用于冷却和洗涤合成气流的装置及装配方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了用于冷却和洗涤合成气流的装置及装配方法。该方法包括将出口管(114)的第一端联接到激冷室(102)上，使得出口管的末端与激冷室成流动连通，将至少一个喷头(116)联接到出口管的相对的第二端上，使得从喷头喷出的水填充出口管，并跨越出口管的内表面形成水膜，将水源(106)联接到激冷室上，用于沿着激冷室的内表面提供基本连续的水膜，并将至少一个排出装置联接到激冷室上，用于将喷水提供到激冷室中，其中水膜和喷水的水排入到水池(104)中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般地涉及气化发电系统，例如那些用于发电设备的气化发电系统，且更具体地说，涉及用于整体气化联合循环(IGCC)发电系统的气化器。
技术介绍
至少一些已知的联合循环发电系统包括一种气化系统，其与至少一个发电涡轮机系统一体结合。例如，已知的气化器将燃料、空气或氧气、蒸汽和/或石灰石的混合物转换成有时称为“合成气”的部分燃烧的气体输出。热的合成气经过冷却和净化，以除去污染物，然后供给燃气涡轮发动机的燃烧器，其驱动发电机，发电机将电功率供给电网。来自至少一些已知的燃气涡轮发动机的排气被供给余热蒸汽发生器，其加热锅炉给水并产生用于驱动蒸汽涡轮的蒸汽。蒸汽涡轮机所产生的功率还驱动发电机，其将电功率提供给电网。在至少一些用在气化系统中的气化器中，反应室中所产生的合成气是非常热的(>2200ºF)，并且必须在其可在下游处理设备中轻易地处理之前进行冷却。合成气还包含夹带的颗粒，这些颗粒必须被除去以防止在下游设备中的堵塞。对于发电应用，至少一些已知的气化器利用两步工艺完成这种冷却和颗粒去除。在第一步骤中，气体通过与锅炉给水的间接热交换而在两个合成气冷却器中进行冷却。称为辐射式合成气冷却器的第一合成气冷却器联接在反应室的底部上，并且其将气体冷却到大约950ºF至大约1350ºF之间。称为对流式合成气冷却器的第二合成气冷却器将气体进一步冷却到大约700ºF至大约750ºF之间。在这种温度下，可在传统的钢制设备中处理合成气。在利用合成气冷却器冷却合成气之后，第二步骤除去夹带在合成气中的细微的颗粒，该步骤在称为合成气洗涤器的另一容器中完成。合成气洗涤器提供了三级水-合成气接触，这实质上除去了所有颗粒。在至少一些联合循环发电应用中，从系统中除去对流式合成气冷却器，只留下辐射式合成气冷却器来冷却合成气。这种所谓的仅辐射式构造出于两种原因而用在至少一些联合循环应用中。首先，对流式合成气冷却器的去除降低了设备的成本。其次，在商业实践中，已经发现对流式合成气冷却器倾向于堵塞，这显著地减少了设备生产时间。但是，对流式合成气冷却器的去除存在两个问题。首先，在辐射式合成气冷却器的出口处的大约950-1350ºF的温度仍然太高而不容许在传统的钢管和设备中处理合成气。其次，在该温度下，一些夹带的固体仍然是粘性的，并且它们会堵塞将辐射式合成气冷却器连接到合成气洗涤器上的管道。因此，除去对流式合成气冷却器以产生仅辐射式合成气冷却构造不是除去对流式合成气冷却器并将洗涤器直接连接到辐射式合成气冷却器的出口上的简单问题。要这样做将至少需要洗涤器容器由特种高温钢合金制成，并将在洗涤器容器本身内引起固体堵塞的可能性。因此需要一种装置，其通过用喷水激冷来冷却合成气，并除去夹带颗粒，同时避免关于堵塞的担忧。此外，需要一种装置，其通过消除对于单独的合成气洗涤器容器的需求而简化了对于合成气冷却和颗粒去除所需要的设备。
技术实现思路
在一个方面，提供了一种装配喷洒激冷装置的方法。该方法包括将至少一个出口管的第一端联接到激冷室上，使得出口管端与激冷室成流动连通，将至少一个喷头联接到至少一个出口管的相对的第二端上，使得从所述至少一个喷头喷出的水填充该至少一个出口管，并形成跨越该至少一个出口管的内表面的水膜，将水源联接到激冷室上，用于提供沿激冷室的内表面基本连续的水膜，并将至少一个排出装置联接到激冷室上，用于将喷水提供到激冷室中，其中水膜和喷水的水排入到水池中。在另一方面，提供了一种喷洒激冷装置。该喷洒激冷装置包括腔室；联接到腔室上的至少一个喷洒装置；联接到腔室上用于跨越腔室的内表面提供一层液体的至少一个布水装置；包括第一端和相对的第二端的至少一个空心圆筒，其中第一端联接到腔室上，使得第一端中的开口使合成气能够通过空心圆筒而离开腔室；以及联接到空心圆筒的第二端上的至少一个喷头，其用于提供填充空心圆筒的喷水和跨越空心圆筒内表面的水膜，并且其中喷水和水膜的水排入到定位在腔室的底部处的水池中。在又一方面，气化器包括燃烧室和联接在燃烧室上的喷洒激冷室。喷洒激冷室包括用于跨越喷洒激冷室的内表面分布基本连续的薄膜的至少一个布水装置、至少一个喷头和至少一个出口管，该出口管具有第一端和相对的第二端，其中第一端联接在喷洒激冷室的侧壁上。附图说明图1是示例性的已知的联合循环发电系统的方框图；图2是可与图1中所示的发电系统一起使用的示例性喷洒激冷装置的示意图；图3是图2中所示的喷洒激冷装置的透视图；图4是图2中所示的喷洒激冷装置的平面图；图5是可与图1中所示的发电系统一起使用的备选喷洒激冷装置的示意图；图6是可与图1中所示的发电系统一起使用的第二备选喷洒激冷装置的示意图；图7是可与图1中所示的发电系统一起使用的第三备选喷洒激冷装置的示意图；图8是图7中所示的喷洒激冷装置的横截面图；图9是可与图1中所示的发电系统一起使用的第四备选喷洒激冷装置的示意图；图10是可与图1中所示的发电系统一起使用的第五备选喷洒激冷装置的示意图；图11是可与图1中所示的发电系统一起使用的第六备选喷洒激冷装置的示意图；图12是可与图1中所示的发电系统一起使用的第七备选喷洒激冷装置的示意图。具体实施方式图1是例如用于发电设备中的示例性的已知的整体气化联合循环发电系统50的简图。系统50通常包括主空气压缩机52、以流动连通联接到压缩机52上的空气分离单元54、成流动连通联接到空气分离单元54上的气化器56、成流动连通联接到气化器56上的燃气涡轮发动机10以及蒸汽涡轮机58。在运行中，压缩机52压缩被导向空气分离单元54的周围空气。在一些实施例中，除了压缩机52之外或备选地，从燃气涡轮发动机压缩机12将压缩空气供给空气分离单元54。空气分离单元54使用压缩空气来产生供气化器56使用的氧气。更具体地说，空气分离单元54将压缩空气分离成单独的氧气流(O2)和气体副产物(其有时被称为“过程气体”)。由空气分离单元54产生的过程气体包括氮气，并且在后文中称为“氮过程气体”(NPG)。NPG还可包括其它气体，例如但不限于氧气和/或氩气。例如，在一些实施例中，NPG包括大约95%至大约100%之间的氮气。O2流被引向气化器56，用于产生部分燃烧的气体，本文称为“合成气”，用于由燃气涡轮发动机10用作燃料。在一些已知的系统50中，至少其中一些NPG流从空气分离单元54排放至大气。此外，在一些已知的系统50中，其中一些NPG流被注入燃气涡轮发动机燃烧器14内的燃烧区域(未显示)中，以利于控制发动机10的排放，且更具体地说以利于降低燃烧温度并减少来自发动机10的氮氧化物的排放。在示例性实施例中，系统50包括用于在注入到燃烧区域中之前压缩NPG流的压缩机60。气化器56将燃料、由空气分离单元54供给的O2、蒸汽和/或石灰石的混合物转换成合成气的输出，供燃气涡轮发动机10用作燃料。虽然气化器56可使用任何燃料，但是在一些已知的系统50中，气化器56使用煤、石油焦、残油、油品乳化液、沥青砂、精炼渣油、生物质和/或其它相似的燃料。在一些已知的系统50中，由气化器56产生的合成气包括二氧化碳(CO2)。在示例性实施例中，由气化器56产生的合成气在净化装置62中进行净化，之后引导至燃气涡轮发动机燃烧器14用于其的燃烧。在净化期间可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装配喷洒激冷装置的方法，所述方法包括：将至少一个出口管的第一端联接到激冷室上，使得所述出口管末端与所述激冷室成流动流通；将至少一个喷头联接到所述至少一个出口管的相对的第二端上，使得从所述至少一个喷头喷出的水填充所述至少一个出口管，并跨越所述至少一个出口管的内表面形成薄的水膜；将水源联接到所述激冷室上，用于提供沿所述激冷室的内表面的基本连续的水膜；和将至少一个排出装置联接到所述激冷室上，用于将喷水提供到所述激冷室中，其中所述水膜的水和喷水排入到水池中。

【技术特征摘要】
2008.02.13 US 12/0306771.一种装配喷洒激冷装置的方法，所述方法包括：将至少一个出口管的第一端联接到激冷室上，使得所述出口管末端与所述激冷室成流动流通；将至少一个喷头联接到所述至少一个出口管的相对的第二端上，使得从所述至少一个喷头喷出的水填充所述至少一个出口管，并跨越所述至少一个出口管的内表面形成薄的水膜；将水源联接到所述激冷室上，用于提供沿所述激冷室的内表面的基本连续的水膜；和将至少一个排出装置联接到所述激冷室上，用于将喷水提供到所述激冷室中，其中所述水膜的水和喷水排入到水池中。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水源通过激冷环联接在所述激冷室上，并且其中将至少一个排出装置联接到所述激冷室上还包括将至少一个喷水环联接到所述激冷环上，其中所述喷水环包括多个喷头。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将合成气收集歧管联接到所述至少一个出口管上。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将浸渍管联接到所述至少一个出口管的所述第一端上，使得所述激冷室有效地径向向内移动，其中所述浸渍管具有与辐射式合成气冷却器底部的开口的直径大致相等的直径，所述辐射式合成气冷却器定位在所述浸渍管的上面，且其中附接在所述浸渍管上的一个或多个激冷环在所述浸渍管的内表面上保持连续的水膜。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将至少一个出口管的第一端联接到激冷室上包括：将连接管的第一端联接到所述至少一个出口管的第二端上，使得所述连接管从所述至少一个出口管向上延伸；将所述连接管的相对的第二端联接到洗涤器容器上，所述洗涤器容器具有多个合成气-水接触塔盘；以及将至少一个喷头联接到所述连接管内，以利于跨越所述连接管的内表面保持水膜。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将浸渍管直接联接到容器的底部上，所述容器定位在所述浸渍管的上面，使得所述激冷室有效地径向向内移动，并且其中将至少一个出口管的第一端联接到激冷室上还包括：将第一出口管段的第一端联接到所述激冷室上，其中所述第一段包括扩口的第二端和至少一个喷头；将第二出口管段插入到所述第一出口管段中，其中所述第二段包括喷头、激冷环和唇缘中的至少一个，所述唇缘利于在所述第一段和所述第二段之间形成水封；和将第三出口管段联接到所述第二出口管段上，其中所述第三段包括至少一个喷头、激冷环和多个洗涤塔盘，其中容器、所述浸渍管和所述第一出口管段轴向且切向地相对于所述第二出口管段能够移动。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述激冷室包括内部的第一壁和外部的第二壁，所述方法还包括将多个喷头联接到所述第一壁和所述第二壁的每一个的至少一个表面的表面上，使得所述多个喷头的各个喷头彼此隔开距离。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将至少一个折流板联接到所述激冷室上，其中所述至少一个折流板构造成引导合成气穿过多个喷水。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：将收敛的圆锥体联接到所述激冷室上；将发散的圆锥体联接到所述收敛的圆锥体上；和将多个喷头联接到所述收敛的圆锥体和所述发散的圆锥体上。10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：将导流管直接联接到定位于所述导流管上面的容器的底部，使得所述激冷室被有效地分成中心下流通道和环形上流通道，其中所述下流通道和所述上流通道设置在所述水池以上一定的距离处；将多个穿孔的洗涤塔盘联接到所述导流管的外表面上，其中所述多个洗涤塔盘定向成引导合成气穿过多个瀑布；和将多个喷头联接到所述导流管的内表面、所述导流管的外表面和所述激冷室的侧壁上，其中所述多个喷头的各个喷头定位成利于保持所述多个洗涤塔盘的各个塔盘中的水位。11.一种喷洒激冷装置包括：腔室；联接在所述腔室上的至少一个喷洒装置；联接在所述腔室上的至少一个布水装置，用于跨越所述腔室的内表面提供一层液体；至少一个空心圆柱体，其包括第一端和相对的第二端，所述第一端联接在所述腔室上，使得所述第一端中的开口使合成气能够通过所述空心圆柱体离开所述腔室；和至少一个喷头，其联接在所述空心圆柱体的所述第二端上，用于提供填充所述空心圆柱体的喷水以及跨越所述空心圆柱体的内表面的水膜，其中所述喷水和所述水膜的水排入定位于所述腔室底部的水池中。12.根据权利要求11所述的喷洒激冷装置，其特征在于，所述喷洒激冷装置还包括联接在所述腔室上的喷水环，所述喷水环包括多个喷嘴。13.根据权利要求11所述的喷洒激冷装置，其特征在于，所述喷洒激冷装置还包括联接在所述至少一个空心圆柱体上的合成气收集管。14.根据权利要求11所述的喷洒激冷装置，其特征在于，所述喷洒激冷装置还包括浸渍管，所述浸渍管具有与联接在所述腔室的顶部的容器的底部处的开口所限定的直径大致相等的直径，其中所述至少一个空心圆柱体向内延伸，从而联接到所述浸渍管上，使得所述腔室的内表面有效地径向向内移动。15.根据权利要求11所述的喷洒激冷装置，其特征在于，所述喷洒激冷装置还包括连接管，所述连接管在第一下端处联接到所述空心圆柱体的第二端上，并在第二上端处联接到洗涤器容器上，所述洗涤器容器包括多个合成气-水接触塔盘，其中所述连接管包括至少一个喷头，所述喷头保持跨越所述连接管的内表面的水膜。16.根据权利要求11所述的喷洒激冷装置，其特征在于，所述喷洒激冷装置还包括浸渍管，所述浸渍管联接在定位于所述浸渍管上面的容器的...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·F·莱宁格尔，A·J·希门尼斯许克，J·B·科里，F·J·洛佩斯，A·J·阿瓦利亚诺，J·S·史蒂芬森，陈联元，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US