氣化系統(tǒng)以及調(diào)整氣化系統(tǒng)的管道布置的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種氣化系統(tǒng)以及調(diào)整氣化系統(tǒng)的管道布置的方法，所述氣化系統(tǒng)包括反應室，所述反應室具有入口，所述入口接納用以轉(zhuǎn)換成氣體的原料。所述氣化系統(tǒng)還包括淬冷室，所述淬冷室配置用于冷卻所述氣體。所述氣化系統(tǒng)進一步包括淬冷環(huán)，所述淬冷環(huán)可操作地聯(lián)接到供水管，以接納其中的水，所述淬冷環(huán)配置用于向所述淬冷室提供水流。所述氣化系統(tǒng)還進一步包括密封部件，所述密封部件設置在所述淬冷環(huán)與所述供水管之間的聯(lián)接接口處。
【專利說明】氣化系統(tǒng)以及調(diào)整氣化系統(tǒng)的管道布置的方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氣化系統(tǒng)，確切地說，涉及一種淬冷環(huán)布置，以及一種用于調(diào)整氣化系統(tǒng)的管道布置的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氣化器將含碳材料轉(zhuǎn)換成一氧化碳和氫氣的混合物，稱為合成氣體或合成氣。例如，整體氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)發(fā)電廠包括一個或多個氣化器，所述氣化器使原料在高溫下與氧氣和/或蒸汽反應以產(chǎn)生合成氣。在氣化之后，所得的合成氣可能包括不合需要的成分，例如灰分。因此，可以使合成氣流過淬冷單元以將合成氣冷卻到飽和溫度并將少量不合需要的成分作為爐渣移除。所述淬冷單元包括管道布置，所述管道布置包括供水管。通常，安裝供水管期間的定向偏差將形成過大而無法閉合的管道間隙。此外，所述管道可以在運行期間偏移。因此，需要對管道布置的特定部件進行定制，這可能涉及極為耗時且成本高昂的活動，例如切割并焊接不易接近的管道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種氣化系統(tǒng)，所述氣化系統(tǒng)包括反應室，所述反應室具有入口，用于接納原料以轉(zhuǎn)換成氣體。所述系統(tǒng)還包括淬冷室，所述淬冷室配置用于冷卻所述氣體。所述系統(tǒng)進一步包括淬冷環(huán)，所述淬冷環(huán)可操作地聯(lián)接到供水管，所述供水管用于在其中接納水，所述淬冷環(huán)配置用于向所述淬冷室提供水流。所述系統(tǒng)還包括密封部件，所述密封部件設置在所述淬冷環(huán)與所述供水管之間的聯(lián)接接口處。
[0004]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種用于氣化器的淬冷環(huán)布置，所述淬冷環(huán)布置包括環(huán)帶，所述環(huán)帶圍繞所述氣化器的反應室的下部周向延伸，所述環(huán)帶配置用于將水輸送到淬冷室。所述淬冷環(huán)布置還包括供水管，所述供水管可操作地聯(lián)接到所述環(huán)帶，以便將水供應到所述環(huán)帶，所述供水管使用聯(lián)接接口附近的至少一個機械緊固件可操作地聯(lián)接到所述環(huán)帶。所述淬冷 環(huán)布置進一步包括填料壓蓋，所述填料壓蓋置于所述聯(lián)接接口附近，用于在相對于所述環(huán)帶調(diào)整所述供水管期間將水密封在所述聯(lián)接接口處。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于調(diào)整氣化系統(tǒng)的管道布置的方法。所述方法包括使用密封部件密封淬冷環(huán)與供水管之間的接口。所述方法還包括調(diào)整所述供水管以與所述淬冷環(huán)的配對法蘭對齊，其中所述密封部件在調(diào)整所述供水管期間減小漏水。
[0006]結(jié)合附圖閱讀以下說明可以更好地了解這些和其他優(yōu)點和特征。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]本說明書中的權(quán)利要求書特別指出并明確主張了本發(fā)明。結(jié)合附圖閱讀以下【具體實施方式】可以清楚地了解本發(fā)明的上述和其他特征以及優(yōu)點，在附圖中:
[0008]圖1是氣化系統(tǒng)的示意圖；
[0009]圖2是氣化系統(tǒng)的淬冷環(huán)布置的局部截面圖；以及[0010]圖3是用于調(diào)整氣化系統(tǒng)的管道布置的方法的流程圖。
[0011]【具體實施方式】部分通過參考附圖來以示例方式介紹本發(fā)明的實施例以及相應優(yōu)點和特征。
【具體實施方式】
[0012]參見圖1，其示意性地示出了氣化器10。氣化器10可以分為反應室12和淬冷室14。在其他實施例中，合成氣冷卻器可以設置在反應室12與淬冷室14之間。防護屏障16可以界定反應室12。防護屏障16可以用作物理屏障、熱障、化學屏障或者其任意組合?？捎糜诜雷o屏障16的材料實例包括，但不限于，耐火材料、耐火金屬、非金屬材料、粘土、陶瓷、金屬陶瓷以及鋁、硅、鎂和鈣的氧化物。此外，用于防護屏障16的材料可以是磚塊、澆筑涂層或者其任意組合?？梢詫⒃?與氧氣6和諸如蒸汽等可選減速劑8一起經(jīng)由一個或多個入口引入氣化器10的反應室12中，以便轉(zhuǎn)換成未加工或未處理的合成氣，例如，一氧化碳和氫氣的組合，所述合成氣還可以包括爐渣和其他污染物。在特定實施例中，可以使用空氣或氧氣增強空氣替代氧氣6。未處理的合成氣還可以描述成未處理的氣體。[0013]在氣化器10中的轉(zhuǎn)換可以通過在升高的壓力(例如，從約20巴到100巴，或者到85巴)以及特定溫度(例如約1100° C (約2012° F)到1450° C (約2642° F))下使原料經(jīng)受蒸汽和氧氣而實現(xiàn)，所述壓力和溫度具體取決于所用氣化器10的類型。在這些條件下，爐渣處于熔融狀態(tài)并且可被稱為熔渣。在其他實施例中，熔渣可以不完全處于熔融狀態(tài)下。例如，熔渣可以包括懸浮在熔渣中的固體(非熔融)顆粒。
[0014]所述高壓高溫的未處理合成氣可以從反應室12經(jīng)由防護屏障16的底端18進入淬冷室14中，如箭頭20所示。在其他實施例中，未處理的合成氣流過合成氣冷卻器，然后進入淬冷室14中。通常，淬冷室14可以用于降低未處理合成氣的溫度。在特定實施例中，淬冷環(huán)布置22可以位于接近防護屏障16的底端18。淬冷環(huán)布置22配置用于將淬冷水提供到淬冷室14中。在特定實施例中，防護屏障16的構(gòu)造可以保護淬冷環(huán)布置22免受合成氣和/或熔渣的損壞。如圖所示，淬冷水23可以從氣體洗滌器單元33經(jīng)由供水管24接納在淬冷室14中。通常，淬冷水23可以流過淬冷環(huán)布置22并沿浸管26向下流動到淬冷室貯槽28中。因此，淬冷水23可以冷卻未處理的合成氣，所述合成氣隨后可以在冷卻之后經(jīng)由合成氣出口 30排出淬冷室14，如箭頭32所示。
[0015]在其他實施例中，共軸通風管可以圍繞浸管26以形成環(huán)形通道，所述未處理的合成氣可以通過所述環(huán)形通道升高。在進一步實施例中，噴霧淬冷系統(tǒng)可以用于幫助冷卻未處理的合成氣。合成氣出口 30可以大體上與淬冷室貯槽28隔開并位于其上，并且可用于將未處理的合成氣和任何水輸送到氣體洗滌器單元33進行處理。例如，氣體洗滌器單元33可以移除細小固體顆粒和其他污染物。此外，氣體洗滌器單元33可以從未處理的合成氣中移除夾帶水，所述夾帶水隨后可以用作氣化器10的淬冷室14內(nèi)的淬冷水。最后，氣體洗滌器單元33的未處理合成氣可以輸送到例如化學過程或者燃氣渦輪發(fā)動機的燃燒器。
[0016]現(xiàn)在參見圖2，其更詳細地示出了淬冷環(huán)布置22的局部截面圖。淬冷環(huán)布置22包括周向圍繞反應室12的底部42的環(huán)帶40帶，這樣環(huán)帶40形成用于將淬冷水23輸送到淬冷室貯槽28的導管。如圖所示，淬冷環(huán)23通過供水管24提供到淬冷環(huán)布置22。供水管24可操作地聯(lián)接到淬冷環(huán)布置22，具體來說，聯(lián)接到環(huán)帶40。例如，此類聯(lián)接在位于接近供水管24和環(huán)帶40的聯(lián)接接口 44聯(lián)接處進行，并且通過一個或多個機械緊固件促進聯(lián)接。聯(lián)接接口 44通過可操作性聯(lián)接到供水管24或與供水管24 —體成形的接口法蘭46，聯(lián)接以及可操作性聯(lián)接到淬冷環(huán)布置22或與淬冷環(huán)布置22 —體成形的配對法蘭48聯(lián)接的接合而界定。如圖所示，可以包括多個供水管，例如以周向間隔的方式操作性聯(lián)接到淬冷環(huán)布置22的第一供水管50和第二供水管52。在圖示的實施例中，第一供水管50和第二供水管52圍繞淬冷環(huán)布置22約間隔180°，但是應了解到，可以包括更多供水管并且以替代布置間隔。盡管供水管的精確數(shù)量以及它們相對于彼此的定向，多個供水管各自包括在聯(lián)接接口 44處與淬冷環(huán)布置22類似的接合構(gòu)造。
[0017]聯(lián)接接口 44附近設置有密封部件54。密封部件54包括填料壓蓋，例如填料箱。在示例性實施例中，密封部件54聯(lián)接到配對法蘭48并且在供水管24的外表面56上的徑向向外定位。密封部件54包括填料箱內(nèi)的徑向膨脹和柔軟有彈性的填充材料，用于控制流過聯(lián)接接口 44附近的供水管24的淬冷水23的泄漏。柔軟有彈性的填充材料填充供水管24與淬冷環(huán)布置22之間的空腔，具體來說，填料箱。盡管上述的密封部件54聯(lián)接到配對法蘭48，密封部件54可以替代地聯(lián)接到供水管24的接口法蘭46。
[0018]有利的是，包括密封部件54可以便于調(diào)整供水管24，以確保供水管24與淬冷環(huán)22之間適當對齊。在與淬冷環(huán)布置22接合的同時操縱供水管24可以緩解完整或部分地拆卸并加工供水管24和/或淬冷環(huán)布置22的需要。關(guān)于在與淬冷環(huán)布置22接合期間調(diào)整供水管24而產(chǎn)生的泄漏問題，可通過在調(diào)整期間徑向膨脹和壓縮密封部件54來解決。
[0019]如圖3的流程圖所示，并且參見圖1和2，本發(fā)明還提供了一種用于調(diào)整氣化系統(tǒng)100的管道布置的方法。氣化器10，更具體地，供水管24和淬冷環(huán)布置22，上文已描述，因此無需再進一步詳細描述特定結(jié)構(gòu)部件。所述調(diào)整氣化系統(tǒng)100的管道布置的方法包括使用密封部件102密封淬冷環(huán)與供水管之間的接口。將供水管調(diào)整成與淬冷環(huán)的配對法蘭對齊，其中所述密封部件減少在調(diào)整供水管104期間的漏水。如上詳述，填料壓蓋，例如填料箱置于接口附近，以在調(diào)整供水管24期間將泄漏減少到可接受的水平。
[0020]盡管上文已經(jīng)結(jié)合有 限數(shù)量的實施例詳細描述本發(fā)明，但應清楚地了解，本發(fā)明并不限于此類公開的實施例。相反，本發(fā)明可以進行修改以包括上文未做描述，但與本發(fā)明的精神和范圍相符的任何數(shù)量的變化、改變、替代或等效裝置。此外，盡管已描述本發(fā)明的實施例，但應了解，本發(fā)明的方面可以只包括一些所述的實施例。因此，本發(fā)明并不視作受上述說明限制，而是僅受隨附權(quán)利要求書的范圍限制。
【權(quán)利要求】
1.一種氣化系統(tǒng)，包括: 具有入口的反應室，所述入口用于接納用以轉(zhuǎn)換成氣體的原料； 淬冷室，所述淬冷室配置用于冷卻所述氣體； 淬冷環(huán)，所述淬冷環(huán)可操作地聯(lián)接到供水管，以接納其中的水，所述淬冷環(huán)配置用于向所述淬冷室提供水流；以及 密封部件，所述密封部件設置在所述淬冷環(huán)與所述供水管之間的聯(lián)接接口處。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣化系統(tǒng)，其中所述密封部件包括填料壓蓋。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣化系統(tǒng)，其中所述密封部件包括填料箱。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣化系統(tǒng)，其中所述聯(lián)接接口包括所述供水管的接口法蘭與所述淬冷環(huán)的配對法蘭之間的接合。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氣化系統(tǒng)，其中所述接口法蘭與所述配對法蘭相互機械固定。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氣化系統(tǒng)，其中所述密封部件聯(lián)接到所述接口法蘭。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氣化系統(tǒng)，其中所述密封部件聯(lián)接到所述配對法蘭。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣化系統(tǒng)，進一步包括多個供水管，所述供水管可操作地聯(lián)接到所述淬冷環(huán)，每個`所述多個供水管具有設置于其附近的所述密封部件。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的氣化系統(tǒng)，其中所述多個供水管包括第一供水管和第二供水管，所述第一供水管和第二供水管沿所述淬冷環(huán)相對于彼此間隔約180度。
10.一種用于氣化器的淬冷環(huán)布置,所述淬冷環(huán)布置包括: 環(huán)帶，所述環(huán)帶圍繞所述氣化器的反應室的底部周向延伸，所述環(huán)帶配置用于將水輸送到淬冷室； 供水管，所述供水管可操作地聯(lián)接到所述環(huán)帶，以便將水供應到所述環(huán)帶，所述供水管使用聯(lián)接接口附近的至少一個機械緊固件可操作地聯(lián)接到所述環(huán)帶；以及 填料壓蓋，所述填料壓蓋置于所述聯(lián)接接口附近，以在相對于所述環(huán)帶調(diào)整所述供水管期間對所述聯(lián)接接口處的水進行密封。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的淬冷環(huán)布置，其中填料壓蓋置于所述供水管的外表面附近。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的淬冷環(huán)布置，其中所述填料壓蓋包括填料箱。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的淬冷環(huán)布置，其中所述聯(lián)接接口包括所述供水管的接口法蘭與所述淬冷環(huán)布置的配對法蘭之間的接合。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的淬冷環(huán)布置，其中所述接口法蘭與所述配對法蘭以機械方式彼此緊固。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的淬冷環(huán)布置，其中所述填料壓蓋聯(lián)接到所述接口法蘭。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的淬冷環(huán)布置，其中所述填料壓蓋聯(lián)接到所述配對法蘭。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的淬冷環(huán)布置，進一步包括多個供水管，所述供水管可操作地聯(lián)接到所述環(huán)帶，所述多個供水管各自具有設置于其附近的所述填料壓蓋。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的淬冷環(huán)布置，其中所述多個供水管包括第一供水管和第二供水管，所述第一供水管和第二供水管沿所述環(huán)帶相對于彼此間隔約180度。
19.一種用于調(diào)整氣化系統(tǒng)的管道布置的方法，所述方法包括:使用密封部件密封淬冷環(huán)與供水管之間的接口；以及 調(diào)整所述供水管以與所述淬冷環(huán)的配對法蘭對齊，其中所述密封部件減少調(diào)整所述供水管期間的漏水。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中密封所述接口包括將填料壓蓋設置成與所述供水管的所述配對法蘭和接口法蘭中`的至少一個法蘭可操作地接合。
【文檔編號】C10J3/72GK103865584SQ201310692807
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月17日
【發(fā)明者】J.S.卡斯曼 申請人:通用電氣公司