[发明专利]用于气化的自生功率整合

说明书

技术领域

本发明主要涉及气化设备，并且具体地涉及包括高温气体冷却器和空气分离单元的气化设备。

背景技术

各种类型的气化设施或设备是公知的。对于此类设施或设备的常见特征是具有封闭加压反应器性质的气化器，其中在存在蒸汽和受控量的空气或氧的情况下，通过在压力下对气化器中的碳氢化合物进料或燃料进行加热以将该进料或燃料转化成气态产物，有时称为″合成气″。所使用的典型碳氢化合物进料或燃料例如为煤、石油以及生物质。

将空气或氧引入气化器中经控制使得仅相对较小部分的进料或燃料完全地燃烧。这种燃料的部分燃烧提供了该过程所需的至少一部分热量。剩余的碳氢化合物进料或燃料在气化器中的热量和压力下化学地分解，引发产生气态产物的化学反应。所产生的具体气态产物部分地取决于所使用的进料类型和气化器内所施加的条件而变化。通常产生的气态产物的实例包括一氧化碳和氢。

通常优选的是在气化设施或设备中使用氧而非空气，因为使用空气需要处理大量氮气，而这样做可能会代价高昂。另外，氮可能不利地稀释所产生的气态产物。结果，气化设施通常将包括空气分离器，该空气分离器将空气中的氧与氮相分离，且仅将操作气化器所需的那样量的氧输送至气化器。

在气化过程中产生的气态产物可不同地应用。然而，通常气态产物首先进行冷却并清除颗粒物质和含硫化合物。该冷却过程可涉及使用可从气态产物中回收高温热量的诸如辐射式合成气体(合成气)冷却器的高温冷却器，以及可从气态产物中回收较低温热量的低温冷却器这两者。作为备选，冷却过程可提供对热合成气的骤冷，在此情况下，仅从气态产物中回收低温热量。在冷却和清洁之后，气态产物可转化为燃料或直接地用作燃料，或作为对于诸如塑料和化学肥料的化学产品的构成组分(building block)。作为备选或此外，气态产物在冷却和清洁之后可分离，且分离的氢可不同地应用，举例来说，例如用于燃料电池供能和提炼操作。

在特定的应用中，气化设备可结合到用于供送电功率的所谓整体气化联合循环或IGCC发电设施中。在IGCC发电设施中，在冷却和清洁之后，气态产物输送至联合循环发电设施，在该处，气态产物在燃气涡轮发电机中燃烧以产生电功率，且来自于燃气涡轮的排气热量用于产生蒸汽，该蒸汽用于向蒸汽涡轮发电机供能以便生成附加的电功率。

发明概述

下文提供了对本发明的简要概述，以便提供对本发明的一些示例性方面的基本理解。该概述并非对本发明的宽泛综述。此外，该概述并非意图标识本发明的关键元件，也非界定本发明的范围。该概述的唯一目的在于在稍后提供更为详细的描述之前，以简化形式提供本发明的一些概念。

根据一个方面，本发明提供了一种气化设备，该气化设备包括气化器和与该气化器成流体连通的高温气体冷却器。高温气体冷却器构造成用以接收和冷却在气化器处产生的一种或多个气体，回收通过冷却该一种或多种气体所产生的热量，以及使用回收热量产生过热蒸汽。气化设备包括与该气化设备相关联且与高温气体冷却器成流体连通的蒸汽利用装置。气体冷却器将至少一部分过热蒸汽输送至蒸汽利用装置。蒸汽利用装置由过热蒸汽操作，以便提供在气化设备内利用的输出。气化设备包括空气分离单元，该空气分离单元至少部分地由来自蒸汽利用装置输出的输出而操作。

根据一个方面，本发明提供了一种操作气化设备的方法，该气化设备包括气化器、高温气体冷却器和空气分离单元。该方法包括在气化器处产生一种或多种气体，以及将在气化器处产生的一种或多种气体输送至高温气体冷却器。该方法包括在高温气体冷却器处冷却从气化器输送至高温气体冷却器的一种或多种气体，以及回收通过此种冷却一种或多种气体所产生的热量。该方法包括使用通过在高温气体冷却器处冷却一种或多种气体所产生的回收热量来产生过热蒸汽。该方法包括将至少一部分过热蒸汽输送至与气化设备相关联的蒸汽利用装置。该方法还包括利用过热蒸汽来操作蒸汽利用装置，以便提供在气化设备内利用的输出。

附图说明

本发明所涉及领域的普通技术人员在参照附图阅读如下描述时，本发明的前述及其它方面将变得明显，在附图中：

图1为示出本发明一些示例性实施例的示意性流程图。

具体实施方式