[其他]合成气冷却组件

说明书

本实用新型涉及一种合成气冷却组件。用于冷却由煤、重质石油渣油和/或其它气化反应器（1）产生的热合成气的合成气冷却器（SGC）组件（10）包括蒸汽过热器（SSH，16），所述蒸汽过热器在另一热交换器（15）的下游布置在合成气冷却通道（11）中以通过减少SSH结垢和合成气通量（F）湍流来优化和稳定SSH性能。

技术领域

本实用新型涉及合成气冷却组件。

背景技术

合成气是术语合成气体的常用缩写，并且通常包括至少氢(H₂) 和一氧化碳(CO)的混合物。可以通过在气化反应器中在高温下部分地氧化煤、重质石油渣油、生物质和/或另一种碳质原料生产合成气。

当离开气化反应器时，合成气可以具有1300至1600℃之间的温度。

随后合成气可以被骤冷到700至1000℃之间的温度并且然后在合成气冷却器(SGC)中进一步冷却到典型地低于350℃的温度，所述合成气冷却器包括蒸汽过热器和若干水蒸发器热交换器。

例如从国际专利申请WO2011/089140，WO2011/003889， WO2012/028550和WO2013/041543已知这样的合成气冷却器(SGC)，或合成气冷却组件。

已知的合成气冷却器(SGC)包括也称为SSH的蒸汽过热器热交换器，并且当在合成气的流动方向上看时，称为蒸发器的、水在其中被蒸发的一个或多个热交换器(H₂O-EVAP)位于蒸汽过热器(SSH) 热交换器的下游。

在从现有技术参考文献已知的常规合成气冷却器(SGC)设计中，当在合成气流动方向上看时，过热器(SSH)直接放置在SGC的入口处。

在大多数常规煤炭和其它碳质原料气化厂中，由于SGC入口处的流动分布不均和结垢，SSH表现不佳。

蒸汽过热器(SSH)通常由饱和蒸汽进给。饱和温度取决于汽包压力水平并且典型地为275℃左右。饱和蒸汽在SSH中过热达到典型地约为400℃的特定温度。高压高温蒸汽可以用于不同的应用，如蒸汽涡轮机发电和/或处理应用。

在一些应用中，可以有安装在蒸发器下游的称为节能器的另一组热交换器。节能器具有与其它热交换器类似的加热表面构造，但是它由过冷水进给。来自高压泵的给水在节能器中被预热，并且然后它被进给到冷却水和蒸汽供应和再循环汽包，冷却水和饱和(蒸汽)经由所述冷却水和蒸汽供应和再循环汽包供应到SSH和其它热交换器。通过安装节能器，可以显著提高热效率。然而，由于合成气中的高酸露点，在合成气冷却器(SGC)中安装节能器可能不可行。

所以，在大多数常规SGC中，给水直接进给到冷却水和蒸汽供应和再循环汽包。一般而言，取决于气化厂配置，SGC和汽包可以具有一个以上的水/蒸汽压力水平。在这样的情况下，SGC和汽包设计和加热表面布置基本上类似于单压力水平布置。由于一个以上的水/蒸汽压力水平在煤气化商业中不太常见，因此在本说明书中将仅参考单压力水平布置。

由SSH排出的过热蒸汽可以供应到蒸汽涡轮机以产生电功率。在这样的情况下，离开过热器(SSH)的过热蒸汽的质量流量、压力和温度需要由设计者可预测和保证。该保证大部分时间是合同义务的一部分，并且受到取决于蒸汽质量流量和温度的不足的清算损失。该不足的主要原因是蒸汽功率输出通过减小蒸汽质量流量和温度而下降。如果蒸汽温度下降到低于某一水平，则蒸汽涡轮机必须被绕过并且因此它将跳闸。这意味着蒸汽涡轮机的可靠性取决于SSH性能，使得意外的SSH性能不佳可能会导致显著的运行损耗。对于现有的合成气冷却组件，最困难的挑战是在SSH出口处达到预定的蒸汽温度，这通常由SSH设计者保证。

关于SSH的设计有下面描述的三个问题：

I)在由不同煤气化厂生产的合成气流中的煤飞灰组合物的结垢行为是不同的，并且取决于气化煤的组成和气化厂操作条件。