专利名称：对气化骤冷室组件的水分移除的制作方法
技术领域：
本发明大体涉及气化器，且更具体地涉及在骤冷室的出口处或附近的水分移除。
背景技术：
在正常的煤气化过程中，其中微粒的含碳燃料(诸如煤或焦炭)或含碳气体被燃烧，在燃烧室中在相对较热的温度和较高的压力下执行该过程。当所喷射的燃料在燃烧室中燃烧或部分燃烧时，流出物通过在燃烧室下端的孔口排出到布置在燃烧室下游的骤冷室。骤冷室包含诸如水的液体冷却剂。来自燃烧室的流出物与骤冷室中的液体冷却剂接触； 以便降低流出物的温度。当燃料为诸如煤或焦炭的固体时，气化器布置允许以灰的形式的流出物的固体部分被保留在骤冷室的液体池中且随后作为渣浆被排出。流出物的气体组分从骤冷室排出用于进一步处理。然而，气体组分在通过骤冷室时将随之携带大量的液体冷却剂。夹带在离开气体中的极少量的液体不认为对整个过程带来害处。然而，发现从骤冷室带走过量的液体且进入下游设备会引起操作问题。在传统的系统中，挡板放置于骤冷室中的气体离开路径中。因此，由于携带液体的气体接触挡板表面，一定量的液体将在挡板表面上聚结。然而，快速流动的气体通过从挡板下缘扫过液滴将重新夹带液滴。需要一种改进的骤冷室组件，其构造成更有效地从流出气体中充分移除所夹带的液体含量。
发明内容
根据本发明的一个示例性实施例，一种气化组件包括骤冷室，其具有置于其中的液体冷却剂；浸入管，其构造成将燃烧室联接到骤冷室并且构造成将合成气从燃烧室引导至液体冷却剂且产生冷却的合成气；以及输送管道，其与冷却的合成气处于流体连通，其构造成将冷却的合成气输送至下游洗涤器构件，其中输送管道还包括过量水分移除装置，其构造成从冷却的合成气移除水分。
当参考附图来阅读下面的详细描述时，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，在所有附图中，相似的附图标记表示相似的部件，其中图1描绘了根据本发明的示例性实施例的气化骤冷室组件的立剖面图；图2描绘了根据本发明的示例性实施例的气化骤冷室组件的输送管道部分的特写立剖面图；图3描绘了根据本发明的示例性实施例的图2中的气化骤冷室组件的输送管道部分的顶视剖面图；图4描绘了根据本发明的示例性实施例的气化骤冷室组件的输送管道部分的特写立剖面图；图5描绘了根据本发明的示例性实施例的图4中的气化骤冷室组件的输送管道部分的端部剖面图；图6描绘了根据本发明的示例性实施例的气化骤冷室组件的输送管道部分的立剖面图；以及图7描绘了根据本发明的另一示例性实施例的气化骤冷室组件的立剖面图。部件列表气化骤冷室组件，气化组件800骤冷室802液体冷却剂804入口线路 805浸入管806渣或细粒810输送管道870过量液体移除装置，夹带减轻机构872返回管874挡板8冗供应线路878穿孔 880收集管882套筒 889气化室900热源910流体912洗涤器组件920水喷射线路950，960引导合成气1000冷却的合成气1002冷却的合成气1006过量液体移除装置2000T 形件 2010管道2012夹带容器2020凸起的环路2025输入线路2030返回线路2035输出的合成气3000水流3015瞬态过量水流(即液体夹带)3020
水分 3030
具体实施例方式根据本文所公开的示例性实施例，公开了一种气化器，其具有骤冷室组件，骤冷室组件构造成降低气化室下游的合成气的温度。气化器包括骤冷室，骤冷室包含置于气化室下游的液体冷却剂。从气化室生成的合成气经由浸入管被引导至骤冷室以接触液体冷却剂且产生冷却的合成气。挡板接近骤冷室的出口路径布置。在一些实施例中，通流管可布置在浸入管周围使得在通流管与浸入管之间形成环形通路。冷却的合成气被引导通过环形通路(如果存在)且冲击挡板以便在冷却的合成气被引导通过出口路径之前从冷却的合成气中移除所夹带的液体含量。在一些实施例中，偏转板布置在液体冷却剂与骤冷室的出口路径之间并且构造成从冷却的合成气移除所夹带的液体含量且防止液体含量溅到出口路径。 在一些实施例中，挡板为不对称的或对称的，打开的或有角的，以从冷却的合成气中移除所夹带的液体含量。在其它实施例中，挡板本身可具有通道或切口和覆盖物(overlay)以移除所夹带的液体并且防止液体含量溅到出口路径。在其它实施例中，仅存在浸入管并且在浸入管与骤冷室壁之间形成环形部段。提供不对称或对称形状的挡板、偏转板、漩涡发生器或其组合显著地减少了通过出口路径被引导至下游构件(例如，洗涤器组件等)的合成气中液体含量的夹带。在离开从骤冷室的输送管道处或沿着该输送管道设有夹带减轻机构或水分移除装置。下面参考图1-7更详细地讨论具体实施例。本发明的方面涉及气化构件，即气化骤冷室组件，其包括骤冷室(本身)和其它配件，诸如骤冷室出口管道或输送管道。骤冷典型地出现在气化室下游且用于降低所制造的合成气的温度以及移除(至少部分地)固体/细粒。在一些实施例中，可能存在位于气化室与骤冷室中间的辐射合成气冷却器。如典型地，合成气经由浸入管被引入骤冷室中。骤冷室包含液体冷却剂，其降低了合成气的温度。在骤冷之后，合成气由于浮力而上升。骤冷室的其它特征包括存在于浸入管的出口附近的(多个)夹带挡板或(多个)防溅板。(多个)夹带挡板的目的名义上是除去随输出的合成气所夹带的水滴。由于(多个)夹带挡板在从合成气移除液体方面不是100%有效，在经由出口管道离开骤冷室的合成气中仍存在液体。在输出的合成气中的细粒和液体夹带的量也在使用仪器和/或测量在骤冷室出口管道中被夹带的液体的量方面提出重大挑战。本发明的方面通过改进了从所生成的合成气中移除所夹带的液体而提高了气化系统的总的效果和效率。本发明的另外的方面实现了所夹带的液体改进的移除同时降低了制造成本和/或操作费用。本发明的方面提供一种简化的设计，其附加地改进了组件寿命和气化设备的可靠性、可用性和维护。可单独地或彼此组合地采用在图1-7中所描绘的夹带减轻机构。而且，如应理解的，夹带减轻机构的相对大小、形状和几何形状可变化。夹带减轻机构可在初始制造期间与骤冷室一起被采用，或者夹带减轻机构可改型到现有的骤冷单元内。另外，夹带减轻机构可基于操作参数(诸如含碳燃料的类型、系统效率、系统负荷或环境条件等)进行调整以实现所希望的流动阻尼量。参考图1，描绘了根据本发明的方面的气化系统的部分的示例性实施例。如图所示，气化骤冷室组件或气化组件800包括骤冷室802和输送管道870。骤冷室802在上游与气化室900处于流体连通，而骤冷室802在下游经由输送管道870与洗涤器组件920处于流体连通。在实施例中，输送管道870附加地可经由返回管874与骤冷室802处于流体连通。类似地，在另一实施例中，输送管道870附加地可经由供应线路878与热源910(即，燃气轮机等)处于流体连通，如图7所示。骤冷室802包括浸入管806，其构造成将气化室900联接到骤冷室802且进一步构造成将合成气1000从燃烧室900引导至包含于骤冷室802的一部分中的液体冷却剂804。 骤冷室802还可包括入口线路805，其用于向骤冷室804提供任何必需的液体冷却剂804。 通过将合成气1000引入液体冷却剂804中，合成气1000被冷却且经由输送管道870作为冷却的合成气1002离开骤冷室朝向洗涤器组件920。在合成气1000在骤冷室802中冷却时，渣或细粒810可从合成气1000沉淀出来，由此沉积在骤冷室804的底部。骤冷室804 还可包括至少一个挡板808，其帮助将离开合成气1002中所夹带的水滴分出和/或除去。应注意的是在不偏离本发明的方面的情况下可采用骤冷室的各种构造。例如，尽管图1和图7描绘了具有仅浸入管构造的骤冷室802，骤冷室802替代地可采用浸入/通流构造、仅浸入构造、带有骤冷环的浸入/通流构造等。输送管道870构造成提供用于将冷却的合成气1002传输到洗涤器组件920和其它下游构件(未示出)的器件。输送管道或线路870还包括过量液体移除装置或夹带减轻机构872，其构造成从冷却的合成气1002进一步移除过量液体(例如，水等)使得带有甚至更少量液体的冷却的合成气1006最终运送到下游洗涤器组件920和其它下游构件。如图1所示，由本发明的方面所采用的过量液体移除装置872包括一个或更多个 施加离心作用或离心力以从冷却的合成气1002中移除过量液体；并且/或者使输送管道 870的至少一部分穿孔以给冷却的合成气1002中的过量液体(例如水滴)提供排出器件。 在任何情况下，过量液体在它到达洗涤器组件920之前被从合成气中有效地移除，引起改进的气化过程。在实施例中，也可提供水喷射线路，如由950和960所表示。以该方式，可沿着线路870在一个或更多个位置加水。例如，如图所示，喷射线路可位于876前面，如由950所表示。喷射线路可位于水分移除装置870内。水喷射线路可位于这些位置之一或这两个位置，以及沿着输送线路870的任何位置。参考图2和图3，示出了采用穿孔的过量液体移除装置872。输送线路870包括过量液体移除装置872，过量液体移除装置872包括多个穿孔880，其构造成允许水分从输送管道870排出。为了帮助从合成气1004移除水分，可提供诸如冷水套筒的套筒889，其中套筒889部分地或基本上包围输送管道870的一部分。套筒889在其中可包含冷却流体(例如，水)，其具有比输送管道870内的冷却的合成气1004的温度更低的温度。以该方式，套筒889帮助行进合成气1004中的水分进一步冷凝使得水分可经由多个穿孔880滴落或沉积出来并且经由收集管882被收集且经由返回线路874返回到骤冷室802 (图1)。显然，在不偏离本发明的方面的情况下，可提供与在图2和图3中所描绘的那些不同的构造。通过示例且非限制性地，可提供穿孔的其它构造。例如，穿孔可具有与那些所示出的不同的数量、形状、构造、样式等。类似地，套筒可以以不同的方式包围输送线路870。 例如，套筒可完全或部分地包围输送线路870。类似地，在冷却套筒中所使用的冷却流体可以是帮助从合成气1004中冷凝出水分的任何合适的流体。
参考图4和图5，示出了采用离心力或离心作用的过量液体移除装置872。输送线路870包括过量液体移除装置872，其包括挡板876或用于向合成气1004施加或采用离心力的类似器件。挡板876例如可包括一个或更多个叶片或导叶，其相对于合成气1004经过输送线路870行进的方向弯曲或翘曲(参见例如图幻。与挡板876 —起，多个穿孔880可位于输送线路870的壁上，由此为水分(例如，水滴)提供排出器件，水分通过由挡板876 引起的离心力旋转或被迫使朝向输送线路870的外围。如图所示，返回线路874可被用于从穿孔返回任何所收集的水分。返回线路874可与骤冷室802(图1)处于流体连通。参考图6，描绘了过量液体移除装置2000的另一实施例的立剖面图。水分移除装置2000可包括管道2012，管道2012具有从其延伸的一个或更多个T形件2010 (例如，在图 6中的实施例中示出的两个T形件)。管道2012将输出的合成气3000从骤冷室802 (图1) 输送向洗涤器组件920 (图1)。沿着管道2012的该一个或更多个T形件2010提供与夹带容器2020的流体连通连接。替代于具有T形件2010，可存在一个或更多个穿孔、开口等，其允许过量水分从沿着管道2012行进的合成气中漏出。在任何情况下，夹带容器2020在其中聚集水分3030且可具有受控制的水位。水分3030通过水流3015可被持续地冲回到骤冷室802，水流3015经由输入线路2030被提供进入夹带容器2020。经由返回线路2035冲回到骤冷室802可以是持续的或周期性的以便防止堵塞。夹带容器2020可被设计成使得任何瞬态过量水流(即，液体夹带)(如由3020所示)可流回到骤冷室802同时维持适当的压降。返回线路2035可包括凸起的环路2025，其具有在夹带容器2020的水位上方由D 表示的高度。高度D在使用中如由特定应用所需可以是可调整的。以该方式，从合成气中移除的过量水分可容易地被移除且返回到骤冷室802供再使用。参考图7，在本发明的另一实施例中的过量液体移除装置872包括以下的任何组合施加离心作用或离心力以从冷却的合成气1002中移除过量液体；并且/或者，使输送管道870的至少一部分穿孔以为冷却的合成气1002中的过量液体(例如水滴)提供排出器件；并且/或者，加热离开的冷却的合成气1002以便蒸发出保持在离开的冷却的合成气 1002中的水分液滴。在任何情况下，在它到达洗涤器组件920之前从合成气有效地移除过量液体，导致改进的气化过程。参考图1，上面描述了离心作用或离心力和穿孔实施例。如图7所示，在本发明的另一方面下，过量液体移除装置872可使用蒸发或蒸发手段以从合成气1002中移除水分。 蒸发手段可包括在离开的合成气1004处喷射流体912，其中流体912具有比离开的合成气 1002的温度更高的温度，由此帮助蒸发离开的合成气1002中的剩余水分的至少一部分。以该方式，从离开的合成气1002中移除附加的水分。如图所示，流体912可包括经由喷射线路878喷射从热源910等提供的热合成气。在实施例中，所供应的热合成气912从热源910 供应，热源910可为燃气轮机、合成气冷却器、气化器等。根据本发明的一个示例性实施例，一种气化组件包括骤冷室，其具有置于其中的液体冷却剂；浸入管，其构造成将燃烧室联接到骤冷室且构造成将合成气从燃烧室引导至液体冷却剂且产生冷却的合成气；和输送管道，其与冷却的合成气处于流体连通，其构造成将冷却的合成气输送至下游洗涤器构件，其中输送管道还包括过量水分移除装置，其构造成从冷却的合成气中移除水分。该文字描述使用示例以公开本发明，包括最佳实施方式，并且也使本领域技术人员能够实践本发明，包括制作和使用任何装置或系统以及执行任何包括在内的方法。本发明的专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这种其它示例具有与权利要求的字面语言没有不同的结构元件，或者如果它们包括具有与权利要求的字面语言无实质差别的等同结构元件，则这种其它示例意图在权利要求的范围内。
尽管本文中仅示出和描述了本发明的某些特征，但本领域技术人员将会想到许多改变和变化。因此应理解的是所附的权利要求意图覆盖属于本发明的真正精神的所有这样的改变和变化。
权利要求
1.一种气化组件(800)，其包括骤冷室(802)，其具有置于其中的液体冷却剂(804)；浸入管(806)，其构造成将燃烧室(900)联接到所述骤冷室(802)并且构造成将合成气(100)从所述燃烧室(900)引导至所述液体冷却剂(804)且产生冷却的合成气(1002， 3000)；以及输送管道(870，2012)，其与所述冷却的合成气(1002,3000)处于流体连通，其构造成将所述冷却的合成气(1002,3000)输送至下游洗涤器构件(920)，其中所述输送管道(870， 2012)还包括过量水分移除装置(872，2000)，其构造成从所述冷却的合成气(1002,3000) 中移除水分。
2.根据权利要求1所述的气化组件(800)，其特征在于，所述过量水分移除装置(872) 构造成采用离心作用以从所述冷却的合成气(1002)中移除水分。
3.根据权利要求2所述的气化组件(800)，其特征在于，所述过量水分移除装置(872) 包括挡板(876)。
4.根据权利要求1所述的气化组件(800)，其还包括返回线路(874，2035)，其在所述水分移除装置(872，2000)与所述骤冷室(80 之间处于流体连通，其构造成使所移除的水分的一部分返回到所述液体冷却剂(804)。
5.根据权利要求1所述的气化组件(800)，其特征在于，所述过量水分移除装置(872， 2000)在离开的合成气(1002)处喷射流体(912)，其中所述流体(912)具有比所述离开的合成气(100 更高的温度，由此蒸发一部分水分。
6.根据权利要求5所述的气化组件(800)，其特征在于，所述流体(912)为热合成气。
7.根据权利要求6所述的气化组件(800)，其特征在于，所述流体(912)从燃气轮机 (910)提供。
8.根据权利要求1所述的气化组件(800)，其特征在于，所述过量水分移除装置(872， 2000)包括多个穿孔(880)，其构造成允许所移除的水分从所述输送管道(870)排出。
9.根据权利要求8所述的气化组件(800)，其还包括返回线路(874)，其在所述多个穿孔(880)与所述骤冷室(80 之间处于流体连通，其构造成使所移除的水分的一部分返回到所述液体冷却剂(804)。
10.根据权利要求8所述的气化组件(800)，其还包括冷却装置(950，960)，其与所述输送管道(870)和所述过量水分移除装置(872，2000)中的一个处于流体连通，其构造成冷凝来自所述冷却的合成气(100 的水分。
全文摘要
本发明涉及对气化骤冷室组件的水分移除。公开了一种气化组件，其包括骤冷室和下游输送管系。气化组件包括骤冷室和置于其中的液体冷却剂，以及浸入管，其构造成将燃烧室联接到骤冷室并且还构造成将合成气从燃烧室引导至液体冷却剂且产生冷却的合成气。该组件还包括输送管道，其与冷却的合成气处于流体连通并且构造成将冷却的合成气输送至下游洗涤器构件。输送管道还包括过量水分移除装置，其构造成从冷却的合成气中移除水分。
文档编号C10J3/84GK102559281SQ20111040322
公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月30日 优先权日2010年11月30日
发明者G·M·拉斯科夫斯基, J·B·科里, P·蒂瓦里 申请人:通用电气公司