專利名稱：氣化系統(tǒng)流動阻尼的制作方法
技術領域：
本文所公開的主題涉及氣化系統(tǒng)構件，且更具體而言，涉及例如急冷單元(quench unit)和洗滌器(scrubber)這樣的氣化系統(tǒng)構件內的流動阻尼機構。
背景技術：
例如煤或石油的化石燃料可氣化用于發(fā)電，生產化學品、合成燃料或者用于多種 其它應用。氣化涉及使含碳燃料與氧氣在很高溫度反應以產生合成氣，包含一氧化碳和氫 氣的燃料，其比燃料在其原始狀態(tài)更有效地且更清潔地燃燒。在氣化時，所得合成氣可包括不太合乎需要的組分，例如灰。因此，合成氣可被引 導通過急冷單元，以冷卻合成氣至飽和溫度且作為渣移除不太合乎需要的組分。但是，在急 冷單元內可存在流動波動，流動波動可降低急冷單元的效率。合成氣可自急冷單元引導通 過洗滌器，洗滌器可從合成氣移除水和/或任何剩余顆粒。但是在洗滌器內可存在流動波 動，其可能會降低洗滌器的效率。

發(fā)明內容
在一實施例中，氣化系統(tǒng)構件包括容器，其配置成保持冷卻流體的池；浸管(dip tube)，其安置于容器中以將另一流體導向該池；導流管(draft tube)，其環(huán)繞該浸管以在 浸管與導流管之間形成內部腔室，且在導流管與容器壁之間形成外部腔室；以及，一個或多 個流動阻尼機構，其安置于內部腔室、外部腔室、或它們之間中的一個或多個中，且配置成 在急冷單元內阻尼冷卻流體、另一流體或兩者的流動。在另一實施例中，氣化系統(tǒng)構件包括容器，其配置成在容器下部段內保持冷卻流 體的池；浸管，其環(huán)形地安置于容器內且配置成在容器內將另一流體導向該池；導流管，其 環(huán)形地安置于該容器內以在導流管與容器壁之間形成外部環(huán)形腔室且配置成在容器內遠 離池引導另一流體；以及，流動阻尼機構，其安置于外部腔室中，以減小通過外部腔室的流 動面積至少大約50%。在又一實施例中，氣化系統(tǒng)構件包括容器，其配置成保持冷卻流體的池；浸管， 其安置于容器中以將另一流體導向該池且在浸管與容器壁之間形成環(huán)形腔室；以及，一個 或多個流動阻尼機構，其安置于環(huán)形腔室中且配置成在氣化系統(tǒng)構件內阻尼冷卻流體、另 一流體或兩者的流動。


當參考附圖來閱讀下文的具體描述時本發(fā)明的這些和其它特點、方面和優(yōu)點將變 得更好理解，在所有附圖中相似的符號表示相似部件，在附圖中圖1是可采用急冷單元和洗滌器的整合氣化組合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的實施例的方塊 圖；圖2是采用阻尼板的圖1的氣化系統(tǒng)構件的實施例的正視截面圖；圖3是圖2的阻尼板的頂視圖；圖4是采用阻尼板的圖1的氣化系統(tǒng)構件的另一實施例的正視截面圖；圖5是圖4的阻尼板的頂視圖；圖6是采用阻尼圈的圖1的氣化系統(tǒng)構件的實施例的正視截面圖；圖7是采用阻尼條的圖1的氣化系統(tǒng)構件的實施例的正視截面圖；圖8是圖7的氣化系統(tǒng)構件的頂視圖；圖9是圖8的阻尼條之一的實施例的截面圖；圖10是采用浮動塊的圖1的氣化系統(tǒng)構件的實施例的正視截面圖；圖11是采用熱交換器的圖1的氣化系統(tǒng)構件的實施例的正視截面圖；圖12是采用穿孔導流管延伸部的圖1的氣化系統(tǒng)構件的實施例的正視截面圖；圖13是在環(huán)形腔室中采用阻尼圈的圖1的氣化系統(tǒng)構件的實施例的正視截面 圖；圖14是圖13的氣化系統(tǒng)構件的一部分的頂視圖；圖15是采用穿孔浸管的圖1的氣化系統(tǒng)構件的實施例的正視截面圖；圖16是無導流管且采用阻尼板的圖1的氣化系統(tǒng)構件的實施例的正視截面圖；圖17是圖18的阻尼板的頂視圖；以及圖18是無導流管且采用阻尼圈的圖1的氣化系統(tǒng)構件的實施例的正視截面圖。
具體實施例方式將在下文中描述本發(fā)明的一個或多個具體實施例。為了提供這些實施例的簡潔 描述，在說明書中可不描述實際實施方式的所有特征。應了解在任何這種實際實施方式的 開發(fā)中，如在任何工程或設計項目中，可做出許多具體實施方式
決策來實現(xiàn)開發(fā)者的具體 目的，例如符合系統(tǒng)相關和商務相關的約束，這些具體約束在不同實施方式之間可改變。此 外，應了解這些開發(fā)工作可復雜且耗時，但仍是受益于本公開內容的本領域普通技術人員 設計、制作和制造的常規(guī)任務。當介紹本發(fā)明的各種實施例的元件時，冠詞“一”、“該”和“所述”意圖表示存在這 些元件中的一個或多個。術語“包括”、“包含”和“具有”意圖是包括性的且表示可存在所 列出元件之外的額外元件。本公開內容是針對于控制例如急冷單元和/或洗滌器這樣的氣化系統(tǒng)構件內的 流體動力學的技術。一般而言，急冷單元可從氣化腔室接收熱流出物，例如合成氣。熱流出 物可被引導通過急冷單元內的冷卻流體的池以產生更冷的飽和(或部分飽和)的合成氣。 在冷卻之后，例如灰的組分可在液體池內固化用于隨后從急冷單元移除。更冷的合成氣可 從急冷單元引導至洗滌器。一般而言，合成氣可流動通過洗滌器內的冷卻流體池以從合成氣移除任何剩余顆粒和/或夾帶的水。在操作期間，急冷單元和/或洗滌器可經歷流動波 動，例如冷卻池液位、氣體流動速率和/或壓力水平的波動，而這種波動可造成低效冷卻或 從急冷單元和/或洗滌器出來的合成氣內夾帶冷卻流體。因此，本公開內容描述了氣化系統(tǒng)構件，例如急冷單元和/或洗滌器，其包括流動 阻尼機構，流動阻尼機構設計成最小化氣化系統(tǒng)構件內的流動波動。如本文所用的術語“阻 尼”可大體上指減小流動中的波動或振蕩和/或減小流動振蕩強度。舉例而言，流動阻尼機 構可設計成耗散來自流動波動的能量和/或在急冷單元內重新引導不均勻的流動。在某些 實施例中，流動阻尼機構可安置于液體冷卻劑池內以阻尼池液位的波動，而這可減少壓力 波動和/或氣體流動速率波動。舉例而言，阻尼擋板可安置于液體池內以限制通過該池的 流動面積。在某些實施例中，阻尼擋板可設計成減小液體的流動路徑面積至少大約50%。 流動阻尼機構也可安置于氣體流動路徑內以控制壓降，而這可減小液體池液位和/或氣體 流動速率的波動。圖1示出整合氣化組合循環(huán)(IGCC)發(fā)電系統(tǒng)8的實施例。在發(fā)電系統(tǒng)內，例如合 成氣的氣體可燃燒以在“頂部”或布雷頓循環(huán)內產生能量。來自“頂部”循環(huán)的廢氣然后可 用于在“底部”或郎肯循環(huán)內產生蒸汽。為了產生合成氣，例如焦炭和褐煤的含碳燃料可經由進料制備和輸送系統(tǒng)9引入 到系統(tǒng)8。進給系統(tǒng)9向氣化器11提供燃料漿10，其中燃料與氧氣(O2)和蒸汽(H2O)混 合。氧氣可從空氣分離器12提供。氣化器11加熱反應物至超過大約70(TC以燃燒燃料漿 中的揮發(fā)性組分從而產生熱流出物，例如合成氣13。由于氧氣、蒸汽與碳(C)之間的化學反 應，合成氣13可包括氫氣(H2)、一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2)以及存在于含碳燃料中的 其它不太合乎需要的組分，例如灰、硫、氮和氯化物。合成氣13可自氣化器11進入急冷單元14。在某些實施例中，急冷單元14可與氣 化器11 一體。但是，在其它實施例中，急冷單元14可為單獨單元。急冷單元14可通過蒸 發(fā)例如水的冷卻流體將合成氣13冷卻至飽和溫度或接近飽和溫度。在冷卻過程中，不太合 乎需要的組分，例如灰，可固化且作為渣16從急冷單元14移除。隨著合成氣13流動通過 急冷單元14，合成氣13可被冷卻以產生冷卻的合成氣17，其可從急冷單元14出來且進入 氣體冷卻和處理系統(tǒng)18。氣體冷卻和處理系統(tǒng)18可包括洗滌器19和酸氣移除系統(tǒng)20以及其它構件。在氣 體冷卻和處理系統(tǒng)18內，來自急冷單元14的合成氣17可進入洗滌器19，在洗滌器19中， 合成氣17可被進一步冷卻以移除夾帶的水和/或剩余顆粒。洗滌過的合成氣21可從洗滌 器19出來且進入酸氣移除系統(tǒng)20，其中酸氣為例如二氧化碳和硫化氫。在氣體冷卻和處理 系統(tǒng)18內，可將硫組分22移除并發(fā)送至硫產生系統(tǒng)23進行純化。水也可作為蒸汽24和 液體25移除。蒸汽24可再循環(huán)至氣化器11和/或發(fā)送至熱回收蒸汽發(fā)生(HRSG)系統(tǒng) 26。液體水25可發(fā)送至水處理系統(tǒng)27。氣體冷卻和處理系統(tǒng)18可產生脫硫的合成氣28，其可被引導至燃燒器29，在燃燒 器29中，合成氣28燃燒以在“頂部”循環(huán)中產生能量?？勺詨嚎s機31向燃燒器29提供空 氣30以與合成氣28以適于燃燒的燃料-空氣比混合。另外，燃燒器29可經由稀釋氮氣壓 縮機33從空氣分離器12接收氮氣32以冷卻燃燒反應。來自燃燒器29的排氣34可流動通過渦輪35，其可驅動壓縮機31和/或發(fā)電機36并產生排氣37。排氣37然后可被引導至HRSG系統(tǒng)26，HRSG系統(tǒng)26可從排氣37和從 氣體冷卻和處理系統(tǒng)18進給的蒸汽24回收熱。所回收的熱可用于驅動蒸汽渦輪38以在 “底部”循環(huán)內產生能量。舉例而言，蒸汽渦輪38可驅動發(fā)電機39以發(fā)電。來自蒸汽渦輪 38的蒸汽40然后可被引導至冷凝器41，在那里，蒸汽由來自冷卻塔43的冷卻流體42冷卻。 來自冷凝器41的冷凝的蒸汽44然后可再循環(huán)至HRSG系統(tǒng)26。應了解，發(fā)電系統(tǒng)8僅以舉例說明的方式提供且預期并無限制意義。本文所述的 流動阻尼機構可在急冷單元14和/或洗滌器19內采用以阻尼流動波動。但是，在其它實施 例中，流動阻尼機構可在任何類型的氣化急冷單元和/或洗滌器內采用。舉例而言，流動阻 尼機構可在設計成向無HRSG系統(tǒng)的燃氣渦輪提供合成氣的急冷單元或洗滌器內采用。在 另一實例中，流動阻尼機構可在為單獨氣化系統(tǒng)一部分的急冷單元或洗滌器內采用。圖2至圖18描繪了氣化系統(tǒng)構件46的實施例。氣化系統(tǒng)構件46可表示圖1所 示的急冷單元14或洗滌器19，以及其它類型的氣化急冷單元和/或洗滌器。此外，盡管圖 2至圖17大體上在急冷單元的情形下描述，這些附圖所示的流動阻尼機構可以類似方式應 用于氣化洗滌器內。另外，盡管圖18至圖20大體上在洗滌器的情形下描述，這些附圖所示 的流動阻尼機構可以類似方式應用于氣化急冷單元內。圖2是氣化系統(tǒng)構件46的一個實施例的截面圖。如上文所指出，氣化系統(tǒng)構件46 可為急冷單元或洗滌器，例如急冷單元14或洗滌器19。氣化系統(tǒng)構件46包括容器50，容 器50保持冷卻流體52的池，例如水。氣化系統(tǒng)構件46可通過開口 53從氣化系統(tǒng)8 (圖1) 內的上游構件接收合成氣47。舉例而言，如果氣化系統(tǒng)構件46代表急冷單元(圖1)，那么 合成氣47可代表從氣化器11 (圖1)接收的合成氣13(圖1)。在另一實例中，如果氣化系 統(tǒng)構件46代表洗滌器19 (圖1)，那么合成氣47可代表從急冷單元14 (圖1)出來的合成氣 17(圖1)。合成氣可通過容器50頂部和/或側部中的入口(未圖示)流入到氣化系統(tǒng)構 件46的開口 53內。冷卻流體52可自水源(未圖示)供應至容器50且根據(jù)需要補充以維持容器50內 充分的冷卻水平。如圖所示，容器50還包括兩個環(huán)形管54和56。在某些實施例中，管56 可同心地安置于管54周圍。浸管54安置于容器50的中心以引導合成氣47通過氣化系統(tǒng) 構件46。導流管56環(huán)繞浸管54以形成內部腔室58。如由箭頭大體上示出，合成氣47可 流動通過浸管54朝向包含于容器50下部和/或錐形部段59內的冷卻流體52的池。合成 氣47可接觸冷卻流體52，使某些冷卻流體蒸發(fā)，從而冷卻合成氣47。合成氣可自浸管54向上流動通過內部腔室58至外部腔室60。外部腔室60可大 體上形成于導流管56與容器50的壁之間的環(huán)形空間中。但是，在其它實施例中，導流管56 可省略，如下文中關于圖18和圖20所示和描述。在這些實施例中，合成氣可向上流動通過 外部腔室60，在這些實施例中，外部腔室60可在浸管54與容器50的壁之間的環(huán)形空間中 延伸。換言之，在這些實施例中，內部腔室58和外部腔室60可組合成從浸管54延伸到容 器50的壁的一個連續(xù)外部腔室60。隨著合成氣47流動通過浸管54、內部腔室58和外部腔室60，合成氣可由冷卻流 體52冷卻以降低合成氣的溫度和壓力。隨著合成氣冷卻，例如渣16的顆粒61可在容器 50的底部內聚集且可通過排放端口 62排放，在某些實施例中，排放端口 62可通往鎖定料 斗。此外，夾帶液體可從合成氣47移除且可在冷卻流體52的池內聚集。
腔室60的上部可包括安置于導流管56周圍的可選環(huán)形擋板64。根據(jù)某些實施 例，擋板64可設計成引導合成氣流動通過腔室60，在某些實施例中，其可增加合成氣的流 動路徑，從而便于合成氣冷卻。擋板64還可提供用于使合成氣中夾帶的液體聚結的表面， 從而減少通過出口 66從腔室60出來的合成氣中冷卻液體的夾帶。可選的急冷圈68可繞 浸管54環(huán)形地安置且可朝向浸管54的內表面引導冷卻流體，以保護浸管內表面防止熱合 成氣47。急冷圈68也可朝向擋板64和/或朝向冷卻流體52的池引導冷卻流體。但是，在 某些實施例中，例如其中氣化系統(tǒng)構件46代表洗滌器19，擋板64和急冷圈68則可省略。為了減少氣化系統(tǒng)構件46內的流動波動，環(huán)形阻尼板70在外部腔室60內在容器 50的壁與導流管56之間延伸。隨著合成氣在氣化系統(tǒng)構件46內流動，來自急冷圈68的水 可流動通過氣化系統(tǒng)構件46且在液體池52中聚集。阻尼板70看設計成耗散來自冷卻液 體池52內流動波動的能量。阻尼板70可具有與導流管56的外徑大體上對應的內徑72。 阻尼板70可具有與容器50的內徑大體上對應的外徑74。因此，阻尼板70可與容器50的 壁和導流管56鄰接地安置，以限制冷卻液體52通過外部腔室60的流動。阻尼板70可通 過焊接、栓接或任何其它合適手段固定到容器50的壁上。阻尼板70內的孔75可允許冷卻流體52流動通過阻尼板70。但是，由穿過腔室60 的孔75所提供的流動面積可顯著地小于不受阻尼板70限制的腔室60的截面內的流動面 積。根據(jù)某些實施例，阻尼板70可充當流動限制機構，其減小了通過外部腔室60的阻尼板 部分的流動面積至少大約50%至100%和其之間的所有子范圍。更具體而言，阻尼板70可 充當流動限制機構，其減小了通過外部腔室的阻尼板部分的流動面積至少80%至100% 以及其之間的所有子范圍。阻尼板70可大體上安置于外部腔室60內使得阻尼板70浸沒于冷卻流體52的池 內。舉例而言，阻尼板70可安置于外部腔室60內冷卻流體池52的液位76下方。在某些 實施例中，阻尼板70可安置于導流管56內冷卻流體池52的液位78上方。但是，在其它實 施例中，阻尼板70可安置于導流管56內冷卻流體池52的液位78下方。此外，阻尼板70 可大體上安置于容器50的錐形部段59上方充分的高度以阻礙渣在阻尼板的孔內的積聚。在氣化系統(tǒng)構件46操作期間，在池52內的冷卻流體的液位76和78可改變。在 某些實施例中，通過氣化系統(tǒng)構件46的合成氣47的流動速率可變化，造成液位76和78的 波動。此外，在某些實施例中，合成氣47可流入到池52內，攪動冷卻流體，從而造成液位76 和78的波動。另外，從急冷圈68出來的冷卻流體的流動速率可變化。阻尼板70可設計成 減少液位76和/或液位78的波動。具體而言，阻尼板70可提供流動限制，其用于耗散來 自冷卻流體池52內的流動動力的能量。圖3是阻尼板70的頂視圖。阻尼板包括大體上由外徑74與內徑72之間的差限 定的表面區(qū)域80?？?5可繞表面區(qū)域80在周向間隔開。如上文所指出，表面區(qū)域80和孔 75的面積可大體上對應于可用于使水豎直地通過容器50內的外部腔室60的總環(huán)形流動面 積。如在上文關于圖2所述，阻尼板70可設計成限制流動面積至由安置于表面區(qū)域80內 的孔75所提供的面積。根據(jù)某些實施例，孔75的面積可占由表面區(qū)域80和孔75所限定 的可用總環(huán)形流動面積的大約1至50%。在阻尼板70內，孔75的數(shù)目、間距、大小和形狀 可改變。舉例而言，孔75可具有圓形、長圓形、橢圓形、矩形、正方形或六邊形截面。另外， 任意多個各種形狀和大小的孔可包括于阻尼板內。舉例而言，可調整孔75的大小和數(shù)量以提供所希望的流動面積減小，同時提供足夠大以抵抗堵塞的孔。圖4描繪了可安置于氣化系統(tǒng)構件46內另一類型的阻尼板88。類似于阻尼板70， 阻尼板88可環(huán)形地安置于容器50的壁與導流管56之間。但是，在此實施例中，阻尼板88 可為連續(xù)件，并無置于表面區(qū)域內的孔。此外，在其它實施例中，可省略導流管56，且阻尼板 88可為安置于容器50的壁與浸管54之間的連續(xù)環(huán)形件。旁通管線90和92可包括于容器50內以允許冷卻流體繞阻尼板88傳遞。取決于 阻尼板88周圍所需要的流動面積量，管90和92的直徑和/或數(shù)量可改變。舉例而言，多 個管90和92可繞容器50在周向間隔開。在某些實施例中，旁通管92可包括閥94，例如 電磁閥、球閥、閘閥等，其可被調整以改變通過旁通管92的流量。但是，在其它實施例中，可 僅采用不帶閥94的管。此外，在某些實施例中，閥94可包括于旁通管90和92中的每一個 內?？衫缬煽刂破鱽碚{整閥位置以改變通過旁通管92的冷卻流體量。圖5是阻尼板88的頂視圖。類似于阻尼板70，外圓周82可抵靠容器50的壁鄰 接地安置，且內圓周84可繞導流管56鄰接地安置。阻尼板88可焊接、栓接或另外固定到 容器50壁和/或導流管56上。如上文所指出，阻尼板88包括不帶孔的連續(xù)表面區(qū)域96。 因此，冷卻流體被引導通過旁通管90和/或92而不是通過阻尼板88。圖6描繪了另一類型的阻尼機構，阻尼圈98，其可在氣化系統(tǒng)構件46內采用。阻 尼圈98可包括在周向延伸穿過整個外部腔室60的環(huán)形圈，或者阻尼圈98可包括延伸穿過 外部腔室60的部分的彎曲區(qū)段。但是，根據(jù)某些實施例，阻尼圈98可對稱地安置于腔室60 內以平衡負荷分布。阻尼圈98可抵靠容器壁50和/或導流管56安置。此外，如在下文中 關于圖20所討論，在某些實施例中，阻尼圈98可抵靠浸管54安置。每個阻尼圈98可僅部分地在容器壁50與導流管56之間延伸。如圖所示，兩個阻 尼圈98與容器50的壁鄰接地安置，且一個阻尼圈與導流管56鄰接地安置。在某些實施例 中，阻尼圈98可設計成彼此交接(interface)以形成供冷卻流體52通過外部腔室60的 曲折流動路徑。曲折流動路徑可設計成減小流動波動。此外，阻尼圈98可朝向錐形部段59 成角度，以抑制沉積物在阻尼圈98上的聚集。在其它實施例中，阻尼圈98的數(shù)量和/或相對位置可改變。舉例而言，一個、兩 個、三個、四個或四個以上的阻尼圈98可固定到容器50的壁上，導流管56上或兩者上。另 外，阻尼圈98的角度可改變。舉例而言，阻尼圈98可從容器50的壁正交地延伸，或者阻尼 圈98可以各種角度向容器50的錐形部段59下傾。在某些實施例中，阻尼圈98可由支承 件100支承，支承件100從阻尼圈朝向容器50和導流管56延伸。阻尼圈98和/或支承件 100可焊接、栓接或另外固定到容器50的壁上和/或導流管56上。圖7描繪了在氣化系統(tǒng)構件46內采用的另一類型的流動阻尼機構。具體而言，氣 化系統(tǒng)構件46包括固定到容器50的壁和/或導流管56上的阻尼條102。阻尼條102可大 體上正交于容器50和導流管56朝向彼此延伸，以形成供水在外部腔室60內流動的曲折路 徑。阻尼條102可焊接、栓接或另外固定到容器50和/或導流管56上。此外，支承件100 可設于阻尼條102的上方和/或下方以提供機械支承和進一步將阻尼條102固定到容器50 的壁和/或導流管56上。但是，在其它實施例中，支承件100可省略。另外，可采用任意多 個阻尼條102且其可繞容器50和/或導流管56在周向安置。此外，在其中省略了導流管 56的實施例中，某些或所有阻尼條102可固定到浸管54上。
圖8是氣化系統(tǒng)構件46和阻尼條102的頂視圖。阻尼條102繞容器50在周向間 隔開以朝向導流管56向內突出。阻尼條102也繞導流管56在周向間隔開以朝向容器50 的壁向外延伸。如圖所示，在容器50上的阻尼條102安置于從導流管56延伸的阻尼條102 之間。即，阻尼條102交替地配接到容器50的壁和導流管56。但是，在其它實施例中，阻尼 條102可在周向對準。此外，位于容器50和導流管56上的阻尼條102的數(shù)量可改變。圖9是穿過阻尼條102之一截取的截面圖以示出阻尼條102之一的示例性截面。 如圖所示，阻尼條102可具有大體上圓形截面。但是，在其它實施例中，截面可改變。舉例 而言，阻尼條102可具有矩形、三角形、梯形、六邊形或正方形截面。此外，可采用各種截面 來最小化沉積和/或調整由阻尼條102提供的流動阻力。圖10描繪了可采用浮動塊104作為流動阻尼機構的氣化系統(tǒng)構件46的另一實施 例。浮動塊104可安置于外部腔室60中且可設計成在冷卻流體池52表面上流動。浮動塊 104可大體上設計成增加外部腔室60內的慣性和摩擦力，從而減少流動波動。在某些實施 例中，浮動塊104可由鋼或其它合適材料構成，其設計成耐受容器50內存在的壓力和溫度。 而且，浮動塊104可包括中空部分，其設計成促進塊體104浮動。如圖所示，塊體具有大體上 梯形的形狀；但在其它實施例中，可采用各種形狀、大小和結構。而且，任意多個浮動塊104 可包括于外部腔室60內。此外，在某些實施例中，取決于急冷單元內所經歷的操作條件，包 括于急冷單元內的浮動塊的數(shù)量可改變。舉例而言，如果需要更大流動阻尼，可添加額外的 浮動塊104。另一方面，如果希望更小的流動阻尼，可移除某些浮動塊104。圖11描繪了氣化系統(tǒng)構件46的實施例，其具有安置于外部腔室60中的熱交換器 盤管106以提供流動阻尼。熱交換器盤管106螺旋地安置于導流管56和/或浸管54周圍 且可向冷卻流體池52內的流動波動提供阻力。具體而言，熱交換器盤管106的外部輪廓 可設計成充當阻尼裝置。除了提供阻尼之外，熱交換器盤管106也可用于從冷卻流體池52 提取熱。具體而言，熱交換器盤管106可通過入口 108接收冷卻流體的流動，且可通過盤管 106循環(huán)流體至出口 110?？刹捎萌魏魏线m的傳熱流體，例如制冷劑、水、乙二醇或鹽水等。 隨著冷卻流體通過盤管106流動，流體可從冷卻流體池52吸熱。然后可使用來自盤管106 的熱冷卻流體來向IGCC系統(tǒng)8的另一部分提供熱。舉例而言，熱交換器盤管106可用作廢 熱回收過程的一部分，以向采用低溫熱的工業(yè)過程或應用提供熱。在一實例中，熱可用于 向蒸汽渦輪35和/或HRSG系統(tǒng)23 (在圖1中示出)提供預熱。圖12描繪了安置于內部腔室58與外部腔室60之間的流動阻尼結構。具體而言， 導流管56可包括延伸部112，其在錐形部段59內和/或略上方在內部腔室58與外部腔室 60之間提供流動限制。延伸部112將導流管56連接至容器50的錐形部段59。延伸部112 可為環(huán)形結構，其直徑對應于導流管56的直徑?？?14可包括于延伸部112內，以允許冷 卻流體在內部腔室58與外部腔室60之間傳遞?？?14可用于限制流體在內部腔室58與 外部腔室60之間的流動?？?14可具有充分的大小以抑制孔114由渣16堵塞，渣16可在 容器50的底部和排放端口 62內聚集。另外，可改變孔114的數(shù)量和/或大小以調整由延 伸部112所提供的阻尼量?？傊?，圖2至圖12大體上描繪了安置于外部腔室60中和/或在內部腔室58與外 部腔室60之間的冷卻流體池52內的流動阻尼機構。這些流動阻尼機構可設計成通過限制 容器50內冷卻流體52的流動來減少流動波動。但是，在其它實施例中，流動阻尼機構可安置于內部腔室58中以影響合成氣47和/或冷卻流體52通過內部腔室58的流動。特別地， 在圖13至圖17中所描述的流動限制可設計成增加或降低在內部腔室58上出現(xiàn)的壓降。在 某些實施例中，流動阻尼機構可設計成增加壓降，從而限制流動波動。但是，在其它實施例 中，流動阻尼機構可設計成降低壓降。圖13描繪了安置于內部腔室58內的阻尼圈118。圈118可包括同心地安置于導 流管56與浸管54之間空間內的環(huán)形結構。如圖所示，圈118安裝于或另外固定到導流管 56的內表面上。但是，在其它實施例中，圈118可固定到浸管54的外表面上。圈118可設 計成向內部腔室58內例如合成氣47或冷卻流體52的流體流動增加阻力，而這可能會增加 內部腔室58上的壓降以減少流動波動。圖14是氣化系統(tǒng)構件46的頂視圖，其示出安置于內部腔室58內的圈118。具體 而言，圈118環(huán)形地焊接、栓接或另外固定于導流管56的內表面內，以減小穿過環(huán)形內部腔 室58的流動面積。圖15描繪了氣化系統(tǒng)構件46的另一實施例，其具有包括穿孔部段120的浸管54。 具體而言，穿孔部段120可包括以一排或多排在周向安置于浸管54周圍的一系列孔121。 孔121可允許合成氣通過浸管中的穿孔流動，這可能會改變通過內部腔室58的氣體的流動 剖面。具體而言，合成氣47的一部分可直接通過浸管54的壁流入到內部腔室58內，繞過 包括冷卻流體池52的內部腔室58的下部。穿孔可允許沿著浸管54長度的合成氣的多個 流動路徑，而不是沿著浸管54的底部環(huán)形圓周引導合成氣?？?21可具有充分的大小來抑 制灰沉積堵塞。此外，隨著冷卻流體池液位78升高，孔121可允許冷卻流體52通過孔121 流入到內部腔室58內。換言之，隨著冷卻流體52的液位78上升以包圍浸管54，合成氣47 可通過上排孔121流入到內部腔室58內，而水可通過下排孔121流動?？砂ㄈ我舛嗯趴?121。而且，孔的直徑和數(shù)量可改變。圖16至圖18描繪了其中省略導流管56的氣化系統(tǒng)構件46的實施例。在這些實 施例中，也已省略擋板64和急冷圈68以全面描繪洗滌器，例如圖1所示的洗滌器19。但 是，在其它實施例中，圖16至圖18所描繪的流動阻尼機構也可用于急冷單元內，例如圖1 所示的急冷單元14。如圖16所示，合成氣47可通過容器50內的浸管54流動，如由箭頭大體上示出。 然后，合成氣47可從浸管54出來且通過包含于容器50的錐形部段59內的冷卻流體池52 流動。合成氣47可接觸冷卻流體50，造成某些冷卻流體蒸發(fā)，從而冷卻合成氣47且從合成 氣47移除夾帶的顆粒和/或水。合成氣可從浸管54向上流動通過外部腔室60。外部腔室60可大體上形成于浸 管54與容器50的壁之間的環(huán)形空間中。為了減少氣化系統(tǒng)構件46內的流動波動，環(huán)形阻 尼板130在容器50的壁與浸管54之間的外部空間60內延伸。類似于圖2所示的阻尼板 70，阻尼板130可設計成耗散來自冷卻液體池52內流動波動的能量。阻尼板130可具有內 徑126，內徑126大體上對應于浸管54的外徑。阻尼板130可具有外徑74，外徑74大體上 對應于容器50的內徑。因此，阻尼板70可與容器50的壁和浸管54鄰接地安置，以限制冷 卻液體52通過外部腔室60的流動。阻尼板130可通過焊接、栓接或其它合適手段固定到 容器50的壁和/或浸管54上。阻尼板130內的孔75可允許冷卻流體52流動通過阻尼板130。但是，由穿過腔室60的孔75提供的流動面積可顯著地小于不受阻尼板130限制的腔室60的截面內的流 動面積。根據(jù)某些實施例，阻尼板130可充當流動限制機構，其減小穿過外部腔室60的阻 尼板部分的流動面積至少大約50%至100%，和其之間的所有子范圍。更具體而言，阻尼板 130可充當流動限制機構，其減小穿過外部腔室的阻尼板部分的流動面積至少大約80%至 100%,和其之間的所有子范圍。阻尼板130可大體上安置于外部腔室60內使得阻尼板130浸沒于冷卻流體池52 內。舉例而言，阻尼板130可安置于內部腔室60內冷卻流體池52的液位76下方。在某些 實施例中，阻尼板70可安置于浸管54內冷卻流體池52的液位78上方。但是，在其它實施 例中，阻尼板130可安置于浸管54內冷卻流體池52的液位78下方。此外，阻尼板130可 大體上安置于容器50的錐形部段59上方充分高度，以阻礙顆粒在阻尼板的孔內的積聚。圖17是阻尼板130的頂視圖。阻尼板包括表面區(qū)域80，其大體上由外徑74與內 徑126的差限定。孔75可繞表面區(qū)域80在周向間隔開。如上文所指出，表面區(qū)域80和孔 75的面積可大體上對應于可用于水豎直地通過容器50內的外部流動腔室60的總環(huán)形流 動面積。如在上文中關于圖16所描述，阻尼板70可設計成限制流動面積至由安置于表面 區(qū)域80內的孔75所提供的面積。根據(jù)某些實施例，孔75的面積可占如由表面區(qū)域80和 孔75所限定的可用總環(huán)形流動面積的大約至50%。在阻尼板130內，孔75的數(shù)量、 間距、大小和形狀可改變。舉例而言，孔75可具有圓形、長圓形、橢圓形、矩形、正方形或六 邊形截面等。另外，任意多個各種形狀和大小的孔可包括于阻尼板內。舉例而言，孔75的 大小和數(shù)量可通過調整以提供所需要的流動面積減小，同時提供足夠大的孔來抵抗堵塞。圖18描繪了在省略了導流管56的氣化系統(tǒng)構件46內采用的阻尼圈98。阻尼圈 98可抵靠容器壁50和/或浸管54安置。每個阻尼圈98可僅在容器壁50與浸管54之間 部分地延伸。如圖所示，兩個阻尼圈98與容器50的壁鄰接地安置，且一個阻尼圈與浸管54 鄰接地安置。在某些實施例中，阻尼圈98可設計成彼此交接以形成用于冷卻流體52通過 外部腔室60的曲折流動路徑。曲折流動路徑可設計成減少流動波動。此外，阻尼圈98可 朝向錐形部段59成角度以抑制沉積物在阻尼圈98上的聚集。在其它實施例中，阻尼圈98的數(shù)量和/或相對位置可改變。舉例而言，一個、兩個、 三個、四個或更多的阻尼圈98可固定到容器50的壁、浸管54或兩者上。另外，阻尼圈98的 角度可改變。舉例而言，阻尼圈98可從容器50的壁正交地延伸，或者阻尼圈98可以各種 角度朝向容器50的錐形部段59下傾。在某些實施例中，阻尼圈98可由支承件100支承， 支承件100從阻尼圈朝向容器50和浸管54延伸。阻尼圈98和/或支承件100可焊接、栓 接或另外固定到容器50的壁和/或浸管54上。在圖2至圖18所描繪的流動阻尼機構可單獨地或彼此組合地采用。此外，應了解， 流動阻尼機構的相對大小、形狀和幾何形狀可改變。另外，可省卻某些構件，例如導流管56 和/或急冷圈68。在最初制造期間，可在氣化系統(tǒng)構件46中采用流動阻尼機構，或者流動 阻尼機構可改裝到現(xiàn)有氣化系統(tǒng)構件46中。另外，流動阻尼機構可基于特定操作參數(shù)進行 調整，例如含碳燃料類型、系統(tǒng)效率、系統(tǒng)負載或環(huán)境條件等，以實現(xiàn)所希望的流動阻尼量。書面描述使用實例來公開本發(fā)明，包括最佳方式，且也能使得本領域技術人員能 實踐本發(fā)明，包括做出和使用任何裝置或系統(tǒng)及執(zhí)行任何合并的方法。本發(fā)明的專利保護 范圍由權利要求書限定，且可包括本領域技術人員想到的其它實例。如果其它實例具有與權利要求書的字面語言并無不同的結構元件，或者如果其它實例包括與權利要求書的字面 語言非實質差異的等效結構元件，這些其它實例預期在權利要求書的范圍內。
0076]元件列表0077]8. IGCC系統(tǒng)0078]11.氣化器0079]13.熱合成氣0080]14.急冷單元0081]16.渣0082]17.冷卻合成氣0083]19.洗滌器0084]20.硫生產0085]21.洗滌過的合成氣0086]22.硫組分0087]23.熱回收蒸汽發(fā)生器0088]24.水處理0089]25.液體0090]26.熱回收蒸汽發(fā)生器0091]27.水處理系統(tǒng)0092]28.合成氣0093]29.燃燒器0094]30.空氣0095]31.壓縮機0096]32.氮氣0097]33.稀釋氮氣壓縮機0098]34.排氣0099]35.蒸汽渦輪0100]36.發(fā)電機0101]37.排氣0102]38.蒸汽渦輪0103]39.發(fā)生器0104]40.蒸汽0105]41.冷凝器0106]42.冷卻流體0107]43.冷卻塔0108]44.冷凝的蒸汽0109]46.氣化系統(tǒng)構件0110]47.合成氣0111]50.容器0112]52.冷卻流體0113]53.開口0114]54.浸管0115]56.導流管0116]58.內部腔室0117]59.錐形部段0118]60.外部腔室0119]61.顆粒0120]62.排放端口0121]64.擋板0122]66.出口0123]68.急冷圈0124]70.阻尼板0125]72.內徑0126]74.外徑0127]75.孔0128]76.液位0129]78.液位0130]80.表面區(qū)域0131]82.外圓周0132]84.內圓周0133]88.阻尼板0134]90.旁通管0135]92.旁通管0136]94.閥0137]96.表面區(qū)域0138]98.阻尼圈0139]100支承件0140]102阻尼條0141]104塊體/浮體0142]106熱交換盤管0143]108入口0144]110出口0145]112導流管延伸部0146]114孔0147]118圈0148]120浸管延伸部0149]121孔0150]124寬度0151]126導流管內徑
128.浸管外徑130.板。
權利要求
一種氣化系統(tǒng)構件，包括容器(50)，其配置成保持冷卻流體(52)的池；浸管(54)，其安置于所述容器(50)中，以將另一流體(47)導向所述池；導流管(56)，其環(huán)繞所述浸管(54)，以在所述浸管(54)與所述導流管(56)之間形成內部腔室(58)，且在所述導流管(56)與容器壁之間形成外部腔室(60)；以及一個或多個流動阻尼機構(70，88，98，100，102，104，106，112，118，120，130)，其安置于所述內部腔室(58)、所述外部腔室(60)、或所述內部腔室(58)與所述外部腔室(60)之間中的一個或多個中，且配置成阻尼所述氣化系統(tǒng)構件內所述冷卻流體(52)、或另一流體(47)、或兩者的流動。
2.根據(jù)權利要求1所述的氣化系統(tǒng)構件，其中所述阻尼機構包括一個或多個環(huán)形圈 (70，88，98，130)，所述環(huán)形圈繞所述導流管(56)同心地安置，以減小穿過所述外部腔室 (60)的流動面積至少大約80%。
3.根據(jù)權利要求1所述的氣化系統(tǒng)構件，其中所述阻尼機構包括第一環(huán)形圈(98)和 第二環(huán)形圈(98)，所述第一環(huán)形圈(98)安置成與所述容器(50)鄰接，且所述第二環(huán)形圈 (98)安置成與所述導流管(56)鄰接且配置成與所述第一環(huán)形圈(98)交接，以形成曲折流 動路徑，供所述冷卻流體(52)通過所述外部腔室(60)。
4.根據(jù)權利要求1所述的氣化系統(tǒng)構件，其中所述阻尼機構包括環(huán)形板(98)，環(huán)形板 (98)具有安置成與所述容器(50)鄰接的外圓周、安置成與所述導流管(56)鄰接的內圓周 (84)、以及多個孔(75)，所述孔(75)配置成允許所述冷卻流體(52)通過所述板(70)傳遞。
5.根據(jù)權利要求1所述的氣化系統(tǒng)構件，其中所述容器(50)包括旁通管(90)，所述旁 通管(90)配置成繞所述外部腔室(60)的一部分引導流體，且其中所述阻尼機構包括環(huán)形 板(88)，所述環(huán)形板(88)配置成阻礙所述冷卻流體(52)通過所述外部腔室(60)的所述部 分流動，且引導所述冷卻流體(52)通過所述旁通管(90)的流動。
6.根據(jù)權利要求1所述的氣化系統(tǒng)構件，其中所述阻尼機構包括浮動塊(104)，所述浮 動塊(104)配置成在所述池中浮動。
7.根據(jù)權利要求1所述的氣化系統(tǒng)構件，其中所述阻尼機構包括繞所述導流管(56)螺 旋地安置的管狀熱交換器(106)。
8.根據(jù)權利要求1所述的氣化系統(tǒng)構件，其中所述阻尼機構包括所述導流管的環(huán)形延 伸部(112)，所述環(huán)形延伸部(112)配接到配置成保持所述池的所述容器(50)的錐形部分 (59)上，且其中所述環(huán)形延伸部(112)包括穿孔(114)，所述穿孔(114)配置成允許所述冷 卻流體(52)在所述內部腔室(58)與所述外部腔室(60)之間傳遞。
9.根據(jù)權利要求1所述的氣化系統(tǒng)構件，其中所述阻尼機構包括安置于所述內部腔室 (58)內的環(huán)形圈(118)。
10.根據(jù)權利要求1所述的氣化系統(tǒng)構件，其中所述阻尼機構包括浸管(54)的環(huán)形延 伸部(120)，所述環(huán)形延伸部(120)配置成朝向所述池延伸，且其中所述環(huán)形延伸部(120) 包括穿孔(121)，穿孔(121)配置成允許所述冷卻流體(52)或另一流體(47)或兩者通過所 述浸管(54)的壁而流動。
全文摘要
本發(fā)明涉及氣化系統(tǒng)流動阻尼，提供了一種氣化系統(tǒng)構件。在一實施例中，氣化系統(tǒng)構件，例如急冷單元(14)或洗滌器(19)可保持冷卻流體(52)的池，用于冷卻另一流體(47)。氣化系統(tǒng)構件包括流動阻尼機構(70，88，98，100，102，104，106，112，118，120，130)，其設計成在所述氣化系統(tǒng)構件內阻尼所述冷卻流體(52)、另一流體(47)或兩者的流動。流動阻尼機構可安置于在浸管(54)與導流管(56)之間形成的內部腔室(58)中，或者安置于所述氣化系統(tǒng)構件的壁與所述導流管(56)之間形成的外部腔室(60)中。該流動阻尼機構也可安置于該內部腔室(58)與外部腔室(60)之間。
文檔編號C10J3/84GK101935554SQ20101022696
公開日2011年1月5日 申請日期2010年6月30日 優(yōu)先權日2009年6月30日
發(fā)明者A·J·阿瓦利亞諾, C·迪努, G·D·曼德魯西亞克, G·拉斯科夫斯基, G·王, H·B·克洛科夫, J·B·科里, J·M·斯托里, K·哈德凱斯爾, P·蒂瓦里, S·佩倫 申請人:通用電氣公司