用于冷却合成气的设备及其组装方法技术

本发明专利技术涉及用于冷却合成气的设备及其组装方法，具体而言，提供了一种用于在气化系统（１０）中使用的合成气冷却器（１８）。该合成气冷却器包括：包括多个管道集管（３１４）的头部部分（２００）；包括多个管道的环形壳体部分，该多个管道构造成与多个管道集管（３１４）以流连通的方式联接；以及构造成去除夹带在流过合成气冷却器的合成气流中的微粒的致冷部分（２０４），头部部分（２００）和壳体部分（２０２）构造成利用周缘缝焊联接在一起。

【技术实现步骤摘要】

本申请一般涉及整体气化联合循环(IGCC)功率发生系统，且更具体而言涉及用 于冷却合成气的设备及其组装方法。
技术介绍
至少一些已知的气化器将燃料、空气或氧气、液体水和/或蒸汽以及/或者渣的混 合物转化成部分氧化的气体(有时被称为“合成气”)的输出。在整体气化联合循环(IGCC) 功率发生系统中，将合成气供应到燃气涡轮发动机的燃烧器，燃气涡轮发动机对发电机供 以动力，该发电机将电功率供应到电网。来自燃气涡轮发动机的排气可供应到热回收蒸汽 发生器，该热回收蒸汽发生器产生用于驱动蒸汽轮机的蒸汽。由蒸汽轮机产生的动力同样 驱动对电网提供电功率的发电机。在一些已知的IGCC装置中，包括煤、石油焦及高灰分残油的碳氢化合物的供给与 高纯度的氧(典型地95%氧纯度)反应，以产生在2200° F至2700° F的温度范围中的合 成气。当将合成气从辐射式合成气冷却器(RSC)输送到对流式合成气冷却器(CSC)时，回 收在该合成气中的热量。将辐射用作主要的传热机制的已知的辐射式合成气冷却器一般将 合成气冷却到约1100° F至约1200° F的范围，且从其中产生高压蒸汽。至少一些已知的辐射式合成气冷却器是在高度方面可延伸超过30米且重量大于 300公吨的非常大的压力容器。因为这种辐射式合成气冷却器的较大的尺寸和重量的原因， 不能以完全组装好的状态将冷却器运送到现场。相反，必须以分成几部分的方式来运输这 种冷却器，且在现场组装这种冷却器。已知的辐射式合成气冷却器使用多个凸缘来将辐射 式合成气冷却器的头部部分联接到壳体部分上。但是，尺寸和其它物流考虑可使将头部部 分联接到壳体部分上的过程耗时和/或昂贵。此外，因为使用了多个凸缘来连接头部部分， 所以随着时间的过去，壳体部分可形成通过相邻凸缘或构件的泄漏。此外，使用多个凸缘可 增大待添加到已经很重的辐射式合成气冷却器上的整体重量。
技术实现思路
在一个实施例中，提供了 一种用于在气化系统中使用的合成气冷却器。该合成气 冷却器包括包含多个管道集管的头部部分和包含多个管道的环形壳体部分，其中，多个管 道构造成与多个管道集管以流连通的方式联接。合成气冷却器还包括构造成去除夹带在流 过合成气冷却器的合成气流中的微粒的致冷部分(quench portion)。头部部分和壳体部分 构造成利用周缘缝焊(circumferential seam weld)联接在一起。在另一个实施例中，提供了一种包括气化器和合成气冷却器的气化系统。合成气 冷却器包括包含多个管道集管的头部部分和包含多个管道的环形壳体部分，其中，多个管 道构造成与多个管道集管以流连通的方式联接。合成气冷却器还包括构造成去除夹带在流 过合成气冷却器的合成气流中的微粒的致冷部分。头部部分和壳体部分构造成利用周缘缝 焊联接在一起。在另一个实施例中，一种用于组装合成气冷却器的方法包括提供包括多个管道集 管的头部部分，提供包括多个管道的环形壳体部分，以及提供构造成去除夹带在流过合成 气冷却器的合成气流中的微粒的致冷部分。该方法还包括将致冷部分联接到壳体部分上， 使多个管道与多个管道集管以流连通的方式联接，以及利用周缘缝焊将头部部分联接到壳 体部分上。附图说明参照附图对非限制性且非穷举性的实施例进行了描述，其中，除非另有规定，相同 参考标号在各视图中涉及相同部件。图1是示例性整体气化联合循环(IGCC)功率发生系统的结构图。图2是可与图1所示的IGCC系统一起使用的示例性辐射式合成气冷却器的透视 图。图3是与图2中所示的辐射式合成气冷却器一起使用的示例性头部部分和壳体部 分的一部分的截面图。部件列表10 系统12压缩机14空气分离单元(ASU)16气化器17 高压(HP)鼓18合成气冷却器20燃气涡轮发动机22蒸汽轮机24燃气涡轮发动机压缩机26燃气涡轮发动机燃烧器28压缩机30燃料供应32清洁装置34发电机36蒸汽发生器38发电机40 泵200头部部分202壳体部分204致冷部分206 穹室(dome)208 环件210 环件开口212 喉部214凸缘216上壳体218下壳体220裙形部222头部联接件224壳体联接件226致冷联接件2 纵向中心轴线230顶部开口232底部开口234穹室开口236穹室内表面238穹室外表面240顶端302托架304砖块306穹室底板308下降管309上升管314管道集管316传热管道开口318传热管道区段320工人322距离324内周边326部分326径向向内部分328向下部分330部分具体实施方式图1是根据本专利技术的一个实施例的示例性整体气化联合循环(IGCC)功率发生系 统10的示意图。在示例性实施例中，IGCC系统10包括主空气压缩机12、以流连通的方式联 接到压缩机12上的空气分离单元(ASU) 14、以流连通的方式联接到ASU14上的气化器16、 以流连通的方式联接到气化器16上的合成气冷却器18、以流连通的方式联接到合成气冷 却器18上的燃气涡轮发动机20，以及以流连通的方式联接到合成气冷却器18上的蒸汽轮 机22。在操作中，压缩机12压缩环境空气，该环境空气然后被输送到ASU14。在示例性实 施例中，除了来自压缩机12的压缩空气之外，将来自燃气涡轮发动机压缩机M的压缩空气供应到ASU14。备选地，将来自燃气涡轮发动机压缩机M的压缩空气供应到ASU14，而不是 将来自压缩机12的压缩空气供应到ASU14。在示例性实施例中，ASU14使用压缩空气来产 生用于由气化器16使用的氧。更具体而言，ASU14将压缩空气分离成单独的氧(O2)流和气 体副产物流(有时被称为“过程气体”)。将A流输送到气化器16以便用来产生部分氧化 的气体，在本文中被称为用于由燃气涡轮发动机20用作燃料的“合成气”，如在下面更加详 细地描述的那样。由ASU14产生的过程气体包括氮，且其在本文将被称为“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，在示例性实施例中，NPG包括在约 95%和约100%之间的氮。在示例性实施例中，将至少一些NPG流从ASU14排到大气中，且 将至少一些NPG流喷射到限定在燃气涡轮发动机燃烧器沈内的燃烧区(未显示)中，以有 利于控制发动机20的排放，且更具体而言，有利于降低燃烧温度，以及降低从发动机20中 产生的氮氧化物排放。在示例性实施例中，IGCC系统10包括用于在氮过程气流被喷射到 燃气涡轮发动机燃烧器26的燃烧区中之前压缩该氮过程气流的压缩机观。在示例性实施例中，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/或石灰石的混合物转化成由燃气涡轮发动机20用作燃料的合成气的输出。虽然 气化器16可使用任何燃料，但是在示例性实施例中，气化器16使用了煤、石油焦、残油、乳 化油、浙青砂和/或其它类似的燃料。另外，在示例性实施例中，由气化器16产生的合成气 包括二氧化碳。在示例性实施例中，将由气化器16产生的合成气输送到合成气冷却器18，以有利 于冷却合成气，如下面更加详细地描述的那样。在经冷却的合成气被输送到燃气涡轮发动 机燃烧器26以燃烧其之前，将经冷却的合成气从冷却器18输送到清洁装置32以用于净化 该合成气。二氧化碳(CO2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在气化系统（１０）中使用的合成气冷却器（１８），所述合成气冷却器包括：包括多个管道集管（３１４）的头部部分（２００）；包括多个管道的环形壳体部分，所述多个管道构造成与所述多个管道集管（３１４）以流连通的方式联接；以及构造成去除夹带在流过所述合成气冷却器的合成气流中的微粒的致冷部分（２０４），所述头部部分（２００）和所述壳体部分（２０２）构造成利用周缘缝焊联接在一起。

【技术特征摘要】
US 2009-9-28 12/5682751.一种用于在气化系统(10)中使用的合成气冷却器(18)，所述合成气冷却器包括 包括多个管道集管(314)的头部部分Q00)；包括多个管道的环形壳体部分，所述多个管道构造成与所述多个管道集管(314)以流 连通的方式联接；以及构造成去除夹带在流过所述合成气冷却器的合成气流中的微粒的致冷部分O04)，所 述头部部分(200)和所述壳体部分(20 构造成利用周缘缝焊联接在一起。2.根据权利要求1所述的合成气冷却器(18)，其特征在于，所述多个管道绕着所述壳 体部分(202)在周向上隔开。3.根据权利要求2所述的合成气冷却器(18)，其特征在于，所述多个管道集管(314) 中的至少一个和所述多个管道中的至少一个包括从所述壳体部分(20 径向向内成角度 的区段(318)。4.根据权利要求3所述的合成气冷却器(18)，其特征在于，所述径向向内的区段定向 成有利于使所述头部部分(200)周向上焊接到所述壳体部分(20 上。5.根据权利要求1所述的合成气冷却器(18)，其特征在于，所述壳体部分(20 和所 述致冷部分(204)...

【专利技术属性】
技术研发人员：LY陈，JM斯托里，YH阿巴西，G多丹，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]