在本文中公開的主題涉及合成氣冷卻器系統(tǒng)和在合成氣冷卻器系統(tǒng)中使蒸汽過熱的方法。

背景技術(shù)：

氣化器將含碳材料轉(zhuǎn)換成稱為合成氣體、人造氣體、或合成氣的一氧化碳和氫的混合物。合成氣可用于功率生成、化學(xué)生產(chǎn)、或任何其他合適的應(yīng)用。在使用之前，可在合成氣冷卻器中冷卻該合成氣，且在氣體處理系統(tǒng)中處理其。

整體氣化聯(lián)合循環(huán)(“IGCC”)發(fā)電廠或化學(xué)應(yīng)用廠包括一個(gè)或更多個(gè)氣化器，該一個(gè)或更多個(gè)氣化器使用與氧和/或蒸汽相互作用的給料(諸如煤或天然氣)，以產(chǎn)生合成氣。氣化系統(tǒng)可通過在氣化器中與氧和蒸汽反應(yīng)而將含碳給料或另一燃料轉(zhuǎn)換成一氧化碳(CO)和氫(H₂)的氣態(tài)混合物，即合成氣。在氣化后，所得的合成氣可包括較不期望的成分，諸如灰。該合成氣可被引導(dǎo)穿過驟冷室，以將合成氣冷卻至飽和溫度，且作為夾渣(slag)移除該較不期望的成分。

現(xiàn)有的輻射合成氣冷卻器(“RSC”)設(shè)計(jì)成產(chǎn)生飽和的高壓蒸汽。在IGCC應(yīng)用中，來自RSC的蒸汽與熱量回收蒸汽生成(“HRSG”)過熱器結(jié)合以用于功率生成。然而，在化學(xué)應(yīng)用中，可能需要來自RSC的蒸汽以用于使空氣分離單元(“ASU”)壓縮機(jī)運(yùn)行。為了利用來自RSC的蒸汽，使蒸汽過熱是必要的。在現(xiàn)有RSC的情況下，要求終端用戶在電站輔機(jī)(“BoP”)中分開地設(shè)計(jì)過熱區(qū)段。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本公開的一個(gè)方面，驟冷系統(tǒng)包括具有縱向軸線的殼體、在殼體內(nèi)的用于氣體的氣體路徑、蒸汽輸入和輸出、和在殼體內(nèi)的浸漬管道(dip tube)。該浸漬管道包括布置成形成壁的管路(tubing)。與該氣體路徑分開的蒸汽路徑配置在壁的厚度中的管路內(nèi)。該浸漬管道構(gòu)造成允許氣體沿氣體路徑通過。該蒸汽輸入通過管路而流體地連接于蒸汽輸出。該驟冷系統(tǒng)構(gòu)造成沿氣體路徑冷卻氣體，且沿在浸漬管道的管路內(nèi)的蒸汽路徑加熱蒸汽。

根據(jù)本公開的另一方面，系統(tǒng)包括氣體冷卻器，該氣體冷卻器包括具有縱向軸線的殼體、氣體路徑、和驟冷系統(tǒng)，該驟冷系統(tǒng)包括驟冷池、飽和蒸汽輸入、和浸漬管道，該浸漬管道包括布置成形成浸漬管道的壁的管路。蒸汽路徑配置在壁的厚度中的管路內(nèi)。該壁構(gòu)造成使氣體沿氣體路徑從浸漬管道的上游部分行進(jìn)至下游部分。管路將飽和蒸汽輸入流體地連接于過熱蒸汽輸出，且沿氣體路徑行進(jìn)的氣體加熱管路中的飽和蒸汽。

根據(jù)本公開的再一方面，在合成氣冷卻器中使蒸汽過熱的方法包括：將飽和蒸汽引導(dǎo)至合成氣冷卻器的驟冷系統(tǒng)的浸漬管道，該浸漬管道具有由在壁的厚度內(nèi)的過熱管路形成的壁；使合成氣沿氣體路徑從浸漬管道的上游部分行進(jìn)至下游部分，該氣體離開浸漬管道到驟冷池中；和，使用來自合成氣的熱量從浸漬管道的下游部分至上游部分通過浸漬管道的管路使飽和蒸汽過熱。

技術(shù)方案1：一種驟冷系統(tǒng)，其包括：

殼體，其具有縱向軸線；

用于氣體的氣體路徑，其在所述殼體內(nèi)；

蒸汽輸入；

蒸汽輸出；和

浸漬管道，其在所述殼體內(nèi)，所述浸漬管道包括布置成形成壁的管路、配置在所述壁的厚度中的所述管路內(nèi)的蒸汽路徑，所述蒸汽路徑與所述氣體路徑分隔開，所述浸漬管道構(gòu)造成允許氣體沿所述氣體路徑通過，所述蒸汽輸入通過所述管路而流體地連接于所述蒸汽輸出；

其中，所述驟冷系統(tǒng)構(gòu)造成沿所述氣體路徑冷卻氣體，且沿所述浸漬管道的管路內(nèi)的所述蒸汽路徑加熱蒸汽。

技術(shù)方案2：根據(jù)技術(shù)方案1所述的驟冷系統(tǒng)，還包括驟冷池，所述驟冷池構(gòu)造成容納用于在所述浸漬管道的引出口處的氣體的一池冷卻流體。

技術(shù)方案3：根據(jù)技術(shù)方案1所述的驟冷系統(tǒng)，還包括吸出管道和氣體出口，所述浸漬管道由所述吸出管道環(huán)繞，在所述吸出管道與所述浸漬管道之間的空間構(gòu)造成使所述氣體出口與所述浸漬管道的引出口流體地連接。

技術(shù)方案4：根據(jù)技術(shù)方案1所述的驟冷系統(tǒng)，其中，所述浸漬管道還包括流體地連接于所述蒸汽輸入的進(jìn)口歧管、和流體地連接于所述蒸汽輸出的出口歧管，其中，所述管路將所述進(jìn)口歧管流體地連接于所述出口歧管。

技術(shù)方案5：根據(jù)技術(shù)方案1所述的驟冷系統(tǒng)，其中，所述管路包括在所述壁的厚度內(nèi)的多個(gè)管子。

技術(shù)方案6：根據(jù)技術(shù)方案1所述的驟冷系統(tǒng)，其中，所述管路相對(duì)于所述殼體的縱向軸線至少部分地螺旋形地布置。

技術(shù)方案7：根據(jù)技術(shù)方案1所述的驟冷系統(tǒng)，其中，所述管路布置成形成所述浸漬管道的錐和導(dǎo)管。

技術(shù)方案8：一種系統(tǒng)，其包括：

氣體冷卻器，其包括：

殼體，其具有縱向軸線；

氣體路徑，其在所述殼體內(nèi)；

驟冷系統(tǒng)，其包括驟冷池、布置成接收飽和蒸汽的飽和蒸汽輸入、和具有上游部分和下游部分的浸漬管道，所述浸漬管道包括布置成形成所述浸漬管道的壁的管路、配置在所述壁的厚度中的所述管路內(nèi)的蒸汽路徑，所述壁構(gòu)造成使氣體從所述浸漬管道的上游部分沿所述氣體路徑行進(jìn)至下游部分；和，

過熱蒸汽輸出；

其中，所述管路將所述飽和蒸汽輸入流體地連接于所述過熱蒸汽輸出，且沿所述氣體路徑行進(jìn)的氣體加熱所述管路中的飽和蒸汽。

技術(shù)方案9：根據(jù)技術(shù)方案8所述的系統(tǒng)，其中，所述氣體冷卻器還包括配置在所述驟冷系統(tǒng)上游的氣體冷卻器區(qū)段，所述氣體冷卻器區(qū)段構(gòu)造成沿所述氣體路徑冷卻氣體，且生成飽和蒸汽。

技術(shù)方案10：根據(jù)技術(shù)方案8所述的系統(tǒng)，其中，所述氣體冷卻器還包括管屏，所述管屏構(gòu)造成至少部分地吸收來自所述氣體路徑中的氣體的熱量且生成飽和蒸汽。

技術(shù)方案11：根據(jù)技術(shù)方案8所述的系統(tǒng)，其中，所述過熱蒸汽輸出相對(duì)于所述氣體路徑配置在所述飽和蒸汽輸入的上游。

技術(shù)方案12：根據(jù)技術(shù)方案8所述的系統(tǒng)，還包括吸出管道和氣體出口，所述浸漬管道由所述吸出管道環(huán)繞，在所述吸出管道與所述浸漬管道之間的空間構(gòu)造成使所述氣體出口與在所述浸漬管道的下游部分處的引出口流體地連接。

技術(shù)方案13：根據(jù)技術(shù)方案8所述的系統(tǒng)，其中，所述浸漬管道還包括輸入歧管和輸出歧管，所述輸入歧管流體地連接于所述飽和蒸汽輸入，且所述輸出歧管流體地連接于所述過熱蒸汽輸出，其中，所述管路包括從所述輸入歧管延伸至所述輸出歧管的多個(gè)管子，所述輸入歧管通過所述管路而流體地連接于所述輸出歧管。

技術(shù)方案14：根據(jù)技術(shù)方案13所述的系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)管子相對(duì)于所述殼體的縱向軸線基本上縱向地延伸。

技術(shù)方案15：根據(jù)技術(shù)方案8所述的系統(tǒng)，其中，所述管路相對(duì)于所述殼體的縱向軸線基本上螺旋形地延伸。

技術(shù)方案16：根據(jù)技術(shù)方案8所述的系統(tǒng)，還包括去往所述驟冷系統(tǒng)的驟冷水輸入、和在所述驟冷系統(tǒng)上游的氣化器，所述氣化器構(gòu)造成生成氣體，其中，該氣體是合成氣，且所述驟冷系統(tǒng)還輸出合成氣和夾渣。

技術(shù)方案17：根據(jù)技術(shù)方案8所述的系統(tǒng)，還包括相對(duì)于所述氣體路徑在所述驟冷系統(tǒng)上游的管道籠，所述管道籠構(gòu)造成額外地使飽和蒸汽過熱。

技術(shù)方案18：根據(jù)技術(shù)方案8所述的系統(tǒng)，其中，所述浸漬管道的壁包括內(nèi)周邊和外周邊，壁厚度限定在所述內(nèi)周邊和外周邊之間且由所述管路的外徑限定。

技術(shù)方案19：根據(jù)技術(shù)方案18所述的系統(tǒng)，其中，通過所述壁來阻止移動(dòng)穿過所述浸漬管道的氣體從所述浸漬管道的內(nèi)周邊逸出至外周邊。

技術(shù)方案20：一種在合成氣冷卻器中使蒸汽過熱的方法，所述方法包括：

將飽和蒸汽引導(dǎo)至所述合成氣冷卻器的驟冷系統(tǒng)的浸漬管道，所述浸漬管道具有壁，所述壁由在所述壁的厚度內(nèi)的過熱管路形成；

使合成氣沿氣體路徑從所述浸漬管道的上游部分行進(jìn)至下游部分，所述合成氣離開所述浸漬管道到驟冷池中；和

使用來自所述合成氣的熱量，從所述浸漬管道的下游部分至上游部分通過所述浸漬管道的過熱管路來使所述飽和蒸汽過熱。

根據(jù)結(jié)合附圖作出的下列說明，這些和其他優(yōu)點(diǎn)和特征將變得更加顯而易見。

附圖說明

被認(rèn)為是公開內(nèi)容的本主題被特別地指出，且在說明書結(jié)尾處的權(quán)利要求中清楚地要求保護(hù)。根據(jù)結(jié)合附圖作出的下列詳細(xì)描述，本公開的前述和其他特征、和優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的，在附圖中：

圖1是包括合成氣冷卻器和驟冷系統(tǒng)的實(shí)施例的氣化系統(tǒng)的實(shí)施例的一部分的框圖；

圖2是包括圖1的合成氣冷卻器和驟冷系統(tǒng)的氣化系統(tǒng)的實(shí)施例的一部分的框圖；

圖3是合成氣冷卻器的實(shí)施例的截面圖；

圖4是驟冷系統(tǒng)的實(shí)施例的截面圖；

圖5是用于圖4的驟冷系統(tǒng)的浸漬管道的實(shí)施例的透視圖；

圖6是圖5的浸漬管道的截面圖；

圖7是具有管屏(platen)的實(shí)施例的圖5的浸漬管道的截面圖；

圖8是用于圖4的驟冷系統(tǒng)的浸漬管道的備選實(shí)施例的一部分的截面圖；

圖9是圖8的浸漬管道的透視圖；且，

圖10是合成氣冷卻器的實(shí)施例的一部分的截面?zhèn)纫晥D。

詳細(xì)描述借助于示例參考附圖解釋本公開的實(shí)施例以及優(yōu)點(diǎn)和特征。

部件列表

10 氣化系統(tǒng)

12 給料

14 氣化器

16 合成氣

18 合成氣冷卻器

20 第一合成氣冷卻器區(qū)段

22 水

24 蒸汽鼓筒(steam drum)

26 蒸汽和水混合物

28 飽和蒸汽

30 第二合成氣冷卻器區(qū)段

32 過熱蒸汽

34 降溫器系統(tǒng)(attemperator system)

36 水

38 注入水

42 壓力控制系統(tǒng)

44 壓力受控的過熱蒸汽

46 氣體處理系統(tǒng)

48 HRSG系統(tǒng)

50 驟冷系統(tǒng)

52 水流

54 冷卻的合成氣

56 處理過的合成氣

58 夾渣

60 水

62 水處理單元

64 循環(huán)泵

66 洗滌器

68 驟冷水

70 驟冷池

72 驟冷排污部(quench blowdown)

78 過熱區(qū)段

80 浸漬管道

82 吸出管道(draft tube)

84 浸漬管道引出口

86 環(huán)形空間

88 驟冷水進(jìn)口

90 上游部分

92 下游部分

94 壁

95 壁厚度

96 管子

98 進(jìn)口歧管

100 出口歧管

102 上游端部

104 下游端部

106 管道籠(tube cage)

108 管屏

110 管子

112 外管道部分

114 蒸汽路徑

125 縱向軸線

126 徑向軸線

127 周向軸線

147 較高區(qū)域

148 殼體/容器

149 較低區(qū)域

150 圓頂形部分

152 進(jìn)口

153 喉部

154 出口

155 下游方向

156 內(nèi)部區(qū)域

157 氣體路徑

158 管路

159 管路

160 箭頭

161 引出口錐

162 導(dǎo)管

164 朝下方向

166 驟冷錐

168 朝上方向

170 合成氣出口

172 氣體進(jìn)口

173 防護(hù)氣體

174 第一合成氣冷卻器區(qū)段進(jìn)口集管

176 第一合成氣冷卻器區(qū)段出口集管

178 進(jìn)口集管

180 出口集管

184 管路

186 飽和蒸汽輸入/驟冷區(qū)段進(jìn)口

188 過熱蒸汽輸出/驟冷區(qū)段出口集管

190 第三合成氣冷卻器區(qū)段

220 進(jìn)口集管

222 出口集管

224 第四合成氣冷卻器

226 進(jìn)口集管

228 出口集管

230 管道長(zhǎng)度

232 管道長(zhǎng)度

234 管道長(zhǎng)度。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將詳細(xì)地參考本公開的現(xiàn)有實(shí)施例，其一個(gè)或更多個(gè)示例在附圖中例示。

現(xiàn)在參考附圖，其中，貫穿附圖，相同的標(biāo)號(hào)指示相同的元件或基本上相同的元件，圖1示出氣化系統(tǒng)10的一部分的圖，氣化系統(tǒng)10產(chǎn)生氣體，諸如合成氣16，和過熱蒸汽32。例如，氣化系統(tǒng)10可為化學(xué)生產(chǎn)氣化廠或發(fā)電廠(諸如整體氣化聯(lián)合循環(huán)(“IGCC”)發(fā)電廠)的一部分。氣化系統(tǒng)10可包括構(gòu)造成冷卻合成氣的氣體冷卻器18(諸如合成氣冷卻器18)、和驟冷系統(tǒng)50的實(shí)施例，驟冷系統(tǒng)50構(gòu)造成從合成氣16移除微粒，且提供合成氣16的進(jìn)一步冷卻。如將在下面進(jìn)一步描述的，合成氣冷卻器18還構(gòu)造成產(chǎn)生飽和蒸汽，且驟冷系統(tǒng)50還構(gòu)造成使用來自合成氣冷卻器18的飽和蒸汽來生成過熱蒸汽。合成氣冷卻器18可為輻射合成氣冷卻器“RSC”飽和區(qū)段。在其他實(shí)施例中，合成氣冷卻器18可為氣體燃料冷卻器，或更一般而言，可為氣體冷卻器。此外，在各種實(shí)施例中，合成氣冷卻器18可包括但不限于輻射合成氣冷卻器(“RSC”)、對(duì)流合成氣冷卻器、水套氣化器、對(duì)流冷卻器、水壁冷卻器、燃管冷卻器、熱交換裝置等。氣化系統(tǒng)10還包括氣化器14，氣化器14將合成氣16輸送至合成氣冷卻器18。來自合成氣冷卻器18的蒸汽和水混合物26可被輸送至蒸汽鼓筒24，蒸汽鼓筒24經(jīng)由循環(huán)泵64將循環(huán)水22引導(dǎo)回至合成氣冷卻器18，且將飽和蒸汽28引導(dǎo)至驟冷系統(tǒng)50中的過熱區(qū)段。來自驟冷系統(tǒng)50的過熱蒸汽32被向下游輸送，以用于在工廠中使用，而合成氣16被送至洗滌器66。洗滌器66輸出去往驟冷系統(tǒng)50的驟冷池70的驟冷水68、以及來自洗滌器66的合成氣16。驟冷系統(tǒng)50還從驟冷池70和驟冷排污部72輸出夾渣58和水60。

將參照?qǐng)D2示出且描述與整個(gè)氣化系統(tǒng)10有關(guān)的更多細(xì)節(jié)和備選實(shí)施例。在例示的實(shí)施例中，可為固體或液體的給料12用于對(duì)氣化系統(tǒng)10進(jìn)行供給。給料12可包括煤、石油焦、油、生物質(zhì)(biomass)、木基材料、農(nóng)業(yè)廢物、焦油、焦?fàn)t氣和瀝青、或其他含碳產(chǎn)品。接著，給料12被注入氣化器14(反應(yīng)區(qū))中，氣化器14將給料12轉(zhuǎn)換成合成氣16(例如，一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO₂)和氫的組合)?？赏ㄟ^使給料12在高壓下經(jīng)歷受控的量的水和氧來實(shí)現(xiàn)此轉(zhuǎn)換。氣化過程可生成固體(例如，焦炭(char))和氣體(例如，CO、CO₂、水、和氮)。在各種實(shí)施例中，氣化器14可為上流或下流式氣化器14。此外，氣化器14可包括用于給料12、氧化劑(例如氧)、和/或緩和劑(例如蒸汽)的單個(gè)或多個(gè)管嘴。在其他實(shí)施例中，非氣化過程可用于生產(chǎn)合成氣16。例如，焦?fàn)t或其他過程可生成合成氣16。

來自氣化器14的輸出或合成氣16被送至合成氣冷卻器18，合成氣冷卻器18在例示實(shí)施例中構(gòu)造成冷卻合成氣16。合成氣冷卻器18可包括一個(gè)或更多個(gè)區(qū)段。合成氣冷卻器18的各區(qū)段構(gòu)造為熱交換器，諸如殼管式(shell-and-tube)熱交換器。例如，合成氣冷卻器18可包括第一合成氣冷卻器區(qū)段20，第一合成氣冷卻器區(qū)段20可使用來自蒸汽鼓筒24的水22以冷卻來自氣化器14的合成氣16。在某些實(shí)施例中，來自行進(jìn)穿過殼的合成氣16的熱量可導(dǎo)致行進(jìn)穿過一個(gè)或更多個(gè)管道的水22沸騰，從而產(chǎn)生飽和蒸汽28。在其他實(shí)施例中，合成氣16可行進(jìn)穿過一個(gè)或更多個(gè)管道，且水22可行進(jìn)穿過殼。然而，任何合適的熱交換器和流動(dòng)路徑構(gòu)造可用于第一合成氣冷卻器區(qū)段20。在某些情況中，不是第一合成氣冷卻器區(qū)段20中的所有的水22都沸騰，從而導(dǎo)致飽和蒸汽和水的混合物26，該混合物26可被從第一合成氣冷卻器區(qū)段20引導(dǎo)至蒸汽鼓筒24。其他實(shí)施例可包括多于一個(gè)的蒸汽鼓筒24。蒸汽鼓筒24可為壓力容器，其用于分離飽和蒸汽和水的混合物26的液相和氣相。具體而言，水22可累積在蒸汽鼓筒24的底部附近，且被引導(dǎo)回至第一合成氣冷卻器區(qū)段20。相對(duì)無水的飽和蒸汽28可累積在蒸汽鼓筒24的頂部附近。如果飽和蒸汽28高于接近3.1 Mpa，則飽和蒸汽28的壓力和/或溫度的導(dǎo)致飽和蒸汽28的焓下降到低于接近2811 kJ/kg的降低將導(dǎo)致液態(tài)水的形成。

在某些實(shí)施例中，飽和蒸汽28可用作驟冷系統(tǒng)50的驟冷區(qū)段中的冷卻劑。來自第一合成氣冷卻器區(qū)段20的冷卻合成氣16可能不被徹底地冷卻。因此，行進(jìn)穿過驟冷區(qū)段的合成氣16可導(dǎo)致行進(jìn)穿過驟冷系統(tǒng)50的飽和蒸汽28的溫度增大，從而形成過熱蒸汽32。在某些實(shí)施例中，驟冷系統(tǒng)50可構(gòu)造成使除飽和蒸汽28之外的冷卻劑過熱。與第一合成氣冷卻器區(qū)段20一樣，合成氣16可行進(jìn)穿過驟冷系統(tǒng)50的殼或一個(gè)或更多個(gè)管道，且更具體而言，驟冷系統(tǒng)50的管道可形成驟冷系統(tǒng)50的浸漬管道，如將在下面進(jìn)一步描述的。從驟冷系統(tǒng)50產(chǎn)生的過熱蒸汽32的溫度可比由下游過程使用的高。若干要素可影響過熱蒸汽32的溫度，包括但不限于合成氣16的成分、流動(dòng)速率、和/或溫度、驟冷系統(tǒng)50的熱量轉(zhuǎn)移特性等。此外，過熱蒸汽32的溫度可超過驟冷系統(tǒng)50的某些構(gòu)件的設(shè)計(jì)溫度。因此，降溫器系統(tǒng)34可用于降低過熱蒸汽32的溫度。對(duì)降溫器系統(tǒng)34供應(yīng)水36。降溫器系統(tǒng)34通過使過熱蒸汽32與注入的水38直接接觸來降低過熱蒸汽32的溫度。通過注入的水38的蒸發(fā)來冷卻過熱蒸汽32。在其他實(shí)施例中，其他系統(tǒng)可用于冷卻過熱蒸汽32。例如，減熱器(desuperheater)可代替降溫器系統(tǒng)34使用。在又一實(shí)施例中，可省略降溫器系統(tǒng)34。因此，在圖2中用虛線示出降溫器系統(tǒng)34和水36。在一些實(shí)施例中，驟冷系統(tǒng)50可包括一個(gè)或更多個(gè)獨(dú)立的輸出，輸出構(gòu)造成輸出用于在外部應(yīng)用中使用的多個(gè)過熱蒸汽流。例如，過熱蒸汽32可為第一獨(dú)立輸出。過熱蒸汽32的被引導(dǎo)回至驟冷區(qū)段以用于進(jìn)一步的過熱的一部分可導(dǎo)致過熱蒸汽32的第二獨(dú)立輸出。

此外，過熱蒸汽32的焓可受驟冷系統(tǒng)50構(gòu)造的限制。例如，諸如但不限于熱量轉(zhuǎn)移面積、管道布置、管道數(shù)量、管道直徑、管道壁厚度、隔板布置、隔板數(shù)量、隔板間隔、流動(dòng)速率、溫度、壓力等的要素可用于構(gòu)造驟冷系統(tǒng)50的浸漬管道。具體而言，在某些實(shí)施例中，過熱蒸汽32的焓可小于接近3800 kJ/kg。此種過熱蒸汽32可被直接送至蒸汽渦輪。在其他實(shí)施例中，過熱蒸汽32的焓可小于接近3140 kJ/kg，這可能小于用于供應(yīng)至蒸汽渦輪的最小焓限度。換言之，可對(duì)蒸汽渦輪供應(yīng)具有比接近3140 kJ/kg大的焓的過熱蒸汽，以適當(dāng)?shù)夭僮?。因此，在此種實(shí)施例中，驟冷系統(tǒng)50不構(gòu)造成將過熱蒸汽32輸出至蒸汽渦輪。換言之，此種實(shí)施例的過熱蒸汽32一般可用于熱量轉(zhuǎn)移，但不用于功率生成。在其他實(shí)施例中，過熱蒸汽32的焓可在接近2811 kJ/kg和3024 kJ/kg之間。此外，此種焓范圍小于用于蒸汽渦輪的最小焓限度。此外，具有比接近2811 kJ/kg大的焓的蒸汽僅可作為過熱蒸汽而存在。換而言之，具有比接近2811 kJ/kg大的焓的過熱蒸汽32的降壓不會(huì)導(dǎo)致水的冷凝。因此，過熱蒸汽32可被輸送穿過管系、被節(jié)流等，而不導(dǎo)致水形成，水形成可導(dǎo)致對(duì)蒸汽操縱裝備的損害。因此，過熱蒸汽32提供蒸汽鼓筒24的壓力控制，同時(shí)同時(shí)地提供與下游過程的一體化，而不需要下游處理。將驟冷系統(tǒng)50的能力定義為所需的焓，如可在莫里爾圖(Mollier diagram)上示出的，以便任何壓力降低或焓增長(zhǎng)僅維持用于所產(chǎn)生蒸汽的汽相。實(shí)際上，可能合乎需要的是，壓力降低的蒸汽飽和，即，在莫里爾圖的飽和線上。

在用在氣化系統(tǒng)10的下游過程中之前，由對(duì)合成氣16進(jìn)行冷卻而生成的過熱蒸汽32可行進(jìn)穿過壓力控制系統(tǒng)42，壓力控制系統(tǒng)42控制蒸汽鼓筒24的壓力和/或使過熱蒸汽32降壓。例如，壓力控制系統(tǒng)42可包括但不限于蒸汽減壓閥、控制閥、限制孔口或任何其他合適的壓力降低裝置。單個(gè)壓力控制系統(tǒng)42可用于控制蒸汽鼓筒24的壓力和/或使過熱蒸汽32降壓，該過熱蒸汽32被輸出至氣化系統(tǒng)10的一個(gè)或更多個(gè)下游過程的輸入，如圖1和2所示。例如，過熱蒸汽32可分別在接近3100 kPa至19300 kPa、9650 kPa至16500 kPa、或12400 kPa至14500 kPa之間，和在接近235攝氏度至704攝氏度、310攝氏度至350攝氏度、或330攝氏度至340攝氏度之間。過熱蒸汽32的具體條件可取決于多種要素，包括但不限于合成氣16的成分、流動(dòng)速率、溫度、和/或壓力、飽和蒸汽28的流動(dòng)速率、溫度、和/或壓力、降溫器系統(tǒng)34的操作條件、驟冷系統(tǒng)50的構(gòu)造等。因此，過熱蒸汽32的條件可在不同的實(shí)施例中變化。而且，過熱蒸汽32的條件可在氣化器14的操作期間響應(yīng)于氣化器14中或氣化系統(tǒng)10中別處的過程變化而變化。

在某些實(shí)施例中，去往HRSG系統(tǒng)48的流中的閥控制蒸汽鼓筒24的壓力，且過熱蒸汽44中的閥控制過熱蒸汽44的下游壓力。通過功率循環(huán)來控制去往在控制閥下游的HRSG系統(tǒng)48的流的壓力。具體而言，壓力受控的過熱蒸汽44可在接近2.1 MPa至13.8 MPa、3.4 MPa至12.4 MPa、或4.1 MPa至10.3 MPa之間。過熱蒸汽44的過熱度(過熱溫度和飽和溫度之間的差異)可在接近3攝氏度至360攝氏度、3攝氏度至200攝氏度、或3攝氏度至28攝氏度之間。過熱蒸汽44的過熱度可通過使用例如降溫器來根據(jù)下游過程需要的那樣減輕。因此，在某些實(shí)施例中，從壓力控制系統(tǒng)42的上游至下游的壓力降低百分比可在接近百分之5至百分之90、百分之10至百分之75、或百分之25至百分之50之間。壓力受控的過熱蒸汽44的具體條件可取決于進(jìn)入的過熱蒸汽32的條件和/或壓力控制系統(tǒng)42的操作條件。因此，過熱蒸汽44的條件可在壓力控制系統(tǒng)42的操作期間變化。而且，壓力控制系統(tǒng)42可構(gòu)造成產(chǎn)生多種、不同的壓力和/或溫度的過熱蒸汽44，以用于不同的應(yīng)用。在其他實(shí)施例中，一個(gè)或更多個(gè)壓力控制系統(tǒng)42可用于氣化系統(tǒng)10的下游過程中的各個(gè)。氣化系統(tǒng)10的下游過程的示例包括但不限于氣體處理系統(tǒng)46、熱量回收蒸汽生成(“HRSG”)系統(tǒng)48、過程熱交換器、反應(yīng)器、降溫器、或它們的組合。換言之，過熱蒸汽44可被輸出至功率生成系統(tǒng)的任何構(gòu)件。例如，過熱蒸汽44可被輸出至HRSG系統(tǒng)48以進(jìn)一步過熱，且然后被供應(yīng)至蒸汽渦輪。在其他實(shí)施例中，過熱蒸汽44可被直接輸出至蒸汽渦輪。在又一實(shí)施例中，可省略壓力控制系統(tǒng)42。因此，在圖1中用虛線示出壓力控制系統(tǒng)42。換言之，過熱蒸汽32可直接用在HRSG系統(tǒng)48、氣體處理系統(tǒng)46、或其他下游過程中，而無需壓力控制且具有很少的壓力下降到?jīng)]有壓力下降。在其他實(shí)施例中，壓力控制系統(tǒng)42可用于一些但非所有的下游過程。例如，壓力控制系統(tǒng)42可用于氣體處理系統(tǒng)46，但過熱蒸汽32可直接用在HRSG系統(tǒng)48中，而無需壓力控制。

驟冷系統(tǒng)50除了是過熱區(qū)段之外，還是后冷卻器(after cooler)區(qū)段，且可構(gòu)造成從合成氣16移除微粒且提供合成氣16的進(jìn)一步冷卻，如在下面更詳細(xì)地描述的。在例示的實(shí)施例中，第一合成氣冷卻器區(qū)段20與驟冷系統(tǒng)50相鄰地放置，然而，如相對(duì)于圖10所進(jìn)一步示出和描述的第二合成氣冷卻器區(qū)段30可位于第一合成氣冷卻器區(qū)段20與驟冷系統(tǒng)50之間?？商峁┑诙铣蓺饫鋮s器區(qū)段30以用于來自第一合成氣冷卻器區(qū)段20的飽和蒸汽28的額外加熱。備選地，第二合成氣冷卻器區(qū)段30可流體地連接至驟冷系統(tǒng)50的輸出，以完成由驟冷系統(tǒng)50接收的飽和蒸汽28的過熱。諸如來自驟冷系統(tǒng)50的過熱蒸汽輸出可將冷卻的合成氣54引導(dǎo)至氣體處理系統(tǒng)46，且從其接收水流52。具體而言，水流52可被從氣體處理系統(tǒng)46引導(dǎo)至驟冷系統(tǒng)50?？稍跉怏w處理系統(tǒng)46中處理離開驟冷系統(tǒng)50的合成氣54，以產(chǎn)生處理過的合成氣56，該處理過的合成氣56可用于功率生成、化學(xué)生產(chǎn)、或系統(tǒng)10中的各種其他應(yīng)用。合成氣16中的微?？衫鄯e在驟冷系統(tǒng)50中，且可作為夾渣58被移除。此外，驟冷系統(tǒng)50中的水60的一部分可被引導(dǎo)至水處理單元62，以用于在驟冷系統(tǒng)50中、或在氣化系統(tǒng)10中的其他地方再次使用之前進(jìn)一步加工。

圖3是用于與氣化系統(tǒng)10一起使用的氣體冷卻器18(諸如合成氣冷卻器18)的實(shí)施例的截面?zhèn)纫晥D。合成氣冷卻器18可具有軸向或縱向軸線125、徑向軸線126、和周向軸線127。合成氣冷卻器18可包括殼體148(諸如容器)，其可由合適的材料制成，諸如但不限于低合金鋼、鉻鉬合金鋼等。殼體148作用為用于合成氣冷卻器18的殼體或外罩殼，其包封合成氣冷卻器18的較高區(qū)域147以及合成氣冷卻器18的較低區(qū)域149二者。殼體148可以是沿軸向軸線125細(xì)長(zhǎng)的。合成氣冷卻器18的較高區(qū)域147可包括圓頂形部分150，該圓頂形部分150包括延伸到喉部153中的進(jìn)口152。較低區(qū)域149包括驟冷系統(tǒng)50的出口154。氣體路徑157設(shè)在殼體148的內(nèi)部區(qū)域156中，且由進(jìn)口152和出口154之間的空間限定。在進(jìn)口152附近的喉部153從進(jìn)口152朝出口154沿下游方向155擴(kuò)大。

內(nèi)部區(qū)域156容納第一合成氣冷卻器區(qū)段20和驟冷系統(tǒng)50的至少一部分。第一合成氣冷卻器區(qū)段20包括管路158，且驟冷系統(tǒng)50的過熱區(qū)段包括管路184。管路158、184可沿軸向方向125、徑向方向126、和/或周向方向127延伸。在某些實(shí)施例中，管路158和184可包括內(nèi)或外翼片、涂層、或其他特征，以增大管路158、184的表面面積。液體(諸如水22)可流動(dòng)穿過第一合成氣冷卻器區(qū)段20的管路158。飽和蒸汽28可流動(dòng)穿過驟冷系統(tǒng)50的管路184。因此，管路158和184可作用為合成氣冷卻器18內(nèi)的熱交換器，且可使冷卻劑循環(huán)至外熱交換器，以用于移除熱量。因此，管路158和184可由適合用于與熱的合成氣一起使用的熱傳導(dǎo)材料制成，諸如但不限于鎳鐵鉻合金鋼等?？捎糜诠苈?58和184的材料的其他示例包括但不限于耐熱材料、耐熱金屬、非金屬材料、涂層、粘土、陶瓷、金屬陶瓷、MCrAlY(鉻鋁釔)涂層(其中，M=鈷、鎳或鈷/鎳)和鋁、硅、鎂、和鈣的氧化物。

在操作期間，在氣化器14中生成的合成氣16可大體以如由箭頭160指示的與管路158和184平行的朝下的方式流動(dòng)，這可組成用于穿過合成氣冷卻器18的氣體路徑157的縱向流動(dòng)路徑。即，合成氣16流動(dòng)穿過合成氣冷卻器18的氣體通道，該氣體通道沿流動(dòng)方向160在殼體148的內(nèi)部區(qū)域156中縱向地延伸。因此，合成氣16穿過進(jìn)口152進(jìn)入第一合成氣冷卻器區(qū)段20、縱向地流動(dòng)穿過第一合成氣冷卻器區(qū)段20的內(nèi)部區(qū)域156、縱向地流動(dòng)穿過驟冷系統(tǒng)50的內(nèi)部區(qū)域156、且然后穿過合成氣出口170離開合成氣冷卻器18。換言之，第一合成氣冷卻器區(qū)段20和驟冷系統(tǒng)50可沿軸向軸線125一個(gè)接一個(gè)串聯(lián)地配置。此外，第二合成氣冷卻器區(qū)段30(圖10)或多個(gè)額外的合成氣冷卻器區(qū)段(30、190、224，見圖10)可軸向地配置在第一合成氣冷卻器區(qū)段20與驟冷系統(tǒng)50之間。以此方式，合成氣16可順序地接觸合成氣冷卻器18的管路158和184的外表面，且流動(dòng)穿過管路158和184，且來自其間的合成氣冷卻器區(qū)段的任何其他管路的流體可作用以在合成氣16前進(jìn)穿過合成氣冷卻器18時(shí)冷卻合成氣16。由于此冷卻過程，故可在第一合成氣冷卻器區(qū)段20的管路158中生成飽和蒸汽26，且可在驟冷系統(tǒng)50的管路184中生成過熱蒸汽32。

驟冷系統(tǒng)50包括由管路184形成的管道80。管路184可緊密地布置以形成浸漬管道80，使得沒有滲漏可穿過浸漬管道80發(fā)生。浸漬管道80的管路184可布置成形成導(dǎo)管162，該導(dǎo)管162具有在合成氣冷卻器18的較低區(qū)域149中的引出口錐161，該引出口錐161幫助將冷卻的合成氣16和夾渣58引導(dǎo)到合成氣冷卻器18外。例如，在夾渣58離開導(dǎo)管162時(shí)，夾渣58可沿大體上朝下的方向164流動(dòng)，以經(jīng)由驟冷系統(tǒng)50的驟冷錐166離開合成氣冷卻器18。相反，在冷卻的合成氣16離開導(dǎo)管162時(shí)，冷卻的合成氣16可沿大體上朝上的方向168朝合成氣出口170流動(dòng)。轉(zhuǎn)移線路可連接至合成氣出口170，以將合成氣16傳送至氣體處理系統(tǒng)46。如果合成氣冷卻器18的元件(諸如管路158和184和/或容器148的內(nèi)壁)暴露于未處理的合成氣16，則未處理的合成氣16可腐蝕這些元件。因此，氣體進(jìn)口172可將非腐蝕性流體(諸如防護(hù)氣體173(例如，氮))傳送至合成氣冷卻器18。此非腐蝕性流體可在合成氣冷卻器18的容器148和管路158和184之間大體朝下地流動(dòng)，以形成保護(hù)屏障，例如，相對(duì)于到管道158和184和容器148之間的環(huán)形空間中的合成氣遷移。

在圖3例示的實(shí)施例中，管路158和184與縱向軸線125基本上平行地定向。此外，第一合成氣冷卻器區(qū)段20包括第一合成氣冷卻器區(qū)段進(jìn)口集管174或第一輸入，其可置于第一合成氣冷卻器區(qū)段20的底部附近。第一合成氣冷卻器區(qū)段出口集管176或第一輸出可置于第一合成氣冷卻器區(qū)段20的頂部附近。如果第一輸出輸出飽和蒸汽，那么其可稱作飽和蒸汽輸出176。因此，水22可進(jìn)入進(jìn)口集管174，且以朝上的方式與由箭頭160指示的方向相反地移動(dòng)穿過管路158。飽和蒸汽和水的混合物26離開出口集管176。在其他實(shí)施例中，第一合成氣冷卻器區(qū)段20可構(gòu)造為其中水22在第一合成氣冷卻器區(qū)段20的頂部(例如，集管176)附近進(jìn)入，且飽和蒸汽和水的混合物26在第一合成氣冷卻器20的底部(例如，集管174)附近離開。

類似地，驟冷系統(tǒng)50可包括驟冷區(qū)段進(jìn)口集管186或第二輸入、和驟冷區(qū)段出口集管188或第二輸出。因此，飽和蒸汽28可進(jìn)入進(jìn)口集管186，沿與箭頭160的方向相反的方向流動(dòng)，且過熱蒸汽32可離開出口集管188。因?yàn)榈诙斎虢邮诊柡驼羝?，所以其還可稱作飽和蒸汽輸入186，且因?yàn)榈诙敵?88輸出過熱蒸汽，所以其還可稱作過熱蒸汽輸出188。換言之，第一合成氣冷卻器區(qū)段20的第一輸出176可聯(lián)接于驟冷系統(tǒng)50的第二輸入或飽和蒸汽輸入186。在其他實(shí)施例中，穿過驟冷系統(tǒng)50的飽和蒸汽28的方向可倒轉(zhuǎn)。換言之，飽和蒸汽28可沿箭頭160的方向流動(dòng)。與第一合成氣冷卻器區(qū)段20的管路158一樣，驟冷系統(tǒng)50的管路184可與縱向軸線125基本上平行地定向，然而，將在下面進(jìn)一步地描述備選實(shí)施例。

圖4示出驟冷系統(tǒng)50，驟冷系統(tǒng)50包括具有浸漬管道80的過熱區(qū)段78、驟冷池70、和驟冷錐166。相對(duì)于氣體路徑157，浸漬管道80包括上游部分90和下游部分92。因?yàn)檫^熱區(qū)段78的浸漬管道80的壁94包括在壁94的厚度中的管路184，以用于使來自第一合成氣冷卻器區(qū)段20的飽和蒸汽28過熱，所以驟冷系統(tǒng)50的浸漬管道80直接結(jié)合熱交換器，以用于冷卻行進(jìn)穿過其的合成氣16。因此，驟冷系統(tǒng)50不必要需要驟冷圈，該驟冷圈在常規(guī)驟冷系統(tǒng)中是環(huán)形圈，其布置成沿常規(guī)的浸漬管道輸送水以作為冷卻劑。然而，在備選實(shí)施例中，驟冷系統(tǒng)50可包括驟冷圈，諸如，以用于阻止任何夾渣58粘至浸漬管道80的側(cè)部。驟冷系統(tǒng)50還包括吸出管道82，其同心地包圍浸漬管道80的導(dǎo)管162，且構(gòu)造成經(jīng)由浸漬管道80與吸出管道82之間的環(huán)形空間86將離開浸漬管道引出口84的合成氣16導(dǎo)向至合成氣出口170。因此，浸漬管道80配置成將合成氣16朝驟冷池70中的冷卻流體(例如，水)導(dǎo)向。合成氣16可接觸冷卻流體，從而導(dǎo)致冷卻流體中的一些蒸發(fā)，從而冷卻合成氣16。從浸漬管道80開始，合成氣16可向上穿過環(huán)形空間86流動(dòng)至氣體出口170。驟冷系統(tǒng)50還包括驟冷區(qū)段進(jìn)口和出口集管186、188(飽和蒸汽輸入186和過熱蒸汽輸出188)、和去往驟冷池70的驟冷水進(jìn)口88、以及驟冷錐166處的出口154。

圖5和6描繪用于在合成氣冷卻器18的驟冷系統(tǒng)50的過熱區(qū)段78中使用的浸漬管道80的一個(gè)實(shí)施例。浸漬管道80包括具有多個(gè)管子96的管路184，該多個(gè)管子96沿基本上縱向地延伸的方向布置在導(dǎo)管部分162內(nèi)。在例示的實(shí)施例中，浸漬管道80還包括引出口錐161，且因此管路184的管子96可在導(dǎo)管部分162和引出口錐161的相交處徑向朝外地散開。為了對(duì)浸漬管道80提供徑向無孔的壁(使得合成氣16在沿氣體路徑157穿過浸漬管道80前進(jìn)時(shí)不可穿過浸漬管道80的壁94徑向地逸出)，管子96的在引出口錐161中的部分可具有與管子96的在導(dǎo)管162中的部分相比越來越大的直徑。備選地，實(shí)心壁區(qū)段可介于管子96的在引出口錐161中的引出口部分之間，或管子96在需要時(shí)可分支成額外的管子96。浸漬管道80的壁94因此可包括在上游部分90處的截頭圓錐形狀和在下游部分92處的柱狀形狀。大體而言，從浸漬管道80的內(nèi)周邊至浸漬管道80的外周邊測(cè)得的壁94的壁厚度95由管子96的外徑限定，其中，管子96的內(nèi)徑提供蒸汽路徑114。浸漬管道80包括進(jìn)口歧管98和出口歧管100，進(jìn)口歧管98流體地連接至驟冷區(qū)段進(jìn)口集管186，出口歧管100流體地連接至驟冷區(qū)段出口集管188。因此，被從飽和蒸汽輸入和進(jìn)口集管186引導(dǎo)至進(jìn)口歧管98的飽和蒸汽28將使飽和蒸汽28分散到管路184中，管路184在管路184的上游端部102處流體地連接至進(jìn)口歧管98，且在管路184的下游端部104處流體地連接至出口歧管100。飽和蒸汽28將沿蒸汽路徑114穿過管路184前進(jìn)，且作為過熱蒸汽32離開到出口歧管100。過熱蒸汽32然后將穿過過熱蒸汽輸出和出口集管188離開。在例示的實(shí)施例中，管路184的上游端部102與浸漬管道80的下游部分92對(duì)應(yīng)，且管路184的下游端部104與浸漬管道80的上游部分90對(duì)應(yīng)。因此，待過熱的飽和蒸汽28沿與合成氣16流動(dòng)的方向基本上相反的方向流動(dòng)。

盡管管路184在圖5和6中例示為其中管路184中的各單獨(dú)的管子96從進(jìn)口歧管98基本上直接延伸至出口歧管100，但在與出口歧管100連接之前，管子96可備選地包括一個(gè)或更多個(gè)轉(zhuǎn)向，以增大待過熱的飽和蒸汽28必須前進(jìn)的距離，且因此增加飽和蒸汽28前進(jìn)穿過管子96所花費(fèi)的時(shí)間量。例如，管子96可從進(jìn)口歧管98朝出口歧管100延伸(但不輸出至出口歧管100)，然后朝進(jìn)口歧管98返回，且然后以蜿蜒的布置往回朝出口歧管100延伸，且然后與出口歧管100流體地連接。備選地，該管子可在與出口歧管100連接之前沿更多個(gè)轉(zhuǎn)向延伸。

圖7例示驟冷系統(tǒng)50的浸漬管道80以及管道籠106的一部分，管道籠106可包括第一合成氣冷卻器區(qū)段20的管路158。在此實(shí)施例中，一個(gè)或更多個(gè)管屏108還被提供在第一合成氣冷卻器區(qū)段20中?？赏ㄟ^合成氣16與管屏108內(nèi)的管道陣列的接觸來生成額外的飽和蒸汽28。來自合成氣16的熱量被轉(zhuǎn)移至管屏108的管道中的水，以形成飽和蒸汽28。來自管屏108的飽和蒸汽28可被引導(dǎo)至蒸汽鼓筒24、或被直接引導(dǎo)至浸漬管道80或其他過熱區(qū)段的管路184。盡管例示圖5和6的浸漬管道80，但可備選地結(jié)合浸漬管道80的其中具有管路184的備選布置的其他實(shí)施例。備選地，管道籠106可流體地連接至出口歧管100，以從其接收過熱蒸汽，以用于在管道籠106的管路內(nèi)進(jìn)一步過熱。在此種實(shí)施例中，管道籠106與用于飽和蒸汽生成的管路158是分開的。此布置能夠應(yīng)用在浸漬管道80中的管路184的長(zhǎng)度不足以用于使飽和蒸汽28過熱的情況中，且管道籠106代表過熱區(qū)段延伸部分的一部分。此外在此種布置中，管屏108可包括用于飽和蒸汽生成的管路158或流體地連接至其。

圖8和9例示結(jié)合管路184的浸漬管道80的另一實(shí)施例。在此實(shí)施例中，管路184包括一個(gè)或更多個(gè)管子110，該一個(gè)或更多個(gè)管子110螺旋形地布置以形成浸漬管道80的壁94，使得與管路184中的基本上直接從進(jìn)口集管186延伸至出口集管188(使用更短的蒸汽路徑114)的管子96相比，在上游端部102處進(jìn)入管路184的飽和蒸汽28將在離開出口集管188之前在管路184內(nèi)沿蒸汽路徑114前進(jìn)更大的距離，且因此花費(fèi)更長(zhǎng)的時(shí)間段。浸漬管道80可包括組合螺旋形纏繞導(dǎo)管和引出口錐部分，且還可包括同心地圍繞的外管路部分112，該外管路部分112可用作吸出管道82或其可僅是包圍浸漬管道80。外管路部分112還可包括如圖所示的螺旋形纏繞的管子或多個(gè)管子110、或者可備選地包括如前面例示的縱向延伸的管子96。

盡管可提供管路184的還可幫助促進(jìn)使飽和蒸汽28過熱的布置，但管路184的不同布置和管路184內(nèi)的管子96、110的形狀還可提供其他優(yōu)點(diǎn)，諸如在某些應(yīng)用中提供一定的熱量轉(zhuǎn)移和/或機(jī)械優(yōu)點(diǎn)?？扇Q于具體應(yīng)用的規(guī)范來選擇管路184的構(gòu)造。

盡管一個(gè)或更多個(gè)合成氣冷卻器區(qū)段30、190、224可介于第一合成氣冷卻器區(qū)段20與驟冷系統(tǒng)50之間，但具有第一合成氣冷卻器區(qū)段20和驟冷系統(tǒng)50的合成氣冷卻器18還能夠使來自第一合成氣冷卻器區(qū)段20的飽和蒸汽28過熱，而不對(duì)整個(gè)合成氣冷卻器18提供任何額外的長(zhǎng)度。即，通過將過熱區(qū)段78結(jié)合到驟冷系統(tǒng)50中，合成氣冷卻器18可在更緊湊的冷卻器18中提供過熱區(qū)段78。

圖10是合成氣冷卻器18的實(shí)施例的可選部分的截面?zhèn)纫晥D。在例示的實(shí)施例中，包括進(jìn)口集管178和出口集管180的第二合成氣冷卻器區(qū)段30置于第三合成氣冷卻器區(qū)段190上方，第三合成氣冷卻器區(qū)段190包括進(jìn)口集管220和出口集管222。類似地，第四合成氣冷卻器區(qū)段224置于第三合成氣冷卻器區(qū)段190下方。第四合成氣冷卻器區(qū)段224包括進(jìn)口集管226和出口集管228。盡管例示了三個(gè)額外的冷卻器區(qū)段30、190、225，但應(yīng)當(dāng)理解的是，任何數(shù)量的額外的冷卻器區(qū)段(包括沒有額外的冷卻器區(qū)段)可用在第一合成氣冷卻器區(qū)段20與驟冷系統(tǒng)50之間。在例示的實(shí)施例中，分別地，合成氣冷卻器區(qū)段30、190和224中的各個(gè)的管道長(zhǎng)度230、232和234接近相同，使得合成氣區(qū)段30、190和224中的各個(gè)的熱量轉(zhuǎn)移面積也可接近相同，且可簡(jiǎn)化合成氣冷卻器區(qū)段30、190和224的制造，然而在必要時(shí)合成氣冷卻器區(qū)段30、190、224可具有不同的長(zhǎng)度，以適應(yīng)對(duì)熱量轉(zhuǎn)移面積的不同需求。此外，合成氣冷卻器區(qū)段中的任一個(gè)中的管路159的構(gòu)造可包括縱向延伸的管路159(類似于在浸漬管道的導(dǎo)管部分中的縱向延伸的管路)、盤繞的管路、以U形管道束的形式、或以向上卷和向下卷的蜿蜒方式布置的管路。此外，合成氣冷卻器區(qū)段中的管路159可具有不同的直徑、管道壁厚度、長(zhǎng)度、大小、樣式、定向、建造材料等。當(dāng)管路159的不同長(zhǎng)度用于不同的額外合成氣冷卻器區(qū)段時(shí)，熱量轉(zhuǎn)移面積也將是不同的，使得如果處于相同壓力和溫度的飽和蒸汽28被引導(dǎo)至不同的合成氣冷卻器區(qū)段，則由一個(gè)合成氣冷卻器區(qū)段生成的過熱蒸汽可處于比由另一合成氣冷卻器區(qū)段生成的過熱蒸汽高的溫度和/或壓力。當(dāng)在氣化系統(tǒng)10中使用處于不同條件的過熱蒸汽32時(shí)，可使用此種合成氣冷卻器18構(gòu)造。例如，來自一個(gè)合成氣冷卻器區(qū)段的過熱蒸汽32可用在氣化系統(tǒng)10的如下過程中，該過程使用溫度比使用來自另一合成氣冷卻器區(qū)段的過熱蒸汽32的過程高的過熱蒸汽32。

在輻射合成氣冷卻器18和驟冷系統(tǒng)50內(nèi)提供過熱器區(qū)段78的設(shè)計(jì)，使得不需要進(jìn)一步增大冷卻器18的高度。作為替代，驟冷浸漬管道80與輻射合成氣冷卻器管道籠106或置于管屏108下方的過熱器的小部分一起用作過熱器區(qū)段78，其中，一個(gè)或更多個(gè)管屏108可用于飽和蒸汽生成。浸漬管道80由過熱管路184形成，其包括一個(gè)或更多個(gè)管子96、110。飽和蒸汽28將進(jìn)入驟冷過熱區(qū)段78，且逆流地從驟冷系統(tǒng)50流動(dòng)至管道籠106或流動(dòng)到在管屏108下方的過熱器區(qū)段中。以此方式，可實(shí)現(xiàn)更高水平的過熱蒸汽32，而不增大氣體冷卻器18的高度。還可沿過熱區(qū)段78在浸漬管道80中提供隔離，以降低去往驟冷合成氣16的熱量損耗。

因此，作為產(chǎn)品提供來自氣化系統(tǒng)10的過熱蒸汽32。不需要分開的過熱器。通過利用浸漬管道80的表面面積，將通過更好地利用表面面積和長(zhǎng)度來改善熱量轉(zhuǎn)移效率。額外的優(yōu)點(diǎn)包括降低的用于過熱的高度增加到?jīng)]有用于過熱的高度增加、驟冷圈的消除、和對(duì)驟冷池70的用于維持液體水平的簡(jiǎn)單的水注入。

附圖和說明中的類似或相似的標(biāo)號(hào)用于指本公開的類似或相似的部分。如在本文中所使用的，用語“第一”、“第二”、和“第三”可以可互換地使用，以將一個(gè)構(gòu)件與另一個(gè)區(qū)分開，且不意圖表示單獨(dú)構(gòu)件的場(chǎng)所或重要性。用語“上游”和“下游”指流體通路中的構(gòu)件的相對(duì)場(chǎng)所。例如，如果流體從構(gòu)件A流動(dòng)至構(gòu)件B，則構(gòu)件A在構(gòu)件B的上游。相反，如果構(gòu)件B接收來自構(gòu)件A的流體流，則構(gòu)件B在構(gòu)件A的下游。

各示例是作為本公開的解釋而非本公開的限制而提供的。事實(shí)上，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的是，可在本公開中進(jìn)行更改和變更而不脫離其范圍或精神。例如，作為一個(gè)實(shí)施例的一部分例示或描述的特征可用在另一實(shí)施例上以產(chǎn)生又一實(shí)施例。因此，意圖本公開覆蓋在所附權(quán)利要求和它們的等同物的范圍內(nèi)的這種更改和變化。

盡管僅結(jié)合有限數(shù)量的實(shí)施例詳細(xì)地提供了本公開，但應(yīng)該容易理解的是，本公開不限于這種公開實(shí)施例。相反，本公開可修改以并入至今未描述、但與本公開的精神和范圍相稱的任何數(shù)量的變更、改造、置換或等同配置。此外，盡管已經(jīng)描述了本公開的各種實(shí)施例，但是要理解的是，(多個(gè))示范實(shí)施例可包括所描述的示范方面中的僅一些。因此，本公開不應(yīng)看作由前述描述限制，而是僅由所附權(quán)利要求的范圍限制。