促进气化器中合成气冷却的方法和设备技术

提供一种冷却气化器（２００）中合成气的方法。该方法包括：将冷却流体（３０８）引入至少一个压板（３２０），所述压板至少部分地伸入气化器的反应区（２２８）；使反应流体环绕至少一个压板流动，以促进从反应流体向冷却流体的热传递。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】促进气化器中合成气冷却的方法和设备
技术介绍
本专利技术总体上涉及整体煤气化联合循环(integrated gasification combined cycle)(IGCC)发电系统，更具体地，涉及包括一体式辐射型合成气 冷却器(integral radiant syngas cooler)的气化器。至少一部分已知的IGCC系统包括与至少一个动力供应涡4^系统 (power-producing turbine system)联合的'煤气化系统。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化为部分燃烧气体(有时称 作"合成气")输出。将热的燃烧气体送入燃气涡轮机的燃烧室，燃气涡轮 机为发电机提供动力，发电机向电网供电。将至少一部分已知的燃气涡轮 机的排气送入热回收蒸汽发生器，热回收蒸汽发生器产生用于驱动蒸汽涡 轮机的蒸汽。蒸汽涡轮机产生的动力驱动向电网供电的发电机。至少 一部分已知的煤气化系统使用分离式气化器以及体积庞大的辐射 型冷却器，以气化底部残留物、回收热量、除去合成气中的固体物质、使 合成气能够被其它系统利用。支撑气化器和辐射型冷却器运转所需的这些 附加部件和辅助设备增加了系统的复杂性、资金开支和操作人力。
技术实现思路
在一种实施方案中，提供冷却气化器中合成气的方法。该方法包括 引导冷却流体通过至少一个压板，所述压板至少部分地伸入气化器的反应 区；使反应流体环绕所述至少一个压板流动，以促进乂人反应流体向冷却流 体的热传递。在另一实施方案中，提供气化器。该气化器包括反应区和辐射型冷却 器。辐射型冷却器包括伸入反应区的至少一个压板。所述至少一个压板包 括至少一根冷却管，该冷却管经配置使冷却流体在其中循环，以促进流经 反应区的反应流体冷却。在再一实施方案中，提供辐射型冷却器。该冷却器包括伸入气化器通 道的至少一个压板。所述至少一个压板包括至少一根冷却管，该冷却管经配置使冷却流体在其中循环，以促进流经气化器的反应流体冷却。 附图说明图1是示例性已知整体煤气化联合循环(IGCC)发电系统的示意图。图2是示例性气化器的示意图，该气化器包括一体式辐射合成气冷却器并可与图l所示的系统一同使用。图3是包括图2所示一体式辐射合成气冷却器的示例性气化器的截面图。具体实施例方式图1是示例性已知整体煤气化联合循环(IGCC)发电系统50的示意图。 IGCC系统50 —般包括主空气压缩机52、与压缩机52以流动连通方式连接: 的空气分离装置54、与空气分离装置54以流动连通方式连接的气化器56、 与气化器56以流动连通方式连接的燃气涡轮机10以及蒸汽涡轮机58。工作时，压缩机52压缩引入空气分离装置54的环境空气。在一些实 施方案中，除压缩机52以外或可供选择地，将来自燃气涡轮机压缩机12 的压缩空气送入空气分离装置54。空气分离装置54利用压缩空气产生用于 气化器56的氧气。更具体地，空气分离装置54将压缩空气分为分离的氧 气(02)流和气体副产物(有时称作"工艺气体(processgas)")。空气分离装置 54产生的工艺气体包括氮气并在本文中称作"氮气工艺气体"(NPG)。 NPG 可能还包括其它气体，例如但不限于，氧气和/或氩气。例如，在一些实施 方案中，NPG包括约95%至约100%的氮气。如以下更详细的描述，将02 流引入气化器56,以用于产生供燃气涡轮机IO用作燃料的部分燃烧气体， 在本文中称作"合成气"。在一部分已知的IGCC系统50中，将至少一部分 NPG流从空气分离装置54排放至大气。另外，在一部分已知的IGCC系统 50中，将一部分NPG流注入燃气涡轮机燃烧室14内的燃烧区(未示出)，以 促进控制燃气涡轮机.10的排放，更具体地以促进降低燃烧温度并减少燃气 涡轮机10的一氧化二氮排放。在示例性实施方案中，IGCC系统50包括压 缩机60,该压缩机用于在氮气工艺气体流注入燃烧区之前对其进行压缩。气化器56将燃料、空气分离装置54提供的02、蒸 和/或石灰石的混 合物转化为供燃气涡轮机10用作燃料的合成气输出。尽管气化器56可使用任意燃料，但在一些已知的IGCC系统50中，气化器56使用煤、石油焦 炭、残油、油品乳化液、沥青妙、和/或其它类似燃料。在一些已知的IGCC 系统50中，气化器56产生的合成气包括二氧化碳。在示例性实施方案中， 在将气化器56产生的合成气引入燃气涡轮机燃烧室14进行燃烧之前，在 清洗装置(clean-up device)62中对所述合成气进行清洗。在清洗过程中可将 二氧化碳(C02)从合成气中分离出来，在一些已知的IGCC系统50中，可能 将二氧化碳排放到大气中。燃气涡轮机10驱动向电网(未示出)供电的发电 机64。将燃气涡轮机10的排气引入热回收蒸汽发生器66，热回收蒸汽发 生器66产生驱动蒸汽涡轮机58的蒸汽。蒸汽涡轮机58产生的动力驱动向 电网供电的发电机68。在一些已知的IGCC系统50中，将来自热回收蒸汽 发生器66的蒸汽送入气化器56以用于生成合成气。另外，在示例性实施方案中，系统50包括泵70,泵70将蒸汽74从蒸 汽发生器66送至气化器56内的辐射型合成气冷却器(未示出)，以促进在气 化器56内流动的合成气冷却。引导蒸汽74通过辐射型合成气冷却器，在 辐射型合成气冷却器中水72转变为蒸汽74。随后，使蒸汽74返回蒸汽发 生器66以在气化器56或蒸汽涡轮机58中使用。图2是示例性的先进固体清除气化器200的示意图，该固体清除气化 器200包括一体式辐射型合成气冷却器300。该气化器200可与IGCC例如 系统50(图l所示)一同使用。在示例性实施方案中，气化器200包括上壳体 202、下壳体204以及在上壳体202和下壳体204之间延伸的大致为圆筒形 的容器主体206。进料喷射器208穿透上壳体202，以使燃料流能够导入气 化器200。更具体地，使从喷射器208流过的燃料途经限定在进料喷射器 208中的一个或多个通道并经由喷嘴210以预定模式212排入限定在气化器 200中的燃烧区214。燃料可在进入喷嘴210之前与其它物质混合，和/或可 在从喷嘴210排出时与其它物质混合。例如，燃料可在进入喷嘴210之前 与从系统50的工艺过程中回收的细料混合，和/或燃料可在喷嘴210处或喷 嘴210的下游与氧化剂例如空气或氧气混合。在示例性实施方案中，将燃烧区214限定为垂直取向的、大致为圆筒 形的空间，该空间基本上与连续流动连通的喷嘴210共准直。燃烧区214 的外围由耐热壁216限定，该耐热壁216包括结构性基底如耐热镍铬铁管 218和耐热涂层220,耐热涂层220足以耐受燃烧区214内的高温高压作用。在示例性实施方案中，耐热壁216的出口端222包括收缩出口喷嘴224，该 喷嘴有助于燃烧区214中保持预定背压，同时允许燃烧区214中产生的燃 烧产物和合成气离开燃烧区214。燃烧产物可能包括气体副产物、通常形成 在耐热涂层220上的熔渣、和/或以悬浮形式夹带在气体副产物中细粒状物质。在离开燃烧区214之后，可流动的熔渣和固体熔渣重力自流到与下壳 体204连接的闭锁料斗226中。闭锁料斗226保持一定的水位，使可流动 的熔渣急冷变为脆性固体物质，在从本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冷却气化器中合成气的方法，所述方法包括：　将冷却流体引入至少一个压板，所述压板至少部分地伸入所述气化器的反应区；以及　使反应流体环绕所述至少一个压板流动，以促进从所述反应流体向所述冷却流体的热传递。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：保罗S华莱士，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]