專利名稱：用于從氣化器構(gòu)件除去顆粒物的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文所公開的主題涉及氣化系統(tǒng)和工藝。更具體而言，該主題涉及從氣化系統(tǒng)構(gòu) 件除去顆粒物層。
背景技術(shù)：
氣化是用于由含碳原料或碳?xì)浠衔镌先缑骸⒅赜秃褪徒巩a(chǎn)生動(dòng)力、化學(xué)制 品和工業(yè)氣體的工藝。氣化將含碳原料或碳?xì)浠衔镌限D(zhuǎn)換成合成氣體，也稱為“合成 氣”，主要包括氫氣和一氧化碳。得到的合成氣為用于制造有用的有機(jī)復(fù)合物的原料或可用 作清潔燃料來產(chǎn)生動(dòng)力。在典型的氣化裝置中，含碳原料或碳?xì)浠衔镌吓c氧分子在部分氧化反應(yīng)器 (氣化器)內(nèi)在高壓下接觸。原料和氧分子反應(yīng)并形成合成氣。不可氣化的灰燼料和未轉(zhuǎn) 換和/或轉(zhuǎn)換不徹底的原料成為工藝的副產(chǎn)品并且主要呈兩種形式熔渣以及稱為“細(xì)粉” 的更小的粒子。在一些氣化裝置中，合成氣冷卻器位于氣化器下游。合成氣、灰燼、渣和細(xì) 粉在它們行經(jīng)合成氣冷卻器時(shí)冷卻。急冷工藝使得合成氣冷卻器出口附近的合成氣冷卻并 飽和。作為備選，在不具備合成氣冷卻器的氣化裝置中，急冷裝置位于氣化器的出口附近。 此外，額外的冷卻和/或氣體凈化構(gòu)件可布置在急冷裝置下游。然而，在冷卻工藝期間，例 如煤灰和灰燼的沉淀物形成在合成氣冷卻器的內(nèi)表面上和/或急冷裝置以及另外的冷卻 構(gòu)件上。合成氣冷卻器中的沉淀物引起許多問題。例如，沉淀物層阻礙了有效的熱傳遞的 發(fā)生，導(dǎo)致由氣化工藝產(chǎn)生的蒸汽減少。而且，沉淀物可包括腐蝕性物質(zhì)，因此腐蝕性沉淀 物的除去將延長合成氣冷卻器的構(gòu)件如熱傳遞管的壽命。此外，在一些操作狀態(tài)(例如，起 動(dòng)和停機(jī))下，沉淀物常常從合成氣冷卻器內(nèi)部剝落。大的沉淀物的這種自發(fā)釋放常常導(dǎo) 致堵塞合成氣冷卻器的下游構(gòu)件。最后，落下的沉淀物對(duì)于在合成氣冷卻器中執(zhí)行維護(hù)和/ 或修理的工人來說構(gòu)成了危險(xiǎn)。因此，希望在沉淀物生長至較大尺寸之前定期除去該沉淀 物。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一方面，從氣化系統(tǒng)構(gòu)件除去顆粒物層的方法包括將脫落裝置定位 成可操作地與氣化系統(tǒng)構(gòu)件連通。力從脫落裝置傳輸?shù)綒饣到y(tǒng)構(gòu)件中并且顆粒物層由于 振動(dòng)而從氣化系統(tǒng)構(gòu)件脫落。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，用于氣化系統(tǒng)的合成氣冷卻器包括容器和定位在該容器 中的多個(gè)熱能傳遞屏(platen)。脫落裝置可操作地與多個(gè)屏連通并且能夠通過將力傳輸至 多個(gè)屏而使顆粒物層從多個(gè)屏脫落。根據(jù)以下結(jié)合附圖的描述，這些和其它優(yōu)點(diǎn)和特征將變得更加明顯。


視為本發(fā)明的主題在權(quán)利要求書中具體指出并清楚地主張權(quán)利。根據(jù)以下結(jié)合附
3圖的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述及其它特征和優(yōu)點(diǎn)顯而易見，在附圖中圖1是用于氣化系統(tǒng)的合成氣冷卻器的一個(gè)實(shí)施例的平面圖2是圖1的合成氣冷卻器的截面圖3是用于氣化系統(tǒng)的合成氣冷卻器的另一實(shí)施例的截面圖4是圖3的合成氣冷卻器的另一實(shí)施例的截面圖5是包括單個(gè)支承件的合成氣冷卻器的實(shí)施例的截面圖6是包括螺旋歧管的合成氣冷卻器的實(shí)施例的截面圖7是圖5的合成氣冷卻器的備選實(shí)施例；
圖8是圖6的合成氣冷卻器的備選實(shí)施例；
圖9是用于合成氣冷卻器的又一實(shí)施例的截面圖10是合成氣冷卻器的又一實(shí)施例的截面圖11是具有機(jī)械曲柄的圖10的合成氣冷卻器的實(shí)施例的詳細(xì)視圖12是具有電動(dòng)或氣動(dòng)促動(dòng)器的圖10的合成氣冷卻器的實(shí)施例的詳細(xì)視圖13是具有液壓噴頭(jet)的圖10的合成氣冷卻器的實(shí)施例的詳細(xì)視圖14是包括沖擊管的合成氣冷卻器的實(shí)施例的截面圖15是圖14的合成氣冷卻器的另一實(shí)施例的截面圖；以及
圖16是圖15的合成氣冷卻器的又一實(shí)施例的截面圖。
詳細(xì)描述參照附圖舉例說明了本發(fā)明的實(shí)施例以及優(yōu)點(diǎn)和特征。零件清單10合
成氣冷卻器12容器外殼14內(nèi)部16管籠(tube cage) 18屏20籠管22屏管24層26噴灑 器28高壓流30振動(dòng)歧管32支撐件(strut) 34支承件36外部38支承開口 40球軸承42 折曲軟管44機(jī)械曲柄46歧管軸線50外支承部52內(nèi)支承部54波紋管聯(lián)接器56卷繞管 58曲柄60氣動(dòng)促動(dòng)器62液壓噴頭64沖擊管66沖擊管本體68開口 70沖擊波72隔板 (diaphragm) 7具體實(shí)施例方式圖1示出的是氣化系統(tǒng)構(gòu)件的一個(gè)實(shí)施例，在本例中為合成氣冷卻器10。合成氣 冷卻器10包括限定合成氣冷卻器10的外表面的容器外殼12。多個(gè)內(nèi)部構(gòu)件可在合成氣冷 卻器10的內(nèi)部14布置在容器外殼12的內(nèi)側(cè)。這些構(gòu)件中的一些，包括管籠16以及一組 或多組屏18，構(gòu)造和布置成有助于將熱能從合成氣冷卻器10中的合成氣傳遞至該管籠16 和/或屏18。雖然圖1中示出了八組屏18，但應(yīng)該理解的是，合成氣冷卻器10的內(nèi)部14 中可設(shè)置其它組數(shù)的屏18，例如10或12組屏18。如圖2中所示，管籠16包括多個(gè)單獨(dú)的 籠管20并且各組屏18包括多個(gè)屏管22。在合成氣冷卻器10的運(yùn)行期間，合成氣中的顆粒 物積聚并且增大，從而例如在諸如屏管22和籠管20的熱交換表面上形成顆粒物層24。沉 淀物層24抑制了熱能從合成氣至屏管22和籠管20的有效傳遞。為了定期除去層24，在一些實(shí)施例中，合成氣冷卻器10包括一個(gè)或多個(gè)噴灑器 26，如圖1和圖2所示。噴灑器26布置在合成氣冷卻器10的內(nèi)部14。當(dāng)開動(dòng)噴灑器26 時(shí)，高壓流體流28 (在一些實(shí)施例中為水)從噴灑器26引向屏管22，從而自其除去層24。 流28通過從屏管22機(jī)械地剪切層24而且還通過在流28中化學(xué)地溶解層24而除去層24。 此外，由于流28與層24之間的溫差，當(dāng)流28沖擊層24時(shí)，它在沉淀物層24中引起熱收縮，從而致使層24從屏管22脫落。如圖2所示，噴灑器26可設(shè)置成圍繞內(nèi)部14的圓周，并且 如圖1所示，也可沿著內(nèi)部14的長度設(shè)置。此外，在一些實(shí)施例中，各噴灑器26均能夠沿 著屏管22以預(yù)定圖案進(jìn)行噴灑，以增加屏管22表面暴露于流28的量。作為備選，在一些 實(shí)施例中，噴灑器26構(gòu)造和布置成在屏管22處噴灑所需尺寸的固體彈丸如滾珠以除去層 24。在一些實(shí)施例中，用以從各組屏18除去層24的裝置為機(jī)械結(jié)構(gòu)，其使屏管22產(chǎn) 生足夠的振動(dòng)以將層24從屏管22釋放。例如，如圖3所示，振動(dòng)歧管30布置在合成氣冷 卻器10的內(nèi)部14。振動(dòng)歧管30通過一個(gè)或多個(gè)支撐件32機(jī)械地附接在各組屏18上，在 一些實(shí)施例中，支撐件32為彈簧。至少一個(gè)支承件34經(jīng)支承開口 38從合成氣冷卻器10 的外部36穿過容器外殼12延伸。在一些實(shí)施例中，支承開口 38包括支承件34布置在此 的球軸承40裝置。在圖3的實(shí)施例中，歧管30為大致圓形的形狀，并且采用了兩個(gè)支承件 34，這些支承件34在容器外殼12中布置在大致相同的周向位置處。應(yīng)該理解的是，在其它 實(shí)施例中，如圖4所示，支承件34可定位在其它相對(duì)的周向位置處，例如隔開180度。此外， 如圖5所示，可采用單個(gè)支承件34。再次參照?qǐng)D3，折曲軟管42聯(lián)接在支承件34上，以提 供用于冷卻流體流經(jīng)支承件34和歧管30的管道，從而延長歧管30在內(nèi)部14的高溫環(huán)境 中的使用壽命。在圖3的實(shí)施例中，振動(dòng)力由諸如機(jī)械曲柄44的觸發(fā)裝置引發(fā)。在一些實(shí) 施例中，機(jī)械曲柄44由包括相反極性的部件的磁性促動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，該相反極性的部件促動(dòng)機(jī) 械曲柄44旋轉(zhuǎn)而不會(huì)與機(jī)械曲柄44直接接觸。機(jī)械曲柄44的轉(zhuǎn)動(dòng)引發(fā)支承件34旋轉(zhuǎn)， 這種旋轉(zhuǎn)在歧管30中產(chǎn)生振動(dòng)力。歧管30的振動(dòng)經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)支撐件32傳輸至各組 屏18，從而致使屏管22振動(dòng)和致使從屏管22除去層24。雖然圖3所示的歧管30為大致 圓形的形狀，但是如圖6所示，歧管30可為螺旋形狀，沿著歧管軸線46在至少一個(gè)方向上 延伸。螺旋歧管30允許以更大的靈活性來提高歧管30的振動(dòng)能力并允許沿著屏18的長 度安置固定在屏18上的附加支撐件32。再次參照?qǐng)D5，在一些實(shí)施例中，歧管30可由單個(gè)支承件34支承。支承件34穿過 容器外殼12延伸，并且包括穿過容器外殼12延伸的外支承部50以及固定在歧管30上的 內(nèi)支承部52。外支承部50和內(nèi)支承部52通過例如波紋管聯(lián)接器54彼此聯(lián)接。在另一實(shí) 施例中，如圖7所示，外支承部50和內(nèi)支承部52通過卷繞管56彼此聯(lián)接。在圖5的實(shí)施 例中，振動(dòng)力通過包括機(jī)械錘或曲柄58、電動(dòng)或氣動(dòng)感應(yīng)振動(dòng)的若干方式之一和/或通過 經(jīng)過外支承部50的流體脈沖而引發(fā)。力借助于內(nèi)支承部52而經(jīng)外支承部50和波紋管聯(lián) 接器54傳輸至歧管30。振動(dòng)力然后經(jīng)一個(gè)或多個(gè)支撐件32傳輸至屏管22以除去層24。 現(xiàn)參照?qǐng)D8，一些實(shí)施例可包括螺旋歧管30以及波紋管聯(lián)接器54。此外，歧管30可由多于 一個(gè)的支承件34支承，例如兩個(gè)支承件34，它們均包括波紋管聯(lián)接器54。波紋管聯(lián)接器54 的使用允許外支承部50保持在固定位置同時(shí)內(nèi)支承部52響應(yīng)振動(dòng)力而自由振動(dòng)。參照?qǐng)D9，在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)支撐件32直接聯(lián)接在內(nèi)支承部52上，從 而將振動(dòng)力從內(nèi)支承部52直接傳輸至該一個(gè)或多個(gè)支撐件32。參照?qǐng)D10，振動(dòng)力可在內(nèi) 支承部52內(nèi)部引發(fā)。例如，參照?qǐng)D11，曲柄58可布置在內(nèi)支承部52的內(nèi)側(cè)，并且當(dāng)開動(dòng) 時(shí)引發(fā)內(nèi)支承部52的振動(dòng)。如圖12所示，電動(dòng)或氣動(dòng)促動(dòng)器60可類似地布置在內(nèi)支承部 52中以引發(fā)其振動(dòng)。此外，如圖13所示，布置在內(nèi)支承部52中的液壓噴頭62或水錘可弓| 發(fā)內(nèi)支承部52的振動(dòng)。在內(nèi)支承部52中引發(fā)振動(dòng)力增加了振動(dòng)力的有效傳輸，因?yàn)椴槐亟?jīng)由外支承部50和波紋管聯(lián)接器54將振動(dòng)力傳輸至內(nèi)支承部52。現(xiàn)參照?qǐng)D14，一些實(shí)施例可采用一個(gè)或多個(gè)沖擊管64以將振動(dòng)力給予到屏18上。 各沖擊管64包括穿過管籠16中的開口 68延伸的沖擊管本體66。在一個(gè)實(shí)施例中，由于 沖擊管64中通常存在合成氣，所以將一定量的氧氣噴射到?jīng)_擊管64中，這點(diǎn)燃了合成氣燃 料。燃燒過程形成了將力給予到該組屏18上的沖擊波70。該力引發(fā)從屏管22除去層24 的該組屏18的振動(dòng)。如圖15所示，可采用一個(gè)或多個(gè)沖擊管64來引發(fā)歧管30的振動(dòng)。歧 管30聯(lián)接在將該一個(gè)或多個(gè)沖擊管64引發(fā)的振動(dòng)力傳輸至各組屏18的一個(gè)或多個(gè)支撐 件32上。在此實(shí)施例中，歧管30設(shè)計(jì)的靈活性能獲得高可調(diào)性，從而實(shí)現(xiàn)所需量的振動(dòng)。 此外，歧管30用來將燃燒過程與合成氣冷卻器10中的合成氣隔離。在其它實(shí)施例中，如圖 16所示，沖擊管64裝置通過布置在該一個(gè)或多個(gè)支承件34中的隔板72與歧管30隔離。 當(dāng)開動(dòng)時(shí)，沖擊管64致使隔板72振動(dòng)，這又通過布置在支承件34和歧管30中的氣體或流 體如氮?dú)鈧鬏斦駝?dòng)。沖擊管64經(jīng)排放管74進(jìn)行排放，使得排氣與系統(tǒng)的其余部分隔開。應(yīng)該理解的是，雖然文中對(duì)實(shí)施例的描述是關(guān)于合成氣冷卻器10的說明，但是將 這些實(shí)施例應(yīng)用于其它構(gòu)件如氣化系統(tǒng)的急冷裝置或其它構(gòu)件也認(rèn)為落在本發(fā)明的范圍 內(nèi)。雖然已結(jié)合僅有限數(shù)量的實(shí)施例詳細(xì)地描述了本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)容易理解的是，本 發(fā)明并不局限于這些公開的實(shí)施例。相反而言，可對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改以結(jié)合非此前所述但 與本發(fā)明的精神和范圍相稱的任何數(shù)量的變型、改型、替換或等同布置。此外，雖然已描述 了本發(fā)明的各種實(shí)施例，但是應(yīng)該理解的是，本發(fā)明的方面可僅包括所描述的實(shí)施例的一 部分。因此，本發(fā)明不應(yīng)視為由前述描述所限制，而是僅由所附權(quán)利要求的范圍來限制。
權(quán)利要求
一種從氣化系統(tǒng)構(gòu)件(10)除去顆粒物層(24)的方法，包括將脫落裝置(32)布置成與所述氣化系統(tǒng)構(gòu)件(10)可操作地連通；將力從所述脫落裝置(32)傳輸?shù)剿鰵饣到y(tǒng)構(gòu)件(10)中；以及使所述顆粒物層(24)從所述氣化系統(tǒng)構(gòu)件(10)脫落。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，傳輸力包括旋轉(zhuǎn)與支承件(34)相聯(lián)接的機(jī)械曲柄(44)，所述支承件(34)與所述氣化系統(tǒng)構(gòu)件 (10)可操作地連通；以及經(jīng)由所述機(jī)械曲柄(44)的旋轉(zhuǎn)而使所述支承件(34)旋轉(zhuǎn)；以及 經(jīng)由所述支承件(34)的旋轉(zhuǎn)而引起所述氣化系統(tǒng)構(gòu)件(10)振動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，傳輸力包括將振動(dòng)發(fā)生器(44)布置在支承件(34)處，所述支承件(34)與所述氣化系統(tǒng)構(gòu)件(10) 可操作地連通；開動(dòng)所述振動(dòng)發(fā)生器(44)；以及經(jīng)所述支承件(34)將振動(dòng)力傳輸至所述氣化系統(tǒng)構(gòu)件(10)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述振動(dòng)力發(fā)生器(44)布置在所述支承 件(34)的內(nèi)側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述振動(dòng)發(fā)生器(44)為電動(dòng)發(fā)生器、氣動(dòng) 發(fā)生器或液壓脈沖中的一者。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，傳輸力包括 在筒中燃燒一定量的燃料；作為燃燒的結(jié)果而形成沖擊波(70)；以及將所述沖擊波(70)的力傳輸至所述氣化系統(tǒng)構(gòu)件(10)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括經(jīng)由歧管(30)將所述振動(dòng) 力分配至所述氣化系統(tǒng)構(gòu)件(10)，所述歧管(30)布置在所述振動(dòng)機(jī)構(gòu)(44)與所述氣化系 統(tǒng)構(gòu)件(10)之間并且可操作地與其連通。
8.一種用于氣化系統(tǒng)(10)的合成氣冷卻器(10)，包括 容器(12)；布置在所述容器(12)中的多個(gè)熱能傳遞屏(22)；以及可操作地與所述多個(gè)屏(22)連通的脫落裝置(32)，所述脫落裝置(32)能夠通過將力 傳輸至所述多個(gè)屏(22)而使顆粒物層(24)從所述多個(gè)屏(22)脫落。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的合成氣冷卻器(10)，其特征在于，所述合成氣冷卻器(10)包 括布置在所述脫落裝置(32)與所述多個(gè)屏(22)之間的歧管(30)，所述歧管(30)能夠?qū)⑺?述振動(dòng)力分配至所述多個(gè)屏(22)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的合成氣冷卻器(10)，其特征在于，所述脫落裝置(32)包括 與所述多個(gè)屏(22)可操作地連通的機(jī)械曲柄、電動(dòng)發(fā)生器、氣動(dòng)發(fā)生器或流體脈沖中的一
全文摘要
本發(fā)明涉及用于從氣化器構(gòu)件除去顆粒物的方法和裝置。具體而言，公開了一種從氣化系統(tǒng)構(gòu)件(10)除去顆粒物層(24)的方法，包括將脫落裝置(32)定位成與氣化系統(tǒng)構(gòu)件(10)可操作地連通。力從脫落裝置(32)傳輸?shù)綒饣到y(tǒng)構(gòu)件(10)中并且顆粒物層(24)由于該力而從氣化系統(tǒng)構(gòu)件(10)脫落。還公開了一種用于氣化系統(tǒng)(10)的合成氣冷卻器(10)，包括容器(12)和定位在該容器(12)中的多個(gè)熱能傳遞屏(22)。脫落裝置(32)與多個(gè)屏(22)可操作地連通并且能夠通過將力傳輸至多個(gè)屏(22)而使顆粒物層(24)從多個(gè)屏(22)脫落。
文檔編號(hào)C10K1/04GK101864328SQ20101014312
公開日2010年10月20日 申請(qǐng)日期2010年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月4日
發(fā)明者J·M·斯托里, R·H·戈捷, S·C·拉塞爾 申請(qǐng)人:通用電氣公司