氣化器冷卻系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本文公開的主題涉及氣化器，并且更具體而言，涉及用于冷卻氣化器的系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]整體化聯(lián)合氣化循環(huán)(IGCC)發(fā)電設備能夠相對清潔和高效地從各種烴進料(例如煤)產(chǎn)生能量。IGCC技術可使烴進料通過在氣化器中與氧和蒸氣反應而轉化成一氧化碳(CO)和氫(H2)的氣體混合物，即，合成氣。在傳統(tǒng)的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設備中，可對這些氣體進行清潔、處理，并將其用作燃料。氣化器內(nèi)發(fā)生的氣化過程的溫度可高達3500華氏度。因此，冷卻系統(tǒng)可被用來冷卻氣化器。令人遺憾的是，現(xiàn)有冷卻系統(tǒng)可導致大量能量浪費(例如熱)和/或降低IGCC發(fā)電設備的效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]下面概述了與初始要求保護的發(fā)明的范圍相當?shù)哪承嵤├?。這些實施例并非意圖限制本發(fā)明要求保護的范圍，相反，這些實施例僅意圖提供本發(fā)明的可能形式的簡要概述。實際上，本發(fā)明可包括與下面所述的實施例類似或不同的多種形式。
[0004]在第一實施例中，一種系統(tǒng)包括氣化器，該氣化器具有:氣化區(qū)，圍繞氣化區(qū)的內(nèi)壁，以及沿內(nèi)壁延伸的第一燃料通道。第一燃料通道設置為用以使第一燃料流過以冷卻氣化器。該氣化器設置為用以將第一燃料從第一燃料通道噴射到氣化區(qū)中。
[0005]在第二實施例中，一種裝置包括氣化器，該氣化器具有:氣化區(qū)，圍繞氣化區(qū)的內(nèi)壁，圍繞內(nèi)壁的外壁，以及在內(nèi)壁和外壁之間延伸的第一燃料通道。第一燃料通道設置為用以使第一燃料流過以冷卻氣化器。該裝置還包括換熱器，該換熱器設置為用以從第一燃料通道的第一燃料傳熱給外部通道的流體。
[0006]在第三實施例中，一種系統(tǒng)包括氣化器，該氣化器具有:氣化區(qū)，圍繞氣化區(qū)的壁，以及沿壁延伸的非水流體通道。該非水流體通道設置為用以使非水流體流過以冷卻氣化器。該系統(tǒng)還包括設置為用以接收來自非水流體通道的非水流體的設備構件。
【附圖說明】
[0007]當參照相關附圖閱讀下面的詳細描述時，本發(fā)明的這些與其他特征、方式和優(yōu)點將變得更好理解，附圖中相同的標號在所有圖中表示相同的部件，其中:
[0008]圖1是具有使用燃料進料作為冷卻劑的主動冷卻系統(tǒng)(active cooling system)的氣化系統(tǒng)的一個實施例的框圖；
[0009]圖2是具有使用燃料進料作為冷卻劑的主動冷卻系統(tǒng)的整體化聯(lián)合氣化循環(huán)(IGCC)發(fā)電設備的一個實施例的框圖；
[0010]圖3是具有使用燃料進料作為冷卻劑的主動冷卻系統(tǒng)的氣化器的一個實施例的框圖；
[0011]圖4是具有使用燃料進料作為冷卻劑的主動冷卻系統(tǒng)的氣化器的一個實施例的框圖；
[0012]圖5是具有使用燃料進料作為冷卻劑的主動冷卻系統(tǒng)的氣化器的一個實施例的框圖；
[0013]圖6是具有使用燃料進料作為冷卻劑的主動冷卻系統(tǒng)的氣化器的一個實施例的框圖；
[0014]圖7是沿圖4至圖6中的線7-7所得到的氣化器的一個實施例的截面圖，其顯示了使用燃料進料作為冷卻劑的主動冷卻系統(tǒng)的冷卻劑管；
[0015]圖8是在圖7中的線8-8內(nèi)所得到的使用燃料進料作為冷卻劑的主動冷卻系統(tǒng)的一個實施例的局部示意性側視圖，其顯示了上冷卻劑集管與下冷卻劑集管以及中間冷卻劑管；
[0016]圖9是在圖7中的線8-8內(nèi)所得到的使用燃料進料作為冷卻劑的主動冷卻系統(tǒng)的一個實施例的局部示意性側視圖，其顯示了向上和向下彎曲的冷卻劑管；以及
[0017]圖10是在圖7中的線8-8內(nèi)所得到的使用燃料進料作為冷卻劑的主動冷卻系統(tǒng)的一個實施例的局部示意性側視圖，其顯示了螺旋形的冷卻劑管。
[0018]項目清單
[0019]100 系統(tǒng)
[0020]102燃料進料
[0021]104 氧
[0022]106燃料通道
[0023]108燃料通道
[0024]110氣化器
[0025]112動力生產(chǎn)單元
[0026]114動力生產(chǎn)單元
[0027]116脫鹽系統(tǒng)
[0028]118工業(yè)化學物處理系統(tǒng)
[0029]200動力設備系統(tǒng)
[0030]202燃料進料
[0031]203氣化器
[0032]204燃料通道
[0033]206燃料通道
[0034]210 ASU (空氣分離單元)
[0035]211 RSC (福射式合成氣冷卻器)
[0036]212 渣
[0037]213處理單元
[0038]215 HRSG(熱回收蒸汽發(fā)生器)
[0039]216洗滌器
[0040]217 硫
[0041]218硫處理器
[0042]220可分離的鹽
[0043]221LTGC (低溫氣體冷卻)單元
[0044]222水處理單元
[0045]224燃燒器(CC)
[0046]226燃氣渦輪發(fā)動機
[0047]228化學處理系統(tǒng)
[0048]230變換反應器
[0049]232化工設備
[0050]234渦輪(T)
[0051]236傳動軸
[0052]238壓縮機(C)
[0053]240負載
[0054]242脫鹽單元
[0055]244蒸汽渦輪發(fā)動機(ST)
[0056]246第二負載
[0057]248脫鹽系統(tǒng)
[0058]250冷凝器
[0059]252冷卻塔
[0060]260燃料進料冷卻的氣化器
[0061]262控制器
[0062]264閥
[0063]266燃料進料
[0064]268燃料通道
[0065]270燃料進料
[0066]272燃料通道
[0067]274氧源
[0068]280燃料進料冷卻的氣化器
[0069]284控制器
[0070]290閥
[0071]292燃料進料
[0072]294兩個燃料通道
[0073]296兩個燃料通道
[0074]298燃料進料源
[0075]300燃料通道
[0076]302混合室
[0077]304燃料通道
[0078]306氧源
[0079]310燃料進料冷卻的氣化器
[0080]314控制器
[0081]316燃料進料
[0082]318氧源
[0083]320非水流體
[0084]322閥
[0085]328燃料通道
[0086]330燃料通道
[0087]334設備構件
[0088]336設備構件
[0089]338換熱器
[0090]340換熱器
[0091]342工作流體(working fuid)
[0092]344工作流體
[0093]350燃料進料冷卻的氣化器
[0094]354控制器
[0095]356燃料進料
[0096]358氧源
[0097]360非水流體
[0098]362閥
[0099]368燃料通道
[0100]370燃料通道
[0101]374設備構件
[0102]376設備構件
[0103]378換熱器
[0104]380換熱器
[0105]400氣化器
[0106]406最外層
[0107]408耐熱層/內(nèi)壁
[0108]410氣化區(qū)
[0109]412管
[0110]414管
[0111]420第一集管(header)
[0112]422第二集管
[0113]424流體通道
[0114]426出口
[0115]428入口
[0116]440流體通道
[0117]448入口
[0118]450流體通道
[0119]454氣化器
【具體實施方式】
[0120]下面將對本發(fā)明的一個或多個特定實施例進行描述。為了致力于提供這些實施例的簡要描述，該說明書可能并未描述實際實施方式的所有特征。應當理解，在任何這樣的實際實施方式的研發(fā)中，如在任何工程或設計項目中那樣，必須作出許多實施方式特定的決定以實現(xiàn)開發(fā)者的特定目標，例如遵循系統(tǒng)相關與商業(yè)相關的約束，該特定目標可根據(jù)不同的實施方式而有所不同。此外，應當理解，這種開發(fā)工作可能很復雜和耗時，但對于受益于本公開內(nèi)容的普通技術人員而言仍然是設計、生產(chǎn)和制造的常規(guī)事項。
[0121]在介紹本發(fā)明的各種實施例的元件時，冠詞“一”、“一個”、“該”和“所述”意圖表示存在一個或多個元件。用語“包括”、“包含”和“具有”意圖是包括性的，并且意指可存在除所列元件之外的其他元件。
[0122]公開的實施例涉及使用燃料進料作為冷卻劑來主動地冷卻氣化器的系統(tǒng)和方法。主動冷卻氣化器的能力對于所有類型的氣化器均是可能的，例如帶有或不帶有多進給噴射的拽流式氣化器(entrained flow gasifier)、固定床氣化器、下流式氣化器、上流式氣化器和流化床氣化器。燃料進料可包括含碳燃料，例如生物燃料(例如生物質(zhì))或化石燃料(例如烴或石油)。燃料可以是液體燃料、漿體燃料(例如煤漿)或能在流過冷卻劑通道同時還能在氣化器中氣化的任何其他燃料。在下面詳細論述的那樣，主動冷卻系統(tǒng)的實施例包括一個或多個通過氣化器的冷卻劑通道，以使燃料進料在燃燒前從氣化器中吸熱。在某些實施例中，燃料進料在從氣化器吸熱后被噴射到氣化器中，并且在氣化器內(nèi)經(jīng)歷氣化過程。在其他實施方式中，燃料進料在從氣化器吸熱后可經(jīng)過換熱器，以使燃料進料將所吸收的熱量的至少一部分傳遞給另一種介質(zhì)和/或設備的構件。例如，在從氣化器吸熱后，燃料進料可以傳熱給流體(例如氣體或液