專利名稱:用于保護(hù)浸入管的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本文公開的主題涉及氣化器,且更具體地涉及用于氣化器的激冷環(huán)和浸入管(diptube)的設(shè)計(jì)的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù):
氣化器將含碳材料轉(zhuǎn)化成被稱為合成氣體或合成氣的一氧化碳與氫氣的混合物。例如,整體氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)發(fā)電設(shè)備包括一個(gè)或多個(gè)氣化器,氣化器使給料在高溫下與氧氣和/或蒸汽發(fā)生反應(yīng)以產(chǎn)生合成氣。一旦氣化,得到的合成氣可能包括不希望有的成分,諸如灰燼。因此,可引導(dǎo)合成氣通過激冷單元以將合成氣冷卻到飽和溫度并移除諸如渣的不希望有的成分。但是,激冷單元的某些構(gòu)件的使用壽命可由于暴露于合成氣和/或渣而受到影響,這可能降低氣化器的效率和/或縮小其運(yùn)轉(zhuǎn)范圍。
發(fā)明內(nèi)容
以下概述了與原始要求保護(hù)的發(fā)明的范圍相稱的特定實(shí)施例。這些實(shí)施例并非意圖限制要求保護(hù)的發(fā)明的范圍,相反,這些實(shí)施例僅意圖提供本發(fā)明的可能形式的簡(jiǎn)要概括。實(shí)際上,本發(fā)明可包含與以下闡述的實(shí)施例相似或不同的各種形式。在第一實(shí)施例中,一種系統(tǒng)包括構(gòu)造成將氣體引向貯槽的浸入管。該浸入管包括內(nèi)表面和外表面。該系統(tǒng)還包括聯(lián)接到浸入管上的激冷環(huán)。該激冷環(huán)構(gòu)造成向貯槽提供流過浸入管的內(nèi)表面和外表面兩者的激冷流體流。在第二實(shí) 施例中,一種系統(tǒng)包括氣化器、激冷室和浸入管,該氣化器包括構(gòu)造成將給料轉(zhuǎn)化成合成氣體的反應(yīng)室,該激冷室構(gòu)造成冷卻合成氣體,該浸入管設(shè)置在反應(yīng)室的下游。該浸入管包括內(nèi)表面和外表面。該氣化器還包括激冷環(huán),激冷環(huán)構(gòu)造成向激冷室提供流過浸入管的內(nèi)表面和外表面兩者的激冷流體流。在第三實(shí)施例中,一種方法包括使給料在反應(yīng)室中氣化以產(chǎn)生合成氣體并且使合成氣體從反應(yīng)室經(jīng)浸入管流向激冷室。該浸入管包括內(nèi)表面和外表面。該方法還包括使合成氣體在激冷室中激冷以冷卻合成氣體。激冷包括從聯(lián)接到浸入管上的激冷環(huán)提供激冷流體流。該方法還包括通過使激冷流體流流過浸入管的內(nèi)表面和外表面兩者來保護(hù)浸入管。
當(dāng)參照附圖閱讀以下具體實(shí)施方式
時(shí),本發(fā)明的這些和其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將變得更好理解,全部附圖中相似的符號(hào)代表相似的部件,其中:
圖1是結(jié)合了激冷環(huán)組件和浸入管的氣化器的示例性實(shí)施例的示意 圖2是激冷環(huán)組件和浸入管的實(shí)施例的軸向截面 圖3是激冷環(huán)和浸入管的實(shí)施例的軸向截面圖;以及 圖4是激冷環(huán)組件和浸入管的實(shí)施例的軸向截面圖。零部件列表3軸向軸線4給料5徑向軸線6氧氣7周向軸線8緩和劑10氣化器12反應(yīng)室14冷卻器16保護(hù)屏障18底端
20示出了未經(jīng)處理的合成氣體的箭頭22激冷環(huán)
23激冷水24激冷水入口
25示出了外激冷流體流的箭頭26浸入管
27示出了內(nèi)激冷流體流的箭頭28激冷室貯槽
32示出了離開的未經(jīng)處理的合成氣體的箭頭
33氣體洗滌器單元
34導(dǎo)流管
50外腔室
52內(nèi)腔室
53內(nèi)腔室的形狀
54分隔件
55分隔件的厚度
56熱面
58激冷水閥
60激冷水供應(yīng)源
62內(nèi)分隔件開口
63內(nèi)分隔件開口的高度
64擋流板
65擋流板的形狀
66內(nèi)激冷環(huán)開口
67浸入管的內(nèi)表面
68外分隔件開口
69外分隔件開口的聞度
70外激冷環(huán)開口71浸入管的外表面 72控制器
73信號(hào) 74傳感器 80水平部分 82豎直部分 100下豎直部分 102水平部分 104上豎直部分。
具體實(shí)施例方式下面將描述本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)特定實(shí)施例。為了致力于提供這些實(shí)施例的簡(jiǎn)明描述,說明書中可能未描述實(shí)際實(shí)施方案的所有特征。應(yīng)當(dāng)理解的是,在任何此類實(shí)際實(shí)施方案的開發(fā)過程中,與任何工程或設(shè)計(jì)方案一樣,必須做出許多針對(duì)實(shí)施方案的決定以實(shí)現(xiàn)開發(fā)者的特定目標(biāo),例如服從系統(tǒng)相關(guān)和商業(yè)相關(guān)的約束,其可能因?qū)嵤┓桨付?。此夕卜,?yīng)當(dāng)理解的是,此類開發(fā)努力可能是復(fù)雜和耗時(shí)的,但對(duì)于受益于本公開內(nèi)容的技術(shù)人員來說不過是日常的設(shè)計(jì)、制作和制造工作。當(dāng)介紹本發(fā)明的各種實(shí)施例的元件時(shí),用詞“一 ”、“ 一個(gè)”、“該”和“所述”意指存在一個(gè)或多個(gè)元件。用語“包含”、“包括”和“具有”意圖是包括性的并意味著可存在有別于所列元件的另外的元件。如以下詳細(xì)論述的,所公開的實(shí)施例包括構(gòu)造成將氣體引向貯槽的浸入管和聯(lián)接到浸入管上的激冷環(huán)。該浸入管可包括內(nèi)表面和外表面。例如,內(nèi)表面可包圍或面向氣流且外表面可與內(nèi)表面相對(duì)。激冷環(huán)可向貯槽提供流過浸入管的內(nèi)表面和外表面兩者的激冷流體流(例如,水流、空氣流等 )。例如,流過浸入管的內(nèi)表面和外表面的激冷流體流可基本或完全覆蓋內(nèi)表面和外表面。此外,流過內(nèi)表面和外表面的激冷流體流可彼此相同或者不同。在某些實(shí)施例中,激冷單元可包括這種浸入管和激冷環(huán)組件并且在任何類型的氣體處理或加工單元中使用。在其它實(shí)施例中,浸入管和激冷環(huán)可被包括在諸如那些設(shè)置在發(fā)電設(shè)備中的反應(yīng)器、氣化器或任何其它部分氧化系統(tǒng)中。例如,氣化器可包括將給料轉(zhuǎn)化為合成氣體的反應(yīng)室和冷卻合成氣體的激冷室。氣化器可包括浸入管,浸入管可設(shè)置在反應(yīng)室和激冷室之間。氣化器也可包括激冷環(huán)。從反應(yīng)室傳送到激冷室的合成氣體可能處于高溫下,這會(huì)影響氣化器的某些構(gòu)件,諸如浸入管。因此,流過浸入管的內(nèi)表面和外表面兩者的激冷流體流可有助于保護(hù)浸入管免受在反應(yīng)室中產(chǎn)生的熱合成氣體或熔渣的影響。合成氣體和熔渣可統(tǒng)稱為熱氣化產(chǎn)物。在某些實(shí)施例中,浸入管的內(nèi)表面可暴露于熱氣化產(chǎn)物。因此,流過浸入管的內(nèi)表面的激冷流體流可有助于通過散熱來保護(hù)浸入管,由此降低浸入管的溫度。此外,流過浸入管的外表面的激冷流體流可有助于從浸入管移除另外的熱,由此將浸入管的溫度維持在最大閾值以下。使浸入管在最高溫度閾值以上操作可能造成諸如但不限于燒壞、翹曲、開裂和類似故障的問題。此類浸入管故障可能造成整個(gè)激冷系統(tǒng)中的熱氣體的泄漏并因此可能對(duì)氣化器造成損壞。燒壞可以指當(dāng)浸入管與熱氣化產(chǎn)物直接接觸時(shí)。通過幫助保護(hù)浸入管,流過內(nèi)表面和外表面兩者的激冷流體流可降低氣化器維護(hù)的頻率,由此提高氣化器的運(yùn)轉(zhuǎn)可用性。在更進(jìn)一步的實(shí)施例中,一種方法可包括使給料在反應(yīng)室中氣化以產(chǎn)生合成氣體,使合成氣體從反應(yīng)室經(jīng)浸入管流向激冷室,使合成氣體在激冷室中激冷以冷卻合成氣體,并且通過使激冷流體流流過浸入管的內(nèi)表面和外表面兩者來保護(hù)浸入管。圖1是氣化器10的不例性實(shí)施例的不意圖,該氣化器可包括浸入管26,浸入管26由其內(nèi)表面和外表面兩者上的激冷流體流保護(hù)。在以下論述中,可能提及各種方向,諸如氣化器10的軸向方向或軸線3、徑向方向或軸線5以及周向方向或軸線7。浸入管26可以是環(huán)形管、正方形管、矩形管、卵形管、多邊形管或任何其它幾何成形的管。因此,內(nèi)表面可以是環(huán)形(或其它形狀的)內(nèi)表面,而外表面可以是環(huán)形(或其它形狀的)外表面。氣化器10可分為反應(yīng)室12和構(gòu)造成冷卻在反應(yīng)室12中產(chǎn)生的氣體的冷卻器14。例如,冷卻器14可包括激冷單元、激冷室、激冷池、合成氣冷卻器、輻射式合成氣冷卻器、對(duì)流式合成氣冷卻器或其任意組合。保護(hù)屏障16可限定反應(yīng)室12。保護(hù)屏障16可充當(dāng)物理屏障、熱屏障、化學(xué)屏障或其任意組合??捎糜诒Wo(hù)屏障16的材料的實(shí)例包括但不限于耐火材料、耐火金屬、非金屬材料、粘土、陶瓷、金屬陶瓷以及鋁、硅、鎂和鈣的氧化物。此外,用于保護(hù)屏障16的材料可為磚塊、澆注料、涂層或其任意組合。給料4與氧氣6和諸如蒸汽的可選緩和劑8 —起可經(jīng)一個(gè)或多個(gè)入口導(dǎo)入氣化器10的反應(yīng)室12而轉(zhuǎn)化成原質(zhì)或未經(jīng)處理的合成氣體,例如一氧化碳和氫氣的混合物,其也可包括渣和其它污染物。在某些實(shí)施例中,可使用空氣或富氧空氣代替氧氣6。未經(jīng)處理的合成氣體也可描述為未經(jīng)處理的氣體。氣化器10中的轉(zhuǎn)化可通過使給料遭遇蒸汽和氧氣來完成,該蒸汽和氧氣根據(jù)所采用的氣化器10的類型處于例如從大約20bar至IOObar或30至85bar的升高的壓力和例如大約1100攝氏度至1450攝氏度的溫度下。在這些條件下,渣處于熔化狀態(tài)并稱為熔渣。在其他實(shí)施例中,熔渣可以不完全處于熔化狀態(tài)。例如,熔渣可包括懸浮在熔渣中的固體(未熔化的)顆粒。來自反應(yīng)室12的高壓、高溫、未經(jīng)處理的合成氣可經(jīng)保護(hù)屏障16的底端18進(jìn)入冷卻器14,如箭頭20所示。一般而言,冷卻器14可用于降低未經(jīng)處理的合成氣體的溫度。在某些實(shí)施例中,激冷環(huán)22可位于保護(hù)屏障16的底端18附近。激冷環(huán)22構(gòu)造成向冷卻器14提供諸如激冷水或激冷空氣的激冷流體流。在圖示的實(shí)施例(例如,化學(xué)應(yīng)用)中,冷卻器14可以是激冷池且激冷環(huán)22可位于反應(yīng)室12和激冷池之間。在其它實(shí)施例(例如,發(fā)電應(yīng)用)中,冷卻器14可以是合成氣冷卻器和激冷室,且激冷環(huán)22可位于合成氣冷卻器和激冷室之間。在某些實(shí)施例中,保護(hù)屏障16的構(gòu)造可有助于保護(hù)激冷環(huán)22免受合成氣體和/或熔渣影響。如圖所示,來自氣體洗滌器單元的激冷水23或激冷流體流可經(jīng)激冷水入口 24被接收到冷卻器14 (例如,激冷室)中。一般而言,激冷水23可流經(jīng)激冷環(huán)22并流下浸入管26進(jìn)入激冷室貯槽28。激冷水23可如箭頭25所示流下浸入管26的外表面并如箭頭27所示流下浸入管26的內(nèi)表面。在某些實(shí)施例中,激冷水流25和27可以是與環(huán)形內(nèi)表面和外表面一致的環(huán)形水流25和27。但是,流25和27可以是與內(nèi)表面和外表面一致的其它形狀的流。因此,激冷水23可冷卻未經(jīng)處理的合成氣體,合成氣體隨后可在被冷卻后經(jīng)合成氣體 出口 30離開激冷室14,如箭頭32所示。在某些實(shí)施例中,激冷水24可包括任何液態(tài)或氣態(tài)冷卻劑,諸如惰性氣體或其他流體。換言之,盡管所示實(shí)施例使用激冷水23,但可以使用任何激冷流體23 (例如,液體和/或氣體)作為冷卻劑。在一些實(shí)施例中,共軸的導(dǎo)流管34可包圍浸入管26以形成未經(jīng)處理的合成氣體可上升通過的環(huán)形通路。合成氣體出口 30 —般可定位成與激冷室貯槽28分離并位于其上方并且可用于將未經(jīng)處理的合成氣和任何水傳遞到氣體洗滌器單元以進(jìn)行處理,如方框33所示。例如,氣體洗滌器單元可移除細(xì)的固體顆粒和其它污染物。此外,氣體洗滌器單元可從未經(jīng)處理的合成氣體移除所夾雜的水,這些水然后可在氣化器10的激冷室14內(nèi)被用作激冷水23。來自氣體洗滌器單元的經(jīng)處理的合成氣體最終可被引導(dǎo)到例如化學(xué)過程或燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒器。圖2是激冷環(huán)22 (例如,中空環(huán)形環(huán))和浸入管26 (例如,環(huán)形管)的一部分的軸向截面圖。圖2中與圖1中所示的那些相同的元件標(biāo)有相同的參考標(biāo)號(hào)。在圖示的實(shí)施例中,激冷環(huán)22包括通過分隔件54(例如,環(huán)形分隔件)分隔的外腔室50 (例如,外環(huán)形腔室)和內(nèi)腔室52 (例如,內(nèi)環(huán)形腔室)。分隔件54可由厚度55限定,該厚度55可調(diào)節(jié)以為分隔件54提供充分的強(qiáng)度。內(nèi)腔室52的熱面56朝向從反應(yīng)室12流向冷卻器14的未經(jīng)處理的合成氣體。在某些實(shí)施例中,激冷水23可在進(jìn)入聯(lián)接到激冷環(huán)22上的激冷水供應(yīng)源60前流經(jīng)激冷水閥58。激冷水閥58可調(diào)節(jié)通往激冷環(huán)22的激冷水23的流率。如圖2中所示,分隔件54可包括內(nèi)分隔件開口 62,內(nèi)分隔件開口 62使激冷水23能夠從外腔室50流向內(nèi)腔室52。內(nèi)分隔件開口 62可以是形成在分隔件54中的連續(xù)、環(huán)形槽或形成在分隔件54中的多個(gè)開口。內(nèi)分隔件開口 62可由可選擇成調(diào)節(jié)通過內(nèi)分隔件開口 62的激冷水23的流率的內(nèi)分隔件直徑或高度63限定。例如,較大的內(nèi)分隔件開口 62可實(shí)現(xiàn)進(jìn)入內(nèi)腔室52中的激冷水23的較高流率。類似地,較小的內(nèi)分隔件開口 62可實(shí)現(xiàn)進(jìn)入內(nèi)腔室52中的激冷水23的較低流率。此外,內(nèi)分隔件開口 62的形狀可選擇成進(jìn)一步調(diào)節(jié)進(jìn)入內(nèi)腔室52中的激冷水23的流率。在某些實(shí)施例中,擋流板64(例如,環(huán)形擋流板)可設(shè)置在內(nèi)腔室52中以幫助靠著熱面56引導(dǎo)激冷水23。例如,擋流板64的形狀65(例如,彎曲形狀)可大致對(duì)應(yīng)于內(nèi)腔室52沿?zé)崦?6的形狀53 (例如,彎曲形狀)。因此,在可能希望激冷環(huán)22的附加冷卻的情況下,擋流板64可有助于靠著熱面56引導(dǎo)激冷水23的流。在某些實(shí)施例中,擋流板64可聯(lián)接到分隔件54、浸入管26、激冷環(huán)22或其任意組合上。在圍繞擋流板64流動(dòng)后,激冷水23可經(jīng)內(nèi)激冷環(huán)開口 66離開激冷環(huán)22,這使激冷水23能夠流過浸入管26的內(nèi)表面67(例如,環(huán)形內(nèi)表面),如箭頭27所示。如圖2中所示,內(nèi)表面67包圍或面向來自反應(yīng)室12的未經(jīng)處理的合成氣體,如箭頭20所示。在某些實(shí)施例中,激冷環(huán)22可包括圍繞激冷環(huán)22周向設(shè)置的多個(gè)內(nèi)激冷環(huán)開口 66。在更進(jìn)一步的實(shí)施例中,多個(gè)內(nèi)激冷環(huán)開口 66可構(gòu)造成向沿內(nèi)表面67的激冷水23的流賦予渦旋運(yùn)動(dòng)(例如,沿周向方向7)。例如,每一個(gè)內(nèi)激冷環(huán)開口 66都可以一定角度與氣化器10的軸向軸線3對(duì)準(zhǔn)。內(nèi)激冷環(huán)開口 66也可用于調(diào)節(jié)激冷水23沿內(nèi)表面67的流率。
如圖2中所不,分隔件54可包括外分隔件開口 68,該外分隔件開口 68可使激冷水23能夠從外腔室50沿浸入管26的外表面71 (例如,環(huán)形外表面)流動(dòng)。外表面71可與內(nèi)表面67相對(duì)。此外,外分隔件開口 68可構(gòu)造為分隔件54中的連續(xù)、環(huán)形槽或者作為多個(gè)開口。此外,外分隔件68的直徑或高度69可選擇成調(diào)節(jié)激冷水23沿外表面71的流率,該流率可與激冷水23沿內(nèi)表面67的流率相同或不同。此外,外分隔件開口 68的形狀可選擇成調(diào)節(jié)激冷水23的流率。如圖2中所示,擋流板64和浸入管26的構(gòu)造阻擋了流經(jīng)外分隔件開口 68的激冷水23進(jìn)入內(nèi)腔室52。相反,激冷水23經(jīng)外激冷環(huán)開口 70離開而流過外表面71,如箭頭25所示。在某些實(shí)施例中,外激冷環(huán)開口 70可構(gòu)造成以與內(nèi)激冷環(huán)開口 66相似的方式向流過外表面71的激冷水23賦予渦旋運(yùn)動(dòng)(例如,沿周向方向7)。激冷水23的這種渦旋運(yùn)動(dòng)可有助于在浸入管26的內(nèi)表面27和外表面25上提供激冷水23的更均勻或分布的流。激冷水23沿外表面71的渦旋運(yùn)動(dòng)可在與激冷水23沿內(nèi)表面67的渦旋運(yùn)動(dòng)相同或相反的方向上。外激冷環(huán)開口 70也可用于調(diào)節(jié)激冷水23沿外表面71的流率。如圖2中所示,分隔件54的設(shè)計(jì)可相對(duì)簡(jiǎn)單并且可對(duì)已有的激冷環(huán)22進(jìn)行改型翻新。通過提供流過浸入管26的內(nèi)表面27和外表面25兩者的激冷水23,保護(hù)了浸入管26免受來自反應(yīng)室12的未經(jīng)處理的合成氣體和渣的影響。例如,沿內(nèi)表面27流動(dòng)的激冷水23的任何中斷都可造成浸入管26的一部分暴露于未經(jīng)處理的合成氣體。例如,中斷可由內(nèi)激冷環(huán)開口 66的堵塞而造成。但是,流過外表面71的激冷水23的流可提供充分的冷卻以保護(hù)浸入管26免于諸如燒壞的影響。此外,流過內(nèi)表面27和外表面25兩者的激冷水23的流減小了可造成翹曲的跨浸入管26的溫度梯度。在某些實(shí)施例中,可控制外激冷流27與內(nèi)激冷流25的比率 以幫助減小跨浸入管26的溫度梯度。因此,使激冷水23流過內(nèi)表面27和外表面25兩者與使激冷水23僅流過內(nèi)表面27相比為浸入管26提供了附加的保護(hù)。在某些實(shí)施例中,控制器72可響應(yīng)于從傳感器74接收的信號(hào)73而將信號(hào)73傳輸?shù)郊だ渌y58。例如,傳感器74可設(shè)置在氣化器10中的其它位置以指示氣化器10內(nèi)的條件。例如,傳感器74可指示未經(jīng)處理的合成氣體的溫度。如果未經(jīng)處理的合成氣體的溫度超過最大閾值,則控制器72可向激冷水閥58發(fā)送信號(hào)73以提高通向激冷環(huán)22的激冷水23的流率。在其它實(shí)施例中,傳感器74可指示壓力、堵塞狀態(tài)、沿內(nèi)部的渣流、渣輸出、燃料類型、進(jìn)給速度(例如,燃料、氧氣等)等等。在某些實(shí)施例中,可將單獨(dú)的冷卻劑(例如,液體和/或氣體)引導(dǎo)到內(nèi)腔室52和外腔室50。例如,內(nèi)激冷流體流可包括諸如水的液體,并且外激冷流體流可包括諸如惰性氣體的氣體。在其它實(shí)施例中,外激冷流25和內(nèi)激冷流27可以分別控制以改變外激冷流24與內(nèi)激冷流27的比率。例如,可使用分離的供應(yīng)管線和閥來供應(yīng)外激冷流25和內(nèi)激冷流27以提供對(duì)沿外表面71和內(nèi)表面67的流的主動(dòng)控制。圖3是激冷環(huán)22和浸入管26的實(shí)施例的軸向截面圖。圖3中與圖2中所示的那些相同的元件標(biāo)有相同的參考標(biāo)號(hào)。在圖示的實(shí)施例中,為清楚起見省略了激冷水閥58、控制器72和傳感器74。如圖3中所示,分隔件54將激冷環(huán)22分成外腔室50和內(nèi)腔室52。分隔件54包括多個(gè)外分隔件開口 68。因此,激冷水23流經(jīng)外分隔件開口 68并流經(jīng)外激冷環(huán)開口 70以流過外表面71。如圖3中所示,分隔件54包括水平部分80 (例如,盤形壁)和豎直部分82 (例如,環(huán)形壁)。水平部分80聯(lián)接到擋流板64上,而豎直部分82聯(lián)接到水平部分80和激冷環(huán)22的外腔室50上。因此,通向外表面71的激冷水23的流率可通過外分隔件68的數(shù)量和布置,以及流過內(nèi)表面67的激冷水23的余量來指定。在更進(jìn)一步的實(shí)施例中,分隔件54的其它構(gòu)造和布置是可能的。圖4是激冷環(huán)22和浸入管26的實(shí)施例的軸向截面圖。圖4中與圖2中所示的那些相同的元件標(biāo)有相同的參考標(biāo)號(hào)。如圖4中所示,分隔件54將激冷環(huán)22分成外腔室50和內(nèi)腔室52。具體而言,分隔件54包括下豎直部分100 (例如,環(huán)形壁)、水平部分102 (例如,盤形壁)和上豎直部分104 (例如,環(huán)形壁)。下豎直部分100可聯(lián)接到激冷環(huán)22上,水平部分102可聯(lián)接到擋流板64上,而上豎直部分104可聯(lián)接到激冷環(huán)22上。在圖示的實(shí)施例中,上豎直部分104包括內(nèi)激冷環(huán)開口 62。此外,水平部分102和下豎直部分100共同形成外分隔件開口 68。分隔件56的這種布置可使與內(nèi)表面67相比更高流率的激冷水23能夠流過外表面71。如上所述,氣化器10的某些實(shí)施例可包括激冷環(huán)22和浸入管26,其中浸入管26的內(nèi)表面67和外表面71兩者都通過激冷水23來保護(hù)。因此,可保護(hù)內(nèi)表面67和外表面71兩者免受來自反應(yīng)室12的高溫未經(jīng)處理的合成氣體和渣的影響。在某些實(shí)施例中,激冷環(huán)22的某些特征可構(gòu)造成提供和/或調(diào)節(jié)激冷水23沿內(nèi)表面67和外表面71的流率。例如,內(nèi)分隔件開口 62和外分隔件開口 68的大小和/或構(gòu)造可用于提供激冷水23的特定流率。此外,內(nèi)分隔件開口 66和外分隔件開口 70的大小和構(gòu)造可用于提供激冷水23的特定流率。在更進(jìn)一步的實(shí)施例中,激冷水閥58可用于響應(yīng)于氣化器10內(nèi)變化的條件而調(diào)節(jié)通向激冷環(huán)22的激冷水23的整體流率。通過利用流過內(nèi)表面67和外表面71兩者的激冷水流來提供免受高溫影響的附加保護(hù),可延長浸入管26的壽命,由此擴(kuò)展氣化器10的運(yùn)轉(zhuǎn)可用性。具體而言,浸入管26可被保護(hù)以免受各種條件,諸如由高溫造成的金屬燒壞和/或由熱梯度造成的翹曲的影響。此書面描述使用了包括最佳模式在內(nèi)的實(shí)例來公開本發(fā)明,并且還使本領(lǐng)域的任何技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明,包括制造并利用任何裝置或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何所結(jié)合的方法。本發(fā)明可取得專利權(quán)的范圍通過權(quán)利要求來限定,并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它實(shí)例。如果此類其它實(shí)例沒有不同于權(quán)利要求的文字語言所描述的結(jié)構(gòu)元件,或者它們包括與權(quán)利要求的文字語言無實(shí)質(zhì)性區(qū)別的等同結(jié)構(gòu)元件,則認(rèn)為此類其它實(shí)例包含在權(quán)利要求的保護(hù) 范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種系統(tǒng),包括: 浸入管,其構(gòu)造成將氣體引向貯槽,其中所述浸入管包括內(nèi)表面和外表面;以及 激冷環(huán),其聯(lián)接到所述浸入管上,其中所述激冷環(huán)構(gòu)造成向所述貯槽提供流過所述浸入管的所述內(nèi)表面和所述外表面兩者的激冷流體流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng),其特征在于,所述激冷環(huán)包括構(gòu)造成向所述內(nèi)表面提供內(nèi)激冷流體流的多個(gè)內(nèi)激冷環(huán)開口,以及構(gòu)造成向所述外表面提供外激冷流體流的多個(gè)外激冷環(huán)開口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng),其特征在于,所述多個(gè)內(nèi)激冷環(huán)開口和所述多個(gè)激冷環(huán)表面開口構(gòu)造成向所述內(nèi)激冷流體流和所述外激冷流體流賦予渦旋運(yùn)動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng),其特征在于,所述系統(tǒng)包括設(shè)置在所述激冷環(huán)中的分隔件,其中所述分隔件構(gòu)造成將所述激冷流體流分成內(nèi)激冷流體流和外激冷流體流,所述內(nèi)激冷流體流構(gòu)造成流過所述內(nèi)表面,所述外激冷流體流構(gòu)造成流過所述外表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng),其特征在于,所述分隔件包括構(gòu)造成提供所述內(nèi)激冷流體流的內(nèi)分隔件開口和構(gòu)造成提供所述外激冷流體流的外分隔件開口。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng),其特征在于,所述內(nèi)分隔件開口構(gòu)造成提供所述內(nèi)激冷流體流的第一流率且所述外分隔件開口構(gòu)造成提供所述外激冷流體流的第二流率。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng),其特征在于,所述內(nèi)分隔件開口和所述外分隔件開口各自包括多個(gè)開口。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng),其特征在于,所述系統(tǒng)包括設(shè)置在所述激冷環(huán)中的擋流板,其中所述擋流板構(gòu)造成靠著所述激冷環(huán)的熱面表面引導(dǎo)所述內(nèi)激冷流體流。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng),其特征在于,所述激冷流體流包括水或惰性氣體或其組合中的至少一者。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng),其特征在于,所述激冷環(huán)構(gòu)造成向所述貯槽提供流過所述內(nèi)表面的內(nèi)激冷流體流和流過所述外表面的外激冷流體流,其中所述內(nèi)激冷流體流和所述外激冷流體流彼此不同。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng),其特征在于,所述系統(tǒng)包括具有所述浸入管和所述激冷環(huán)的激冷單元、氣化器、反應(yīng)器或部分氧化系統(tǒng)或其任意組合中的至少一者。
12.—種系統(tǒng),包括: 氣化器,其包括:反應(yīng)室,其構(gòu)造成將給料轉(zhuǎn)化為合成氣體;激冷室,其構(gòu)造成冷卻所述合成氣體;浸入管,其設(shè)置在所述反應(yīng)室的下游,其中所述浸入管包括內(nèi)表面和外表面;以及激冷環(huán),其構(gòu)造成向所述激冷室提供流過所述浸入管的內(nèi)表面和外表面兩者的激冷流體流。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng),其特征在于,所述激冷環(huán)包括構(gòu)造成向所述內(nèi)表面提供所述激冷流體流的多個(gè)內(nèi)激冷環(huán)開口,以及構(gòu)造成向所述外表面提供所述激冷流體流的多個(gè)外激冷環(huán)開口。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng),其特征在于,所述系統(tǒng)包括設(shè)置在所述激冷環(huán)中的分隔件,其中所述分隔件構(gòu)造成將所述激冷流體流分成內(nèi)激冷流體流和外激冷流體流,所述內(nèi)激冷流體流構(gòu)造成流過所述內(nèi)表面,所述外激冷流體流構(gòu)造成流過所述外表面。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng),其特征在于,所述分隔件包括構(gòu)造成提供所述內(nèi)激冷流體流的內(nèi)分隔件開口和構(gòu)造成提供所述外激冷流體流的外表面分隔件。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng),其特征在于,所述系統(tǒng)包括: 激冷流體閥,其構(gòu)造成調(diào)節(jié)通向所述激冷環(huán)的所述激冷流體流的流率;以及 控制器,其構(gòu)造成控制所述激冷流體閥以調(diào)節(jié)所述激冷流體流的流率。
17.—種方法,包括: 使給料在反應(yīng)室中氣化以產(chǎn)生合成氣體; 使所述合成氣體從所述反應(yīng)室經(jīng)浸入管流向激冷室,其中所述浸入管包括內(nèi)表面和外表面; 使所述合成氣體在所述激冷室中激冷以冷卻所述合成氣,其中激冷包括從聯(lián)接到所述浸入管上的激冷環(huán)提供激冷流體流;以及 通過使所述激冷流體流流過所述浸入管的內(nèi)表面和外表面兩者來保護(hù)所述浸入管。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法,其特征在于,所述方法包括利用設(shè)置在所述激冷環(huán)中的分隔件將所述激冷環(huán)中的所述激冷流體流分成內(nèi)激冷流體流和外激冷流體流,所述內(nèi)激冷流體流構(gòu)造成流過所述內(nèi)表面,所述外激冷流體流構(gòu)造成流過所述外表面。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法,其特征在于,所述方法包括: 通過設(shè)置在所述分隔件中的內(nèi)分隔件開口提供所述內(nèi)激冷流體流;以及 使外激冷流體流流經(jīng)設(shè)置在所述分隔件中的外分隔件開口。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法,其特征在于,所述方法包括: 使構(gòu)造成流過所述內(nèi)表面的內(nèi)激冷流體流流經(jīng)設(shè)置在所述激冷環(huán)中的多個(gè)內(nèi)激冷環(huán)開口 ;以及 使構(gòu)造成流過所述外表面的外激冷流體流流經(jīng)設(shè)置在所述激冷環(huán)中的多個(gè)外激冷環(huán)開口。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于保護(hù)浸入管的系統(tǒng)和方法,具體而言,一種系統(tǒng)包括構(gòu)造成將氣體引向貯槽的浸入管。該浸入管包括內(nèi)表面和外表面。該系統(tǒng)還包括聯(lián)接到浸入管上的激冷環(huán)。該激冷環(huán)構(gòu)造成向貯槽提供流過浸入管的內(nèi)表面和外表面兩者的激冷流體流。
文檔編號(hào)C10J3/84GK103194261SQ20131000161
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月5日
發(fā)明者A.庫馬, P.瑪里卡蒂 申請(qǐng)人:通用電氣公司