专利名称：用于从气化器构件除去颗粒物的方法和装置的制作方法
技术领域：
本文所公开的主题涉及气化系统和工艺。更具体而言，该主题涉及从气化系统构 件除去颗粒物层。
背景技术：
气化是用于由含碳原料或碳氢化合物原料如煤、重油和石油焦产生动力、化学制 品和工业气体的工艺。气化将含碳原料或碳氢化合物原料转换成合成气体，也称为“合成 气”，主要包括氢气和一氧化碳。得到的合成气为用于制造有用的有机复合物的原料或可用 作清洁燃料来产生动力。在典型的气化装置中，含碳原料或碳氢化合物原料与氧分子在部分氧化反应器 (气化器)内在高压下接触。原料和氧分子反应并形成合成气。不可气化的灰烬料和未转 换和/或转换不彻底的原料成为工艺的副产品并且主要呈两种形式熔渣以及称为“细粉” 的更小的粒子。在一些气化装置中，合成气冷却器位于气化器下游。合成气、灰烬、渣和细 粉在它们行经合成气冷却器时冷却。急冷工艺使得合成气冷却器出口附近的合成气冷却并 饱和。作为备选，在不具备合成气冷却器的气化装置中，急冷装置位于气化器的出口附近。 此外，额外的冷却和/或气体净化构件可布置在急冷装置下游。然而，在冷却工艺期间，例 如煤灰和灰烬的沉淀物形成在合成气冷却器的内表面上和/或急冷装置以及另外的冷却 构件上。合成气冷却器中的沉淀物引起许多问题。例如，沉淀物层阻碍了有效的热传递的 发生，导致由气化工艺产生的蒸汽减少。而且，沉淀物可包括腐蚀性物质，因此腐蚀性沉淀 物的除去将延长合成气冷却器的构件如热传递管的寿命。此外，在一些操作状态(例如，起 动和停机)下，沉淀物常常从合成气冷却器内部剥落。大的沉淀物的这种自发释放常常导 致堵塞合成气冷却器的下游构件。最后，落下的沉淀物对于在合成气冷却器中执行维护和/ 或修理的工人来说构成了危险。因此，希望在沉淀物生长至较大尺寸之前定期除去该沉淀 物。
发明内容
根据本发明的一方面，从气化系统构件除去颗粒物层的方法包括将脱落装置定位 成可操作地与气化系统构件连通。力从脱落装置传输到气化系统构件中并且颗粒物层由于 振动而从气化系统构件脱落。根据本发明的另一方面，用于气化系统的合成气冷却器包括容器和定位在该容器 中的多个热能传递屏(platen)。脱落装置可操作地与多个屏连通并且能够通过将力传输至 多个屏而使颗粒物层从多个屏脱落。根据以下结合附图的描述，这些和其它优点和特征将变得更加明显。
视为本发明的主题在权利要求书中具体指出并清楚地主张权利。根据以下结合附
3图的详细描述，本发明的上述及其它特征和优点显而易见，在附图中图1是用于气化系统的合成气冷却器的一个实施例的平面图2是图1的合成气冷却器的截面图3是用于气化系统的合成气冷却器的另一实施例的截面图4是图3的合成气冷却器的另一实施例的截面图5是包括单个支承件的合成气冷却器的实施例的截面图6是包括螺旋歧管的合成气冷却器的实施例的截面图7是图5的合成气冷却器的备选实施例；
图8是图6的合成气冷却器的备选实施例；
图9是用于合成气冷却器的又一实施例的截面图10是合成气冷却器的又一实施例的截面图11是具有机械曲柄的图10的合成气冷却器的实施例的详细视图12是具有电动或气动促动器的图10的合成气冷却器的实施例的详细视图13是具有液压喷头(jet)的图10的合成气冷却器的实施例的详细视图14是包括冲击管的合成气冷却器的实施例的截面图15是图14的合成气冷却器的另一实施例的截面图；以及
图16是图15的合成气冷却器的又一实施例的截面图。
详细描述参照附图举例说明了本发明的实施例以及优点和特征。零件清单10合
成气冷却器12容器外壳14内部16管笼(tube cage) 18屏20笼管22屏管24层26喷洒 器28高压流30振动歧管32支撑件(strut) 34支承件36外部38支承开口 40球轴承42 折曲软管44机械曲柄46歧管轴线50外支承部52内支承部54波纹管联接器56卷绕管 58曲柄60气动促动器62液压喷头64冲击管66冲击管本体68开口 70冲击波72隔板 (diaphragm) 7具体实施例方式图1示出的是气化系统构件的一个实施例，在本例中为合成气冷却器10。合成气 冷却器10包括限定合成气冷却器10的外表面的容器外壳12。多个内部构件可在合成气冷 却器10的内部14布置在容器外壳12的内侧。这些构件中的一些，包括管笼16以及一组 或多组屏18，构造和布置成有助于将热能从合成气冷却器10中的合成气传递至该管笼16 和/或屏18。虽然图1中示出了八组屏18，但应该理解的是，合成气冷却器10的内部14 中可设置其它组数的屏18，例如10或12组屏18。如图2中所示，管笼16包括多个单独的 笼管20并且各组屏18包括多个屏管22。在合成气冷却器10的运行期间，合成气中的颗粒 物积聚并且增大，从而例如在诸如屏管22和笼管20的热交换表面上形成颗粒物层24。沉 淀物层24抑制了热能从合成气至屏管22和笼管20的有效传递。为了定期除去层24，在一些实施例中，合成气冷却器10包括一个或多个喷洒器 26，如图1和图2所示。喷洒器26布置在合成气冷却器10的内部14。当开动喷洒器26 时，高压流体流28 (在一些实施例中为水)从喷洒器26引向屏管22，从而自其除去层24。 流28通过从屏管22机械地剪切层24而且还通过在流28中化学地溶解层24而除去层24。 此外，由于流28与层24之间的温差，当流28冲击层24时，它在沉淀物层24中引起热收缩，从而致使层24从屏管22脱落。如图2所示，喷洒器26可设置成围绕内部14的圆周，并且 如图1所示，也可沿着内部14的长度设置。此外，在一些实施例中，各喷洒器26均能够沿 着屏管22以预定图案进行喷洒，以增加屏管22表面暴露于流28的量。作为备选，在一些 实施例中，喷洒器26构造和布置成在屏管22处喷洒所需尺寸的固体弹丸如滚珠以除去层 24。在一些实施例中，用以从各组屏18除去层24的装置为机械结构，其使屏管22产 生足够的振动以将层24从屏管22释放。例如，如图3所示，振动歧管30布置在合成气冷 却器10的内部14。振动歧管30通过一个或多个支撑件32机械地附接在各组屏18上，在 一些实施例中，支撑件32为弹簧。至少一个支承件34经支承开口 38从合成气冷却器10 的外部36穿过容器外壳12延伸。在一些实施例中，支承开口 38包括支承件34布置在此 的球轴承40装置。在图3的实施例中，歧管30为大致圆形的形状，并且采用了两个支承件 34，这些支承件34在容器外壳12中布置在大致相同的周向位置处。应该理解的是，在其它 实施例中，如图4所示，支承件34可定位在其它相对的周向位置处，例如隔开180度。此外， 如图5所示，可采用单个支承件34。再次参照图3，折曲软管42联接在支承件34上，以提 供用于冷却流体流经支承件34和歧管30的管道，从而延长歧管30在内部14的高温环境 中的使用寿命。在图3的实施例中，振动力由诸如机械曲柄44的触发装置引发。在一些实 施例中，机械曲柄44由包括相反极性的部件的磁性促动器驱动，该相反极性的部件促动机 械曲柄44旋转而不会与机械曲柄44直接接触。机械曲柄44的转动引发支承件34旋转， 这种旋转在歧管30中产生振动力。歧管30的振动经由一个或多个支撑件32传输至各组 屏18，从而致使屏管22振动和致使从屏管22除去层24。虽然图3所示的歧管30为大致 圆形的形状，但是如图6所示，歧管30可为螺旋形状，沿着歧管轴线46在至少一个方向上 延伸。螺旋歧管30允许以更大的灵活性来提高歧管30的振动能力并允许沿着屏18的长 度安置固定在屏18上的附加支撑件32。再次参照图5，在一些实施例中，歧管30可由单个支承件34支承。支承件34穿过 容器外壳12延伸，并且包括穿过容器外壳12延伸的外支承部50以及固定在歧管30上的 内支承部52。外支承部50和内支承部52通过例如波纹管联接器54彼此联接。在另一实 施例中，如图7所示，外支承部50和内支承部52通过卷绕管56彼此联接。在图5的实施 例中，振动力通过包括机械锤或曲柄58、电动或气动感应振动的若干方式之一和/或通过 经过外支承部50的流体脉冲而引发。力借助于内支承部52而经外支承部50和波纹管联 接器54传输至歧管30。振动力然后经一个或多个支撑件32传输至屏管22以除去层24。 现参照图8，一些实施例可包括螺旋歧管30以及波纹管联接器54。此外，歧管30可由多于 一个的支承件34支承，例如两个支承件34，它们均包括波纹管联接器54。波纹管联接器54 的使用允许外支承部50保持在固定位置同时内支承部52响应振动力而自由振动。参照图9，在一些实施例中，一个或多个支撑件32直接联接在内支承部52上，从 而将振动力从内支承部52直接传输至该一个或多个支撑件32。参照图10，振动力可在内 支承部52内部引发。例如，参照图11，曲柄58可布置在内支承部52的内侧，并且当开动 时引发内支承部52的振动。如图12所示，电动或气动促动器60可类似地布置在内支承部 52中以引发其振动。此外，如图13所示，布置在内支承部52中的液压喷头62或水锤可弓| 发内支承部52的振动。在内支承部52中引发振动力增加了振动力的有效传输，因为不必经由外支承部50和波纹管联接器54将振动力传输至内支承部52。现参照图14，一些实施例可采用一个或多个冲击管64以将振动力给予到屏18上。 各冲击管64包括穿过管笼16中的开口 68延伸的冲击管本体66。在一个实施例中，由于 冲击管64中通常存在合成气，所以将一定量的氧气喷射到冲击管64中，这点燃了合成气燃 料。燃烧过程形成了将力给予到该组屏18上的冲击波70。该力引发从屏管22除去层24 的该组屏18的振动。如图15所示，可采用一个或多个冲击管64来引发歧管30的振动。歧 管30联接在将该一个或多个冲击管64引发的振动力传输至各组屏18的一个或多个支撑 件32上。在此实施例中，歧管30设计的灵活性能获得高可调性，从而实现所需量的振动。 此外，歧管30用来将燃烧过程与合成气冷却器10中的合成气隔离。在其它实施例中，如图 16所示，冲击管64装置通过布置在该一个或多个支承件34中的隔板72与歧管30隔离。 当开动时，冲击管64致使隔板72振动，这又通过布置在支承件34和歧管30中的气体或流 体如氮气传输振动。冲击管64经排放管74进行排放，使得排气与系统的其余部分隔开。应该理解的是，虽然文中对实施例的描述是关于合成气冷却器10的说明，但是将 这些实施例应用于其它构件如气化系统的急冷装置或其它构件也认为落在本发明的范围 内。虽然已结合仅有限数量的实施例详细地描述了本发明，但应当容易理解的是，本 发明并不局限于这些公开的实施例。相反而言，可对本发明进行修改以结合非此前所述但 与本发明的精神和范围相称的任何数量的变型、改型、替换或等同布置。此外，虽然已描述 了本发明的各种实施例，但是应该理解的是，本发明的方面可仅包括所描述的实施例的一 部分。因此，本发明不应视为由前述描述所限制，而是仅由所附权利要求的范围来限制。
权利要求
一种从气化系统构件(10)除去颗粒物层(24)的方法，包括将脱落装置(32)布置成与所述气化系统构件(10)可操作地连通；将力从所述脱落装置(32)传输到所述气化系统构件(10)中；以及使所述颗粒物层(24)从所述气化系统构件(10)脱落。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，传输力包括旋转与支承件(34)相联接的机械曲柄(44)，所述支承件(34)与所述气化系统构件 (10)可操作地连通；以及经由所述机械曲柄(44)的旋转而使所述支承件(34)旋转；以及 经由所述支承件(34)的旋转而引起所述气化系统构件(10)振动。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，传输力包括将振动发生器(44)布置在支承件(34)处，所述支承件(34)与所述气化系统构件(10) 可操作地连通；开动所述振动发生器(44)；以及经所述支承件(34)将振动力传输至所述气化系统构件(10)。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述振动力发生器(44)布置在所述支承 件(34)的内侧。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述振动发生器(44)为电动发生器、气动 发生器或液压脉冲中的一者。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，传输力包括 在筒中燃烧一定量的燃料；作为燃烧的结果而形成冲击波(70)；以及将所述冲击波(70)的力传输至所述气化系统构件(10)。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括经由歧管(30)将所述振动 力分配至所述气化系统构件(10)，所述歧管(30)布置在所述振动机构(44)与所述气化系 统构件(10)之间并且可操作地与其连通。
8.一种用于气化系统(10)的合成气冷却器(10)，包括 容器(12)；布置在所述容器(12)中的多个热能传递屏(22)；以及可操作地与所述多个屏(22)连通的脱落装置(32)，所述脱落装置(32)能够通过将力 传输至所述多个屏(22)而使颗粒物层(24)从所述多个屏(22)脱落。
9.根据权利要求8所述的合成气冷却器(10)，其特征在于，所述合成气冷却器(10)包 括布置在所述脱落装置(32)与所述多个屏(22)之间的歧管(30)，所述歧管(30)能够将所 述振动力分配至所述多个屏(22)。
10.根据权利要求8所述的合成气冷却器(10)，其特征在于，所述脱落装置(32)包括 与所述多个屏(22)可操作地连通的机械曲柄、电动发生器、气动发生器或流体脉冲中的一
全文摘要
本发明涉及用于从气化器构件除去颗粒物的方法和装置。具体而言，公开了一种从气化系统构件(10)除去颗粒物层(24)的方法，包括将脱落装置(32)定位成与气化系统构件(10)可操作地连通。力从脱落装置(32)传输到气化系统构件(10)中并且颗粒物层(24)由于该力而从气化系统构件(10)脱落。还公开了一种用于气化系统(10)的合成气冷却器(10)，包括容器(12)和定位在该容器(12)中的多个热能传递屏(22)。脱落装置(32)与多个屏(22)可操作地连通并且能够通过将力传输至多个屏(22)而使颗粒物层(24)从多个屏(22)脱落。
文档编号C10K1/04GK101864328SQ20101014312
公开日2010年10月20日 申请日期2010年3月4日 优先权日2009年3月4日
发明者J·M·斯托里, R·H·戈捷, S·C·拉塞尔 申请人:通用电气公司