用于在高夹带下操作骤冷洗涤器系统的控制系统和方法

专利名称：用于在高夹带下操作骤冷洗涤器系统的控制系统和方法
技术领域：
本文公开的主题涉及用于在高夹带下操作骤冷洗涤器系统的系统和方法。
背景技术：
大体上，整体煤气化联合循环(IGCC)动力装置能够从诸如煤的各种烃类给料中 相对清洁和高效地产生能量。IGCC技术可通过在气化器中与蒸汽或水反应来将烃类给料转 化成一氧化碳和氢气的气体混合物，即“合成气”(合成煤气)。可在传统的联合循环动力 装置中将这些气体清洁、处理和用作燃料。例如，可将合成气供给到IGCC动力装置的燃气 涡轮的燃烧器中，且点燃该合成气以对用于在发电时使用的燃气涡轮供以动力。在某些应 用中，由气化器产生的合成气可用来生产化学制品，而不用于在IGCC动力装置中使用。通 常，过量的水可夹带在由气化器产生的合成气中。

发明内容
下面对在范围方面与原本要求保护的发明相当的某些实施例进行概述。这些实施 例不意图限制要求保护的发明的范围，而是相反，这些实施例仅意图提供本发明的可能形 式的简要概述。实际上，本发明可包括可能类似于或异于下面所论述的实施例的各种形式。在第一个实施例中，一种系统包括气化器。该气化器包括构造成以便将烃类给料、 氧气和蒸汽转化成合成煤气的反应室。该气化器还包括构造成以便冷却合成煤气的骤冷 室。该系统还包括构造成以便从合成煤气中移除杂质和水的气体洗涤器。该系统进一步包 括从骤冷室到气体洗涤器的合成煤气输送线路。合成煤气输送线路构造成以便将合成煤气 从骤冷室输送到气体洗涤器。该系统还包括从气体洗涤器的气体洗涤器贮槽到骤冷室的骤 冷环的第一回水流动线路。该第一回水流动线路构造成以便将第一水流输送到骤冷室的骤 冷环。该系统还包括从气体洗涤器的气体洗涤器贮槽到骤冷室的骤冷室贮槽的第二回水流 动线路。该第二回水流动线路构造成以便将从合成煤气中移除的第二水流输送到骤冷室的 骤冷室贮槽。在第二个实施例中，一种系统包括骤冷室和气体洗涤器。该系统还包括从气体洗 涤器的气体洗涤器贮槽直接到骤冷室的骤冷室贮槽的第一流动线路。该系统进一步包括构 造成以便通过第一流动线路将第一水流从气体洗涤器的气体洗涤器贮槽直接泵送到骤冷 室的骤冷室贮槽的、在第一流动线路中的第一泵。在第三个实施例中，一种系统包括构造成以便通过第一供水线路将水从气体洗涤 器的气体洗涤器贮槽直接泵送到骤冷室的骤冷室贮槽的第一供水泵。


当参照附图阅读以下详细描述时，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得 更好理解，在附图中，同样的符号在所有图中表示同样的部件，其中图1是整体煤气化联合循环(IGCC)动力装置的一个实施例的示意性简图2是图1的气化器和气体洗涤器单元的一个示例性实施例的示意图；图3是使用了主回水线路和副回水线路两者的图1的气化器和气体洗涤器单元的 一个示例性实施例的示意图；图4是使用了主回水线路和副回水线路两者以及主回水泵和副回水泵的图1的气 化器和气体洗涤器单元的一个示例性实施例的示意图；以及图5A和5B示出了用于控制通过主回水线路的骤冷水以及通过副回水线路的补充 水的流率的一种示例性方法的流程图。部件列表
10整体煤气化联合循环(IGCC)系统12燃料源14给料制备单元16气化器18 炉·20气体洗涤器单元22 硫24硫处理器26 盐28水处理单元30气体处理器32残余气体成分34燃烧器36燃气涡轮发动机38空气分离单元(ASU)40补充空气压缩机42稀释氮气(DGAN)压缩机44 涡轮46传动轴48压缩机5O 负载52蒸汽涡轮发动机54热回收蒸汽发生(HRSG)系统56第二负载58冷凝器60冷却塔62反应室64骤冷室66耐火衬套68耐火衬套底端70高压、高温的脏合成气的方向
72骤冷环74骤冷水入口76主回水线路78浸渍管 80骤冷室贮槽82合成气出口84经冷却的脏合成气的方向86合成气输送线路88合成气入口90气体洗涤器单元贮槽92骤冷水出口94主回水泵96主流动控制阀98主流动控制传感器100副回水线路102骤冷室贮槽入口104副流动控制阀106副流动控制传感器108副回水泵110水旁路线路112气体洗涤器单元贮槽入口114旁路控制阀116 方法118方法步骤120方法步骤122方法步骤124方法步骤126方法步骤128方法步骤130方法步骤132方法步骤134方法步骤136方法步骤138方法步骤140方法步骤
具体实施例方式下面将对本发明的一个或多个具体实施例进行描述。为了致力于提供对这些实施 例的简明描述，可能不会在说明书中对实际实现的所有特征进行描述。应当理解，当例如在任何工程或设计项目中开发任何这种实际实现时，必须作出许多对实现而言专有的决定来 实现开发者的具体目标，例如符合与系统有关及与商业有关的约束，开发人员的具体目标 可在一种实现与另一种实现之间彼此有所不同。此外，应当理解，这种开发工作可能是复 杂和耗时的，但尽管如此，对具有本公开的益处的普通技术人员来说，这种开发工作将是设 计、生产和制造的例行任务。当介绍本发明的各实施例的元件时，冠词“一个”、“一种”、“该”和“所述”意图表 示存在一个或多个该元件。用语“包括”、“包含”和“具有”意图为包括性的，且表示除了列 出的元件之外，可存在另外的元件。 所公开的实施例包括用于在高夹带(例如捕获在由气化器产生的合成气内的大 量的水)下操作气化器骤冷洗涤器系统的系统和方法。该气化器骤冷洗涤器系统可包括具 有反应室和骤冷室的气化器，以及气体洗涤器单元。大体上，可在气化器的反应室内产生合 成气。可在非常高的压力和温度处产生合成气。这样，在将合成气引导到气体洗涤器单元 (在此处，可移除杂质和夹带的水)中之前，可使用气化器的骤冷室来冷却合成气。骤冷室 大体可使用来自气体洗涤器单元的骤冷水来冷却合成气。特别地，可将骤冷水引入骤冷室 的骤冷环中。不幸的是，在骤冷冷却过程期间，一定量的骤冷水可以以蒸气和液相的形式夹 带在所产生的合成气内。所公开的实施例可用于通过将水的一部分从气体洗涤器单元直接 引导到骤冷室的贮槽中来降低合成气内的过量的水夹带的量。大体上，可通过副回水线路 将补充水引导到骤冷室的贮槽中，副回水线路可大体与用来将骤冷水从气体洗涤器单元引 导到骤冷室的骤冷环中的主回水线路平行地延伸。通过将水的一部分从气体洗涤器单元直 接引导到骤冷室的贮槽中而非引导到骤冷室的骤冷环中，气化器骤冷洗涤器系统可能能够 在对气化器骤冷洗涤器系统的改变最小或无改变的情况下以更高的生产率进行操作。图1是可由合成气供以动力的整体煤气化联合循环(IGCC)系统10的一个实施例 的示意图。IGCC系统10的构件可包括可用作用于IGCC系统10的能量源的燃料源12，例 如固体供料。燃料源12可包括煤、石油焦、生物量、木质材料、农业废料、焦油、焦炉气和浙 青，或其它含碳物。可将燃料源12的固体燃料传送到给料制备单元14。给料制备单元14例如可通过 对燃料源12进行截断、碾磨、切碎、粉化、压块或码垛堆积来重新设定燃料源12的大小或者 重新设定燃料源12的形状，以产生给料。另外，可将水或其它适当的液体添加到给料制备 单元14中的燃料源12，以产生浆料给料。在其它实施例中，不对燃料源12添加液体，因此 产生了干的给料。可将给料从给料制备单元14传送到气化器16。气化器16可将给料转化成合成气， 例如一氧化碳和氢气的组合。取决于所使用的气化器16的类型，可通过使给料经受处于升 高的压力(例如从约400psia至1300psia)和温度(例如约2200° F至2700° F)的受控 制的量的蒸汽和氧气来实现此转化。给料在热解过程期间的加热可产生固体(例如炭)和 残余气体(例如一氧化碳、氢气和氮气)。由于热解过程从给料中残余的炭可仅重达原始给 料的重量的约30%。气化器16中的燃烧反应可包括将氧气引导到炭和残余气体。炭和残余气体可与 氧气反应，以形成二氧化碳和一氧化碳，这对随后的气化反应提供热。在燃烧过程期间的温 度的范围可为从约2200° F至约2700° F。另外，可将蒸汽和/或水引入气化器16中。气化器使用蒸汽和/或水和氧气，以允许一些给料燃烧，以产生一氧化碳和能量，且驱动将另 外的给料转换成氢气和另外的二氧化碳的第二反应。这样，就可由气化器16制造所产生的气体。例如，所产生的气体(合成气)可包 括约85%的一氧化碳和氢气，以及CH4、HC1、HF、C0S、NH3、HCN和H2S (基于给料的硫含量)。 但是，合成气成分可在广泛的范围内变化，这取决于所使用的给料和/或具体的气化应用。 这个所产生的气体可被称为“脏合成气”。气化器16还可产生废料，例如炉渣18，其可为湿 灰材料。如在下面更加详细地描述的那样，可使用气体洗涤器单元20来清洁脏合成气。气 体洗涤器单元20可洗涤脏合成气，以从脏合成气中移除HCl、HF、COS、HCN和H2S,这可包括 通过例如硫处理器24中的酸性气体移除过程来在硫处理器24中分离硫22。另外，气体洗 涤器单元20可通过水处理单元28使盐26与脏合成气分开，水处理单元28可使用水净化 技术来从脏合成气中产生可使用的盐26。随后，可从气体洗涤器单元20中产生清洁的合成 气。 可使用气体处理器30来从清洁的合成气中移除残余气体成分32，例如氨和甲烷， 以及甲醇或其它残余化学制品。但是，从清洁的合成气中移除残余气体成分32是可选的， 因为即便是在包含残余气体成分32 (例如废气)时，清洁的合成气也可用作燃料。可将这 个清洁的合成气作为可燃燃料引导到燃气涡轮发动机36的燃烧器34 (例如燃烧室)中。IGCC系统10可进一步包括空气分离单元(ASU) 38。ASU38可使用例如蒸馏技术将 空气分离成成分气体。ASU38可从由补充空气压缩机40供应给该ASU38的空气中分离出 氧气，且可将分离出来的氧气输送到气化器16。另外，ASU38可将分离出来的氮气引导到稀 释氮气(DGAN)压缩机42。DGAN压缩机42可将接收自ASU38的氮气至少压缩到与燃烧器 34中的压力水平相等的压力水平，以便不干涉合成气的恰当燃烧。因此，一旦DGAN压缩机 42已经将氮气充分地压缩到足够的水平，DGAN压缩机42就可将压缩氮气引导到燃气涡轮 发动机36的燃烧器34。如上所述，可将压缩氮气从DGAN压缩机42输送到燃气涡轮发动机36的燃烧器 34。燃气涡轮发动机36可包括涡轮44、传动轴46和压缩机48以及燃烧器34。燃烧器34 可接收燃料，例如合成气，可在压力下从燃料喷嘴中喷射燃料。此燃料可与压缩空气以及来 自DGAN压缩机42的压缩氮气混合，且在燃烧器34内燃烧。这个燃烧可产生热的加压排气。
燃烧器34可朝向涡轮44的排气口引导排气。当来自燃烧器34的排气穿过涡轮 44时，该排气可强制涡轮44中的涡轮叶片使传动轴46沿着燃气涡轮发动机36的轴线旋 转。如图所示，传动轴46可连接到燃气涡轮发动机36的各种构件上，包括压缩机48。传动轴46可将涡轮44连接到压缩机48上，以形成转子。压缩机48可包括联接 到传动轴46上的叶片。因此，涡轮44中的涡轮叶片的旋转可导致将涡轮44联接到压缩机 48上的传动轴46使压缩机48内的叶片旋转。压缩机48中的叶片的旋转导致压缩机48压 缩通过该压缩机48中的进气口接收到的空气。然后可将压缩空气供给到燃烧器34且使其 与燃料和压缩氮气混合，以允许更高效率的燃烧。传动轴46还可连接到负载50上，负载50 可为固定负载，例如用于在动力装置中产生电功率的发电机。实际上，负载50可为由燃气 涡轮发动机36的旋转输出供以动力的任何适当的装置。IGCC系统10还可包括蒸汽涡轮发动机52和热回收蒸汽发生(HRSG)系统54。蒸 汽涡轮发动机52可驱动第二负载56，例如用于产生电功率的发电机。但是，第一负载50和第二负载56两者可为能够分别由燃气涡轮发动机36和蒸汽涡轮发动机52驱动的其它类 型的负载。另外，虽然燃气涡轮发动机36和蒸汽涡轮发动机52可驱动单独的负载50、56， 如所示意的实施例所示，但是燃气涡轮发动机36和蒸汽涡轮发动机52也可串联地使用，以 通过单个轴来驱动单个负载。蒸汽涡轮发动机52以及燃气涡轮发动机36的具体构造可为 对实现而言专有的，且可包括任何区段组合。来自燃气涡轮发动机36的经加热的排气可被引导到HRSG54中，且用来加热水以 及产生用于对蒸汽涡轮发动机52供以动力的蒸汽。可将来自蒸汽涡轮发动机52的排气引 导到冷凝器58中。冷凝器58可使用冷却塔60来将经加热的水交换成冷却水。特别地，冷 却塔60可对冷凝器58提供冷水，以协助使从蒸汽涡轮发动机52引导到冷凝器58中的蒸 汽冷凝。继而可将来自冷凝器58的冷凝物引导到HRSG54中。再次，还可将来自燃气涡轮 发动机36的排气引导到HRSG54中，以加热来自冷凝器58的水且产生蒸汽。
这样，在诸如IGCC系统10的联合循环系统中，热排气可从燃气涡轮发动机36流 到HRSG54，在HRSG54中，可使用该热排气来产生高压、高温蒸汽。由HRSG54产生的蒸汽然 后可穿过蒸汽涡轮发动机52，以产生功率。另外，还可将所产生的蒸汽供应到其中可使用 蒸汽的任何其它过程，例如供应到气化器16。燃气涡轮发动机36发生循环通常指的是“顶 循环(topping cycle)”，而蒸汽涡轮发动机52发生循环通常指的是“底循环(bottoming cycle) ”。通过如图1所示的那样结合这两个循环，IGCC系统10可在两个循环中产生更大 的效率。特别地，来自顶循环的排气热可被捕获且用来产生蒸汽，以便于在底循环中使用。 应当注意，也可在非IGCC气化过程中使用公开的实施例，例如甲醇、氨或其它合成气有关 的过程。如上所述，气体洗涤器单元20可确保在将清洁的合成气引导到燃气涡轮发动机 36的燃烧器34中之前清洁来自气化器16的脏合成气，在燃烧器34中，清洁的合成气可与 压缩空气和氮气混合且燃烧。图2是图1的气化器16和气体洗涤器单元20的一个示例性 实施例的示意图。如图所示，在某些实施例中，气化器16可包括反应室62和骤冷室64。反 应室62可由耐火衬套66限定。如上所述，可将来自给料制备单元14的给料(例如煤浆) 以及分别来自ASU38和HRSG54的氧气和蒸汽引入气化器16的反应室62中，在反应室62 中，给料、氧气和蒸汽可转化成脏合成气。脏合成气可包含炉渣和其它杂质。如上所述，在气化器16的反应室62内产生的脏合成气可处于升高的压力和温 度处。例如，所产生的脏合成气的压力和温度分别可为约400psia至1300psia以及约 2200° F至2700° F，这取决于所使用的气化器16的类型。高压、高温的脏合成气可通过 耐火衬套66的底端68进入骤冷室64，如由箭头70所示。大体上，可使用骤冷室64来降 低脏合成气的温度。在某些实施例中，骤冷环72可位于耐火衬套66的底端68附近。如图 所示，可通过通入骤冷室64中的骤冷水入口 74从主回水线路76接收骤冷水。大体上，骤 冷水可流过骤冷环72，且沿着浸渍管78进入骤冷室贮槽80中。这样，骤冷水就可冷却脏 合成气，随后脏合成气可在冷却之后通过合成气出口 82离开骤冷室64，如由箭头84所示。 合成气出口 82可大体定位成与骤冷室贮槽80分开且位于骤冷室贮槽80上方，且该合成气 出口 82可连接到合成气输送线路86上，合成气输送线路86可用来通过合成气入口 88将 脏合成气输送到气体洗涤器单元20中。如上所述，可使用气体洗涤器单元20来清洁脏合成气，以产生清洁的合成气，清洁的合成气最后可被引导到图1的燃气涡轮发动机36的燃烧器34中。更具体地，气体洗 涤器单元20可洗涤脏合成气，以移除细小的固体颗粒和其它杂质。另外，如上所述，脏合成 气可包含一定量的夹带水。还可使用气体洗涤器单元20来从脏合成气中移除大部分的剩 余的夹带水。被移除的水可收集在气体洗涤器单元20的气体洗涤器单元贮槽90中。在某些实施例中，收集在气体洗涤器单元贮槽90中的水以及进入气体洗涤器单 元20中的补偿水可在气化器16的骤冷室64内用作骤冷水。特别地，可通过主回水泵94 从气体洗涤器单元20的骤冷水出口 92中泵送出来自气体洗涤器单元20的骤冷水。在某 些实施例中，可使用主流动控制阀96来控制通过主回水线路76进入骤冷水入口 74中的骤 冷水流。另外，可使用诸如流量计的主流动控制传感器98来提供用于控制主流动控制阀96 的反馈。类似于合成气出口 82，骤冷水入口 74大体可定位成与气化器16的骤冷室贮槽80 分开且在该骤冷室贮槽80的上方，且如上所述，骤冷水入口 74可将骤冷水流弓I导到骤冷环 72中。但是，在图2中示出的实施例并不是没有某些缺点。例如，通过蒸发(例如来自合 成气骤冷)和夹带(例如被离开骤冷室64的脏合成气带走的液体水)而损失的水可 通过 骤冷环72返回，骤冷环72通过水膜将水输送到浸渍管78。由于夹带的原因，在操作期间在 骤冷室64中使用的骤冷水的量可超过饱和和冷却所需的理论量。另外，可通过骤冷环72 供应的骤冷水的量在范围方面受到限制。例如，通过骤冷环72的骤冷水流的量的增加可伴 随着与骤冷水流率的量的平方成比例的压降。例如，如果骤冷水流率增大50% (例如1.5 倍)，则越过骤冷环的压降可提高125% (例如1.5X1.5 = 2.25倍)。由于操作可变性和 操作约束的原因，在脏合成气内的水夹带的量可增大到足够高的水平，以至于IGCC系统10 可经历强制停机。因此，在某些实施例中，可使用副回水线路。例如，图3是使用了主回水线路76和 副回水线路100两者的图1的气化器16和气体洗涤器单元20的一个示例性实施例的示意 图。如图所示，与通过定位成与骤冷室贮槽80分开且在该骤冷室贮槽80的上方的骤冷水 入口 74相反，副回水线路100可通过骤冷室贮槽入口 102将补充水直接引导到骤冷室贮槽 80中。在某些实施例中，可使用副流动控制阀104来控制通过副回水线路100进入骤冷室 贮槽入口 102中的补充水流。另外，可使用诸如流量计的副流动控制传感器106来提供用于 控制副流动控制阀104的反馈。特别地，流动控制传感器98和106确保适当的水从主回水 泵94流入骤冷室64中，剩余的水通过水旁路线路110被送回气体洗涤器单元20的气体洗 涤器单元贮槽90。更具体地，在某些实施例中，可共同控制主控制阀96和副控制阀104，以 确保适当量的水在主回水线路76和副回水线路100之间分别被分成骤冷水和补充水。大 体上，当通过骤冷环72的骤冷水的量达到预定阈值量时，可通过副回水线路100将多余的 补充水直接送到骤冷室贮槽80中。但是，在图3中示出的实施例也不是没有某些缺点的。例如，大体上，由于使用仅 一个主回水泵94来从气体洗涤器单元20的气体洗涤器单元贮槽90中泵送出骤冷水，所以 在某些实施例中，主控制阀96和副控制阀104对于控制主回水线路76和副回水线路100 之间的水流来说可能是必要的。但是，可证明在不使用流动控制阀的情况下控制主回水线 路76和副回水线路100之间的水流的能力是有益的。图4是使用了主回水线路76和副回水线路100两者以及主回水泵94和副回水泵108的图1的气化器16和气体洗涤器单元20的一个示例性实施例的示意图。在某些实施例 中，如图所示，可从气体洗涤器单元20的第二骤冷水出口 93对副回水线路100进行供给。 如图所示，主回水线路76和副回水线路100两者可与相应的回水泵94、108相关联。在某 些实施例中，主回水泵94和副回水泵108可为变速泵，从而使得可直接控制由各个回水泵 94、108产生的水流率，或者使得主回水泵94和副回水泵108可如需要的那样在具有流动控 制(例如通过流动控制传感器98和106以及相关联的流动控制器)和主动旁路(例如通 过水旁路线路110)的情况下以恒定的速度操作。但是，在其它实施例中，主回水线路76和 副回水线路100两者可装备有独立的阀和/或控制阀，以帮助隔开回水线路76、100中的一 个或两者，以及/或者控制通过回水线路76、100的水的流率。在不对骤冷室64进行重大修改的情况下，在图3和4中示出的实施例通过允许来 自气化器16的合成气的更高的生产量来提供提高的装置操作柔性。在操作中，在启动IGCC 系统10之前，可在吹扫序列结束时对副回水线路100填充相对清洁的水。这可确保副回水 线路100上的副回水泵108预先准备好且总是准备好进行操作。在某些实施例中，主回水 线路76和相关联的主回水泵94将在正常的操作条件期间操作，而副回水线路100和相关 联的副回水泵108将仅在进入骤冷环72中的骤冷水的流率达到预定阈值量时才操作。 大体上，主回水线路76和骤冷环72可大小设置成以便在启动时、在低负载(例如 减速)和可包括适度的水夹带(例如低于约20%的水-合成气比率)的正常操作条件期 间提供充分的操作。在某些实施例中，主回水线路76可在控制回路中操作，这可包括监测 通过气体洗涤器单元20的补偿水(例如用来补充通向及来自气化器16和气体洗涤器单元 20的水流的另外的水)。实际上，当补偿水流降低到气体洗涤器单元20的设计点以下时就 可表明存在过量的水夹带。当补偿水流率降低到设计点以下时，通过主回水线路76的骤冷 水流率可提高，从而使得通过气体洗涤器单元20的补偿水流率朝向设计点提高。但是，如果出现过量的水夹带，可在通过气体洗涤器单元20的补偿水流率达到设 计点之前就达到主回水线路76的容量。当出现这种情况时，可打开副回水线路100上的副 回水泵108。最初，可将所有的水夹带流从主回水线路76逐步输送到副回水线路100。在 此序列结束时，主回水线路76可在正常操作条件下操作，且可通过副回水线路100供应所 有的水夹带。副回水线路100的水夹带容量可大体高于主回水线路76的水夹带容量。另外，可通过提高通过副回水线路100的骤冷水的流率直到通过气体洗涤器单元 20的补偿水的流率重新建立到设计点为止来进一步补偿合成气中的水夹带的量。在水夹带 超过副回水线路100的容量的情况下，可由主回水泵94将另外的水夹带送过骤冷环72。另外，在某些实施例中，如图3和4中所示的那样，水旁路线路100可从副回水线 路100延伸回到气体洗涤器单元20的气体洗涤器单元贮槽90。特别地，可通过气体洗涤 器单元贮槽入口 112将输送通过副回水线路100的水的一部分引导回气体洗涤器单元贮槽 90中。大体上，可使用水旁路线路110来实现对从气体洗涤器单元贮槽90输送到骤冷室贮 槽80的水的量的更高程度的控制。例如，在某些实施例中，可使用旁路控制阀114基于通 向骤冷室贮槽80的水的当前流率来控制从副回水线路100旁路的水的量。另外，虽然没有示出，但是图2至4中示出的所有控制阀和变速泵可由过程控制器 控制，以操纵通过主回水线路76的骤冷水的流率以及通过副回水线路100的补充水的流 率。在某些实施例中，过程控制器可为特别地构造成以便获得(例如接收)来自回水线路76、100中的传感器(例如流量传感器、压力传感器等)的测量值的物理计算装置，其可帮助 控制分别通过主回水线路76和副回水线路100的骤冷水和补充水的流率。更具体地，过程 控制器可包括用于接收传感器测量值的输入/输出(I/O)装置。另外，该过程控制器可包 括存储装置和其上编码有用于确定通过主回水线路76的骤冷水以及通过副回水线路100 的补充水的流率何时应当提高、降低或保持的指令的机器可读的介质。由过程控制器(或与控制阀或变速泵相关联的内部逻辑电路)执行的过程步骤可 大体相同。例如，图5A和5B示出了用于控制通过主回水线路76的骤冷水以及通过副回水 线路100的补充水的流率的一种示例性方法116 (例如计算机实现的方法)的流程图。在 步骤118处，可对副回水线路100填充水。如上所述，在图4中示出的实施例中，填充副回 水线路100可确保副回水线路100上的副回水泵108预先准备好且准备好进行操作。在步 骤120处，可使用主回水泵94来将骤冷水泵送通过主回水线路76。 在步骤122处，可监测进入气体洗涤器单元20中的补偿水的流率。在步骤124处， 可对补偿水流率是否已经降低到设计点以下进行确定。如果在步骤124处，确定补偿流率 在设计点以上，方法116就可继续回到步骤122，此处，可继续监测进入气体洗涤器单元20 中的补偿水的流率。但是如果在步骤124处，确定补偿水流率在设计点以下，方法116就可 继续到步骤126，此处，可提高通过主回水线路76的骤冷水流率。例如，在图3中示出的实 施例中，主控制阀96可打开一定量。但是，在图4中示出的实施例中，可提高变速主回水泵 94的速度，或者在某些实施例中，主回水泵94和副回水泵108可如需要的那样在具有流动 控制(例如通过流动控制传感器98和106以及相关联的流动控制器)和主动旁路(例如 通过水旁路线路110)的情况下以恒定的速度操作。在步骤128处，可对是否已经达到主回水线路76的最大容量进行确定。例如，在正 常的操作条件下，通过主回水线路76进入骤冷环72中的骤冷水的流率的范围可在约每分 钟800加仑(gpm)至约1800gpm之间。取决于所使用的气化器16的类型，可修改此范围。 但是，主回水线路76的最大容量的范围可在约IlOOgpm至约2500gpm之间。再次，取决于所 使用的气化器16的类型，可修改此范围。如果在步骤128处，确定还没有达到主回水线路 76的容量，方法116就可继续回到步骤122，此处，可继续监测进入气体洗涤器单元20中的 补偿水的流率。但是，如果在步骤128处，确定已经达到主回水线路76的容量，该方法就可 继续到步骤130，此处，可开始将补充水泵送通过副回水线路100，同时通过主回水线路76 的骤冷水的流率可返回到正常操作条件。例如，在图3中示出的实施例中，副控制阀104可 打开一定量，以及/或者主控制阀96可关闭一定量。但是，在图4中示出的实施例中，可打 开变速副回水泵108，以及/或者可降低变速主回水泵94的速度。另外，在某些实施例中， 主回水泵94和副回水泵108可如需要的那样在具有流动控制(例如通过流动控制传感器 98和106以及相关联的流动控制器)和主动旁路(例如通过水旁路线路110)的情况下以 恒定的速度操作。在步骤132处，可再次监测进入气体洗涤器单元20中的补偿水的流率。在步骤 134处，可对补偿水流率是否已经提高到设计点以上进行确定。如果在步骤134处，确定补 偿流率已经提高到设计点以上，方法116就可继续到步骤136，此处，可降低通过副回水线 路100的补充水的流率。例如，在图3中示出的实施例中，副控制阀104可关闭一定量，以 及/或者主控制阀96可打开一定量。但是，在图4中示出的实施例中，可降低变速副回水泵108的速度，以及/或者可提高变速主回水泵94的速度。方法116可从步骤136继续回 到步骤132，此处，可继续监测进入气体洗涤器单元20中的补偿水的流率。但是，如果在步骤134处，确定补偿流率仍然在设计点以下，方法116就可继续到 步骤138，此处，可提高通过副回水线路100的补充水的流率。例如，在图3中示出的实施例 中，副控制阀104可打开一定量，以及/或者主控制阀96可关闭一定量。但是，在图4中示 出的实施例中，可提高变速副回水泵108的速度，以及/或者可降低变速主回水泵94的速 度。在步骤140处，如果通过副回水线路100的补充水的流率已经降低到零，方法116就可 继续回到步骤122，此处，可继续监测进入气体洗涤器单元20中的补偿水的流率。否则，方 法116可继续回到步骤132，此处可进行相同的操作。所公开的实施例的技术效果包括提供用于在高夹带下操作气化器骤冷洗涤器系 统的系统和方法。特别地，如上所述，可通过副回水线路100将补充水从气体洗涤器单元20 直接泵送到气化器16的骤冷室贮槽80中。通过将补充水直接引导到骤冷室贮槽80中，气 化器16可能能够在对气化器16的反应室62或骤冷室64、主回水线路76或主回水泵94改 变最小或无改变的情况下 以更高的合成气生产率进行操作。特别地，公开的实施例允许有 进入气化器16的骤冷室64中的提高的水流率。换句话说，公开的实施例提供另外的夹带 控制能力和特征，以响应变化的和出乎意料地高的夹带水平。另外，公开的实施例在骤冷室 贮槽80中提供了另外的水来保护其不受过量蒸发的影响。公开的实施例可为新装置的一 部分，或者，备选地，所公开的实施例可实现为对正经历高夹带水平的现有气化器骤冷洗涤 器系统的改型添加物。另外，公开的实施例可应用于使用水浴来骤冷和/或洗涤气体流的 任何其它应用。应当注意，本文描述的特定实施例不意在为限制性的。例如，公开的实施例也可应 用于不在气化器正下方的骤冷区以及可位于辐射式合成气冷却器下方的骤冷区。代替骤冷 环或除了骤冷环之外，公开的实施例还可应用于其中结合了喷雾喷嘴的骤冷区。另外，公开 的实施例可包括附连到骤冷区上的、具有如所描述的那样的类似的水控制的多个洗涤器。本书面描述使用实例来公开本发明，包括最佳模式，且还使本领域任何技术人员 能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，以及执行任何结合的方法。本发明的可 授予专利的范围由权利要求书限定，且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果这种 其它实例具有不异于权利要求书的字面语言的结构元素，或者如果这种其它实例包括与权 利要求书的字面语言无实质性差异的等效结构元素，则这种其它实例意图处于权利要求书 的范围之内。
权利要求
一种系统，包括骤冷室(64)、气体洗涤器(20)、从所述气体洗涤器(20)的气体洗涤器贮槽(90)直接到所述骤冷室(64)的骤冷室贮槽(80)的第一流动线路(100)，以及构造成以便通过所述第一流动线路(100)将第一水流从所述气体洗涤器(20)的气体洗涤器贮槽(90)直接泵送到所述骤冷室(64)的骤冷室贮槽(80)的、在所述第一流动线路(100)中的第一泵(94，108)。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统包括从所述气体洗涤器(20)的 气体洗涤器贮槽(90)到所述骤冷室(64)的骤冷环(72)的第二流动线路(76)。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一泵(94)构造成以便通过所述第 二流动线路(76)将第二水流从所述气体洗涤器(20)的气体洗涤器贮槽(90)泵送到所述 骤冷室(64)的骤冷环(72)。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统包括用来控制所述第一水流的、 在所述第一流动线路(100)中的第一控制阀(104)，以及用来控制所述第二水流的、在所述 第二流动线路(76)中的第二控制阀(96)。
5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统包括构造成以便通过所述第二 流动线路(76)将第二水流从所述气体洗涤器(20)的气体洗涤器贮槽(90)泵送到所述骤 冷室(64)的骤冷环(72)的、在所述第二流动线路(76)中的第二泵(94)。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第一泵和第二泵(94，108)是变速泵， 或者所述第一泵和第二泵(94，108)是带有流动控制器(98，106)和主动旁路(110，114)的 恒速泵。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统包括配置成以便分别基于所述 第一流和第二流的第一流率和第二流率来调节所述第一泵和第二泵(94，108)的速度的控 制器。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统包括从所述骤冷室(64)到所述 气体洗涤器(20)的合成煤气输送线路(86)。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统包括从所述第一流动线路(100) 到所述气体洗涤器(20)的气体洗涤器贮槽(90)的旁路线路(110)。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统包括具有所述骤冷室(64)和所 述骤冷室贮槽(80)的气化器(16)。
全文摘要
本发明涉及用于在高夹带下操作骤冷洗涤器系统的控制系统和方法。在某些实施例中，一种系统包括构造成以便通过第一供水线路(100)将水从气体洗涤器(20)的气体洗涤器贮槽(90)直接泵送到骤冷室(64)的骤冷室贮槽(80)的第一供水泵(94，108)。
文档编号C10K1/10GK101967406SQ20101024644
公开日2011年2月9日 申请日期2010年7月27日 优先权日2009年7月27日
发明者A·J·希门尼斯-许克, C·迪努, D·M·里科, G·古尔科, J·B·科里, R·L·赵 申请人:通用电气公司