[发明专利]用于冷却从气化器产生的合成气的系统和方法

说明书

技术领域

本公开大体涉及整体气化联合循环(IGCC)发电，并且更具体地涉及用于冷却来自气化器的合成气的方法和设备。

背景技术

至少一些已知IGCC发电系统使用将含烃供料转化成部分氧化的气体的气化器。已知为“合成气”的部分氧化的气体用于为至少一些燃烧涡轮提供燃料。然而，在可使用合成气之前，诸如夹带固体、二氧化碳和/或硫化氢的杂质通常必须从合成气移除。

已知IGCC发电系统产生处于高温的合成气。为了移除夹带固体，至少一些已知功率操作系统利用辐射和对流合成气冷却器冷却合成气。已知冷却器从合成气回收热，因此降低合成气温度以使夹带固体能够以渣(slag)和颗粒物质的形式从合成气流退出。在冷却和移除渣和颗粒物质之后，合成气处于适合于二氧化碳和硫化氢的移除的温度。然而，已知冷却器是相对大且昂贵的并且要求泵、管道和钢鼓的阵列以有效地冷却合成气。然而，已知冷却器可要求频繁维护以避免污垢问题。

因此，存在对不昂贵、更紧凑的合成气冷却器的需要，该合成气冷却器对污垢有抵抗力并且不要求大量的辅助装备。此外，预期的是能量将变得更加昂贵。因此，还存在对具有提高的效率和寿命的冷却装备的需要。

发明内容

在一方面，提供合成气冷却器。合成气冷却器包括限定腔室的外壁。第一膜式水冷壁定位在腔室内。热虹吸管(thermal siphon)定位在第一膜式水冷壁和外壁之间，并且构造成引导合成气流穿过其中以便于冷却引导的合成气。

在另一方面，提供燃气涡轮发动机系统。燃气涡轮发动机系统包括压缩机和燃烧器，该燃烧器与压缩机流动连通以接收由压缩机排出的空气中的至少一些。合成气冷却器联接成与燃烧器流动连通以用于将合成气流引导到燃烧器。合成气冷却器包括限定腔室的外壁。第一膜式水冷壁定位在腔室内。热虹吸管定位在第一膜式水冷壁和外壁之间，并且构造成引导合成气流穿过其中以便于冷却引导的合成气。

在又一方面，提供用于冷却在气化器中产生的合成气并使渣和颗粒物质从合成气分离的方法。方法包括在合成气冷却单元内以三个同心、竖直地定向的膜式水冷壁包围合成气流。冷却流体引导穿过三个同心膜式水冷壁。合成气向下穿过三个膜式水冷壁中的第一膜式水冷壁以部分地冷却合成气和使渣和颗粒物质从合成气分离。热虹吸管用于使部分冷却的合成气在三个膜式水冷壁中的第一膜式水冷壁和三个膜式水冷壁中的第二膜式水冷壁之间向上经过，并且接着在三个膜式水冷壁中的第三膜式水冷壁和三个膜式水冷壁中的第二膜式水冷壁之间向下经过，以产生冷却输出合成气。

附图说明

图1是示范IGCC发电系统的示意图。

图2是用于使用在图1所示的IGCC发电系统中的示范合成气冷却器系统的示意图。

图3是用于使用在图2所示的合成气冷却器系统中的示范合成气冷却器的等距视图。

图4是图3中示出并且沿线3-3截取的合成气冷却器的剖视等距视图。

图5是图3中示出并且沿线4-4截取的合成气冷却器的部分的剖视倾斜俯视图。

图6是半管冷却系统的等距隐藏线视图，该半管冷却系统联接于外壁并且可与图3中示出的合成气冷却器一起使用。

图7是图3中示出并且沿线3-3截取的可选合成气冷却器的剖视等距视图。

附图不一定按比例绘制。然而，对应的附图标记在所有附图中表示对应的部件。

具体实施方式

如在本文中使用的，单词“示范的”限定为“它的种类的特征或阐明一般规则”并且不一定限定为“合乎需要的”或“最佳的”。单独地引用的示范实施例和本文中示出的它们的附图均不一定阐明可在实施例中组合的所有发明特征。此外，一些示范实施例和/或它们的附图可示出特征，这些特征本身不是创造性的，但是对于理解发明特征的背景而言是有用的。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅旨在区分本公开中详述和/或附图中示出的相似类型的物体。它们不意味着暗示用于对应物体的数字排序或时间或性质的任何指示，除非明确说明。此外，“第一”物体、“第二”物体或“第三”物体在实施例中的出现不一定暗示任何其他的相似物体在该特别实施例中的存在。例如，具有“第一”壁的实施例不一定具有“第二”这种壁。相似地，具有“第二”壁的实施例不一定具有“第一”这种壁。