[发明专利]用于密封环状部的方法和系统

说明书

技术领域

本发明的领域大体涉及环形容器，且更具体而言涉及用于密封辐射式合成气冷却器内部的环形空间的方法和系统。

背景技术

在急冷气化器中，合成气穿过水槽，合成气在水槽中冷却到可由下游系统处理的温度。急冷水还保留由合成气携带的一些固体，且协助使传送到碎渣机的炉渣凝固。在穿过急冷水之后，合成气从辐射式合成气冷却器(RSC)起流动通过合成气传送线路。在作为热气路径边界的热传递表面(管壳)与RSC的外壳(容器)之间存在环状部。用氮气持续地吹扫此环形空间，以防止在此区域中积聚合成气，合成气积聚可导致重大腐蚀。

在不稳定事件期间，合成气可迁移到管壳和容器之间的环状部中。这种情况可由于露点腐蚀(可存在于合成气中的H₂S和HCl是非常有腐蚀性的，且趋向于在约450°华氏度至约600°华氏度(230°-320°摄氏度)的温度处冷凝)而导致对管壳造成损害。在通过RSC的流的剧烈翻转期间，例如在点火期间，合成气和水可到达环形空间。水大大提高了腐蚀环形空间的风险。为了减轻这些风险和消除其它危害，用诸如氮气的吹扫流体持续地吹扫RSC环状部。氮气在环状部的顶部处排出，流动通过管壳和容器之间的环形空间，且与合成气混合，以稀释合成气的腐蚀性成分。然后吹扫流体在其流动通过合成气传送线路时与合成气混合。在点火之前启动吹扫流，以确保在合成气生产开始之前移除了氧气(空气)。许多形式的密封装置都未能对环形空间提供足够的保护以及提供足够的热膨胀余量。

发明内容

在一个实施例中，提供了一种用于环形空间的吹扫的密封系统(purged seal system)。环形空间包括径向外部容器的内表面、径向内部容器的外表面以及在内表面和外表面之间的密封通道，环形空间由吹扫的密封装置分成上部环形空间和下部环形空间。吹扫的密封系统包括相对于内表面以一定的倾角从内表面延伸到密封通道中的第一隔板元件，以及从外表面起、在第一隔板元件上方沿吹扫流的方向延伸到密封通道中的第二隔板元件，第二隔板元件相对于外表面以一定的倾角延伸。吹扫的密封系统还包括从内表面起、在第一隔板元件上方沿吹扫流的方向延伸到密封通道中的第三隔板元件，第三隔板元件相对于内表面以一定的倾角延伸，第三隔板元件的端部定位成紧邻第二隔板元件的端部。

在另一个实施例中，一种密封环形空间的方法包括：使用倾斜地延伸到环形空间中的第一隔板元件来形成第一间隙，以及使用倾斜地延伸到环形空间中的第二隔板元件来形成第二间隙，使得第一间隙和第二间隙在环形空间上偏离。

在又一个实施例中，一种辐射式合成气冷却器系统包括径向外部容器，其中，该容器的形状大致为圆柱形，且具有纵向轴线。该辐射式合成气冷却器系统包括由容器包围的管壳，其中，管壳和容器在它们之间限定了环状部。该辐射式合成气冷却器系统进一步包括围绕环状部中的管壳的吹扫的环形密封装置。吹扫的环形密封装置将环状部分成上部环形空间和下部环形空间，其中，吹扫的环形密封装置包括由以一定的倾角延伸到环状部中的第一隔板元件形成的第一通道，以及由以一定的倾角延伸到环状部中的至少第二隔板元件形成的第二通道，该至少第二隔板元件沿重力流的方向从第一隔板元件轴向地偏置开，且第一隔板元件和至少第二隔板元件在其间限定了密封容积。

附图说明

图1是根据本发明的一个示例性实施例的一个示例性整体气化联合循环(IGCC)动力发生系统的示意图；

图2是根据本发明的一个示例性实施例的、包括环形密封组件的合成气冷却器的正视图；

图3是根据本发明的一个示例性实施例的、在图2中显示的密封组件的展开正视图；

图4是向下看根据本发明的一个示例性实施例的在图2中显示的密封组件的俯视图；以及

图5A-E是根据本发明的一个示例性实施例的、在图2中显示的密封组件的正视图。

部件列表

10整体气化联合循环(IGCC)系统

12压缩机

14空气分离单元(ASU)

16气化器

18合成气冷却器

20燃气涡轮发动机

22蒸汽涡轮发动机

24燃气涡轮发动机压缩机

26燃气涡轮发动机燃烧器

28氮气过程气体(NPG)压缩机

30燃料供应

32清洁装置

34第一发电机

36热回收蒸汽发生器(HRSG)

38第二发电机

40泵

200密封组件

202容器壁

204纵向轴线

206管壳