[發(fā)明專利]用于容納和冷卻合成氣體的蒸汽發(fā)生器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200610137511.3
• 申請(qǐng)日: 2006-09-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101135432A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 基普林·C·亞歷山大
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 巴布考克及威爾考克斯公司
• 主分類號(hào): F22B1/18
• 分類號(hào): F22B1/18;C10J3/86
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司
• 代理人: 胡曉萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明主要涉及煤的氣化領(lǐng)域，特別地涉及用于容納和冷卻煤氣化工藝所產(chǎn)生的合成氣體的蒸汽發(fā)生器。

背景技術(shù)

燃燒固體燃料的整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)發(fā)電廠比起有競(jìng)爭(zhēng)力的固體煤燃燒技術(shù)如粉煤燃燒蘭金循環(huán)通常耗資巨大并且操作可行性和可靠性低。為使IGCC更具競(jìng)爭(zhēng)力，有待改進(jìn)的主要部件包括非冷卻氣化器以及輻射和對(duì)流合成氣體冷卻器。由于壓力容器可容度及將其航運(yùn)至大多數(shù)發(fā)電廠所在地的尺寸限制的經(jīng)濟(jì)性，輻射合成氣體冷卻器的設(shè)計(jì)具有一個(gè)整體外部尺寸的實(shí)際限度。在對(duì)容器直徑的限制中，需要將用于冷卻氣體的輻射熱交換蒸汽發(fā)生表面最大限度地緊縮，從而使輻射合成氣體冷卻器的整體高度最小。

授予Ziegler的美國(guó)專利No.4,768,470采用由蒸汽發(fā)生壁面構(gòu)成的同軸煙道來(lái)縮短整體冷卻器高度。這種設(shè)計(jì)為分離的煙道提供了獨(dú)立的水回路從而提供獨(dú)立的內(nèi)部及外部煙道的提升、清理和檢查。另一種由Babcock?&?Wilcox?Company?ca.于1992年提出的改進(jìn)方法采用蒸汽發(fā)生壁面的一個(gè)單獨(dú)煙道和懸掛于煙道內(nèi)側(cè)的附加蒸汽發(fā)生表面(“翼墻”)從而使表面面積最大同時(shí)縮短冷卻器高度。其他的公司，如GHH?Mann采用相同的設(shè)計(jì)。

現(xiàn)有的解決方案仍未將這一部件的成本降到具有競(jìng)爭(zhēng)力的水平。采用最大商用燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)電廠用來(lái)冷卻合成氣體的單個(gè)輻射冷卻器的高度可超過(guò)150英尺高。一些發(fā)電廠的設(shè)計(jì)采用了兩個(gè)冷卻器，這樣降低了整體高度卻進(jìn)一步增加了成本。另外，過(guò)多的氣化器、輻射冷卻器和對(duì)流冷卻器已經(jīng)以相當(dāng)高的成本包括在發(fā)電廠設(shè)計(jì)中以改進(jìn)發(fā)電廠的操作可行性。

現(xiàn)有用于對(duì)流合成氣體冷卻器的解決方案需要一個(gè)獨(dú)立于輻射冷卻器的部件，并用一個(gè)冷卻煙道連接該兩個(gè)部件。對(duì)流冷卻器設(shè)計(jì)包括水和蒸汽管的設(shè)計(jì)(水或蒸汽在管內(nèi)，氣體在管外)(殼牌石油公司)以及火管的設(shè)計(jì)(氣體在管內(nèi)，水在管外)(Steinmueller和其他公司)。這兩種設(shè)計(jì)都需要獨(dú)立于輻射冷卻器的壓力容器外殼和水/蒸汽系統(tǒng)。依次在氣體煙道內(nèi)和對(duì)流冷卻器入口處產(chǎn)生的湍流造成了難以處理的燃料灰污損源。

現(xiàn)有用于氣化器的解決方案包括非冷卻和冷卻的耐火外殼。非冷卻外殼(通用電氣、Conoco和其他公司)已經(jīng)經(jīng)歷了早期的失敗和不斷的替代。要使這些設(shè)計(jì)具有高可行性通常需要一個(gè)備用氣化器系列，和/或在氣化器維修過(guò)程中以很高的成本用油或氣點(diǎn)燃燃?xì)廨啓C(jī)。厚耐火材料非冷卻設(shè)計(jì)的緩慢加熱和冷卻的次數(shù)延長(zhǎng)了為維修或更換耐火材料而停機(jī)的時(shí)間。現(xiàn)有的冷卻氣化器設(shè)計(jì)(殼牌石油公司、未來(lái)能源公司)采用分離的具有耐火涂層的水或蒸汽發(fā)生回路以裝入和儲(chǔ)存氣化氣體。這些系統(tǒng)中的某些系統(tǒng)采用低壓、強(qiáng)制循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，該系統(tǒng)隔絕發(fā)電廠蒸汽/水系統(tǒng)之外的熱量，從而降低了效率。用于在與這種采用與下游冷卻回路成一體的蒸汽發(fā)生表面的環(huán)境相同的燃燒環(huán)境中儲(chǔ)存帶有熔融爐渣的熱固態(tài)燃料氣體的現(xiàn)有技術(shù)包括Cyclone^TM點(diǎn)火鍋爐(Babcock?&?Wilcox公司)。

因此很顯然，開(kāi)發(fā)一種經(jīng)濟(jì)、緊湊、可靠且結(jié)實(shí)的合成氣體冷卻器對(duì)具有商業(yè)規(guī)模的IGCC系統(tǒng)的未來(lái)是至關(guān)重要的。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的一方面涉及一種用于從氣化過(guò)程產(chǎn)生的合成氣體中提取熱量的合成氣體冷卻器。該合成氣體冷卻器包括具有入口和出口的殼體；容納在殼體內(nèi)用于接收合成氣體的流體冷卻內(nèi)煙道；容納在殼體內(nèi)用于接收來(lái)自內(nèi)煙道的合成氣體的流體冷卻外煙道；位于內(nèi)煙道內(nèi)用于冷卻合成氣體的輻射熱交換表面；和將合成氣體從外煙道向出口處輸送的裝置。

本發(fā)明的另一方面涉及一種配置了對(duì)流加熱表面的如上所述的合成氣體冷卻器，其位于外煙道內(nèi)，用于進(jìn)一步冷卻合成氣體。

本發(fā)明的還一方面涉及一種不僅在同一外殼內(nèi)采用輻射和對(duì)流加熱表面而且組合為整體氣化器的合成氣體冷卻器。

本發(fā)明所具有的各種新穎性特征在所附權(quán)利要求書(shū)中詳細(xì)地指出并形成該公開(kāi)內(nèi)容的一部分。為了更好的理解本發(fā)明、它的操作優(yōu)點(diǎn)和使用中得到的特殊好處，將參照附圖并對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

附圖說(shuō)明

在附圖中：

圖1是本發(fā)明輻射合成氣體冷卻器的第一實(shí)施例的側(cè)剖面示意圖；

圖2是沿圖1的箭頭2-2的方向得到的的剖視圖；

圖3是本發(fā)明輻射合成氣體冷卻器的第二實(shí)施例的側(cè)剖面示意圖，其中圖示了對(duì)流加熱表面的布置；和

圖4是本發(fā)明輻射合成氣體冷卻器的第三實(shí)施例的側(cè)剖面示意圖，其中圖示了整體氣化器的布置。

具體實(shí)施方式