专利名称：用于在气化系统中加热和干燥固体供给料的系统和方法
技术领域：
本发明的领域通常涉及气化系统，且更特别地涉及用于在气化系统内从固体除去水分的系统和方法。
背景技术：
已知固体供给料的气化和气体涡轮发动机中的来自供给料的烃成分的后续燃烧。由于与输送潮湿固体相关的已知难度和与可能存在于煤供给料中的水分相关的固有效率损失，因而当煤用作供给料时，一些已知的气化处理需要使用相对干燥(即 ，低水分含量)的煤。由于几乎所有的可商业性地获得的煤包含一定量的水，因而存在着在气化之前以高效的方式将煤干燥的需要。当使用通常包含约20%至约65%之间的重量比的水的亚烟煤、褐煤或褐碳的供给料时，该需要甚至变得更加明显。一些已知的用于在气化器中干燥固体供给料的方法包括通过固体研磨机而清除非常热的气体。在这样的系统中，为了高效地蒸发多余的水分，必须在系统运行压力下将干燥气体保持在远高于水的沸点的温度，通常在300 T和900°之间。以前，已使用各种系统来创造能够用于除去固体煤供给料中的多余的水的干燥气体介质。然而，通常已知的加热并干燥固体供给料的源具有始终降低整体的工厂效率的缺点。例如，在直接点燃或间接点燃的热交换器内，许多已知的系统可以使用过热的蒸汽及/或被引导至热交换器的用于干燥的气体涡轮抽出气，或者可以使用例如天然气或丙烷的燃料。在这样的已知的直接点燃的构造中，使用空气和燃料的混合物而产生热的燃烧气体。这些燃料的直接点燃引起污染物排放，所以这不是经济地干燥固体供给料的环保的方法。其他已知的方法在间接点燃的热交换器中使用处理蒸汽及/或从单独的发电厂供应的已加热的气体。此外，用于提供必要的热的单独的发电厂设备的需要通常不是经济备选。另一已知的将固体干燥的方法涉及燃烧经过气化产生的纯净的合成气体(也被称作“合成气”)的一部分，且在研磨的煤被输送至粉末料仓和料斗中时，使燃烧气体穿过研磨的煤。研磨干燥设备可能降低发电厂的整体效率，这是因为在干燥处理期间这样的设备消耗了气体燃料的一部分。另一已知的方法通过燃烧研磨的煤的一部分来获取干燥能量，由此，加热在干燥设备中循环的供给料。然而，在那些已知的方法的各个中，发电厂的净效率降低。此外，当制造以这样的方式可获取的干燥能量时，来自发电厂的例如硫的排放增力口。虽然存在着各种常规的方法以干燥煤供给料，但是存在着减少这样的已知的处理中的固有的低热效率的显著需要。
发明内容
在一方面，提供用于加热并干燥被引导至气化器的一定量的煤供给料的系统。系统包括第一热交换器和第二热交换器，该第一热交换器与气化器流动连通地联接，用于将热从输入流传递至热传递流体的输出流，该第二热交换器定位于第一热交换器的下游，用于从第一热交换器接收热传递流体的输出流。第二热交换器将热从热传递流体的输出流传递至加热气流。在另一方面，提供包括气化器和煤供给料水分除去系统的气化系统。水分除去系统包括第一热交换器和第二热交换器，该第一热交换器与气化器流动连通地联接，用于将热从输入流传递至热传递流体的输出流，该第二热交换器定位于第一热交换器的下游，用于从第一热交换器接收热传递流体的输出流。第二热交换器将热从热传递流体的输出流传递至加热气流。在另一方面，提供用于在气化系统中加热并干燥固体供给料的方法。该方法包括在气化器的下游联接第一热交换器，其中，第一热交换器构造成将热从输入流传递至热传递流体的输出流；以及在第一热交换器的下游联接第二热交换器，其中，第二热交换器构造成从第一热交换器接收热传递流体的输出流，并将热从热传递流体的输出流传递至加热气流。该方法包括将加热气流引导至研磨机构，以便于在研磨机构内从固体煤供给料的流除去水分。各种改良依赖于与本实施例的上述方面相关的特征。附加特征也可以合并在上述方面中。这些改良和附加特征可以单独地或任意组合地存在。例如，与任何所述实施例相关的下述各种特征可以单独地或任意组合地合并至任何上述方面中。
参照以下附图，描述非限制性和非穷举性的实施例，其中，除非有另外具体说明，类似的参考数字在各种附图中始终表示类似的部分。图I是示范性的整体气化组合循环(IGCC)发电系统的示意图。图2是用于在气化系统中加热并干燥被引导至气化器的固体供给料的示范性系统的处理流程图。
图3是可以用于加热并干燥被引导至气化器的固体供给料的备选系统的处理流程图。图4是可以用于加热并干燥被引导至气化器的固体供给料的另一备选系统的处理流程图。图5是可以用于将固体供给料引导至气化器的示范性的干燥供给系统的示意图。图6是可以与图I所示的气化系统一起使用的示范性的合成气冷却器(热交换器)的示意图。图7是可以与图6所示的合成气冷却器一起使用的示范性的水平定向的线圈的前视图。图8是用于在气化系统中加热并干燥固体供给料的示范性方法的流程图。
具体实施例方式以下的各种实施例的描述本质上仅为示范性，并不意图限制发明和其应用或使用。此外，如下所述，由实施例提供的优点本质上为示范性，并且，不是所有实施例提供相同的优点或相同程度的优点。图I是示范性的整体气化组合循环(IGCC)发电系统50的示意图。在该示范性实施例中，IGCC系统50通常包括主空气压缩器52、流动连通地联接至压缩器52的空气分离单元54、流动连通地联接至空气分离单元54的气化器56、流动连通地联接至气化器56的气体涡轮发动机10以及蒸汽涡轮58。在运行中，压缩器52压缩周围的空气，随后该空气被引导至空气分离单元54。在一些实施例中，作为压缩器52的附加或备选，将来自气体涡轮发动机压缩器12的压缩空气供应至空气分离单元54。空气分离单元54使用压缩空气来产生氧气以供气化器56使用。更具体地，空气分离单元54将压缩空气分离成氧气和有时被称作“工艺气体(process air) ”的副产品气体的分离的流。由空气分离单元54产生的工艺气体包括氮气并在此被称作“氮工艺气体”。氮工艺气体也可以包括其他气体，例如但不限于氧气及/或氩气。例如，在一些实施例中，氮工艺气体包括约95%和约100%之间的氮气。来自空气分离单元54的氧气流被引导至气化器56以用于产生部分地燃烧的气体，该气体在此被称作“合成气”，被气体涡轮发动机10用作燃料 ，如在此更详细地描述的那样。在一些实施例中，氮工艺气流(即空气分离单元54的副产品)中的至少一些被泄放至大气。此外，在其他实施例中，氮工艺气流中的一些被注入气体涡轮发动机燃烧器14内的燃烧区(未显示)，以便于控制产生于发动机10内的排放，且更具体地，便于降低燃烧温度和来自发动机10的一氧化二氮的排放。在示范性实施例中，IGCC系统50还包括用于在氮工艺气流被注入至燃烧区之前将其压缩的压缩器60。关于IGCC系统，氮工艺气体还可以作为用于煤研磨、干燥以及低压气动传输(82)的补偿气体而利用。此外，氮工艺气体可以用于将研磨的干燥的煤高压气动传输(84)至气化器(56)。气化器56将燃料、由空气分离单元54供应的氧气、例如氮工艺气体或二氧化碳工艺气体的高压运载气体、回收固体及/或液体水及/或蒸汽及/或附加的炉渣的混合物转化成由气体涡轮发动机10用作燃料的合成气的输出。虽然气化器56可以使用任何燃料，但在一些实施例中，气化器56使用煤、石油焦炭、残留油、油乳剂、浙青砂及/或其他类似的燃料。在示范性实施例中，由气化器56产生的合成气包括二氧化碳。同样地，在示范性实施例中，由气化器56产生的合成气在被引导至气体涡轮发动机燃烧器14以进行燃烧之前在清洁装置62中被清洁。在清洁期间二氧化碳可以从合成气分离，在示范性实施例中，二氧化碳泄放至大气。在示范性实施例中，气化器排污接管联接至废物处理系统(图I中未显示)O来自气体涡轮发动机10的动力输出用于驱动将电力供应至电网(未显示)的发电机64。来自气体涡轮发动机10的废气被供应至热回收蒸汽发电机66，该热回收蒸汽发电机66产生由蒸汽润轮58使用的蒸汽。由蒸汽润轮58产生的动力驱动发电机68,该发电机68将电力供应至电网。在示范性实施例中，来自热回收蒸汽发电机66的蒸汽被供应至用于产生合成气的气化器56。在示范性实施例中，IGCC系统50包括合成气冷凝剥离器76，该合成气冷凝剥离器76接收来自从气化器56排出的合成气流的冷凝物。冷凝物典型性地包括溶解于该冷凝物的大量的氨。在气化器56中，溶解的氨中的至少一部分由气化器56中的氮气和氢的组合形成。为了从冷凝物除去溶解的氨而将冷凝物煮沸。剥离的氨从剥离器76排出，并被引导至废物处理系统(图I中未显示)。在备选实施例中，剥离的氨在比气化器的压力更高的压力下返回至气化器56，以在气化器56的靠近喷嘴72的高温区分解。氨被注入至气化器56中，使得在靠近喷嘴72的高温区的附近的氨流便于冷却喷嘴72。
图2是用于在气化系统50 (图I所示)中加热并干燥被引导至气化器202的固体煤供给料的示范性系统200的处理流程图。气化器202将燃料、由空气分离单元供应的氧气、回收固体、液体水及/或蒸汽及/或附加的炉渣的混合物转化成热的合成气的输出，该合成气典型性地为约2400 TT至约2600 °FT并包含煤不完全燃烧的产物。在示范性实施例中，具有管壳式构造206的合成气冷却器204经由导管208而与气化器202流动连通地联接。冷却器204在壳侧入口 210接收热的合成气，且热传递流体经由导管212而被引导穿过合成气冷却器204的管侧214。在冷却器204内，在热传递期间，热传递流体的温度提高至约400 T至约1000 °F的范围的温度，且热的合成气的温度被冷却，随后经由导管216而被引导至气体涡轮发动机10(图I所示)以在其中 用作燃料。在备选实施例中，热传递流体能够用于在流化床干燥器构造中干燥固体煤供给料而不是在管壳式构造206中干燥固体煤供给料。如在领域中已知的那样，流化床干燥器包括线圈，该线圈将热传递至与线圈直接接触的固体床。在这样的实施例中，床干燥器的内侧的煤滞留大致一个小时，且加热介质典型地比与研磨干燥机一起使用的加热介质更低。此夕卜，在这样的实施例中，干燥器的范围可以为但不限于约250 T至400 T。在示范性实施例中，热传递流体能够为“热油”道氏热载体(Dowtherm )，其可从美国密歇根州米德兰市的道氏化学公司商业性地获得。作为备选，热传递流体可以是任何在化学精炼工业中常见的“热油”，例如首诺(Theminol )，其可从美国密苏里州圣路易市的孟山都化学股份有限公司商业性地获得。在另一备选实施例中，热传递流体可以为水，取决于气化系统50(图I所示)内的热交换器设计和水压。在示范性实施例中，具有管壳式构造220的热交换器218经由导管222而与合成气冷却器204流动连通地联接。来自合成气冷却器204的热传递流体经由导管222而被引导穿过热交换器218的管侧224，且由气体即氮气、氧气以及二氧化碳的组合形成的一定量的补偿气体经由输出导管227而被引导穿过热交换器218的壳侧226以产生干燥且高温的加热/输送气体。更具体地，在示范性实施例中，热从高温的热传递流体传递至补偿气体，该补偿气体以从约300 T至约900 °F的范围的温度从热交换器218经由导管228排出。补偿气体经由导管228而被引导至研磨机构230，其中，如在本文中更详细地描述的那样，补偿气体用作干燥输送介质，用于在研磨机构230内产生的固体煤供给料微粒。固体煤供给流经由导管232而被引导至研磨机构230，其中，固体煤供给料被研磨成特定的粗糙度。在示范性实施例中，在研磨机构230内，研磨的微粒供给料被携入在补偿气体中，并经由排放导管234而与在加热干燥处理期间从固体微粒除去的一定量的水蒸汽一起从研磨机构230排出。研磨机构230经由排放导管234而与气化器202的入口 236流动连通地联接。在运行期间，补偿气体最初用于便于干燥包含残留量的水的粉末燃料微粒并提供主要输送介质,该主要输送介质便于将微粒固体引导穿过研磨机构230而到达气化器 202。在示范性实施例中，系统200包括泄放组件240，以便于防止系统200内的水的积聚并控制供给至气化器202的携入的供给料微粒的数量和尺寸。导管234内的预定量的携入的固体/水蒸汽经由回收流242(两相)穿过旋风分离器(未显示)而回收至研磨机构230，该旋风分离器从研磨机构230的输出流分离携入的微粒的大多数。包含在加热干燥步骤期间产生的水蒸汽的蒸汽流的一部分经由排放装置244而泄放至大气。更干燥的粉末固体供给料(两相的蒸汽和微粒)随后经由导管246而供给至气化器202。图3是用于加热并干燥被引导至气化器302的固体供给料的备选系统300的处理流程图。在示范性实施例中，由气化器302(标称在约2400 T至约2600 T )产生的热的合成气经由导管304而被引导穿过骤冷水仓306，例如，冷却合成气的气液热交换器。冷却的合成气随后经由输出导管308而被引导至气体涡轮发动机10(图I所示)以在其中用作燃料。最终的加热的液体在约300-500 °F离开骤冷水仓306并经由导管310而被引导至合成气冷却器312。更具体地，在示范性实施例中，合成气冷却器312包括管壳式构造314并经由导管310而与骤冷水仓306流动连通地联接。合成气冷却器312在壳侧入口 315经由导管310而从骤冷水仓306接收加热的排放液体。热传递流体经由导管316而被引导穿过合 成气冷却器312的管侧318。在合成气冷却器312内，在热传递期间，热传递流体的温度提高至约400 T至约1000 °F之间的温度，且热的排放液体的温度冷却，随后经由导管319排出。在示范性实施例中，具有管壳式构造322的热交换器320经由导管324而流动连通地与合成气冷却器312联接。来自合成气冷却器312的热传递流体经由导管324而被引导穿过热交换器320的管侧326，且由气体即氮气、氧气以及二氧化碳的组合形成的一定量的补偿气体经由输入导管329而被引导穿过热交换器320的壳侧328以产生干燥且高温的加热/输送气体。更具体地，在示范性实施例中，热从高温的热传递流体传递至补偿气体，该补偿气体以约300 T至约900 间的范围的温度从热交换器320经由导管330排出。补偿气体经由导管330而被引导至研磨机构332，其中，如在本文中更详细地描述的那样，补偿气体用作干燥输送介质，用于在研磨机构332内产生的固体煤供给料微粒。固体煤供给流经由导管334而被引导至研磨机构332，其中，固体煤被研磨成特定的粗糙度。在示范性实施例中，在研磨机构332内，研磨的微粒供给料被携入在补偿气体中，并经由排放导管336而与从在加热干燥处理期间产生的固体微粒除去的一定量的水蒸汽一起从研磨机构332排出。研磨机构332经由排放导管336而与气化器302的入口 338流动连通地联接。在运行期间，补偿气体便于干燥包含残留量的水的粉末燃料微粒，并提供主要输送介质以便于将微粒固体引导穿过研磨机构332而到达气化器302。在示范性实施例中，系统300包括泄放组件340，以便于防止系统300内的水的积聚并控制供给至气化器302的携入的供给料微粒的数量和尺寸。导管334内的预定量的携入的固体/水蒸汽经由回收流342(两相)穿过旋风分离器(未显示)而回收至研磨机构332，该旋风分离器从导管336内的研磨机构332的输出流分离携入的微粒的大多数。包含在加热干燥步骤期间产生的水蒸汽的蒸汽流的一部分经由排放装置344而泄放至大气。更干燥的粉末固体供给料(两相的蒸汽和微粒)随后经由导管346而供给至气化器302。图4是用于加热并干燥被引导至气化器402的固体供给料的备选系统400的处理流程图。在示范性实施例中，由气化器402 (标称在约2500 T )产生的热的合成气经由导管404而被引导穿过骤冷水仓406，例如，冷却合成气的气液热交换器。冷却的合成气随后经由输出导管408而被弓I导至合成气洗涤器410 (例如，填充柱)，该合成气洗涤器410从最初的气流除去不需要的成分，并且，已处理的蒸汽流在约500 ° 的温度作为冷却且处理的“未加工的合成气”而离开合成气洗涤器410。未加工的合成气经由导管412而被引导至气体涡轮发动机10(图I所示)以在其中用作燃料。更具体地，在示范性实施例中，合成气洗涤器410作为二级骤冷水仓而运行。加热的液体以约300至500 0F的温度从合成气洗涤器410排出并经由导管414而被引导至合成气冷却器416。更具体地，在图示的实施例中，合成气冷却器416包括管壳式构造418并经由导管414而与合成气洗涤器410流动连通地联接。导管414从合成气洗涤器410的底部420延伸并将加热的排放液体引导至合成气冷却器416。热传递流体经由导管422而被引导穿过合成气冷却器416的管侧424。在合成气冷却器416内，在热传递期间，热传递流体的温度提高至约400 T至约1000 °F之间的温度，且热的排放液体的温度冷却，经由导管428而返回至骤冷水仓406。在示范性实施例中，具有管壳式构造432的热交换器430经由导管434而流动连通地与合成气冷却器416联接。来自合成气冷却器416的热传递流体经由导管434而被引导穿过热交换器430的管侧436，且由气体即氮气、氧气以及二氧化碳的组合形成的一定量 的补偿气体经由输入导管439而被引导穿过热交换器430的壳侧438以提供干燥且高温的加热/输送气体。更具体地，在示范性实施例中，热从高温的热传递流体传递至补偿气体，该补偿气体以约300 T至约900 °F之间的温度经由导管440而离开热交换器430。补偿气体经由导管440而被引导至研磨机构442，其中，如在本文中更详细地描述的那样，气体用作干燥输送介质，用于在研磨机构442内提供的固体煤供给料微粒。固体煤供给流经由导管444而被引导至研磨机构442，其中，固体煤被研磨成特定的粗糙度。在示范性实施例中，在研磨机构442内，研磨的微粒供给料被携入在补偿气体中，并经由排放导管446而与从在加热干燥处理期间产生的固体微粒除去的一定量的水蒸汽一起从研磨机构442排出。研磨机构442经由排放导管446而与气化器402的入口 448流动连通地联接。在运行期间，加热/输送气体便于干燥包含残留量的水的粉末燃料微粒并提供主要输送介质以便于将微粒固体引导穿过研磨机构442而到达气化器402。在示范性实施例中，系统400包括泄放组件450，以便于防止系统400中的水的积聚并控制供给至气化器402的携入的供给料微粒的数量和尺寸。导管446内的预定量的携入的固体/水蒸汽经由回收流452(两相)穿过旋风分离器(未显示)而回收至研磨机构443，该旋风分离器从导管446内的研磨机构的输出流分离携入的微粒的大多数。包含在加热干燥步骤期间产生的水蒸汽的蒸汽流的一部分经由排放装置454而泄放至大气。更干燥的粉末固体供给料(两相的蒸汽和微粒)随后经由导管456而供给至气化器402。图5是可以用于将固体供给料引导至气化器(图5中未显示)的示范性的干燥供给系统500的示意图。在示范性实施例中，与系统500 —起使用的合成气冷却子系统502包括具有管壳式构造506的热交换器504，该管壳式构造506在壳侧入口 510经由导管508而接收热的合成气，并在管侧入口 514经由导管512而接收补偿气体。如在本文中所述的那样，热传递至热交换器504内的补偿气体。在示范性实施例中，使用压缩器516将补偿气体的压力提闻。在示范性实施例中，如在本文中所述的那样，加热的补偿气体从热交换器504被引导经由导管520以便于在研磨机构522中通过研磨运行而产生的粉末煤微粒的干燥和输送。来自煤箱526的最初煤供给料524包含不需要的量的水分，在将煤供给料524供给至气化器之前必须除去该水分。最终的两相流从研磨机构522被引导经由导管528，且包括干燥的煤微粒和将微粒输送至旋风分离器530中的潮湿的气流，该旋风分离器530使用底部排放锥体532将从潮湿的回收蒸汽分离固体。在示范性实施例中，固体经由导管536而被引导至气化器(图5中未显示)。导管528内的两相流中携入的精细微粒经由包括灰尘过滤器(未显示)的导管而被引导穿过袋滤捕尘室537，该灰尘过滤器便于除去任何残留的精细微粒。随后，精细微粒作为固体供给料的一部分经由导管538而供给至气化器。回收导管540从旋风分离器530的顶部542延伸并包含必须在回收之前除去的水蒸汽。送风机544便于引导导管546内的组合的水蒸汽和固体流经由入口 550而穿过冷凝器/热交换器548，冷凝器/热交换器548在壳侧552包括冷却水，冷却水经由入口 554和出口 556而被引导穿过壳侧552。最终的冷却的冷凝流经由导管558而被引导穿过产生大致干燥的蒸汽流562的冷凝罐560，该蒸汽流562形成被引导至研磨机构522中的加热的干燥流的一部分。随后，冷凝的水作为冷凝物经由冷凝线564而被除去。在示范性实施例中，蒸汽的一部分经由返回导管570而被引导穿过袋滤捕尘室537内的一系列的灰尘过滤器(未显示)，该袋滤捕尘室537便于除去多余的煤供给料精细微粒。使用送风机576将排放导管572内的包含水分的蒸汽流经由泄放线574泄放至大气。热交换器504和研磨机构522的组合导致向气化器的煤供给料的显著更好的流动特性，以 及起因于在处理期间固有地除去水蒸汽的、最终的气化的改善的热特性。图6显示了可以用于系统200(图2中所示)的示范性的合成气冷却器(热交换器)600，且图7是可以与合成气冷却器600 —起使用的示范性的水平地设置的线圈602的前视图。在示范性实施例中，合成气冷却器600包括延伸穿过环形空间(“管笼”)604的连续且水平地定向的加热线圈602，该环形空间604限定于外圆筒壳壁606和壳内壁608之间。线圈602在形式上连续，并包括入口 620和出口 622。如在本文中所述的那样，加热线圈602为主加热元件，用于将多余的热量从热的合成气610传递至冷的热传递流体612而产生热的热传递流体614。在运行期间，来自气化器202(图2中所示)的热的合成气610以约2500-2600 0F的温度进入合成气冷却器600并被引导横穿壳内壁608而进入骤冷室616中，该骤冷室616在合成气冷却器600的底区618包含高温的骤冷水(例如450 0F )。在示范性实施例中，热的合成气610经历两种不同的热交换运行。最初，合成气将热传递至壳内壁608。随后，热传递至线圈602。在示范性实施例中，如在本文中所述的那样，冷的热传递流体经由入口620而进入，流过线圈602并以显著地更高的温度穿过出口 622而离开线圈602。在第二热交换运行中，合成气冷却器600包括使用骤冷室616内的骤冷水而便于冷却合成气632的骤冷子系统630。加热的合成气632在从形成于内冷却器壳638的底部的开口 640排出之前，经由圆锥形的骤冷壁636而被向下地引导至内冷却器壳638。现在处于从约300 °F至约500 °F的范围的冷得多的温度的最终的饱和的合成气642经由出口 644而被连续地从合成气冷却器600除去。在示范性实施例中，处于约450-650 °F的温度的预热的氮气650与进入入口 620的冷的热传递流体组合，以提高热传递流体的最初的温度。在示范性实施例中，合成气冷却器600包括将合成气冷却器600划分成上区656和下区658的多个密封组件652和654，使得线圈602与骤冷子系统630和饱和合成气642隔离。在示范性实施例中，合成气冷却器600包括防溅板659和660，该防溅板659和660包含并控制位于饱和合成气642之下和位于环形区域662之下的骤冷水。
在示范性实施例中，当骤冷水经由入口 674而进入骤冷子系统630并经由出口 676而离开骤冷子系统时，在正常运行期间，汲取管672的下端670保持在骤冷室634之下。如在本文中所述的那样，在运行期间，当使用线圈602大致同时地将热能传递至热传递流体流时，合成气冷却器600产生处于约650 0F的高压蒸汽678，该高压蒸汽678便于将最初的热的合成气降低至约1500-850 °F的标称温度。在备选实施例中，加热线圈602可以竖直地定向并在环形空间604内周向地延伸。在另一备选实施例中，加热线圈602可以如图6所示地水平地定向，但可以定位在骤冷室616内的底区618内。作为备选，加热线圈602可以如图6所示地水平地定向，但定位于圆锥形的骤冷壁636的对置侧。在又一备选实施例中，加热线圈602可以如图6所示地水平地定向，但绕着骤冷室616内的内冷却器壳638周向地延伸。图8是用于在气化系统中加热并干燥固体供给料的示范性方法800的流程图。在 示范性实施例中，方法800包括在气化器的下游联接802第一热交换器，其中，第一热交换 器构造成将热从加热流体的输入流传递至热传递流体的输出流。此外，第二热交换器联接804在第一热交换器的下游。如在本文中更详细地描述的那样，第二热交换器构造成从第一热交换器接收热传递流体的输出流，并将热从热传递流体的输出流传递至补偿气流。在示范性实施例中，补偿气流被弓I导806至研磨机构以便于在研磨机构内从固体煤供给料的流除去水分。在示范性实施例中，泄放组件联接808在研磨机构的下游。泄放组件构造成将一定量的减少了水分的固体回收至研磨机构以便于防止气化系统中的多余的水的积聚。在示范性实施例中，骤冷水仓联接810在气化器的下游。作为备选，骤冷水仓不被系统200包括。骤冷水仓构造成从气化器接收加热的合成气流，并将热传递至第一热交换器输入流，其中，第一热交换器输入流为一定量的加热的煤泥水。在另一备选实施例中，骤冷水仓联接812在气化器的下游，其中，骤冷水仓从气化器接收加热的合成气流，并输出冷却的合成气流。作为备选，骤冷水仓不被系统200包括。在备选实施例中，合成气洗涤器联接814在骤冷水仓的下游，该骤冷水仓与第一热交换器流动连通，其中，合成气洗涤器接收冷却的合成气流并将热传递至第一热交换器输入流。以上详细地描述了用于在气化系统中干燥固体供给料的系统的示范性实施例。上述系统和方法利用可获得的热源来干燥否则可能不被有效地处理的研磨的固体，因而提供用于发电的高热效率且更低成本的方法。干燥供给料以除去表面水分赋予了改善发电厂的总体热效率的自由流动特性。根据在本文中公开的实施例，释放供给料中的不需要的水分所需要的热量取决于相关的处理步骤以及具体的供给成分，但通常下降至约800-1900btu/Ibm的范围的蒸发的水分。取决于具体的热负荷、干燥步骤中的残余时间以及所使用的回收气体的量，所需要的热源的温度也典型地为从约300 T至约900 ° 的范围。由在本文中描述的实施例所示范的发明在各种方面便于改善直接点燃的煤系统的效率。使用“热油”或其他已知的热传递流体直接地加热补偿气体，而备选的现有技术构造需要例如在将热从蒸汽传递至补偿气体之前将热转化成蒸汽的处理。通过将加热结合在合成气冷却器内，从而能够避免单独的热交换器的成本。此外，在本文中所述的系统和方法导致显著地改善了在固体供给料的最初气化期间产生的未加工的合成气中可获得的热的使用。
虽然在用于在IGCC发电系统中干燥固体供给料的系统的内容中描述了在本文中描述的装置和方法，但是，应理解装置和方法不限于这样的应用，而是可以应用于任何气化系统。同样地，所示的系统构件不限于在本文中描述的具体实施例，反而能够独立地或与在本文中描述的其他构件分离地利用系统构件。如在本文中使用的那样，以单数叙述并以词“一”或“一个”处置的元件或步骤不应被理解为排除多个元件或步骤，除非明确地叙述了这样的排除。此外，对本公开的“一个实施例”的提及并不意图释作排除也结合所叙述的特征的附加实施例的存在。所撰写的说明书使用了示例来公开本发明，包括最佳模式，并能够使本领域的任何技术人员实践发明，包括制造并使用任何装置或系统且执行任何所合并的方法。发明的可专利的范围由权利要求限定，并可以包括本领域的技术人员想到的其他示例。如果这样的其他示例具有与权利要求的字面语言没有区别的结构要素，或者如果这样的其他示例包 括与权利要求的字面语言无实质区别的等同的结构元件，那么，这样的其他示例将在权利要求的范围内。
权利要求
1.一种用于加热并干燥一定量的煤供给料的系统，所述系统包括 第一热交换器，与所述气化器流动连通地联接，用于将热从加热的流体的输入流传递至热传递流体的输出流；以及 第二热交换器，定位于所述第一热交换器的下游，用于从所述第一热交换器接收所述热传递流体的输出流，所述第二热交换器将热从所述热传递流体的输出流传递至补偿气流。
2.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，还包括位于所述第二热交换器的下游的研磨机构，所述研磨机构构造成 接收所述补偿气流以便于从所述固体煤供给料除去一定量的水分；以及 将减少水分的固体引导至气化器。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，还包括位于所述研磨机构的下游的泄放组件，所述泄放组件构造成将一定量的所述减少水分的固体回收至所述研磨机构，以便于防止所述系统中的水的积聚。
4.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述加热的流体包括由所述气化器产生的加热的合成气流。
5.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，还包括骤冷水仓，所述骤冷水仓构造成 从所述气化器接收加热的合成气流；以及 将热传递至所述加热的流体，其中，所述加热的流体为一定量的加热的煤泥水。
6.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，还包括 位于所述气化器的下游的骤冷水仓，所述骤冷水仓构造成从所述气化器接收加热的合成气流，并输出冷却的合成气流；以及 在所述第一热交换器的下游流动连通地联接的合成气洗涤器，所述合成气洗涤器构造成将热从所述加热的流体传递至所述热传递流体，其中，所述加热的流体为加热的洗涤器排放流体。
7.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述热传递流体包括热油或水中的一种。
8.一种气化系统，包括 气化器； 固体煤供给料水分除去系统，包括 第一热交换器，与所述气化器流动连通地联接，用于将热从加热的流体的输入流传递至热传递流体的输出流；以及 第二热交换器，位于所述第一热交换器的下游，用于从所述第一热交换器接收所述热传递流体的输出流，所述第二热交换器构造成将热从所述热传递流体的输出流传递至补偿气流。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，还包括位于所述第二热交换器的下游的研磨机构，用于接收所述补偿气流以便于从所述固体煤供给料除去一定量的水分，然后将减少水分的固体引导至所述气化器。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，还包括位于所述研磨机构的下游的泄放组件，所述泄放组件构造成将一定量的所述减少水分的固体回收至所述研磨机构，以便于防止所述系统中的水的积聚。
11.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述加热的流体包括由所述气化器产生的加热的合成气流。
12.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，还包括位于所述气化器的下游的骤冷水仓，所述骤冷水仓构造成 从所述气化器接收加热的合成气流；以及 将热传递至所述加热的流体，其中，所述加热的流体为一定量的加热的煤泥水。
13.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，还包括 位于所述气化器的下游的骤冷水仓，所述骤冷水仓构造成从所述气化器接收加热的合成气流，并输出冷却的合成气流；以及 在所述第一热交换器的下游流动连通地联接的合成气洗涤器，所述合成气洗涤器构造成将热从所述加热的流体传递至所述热传递流体，其中，所述加热的流体为加热的洗涤器排放流体。
14.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述热传递流体包括热油或水中的一种 。
15.一种用于在气化系统中加热并干燥固体供给料的方法，所述方法包括 在气化器的下游联接第一热交换器，其中，所述第一热交换器构造成将热从加热的流体的输入流传递至热传递流体的输出流； 在所述第一热交换器的下游联接第二热交换器，其中，所述第二热交换器构造成从所述第一热交换器接收所述热传递流体的输出流，并将热从所述热传递流体的输出流传递至补偿气流；以及 将所述补偿气流引导至研磨机构，以便于在所述研磨机构内从固体煤供给料的流除去水分。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，将所述补偿气流引导至研磨机构还便于将所述固体煤供给料的流输送至所述气化器。
17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括在所述研磨机构的下游联接泄放组件，所述泄放组件构造成将一定量的所述减少水分的固体回收至所述研磨机构，以便于防止所述气化系统中的水的积聚。
18.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，在气化器的下游联接第一热交换器还包括将由所述气化器产生的加热的合成气流引导至所述第一热交换器的输入流。
19.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括在所述气化器的下游联接骤冷水仓，所述骤冷水仓构造成 从所述气化器接收加热的合成气流；以及 将热传递至所述第一热交换器输入流，其中，所述第一热交换器输入流为一定量的加热的煤泥水。
20.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括 在所述气化器的下游联接骤冷水仓，所述骤冷水仓构造成从所述气化器接收加热的合成气流并输出冷却的合成气流；以及 在与所述第一热交换器流动连通的所述骤冷水仓的下游联接合成气洗涤器，所述合成气洗涤器构造成接收所述冷却的合成气流并将热传递至所述加热的流体，其中，所述加热 的流体为加热的洗涤器排放流体。
全文摘要
一种用于加热并干燥被引导至气化器的一定量的煤供给料的系统，包括第一热交换器和第二热交换器，该第一热交换器与气化器流动连通地联接，用于将热从输入流传递至热传递流体的输出流，该第二热交换器定位于第一热交换器的下游，用于从第一热交换器接收热传递流体的输出流，所述第二热交换器将热从热传递流体的输出流传递至加热气流。
文档编号C10J1/207GK102782098SQ201180012771
公开日2012年11月14日 申请日期2011年1月6日 优先权日2010年1月6日
发明者J.B.科里, S.C.拉塞尔 申请人:通用电气公司