[發明專利]用于干燥進料系統的用合成氣冷卻來加熱干燥氣體的方法

無效

• 申請號: 201010208550.4
• 申請日: 2010-06-11
• 公開（公告）號: CN101922851A
• 公開（公告）日: 2010-12-22
• 發明（設計）人: S·C·拉塞爾;J·B·科里;G·F·弗里;S·R·米什拉;O·莫爾
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F26B3/00
• 分類號: F26B3/00;F23K3/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 朱鐵宏;譚祐祥

技術領域

本發明涉及一種通過將來自于合成氣流的熱量傳遞至用作燃氣渦輪發動機燃燒器的主要進料的固體燃料來改善煤發電設備的總效率的方法。

背景技術

固體原料的氣化和來自于該原料的烴成分隨后在燃氣渦輪發動機中的燃燒是公知的。在用煤作為原料的情況下，由于難以傳送潮濕的固體以及在煤原料中存在水分相關的固有效率損失，故大多數氣化工藝需要相對較干(水分含量低)的煤。由于幾乎所有市售煤都含有一定量的水，故需要在氣化之前以有效方式對煤進行干燥。在使用通常含有大約20％至大約65％按重量計的水的次煙煤、褐煤或棕色煤原料時，這種需求甚至愈發重要。

干燥供給氣化器的固體燃料原料的公知方法涉及使很熱的氣體掃掠通過固體磨碎機。在此類系統中，干燥氣體的溫度在系統工作壓力下必須保持在遠高于水的沸點溫度，一般在300℉至900℉之間，以便有效地蒸發過多的水分。以前已采用了各種方式來產生干燥氣體介質，該介質可用于除去固體煤原料中過多的水。然而，公知的固體原料的加熱和干燥源所具有的缺陷在于總是會降低設備的總效率。例如，許多系統包括在熱交換器中使用過熱蒸汽和燃氣渦輪機抽取空氣，或直接燃燒熱交換器或間接燃燒熱交換器中的燃料，如天然氣或丙烷。在直接燃燒構造中，使用空氣和燃料成分的混合物來產生熱燃燒氣體。因為天然氣或丙烷是輔助流，其一般不會現場存在。直接燃燒這些燃料會形成污染物排放源，且因此它們通常并非用以經濟地干燥固體原料的可接受方法。其它現有方法在間接燃燒熱交換器中使用來自于單獨的發電設備的過程蒸汽或已加熱的氣體。同樣，需要單獨的發電設備設施來提供所需的熱力發動機通常并非經濟的備選方案。

干燥固體的另一公知方法涉及燃燒通過氣化所產生的一部分清潔合成氣體，且在碎煤輸送至粉末料倉或料斗中時使燃燒氣體通過碎煤。磨碎和干燥設備由于它們消耗一部分氣體燃料，故而會降低發電設備的總效率。另一現有方法通過燃燒一部分碎煤來獲得干燥能量，從而加熱在干燥設備中循環的進料。然而，發電設備的凈效率必然也會下降。此外，在以此方式獲得干燥能量時，來自于發電設備的諸如硫的排放物也會增加。因此，盡管存在各種常規方法用于干燥煤原料，但仍然需要顯著降低在公知工藝中固有的熱無效性。

發明內容

本發明包括一種通過將熱量從合成氣流傳遞至用作供給氣化器的主要進料的固體燃料來改善煤發電設備總體熱效率的方法。一個示例性實施例包括如下步驟：首先通過將熱量傳遞至供送給進料制備裝備的補充氣體進料來冷卻原始合成氣排氣，同時將固體燃料成分(例如，次煙煤)與部分傳送/干燥氣流(例如，惰性氣體)一起供送到用于固體原料的磨碎機構(例如，磨碎機)中，形成包括碎原料顆粒和傳送/干燥氣體的兩相固體/氣體流，同時加熱和干燥碎固體原料顆粒用以除去水和提高原料溫度，分離和除去在加熱和干燥步驟中所形成的大致所有水蒸氣，以及將已加熱和干燥的固體流供送至氣化器。本發明還構思出一種新型合成氣冷卻器設計，用于將熱量傳遞給在使用各種新型合成氣冷卻器設計的工藝和相關系統中所使用的補充氣流。

附圖說明

圖1為根據本發明的工藝的第一實施例的示例性工藝流程圖，由此，熱合成氣的冷卻用作加熱和干燥供給氣化器的固體原料的主要手段；

圖2為根據本發明的工藝的第二實施例的示例性工藝流程圖，再次將熱合成氣中所除去的熱量用作干燥固體煤原料的主要手段；

圖3為根據本發明的工藝的第三實施例的示例性工藝流程圖，大致如第一、第二實施例中所述那樣使用合成氣冷卻；

圖4為根據本發明的工藝的第四實施例的示例性工藝流程圖，也大致如第一、第二、第三實施例中所反映的那樣使用合成氣冷卻；

圖5A示出了根據本發明的工藝中使用的示例性合成氣冷卻器(熱交換器)，用于加熱所用氣流，以便干燥供給氣化器的固體進料，在此情況下，合成氣冷卻器具有設置在內壁與容器殼體之間的環形空間中的垂直定向的連續盤管；

圖5B提供了設置在由圖5A中實施例的內壁與容器殼體所限定的環形空間中的垂直定向的連續盤管的前正視圖；

圖6A繪出了作為根據本發明的工藝的一部分的備選示例性合成氣冷卻器設計，其使用設置在內壁與容器殼體之間的環形空間中的水平定向的連續盤管；

圖6B提供了在圖6A中實施例的內壁與容器殼體之間的環形空間中的水平設置的連續盤管的前正視圖；

圖7繪出了根據本發明的另一備選示例性合成氣冷卻器設計，其具有定位在正常工作期間收容高溫驟冷水的合成氣冷卻器殼體下部中的水平定向的連續加熱盤管；