整体气化联合循环发电系统和气化反应器以及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种气化反应器、冷却或者调节气化反应器炉体温度的系统和方法，以及整体气化联合循环发电系统。该气化反应器包括内设有反应室的炉体。反应室接纳含碳的燃料和含氧的物质的混合物，该混合物经过部分燃烧反应后产生合成气。炉体包括设置第一冷却装置的第一上部区域和设置第二冷却装置的第二中部区域。通过使用分别的冷却装置冷却炉体的不同部分，可以使得炉体得到更好的散热效果，延长炉体的使用寿命。本发明专利技术还揭示冷却或者调节气化反应器炉体温度的系统和方法，以及整体气化联合循环发电系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及整体煤气化联合循环发电(Integrated Gasification CombinedCycle, IGCC)系统，特别涉及一种对IGCC系统中配置的气化反应器(gasificationreactor或者gasifier)进行冷却的系统和方法。
技术介绍
至少一些已知的IGCC系统包括一个气化系统以及至少一个与该气化系统相连接的涡轮发电系统。该气化系统可以包括一个气化反应器，以用于将燃料，空气或者氧气，蒸汽，以及固态物例如石灰岩等的混合物转换成部分燃烧的气体，通常称作“合成气”(syngas)。气化反应器内的混合物在燃烧的过程中，通常会产生大量的热量。例如，在 一些燃烧过程中，气化反应器内的温度可能超过1600-1800摄氏度。为了保护高温作用下的气化反应器的炉壁，以及延长气化反应器的使用寿命，通常在气化反应器的内壁会设置一层耐高温的内衬材料。公知的耐高温内衬材料有多种类型。其中一种内衬材料为耐火砖,其可以将气化反应器的内壁和炉内的高温环境隔绝开，从而起到保护炉壁的作用。然而，使用耐火砖的一个缺陷是耐火砖可能需要进行替换，由此会增加气化反应器的维护成本。此外，气化反应器的耐火砖一般需要预热和冷却时间以避免热冲击损坏。因此，有必要提供一种改进的系统和方法以解决上述提及的至少一个问题。
技术实现思路
本专利技术的一个方面在于提供一种气化反应器。该气化反应器包括炉体，第一冷却装置和第二冷却装置。该炉体内设有反应室，该反应室被设置成接纳含碳的燃料和含氧的物质的混合物。该混合物在该反应室内经过部分燃烧产生合成气。该炉体包括第一上部区域和第二中部区域。该第一冷却装置设置在该炉体的第一上部区域，该第一冷却装置至少部分转移该第一上部区域由于该混合物在反应室内部分燃烧所产生的热量。该第二冷却装置设置在该炉体的第二中部区域。该第二冷却装置至少部分转移该第二中部区域由于该混合物在反应室内部分燃烧所产生的热量。本专利技术的另一个方面在于提供另一种气化反应器。该另一种气化反应器包括炉体和热交换装置。该炉体内部设置有供含碳燃料以及含氧物质发生部分燃烧反应并产生合成气的反应室，该炉体包括内侧和外侧。该热交换装置设置在该炉体的外侧的至少一部分区域；其中，该热交换装置用于吸收该反应室由于部分燃烧反应产生的热量。本专利技术的再一个方面在于提供一种用于冷却气化反应器炉体的方法。该方法至少包括如下步骤使用第一冷却装置冷却该炉体的第一区域；其中，该第一冷却装置被设置成具有至少一部分与该第一区域相匹配的形状；以及使用第二冷却装置冷却该炉体的第二区域；其中，该第二冷却装置被设置成具有至少一部分与该第二区域相匹配的形状。本专利技术的再一个方面在于提供一种用于对气化反应器的炉体进行冷却的冷却系统。该冷却系统包括第一冷却装置和第二冷却装置。该第一冷却装置设置在该炉体的第一上部区域。该第二冷却装置设置在该炉体的第二中部区域。该第一冷却装置和该第二冷却装置均被设置成分别与该第一上部区域和该第二中部区域相匹配的形状。本专利技术的再一个方面在于提供一种调节气化反应器的炉体温度的方法。该方法至少包括如下步骤获取该气化反应器在进行内部燃烧过程中的炉体的温度轮廓，该温度轮廓至少包括与该炉体的第一区域相对应的第一温度区域以及与该炉体的第二区域相对应的第二温度区域；根据获取的该第一温度区域采用第一冷却策略对该炉体的第一区域进行冷却，该第一冷却策略使用与该第一区域相联系的第一冷却装置；以及根据获取的该第二温度区域采用第二冷却策略对该炉体的第二区域进行冷却，该第二冷却策略使用与该第二区域相联系的第二冷却装置。本专利技术的再一个方面在于提供一种整体气化联合循环发电系统。该整体气化联合循环发电系统包括气化反应器和燃气轮机。该气化反应器包括炉体和冷却系统。该炉体内设有反应室，该反应室被设置成接纳含碳的燃料和含氧的物质的混合物，该混合物在该反应室内经过部分燃烧产生合成气，该炉体包括第一上部区域和第二中部区域。该冷却系统包括第一冷却装置和第二冷却装置，该第一冷却装置设置在该第一上部区域，该第二冷却装置设置在该第二中部区域。该燃气轮机与该气化反应器进行流体连接，该燃气轮机被配置成燃烧从该气化反应器输出的合成气。 本专利技术提供的气化反应器，冷却系统，冷却气化反应器炉体的方法，调节气化反应器的炉体温度的方法，整体气化联合循环发电系统，通过使用分别的冷却装置冷却炉体的不同部分，可以使得炉体得到更好的散热效果，延长炉体的使用寿命。附图说明通过结合附图对于本专利技术的实施方式进行描述，可以更好地理解本专利技术，在附图中图1所示为气化反应器部分切除后的一种实施方式的立体示意图。图2所示为气化反应器部分切除后的另一种实施方式的立体示意图。图3所示为气化反应器部分切除后的另一种实施方式的立体示意图。图4所示为气化反应器部分切除后的另一种实施方式的立体示意图。图5所示为气化反应器部分切除后的另一种实施方式的立体示意图。图6所示为气化反应器结合热交换装置的一种实施方式的示意图。图7所示为气化反应器结合热交换装置的另一种实施方式的示意图。图8所示为气化反应器结合热交换装置的另一种实施方式的示意图。图9所示为气化反应器结合热交换装置的另一种实施方式的示意图。图10所示整体气化联合循环发电系统的一种实施方式的模块示意图。具体实施例方式本专利技术揭露的一个或者多个实施方式涉及冷却气化反应器的炉体的冷却装置。进一步，一些实施方式涉及使用冷却装置冷却气化反应器的炉体的方法。在一些实施方式中，可以使用主动冷却装置(active cooling device)来冷却气化反应器的炉体。在另外一些实施方式中，还可以在气化反应器炉体的外侧设置一个或者多个热交换装置。一方面，该热交换装置可以用来冷却气化反应器的炉体。另一个方面，该热交换装置在一些情形下还可以传递热量给该气化反应器的炉体。以下将描述本专利技术的一个或者多个具体实施方式。首先要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。应当可以理解的是，在任意一种实施方式的实际实施过程中，正如在任意一个工程项目或者设计项目的过程中，为了实现开发者的具体目标，为了满足系统相关的或者商业相关的限制，常常会做出各种各样的具体决策，而这也会从一种实施方式到另一种实施方式之间发生改变。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本专利技术公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本公开揭露的
技术实现思路
的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本公开的内容不充分。除非另作定义，权利要求书和说明书中使用的技术术语或者科学术语应当为本发 明所属
内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本专利技术专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一” “第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气化反应器，其特征在于：该气化反应器包括：炉体，该炉体内设有反应室，该反应室被设置成接纳含碳的燃料和含氧的物质的混合物，该混合物在该反应室内经过部分燃烧产生合成气，该炉体包括第一上部区域和第二中部区域；第一冷却装置，该第一冷却装置设置在该炉体的第一上部区域，该第一冷却装置至少部分转移该第一上部区域由于该混合物在反应室内部分燃烧所产生的热量；以及第二冷却装置，该第二冷却装置设置在该炉体的第二中部区域，该第二冷却装置至少部分转移该第二中部区域由于该混合物在反应室内部分燃烧所产生的热量。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡立舜，陈卫，杨朝晖，佘铭钢，赵香龙，RA德普伊，JB科里，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：