętrzna dla chłodnicy RSC, obejmująca zarówno górny obszar 147 chłodnicy RSC jak również dolny obszar 149 chłodnicy RSC. Górny obszar 147 chłodnicy RSC zawiera część 150 w kształcie kopuły, która zawiera wlot 152 przechodzący w gardziel 153. Dolny obszar 149 zawiera wylot 154. Przestrzeń wewnętrzna 156 jest zdefiniowany przez przestrzeń pomiędzy wlotem 152 oraz wylotem 154. Gardziel 153, która przylega do wlotu 152 rozszerza się w kierunku 155 do dołu od wlotu 152 w kierunku wylotu 154. Obudowa 148 korzystnie zawiera przewody rurowe 158, które są usytuowane w górnym obszarze 147 chłodnicy RSC. Przewody rurowe 158 mogą zawierać wiele przewodów ułożonych wzdłuż osi promieniowej 126 instalacji 146 oraz przebiegają równolegle, w kierunku wraz z obudową 148, względem wzdłużnej osi 125. Schłodzona ciecz, taka jak woda, przepływa przez przewody rurowe 158. W ten sposób przewody rurowe 158 działają jak wymiennik ciepła wewnątrz chłodnicy RSC, a chłodziwo krąży do zewnętrznego wymiennika ciepła w celu usunięcia ciepła. Odpowiednio, przewody rurowe 158 są wykonane z materiału odpornego termicznie, odpowiedniego do użycia z gorącym gazem syntezowym, takiego jak stal SB 407, według ASTM, UNS #8800 (ED 2004).

Podczas pracy, gaz syntezowy, generowany w generatorze gazowym 106 pokazanego na fig. 1 przepływa w dół, równolegle do przewodów rurowych 158 jak to wskazują strzałki 160. Tak więc gaz syntezowy przepływa przez kanał gazowy chłodnicy RSC, który rozciąga się w kierunku 160 przepływu, wzdłuż obudowy 148. Odpowiednio, gaz syntezowy wchodzi do chłodnicy RSC przez wlot 152, przepływa wzdłuż przez przestrzeń wewnętrzną 156 chłodnicy RSC, a następnie opuszcza chłodnicę RSC przez wylot 154. W ten sposób gaz syntezowy styka się z przewodami rurowymi 158 chłodnicy RSC, zaś ciecz przepływająca przez przewody rurowe 158 działa schładzająco na gaz syntezowy, gdy ten przemieszcza się przez instalację 146. Jednym rezultatem tego procesu schładzania może być wytwarzanie pary wodnej w przewodach rurowych 158, która następnie jest przenoszona do bębna 145 wysokiego ciśnienia (patrz fig. 1) w celu zbierania oraz przekazywania do instalacji 138 odzyskowego generatora pary.

Instalacja chłodzenia 146 w postaci chłodnicy RSC również zawiera przewód 162 w dolnym obszarze 149 chłodnicy RSC, który pomaga w kierowaniu schłodzonego gazu syntezowego oraz szlaki z chłodnicy RSC. Na przykład, gdy szlaka 108 (patrz fig. 1) opuszcza przewód 162, szlaka 108 przepływa w kierunku 164 do dołu, aby opuścić instalację 146 przez stożek gaszący 166. Odwrotnie, schłodzony gaz syntezowy przepływa w kierunku 168 do góry, w stronę przewodu przenoszącego 170, gdy gaz syntezowy opuszcza przewód 162. Przewód przenoszący 170 jest używany do przenoszenia gazu syntezowego do oczyszczacza gazu 110 oraz/albo silnika turbogazowego 118. Surowy gaz syntezowy koroduje części składowe chłodnicy RSC, takie jak przewody rurowe 158 oraz/albo wewnętrzną ściankę obudowy 148, jeżeli te elementy miałyby się zetknąć z gazem syntezowym. Odpowiednio wlot gazu 172 przenosi niekorodujący płyn, taki jak gaz osłonowy 180, (na przykład azot) do chłodnicy RSC. Ten niekorodujący płyn przepływa do dołu pomiędzy obudową 148 oraz przewodami rurowymi 158 chłodnicy RSC tworząc barierę ochronną, na przykład, przeciw wędrówce gazu syntezowego do pierścieniowej przestrzeni pomiędzy przewodami rurowymi 158 oraz obudową 148. Jak to opisano bardziej szczegółowo poniżej, w odniesieniu do fig. 3-7, część 150 w kształcie kopuły górnego obszaru 147 chłodnicy RSC otacza komorę kopuły mającą unikalny system ogniotrwały oraz uszczelnienie pierścieniowe. Uszczelnienie pierścieniowe jest przystosowane do blokowania wycieku gorącego gazu syntezowego z komory wewnętrznej do komory zewnętrznej. W pewnych przykładach wykonania uszczelnienie pierścieniowe zawiera mieszek 210 przystosowany do rozszerzania się albo kurczenia wraz z przemieszczaniem się (na przykład w wyniku rozszerzalności cieplnej oraz skurczu cieplnego) wewnątrz instalacji 146, utrzymując w ten sposób ciągłe uszczelnienie, w celu zablokowania wycieku gazu syntezowego. Instalacja chłodzenia jest przystosowana do termicznego blokowania przenoszenia ciepła z gorącego gazu syntezowego do uszczelnienia pierścieniowego jak również do komory zewnętrznej. W pewnych przykładach wykonania, instalacja chłodzenia stanowiąca system ogniotrwały zawiera wiele cegieł ogniotrwałych oraz warstw izolacyjnych, przystosowanych do osłaniania termicznego uszczelnienia pierścieniowego.

Fig. 3 jest częściowym widokiem przekroju poprzecznego instalacji chłodzenia 146 w postaci chłodnicy RSC, wykonanym w obrębie linii 3-3 oznaczonej na fig. 2, przedstawiającym termiczne oraz mechaniczne elementy kontrolne, usytuowane w części 150, w kształcie kopuły, górnego obszaru 147 chłodnicy RSC. Obudowa 148 oddziela zewnętrzną stronę 180 chłodnicy RSC od wnętrza 182 instalacji 146. Wnętrze 182 chłodnicy RSC zawiera komorę kopuły 184 (na przykład zewnętrzną komorę pierścieniową) oraz komorę wewnętrzną 186 (na przykład kubaturę środkową albo kanał gazu synte8

PL 218 879 B1 zowego) oddzieloną przez wewnętrzny zespół 187 ścianki pierścieniowej. W przykładzie wykonania przedstawionym na rysunku, zespół 187 ścianki zawiera system ogniotrwały 188, mający wiele cegieł 189 termoizolacyjnych. Przedstawiony na rysunku zespół 187 ścianki zawiera również uszczelnienie 190 pierścieniowe. Jak to omówiono szczegółowo poniżej, zespół 187 ścianki jest przystosowany do blokowania przenoszenia ciepła oraz wycieku gazu syntezowego z komory wewnętrznej 186 do komory kopuły 184, podczas działania instalacji 146. W szczególności system ogniotrwały 188 wykorzystuje cegły 189 termoizolacyjne (pomiędzy innymi cechami izolacyjnymi), aby zmniejszyć przenoszenie ciepła do uszczelniania pierścieniowego 190, utrzymując w ten sposób dostatecznie niską temperaturę uszczelnienia pierścieniowego 190 w komorze kopuły 184. Uszczelnienie pierścieniowe 190 blokuje wyciek gazu syntezowego z komory wewnętrznej 186 do komory kopuły 184. W ten sposób zespół 187 ścianki opiera się zarówno na systemie ognioodpornym 188 jak i pierścieniowym uszczelnieniu 190, aby utworzyć połączoną barierę przeciw przepływowi gazu oraz przenoszeniu ciepła, powiązanego z gorącym gazem syntezowym w części 150 w kształcie kopuły górnego obszaru 147 instalacji 146.

Pierścieniowe uszczelnienie 190 jest usytuowane wokół obwodu komory wewnętrznej 186, aby blokować wyciek gazu syntezowego do komory kopuły 184 podczas pracy. Pierścieniowe uszczelnienie 190 może być usytuowane w dowolnym miejscu w gardzieli 153 części 150, w kształcie kopuły, obudowy 148. Na przykład pierścieniowe uszczelnienie 190 może być usytuowane całkowicie w części 191 części 150, w kształcie kopuły jak pokazuje strzałka 191. W pewnych przykładach wykonania część 191 może odpowiadać części górnej, części 150, w kształcie kopuły, przyległej do wlotu 152 gazu. Na przykład część 191 może być mniejsza niż albo równa w przybliżeniu 10, 20, 30, 40 albo 50 procentom części 150, w kształcie kopuły, w górnym końcu przyległym do wlotu 152 gazu. Jednakże pewne przykłady wykonania pierścieniowego uszczelnienia 190 mogą być usytuowane w dowolnym dogodnym miejscu wzdłuż wzdłużnej osi 125 przed przewodami rurowymi 158 oraz za wlotem 152.

W przykładzie wykonania przedstawionym na rysunku, system ogniotrwały 188 jest używany w powiązaniu z pierścieniowym uszczelnieniem 190 w celu zapewnienia, że gorący gaz syntezowy wchodzący do chłodnicy RSC z generatora gazu 106 nie będzie niszczyć termicznie pierścieniowego uszczelnienia 190. System ogniotrwały 188 korzystnie zawiera różne materiały ogniotrwałe zdolne do utrzymywania ich właściwości fizycznych oraz/albo chemicznych w temperaturach zasadniczo powyżej około 538°C (1000°F). Na przykład, system ogniotrwały 188 może zawierać jeden albo większą ilość spiekanych wstępnie cegieł ogniotrwałych 189, które utrzymują ich ustalony z góry kształt fizyczny przy wystawieniu na działanie wysokich temperatur, takich jak wysokie temperatury co najmniej do, albo większe niż w przybliżeniu od 538°C (1000°F) do 1649°C (3000°F) (na przykład 1537°C (2800°F)). Na przykład wysokie temperatury mogą być co najmniej równe, albo wyższe od około 538°C (1000°F), 815°C (1500°F), 1093°C (2000°F), 1371°C (2500°F), albo 1649°C (3000°F). Odpowiednie materiały ogniotrwałe do użycia w systemie ogniotrwałym 188, obejmują materiały ceramiczne (na przykład glinkę albo materiały mineralne), metale (na przykład tytan albo wolfram), metaloceramikę (na przykład kompozyty ceramiczne oraz metalowe) albo inne materiały ogniotrwałe (na przykład krzemionkę, tlenek glinu).

Cegły 189 termoizolacyjne systemu ogniotrwałego 188 zawierają dowolną ilość oraz rozmieszczenie cegieł w kierunkach osiowym, promieniowym oraz/albo obwodowym. Te cegły 189 sczepiają się ze sobą aby przeciwstawiać się przepływowi gazu oraz przenoszeniu ciepła od komory wewnętrznej 186 w kierunku komory kopuły 184. W przykładzie wykonania przedstawionym na rysunku, cegły 189 zawierają pierwszą grupę cegieł 192 termoizolacyjnych oraz drugą grupę cegieł 194 termoizolacyjnych, usytuowanych koncentrycznie względem siebie. Innymi słowami, pierwsza grupa cegieł 192 wyznacza pierwszą pierścieniową ściankę wyznaczoną przez cegły ustawione osiowo oraz obwodowo, wokół komory wewnętrznej 186. Podobnie druga grupa cegieł 194 wyznacza drugą pierścieniową ściankę wyznaczoną przez cegły ustawione osiowo oraz obwodowo, wokół pierwszej grupy cegieł 192. Pierwsza oraz druga pierścieniowa ścianka (czyli wyznaczona przez cegły 192 i 194) są usytuowane na różnych średnicach tak, że cegły 192 znajdują się promieniowo wewnątrz cegieł 194. Razem pierwsza oraz druga grupa cegieł 192 i 194 są układane promieniowo (na przykład dwie koncentryczne ścianki cegieł).

Cegły 189 zawierają wiele sczepiających się elementów do utrzymywania się oraz ulepszonej odporności na przepływ gazu oraz przenoszenie ciepła. Jak to przedstawiono na figurach pierwsza grupa cegieł 192 jest rozłożona osiowo względem drugiej grupy cegieł 194, jak to wskazano przez osiowe przesunięcie albo rozłożenie 193. Na przykład dolna krawędź 200 cegły 202 opiera się o cegłę 204 w punkcie przecięcia 206. Jednakże w innych przykładach wykonania, pierwsza grupa cegieł 192

PL 218 879 B1 oraz druga grupa cegieł 194 może być rozmieszczona współosiowo względem siebie. Dodatkowo, cegły 192 pierwszej grupy i cegły 194 drugiej grupy korzystnie są przesunięte w kierunku obwodowym wokół komory wewnętrznej 186. To przesunięcie pomaga blokować przenoszenie ciepła oraz przepływ gazu. Jak to omówiono dodatkowo poniżej, cegły 192 pierwszej grupy i cegły 194 drugiej grupy korzystnie mają dowolny, odpowiedni, podobny albo różny kształt. Jak pokazano na figurach, cegły 194 drugiej grupy zawierają sczepiające się powierzchnie przylegania 195 przystosowane do blokowania przenoszenia ciepła oraz przepływu gazu w kierunku promieniowym, jak również zapewniają dodatkowe utrzymywanie cegieł 194 drugiej grupy w kierunku promieniowym.

Cegły 189 mogą być wykonane z odpowiedniego materiału ogniotrwałego, takiego jak tlenek chromu (chromia) albo tlenek glinu. Pierwsza oraz druga grupa cegieł 192 i 194 korzystnie jest wykonana z tego samego albo różnego materiału ogniotrwałego. Na przykład, pierwsza grupa cegieł 192 jest wykonana z materiału ogniotrwałego odpornego do pierwszej temperatury, natomiast druga grupa cegieł 194 jest wykonana z materiału ogniotrwałego odpornego do drugiej temperatury. Pierwsza oraz druga temperatura mogą być takie same albo różne. Na przykład, druga temperatura może być znacznie niższa niż pierwsza temperatura. W pewnych przykładach wykonania, pierwsza grupa cegieł 192 jest wykonana z materiału ogniotrwałego zawierającego około 90% tlenku chromu (chromia) albo około 90% tlenku glinu. Podobnie druga grupa cegieł 194 może być wykonana z materiału ognioodpornego zawierającego około 10% tlenku chromu (chromia) albo około 90% tlenku glinu.

System ogniotrwały 188 korzystnie zawiera jedną albo większą ilość warstw, wykładzin albo pierścieniowych barier termoizolacyjnych, usytuowanych pomiędzy komorą wewnętrzną 186 oraz pierścieniowym uszczelnieniem 190. Na przykład system 188 przedstawiony na figurach zawiera wykładzinę 196 termoizolacyjną (na przykład wykładzinę pierścieniową), usytuowaną koncentrycznie wokół drugiej grupy cegieł 194 termoizolacyjnych, oraz osłonę cieplną 198 (na przykład osłonę pierścieniową) usytuowaną wokół wykładziny 196 termoizolacyjnej. Wykładzina 196 termoizolacyjna korzystnie jest przystosowana do wytrzymywania temperatur około 1260°C - 1649°C (2300 - 3000°F), mieć gęstość równą w przybliżeniu 2177,232 g/28,32 l (4.8 funtów/na stopę sześcienną), oraz mieć przewodność cieplną w przybliżeniu niższą niż 1,0 W/mK. Osłona cieplna 198 może być wykonana z odpowiedniego materiału ognioodpornego, takiego jak stal SB 443 według ASTM, UNS 625. Jak to omówiono bardziej szczegółowo poniżej, osłona cieplna 198 oraz wykładzina 196 termoizolacyjna współpracują z materiałem 208 termoizolacyjnym (na przykład warstwą pierścieniową), aby chronić cieplnie elementy składowe pierścieniowego uszczelnienia 190, takie jak mieszki 210. Na przykład w jednym przykładzie wykonania, system ogniotrwały 188 zmniejsza możliwość osiągnięcia przez uszczelnienie pierścieniowe 190 temperatur powierzchniowych większych niż około 427°C (800°F) podczas pracy. W takim przykładzie wykonania materiał 208 termoizolacyjny jest odpowiednim materiałem przystosowanym do wytrzymywania temperatur do około 1260°C - 1649°C (2300 - 3000°F) oraz może mieć przewodność cieplną w przybliżeniu niższą niż 1,0 W/mK.

Fig. 4 jest częściowym widokiem przekroju poprzecznego części 150 w kształcie kopuły, oznaczonej na fig. 3, przedstawiającym dodatkowo elementy systemu ogniotrwałego 188 oraz pierścieniowego uszczelnienia 190. Jak wspomniano wyżej, druga grupa cegieł 194 zawiera sczepiające się powierzchnie 195 przylegania, przystosowane do zapewnienia utrzymania mechanicznego, zablokowania przenoszenia ciepła oraz zablokowania przepływu gazu. W przykładzie wykonania pokazanym na fig., każda cegła 194 izolacyjna drugiej grupy zawiera pierścieniowy występ 220 i pierścieniowy rowek 222 oraz promieniowy występ oporowy 224, pomiędzy pierścieniowym występem 220 oraz pierścieniowym rowkiem 222. Pierścieniowy występ 220 oraz pierścieniowy rowek 222 są opisane jako powierzchnie w kształcie tarczy, w różnych położeniach osiowych, wyznaczające w ten sposób promieniowy występ oporowy 224 jako powierzchnię o kształcie cylindrycznym. W ten sposób, sczepiająca się blokująca powierzchnia 195 przylegania jest utworzona pomiędzy sąsiednimi cegłami drugiej grupy cegieł 194. Sczepiająca się powierzchnia przylegania 195 jest opisana jako koncentryczne części cylindryczne o różnych średnicach. Na przykład, każda sczepiająca się powierzchnia przylegania 195 może zawierać pierwszą sczepiającą się powierzchnię przylegania 225 górnej cegły 194 oraz drugą sczepiającą się powierzchnię przylegania 226 dolnej cegły 194, przy czym powierzchnie przylegania 225 oraz 226 są odwróconymi obrazami (czyli dopełniającymi się obrazami) względem siebie.

W przykładzie wykonania pokazanym na fig. rozmiar promieniowy pierścieniowego występu 220 oraz pierścieniowego rowka 222 są identyczne względem siebie. Innymi słowami, promieniowy występ 224 oporowy jest zablokowany w promieniowym punkcie środkowym, pomiędzy średnicą wewnętrzną oraz średnicą zewnętrzną drugiej ścianki pierścieniowej wyznaczonej przez cegły 194. Jak to przed10

PL 218 879 B1 stawiono na fig. każda cegła 194 izolacyjna ma przeciwległy układ występu 220 oraz rowka 222 na górnej oraz dolnej wzdłużnej powierzchni czołowej. Górna wzdłużna powierzchnia czołowa każdej cegły 194 izolacyjnej ma pierścieniowy rowek 222 o mniejszej średnicy niż pierścieniowy występ 220, natomiast dolna osiowa powierzchnia czołowa każdej cegły 194 ma pierścieniowy rowek 222 o większej średnicy niż występ pierścieniowy 220. W ten sposób cegły 194 izolacyjne są ustawione osiowo jedna na drugiej w sposób modułowy, aby zbudować przegrodę termiczną, czyli drugą ściankę pierścieniową. Korzystnie mogą być dowolne odpowiednie sczepiające się, blokujące powierzchnie 195 przylegania pomiędzy sąsiednimi cegłami 194, jak również cegłami 192.

Podczas pracy sczepiające się powierzchnie 195 przylegania cegieł 194 izolacyjnych znacznie zmniejszy albo wyeliminuje rozszerzalność promieniową w wyniku zmian cieplnych w instalacji 146. W ten sposób, cegły 194 izolacyjne zmniejszają albo eliminują naprężenia promieniowe w pierścieniowym uszczelnieniu 190, obejmującym mieszek 210. Tak więc, blokujące powierzchnie 195 przylegania bezpiecznie utrzymują drugą grupę cegieł 194 izolacyjnych, jak również pierwszą grupę cegieł 192 izolacyjnych oraz inne warstwy, w położeniu promieniowym, aby zredukować albo zapobiec możliwości wyginania albo zginania mieszka 210 poza jego normalną geometrią pierścieniową. W ten sposób sczepiające się powierzchnie 195 przylegania chronią pierścieniowe uszczelnienie 190, a zwłaszcza mieszek 210 przed uszkodzeniem mechanicznym.

W przykładzie wykonania pokazanym na rysunku, na fig. 4, pierścieniowe uszczelnienie 190 ma materiał 208 termoizolacyjny, dopasowany do zmiennego kształtu mieszka 210, tak że materiał 208 termoizolacyjny bezpośrednio styka się z mieszkiem w kierunku osiowym, promieniowym oraz obwodowym. Mieszek 210 zawiera pierścieniową ściankę, która ma zmienną średnicę, promieniowo zwiększająca się oraz zmniejszająca się w przemienny sposób wzdłuż kierunku 160 przepływu gazu, oraz materiał 208 termoizolacyjny dopasowujący się do zmiennej średnicy, aby utrzymać styk oraz izolację mieszka 210. Mieszek 210 przedstawiony na fig. 4 zawiera trzy promieniowe występy, skierowane na zewnątrz, które rozciągają się do komory kopuły 184. Mieszek 210 korzystnie może mieć więcej albo mniej promieniowych występów, skierowanych na zewnątrz, na przykład od 1 do 20, od 1 do 10, albo od 1 do 5, albo dowolną inną dogodną ilość. Korzystnie mieszek 210 jest wykonany z metalu takiego jak stal SB 407, według ASTM, UNS #8800 (ED 2004), odpowiedniego do rozszerzania się oraz kurczenia w kierunku 160 przepływu. Innymi słowami, mieszek 210 pozwala na przemieszczenia pierścieniowego uszczelnienia 190 w kierunku 160 przepływu, bez uszczerbku dla hermetycznego uszczelnienia w gardzieli 153, blokując w ten sposób wyciek gazu syntezowego do komory kopuły 184 podczas dynamicznych warunków pracy.

Należy zauważyć, że w wyniku osłaniania termicznego albo działania izolującego systemu ogniotrwałego 188, mieszek 210 w przykładzie wykonania przedstawionym na rysunku nie musi być podłączony do aktywnej instalacji chłodzenia (na przykład chłodzących przewodów rurowych), w celu zmniejszenia temperatury. Tak więc system ogniotrwały 188, w obecnie rozpatrywanym przykładzie wykonania, jest zdolny do utrzymania temperatury powierzchniowej mieszka na poziomie niższym niż około 427°C (800°F), bez konieczności cyrkulacji chłodziwa (na przykład wody) w kanale przyległym do pierścieniowego uszczelnienia 190. Na przykład, w przykładzie wykonania przedstawionym na fig. 4 właściwości materiału 208 termoizolacyjnego (na przykład odporność na temperaturę od około 1260°C (2300°F) do 1649°C (3000°F) oraz przewodność termiczna wynosząca w przybliżeniu mniej niż 1,0 W/mK) pomaga chronić mieszek 210 przed uszkodzeniem termicznym.

Figury 5, 6 i 7 są częściowymi widokami przekroju poprzecznego pierścieniowego uszczelnienia 190, pokazanego na figurach 3 i 4, przedstawiającymi alternatywne przykłady wykonania mieszka 210. W przykładzie wykonania z fig. 5, mieszek 210 ma ściankę pierścieniową 238, która ma zmienną średnicę, promieniowo zwiększająca się oraz zmniejszająca się w przemienny sposób wzdłuż kierunku 160 przepływu gazu. Innymi słowami, przekrój poprzeczny ścianki pierścieniowej 238 może być opisany jako przebiegający zygzakiem, albo wijący się tam i z powrotem, na przykład wyznaczając wiele naprzemiennych kształtów litery V, kształtów litery U oraz podobnych. W przykładzie wykonania przedstawionym na figurach, ścianka pierścieniowa 238 wyznacza przemienne żebra 237 pierścieniowe oraz pierścieniowe rowki 239, usytuowane w komorze kopuły 184, a pierścieniowe uszczelnienie 190 ma materiał 208 termoizolacyjny dopasowany do zmiennych żeber pierścieniowych 237 i rowków pierścieniowych 239. Pierścieniowe żebra 237 mające korzystnie kształt litery U, wystają promieniowo na zewnątrz do komory kopuły 184, natomiast pierścieniowe rowki 239 są w kształcie litery U, i mają postać wgłębień promieniowych do wewnątrz, do materiału 208 termoizolacyjnego. Mieszki 210 również zawierają średnicę podstawy, wyznaczoną przez linię stanowiącą średnicę podstawy 240.

PL 218 879 B1

W przykładzie wykonania przedstawionym na figurach zmienna średnica pierścieniowej ścianki 238 zwiększa się i zmniejsza promieniowo tylko w większym stopniu niż średnica 240 podstawy. Tak więc, w tym przykładzie wykonania, zarówno pierścieniowe żebra 237 oraz pierścieniowe rowki 239 mają większe rozmiary niż średnica 240 podstawy tak, że żebra 237 oraz rowki 239 wystają tylko promieniowo na zewnątrz, w stosunku do linii średnicy podstawy 240. Mieszki 210 w tej konfiguracji rozszerzają się oraz kurczą w kierunku 160 przepływu, podczas pracy, w odpowiedzi na warunki pracy instalacji.

Podobnie do fig. 5 mieszek 210 z przykładu wykonania z fig. 6 ma pierścieniową ściankę 250, która ma zmienną średnicę, promieniowo zwiększającą się oraz zmniejszającą się w przemienny sposób wzdłuż kierunku 160 przepływu gazu. Jak poprzednio ścianka pierścieniowa 250 zawiera pierścieniowe przemienne żebra 251 oraz pierścieniowe rowki 252, usytuowane w komorze kopuły 184. Jednakże w przeciwieństwie do przykładu wykonania z fig. 5 zmienna średnica pierścieniowej ścianki 250 zwiększa się i zmniejsza zarówno więcej niż jak i mniej niż średnica 240 podstawy. Tak więc w tym przykładzie wykonania, pierścieniowe żebra 251 wystają promieniowo na zewnątrz od średnicy 240 podstawy do większej średnicy wewnątrz komory kopuły 194, natomiast pierścieniowe rowki 252 są wgłębione promieniowo do wewnątrz od średnicy 240 podstawy do mniejszej średnicy. Jak to przedstawiono na fig., materiał 208 termoizolacyjny jest usytuowany wzdłuż pierścieniowej ścianki 250 w zgodnym powiązaniu z pierścieniowymi żebrami 251 oraz pierścieniowymi rowkami 252. Tak więc, materiał 208 termoizolacyjny wypełnia przestrzeń wewnątrz pierścieniowych żeber 251, natomiast pierścieniowe rowki 252 są zagłębione promieniowo w materiale 208 termoizolacyjnym. W przykładzie wykonania przedstawionym na fig. 6, mieszki 210 zawierają dwa pierścieniowe żebra 251 oraz jeden pierścieniowy rowek 252. Jednakże mieszki 210 mogą mieć więcej albo mniej pierścieniowych żeber 251 oraz pierścieniowych rowków 252. Na przykład mieszki 210 mogą zawierać od 1 do 20, od 1 do 10, albo od 1 do 5 pierścieniowych żeber 251 oraz pierścieniowych rowków 252 albo dowolną inną dogodną ilość.

Podobnie do figur 5 oraz 6, mieszek 210 z przykładu wykonania z fig. 7 ma pierścieniową ściankę 260, która ma zmienną średnicę, promieniowo zwiększającą się oraz zmniejszająca się w przemienny sposób wzdłuż kierunku 160 przepływu gazu. Jednakże w przeciwieństwie do przykładu wykonania z fig. 5 oraz 6, pierścieniowa ścianka 260 zawiera przemienne pierścieniowe żebra 261 oraz pierścieniowe rowki 262, które są zagłębione promieniowo w materiale 208 termoizolacyjnym. Tak więc zmienna średnica pierścieniowej ścianki 260 zwiększa się i zmniejsza promieniowo tylko w mniejszym stopniu niż średnica 240 podstawy. Jak poprzednio mieszek 210 w tej konfiguracji może rozszerzać się oraz kurczyć w kierunku 160 przepływu, utrzymując jednocześnie hermetyczne uszczelnienie pomiędzy komorą wewnętrzną 186 oraz komorą kopuły 184. Odpowiednio, mieszek 210 z konfiguracji na fig. 7 powoduje zablokowanie wycieku gazu syntezowego do komory kopuły 184.

Claims (20)

1. Instalacja chłodzenia przy zgazowaniu, zawierająca obudowę (148) mającą wlot (152) i wylot (154) oraz przestrzeń wewnętrzną (156) pomiędzy wlotem (152) i wylotem (154), przy czym przestrzeń wewnętrzna (156) zawiera gardziel (153) przylegającą do wlotu (152), zaś gardziel (153) rozszerza się w kierunku przepływu od wlotu (152) w stronę wylotu (154) dla zdefiniowania kanału gazu, który rozciąga się osiowo w kierunku przepływu, wzdłuż osi (125) obudowy (148), znamienna tym, że zawiera pierwszą grupę cegieł (192) termoizolacyjnych ułożonych wokół kanału gazu i drugą grupę cegieł (194) termoizolacyjnych ułożonych wokół pierwszej grupy cegieł (192) termoizolacyjnych oraz uszczelnienie (190) ułożone w gardzieli (153) obudowy wokół drugiej grupy cegieł (194) termoizolacyjnych, przy czym uszczelnienie (190) zawiera mieszek (210) mający przemienne żebra (237, 251, 261) i rowki (239, 252, 262) oraz materiał termoizolacyjny (208) dopasowany do przemiennych żeber (237, 251, 261) i rowków (239, 252, 262) mieszka (210), zaś pomiędzy drugą grupą cegieł (194) termoizolacyjnych i uszczelnieniem (190) jest usytuowana wykładzina (196) termoizolacyjna, a pomiędzy wykładziną (196) termoizolacyjną i materiałem (208) termoizolacyjnym jest usytuowana osłona cieplna (198) zawierająca materiał termicznie oporny.

2. Instalacja według zastrz. 1, znamienna tym, że mieszek (210) zawiera pierścieniową ściankę (250) mającą zmienną średnicę, która promieniowo zwiększa się oraz zmniejsza w przemienny sposób, wzdłuż kierunku przepływu dla określenia przemiennych żeber (237, 251, 261) i rowków (239, 252, 262).

PL 218 879 B1

3. Instalacja według zastrz. 1, znamienna tym, że materiał termoizolacyjny (208) rozciąga się bezpośrednio wzdłuż ściany przemiennych żeber (237, 251, 261) i stanowi wypełnienie przestrzeni w obrębie żeber (237, 251,261).

4. Instalacja według zastrz. 1, znamienna tym, że górne i dolne czoło wzdłużne każdej cegły drugiej grupy cegieł (194) termoizolacyjnych zawiera pierścieniowy występ (220) i pierścieniowy rowek (222) oraz promieniowy występ oporowy (224) usytuowany pomiędzy pierścieniowym występem (220) i pierścieniowym rowkiem (222).

5. Instalacja według zastrz. 4, znamienna tym, że pomiędzy końcami wzdłużnymi sąsiednich cegieł termoizolacyjnych jest uformowana blokująca powierzchnia (195) przylegania, a pierścieniowy występ (220) i rowki (222) sąsiednich cegieł termoizolacyjnych są odbierane jeden w drugim.

6. Instalacja według zastrz. 2, znamienna tym, że mieszek (210) zawiera średnicę (240) podstawy, a zmienna średnica promieniowo zwiększa się i zmniejsza, zarówno więcej jak i mniej niż średnica (240) podstawy.

7. Instalacja według zastrz. 2, znamienna tym, że mieszek (210) zawiera średnicę (240) podstawy, a zmienna średnica promieniowo zwiększa się oraz zmniejsza, tylko bardziej niż średnica (240) podstawy.

8. Instalacja według zastrz. 2, znamienna tym, że mieszek (240) zawiera średnicę (240) podstawy, a zmienna średnica promieniowo zwiększa się oraz zmniejsza, tylko mniej niż średnica (240) podstawy.

9. Instalacja według zastrz. 1, znamienna tym, że mieszek (210) jest metalowy, przy czym mieszek (210) ma kształt rozszerzający się i kurczący wzdłuż kierunku przepływu.

10. Instalacja według zastrz. 1, znamienna tym, że patrząc w kierunku przepływu, za uszczelnieniem (190) pierścieniowym wewnątrz obudowy (148) są umieszczone przewody rurowe (158) wymiennika ciepła.

11. Instalacja według zastrz. 1, znamienna tym, że druga grupa cegieł (194) termoizolacyjnych jest przesunięta osiowo względem pierwszej grupy cegieł (192) termoizolacyjnych.

12. Instalacja chłodzenia przy zgazowaniu, zawierająca obudowę (148) mającą wlot (152) i wylot (154) oraz przestrzeń wewnętrzną (156) pomiędzy wlotem (152) i wylotem (154), przy czym przestrzeń wewnętrzna (156) zawiera gardziel (153) przylegającą do wlotu (152), zaś gardziel (153) rozszerza się w kierunku przepływu od wlotu (152) w stronę wylotu (154) dla zdefiniowania kanału gazu, który rozciąga się osiowo w kierunku przepływu, wzdłuż osi (125) obudowy (148), znamienna tym, że zawiera pierwszą grupę cegieł (192) termoizolacyjnych usytuowaną obwodową wokół kanału gazu i wzdłużnej osi (125) obudowy (148) oraz drugą grupę cegieł (194) termoizolacyjnych usytuowaną obwodowo wokół pierwszej grupy cegieł (192) termoizolacyjnych i wzdłużnej osi (125) obudowy (148) oraz zawierająca blokująca powierzchnię (195) przylegania pomiędzy końcami wzdłużnymi sąsiednich cegieł termoizolacyjnych usytuowanych wzdłuż osi (125) wzdłużnej obudowy (148) dla blokowania ruchu promieniowego pomiędzy sąsiednimi cegłami termoizolacyjnymi wzdłuż osi (126) promieniowej obudowy (148), przy czym oś (126) promieniowa rozciąga się w kierunku promieniowym odpowiednio do osi (125) wzdłużnej obudowy (148) oraz zawiera uszczelnienie (190, 210) mieszkowe, usytuowane wokół drugiej grupy cegieł (194) termoizolacyjnych, a ponadto instalacja zawiera wiele przewodów rurowych (158) wymiennika ciepła, usytuowanych za uszczelnieniem (190, 210) mieszkowym, przy czym uszczelnienie (190, 210) mieszkowe jest uformowane do rozszerzania się oraz kurczenia w odpowiedzi na kurczenie się albo rozszerzanie termiczne wielu przewodów rurowych (158) wymiennika ciepła.

13. Instalacja według zastrz. 12, znamienna tym, że uszczelnienie (190, 210) mieszkowe zawiera mieszki (210) mające przemienne żebra (237, 251,261) i rowki (239, 252, 262), przy czym materiał (208) termoizolacyjny jest dopasowany do przemiennych żeber (237, 251, 261) i rowków (239, 222, 262) mieszka (210).

14. Instalacja według zastrz. 12, znamienna tym, że druga grupa cegieł (194) termoizolacyjnych jest przesunięta osiowo względem pierwszej grupy cegieł (192) termoizolacyjnych.

15. Instalacja według zastrz. 12, znamienna tym, że wokół drugiej grupy cegieł (194) termoizolacyjnych jest usytuowana wykładzina (196) termoizolacyjna.

16. Instalacja według zastrz. 15, znamienna tym, że pomiędzy wykładziną (196) termoizolacyjną oraz uszczelnieniem (190, 210) mieszkowym jest usytuowany materiał (208) termoizolacyjny.

17. Instalacja według zastrz. 12, znamienna tym, że górne i dolne czoło osiowe każdej cegły drugiej grupy cegieł (194) termoizolacyjnych zawiera pierścieniowy występ (220) i pierścieniowy rowek

PL 218 879 B1 (222) oraz promieniowy występ oporowy (224) uformowany pomiędzy pierścieniowym występem (220) i pierścieniowym rowkiem (222), przy czym blokująca powierzchnia (195) przylegania jest uformowana pomiędzy końcami wzdłużnymi sąsiednich cegieł, zaś pierścieniowy występ (220) i rowki (222) sąsiednich cegieł są odbierane jeden w drugim dla utworzenia blokującej powierzchni (195) przylegania.

18. Instalacja chłodzenia przy zgazowaniu, zawierająca obudowę (148) mającą wlot (152) i wylot (154) oraz przestrzeń wewnętrzną (156) pomiędzy wlotem (152) i wylotem (154), przy czym przestrzeń wewnętrzna (156) zawiera gardziel (153) przylegającą do wlotu (152), zaś gardziel (153) rozszerza się w kierunku przepływu od wlotu (152) w stronę wylotu (154) dla zdefiniowania kanału gazu, który rozciąga się osiowo w kierunku przepływu, wzdłuż osi (125) obudowy (148), znamienna tym, że zawiera pierwszą grupę cegieł (192) termoizolacyjnych usytuowaną obwodowo wokół kanału gazu oraz drugą grupę cegieł (194) termoizolacyjnych usytuowanych obwodowo wokół pierwszej grupy cegieł (192) termoizolacyjnych, przy czym każda cegła drugiej grupy cegieł (194) termoizolacyjnych zawiera pierwszą wzdłużną powierzchnię mająca pierwszą blokującą powierzchnię przylegania zawierająca pierwsze rowki (222) i pierwsze występy (220) oraz pierwszy promieniowy występ (224) oporowy pomiędzy pierwszym rowkiem (222) i pierwszym występem (220), oraz drugą wzdłużną powierzchnię mająca drugą blokującą powierzchnię przylegania zawierającą drugi rowek (222) i drugi występ (220) oraz drugi promieniowy występ (224) oporowy pomiędzy drugim rowkiem (222) i drugim występem (220), przy czym pierwsza i druga powierzchnia wzdłużna są usytuowane na wzdłużnych przeciwległych bokach cegły, zaś pierwsza blokująca powierzchnia przylegania pierwszej cegły pasuje do drugiej blokującej powierzchni przylegania drugiej cegły termoizolacyjnej dla określenia blokującej powierzchni (195) przylegania, przy czym pierwsza i druga cegła drugiej grupy cegieł (194) termoizolacyjnych są osiowo ułożone jedna na drugiej, zaś blokująca powierzchnia (195) przylegania blokuje promieniowy ruch pomiędzy pierwszą i drugą cegłą, a ponadto instalacja zawiera wykładzinę (196) termoizolacyjną, usytuowaną wokół drugiej grupy cegieł (194) termoizolacyjnych oraz uszczelnienie (190, 210) mieszkowe, usytuowane wokół wykładziny (196) termoizolacyjnej i zawierające mieszek (210) mający przemienne żebra (237, 251,261) i rowki (239, 252, 262), a pomiędzy wykładziną (196) termoizolacyjną i uszczelnieniem (190, 210) mieszkowym jest usytuowany materiał (208) termoizolacyjny oraz wiele przewodów rurowych (158) wymiennika ciepła, usytuowanych za uszczelnieniem (190, 210) mieszkowym, przy czym uszczelnienie mieszkowe (190, 210) jest uformowane do rozszerzania się i kurczenia w kierunku przepływu.

19. Instalacja według zastrz. 18, znamienna tym, że uszczelnienie (190, 210) mieszkowe zawiera ściankę (250) pierścieniową, mającą zmienną średnicę, która promieniowo zwiększa się oraz zmniejsza, w naprzemienny sposób, wzdłuż kierunku przepływu.

20. Instalacja według zastrz. 18, znamienna tym, że uszczelnienie (190, 210) mieszkowe jest usytuowane w pierwszych 40 procentach części (150) w kształcie kopuły, w pobliżu wlotu (152) gazu do obudowy (148), przy czym w części (150) obudowy (148) o kształcie kopuły jest umieszczona gardziel (153) obudowy (148).