[發明專利]氣化器預熱器燃料系統及其組裝方法

有效

• 申請號: 201310552057.8
• 申請日: 2013-11-08
• 公開（公告）號: CN103805285B
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發明（設計）人: J.C.威爾遜;J.L.拉米雷斯;J.S.凱恩;S.施;D-C.馮;E.潘
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: C10J3/48
• 分類號: C10J3/48;C10J3/72;C01B3/32
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 肖日松,嚴志軍

技術領域

本發明總體涉及氣化系統，并且更具體地，涉及包括整體預熱器燃料和調節劑噴射系統的氣化器。這種氣化器能夠集成到整體煤氣化聯合循環（IGCC）發電系統或者任何其它的化學處理系統中。

背景技術

至少一些已知的用于發電的聯合循環發電系統包括集成有至少一個發電渦輪機系統的氣化系統。例如，已知的氣化器將燃料、空氣或氧氣、蒸汽、以及/或者石灰石的混合物轉化成部分可燃燒的氣體（有時被稱為“合成氣”）的輸出。所產生的熱的可燃燒氣體被供給至燃氣渦輪發動機的燃燒器，該燃燒器為將電力供給至電網的發動機提供電力。來自至少一些已知的燃氣渦輪發動機的排氣被引導至余熱蒸汽發生器，該余熱蒸汽發生器產生蒸汽以用于驅動蒸汽渦輪機。由蒸汽渦輪機產生的電力還為電網提供額外的電力。

氣化器趨向于成為典型的大型裝置，其必須在開始實際氣化過程之前進行預熱。對氣化器進行預熱可能花費若干小時，原因是典型氣化器的尺寸和體積。在至少一些已知的氣化器中，預熱器結構（包括用于燃料和氧化劑的噴射器或噴嘴）是可移除部件，其必須在預熱之前插入到氣化器外殼中并且隨后在預熱之后移除。移除部件之后，在實際氣化過程能夠開始之前，除了其它過程之外，必須安裝、對準、固定和檢查實際氣化過程期間所使用的氣化原料進給結構以防泄漏。預熱器結構使用氣體燃料進行操作，例如天然氣或丙烷。然而，輸送例如煤粉的燃料的氣化器原料進給結構不適于輸送天然氣、丙烷、或者其它的氣體或可霧化液劑。

移除預熱器結構、以及隨后安裝氣化進給結構可能花費若干小時。在該時間期間，氣化器的內部可能開始冷卻。因此，由于在氣化器的內部形成襯里的耐火材料在氣化過程能夠開始之前必須處于最低“點火”溫度，所以需要將氣化器的內部預熱至較高的溫度并且/或者需要預熱較長的時間周期，以便適應在預熱器和氣化進給設備轉變期間所發生的熱損失和溫度損失。此外，工廠的工人可能被迫加快工作以便在氣化器過多冷卻之前完成氣化原料噴射設備的安裝。用于預熱器和氣化原料進給機構二者中的設備趨向于大型、沉重、并且繁瑣和難以操縱。因此，預熱器與氣化結構之間的每次切換都涉及由于被移動的設備的特性而帶來的安全問題，以及執行設備切換的工作人員所意識到的緊迫感。

在至少一些已知的其它氣化系統中，預熱器結構被設置在永久安裝的氣化器中。然而，這種預熱器結構連續操作，包括在實際氣化期間。這種設備的連續操作由于熱循環而造成預熱器結構的過早降級。因此，將期望提供能夠解決上述的效率、安全和設備降級考慮因素的用于對工廠中的氣化器進行預熱的系統的方法。

發明內容

在一個方面中，提供一種氣化器。該氣化器包括容器，該容器包括圓頂，該圓頂具有延伸穿過其中的縱向軸線。該氣化器還包括初級噴嘴組件，該初級噴嘴組件聯接至圓頂，以用于在正常氣化操作期間將氣化器原料和氧化劑噴射到所述容器中。該氣化器還包括預熱器組件，該預熱器組件固定地聯接至所述容器，所述預熱器組件被構造成將燃料和氧化劑中的至少一種、以及冷卻劑和調節劑中的至少一種選擇性地排放至所述容器中，以有利于在正常氣化操作之前對所述氣化器進行預熱。

如上所述預熱器組件還包括：

分配環；以及

至少一個供給線路，所述至少一個供給線路聯接至所述分配環，并且聯接至燃料源、氧化劑源、冷卻劑源、和調節劑源中的至少一個。

如上所述分配環還包括：

外部管；以及

內部管，所述內部管由所述外部管限定，其中所述外部管選擇性地聯接至氧化劑源并且聯接至冷卻劑源和調節劑源中的至少一個，所述內部管選擇性地聯接至燃料源并且聯接至冷卻劑源和調節劑源中的至少一個。

如上所述氣化器還包括：

多個第一孔，所述多個第一孔被限定在所述外部管的下部表面中；以及

多個第二孔，所述多個第二孔被限定在所述內部管的下部表面中，其中所述第二孔與所述第一孔基本同心地對準。

如上所述分配環還包括包圍所述氣化容器的縱向軸線的連續環形結構、以及以環形取向圍繞所述縱向軸線間隔開的至少兩個分離的環段中的一種。

如上所述分配環包括圓形橫截面和矩形橫截面中的一種。

如上所述預熱器組件還包括點火器，所述點火器聯接至所述分配環以用于點燃從所述分配環排放的燃料和氧化劑混合物。