[发明专利]用于使蒸汽过热的方法和设备

说明书

技术领域

本发明的领域大体涉及气化系统，并且更具体地，涉及用于使辐射合成气体(合成气)冷却器(RSC)中产生的蒸汽过热的方法和系统。

背景技术

在骤冷气化器(quench gasifier)中，含碳燃料在燃烧区中部分氧化以形成气态副产物和典型地，灰或其他废产物。部分氧化过程释放大量的热，其对转化成例如涡轮发动机中的机械能是有用的。热还倾向于缩短气化系统中的构件的寿命。被过量的热影响的一个构件是围绕燃烧区的耐火壁。

辐射合成气冷却器用于从离开燃烧区的气态副产物移除热。RSC可利用管道和/或凸缘联接成与气化器流动连通或可与气化器集成地形成并且与气化器一起容纳在单一容器中。RSC包括多个换热器悬垂件(pendant)，其配置成从流动穿过RSC的气态副产物移除热。在换热器中形成的蒸汽/水混合物引导到蒸汽鼓，其中，饱和蒸汽抽出和引导到下游过程以做功或加热其他流体。然而，使饱和蒸汽过热将提高蒸汽的质量和有用性。

发明内容

在一个实施例中，气化器包括压力容器，其包括大致柱形的壳体、上头部和下头部。气化器还包括：耐火壁，其与壳体大致同心并且从壳体径向向内隔开；和过热器换热器，其安装在壳体和耐火壁之间。

在另一个实施例中，提供一种气化器中的热回收的方法。气化器包括被耐火壁围绕的燃烧区、围绕耐火壁的压力容器的壳体和换热器。该方法包括：将换热器设置在耐火壁和壳体之间的环形空间中；和在换热器的入口处接收饱和蒸汽流。该方法还包括：由饱和蒸汽从燃烧区接收热流，使得蒸汽是过热的；和利用过热蒸汽从换热器传递热。

在又一个实施例中，气化系统包括：气化器，其具有大致柱形的壳体、上头部和下头部。气化系统还包括：气化器内的燃烧器，其中，燃烧器构造成将燃烧产物指引到气化器的出口通路；和燃料喷射系统，其构造成将燃料喷射到燃烧器中。气化系统进一步包括：耐火壁，其与壳体大致同心并且从壳体径向向内隔开；和在壳体和耐火壁之间的过热器换热器。

附图说明

图1至3示出了本文中描述的方法和系统的示范实施例。

图1是根据本发明的示范实施例的整体气化联合循环(IGCC)发电系统的示意图；

图2是根据本发明的示范实施例的图1中示出的气化器的侧视立面图；和

图3是根据本发明的示范实施例的图2中示出的环形过热器换热器的透视图。

具体实施方式

下列详细描述经由实例并且不经由限制说明本发明的实施例。设想本发明大体应用于从过量的区域移除热和以可回收的方式使用热，以提高工业、商业和住宅应用中的系统的效率。

如在本文中使用的，以单数叙述并且以单词“一”或“一个”开始的元件或步骤应当理解为不排除多个元件或步骤，除非明确地叙述这种排除。此外，涉及本发明的“一个实施例”不意图解释为排除也包括所叙述特征的附加实施例的存在。

图1是示范整体气化联合循环(IGCC)发电系统10的示意图。IGCC系统10大体包括主空气压缩机12、联接成与压缩机12流动连通的空气分离单元(ASU)14、联接成与ASU14流动连通的气化器16、联接成与气化器16流动连通的辐射合成气冷却器(RSC)18、联接成与合成气冷却器18流动连通的燃气涡轮发动机20和联接成与合成气冷却器18流动连通的蒸汽涡轮22。在各种实施例中，气化器16和RSC18是利用互连管道或凸缘对凸缘配合而联接成流动连通的分离压力容器。在其他实施例中，气化器16和RSC18由具有气化器部分和RSC部分的单一压力容器形成。在一个实施例中，RSC部分从气化器部分径向向外一起定位在单一压力容器中。

在操作中，压缩机12压缩环境空气，其接着引导到ASU14。在示范实施例中，除了来自压缩机12的压缩空气之外，来自燃气涡轮发动机压缩机24的压缩空气供应到ASU14。可选地，来自燃气涡轮发动机压缩机24的压缩空气供应到ASU14，而不是来自压缩机12的压缩空气供应到ASU14。在示范实施例中，ASU14使用压缩空气以产生被气化器16使用的氧气。更具体地，ASU14使压缩空气分离成氧气(O₂)和气体副产物(有时被称为“过程气体”)的分离流。O₂流引导到气化器16，用于在产生部分氧化气体(在本文中被称为“合成气”)时使用，该部分氧化气体用于被燃气涡轮发动机20用作燃料，如在下面更详细地描述的。