專(zhuān)利名稱(chēng)：氣化器冷卻系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文公開(kāi)的主題涉及氣化器，并且更具體而言，涉及用于冷卻氣化器的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
整體化聯(lián)合氣化循環(huán)(IGCC)發(fā)電設(shè)備能夠相對(duì)清潔和高效地從各種烴進(jìn)料(例如煤)產(chǎn)生能量。IGCC技術(shù)可使烴進(jìn)料通過(guò)在氣化器中與氧和蒸氣反應(yīng)而轉(zhuǎn)化成一氧化碳 (CO)和氫(H2)的氣體混合物，即，合成氣。在傳統(tǒng)的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備中，可對(duì)這些氣體進(jìn)行清潔、處理，并將其用作燃料。氣化器內(nèi)發(fā)生的氣化過(guò)程的溫度可高達(dá)3500華氏度。因此，冷卻系統(tǒng)可被用來(lái)冷卻氣化器。令人遺憾的是，現(xiàn)有冷卻系統(tǒng)可導(dǎo)致大量能量浪費(fèi)(例如熱)和/或降低IGCC發(fā)電設(shè)備的效率。

發(fā)明內(nèi)容
下面概述了與初始要求保護(hù)的發(fā)明的范圍相當(dāng)?shù)哪承?shí)施例。這些實(shí)施例并非意圖限制本發(fā)明要求保護(hù)的范圍，相反，這些實(shí)施例僅意圖提供本發(fā)明的可能形式的簡(jiǎn)要概述。實(shí)際上，本發(fā)明可包括與下面所述的實(shí)施例類(lèi)似或不同的多種形式。在第一實(shí)施例中，一種系統(tǒng)包括氣化器，該氣化器具有氣化區(qū)，圍繞氣化區(qū)的內(nèi)壁，以及沿內(nèi)壁延伸的第一燃料通道。第一燃料通道設(shè)置為用以使第一燃料流過(guò)以冷卻氣化器。該氣化器設(shè)置為用以將第一燃料從第一燃料通道噴射到氣化區(qū)中。在第二實(shí)施例中，一種裝置包括氣化器，該氣化器具有氣化區(qū)，圍繞氣化區(qū)的內(nèi)壁，圍繞內(nèi)壁的外壁，以及在內(nèi)壁和外壁之間延伸的第一燃料通道。第一燃料通道設(shè)置為用以使第一燃料流過(guò)以冷卻氣化器。該裝置還包括換熱器，該換熱器設(shè)置為用以從第一燃料通道的第一燃料傳熱給外部通道的流體。在第三實(shí)施例中，一種系統(tǒng)包括氣化器，該氣化器具有氣化區(qū)，圍繞氣化區(qū)的壁， 以及沿壁延伸的非水流體通道。該非水流體通道設(shè)置為用以使非水流體流過(guò)以冷卻氣化器。該系統(tǒng)還包括設(shè)置為用以接收來(lái)自非水流體通道的非水流體的設(shè)備構(gòu)件。


當(dāng)參照相關(guān)附圖閱讀下面的詳細(xì)描述時(shí)，本發(fā)明的這些與其他特征、方式和優(yōu)點(diǎn)將變得更好理解，附圖中相同的標(biāo)號(hào)在所有圖中表示相同的部件，其中圖1是具有使用燃料進(jìn)料作為冷卻劑的主動(dòng)冷卻系統(tǒng)(active cooling system) 的氣化系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的框圖；圖2是具有使用燃料進(jìn)料作為冷卻劑的主動(dòng)冷卻系統(tǒng)的整體化聯(lián)合氣化循環(huán) (IGCC)發(fā)電設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例的框圖；圖3是具有使用燃料進(jìn)料作為冷卻劑的主動(dòng)冷卻系統(tǒng)的氣化器的一個(gè)實(shí)施例的框圖；圖4是具有使用燃料進(jìn)料作為冷卻劑的主動(dòng)冷卻系統(tǒng)的氣化器的一個(gè)實(shí)施例的框圖；圖5是具有使用燃料進(jìn)料作為冷卻劑的主動(dòng)冷卻系統(tǒng)的氣化器的一個(gè)實(shí)施例的框圖；圖6是具有使用燃料進(jìn)料作為冷卻劑的主動(dòng)冷卻系統(tǒng)的氣化器的一個(gè)實(shí)施例的框圖；圖7是沿圖4至圖6中的線7-7所得到的氣化器的一個(gè)實(shí)施例的截面圖，其顯示了使用燃料進(jìn)料作為冷卻劑的主動(dòng)冷卻系統(tǒng)的冷卻劑管；圖8是在圖7中的線8-8內(nèi)所得到的使用燃料進(jìn)料作為冷卻劑的主動(dòng)冷卻系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的局部示意性側(cè)視圖，其顯示了上冷卻劑集管與下冷卻劑集管以及中間冷卻劑管；圖9是在圖7中的線8-8內(nèi)所得到的使用燃料進(jìn)料作為冷卻劑的主動(dòng)冷卻系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的局部示意性側(cè)視圖，其顯示了向上和向下彎曲的冷卻劑管；以及圖10是在圖7中的線8-8內(nèi)所得到的使用燃料進(jìn)料作為冷卻劑的主動(dòng)冷卻系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的局部示意性側(cè)視圖，其顯示了螺旋形的冷卻劑管。項(xiàng)目清單100 系統(tǒng)102燃料進(jìn)料104 氧106燃料通道108燃料通道110氣化器112動(dòng)力生產(chǎn)單元114動(dòng)力生產(chǎn)單元116脫鹽系統(tǒng)118工業(yè)化學(xué)物處理系統(tǒng)200動(dòng)力設(shè)備系統(tǒng)202燃料進(jìn)料203氣化器204燃料通道206燃料通道210ASU (空氣分離單元)211RSC(輻射式合成氣冷卻器)212 S213處理單元215HRSG(熱回收蒸汽發(fā)生器)216洗滌器217 硫218硫處理器220可分離的鹽
22ILTGC (低溫氣體冷卻)單元222水處理單元224 燃燒器(CC)226燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)228化學(xué)處理系統(tǒng)230變換反應(yīng)器232化工設(shè)備234 渦輪(T)236傳動(dòng)軸238 壓縮機(jī)(C)240 負(fù)載242脫鹽單元244蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(ST)246 第二負(fù)載248脫鹽系統(tǒng)250冷凝器252冷卻塔260燃料進(jìn)料冷卻的氣化器262控制器264 閥266燃料進(jìn)料268燃料通道270燃料進(jìn)料272燃料通道274 氧源280燃料進(jìn)料冷卻的氣化器284控制器290 閥292燃料進(jìn)料294兩個(gè)燃料通道296兩個(gè)燃料通道298燃料進(jìn)料源300燃料通道302混合室304燃料通道306 氧源310燃料進(jìn)料冷卻的氣化器314控制器316燃料進(jìn)料0082]318 氧源
0083]320非水流體
0084]322 閥
0085]328燃料通道
0086]330燃料通道
0087]334設(shè)備構(gòu)件
0088]336設(shè)備構(gòu)件
0089]338換熱器
0090]340換熱器
0091]342 工作流體(working fuid)
0092]344工作流體
0093]350燃料進(jìn)料冷卻的氣化器
0094]354控制器
0095]356燃料進(jìn)料
0096]358 氧源
0097]360非水流體
0098]362 閥
0099]368燃料通道
0100]370燃料通道
0101]374設(shè)備構(gòu)件
0102]376設(shè)備構(gòu)件
0103]378換熱器
0104]380換熱器
0105]400氣化器
0106]406最外層
0107]408耐熱層/內(nèi)壁
0108]410氣化區(qū)
0109]412 管
0110]414 管
0111]420 第一集管(header)
0112]422第二集管
0113]似4流體通道
0114]426 出口
0115]428 入口
0116]440流體通道
0117]448 入口
0118]450流體通道
0119]454氣化器
具體實(shí)施例方式下面將對(duì)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)特定實(shí)施例進(jìn)行描述。為了致力于提供這些實(shí)施例的簡(jiǎn)要描述，該說(shuō)明書(shū)可能并未描述實(shí)際實(shí)施方式的所有特征。應(yīng)當(dāng)理解，在任何這樣的實(shí)際實(shí)施方式的研發(fā)中，如在任何工程或設(shè)計(jì)項(xiàng)目中那樣，必須作出許多實(shí)施方式特定的決定以實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)者的特定目標(biāo)，例如遵循系統(tǒng)相關(guān)與商業(yè)相關(guān)的約束，該特定目標(biāo)可根據(jù)不同的實(shí)施方式而有所不同。此外，應(yīng)當(dāng)理解，這種開(kāi)發(fā)工作可能很復(fù)雜和耗時(shí)，但對(duì)于受益于本公開(kāi)內(nèi)容的普通技術(shù)人員而言仍然是設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和制造的常規(guī)事項(xiàng)。在介紹本發(fā)明的各種實(shí)施例的元件時(shí)，冠詞“一”、“一個(gè)”、“該”和“所述”意圖表示存在一個(gè)或多個(gè)元件。用語(yǔ)“包括”、“包含”和“具有”意圖是包括性的，并且意指可存在除所列元件之外的其他元件。公開(kāi)的實(shí)施例涉及使用燃料進(jìn)料作為冷卻劑來(lái)主動(dòng)地冷卻氣化器的系統(tǒng)和方法。 主動(dòng)冷卻氣化器的能力對(duì)于所有類(lèi)型的氣化器均是可能的，例如帶有或不帶有多進(jìn)給噴射的拽流式氣化器(entrained flow gasifier)、固定床氣化器、下流式氣化器、上流式氣化器和流化床氣化器。燃料進(jìn)料可包括含碳燃料，例如生物燃料(例如生物質(zhì))或化石燃料 (例如烴或石油)。燃料可以是液體燃料、漿體燃料(例如煤漿)或能在流過(guò)冷卻劑通道同時(shí)還能在氣化器中氣化的任何其他燃料。在下面詳細(xì)論述的那樣，主動(dòng)冷卻系統(tǒng)的實(shí)施例包括一個(gè)或多個(gè)通過(guò)氣化器的冷卻劑通道，以使燃料進(jìn)料在燃燒前從氣化器中吸熱。在某些實(shí)施例中，燃料進(jìn)料在從氣化器吸熱后被噴射到氣化器中，并且在氣化器內(nèi)經(jīng)歷氣化過(guò)程。在其他實(shí)施方式中，燃料進(jìn)料在從氣化器吸熱后可經(jīng)過(guò)換熱器，以使燃料進(jìn)料將所吸收的熱量的至少一部分傳遞給另一種介質(zhì)和/或設(shè)備的構(gòu)件。例如，在從氣化器吸熱后，燃料進(jìn)料可以傳熱給流體(例如氣體或液體)，例如水、空氣、溶劑、蒸汽或設(shè)備中的其他工藝流體。使熱添加至流體可提高設(shè)備中其他構(gòu)件的效率，并且因此整體地提高設(shè)備效率。所公開(kāi)的主動(dòng)冷卻系統(tǒng)的實(shí)施例可減少對(duì)其他冷卻劑的依賴(lài)、減少能量浪費(fèi)的量(例如熱)、減少用在氣化器中的耐熱材料的量(例如絕熱磚或襯套)和提高了氣化器的效率。例如，使熱添加至燃料進(jìn)料可通過(guò)直接利用燃料進(jìn)料添加能量至氣化反應(yīng)區(qū)而提高氣化器的效率。 在主動(dòng)冷卻系統(tǒng)中，燃料進(jìn)料還可產(chǎn)生渣層以在可自我修復(fù)的方式下緩和不穩(wěn)定傳熱帶來(lái)的影響。圖1是具有使用燃料進(jìn)料102作為冷卻劑的主動(dòng)冷卻系統(tǒng)101的氣化系統(tǒng)100的一個(gè)實(shí)施例的框圖?？上驓饣?10提供燃料進(jìn)料102和氧104以生產(chǎn)合成氣。燃料進(jìn)料 102可沿多個(gè)不同的通道(包括燃料通道106和108)進(jìn)入氣化器110。例如，燃料通道106 可表示燃料進(jìn)料102進(jìn)入氣化器110中的直接燃料噴射通道，燃料進(jìn)料102在噴射前不從氣化器110吸熱。燃料通道108可表示燃料進(jìn)料102進(jìn)入氣化器110中的間接燃料噴射通道，在噴射前能夠從氣化器110吸熱。因此，燃料通道108包括冷卻劑通道部分107和燃料噴射部分109。冷卻劑通道部分107引導(dǎo)燃料進(jìn)料102通過(guò)氣化器110的一部分，從而使得燃料進(jìn)料102能從氣化器110吸熱用以主動(dòng)冷卻氣化器110。隨后，燃料噴射部分109將加熱的燃料進(jìn)料102連同氧104 —起噴射到氣化器110中，以便為氣化反應(yīng)提供燃料。應(yīng)當(dāng)理解，使熱量添加至燃料進(jìn)料102提高氣化器的效率。雖然所示的實(shí)施例包括兩個(gè)燃料通道108和106，但是其他實(shí)施方式可除去燃料通道106和/或增加額外的燃料通道108。通過(guò)氣化系統(tǒng)100生產(chǎn)的合成氣和蒸汽可用于發(fā)電和/或工業(yè)化學(xué)物加工。例如，從氣化器110、合成氣冷卻器、氣體處理單元、熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)和/或系統(tǒng)100中的其他單元產(chǎn)生的蒸汽可被提供給動(dòng)力生產(chǎn)單元112，例如蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)。一些或全部的合成氣可被提供給動(dòng)力生產(chǎn)單元114，例如燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)?？蓪?dòng)力生產(chǎn)單元112和114 的功率輸出提供給脫鹽系統(tǒng)116，脫鹽系統(tǒng)116從鹽水中去除鹽(或者鹽和其他礦物質(zhì))以生產(chǎn)淡水。在某些實(shí)施例中，一些或全部的合成氣可被提供給工業(yè)化學(xué)物處理系統(tǒng)118以便從合成氣和其他輸入中生產(chǎn)工業(yè)化學(xué)物。這樣的工業(yè)化學(xué)物可包括胺、甲醇或任何其他可生產(chǎn)的工業(yè)化學(xué)物。圖2是具有使用燃料進(jìn)料202作為冷卻劑的主動(dòng)冷卻系統(tǒng)201的整體化聯(lián)合氣化循環(huán)(IGCC)發(fā)電設(shè)備200的一個(gè)實(shí)施例的框圖。如上所述，燃料進(jìn)料202可被用來(lái)沿著主動(dòng)冷卻系統(tǒng)201的燃料通道204主動(dòng)冷卻氣化器203。例如，燃料通道204可包括一個(gè)或多個(gè)沿著氣化器203的壁延伸的冷卻劑管205，其在氣化器203的內(nèi)部或外部。再例如，冷卻劑管205可在氣化器203的壁與圍繞氣化器203內(nèi)的氣化反應(yīng)區(qū)的耐熱材料(例如襯套、 磚等)之間延伸。而燃料進(jìn)料202可從冷卻劑管205流入氣化器203，以便至少部分地或完全地給氣化器203內(nèi)的氣化反應(yīng)提供燃料。這樣，燃料進(jìn)料202用作冷卻劑以對(duì)氣化器203 進(jìn)行熱保護(hù)，同時(shí)還通過(guò)流入氣化器203的燃料進(jìn)料202將熱直接補(bǔ)回給氣化反應(yīng)。在所示的實(shí)施例中，氣化器203還接收沿著燃料通道206進(jìn)入氣化器203的燃料進(jìn)料202的流， 以便進(jìn)一步給氣化器203內(nèi)的氣化反應(yīng)提供燃料。燃料進(jìn)料202可以是任意數(shù)量的燃料，例如液體、固體或漿體燃料。燃料可包括各種含碳燃料，例如生物燃料(例如生物質(zhì))或化石燃料(例如烴或石油)。如果燃料是固體 (例如煤)，則燃料可通過(guò)粉碎、粉化、壓塊或?；瘉?lái)制備。固體燃料還可與合適的液體(例如水)混合以產(chǎn)生漿體進(jìn)料。在一個(gè)實(shí)施例中，可將燃料進(jìn)料202研磨并與水混合來(lái)制備焦?jié){。通過(guò)使干燃料與液體混合，漿體在被用來(lái)進(jìn)給氣化器203之前能夠主動(dòng)地冷卻氣化器 203 ο氣化器203可將燃料進(jìn)料202轉(zhuǎn)變?yōu)橐谎趸己蜌涞慕M合物，例如合成氣。取決于所使用的氣化器的類(lèi)型，這種轉(zhuǎn)變可通過(guò)使燃料進(jìn)料202經(jīng)受受控量的蒸汽和高壓氧(例如從大約20巴至85巴)以及溫度(例如大約700攝氏度至1600攝氏度)而實(shí)現(xiàn)。氣化過(guò)程還可包括使燃料進(jìn)料202經(jīng)歷熱解過(guò)程，由此加熱燃料進(jìn)料202。在熱解過(guò)程期間，取決于燃料進(jìn)料202，氣化器203內(nèi)的氣化子系統(tǒng)的溫度可從大約150攝氏度至700攝氏度的范圍。在熱解過(guò)程期間對(duì)進(jìn)料加熱可產(chǎn)生固體(例如炭)和殘余氣體(例如一氧化碳、氫和氮)。來(lái)自熱解過(guò)程的殘留于進(jìn)料的炭可只重達(dá)原進(jìn)料重量的大約40-20%。隨后可氣化器203中發(fā)生燃燒過(guò)程。在所示的實(shí)施例中，空氣分離單元(ASU)210 給氣化器203供給氧以促進(jìn)燃燒過(guò)程。例如，ASU 210接收來(lái)自壓縮機(jī)209的空氣，然后將空氣分離成組分氣體，例如氧和氮。ASU 210可采用蒸餾技術(shù)(例如低溫蒸餾)、變壓吸附 (PSA)或其他合適工藝。在一些實(shí)施例中，設(shè)備200可在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)2 的燃燒器2M中使用一部分氮，而氧被用于氣化器203中。因此，通過(guò)氣化器203從ASU 210接收氧以用于燃燒目的。燃燒可包括將氧引導(dǎo)至炭和殘余氣體，從而使得炭和殘余氣體可與氧反應(yīng)而形成二氧化碳和一氧化碳，因而為隨后的氣化反應(yīng)提供熱量。燃燒過(guò)程期間的溫度可為從大約700攝氏度至1600攝氏度的范圍。在某些實(shí)施例中，在氣化步驟期間可將蒸汽引導(dǎo)到氣化器203中。在范圍從大約800攝氏度至1100攝氏度的溫度下，炭可與二氧化碳和蒸汽反應(yīng)以產(chǎn)生一氧化碳和氫。這樣，通過(guò)氣化器203制造了產(chǎn)生的合成氣。這種產(chǎn)生的氣體可包括大約80-90% 的一氧化碳和氫，以及CH4、C02、H20、HCl、HF、COS, NH3, HCN和H2S (基于進(jìn)料的硫含量)。這種產(chǎn)生的氣體可被稱(chēng)為粗合成氣。氣化器203還可產(chǎn)生廢料，例如渣212，其可為濕灰材料。 該渣212可從氣化器203中除去，例如通過(guò)一個(gè)或多個(gè)閉鎖式料斗(locldiopper)，并被處理為例如作為路基或其他建筑材料。來(lái)自氣化器203的灰水可被送至水處理單元214以除去氨和固體。處理過(guò)的灰水可送至深井灌注、生物處理或零工藝用水排放單元。在一些實(shí)施例中，氣化器203可聯(lián)接至冷卻單元208，例如輻射式合成氣冷卻器 (RSC) 211和/或驟冷單元213，以便冷卻由氣化器203產(chǎn)生的合成氣。當(dāng)從合成氣傳熱至冷卻單元208時(shí)，冷卻單元可產(chǎn)生蒸汽供設(shè)備200使用。例如，可將部分或全部的蒸汽提供給熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG) 215，如下文進(jìn)一步描述的那樣。設(shè)備200還可包括氣體處理系統(tǒng)(例如洗滌器216)以處理由氣化器203產(chǎn)生的合成氣。洗滌器216可洗滌粗合成氣以從粗合成氣中去除HCl、HF、COS、HCN和H2S，這可包括在硫處理器218中分離硫217，例如通過(guò)硫處理器218中的酸性氣體去除工藝。此外，氣體處理系統(tǒng)可經(jīng)由水處理單元222從合成氣中分離鹽220，該水處理單元222可利用水凈化技術(shù)從合成氣中產(chǎn)生可用的鹽220。這樣，氣體處理系統(tǒng)生產(chǎn)處理過(guò)的或干凈的合成氣供設(shè)備200使用。一些干凈的合成氣可被提供至低溫氣體冷卻(LTGC)單元221，其回收熱以及冷卻合成氣。由LTGC單元221產(chǎn)生的蒸汽可被提供至HRSG 215，如下文進(jìn)一步描述的那樣。干凈和冷卻的合成氣可作為可燃的燃料傳送至燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)226的燃燒器224(例如燃燒室)中。一些干凈的合成氣可被提供至化學(xué)處理系統(tǒng)228?；瘜W(xué)處理系統(tǒng)2 可包括變換反應(yīng)器(shift reactor) 230。變換反應(yīng)器230可處理干凈的合成氣以產(chǎn)生適當(dāng)比例的一氧化碳和氫用于化學(xué)生產(chǎn)。合成氣在變換和熱回收后可被傳送至化工設(shè)備232，例如甲醇或氨轉(zhuǎn)化器。如上所述，一些或全部的干凈的合成氣可從洗滌器216傳輸至燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī) 226的燃燒器224。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)2 可包括渦輪234、傳動(dòng)軸236和壓縮機(jī)238，以及燃燒器224。燃燒器2M可接收燃料(例如合成氣)，該燃料可在壓力下從燃料噴嘴噴射。該燃料可與壓縮空氣以及壓縮的氮混合并在燃燒器224內(nèi)燃燒。該燃燒過(guò)程可產(chǎn)生熱的加壓的燃燒氣體。燃燒器2M可朝渦輪234的入口引導(dǎo)燃燒氣體。當(dāng)來(lái)自燃燒器2M的燃燒氣體通過(guò)渦輪234時(shí)，該燃燒氣體可促使渦輪234中的渦輪葉片使傳動(dòng)軸236沿燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī) 226的軸線旋轉(zhuǎn)。如圖所示，傳動(dòng)軸236連接到燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)226的各種構(gòu)件上，包括壓縮機(jī)238。傳動(dòng)軸236可將渦輪234連接到壓縮機(jī)238上以形成轉(zhuǎn)子。壓縮機(jī)238可包括連接到傳動(dòng)軸236上的葉片。因此，渦輪234中的渦輪葉片的旋轉(zhuǎn)引起傳動(dòng)軸236 (其將渦輪 234連接到壓縮機(jī)238上)使壓縮機(jī)238內(nèi)的葉片旋轉(zhuǎn)。壓縮機(jī)238中的葉片的這種旋轉(zhuǎn)可引起壓縮機(jī)238在壓縮機(jī)238中壓縮經(jīng)由進(jìn)氣口接收的空氣。壓縮空氣然后可被進(jìn)給到燃燒器224，并且與燃料和壓縮氮混合以允許更高效的燃燒。傳動(dòng)軸236還可連接至負(fù)載 M0，負(fù)載240可為固定負(fù)載，例如用于發(fā)電的發(fā)電機(jī)(例如在發(fā)電設(shè)備中)。實(shí)際上，負(fù)載
9240可為由燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)234的旋轉(zhuǎn)輸出供以動(dòng)力的任何合適的裝置。在一個(gè)實(shí)施例中，負(fù)載240可連接至脫鹽系統(tǒng)242并給脫鹽系統(tǒng)242提供動(dòng)力。脫鹽系統(tǒng)242可使用由渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)2 提供的動(dòng)力處理鹽水，以便從鹽水中去除鹽和其他溶解的固體和礦物質(zhì)。脫鹽系統(tǒng)242可輸出淡水用于人類(lèi)消費(fèi)(例如飲用水)、灌溉和/或任何其他合適用途。因此，脫鹽系統(tǒng)M2由提供至渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)226的合成氣(并且從燃料進(jìn)料202產(chǎn)生)供以動(dòng)力。IGCC系統(tǒng)200還可包括蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)244和熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)系統(tǒng) 215。蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)244可驅(qū)動(dòng)第二負(fù)載對(duì)6。第二負(fù)載246也可為用于發(fā)電的發(fā)電機(jī)。 然而，第一負(fù)載240和第二負(fù)載246均可為能夠由燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)2 和蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī) 244驅(qū)動(dòng)的其他類(lèi)型的負(fù)載。另外，如所述實(shí)施例所示的那樣，盡管燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)2 和蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)244可驅(qū)動(dòng)單獨(dú)的負(fù)載240和M6，但燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)2 和蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)244也可串聯(lián)使用，以便經(jīng)由單個(gè)軸驅(qū)動(dòng)單個(gè)負(fù)載。蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)226以及燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)4的特定構(gòu)造可為實(shí)施方式特定的，并且可包括區(qū)段的任何組合。在一個(gè)實(shí)施例中，負(fù)載240可為脫鹽系統(tǒng)242提供動(dòng)力。如上所述，脫鹽系統(tǒng)242可使用由蒸汽發(fā)動(dòng)機(jī) 244提供的動(dòng)力來(lái)處理鹽水和從鹽水中分離淡水和鹽。在諸如IGCC系統(tǒng)200這樣的聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)中，熱排氣可從燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)2 中流出并傳送至HRSG 215，熱排氣可在那里被用來(lái)產(chǎn)生高壓、高溫的蒸汽。由HRSG 215產(chǎn)生的蒸汽然后可經(jīng)過(guò)蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)M4以用于產(chǎn)生動(dòng)力。另外，所產(chǎn)生的蒸汽還可被供給至其中可使用蒸汽的任何其他過(guò)程，例如供給至氣化器203。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)2 的產(chǎn)生循環(huán)通常被稱(chēng)為“頂循環(huán)”，而蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)M4的產(chǎn)生循環(huán)則通常稱(chēng)為“底循環(huán)”。通過(guò)如圖2所示的那樣將這兩個(gè)循環(huán)結(jié)合，IGCC系統(tǒng)200可在兩個(gè)循環(huán)中引起更高的效率。特別地，可從頂循環(huán)捕獲排出熱并用來(lái)產(chǎn)生蒸汽以用于底循環(huán)中。如上所述，HRSG 215可從冷卻單元208、LTGC 221和/或從來(lái)自燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)226的熱排氣中接收蒸汽。這些輸出的任何一項(xiàng)均可傳送至HRSG 215，并且用來(lái)加熱水以及產(chǎn)生蒸汽以便給蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)244提供動(dòng)力?；蛘?，在某些實(shí)施例中，可省略HRSG 215，并且可將來(lái)自冷卻單元208、LTGC 221和/或燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)226的蒸汽直接提供至蒸汽渦輪對(duì)4。來(lái)自例如蒸汽渦輪M4的低壓區(qū)段的排氣可被引導(dǎo)到冷凝器250中。冷凝器250可利用冷卻塔252來(lái)使熱水轉(zhuǎn)換為冷水。冷卻塔252用于向冷凝器250提供冷卻水， 以便有助于使從蒸汽渦輪244轉(zhuǎn)移到冷凝器250的蒸汽冷凝。來(lái)自冷凝器250的冷凝物又可被引導(dǎo)到HRSG 215中。此外，來(lái)自燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)226的排氣也可被引導(dǎo)到HRSG 215 中以加熱來(lái)自冷凝器250的水并產(chǎn)生蒸汽。圖3是具有使用燃料進(jìn)料作為冷卻劑的主動(dòng)冷卻系統(tǒng)的氣化系統(tǒng)260的一個(gè)實(shí)施例的框圖。控制器262通過(guò)多個(gè)閥264控制燃料和氧噴射到氣化器沈3中。在所示的實(shí)施例中，氣化系統(tǒng)260包括第一燃料源沈6、第二燃料源270和氧源274，第一燃料源266 聯(lián)接至引導(dǎo)通過(guò)并隨后進(jìn)入氣化器263的第一燃料管線或通道沈8，第二燃料源270聯(lián)接至導(dǎo)入氣化器263的與第一燃料通道268分開(kāi)的第二燃料管線或通道272，氧源274聯(lián)接至導(dǎo)入氣化器沈3的氧管線或通道276。第一燃料通道268有助于從氣化器263傳熱至沿通道268流動(dòng)的第一燃料沈6， 從而冷卻氣化器263和加熱第一燃料沈6。因此，第一燃料通道268可被描述為使用燃料266作為冷卻劑的第一冷卻劑通道。如圖所示，第一燃料通道268包括換熱器部分沈7，其后是燃料噴射部分269。換熱器部分267可包括沿氣化器沈3的壁延伸的一個(gè)或多個(gè)冷卻劑管，其在氣化器263的內(nèi)部或外部。燃料噴射部分269設(shè)置為用以在吸收換熱器部分267 中的熱量后，將第一燃料266噴射到氣化器沈3中。在第一燃料266被噴射到氣化器263 中之后，燃料266與氧274混合以便為氣化反應(yīng)提供燃料。相反，第二燃料通道272不使第二燃料270通過(guò)氣化器263用于主動(dòng)冷卻，而是，通道272直接將第二燃料270噴射到氣化器沈3中以便結(jié)合第一燃料266和氧274而為氣化反應(yīng)提供燃料?？刂破?62設(shè)置為用以控制氣化反應(yīng)以及由第一燃料266提供的主動(dòng)冷卻。例如， 控制器262設(shè)置為用以調(diào)節(jié)閥沈4以控制進(jìn)入氣化器263的第一燃料沈6、第二燃料270和氧274的流，從而改變氣化器沈3中的燃料/氧的比率。再例如，控制器262設(shè)置為用以調(diào)節(jié)沿第一燃料通道268的閥沈4以控制通過(guò)換熱器部分267的燃料流率，并且因此控制通過(guò)第一燃料266對(duì)氣化器沈3的主動(dòng)冷卻的量。對(duì)沿著第一燃料通道沈8的閥沈4的控制還控制由通過(guò)燃料噴射部分269進(jìn)入氣化器沈3的第一燃料266所攜帶的熱量，因而改變輸入氣化反應(yīng)的熱量。因此，控制器262可增加沿第一燃料通道沈8的閥沈4的開(kāi)度以增加對(duì)氣化器263的主動(dòng)冷卻，并且增加輸入氣化反應(yīng)中的熱量，而控制器262可減少沿第一燃料通道沈8的閥沈4的開(kāi)度以降低對(duì)氣化器沈3的主動(dòng)冷卻，并且減少輸入氣化反應(yīng)中的熱量。另外，控制器262可調(diào)節(jié)沿第二燃料通道270的閥沈4的開(kāi)度，這取決于沿第一燃料通道268流動(dòng)的第一燃料沈6的量。因此，控制器262可在第一構(gòu)造與第二構(gòu)造之間提供調(diào)節(jié)，其中第一構(gòu)造設(shè)置為僅第一燃料266通過(guò)第一燃料通道268而沒(méi)有任何第二燃料 270通過(guò)第二燃料通道272，并且第二構(gòu)造設(shè)置為僅第二燃料270通過(guò)第二燃料通道272而沒(méi)有任何第一燃料266通過(guò)第一燃料通道沈8。盡管被顯示為兩個(gè)分開(kāi)的燃料源266和270，但是第一燃料266和第二燃料270可以相同或彼此不同。在帶有相同燃料的實(shí)施例中，燃料源266和270可被組合為單個(gè)燃料源。第一燃料266和第二燃料270可包括各種含碳燃料，例如生物燃料(例如生物質(zhì))或化石燃料(例如烴或石油)。第一燃料266和第二燃料270也可為不同形式，例如液體、氣體、漿體、固體或其組合。例如，第一燃料266可以是液體或漿體燃料，而第二燃料270可以是液體、氣體、漿體或固體燃料。圖4是具有使用燃料進(jìn)料作為冷卻劑的主動(dòng)冷卻系統(tǒng)觀2的氣化系統(tǒng)280的一個(gè)實(shí)施例的框圖?？刂破?84通過(guò)多個(gè)閥290控制燃料和氧噴射到氣化器觀6中。在所示的實(shí)施例中，氣化系統(tǒng)280包括聯(lián)接至第一燃料管線或通道294和第二燃料管線或通道296 的第一燃料源四2，其中，第一和第二燃料管線或通道294和四6引導(dǎo)燃料通過(guò)氣化器286 并隨后進(jìn)入氣化器286中。氣化系統(tǒng)280還包括第二燃料源四8，第二燃料源298聯(lián)接至導(dǎo)入氣化器286的第三燃料管線或通道300，其與來(lái)自第一和第二燃料通道294和296的第一燃料結(jié)合。第一、第二和第三燃料通道四4、296和300在混合室302匯合，這可在使燃料沿混合燃料管線或通道304噴射到氣化器286中之前促進(jìn)燃料混合。氣化系統(tǒng)280還包括氧源306，氧源306聯(lián)接至導(dǎo)入氣化器觀6的氧管線或通道306。第一燃料通道294和第二燃料通道296有助于從氣化器286傳熱給沿通道294和 296流動(dòng)的第一燃料四2，從而冷卻氣化器286和加熱第一燃料四2。因此，第一燃料通道 294和第二燃料通道296可被描述為使用燃料292作為冷卻劑的第一冷卻劑通道和第二冷
11卻劑通道。如所示的那樣，第一燃料通道294包括第一換熱器部分四3，并且第二燃料通道 296包括第二換熱器部分四5。換熱器部分293和295可包括沿氣化器286的壁延伸的一個(gè)或多個(gè)冷卻劑管，其在氣化器觀6的內(nèi)部或外部。在所示的實(shí)施例中，第一換熱器部分四3 可布置在氣化器觀6的第一直徑處，第二換熱器部分295可布置在氣化器觀6的第二直徑處。第一直徑和第二直徑可以相同或彼此不同。所示的第一直徑大于第二直徑，從而使得第一換熱器部分293圍繞第二換熱器部分295 (例如同心或同軸布置)。在吸收第一換熱器部分293和第二換熱器部分四5中的熱量后，第一燃料292繼續(xù)沿第一燃料通道294和第二燃料通道296進(jìn)入混合室302?；旌鲜?02能使第一燃料292和第二燃料298混合，從而混合燃料組份以及不同溫度的燃料292和四8。在將燃料混合物304噴射到氣化器觀6中之后，燃料混合物304進(jìn)一步與氧306混合以便為氣化反應(yīng)提供燃料?？刂破?84設(shè)置為用以控制氣化反應(yīng)和由第一燃料292提供的主動(dòng)冷卻。例如， 控制器284設(shè)置為用以調(diào)節(jié)閥四0以控制進(jìn)入氣化器觀6的第一燃料四2、第二燃料298 和氧306的流，從而改變氣化器觀6中的燃料/氧的比率。再例如，控制器284設(shè)置為用以調(diào)節(jié)沿第一和第二燃料通道294和四6的閥四0以控制通過(guò)換熱器部分293和四5的燃料流率，并且因此控制通過(guò)第一燃料292對(duì)氣化器觀6的主動(dòng)冷卻的量。對(duì)沿第一燃料通道 294和第二燃料通道四6的閥四0的控制還控制由進(jìn)入氣化器觀6的第一燃料292攜帶的熱量，因而改變輸入氣化反應(yīng)的熱量。因此，控制器284可增加沿第一燃料通道294和第二燃料通道296的閥290的開(kāi)度以增加對(duì)氣化器286的主動(dòng)冷卻并且增加輸入氣化反應(yīng)中的熱量，而控制器284可減少沿第一燃料通道294和第二燃料通道四6的閥四0的開(kāi)度以降低對(duì)氣化器觀6的主動(dòng)冷卻并且減少輸入氣化反應(yīng)中的熱量。另外，控制器284可調(diào)節(jié)沿第三燃料通道300的閥四0的開(kāi)度，這取決于沿第一燃料通道294和第二燃料通道296流動(dòng)的第一燃料四2的量。因此，控制器284可在第一構(gòu)造與第二構(gòu)造之間提供調(diào)節(jié)，其中第一構(gòu)造設(shè)置為僅第一燃料292通過(guò)第一燃料通道294和/或第二燃料通道296而沒(méi)有任何第二燃料298通過(guò)第三燃料通道300，第二構(gòu)造設(shè)置為僅第二燃料298通過(guò)第三燃料通道 300而沒(méi)有任何第一燃料292通過(guò)第一燃料通道294和第二燃料通道四6?？刂破?84還可在第一主動(dòng)冷卻構(gòu)造、第二主動(dòng)冷卻構(gòu)造和第三主動(dòng)冷卻構(gòu)造之間提供調(diào)節(jié)，其中第一主動(dòng)冷卻構(gòu)造設(shè)置為第一燃料292在第一燃料通道294和第二燃料通道296之間通過(guò)，第二主動(dòng)冷卻構(gòu)造設(shè)置為第一燃料292僅通過(guò)第一燃料通道294而沒(méi)有任何燃料通過(guò)第二燃料通道四6，第三主動(dòng)冷卻構(gòu)造設(shè)置為第一燃料292僅通過(guò)第二燃料通道296而沒(méi)有任何燃料通過(guò)第一燃料通道四4。應(yīng)當(dāng)理解，第一換熱器部分293和第二換熱器部分295可布置在氣化器觀6內(nèi)的不同區(qū)域，并且因此可得到不同冷卻量以用于氣化器觀6的高效操作。控制器284能夠調(diào)節(jié)流過(guò)這些不同區(qū)域的燃料以便為氣化器286提供恰當(dāng)?shù)睦鋮s。盡管被顯示為兩個(gè)分開(kāi)的燃料源292和四8，但是第一燃料292和第二燃料298可以相同或彼此不同。在帶有相同燃料的實(shí)施例中，燃料源292和298可組合為單個(gè)燃料源。 第一燃料292和第二燃料298可包括各種含碳燃料，例如生物燃料(如生物質(zhì))或化石燃料(如烴或石油)。第一燃料292和第二燃料四8也可為不同形式，例如液體、氣體、漿體、 固體或其組合。例如，第一燃料292可以是液體或漿體燃料，而第二燃料298可以是液體、 氣體、漿體或固體燃料。在一些實(shí)施例中，第一燃料292可以是液體或漿體燃料，第二燃料 298可以是固體或干燃料(例如煤)，并且燃料四2和四8在混合室302中相互混合以形成漿體燃料。圖5是具有使用燃料進(jìn)料和非水流體作為冷卻劑的主動(dòng)冷卻系統(tǒng)312的系統(tǒng)310 的實(shí)施例的框圖?？刂破?14通過(guò)多個(gè)閥322控制燃料316、氧318和非水流體320的流。 例如，控制器314控制燃料316和氧318噴射進(jìn)入氣化器324以便為氣化器324內(nèi)的氣化反應(yīng)提供燃料。在所示的實(shí)施例中，系統(tǒng)310包括第一燃料源316，第一燃料源316聯(lián)接至第一燃料管線或通道3 和第二燃料管線或通道328，其中，第一燃料管線或通道326引導(dǎo)燃料通過(guò)并隨后進(jìn)入氣化器3M中，并且第二燃料管線或通道3 直接導(dǎo)入氣化器324。系統(tǒng)310還包括氧源318，氧源318聯(lián)接至導(dǎo)入氣化器324的氧管線或通道330。系統(tǒng)310還包括非水流體源320，非水流體源320聯(lián)接至引導(dǎo)通過(guò)并隨后離開(kāi)氣化器3M的非水流體管線或通道332。如下文所述，燃料通道3 和非水流體通道332設(shè)置為用以響應(yīng)控制器314 的控制而提供氣化器324的主動(dòng)冷卻，同時(shí)還分別經(jīng)由換熱器338和340將熱量從氣化器 324轉(zhuǎn)移至外部設(shè)備構(gòu)件334和336以及相關(guān)聯(lián)的冷卻劑(例如流體)342和344。在所示的實(shí)施例中，燃料通道3 和非水流體通道332沿相同的方向(例如向上的方向)流動(dòng)通過(guò)氣化器324。其他實(shí)施例可使燃料316和非水流體320沿向下的方向(或者相對(duì)于彼此沿相反的方向)流動(dòng)。燃料通道3 和非水流體通道332有助于從氣化器3 傳熱至沿通道3 和332 流動(dòng)的燃料316和流體320，從而冷卻氣化器3M并且加熱燃料316和流體320。因此，燃料通道3 可被描述為使用燃料316作為冷卻劑的第一冷卻劑通道，而非水流體通道332可被描述為使用非水流體320作為冷卻劑的第二冷卻劑通道。如圖所示，燃料通道3 包括第一換熱器部分346，并且非水流體通道332包括第二換熱器部分348。換熱器部分346和 348可包括沿氣化器324的壁延伸的一個(gè)或多個(gè)冷卻劑管，其在氣化器324的內(nèi)部或外部。 在所示的實(shí)施例中，第一換熱器部分346可布置在氣化器3M的第一直徑處，并且第二換熱器部分348可布置在氣化器3M的第二直徑處。第一直徑和第二直徑可以相同或彼此不同。 所示的第一直徑大于第二直徑，從而使得第一換熱器部分346圍繞第二換熱器348 (例如同心或同軸布置)。然而，其他實(shí)施例可使第二換熱器部分348設(shè)置為圍繞第一換熱器部分 346。在吸收第一換熱器部分346和第二換熱器部分348中的熱量后，燃料316流至換熱器338而非水流體320流至換熱器340。在所示的實(shí)施例中，換熱器338從燃料316傳熱至流體342和/或設(shè)備構(gòu)件334，而換熱器340從非水流體320傳熱至流體344和/或設(shè)備構(gòu)件336。例如，流體342和344可以是工作流體，例如水、蒸汽或溶劑，其循環(huán)通過(guò)相應(yīng)的設(shè)備構(gòu)件334和336。在某些實(shí)施例中，設(shè)備構(gòu)件334和336可包括不同的IGCC構(gòu)件，例如氣體處理構(gòu)件、氣體冷卻構(gòu)件、HRSG構(gòu)件、碳捕集構(gòu)件、燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)、蒸汽渦輪、鍋爐、蒸餾器、汽提塔(stripper)、吸收器、蒸汽發(fā)生器或其組合?？刂破?14設(shè)置為用以控制氣化反應(yīng)以及由燃料316和非水流體320提供的主動(dòng)冷卻。例如，控制器314設(shè)置為用以調(diào)節(jié)閥322以控制進(jìn)入氣化器324的燃料316和氧 318的流，從而改變氣化器324中的燃料/氧的比率。再例如，控制器314設(shè)置為用以調(diào)節(jié)沿第一燃料通道326的閥322，以便控制通過(guò)換熱器部分346的燃料流率，并且因此控制通過(guò)第一燃料316對(duì)氣化器324的主動(dòng)冷卻的量。對(duì)沿第一燃料通道326的閥322的控制還控制由燃料3 朝換熱器338傳送的熱量，因而改變輸入設(shè)備構(gòu)件334的熱量。同樣，控制器314設(shè)置為用以調(diào)節(jié)沿非水流體通道332的閥322以便控制通過(guò)換熱器部分348的非水流體的流率，并且因此控制通過(guò)非水流體320對(duì)氣化器324的主動(dòng)冷卻的量。對(duì)沿非水流體通道332的閥322的控制還控制由流體320朝換熱器340傳送的熱量，因而改變輸入設(shè)備構(gòu)件336的熱量。因此，控制器314可增加沿通道3 和332的閥322的開(kāi)度以增加對(duì)氣化器3M 的主動(dòng)冷卻以及增加輸入設(shè)備構(gòu)件334和336的熱量，反之，控制器314可減少沿通道3 和332的閥322的開(kāi)度以降低對(duì)氣化器324的主動(dòng)冷卻以及減少輸入設(shè)備構(gòu)件334和336 的熱量。在一些實(shí)施例中，控制器314可使用燃料316用于對(duì)氣化器3M主動(dòng)冷卻而不使用非水流體320用于主動(dòng)冷卻，控制器314可使用非水流體320來(lái)對(duì)氣化器3M主動(dòng)冷卻而不使用燃料316來(lái)主動(dòng)冷卻，或者控制器314可使用一定比率的燃料316和非水流體320 來(lái)對(duì)氣化器3M主動(dòng)冷卻。燃料316和非水流體320可包括各種適合用于冷卻氣化器324的介質(zhì)。例如，燃料316可包括各種含碳燃料，例如生物燃料(例如生物質(zhì))或化石燃料(例如烴或石油)。 燃料316也可為不同形式，例如液體、氣體、漿體、固體或其組合。非水流體320可包括各種工作流體或基本上不含水的冷卻介質(zhì)。例如，非水流體320可包括液體、氣體、漿體、固體或多相流。在一些實(shí)施例中，非水流體320可包括與燃料316相同或不同的第二燃料。然而， 非水流體320可以是非易燃流體、不可氣化的流體，或其組合。非水流體320的示例包括但不限于塑料、液態(tài)金屬等，或其組合。圖6是具有使用燃料進(jìn)料和非水流體作為冷卻劑的主動(dòng)冷卻系統(tǒng)352的系統(tǒng)350 的一個(gè)實(shí)施例的框圖?？刂破?M通過(guò)多個(gè)閥362控制燃料356、氧358和非水流體360的流。例如，控制器3M控制燃料356和氧358噴射進(jìn)入氣化器364以便為氣化器364內(nèi)的氣化反應(yīng)提供燃料。在所示的實(shí)施例中，系統(tǒng)350包括第一燃料源356，第一燃料源356聯(lián)接至第一燃料管線或通道366和第二燃料管線或通道368，其中，第一燃料管線或通道366 弓I導(dǎo)燃料通過(guò)并隨后進(jìn)入氣化器364中，并且第二燃料管線或通道368直接導(dǎo)入氣化器364 中。系統(tǒng)350還包括氧源358，氧源358聯(lián)接至導(dǎo)入氣化器364中的氧管線或通道370。系統(tǒng)350還包括非水流體源360，非水流體源360聯(lián)接至引導(dǎo)通過(guò)并隨后離開(kāi)氣化器364的非水流體管線或通道372。如下文所述，燃料通道366和非水流體通道372設(shè)置為用以響應(yīng)由控制器354的控制而對(duì)氣化器364主動(dòng)冷卻，同時(shí)還分別經(jīng)由換熱器378和380從氣化器364傳熱至外部設(shè)備構(gòu)件374和376。在所示的實(shí)施例中，燃料通道366和非水流體通道 372沿相反的方向(例如，向上和向下)流動(dòng)通過(guò)氣化器364。燃料通道366和非水流體通道372有助于從氣化器364傳熱給沿通道366和372 流動(dòng)的燃料356和流體360，從而冷卻氣化器364并加熱燃料356和流體360。因此，燃料通道366可被描述為使用燃料356作為冷卻劑的第一冷卻劑通道，而非水流體通道372可被描述為使用非水流體360作為冷卻劑的第二冷卻劑通道。如圖所示，燃料通道366包括第一換熱器部分386，并且非水流體通道372包括第二換熱器部分388。換熱器部分386和 388可包括沿氣化器364的壁延伸的一個(gè)或多個(gè)冷卻劑管，其在氣化器364的內(nèi)部或外部。 在所示的實(shí)施例中，第一換熱器部分386可布置在氣化器364的第一直徑處，并且第二換熱器部分388可布置在氣化器364的第二直徑處。第一直徑和第二直徑可以相同或彼此不同。 所示的第一直徑大于第二直徑，從而使得第一換熱器部分386圍繞第二換熱器388 (例如同
14心或同軸布置)。然而，其他實(shí)施例可設(shè)置為使第二換熱器部分388圍繞第一換熱器部分 386。在吸收第一換熱器部分386和第二換熱器部分388中的熱量后，燃料356流向換熱器378，同時(shí)非水流體360流向換熱器380。在所示的實(shí)施例中，換熱器378從燃料356傳熱給設(shè)備構(gòu)件374，而換熱器380從非水流體360傳熱給設(shè)備構(gòu)件376。在一些實(shí)施例中，設(shè)備構(gòu)件374和376可包括不同的IGCC構(gòu)件，例如氣體處理構(gòu)件、氣體冷卻構(gòu)件、HRSG構(gòu)件、 碳捕集構(gòu)件、燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)、蒸汽渦輪、鍋爐、蒸餾器、汽提塔、吸收器、蒸汽發(fā)生器或其組合。例如，設(shè)備構(gòu)件374和376可以是鍋爐，其煮沸流體、蒸發(fā)溶劑，或者是可包括蒸汽發(fā)生器以用于將水汽化成蒸汽的鍋爐?？刂破?M設(shè)置為用以控制氣化反應(yīng)以及由燃料356和非水流體360提供的主動(dòng)冷卻。例如，控制器3M設(shè)置為用以調(diào)節(jié)閥362以控制進(jìn)入氣化器364的燃料356和氧358 的流體，從而改變氣化器364中的燃料/氧的比率。再例如，控制器3M設(shè)置為用以調(diào)節(jié)沿第一燃料通道366的閥362以控制通過(guò)換熱器部分386的燃料的流率，并且因此控制通過(guò)第一燃料356對(duì)氣化器364的主動(dòng)冷卻的量。對(duì)沿第一燃料通道366的閥362的控制還控制由燃料366朝換熱器378傳送的熱量，因而改變輸入設(shè)備構(gòu)件374的熱量。同樣，控制器 354設(shè)置為用以調(diào)節(jié)沿非水流體通道372的閥362以控制通過(guò)換熱器部分388的非水流體的流率，并且因此控制通過(guò)非水流體通道360對(duì)氣化器364的主動(dòng)冷卻的量。對(duì)沿非水流體通道372的閥362的控制還控制由流體360朝換熱器380傳送的熱量，因而改變輸入設(shè)備構(gòu)件376的熱量。圖7是沿圖4至圖6中的線7-7得到的氣化器400的一個(gè)實(shí)施例的截面圖，其顯示了使用燃料進(jìn)料作為冷卻劑的主動(dòng)冷卻系統(tǒng)404的冷卻劑管402。在所示的實(shí)施例中，氣化器400包括布置在第一直徑處的外壁406，布置在小于第一直徑的第二直徑處的內(nèi)壁408， 以及布置在內(nèi)壁408內(nèi)的氣化區(qū)410。外壁406可具有金屬結(jié)構(gòu)，而內(nèi)壁408可包括耐熱材料(例如陶瓷)，該耐熱材料耐熱或耐化學(xué)腐蝕。例如，內(nèi)壁408可包括圍繞氣化區(qū)410以環(huán)形方式設(shè)置的多個(gè)耐火磚、耐火材料的環(huán)狀層，或其組合。在所示的實(shí)施例中，主動(dòng)冷卻系統(tǒng)404將冷卻劑管402設(shè)置在內(nèi)壁408和外壁406之間。例如，所示的冷卻劑管402包括第一冷卻劑管排/層412和第二冷卻劑管排/層414，其中，第一冷卻劑管排/層412以大體上同心或同軸的定向圍繞第二冷卻劑管排/層414。在一些實(shí)施例中，第一冷卻劑管排/層412可包括單個(gè)冷卻劑管或多個(gè)冷卻劑管，其與外壁406熱接觸以促進(jìn)對(duì)外壁406 的主動(dòng)冷卻。同樣，第二冷卻劑管排/層414可包括單個(gè)冷卻劑管或多個(gè)冷卻劑管，其與內(nèi)壁408熱接觸以促進(jìn)對(duì)內(nèi)壁408的主動(dòng)冷卻。如上面關(guān)于圖4至圖6詳細(xì)論述的那樣，第一和第二冷卻劑管排/層412和414的冷卻劑管402設(shè)置為用以使一種或多種燃料、非水流體或其組合流過(guò)。雖然所示的實(shí)施例僅包括兩個(gè)處于同心或同軸定向的冷卻劑管排/層412和414， 但是，其他實(shí)施例可包括3、4、5、6、7、8、9、10或更多個(gè)處于同心或同軸定向的冷卻劑管排/ 層。冷卻劑管402還可從一個(gè)排/層412到另一個(gè)排/層414在直徑、材料結(jié)構(gòu)和其他特征方面改變。例如，排/層412可具有比排/層414更小的管直徑，或者相反。如上面詳細(xì)論述的那樣，控制器也可被用來(lái)提供對(duì)通過(guò)不同的排/層412和414中的冷卻劑管402的流體流率的獨(dú)立控制。
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圖8是在圖7中的線8-8內(nèi)得到的使用燃料進(jìn)料作為冷卻劑的主動(dòng)冷卻系統(tǒng)418 的一個(gè)實(shí)施例的局部示意性側(cè)視圖，其顯示了上冷卻劑集管420和下冷卻劑集管422 (或歧管)以及中間冷卻劑管424。在所示的實(shí)施例中，流體(例如燃料進(jìn)料或非水流體)流過(guò)冷卻劑集管420和422以及中間冷卻劑管424以便為氣化器提供主動(dòng)冷卻。上冷卻劑集管 420包括端口 426，其可以是入口端口或出口端口，這取決于主動(dòng)冷卻系統(tǒng)418的流構(gòu)造。同樣，下冷卻劑集管422包括端口 428，其可以是入口或出口，這取決于主動(dòng)冷卻系統(tǒng)418的流構(gòu)造。所示的系統(tǒng)418提供沿向上的方向的流體流，但其他實(shí)施例可提供沿向下的方向的流體流。例如，如由箭頭430所示的那樣，流體可以通過(guò)端口 4 進(jìn)入，流動(dòng)通過(guò)下冷卻劑集管422，分布到多個(gè)冷卻劑管似4中，流動(dòng)通過(guò)上冷卻劑集管420，以及通過(guò)端口似6離開(kāi)。沿著這條流體流路徑，流體從氣化器吸熱以便為氣化器提供主動(dòng)冷卻。集管420和422以及中間冷卻劑管424的布置、形狀和數(shù)量可隨著主動(dòng)冷卻系統(tǒng) 418的不同實(shí)現(xiàn)方式而變化。在所示的實(shí)施例中，冷卻劑管4M具有相等的直徑、相等的長(zhǎng)度、相等的間隔，以及相對(duì)于集管420和422的垂直定向。在其他實(shí)施例中，主動(dòng)冷卻系統(tǒng) 418可包括具有不相等的直徑、不相等的長(zhǎng)度、不相等的間隔和/或相對(duì)于集管420和422 的其他定向的冷卻劑管424。例如，冷卻劑管4 可相對(duì)于集管420和422成角度傾斜，例如介于大約0到90度、20到70度或30到60度之間。圖9是在圖7的線8-8內(nèi)得到的使用燃料進(jìn)料作為冷卻劑的主動(dòng)冷卻系統(tǒng)440的一個(gè)實(shí)施例的局部示意性側(cè)視圖，其顯示了向上和向下彎曲的冷卻劑管442。在所示的實(shí)施例中，單個(gè)冷卻劑管442圍繞氣化器的外圍(例如內(nèi)部和/或外部)向上和向下連續(xù)彎曲。換言之，單個(gè)冷卻劑管442包括多個(gè)向上彎曲的管部分444以及多個(gè)向下彎曲的管部分446，它們圍繞氣化器的外圍彼此交替。雖然所示的實(shí)施例僅包括單個(gè)冷卻劑管442，但其他實(shí)施例可包括圍繞氣化器的外圍的任意數(shù)量的(例如1到100)向上和向下彎曲的冷卻劑管442。每個(gè)冷卻劑管442包括聯(lián)接至流體源(例如燃料進(jìn)料、非水流體或其組合)的入口端口 448和出口端口 449。如由箭頭447所示，流體流動(dòng)通過(guò)入口端口 448、通過(guò)冷卻劑管442的向上和向下彎曲的管部分444和446，以及通過(guò)出口 449流出。沿著這條流體流路徑，流體從氣化器吸熱以便為氣化器提供主動(dòng)冷卻。圖10是在圖7的線8-8內(nèi)得到的使用燃料進(jìn)料作為冷卻劑的主動(dòng)冷卻系統(tǒng)450 的一個(gè)實(shí)施例的局部示意性側(cè)視圖，其顯示了螺旋形的冷卻劑管452。在所示的實(shí)施例中， 單個(gè)冷卻劑管452圍繞氣化器454的外圍(例如內(nèi)部和/或外部)沿著螺紋形或螺旋形的流體流通道連續(xù)彎曲。換言之，單個(gè)冷卻劑管452以角度456(例如大于0度并小于90度) 連續(xù)環(huán)繞氣化器454。例如，角度456可在大約1到60度、5到45度或10到30度之間的范圍中。雖然所示的實(shí)施例僅包括單個(gè)冷卻劑管452，但其他實(shí)施例可包括圍繞氣化器454 的外圍盤(pán)旋的任意數(shù)量(例如1到100)的冷卻劑管452。每個(gè)冷卻劑管452都包括聯(lián)接至流體源(例如燃料進(jìn)料、非水流體或其組合)的入口端口 458和出口端口 460。如由箭頭 462所示的那樣，流體通過(guò)入口端口 458進(jìn)入，沿著管452的螺旋路徑流動(dòng)，并通過(guò)出口端口 460離開(kāi)。沿著這條流體流路徑，流體從氣化器妨4吸熱以便為氣化器妨4提供主動(dòng)冷卻。本發(fā)明的技術(shù)效果包括使用燃料和/或非水流體作為冷卻劑來(lái)對(duì)氣化器主動(dòng)冷卻。例如，燃料可沿在氣化器內(nèi)部和/或外部的一個(gè)或多個(gè)通道(例如冷卻劑管)流動(dòng)以吸熱，并且隨后可噴射到氣化器中以便為氣化反應(yīng)提供燃料。在一些實(shí)施例中，燃料在從氣化器吸熱后可從氣化器流出，并傳熱給外部設(shè)備構(gòu)件和/或換熱器。同樣，非水流體可沿在氣化器內(nèi)部和/或外部的一個(gè)或多個(gè)通道(例如冷卻劑管)流動(dòng)以吸熱，并且隨后可將熱量帶給外部設(shè)備構(gòu)件和/或換熱器。該主動(dòng)冷卻允許氣化器內(nèi)的耐熱材料(例如磚)的減小的厚度，同時(shí)還利用熱以用于多種工藝(例如氣化反應(yīng)、外部設(shè)備構(gòu)件等)。使用燃料作為冷卻劑還可產(chǎn)生渣層而以可自我修復(fù)的方式緩和不穩(wěn)定傳熱的影響。
該書(shū)面描述用示例來(lái)公開(kāi)包括最佳模式的本發(fā)明，并且還使本領(lǐng)域技術(shù)人員能實(shí)施本發(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何包括在內(nèi)的方法。本發(fā)明的可專(zhuān)利范圍由所附權(quán)利要求所限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它示例。如果這種其它示例具有與所附權(quán)利要求的字面語(yǔ)言沒(méi)有不同的結(jié)構(gòu)元件，或者如果它們包括與所附權(quán)利要求的字面語(yǔ)言無(wú)實(shí)質(zhì)差別的等同結(jié)構(gòu)元件，則這種其它示例意圖在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種系統(tǒng)，包括 氣化器(400)，包括: 氣化區(qū)G10)；圍繞所述氣化區(qū)G10)的內(nèi)壁008)；以及沿所述內(nèi)壁(408)延伸的第一燃料通道G14)，其中，所述第一燃料通道(414)設(shè)置為用以使第一燃料流過(guò)以冷卻所述氣化器G00)，并且所述氣化器(400)設(shè)置為用以將所述第一燃料從所述第一燃料通道(414)噴射到所述氣化區(qū)010)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一燃料通道(414)包括含碳燃料通道。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一燃料包括液體燃料、漿體燃料或其組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述氣化器(400)包括設(shè)置為用以使第二燃料流入所述氣化區(qū)G10)的第二燃料通道(412)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一燃料通道和所述第二燃料通道 (414，412)彼此結(jié)合以混合所述第一燃料和所述第二燃料。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一燃料和所述第二燃料彼此不同。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一燃料包括液體燃料或漿體燃料， 并且所述第二燃料包括固體燃料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括換熱器(338)，所述換熱器(338)設(shè)置為用以從所述第一燃料通道(3 )的所述第一燃料傳熱給外部通道的流體 (332)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括圍繞所述內(nèi)壁和所述第一燃料通道(414)的外壁(406)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括延伸于所述內(nèi)壁(408)與所述外壁G06)之間的冷卻劑通道G12)，其中，所述冷卻劑通道012)和所述第一燃料通道(414)均設(shè)置為用以冷卻所述氣化器000)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氣化器冷卻系統(tǒng)。具體而言，一種系統(tǒng)包括氣化器(400)，該氣化器(400)包括氣化區(qū)(410)；圍繞氣化區(qū)(410)的內(nèi)壁(408)；以及，沿內(nèi)壁(408)延伸的第一燃料通道(414)，其中，第一燃料通道(414)設(shè)置為用以使第一燃料流過(guò)以冷卻氣化器(400)，并且氣化器(400)設(shè)置為用以將第一燃料從第一燃料通道(414)噴射到氣化區(qū)(410)中。
文檔編號(hào)C10J3/72GK102329657SQ20111025546
公開(kāi)日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2011年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月6日
發(fā)明者B·C·施泰因豪斯, J·B·科里, R·A·德普伊, 陳偉 申請(qǐng)人:通用電氣公司