专利名称：用于气化的系统、方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明大体上涉及气化，并且具体地涉及提供用于气化的系统、工艺和设备。
背景技术：
常规气化工艺和系统使用混合容器或气化器来使某些有机材料如碳基燃料与氧化剂和可选的缓和剂(moderator)化合。示例性氧化剂可包括氧、空气或浓缩空气。示例性缓和剂可包括用以帮助避免温度过高的CO2、水或其它气体。在任何情况下，化合的材料会产生合成气或合成气体，该合成气或合成气体可在多种工业过 程中使用、储存，或换言之在燃烧器、发动机或发电设备中燃烧。图I示出了示例性的常规气化器系统100。图I中所示的气化器系统100包括反应储器(vessel) 102、入口 104和出口 106。经由显示在反应储器102的上部附近的入口104，燃料108可与氧化剂110和/或可选的缓和剂112—起引入。当在反应储器102内达到某些条件时，气化过程可至少将混合物的一部分转化成合成气114。合成气114可经由显示在反应储器102的下部附近的对准的出口 106引出反应储器102。入口 104和出口 106显示为沿线116彼此直接对应或对准。某些常规气化器系统和工艺相对低效。在一些情况下，引入系统100中的燃料108的一部分可在未与系统100内的氧化剂110和/或可选的缓和剂112完全反应的情况下穿过系统。在其它情况下，部分燃烧的燃料如细渣料(slag) 114可在未与系统100内的氧化剂110和/或可选的缓和剂112完全反应的情况下穿过系统。在两种情况下，用于反应储器102内的一些或所有燃料108的气化过程可能并不完全。
发明内容
通过本发明的某些实施例，可解决上述需求中的一些或全部。本发明的某些实施例可包括用于气化的系统、方法和设备。根据本发明的示例性实施例，可提供一种设备。该设备可包括可操作成用以促进燃料和至少一种气体在其内混合的容器。该设备还可包括可操作成用以将燃料和至少一种气体接收到容器中的入口，其中，入口流动路径由进入容器的燃料和至少一种气体的至少一个轨迹所限定。此外，该设备可包括可操作成用以容许燃料-气体混合物引出容器的出口，其中，出口流动路径由引出容器的燃料-气体混合物的引出轨迹所限定，其中，入口流动路径并未与出口流动路径对准以促进提高对于燃料-气体混合物的至少一部分的可操作性。根据另一示例性实施例，可提供一种方法。该方法可包括提供容器，该容器可操作成用以促进燃料和至少一种气体在容器内混合。该方法还可包括提供入口，该入口可操作成用以将至少一种燃料和至少一种气体接收到容器中，其中，入口流动路径由进入容器的至少一种燃料和至少一种气体的至少一个轨迹所限定。此外，该方法可包括提供出口，该出口可操作成用以容许燃料-气体混合物弓I出容器，其中，出口流动路径由引出容器的燃料-气体混合物的引出轨迹所限定，其中，入口流动路径并未与出口流动路径直接对应。
根据另一示例性实施例，可提供一种系统。该系统可包括可操作成用以促进燃料和至少一种气体在其内混合的容器。该系统还可包括可操作成用以将燃料和至少一种气体接收到容器中的入口，其中，入口流动路径由进入容器的燃料和至少一种气体的至少一个轨迹所限定。此外，该系统可包括可操作成用以容许燃料-气体混合物引出容器的出口，其中，出口流动路径由引出容器的燃料-气体混合物的引出轨迹所限定，其中，入口流动路径并未与出口流动路径直接对应，其中，对于燃料-气体混合物的至少一部分促进提高了可操作性。该系统还可包括可操作成用以接收燃料-气体混合物的燃烧器。本发明的其它实施例、特征和方面在文中进行了详细描述，且认作是所主张发明的一部分。参照以下详细描述、附图和权利要求，可理解其它的实施例、特征和方面。
现在将参照附表和附图，它们不必按比例绘制，以及在其中
图I为常规气化器系统的图示。图2为根据本发明的示例性实施例的示例性系统和设备。图3为根据本发明的示例性实施例的另一示例性系统和设备。图4为根据本发明的示例性实施例的示例性方法的流程图。零件清单 100系统
102反应储器
104 人口
106 出口
108燃料
110氧化剂
112可选的缓和剂
114合成气
116 线
200气化器
202容器
204 人口
206 出口
208燃料
210气体
212燃料-气体混合物
214入口流动路径
216 轨迹
218出口流动路径
220 细渣料
222下游构件
300气化器302容器
304人口
306第一出口
307第二出口 308燃料 310气体
312燃料-气体混合物 314入口流动路径
316轨迹
318第一出口流动路径
319第二出口流动路径
320渣料
322冷却装置
324下游构件
400方法
402方框
404方框
406方框。
具体实施例方式在下文将参照附图来更为完整地描述本发明的实施例，附图中示出了本发明的实施例。然而，本发明可体现为许多不同的形式且不应当看作是受限于本文所阐述的实施例；确切而言，这些实施例提供为使得本公开内容将是详尽和完全的，且将向本领域的技术人员完整地告知本发明的范围。相似的标记在全文中表示相似的元件。本发明的示例性实施例可提供气化器系统、方法和设备的改善的气化和可操作性。某些技术效果或解决方案可通过一个或多个实施例来实现，这些实施例包括在许多事件(例如启动、停机、下调、瞬时型事件和稳态事件)期间改善气化器和/或燃料-气体混合物的可操作性。此外，一个或多个实施例可提供用于改善某些燃料和材料至合成气的转化的技术效果或解决方案。最后，通过提高气化器和/或燃料-气体混合物的可操作性，使用者如发电设备操作人员可具有提高的操作发电设备和/或气化器的灵活性。例如，燃料和/或材料至合成气的加强的转化可容许发电设备操作人员可具有较大范围的控制系统参数如空气流速和/或燃料流速来工作。现在将参照附图来描述本发明的示例性实施例。图2示出了根据本发明的实施例的示例性系统和设备。如图2中所示，示例性的系统和设备如气化器200可包括带有入口 204和出口 206的容器202。一般而言，容器202可为用于容纳至少一种燃料(例如208)或材料和一种或多种气体210 (例如氧化剂和/或可选的缓和剂)的储器、腔室或其它混合装置。定向为邻近容器202的一部分的入口 204可操作成用以将燃料208或材料和至少一种气体210接收到容器202中。定向为邻近容器202的另一部分或相对部分的出口 206可操作成用以容许燃料-气体混合物212引出容器202。用于容器(例如202)的一种适合形状可为大致圆柱形的储器，该储器在储器的相对两端上具有相对较小的圆柱形入口管和圆柱形出口管。当将燃料或材料和至少一种气体经由入口 204引入容器202中时，入口流动路径214可由进入容器202的燃料或材料和至少一种气体的至少一个轨迹216所限定。如图2中所示，沿大致平行于入口 204相对于容器202的定向的入口流动路径214，燃料208和至少一种气体210例如氧化剂引入容器202中。此外，出口流动路径218可由引出容器202的燃料-气体混合物212的引出轨迹所限定。在图2中所示的实例中，入口流动路径214并未与出口流动路径218直接对应或换言之并未与出口流动路径218对准。由于图2示出了在一个平面中的容器202，故入口流动路径214和出口流动路径218的对准将在所有平面中都类似，即是说，入口流动路径214和出口流动路径218将不会彼此直接对应。相反，在图I的常规气化器系统100中沿线116示出了彼此直接对应的示 例性入口流动路径和出口流动路径。在实施例的一个方面，入口流动路径可相对于出口流动路径成角度。在实施例的另一方面，入口流动路径可偏离出口流动路径。在实施例的一个方面，出口可包括以下中的至少一个耐火材料、涂层、可操作成用以最大限度地减小冲击渣料流的物质、挡板、骤冷装置或冷却装置。在任何情况下，容器202、入口 204和出口 206的构造都可导致对气化器200和/或燃料-气体混合物212的可操作性的改善。当燃料208或材料和一种或多种气体210在容器202内流通时，燃料208或材料可经历气化过程，该气化过程将燃料208或材料转化成合成气或燃料-气体混合物212。容器202内的某些流通特性可由入口 204和出口 206的构造所引起，在其中可加强气化过程。在某些情况下，一些或所有的部分燃烧燃料或材料或其它燃烧副产物(也称为细渣料220)可在容器202内流通，且最终可转化成合成气或燃料-气体混合物212，或可经由出口 206引出容器202。在任何情况下，合成气或燃料-气体混合物212都可从出口 206传送至下游构件例如222，在其中可使用、储存或燃烧合成气或燃料-气体混合物212以产生用于功率生成构件和/或涡轮的热和/或功率。在某些情况下，下游构件可包括使用合成气或燃料-气体混合物例如212的工业过程。举例而言，工业过程可包括但不限于化学制造过程、氢气分离过程、氨生产过程以及塑料制造过程。在某些实施例中，气化器如200可提供改善用于将燃料或材料转化成合成气的可操作性。一般而言，通过产生的合成气量、合成气产生率、引出气化器的较少渣料或未燃烧的燃料或材料，或减少的用以产生特定量的合成气所需的燃料、材料或其它能量，可测量或换言之评估提高的可操作性。在其它实施例中，在许多操作事件(例如启动、停机、下调、瞬时型事件和稳态事件)期间，可得到提高的可操作性。图3示出了根据本发明的实施例的另一示例性系统和设备。如图3中所示，示例性系统和设备如气化器300可包括带有入口 304、第一出口 306和第二出口 307的容器302。一般而言，容器302可为用于容纳至少一种燃料(如308)或材料和一种或多种气体310 (如氧化剂和/或可选的缓和剂)的储器、腔室或其它混合装置。定向为邻近容器302的一部分的入口 304可操作成用以将燃料308或材料和至少一种气体310接收到容器302中。定向为邻近容器202的另一部分或侧向部分的第一出口 306可操作成用以容许燃料-气体混合物312引出容器302。定向为邻近容器302的另一部分或相对部分的第二出口 307可操作成用以容许任何未燃烧的燃料或材料或其它副产物引出容器302。用于容器如302的一种适合形状可为大致圆柱形的储器，该储器在储器的一端上具有相对较小的圆柱形入口管、在储器的侧向侧(或侧面)上具有圆柱形第一出口管和在储器的相对端上具有圆柱形
第二出口管。当将燃料或材料和至少一种气体经由入口 304引入容器302中时，入口流动路径314可由进入容器302的燃料或材料和至少一种气体的至少一个轨迹316所限定。如图3中所示，沿大致平行于入口 304相对于容器302的定向的入口流动路径314，燃料308和至少一种气体310如氧化剂引入容器302中。此外，第一出口流动路径318可由引出容器302的燃料-气体混合物312的引出轨迹所限定。另外，第二出口流动路径319可由引出容器302的任何未燃烧的燃料或材料或其它副产物如渣料320的引出轨迹所限定。在图3中所示的实例中，入口流动路径314并未与出口流动路径318直接对应或换言之并未与出口流动路径318对准。由于图3示出了在一个平面中的容器302，故入口流动路径314和出口流动路径318的对准将在所有平面中都类似，即是说，入口流动路径314和出口流动路径318
将不会彼此直接对应。相反，且如上文所述，在图I的常规气化器系统100中沿线116示出了彼此直接对应的示例性入口流动路径和出口流动路径。在一个实施例中，入口流动路径可不与第二出口流动路径直接对应或换言之不与第二出口流动路径对准。例如，第二出口 307可定位在容器302的相对侧壁上而与第一出口 306相对，其中，入口流动路径将不会与第二流动路径直接对应。在实施例的一个方面，入口流动路径可相对于第一出口流动路径和第二出口流动路径成角度。在实施例的另一方面，入口流动路径可偏离第一出口流动路径和第二出口流动路径中的任一个或两者。在本发明的一个方面，出口可包括以下中的至少一个耐火材料、涂层、可操作成用以最大限度地减小冲击渣料流的物质、挡板、骤冷装置或冷却装置。在图3中以322示出了相对于出口 306定位的示例性耐火材料、涂层、可操作成用以最大限度地减小冲击渣料流的物质、挡板、骤冷装置或冷却装置。在实施例的一个方面，出口可包括第一出口和第二出口，第一出口可操作成用以容许燃料-气体混合物的一部分引出容器，而第二出口可操作成用以容许燃料-气体混合物的另一部分引出容器，以及其中，相应的出口流动路径由引出容器的燃料-气体混合物的相应轨迹所限定，以及其中，入口流动路径并未与两个出口流动路径对准。在任何情况下，容器302、入口 304、第一出口 306和第二出口 307的构造可导致对气化器300和/或燃料-气体混合物312的可操作性的改善。当燃料308或材料和一种或多种气体310在容器302内流通时，燃料308或材料可经历气化过程，该气化过程将燃料308或材料转化成合成气或燃料-气体混合物312。容器302内的某些流通特性可由入口304、第一出口 306和第二出口 307的构造引起，在其中可加强气化过程和/或可操作性。在某些情况下，一些或所有的部分燃烧燃料或材料或其它燃烧副产物可在容器302内流通，且最终可转化成合成气或燃料-气体混合物312并经由第一出口 306引出容器。在任何情况下，合成气或燃料-气体混合物312可从第一出口 306传送至下游构件如324，在其中可使用、储存或燃烧合成气或燃料-气体混合物312以产生用于功率生成构件和/或涡轮的热和/或功率。在某些情况下，下游构件可包括使用合成气或燃料-气体混合物如312的工业过程。举例而言，工业过程可包括但不限于化学制造过程、氢气分离过程、氨生产过程以及塑料制造过程。在某些实施例中，气化器如300可提供改善对于将燃料或材料转化成合成气的可操作性。一般而言，通过产生的合成气量、合成气产生率、引出气化器的较少渣料或未燃烧的燃料或材料，或减少的用以产生特定量的合成气所需的燃料、材料或其它能量，可测量或换言之评估提高的可操作性。在其它实施例中，在许多操作事件(例如启动、停机、下调、瞬时型事件和稳态事件)期间，可得到提高的可操作性。在本发明的示例性实施例中，图2和图3中的气化器系统200，300可包括可操作成用以促进任一上述操作的许多构件。现在将参照图4的流程图来描述用于提供气化器系统的示例性方法400。示例性方法400可通过图2和图3中所示的气化器系统和构件来执行。方法400始于方框402，并且根据本发明的示例性实施例，包括提供可操作成用以促进燃料和至少一种气体在其内混合的容器。在方框404中，该方法400包括提供入口，该入口可操作成用以将至少一种燃料
和至少一种气体接收到容器中，其中，入口流动路径由进入容器的至少一种燃料和至少一种气体的至少一个轨迹所限定。在方框406，该方法包括提供出口，该出口可操作成用以容许燃料-气体混合物引出容器，其中，出口流动路径由引出容器的燃料-气体混合物的引出轨迹所限定，其中，入口流动路径并未与出口流动路径直接对应。方法400在方框406之后结束。在本发明的示例性实施例中，方法400可包括更少或更多数目的操作。尽管结合了当前认作是最实用的内容和各种实施例来描述本发明的某些实施例，但应理解的是，本发明并不限于所公开的实施例，而是相反，本发明意图涵盖包括在所附权利要求的范围内的各种改动和等同布置。尽管文中使用了特定用语，但它们仅以一般性和描述性的含义使用而并非为了限制的目的。本书面说明使用了包括最佳模式的实例来公开本发明的某些实施例，且还使本领域的任何技术人员能够实施本发明的某些实施例，包括制作和使用任何装置或系统以及执行任何所结合的方法。本发明的某些实施例的可取得专利的范围在权利要求中限定，并且可包括本领域技术人员构想出的其它实例。如果这些其它实例具有与权利要求的字面语言并无不同的结构元件，或者如果这些其它实例包括与权利要求的字面语言并无实质差异的同等结构元件，则认为这些实例在权利要求的范围之内。
权利要求
1.一种设备，包括 容器(202，302)，其可操作成用以促进燃料(108，208，308)和至少一种气体(210，310)在所述容器(202，302)内混合； 入口(104，204，304)，其可操作成用以将所述燃料(108，208，308)和所述至少一种气体(210,310)接收到所述容器(202,302)中，其中，入口流动路径(214,314)由进入所述容器(202，302)的所述燃料(108，208, 308)和所述至少一种气体(210，310)的至少一个轨迹(216,316)所限定；以及 出口(106，206)，其可操作成用以容许燃料-气体混合物(212,312)引出所述容器(202，302)，其中，出口流动路径(218)由引出所述容器(202,302)的所述燃料-气体混合物(212,312)的引出轨迹(216,316)所限定，其中，所述入口流动路径(214,314)并未与所述出口流动路径(218)对准以促进提高对于所述燃料-气体混合物(212,312)的至少一部分的可操作性。
2.根据权利要求I所述的设备，其特征在于，所述入口流动路径(214，314)相对于所述出口流动路径(218)成角度。
3.根据权利要求I所述的设备，其特征在于，所述入口流动路径(214，314)偏离所述出口流动路径(218)。
4.根据权利要求I所述的设备，其特征在于，所述出口(106,206)包括第一出口(306)和第二出口(307)，所述第一出口(306)可操作成用以容许所述燃料-气体混合物(212.312)的一部分引出所述容器(202，302)，以及所述第二出口(307)可操作成用以容许所述燃料-气体混合物(212,312)的另一部分引出所述容器(202，302)，以及其中，通过引出所述容器(202,302)的所述燃料-气体混合物(212,312)的相应轨迹(216,316)限定相应的出口流动路径(218，318，319)，以及其中，所述入口流动路径(214,314)并未与任一个或两个出口流动路径(218,318,319)对准。
5.根据权利要求I所述的设备，其特征在于，提高的所述可操作性改善所述燃料(108, 208, 308)至合成气(114)的转化。
6.根据权利要求I所述的设备，其特征在于，所述出口(106，206)包括以下中的至少一个耐火材料、涂层、可操作成用以最大限度地减小冲击渣料(320)流的物质、挡板、骤冷装置或冷却装置(322)。
7.一种方法(400)，包括 提供容器(202，302)，所述容器(202，302)可操作成用以促进燃料(108，208，308)和至少一种气体(210，310)在所述容器(202，302)内混合； 提供入口(104，204，304)，所述入口(104，204，304)可操作成用以将所述至少一种燃料(108，208，308)和所述至少一种气体(210，310)接收到所述容器(202，302)中，其中，入口流动路径(214，314)由进入所述容器(202，302)的所述至少一种燃料(108，208，308)和所述至少一种气体(210，310)的至少一个轨迹(216，316)所限定； 提供出口(106，206)，所述出口(106,206)可操作成用以容许燃料-气体混合物(212.312)引出所述容器(202，302)，其中，出口流动路径(218)由引出所述容器(202，302)的所述燃料-气体混合物(212,312)的引出轨迹(216,316)所限定，其中，所述入口流动路径(214,314)并未与所述出口流动路径(218)直接对应。
8.根据权利要求7所述的方法(400)，其特征在于，所述入口流动路径(214，314)相对于所述出口流动路径(218)成角度。
9.根据权利要求7所述的方法(400)，其特征在于，所述入口流动路径(214，314)偏离所述出口流动路径(218)。
10.根据权利要求7所述的方法(400)，其特征在于，所述出口(106,206)包括第一出口(306)和第二出口(307)，所述第一出口(306)可操作成用以容许所述燃料-气体混合物(212,312)的一部分引出所述容器(202，302)，以及所述第二出口(307)可操作成用以容许所述燃料-气体混合物(212,312)的另一部分引出所述容器(202，302)，以及其中，通过引出所述容器(202,302)的所述燃料-气体混合物(212,312)的相应轨迹(216,316)限定相应的出口流动路径(218，318，319)，以及其中，所述入口流动路径(214,314)并未与任一个或两个出口流动路径(218,318,319)对准。
全文摘要
本发明涉及用于气化的系统、方法和设备。本发明的某些实施例可包括用于气化的系统、方法及设备。根据本发明的示例性实施例，一种设备可包括可操作成用以促进燃料和至少一种气体在其内混合的容器。该设备还包括入口，该入口可操作成用以将燃料和至少一种气体接收到容器中，其中入口流动路径由进入容器的燃料和至少一种气体的至少一个轨迹所限定。此外，该设备可包括出口，该出口可操作成用以容许燃料-气体混合物引出容器，其中出口流动路径由引出容器的燃料-气体混合物的引出轨迹所限定，其中入口流动路径并未与出口流动路径对准以促进提高对于燃料-气体混合物的至少一部分的可操作性。
文档编号C10J3/82GK102876379SQ20121024198
公开日2013年1月16日 申请日期2012年7月13日 优先权日2011年7月15日
发明者R.德皮伊, J.B.科里 申请人:通用电气公司