用于密封环状部的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于密封环状部的方法和系统。提供了一种用于环形空间的吹扫的密封系统，环形空间包括径向外部容器的内表面、径向内部容器的外表面，以及它们之间的密封通道，环形空间由吹扫的密封装置分成上部环形空间和下部环形空间。该系统包括：相对于内表面以一定的倾角从内表面延伸到密封通道中的第一隔板元件；从外表面起、在第一隔板元件上方沿与重力流相对的方向延伸到密封通道中的第二隔板元件，该第二隔板元件相对于外表面以一定的倾角延伸；以及从内表面起、在第一隔板元件上方沿与重力流相对的方向延伸到密封通道中的第三隔板元件，该第三隔板元件相对于内表面以一定的倾角延伸，第三隔板元件的远端定位在第二隔板元件的远端附近。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的领域大体涉及环形容器，且更具体而言涉及用于密封辐射式合成气冷却 器内部的环形空间的方法和系统。
技术介绍
在急冷气化器中，合成气穿过水槽，合成气在水槽中冷却到可由下游系统处理的 温度。急冷水还保留由合成气携带的一些固体，且协助使传送到碎渣机的炉渣凝固。在穿 过急冷水之后，合成气从辐射式合成气冷却器(RSC)起流动通过合成气传送线路。在作为 热气路径边界的热传递表面(管壳)与RSC的外壳(容器)之间存在环状部。用氮气持续 地吹扫此环形空间，以防止在此区域中积聚合成气，合成气积聚可导致重大腐蚀。在不稳定事件期间，合成气可迁移到管壳和容器之间的环状部中。这种情况可由 于露点腐蚀(可存在于合成气中的H2s和HC1是非常有腐蚀性的，且趋向于在约450°华氏 度至约600°华氏度(230° -320°摄氏度)的温度处冷凝)而导致对管壳造成损害。在 通过RSC的流的剧烈翻转期间，例如在点火期间，合成气和水可到达环形空间。水大大提高 了腐蚀环形空间的风险。为了减轻这些风险和消除其它危害，用诸如氮气的吹扫流体持续 地吹扫RSC环状部。氮气在环状部的顶部处排出，流动通过管壳和容器之间的环形空间，且 与合成气混合，以稀释合成气的腐蚀性成分。然后吹扫流体在其流动通过合成气传送线路 时与合成气混合。在点火之前启动吹扫流，以确保在合成气生产开始之前移除了氧气(空 气)。许多形式的密封装置都未能对环形空间提供足够的保护以及提供足够的热膨胀余量。
技术实现思路
在一个实施例中，提供了一种用于环形空间的吹扫的密封系统(purged seal system)。环形空间包括径向外部容器的内表面、径向内部容器的外表面以及在内表面和外 表面之间的密封通道，环形空间由吹扫的密封装置分成上部环形空间和下部环形空间。吹 扫的密封系统包括相对于内表面以一定的倾角从内表面延伸到密封通道中的第一隔板元 件，以及从外表面起、在第一隔板元件上方沿吹扫流的方向延伸到密封通道中的第二隔板 元件，第二隔板元件相对于外表面以一定的倾角延伸。吹扫的密封系统还包括从内表面起、 在第一隔板元件上方沿吹扫流的方向延伸到密封通道中的第三隔板元件，第三隔板元件相 对于内表面以一定的倾角延伸，第三隔板元件的端部定位成紧邻第二隔板元件的端部。在另一个实施例中，一种密封环形空间的方法包括使用倾斜地延伸到环形空间 中的第一隔板元件来形成第一间隙，以及使用倾斜地延伸到环形空间中的第二隔板元件来 形成第二间隙，使得第一间隙和第二间隙在环形空间上偏离。在又一个实施例中，一种辐射式合成气冷却器系统包括径向外部容器，其中，该容 器的形状大致为圆柱形，且具有纵向轴线。该辐射式合成气冷却器系统包括由容器包围的 管壳，其中，管壳和容器在它们之间限定了环状部。该辐射式合成气冷却器系统进一步包括 围绕环状部中的管壳的吹扫的环形密封装置。吹扫的环形密封装置将环状部分成上部环形空间和下部环形空间，其中，吹扫的环形密封装置包括由以一定的倾角延伸到环状部中的 第一隔板元件形成的第一通道，以及由以一定的倾角延伸到环状部中的至少第二隔板元件 形成的第二通道，该至少第二隔板元件沿重力流的方向从第一隔板元件轴向地偏置开，且 第一隔板元件和至少第二隔板元件在其间限定了密封容积。附图说明图1是根据本专利技术的一个示例性实施例的一个示例性整体气化联合循环(IGCC) 动力发生系统的示意图；图2是根据本专利技术的一个示例性实施例的、包括环形密封组件的合成气冷却器的 正视图；图3是根据本专利技术的一个示例性实施例的、在图2中显示的密封组件的展开正视 图；图4是向下看根据本专利技术的一个示例性实施例的在图2中显示的密封组件的俯视 图；以及图5A-E是根据本专利技术的一个示例性实施例的、在图2中显示的密封组件的正视 图。部件列表10整体气化联合循环(IGCC)系统12压缩机14空气分离单元(ASU)16气化器18合成气冷却器20燃气涡轮发动机22蒸汽涡轮发动机24燃气涡轮发动机压缩机26燃气涡轮发动机燃烧器28氮气过程气体(NPG)压缩机30燃料供应32清洁装置34第一发电机36热回收蒸汽发生器(HRSG)38第二发电机40 泵200密封组件202容器壁204纵向轴线206 管壳208外表面210内表面212环形空间214上部环形空间216下部环形空间217合成气传送喷218第一隔板元件219第一间隙220角度221远端222第二隔板元件223密封容积224方向226角度228第三隔板元件230角度232远端234远端235第二间隙236吹扫流体302方向304距离306宽度308容积402多个段502第一流径504吹扫流506流508路径线路具体实施例方式以下详细描述以实例的方式而非以限制的方式示出了本专利技术的实施例。构想了本 专利技术在其它工业或商业应用中对于密封环形空间具有一般性的应用。如本文所用，以单数叙述的且前面有词语“一个”或“一种”的元件或步骤应理解 为不排除复数元件或步骤，除非明确叙述了这种排除。此外，对本专利技术的“一个实施例”的 参照不意图解释为排除同样结合了所叙述的特征的额外的实施例的存在。图1是一个示例性整体气化联合循环(IGCC)动力发生系统10的示意图。IGCC系 统10大体包括主空气压缩机12、流动连通地联接到压缩机12上的空气分离单元(ASU) 14、 流动连通地联接到ASU14上的气化器16、流动连通地联接到气化器16上的合成气冷却器 18、与合成气冷却器18流动连通地联接的燃气涡轮发动机20，以及与合成气冷却器18流动 连通地联接的蒸汽涡轮发动机22。在操作中，压缩机12压缩环境空气，然后环境空气被输送到ASU14。在该示例性实 施例中，除了来自压缩机12的压缩空气之外，还将来自燃气涡轮发动机压缩机24的压缩空 气供应到ASU14。或者，将来自燃气涡轮发动机压缩机24的压缩空气供应到ASU14，而将非 来自压缩机12的压缩空气供应到ASU14。在该示例性实施例中，ASU14使用压缩空气来产 生用于由气化器16使用的氧气。更具体地，ASU14将压缩空气分离成单独的氧气(02)流和 气体副产物流，其有时称为“过程气体”。02流被输送到气化器16，以用于产生合成气体，其 在本文中称为被燃气涡轮发动机20用作燃料的“合成气”，下文会更加详细地描述。由ASU14产生的过程气体包括氮气，且将在本文中称为“氮气过程气体”(NPG)。 NPG也可包括其它气体，例如但不限于氧气和/或氩气。例如，在该示例性实施例中，NPG包 括介于约95%和约100%之间的氮气。在该示例性实施例中，至少一些NPG流从ASU14排到 大气中，且至少一些NPG流被喷射到燃气涡轮发动机燃烧器26内的燃烧区(未显示)中，以 有利于控制燃气涡轮发动机20的排放，且更具体而言，以有利于降低燃烧温度以及降低来 自燃气涡轮发动机20的氮的氧化物的排放。在该示例性实施例中，IGCC系统10包括NPG 压缩机28，以在将氮气过程气体流喷射到燃气涡轮发动机燃烧器26的燃烧区(未显示)中 之前压缩该氮气过程气体流。在该示例性实施例中，气化器16将从燃料供应30供应的燃料、由ASU14供应的 02、蒸汽和/或液态水和/或炉渣添加剂的混合物转化成被燃气涡轮发动机20用作燃本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于环形空间（２１２）的吹扫的密封系统，所述环形空间（２１２）包括径向外部容器的内表面（２１０）、径向内部容器的外表面（２０８），以及在所述内表面（２１０）和外表面（２０８）之间的密封通道，所述环形空间被所述吹扫的密封装置分成上部环形空间（２１４）和下部环形空间（２１６），所述系统包括：相对于所述内表面以一定的倾角从所述内表面延伸到所述密封通道中的第一隔板元件（２１８）；从所述外表面起、在所述第一隔板元件上方沿与重力流相对的方向延伸到所述密封通道中的第二隔板元件（２２２），所述第二隔板元件相对于所述外表面以一定的倾角延伸；以及从所述内表面起、在所述第一隔板元件上方沿与重力流相对的方向延伸到所述密封通道中的第三隔板元件（２２８），所述第三隔板元件相对于所述内表面以一定的倾角延伸，所述第三隔板元件的远端定位在所述第二隔板元件的远端附近。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：C迪努，JM斯托里，AJ阿瓦利亚诺，DS拜尔德，S施，JB科里，AJJ许克，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]