用于预热原料的系统的制作方法

用于预热原料的系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种用于预热原料的系统。所述系统包括：至少一个能量源，其设置在气化设备中并且配置用于提供能量；以及原料供应源，其配置用于输送固体原料。所述系统进一步包括料仓，所述料仓设置在所述原料供应源下游，其中所述料仓配置用于接收所述固体原料并且提供干燥原料。所述系统另包括气化器，所述气化器设置在所述料仓下游，其中所述气化器配置用于从所述干燥原料产生合成气。所述系统进一步包括加热系统，所述加热系统配置用于使用所述能量对所述固体原料进行直接加热、对所述固体原料进行间接加热或者上述两种情况的组合，以将水分从所述料仓中的所述固体原料中去除。
【专利说明】用于预热原料的系统
【技术领域】
[0001]在本说明书中公开的本发明涉及原料处理。确切地说，本发明公开的实施例涉及原料预热。
【背景技术】
[0002]如煤炭或石油等化石燃料可以用于生产电力、化学物质、合成燃料，或用于各种其他应用。在某些应用中，化石燃料可以进行气化。气化涉及含碳燃料通过有限的氧在极高温度下不完全燃烧以产生合成气(例如，包含一氧化碳和氢的燃料)，比起处于其原始状态的燃料，这样能够使得效率更高并且排放物更为干净。
[0003]不同含碳燃料可以在不同程度上成功气化。也就是说，较低水分含量值通常表明燃料可以更容易地燃烧并且更有效地气化。材料的水分含量值用于衡量存在于所述材料中的水的量。例如，通过石油爆裂而产生的石油焦具有相对低的水分含量，因此易于气化。相反，低质煤炭和生物燃料可能具有高的水分含量，因此难以气化。在一些实例中，如玉米杆和柳枝稷等生物燃料可能包含太多水分，以致燃料气化效率极低。另外，在处理和运送期间，燃料中的较高水分使得流动性降低并且导致堵塞频繁发生。可能造成的损害包括使得集尘器积垢和桥接燃料喷嘴。不幸地，水分去除可能较为困难并且成本过高。

【发明内容】

[0004]下文概述在本发明的最初范围内的某些实施例。这些实施例并非意图限制本发明的范围，而仅意图概述本发明的可能形式。实际上，本发明可以涵盖可能类似或不同于下述实施例的各种形式。
[0005]在第一实施例中，一种系统包括:至少一个能量源，其设置在气化设备中并且配置用于提供能量；以及原料供应源，其配置用于输送固体原料。所述系统进一步包括设置在所述原料供应源下游的料仓，其中所述料`仓配置用于接收所述固体原料并且提供干燥原料。所述系统另外包括设置在所述料仓下游的气化器，其中所述气化器配置用于从所述干燥原料产生合成气。所述系统进一步包括加热系统，所述加热系统配置用于使用所述能量来直接加热所述固体原料、间接加热所述固体原料或者上述两种情况组合进行，以将水分从所述料仓中的所述固体原料中去除。
[0006]在第二实施例中，一种系统包括至少一个能量源，所述能量源配置用于提供能量。所述系统进一步包括原料供应源，所述原料供应源配置用于输送固体原料。所述系统还包括设置在所述原料供应源下游的流化系统，其中所述流化系统配置用于接收所述固体原料并且提供干燥流化原料。所述系统另外包括加热系统，所述加热系统配置用于使用所述能量来加热所述流化系统中的所述固体原料，以将水分从所述固体原料中去除。
[0007]在第三实施例中，一种系统包括流化系统，所述流化系统配置用于使得固体原料流化。所述流化系统包括:料仓，其配置用于干燥所述固体原料；运送机；旋风器；集尘器；以及料斗。至少一个能量源设置在气化设备中并且配置用于将能量提供给所述料仓，以便干燥所述固体原料。
【专利附图】

【附图说明】
[0008]参照附图阅读以下具体说明之后，将会更好地理解本发明的这些和其他特征、方面和优点，在附图中，相同符号表示所有附图中的相同部分，其中:
[0009]图1不出气化系统的一个实施例的方框图；
[0010] 图2示出图1所述气化系统中包括的流化系统的一个实施例的示意图解；
[0011]图3描绘适合于将能量传递到图2所示流化系统的能量源的一个实施例的方框图；以及
[0012]图4描绘用于将水分从原料中去除的过程的一个实施例的方框图。
【具体实施方式】
[0013]下文将会描述本发明的一项或多项特定实施例。为了简要描述这些实施例，在说明书中可能不会介绍实际实施方案的所有特征。应了解，在任何工程或设计项目中开发任何此类实际实施方案时，均应做出与实施方案特定相关的多个决策以便实现开发人员的特定目标，所述特定目标例如，是否遵守与系统相关以及与业务相关的限制，这些限制可能会因实施方案不同而有所不同。此外，应了解，此类开发可能非常复杂耗时，然而，对于受益于本发明的一般技术人员而言，此类开发无论如何仍按常规进行设计、建造和制造。
[0014]在介绍本发明的各种实施例的元件时，“一个(a)”、“一个(an)”、“所述(the)”以及“所述(said)”意图表示存在一个或多个这种元件。术语“包括(comprising)”^包括(including)”以及“具有”意图表示包括性含义，并且表示除了所列元件之外，可能还有其他元件。
[0015]所公开的实施例包括用于干燥燃料原料的系统和方法，所述燃料原料包括水分含量高的原料，如低质煤炭(例如，PRB煤炭)和/或生物燃料。通过施加热量，燃料原料可以通过蒸发来将自身水分去除。不幸地，燃料原料干燥可能使用，例如，约50，000, 000至100，000，OOObtu/小时，具体取决于原料流率和需要干燥的量。此外，干燥水分含量高的原料使用额外能量，因为能量输入与需要干燥的量成比例。所公开的实施例可以用来更高效地干燥原料，其中包括水分含量高的原料，方法是再用来自现有设备部件的能量源。例如，在气化设备中，能量源可以包括低级蒸汽(例如，低于75PSIG的蒸汽)、在干式原料系统中生成的热排出气、在热回收蒸汽发生器系统中捕获的烟道气、来自来源如(ASU)系统或冷却水回路的经加热的冷却水、来自燃气涡轮机系统的抽取空气、激起锁式料斗系统的热水以及由气化设备生成的其他“废”热。实际上，可以再用低级蒸汽“废”热、排出流体、烟道/烟囱流体及/或锅炉原料流体。通过以此方式再用能量，可以实质上增加设备效率。
[0016]通常，从设备中收回的能量可以用来通过各种系统干燥原料。例如，某些实施例可以使用嵌入或以其他方式附接到料仓的线圈和/或管道。这些线圈和/或管子可以运载热的流体(例如，蒸汽、水)，这样就将热传递到原料，以便去除水分。其他实施例可以使用设置在料仓上的流体套筒(例如，蒸汽套筒)。在其他实施例中，如果原料设置在原料床(例如，煤炭床)中，那么可将热气吹扫到原料床中以对所述原料进行干燥。有利地，这些前述系统还可以改装到现有设备。此外，在本说明书中描述的方法通过以下方式提高设备效率:基于当前设备操作、业务状况及/或预测事件(例如，市场预测、天气预测)，选择能量源(例如，低级蒸汽“废”热、排出流体、烟道/烟囱流体及/或锅炉原料流体)通过基于设备操作、业务状况及/或预测事件选择用于干燥原料的组合式能量源，在本说明书中描述的系统和方法可以增加效率并且优化成本。
[0017]考虑前述内容并且现在转至图1，附图描绘涵盖在本说明书中公开的技术的气化设备的实施例。更为确切地说，图1是可将含碳燃料气化成合成气的整体气化联合循环发电设备系统10的实施例的图解。IGCC系统10的部件包括原料准备与流化系统11。流化系统11可以提供适合于在气化器中使用的流化(例如，像流体那样流动)原料。包括在原料准备与流化系统11中的是原料输送系统12，原料输送系统12可以用来为IGCC系统10输送燃料。原料输送系统12可以输送具体燃料，如煤炭、石油焦、生物燃料、焦油、浙青、生物燃料或其他含碳物质。在输送到下游流化容器14之前，燃料可在干燥系统13中进行干燥。控制器15还可以用来通过流化系统11输送的燃料的输送、干燥以及流化，并且随后可以引导流化容器14将流化燃料提供到气化器16。气化器16可包括流化床气化器、上吸式气化器、下吸式气化器、横吸式气化器、双燃烧气化器、喷流床气化器、熔池气化器、移动床气化器或上述项组合。 [0018]如下文更详细地描述，干燥系统13可以使用来自IGCC系统10的各种用于去除水分的能量源17，从而降低由原料输送系统12提供的原料的水分含量。能量源17可以包括(但不限于)废热19、蒸汽21 (例如，低级蒸汽)、气体23 (例如，吹扫气、排出气、烟道气)、液体25 (例如，热水)以及电力27 (例如，备用电力)。能量源17的实例可以包括废热19 (例如，蒸汽21、气体23及/或液体25 )，所述废热来自压缩机(例如，40、42 )、空气分离单元(例如，38)、气化器(例如，16)、气体处理单元(例如，20)、涡轮机(例如，36、52)、热回收蒸汽发生器(例如，54)或上述项任何组合。控制器15可以用来提高原料干燥效率，并且可以另外被用来通过提供流程来提高IGCC系统10的整个效率，如下文详细描述的，提供适合于使用用于去除水分的能量源17的流程。
[0019]气化器16可将流化燃料转化成合成气，例如，一氧化碳和氢的组合。这种转化可以通过以下方式实现:使得无水浆料在升高的压力(例如，从约600psi至1200psi)和温度(例如，约2200° F至2700° F)下遭遇控制的量的蒸汽和氧，具体取决于所用气化器16的类型。在热解过程中加热无水浆料可以产生固体(例如，焦炭物)和残余气体(例如，一氧化碳、氢以及氮)。通过热解过程从无水浆料中余留的焦炭物可以仅仅重达原始原料重量的约30%。
[0020]在气化器16中的燃烧反应可以包括将氧引入焦炭物和残余气体中。焦炭物和残余气体可与氧发生反应以形成二氧化碳和一氧化碳，从而为后续气化反应提供热量。在燃烧过程期间，温度范围可为约2200° F至约2700° F。另外，蒸汽可以引入气化器16中。本质上，气化器使用蒸汽和氧来允许部分无水浆料燃烧以产生一氧化碳和能量，从而可以驱使将原料进一步转化成氢和额外二氧化碳的第二反应进行。
[0021]通过这种方式，所得气体可由气化器16制成。所得气体可以包括约85%的一氧化碳和氢，并且包括CH4、HC1、HF、COS、NH3> HCN以及H2S (基于原料的硫含量)。这种所得气体可用术语“未处理的合成气”表示。在所描绘的实施例中，气化器16生成的废热19和/或蒸汽21可以提供作为能量源17可用于干燥原料的。气化器16还可以生成废弃物，如渣18，所述渣可以是湿灰材料。如下文更详细地描述，气体处理单元20可以用来处理未处理的合成气。气体处理单元20可以净化未处理的合成气，以将HCl、HF、COS、HCN以及H2S从所述未处理的合成气中去除，其中可以包括通过，例如，在硫处理器24中的酸性气体去除过程来实现在硫处理器24中的硫22的分离。此外，气体处理单元20可以经由水处理单元28来将盐类26从未处理的合成气中去除，所述水处理单元可以使用水净化技术来从未处理的合成气生成有用盐类26。随后，可从气体处理单元20生成经处理的合成气。来自气体处理单元20、硫处理器24以及水处理单元28的能量17还可以用来干燥原料，能量17如废热19、蒸汽21、热气23、热液体25以及电力27。
[0022]气体处理器30可以用来将残余气体成分32从经处理的合成气中去除，所述残余气体成分如氨和甲烷以及甲醇或其他残余化学物质。然而，将残余气体成分32从经处理的合成气中去除是可选进行的，因为所述经处理的合成气即使是在包含所述残余气体成分32(例如，尾气)的情况下也可以用作燃料。此时，经处理的合成气可以包括约3%C0、约55%H2以及约40%C02，并且所述经处理的合成气可能实质上去除H2S。气体处理器30还可提供用于干燥原料的能量17，其中包括废热19、蒸汽21、热气23、热液体25以及电力27。处理过的合成气可被引导到燃气涡轮发动机36的燃烧器34 (例如，燃烧室)中作为可燃燃料。
[0023]IGCC系统10可以进一步包括空气分离单元38。例如，ASU38可以使用蒸馏技术来将空气分离成分气体。ASU38可将氧从空气中分离并且将分离出的氧输送到气化器16，其中所述空气是从补充空气压缩机40供应到所述ASU中的。另外，ASU38可将分离出的氮引导到稀释氮(DGAN)压缩机42。DGAN压缩机42可将接收自ASU38的氮至少压缩成与燃烧器34中的压力级别相当的压力级别，以防干扰合成气的适当燃烧。因此，在DGAN压缩机42已将氮压缩至适当级别时，所述DGAN压缩机42可将压缩的氮引导到燃气涡轮发动机36的燃烧器34。ASU38、空气压缩机40以及DGAN压缩机42可以提供能量17。例如，ASU38中间冷却器可以提供经加热的冷却水，并且压缩机40和42可以提供热气(例如，空气、氮)。
[0024]如上所述，压缩的氮可从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可以包括涡轮机44、驱动轴46以及压缩机48，并且包括燃烧器34。燃烧器34接收燃料，如合成气，所述燃料可在压力下从燃料喷嘴注入。这种燃料可与压缩空气以及来自DGAN压缩机42的压缩的氮混合，然后在燃烧器34内燃烧。这种燃烧可以形成热加压排气。
[0025]燃烧器34可以朝着涡轮机44的排气出口引导排放气体。在来自燃烧器34的排放气体通过涡轮机44时，排放气体可以推动涡轮机44中的涡轮机叶片，从而沿着燃气涡轮发动机36的轴线旋转驱动轴46。如图所示，驱动轴46可以连接到燃气涡轮发动机36的各种部件，包括压缩机48。
[0026]驱动轴46可将涡轮机44连接到压缩机48以形成转子。压缩机48可以包括连接到驱动轴46的叶片。因此，涡轮机44中的涡轮机叶片的旋转可以导致将涡轮机44连接到压缩机48的驱动轴46旋转以旋转压缩机48内的叶片。压缩机48中的叶片的旋转导致所述压缩机48压缩经由所述压缩机48的空气进口接收的空气。压缩空气随后可被供应到燃烧器34并且与燃料和压 缩的氮混合，以使燃烧实现更高效率。驱动轴46还可以连接到负载50,所述负载可以是固定负载,如用于在发电设备中生产电力的发电机。实际上，负载50可以是由燃气涡轮发动机36的旋转输出驱动的任何合适的装置。另外，发动机36可以提供用于干燥原料的能量17。例如，来自涡轮机44的抽取空气可与稀释氮交换热量，并且可提供作为能量17。
[0027]IGCC系统10还可以包括蒸汽涡轮发动机52和热回收蒸汽发生器系统(HRSG) 54。蒸汽润轮发动机52可以驱动第二负载56,如用于发电的发电机。然而，第一和第二负载50、56两者均可以是能够分别由燃气涡轮发动机36和蒸汽涡轮发动机52驱动的其他类型的负载。另外，尽管燃气涡轮发动机36和蒸汽涡轮发动机52可以驱动单独的负载50、56，如所示实施例中示出，但燃气涡轮发动机36和蒸汽涡轮发动机52也可以串联用来经由单轴驱动单个负载。蒸汽涡轮发动机52以及燃气涡轮发动机36的特定配置可以特定实施，并且可以包括任何部分组合。此外，蒸汽涡轮机52可以提供用于干燥原料的能量17，所述能量包括输入蒸汽、分供蒸汽以及“耗费”蒸汽。
[0028]来自燃气涡轮发动机36的经加热的排气可被引导到HRSG54，并且可以用来加热水并且产生用来为蒸汽涡轮发动机52提供动力的蒸汽。来自蒸汽涡轮发动机52的排气可被引导到冷凝器58中。冷凝器58可以使用冷却塔60来将经加热的水交换成冷却水。具体来说，冷却塔60可将冷水提供到冷凝器58协助冷凝从蒸汽涡轮发动机52引导到所述冷凝器58的蒸汽。来自冷凝器58的冷凝物转而可被引导到HRSG54中。同样，来自燃气涡轮发动机36的排气也可被引导到HRSG54，用以加热来自冷凝器58的水并且产生蒸汽。此外，冷凝器58和/或冷却塔60可将能量17，如热水，引导到原料准备与流化系统11，用以从原料中去除水分。
[0029]由此，在如IGCC系统10等联合循环系统中，热排气可从燃气涡轮发动机36流到HRSG54，在HRSG中，热排气可以用来生成高压高温蒸汽。由HRSG54产生的蒸汽随后可以通过蒸汽涡轮发动机52，以便进行发电。此外，来自HRSG54的烟道气和/或蒸汽可以用作能量17。此外，还可以将所产生的蒸汽供应用于可能使用蒸汽的任何其他过程，如供应到气化器16。燃气涡轮发动机36发电循环通常称作“至顶循环(topping cycle)”，而蒸汽涡轮发动机52发电循环通常称作“至底循环(bottoming cycle)”。通过组合如图1所示的这两种循环，可以使得IGCC系统10在两`种循环中实现更高效率。具体来说，可以捕获来自至顶循环的废热，并将所述废热用于生成蒸汽以利用于至底循环。
[0030]转至图2，附图描绘示出原料准备与流化系统11用于干燥并且流化原料以供输送到图1所示气化器16的进一步细节的实施例，。通过使用能量源17，其中包括废热19、蒸汽21、气体23、液体25及/或电力27，原料准备与流化系统11可以通过以下方式提高设备10效率:减少将原料转化成合成气所用能量；提供更为干燥的燃料的增强流；减少燃料堵塞；更好地防止燃料冻结并且避免生成物的磨损相关问题；并且一般来说，增加设备可用性。
[0031]在所描绘的实施例中，原料可以通过原料输送系统12来输送到振动网筛62。例如，振动网筛62可以通过振动运动来将原料输送到原料料仓64。料仓64可以包括适合于存储原料的金属仓或容器。能量源17随后可以提供热量，所述热量适合于将水分从设置在料仓64中的原料中去除。如上提及，由能量源17提供的热量来源可以包括废热19、蒸汽
21、气体23、液体25以及电力27。导管66包括(但不限于)流体导管和电力导管,可以用来将能量(例如，废热19、蒸汽21、气体23、液体25以及电力27)输送到料仓64。根据所输送的能量的类型，可以使用若干技术来直接或间接加热原料，如下文参照图3更详细地描述。如图所绘，致动器68(例如，阀、电路)可以用来控制将能量输送到料仓64。例如，控制器15能够以通信方式连接到致动器68，以便控制能量输送。应注意，控制器15还能够以通信方式连接到流化系统11中的其他机械，以便控制燃料流化。
[0032]在将水分从原料中去除之后，原料可以通过适合于称量所述原料并且将所述原料移动到运送机72 (例如，螺杆运送机)的原料称量进料机70 (例如，振动称量进料机)进行称量。通过提供更为干燥的原料，能量源17可以通过去除水团并且因此运送更多可燃燃料而非运送带有不燃成分(例如，水)的燃料来使燃料输送效率能够更高。随后，更为干燥的燃料可被提供到冲击磨机与干燥器74。由于更为干燥的燃料包含较少水分，因此，比起无需预干燥即可输送的燃料，冲击磨机与干燥器74可能只要使用较少能量。例如，在冲击磨机与干燥器74中，可能使用由蒸汽加热系统78提供的较少蒸汽76来干燥原料。
[0033]旋风分离器80和振动网筛82可以用来进一步处理原料并且输送原料。例如，旋风分离器80可将原料输送到集尘器84 (例如，过滤器)，以供过滤。再循环风扇鼓风机系统85可以帮助流体和/或原料实现再循环。同样地，振动网筛82可以借助惰性吹扫气来源88而将原料输送到落地原料存储仓86，所述惰性吹扫气来源如氮气来源88。惰性气体来源88还可将吹扫气体提供到集尘器90。集尘器90也可将原料输送到落地原料存储仓86，并且随后可以通过使用大气排气口 92、94、96来将吹扫气排出到大气中。泵98和100可以帮助将吹扫气排出到大气中。例如，泵98可将吹扫气直接排出到大气排气口 92，而泵100可使所述吹扫气通过水银防护床102排出，并且随后排出到大气排气口 94。高压运送来源104可以流体连接到启动的旋风器106。经加热的干燥原料可从启动的旋风器106输送通过再循环料斗108进入落地原料存储仓86。原料还可以从一个或多个干燥原料泵110进行输送。
[0034]落地原料存储仓86可以输送干燥原料，例如，以便通过泵原料料斗112进行进一步处理并且进行最终气化。随后，气化器16 (如图1所示)可以气化干燥原料，如上所述。通过使用能量源17来提供干燥燃料，流化系统11可以提高设备10效率。例如，效率可以通过以下方式提高:减少将原料转化成合成气所用能量；提供更为干燥的燃料的增强流；减少燃料堵塞；更好地防止燃料冻结及/或最小化磨损相关问题。
[0035]应注意，在其他实施例中，还可以将能量源17引导到原料机70、运送机72、冲击磨机与干燥器74、旋风器80、振动网筛82、袋滤器84、原料存储仓86、集尘器90、旋风器106及/或料斗108，并且所述能量源可以用于干燥原料。通过使用在本说明书中所述技术，可以去除原料中的水分的大约5%、6%、7%、10%、15%、30%、50%、90%、95%以上。此种水分的量(例如，5%、6%、7%、10%、15%、30%、50%、90%、95%以上)可在以下位置处去除:料仓64、原料机70、运送机72、冲击磨机与干燥器74、旋风器80、振动网筛82、集尘器84、原料存储仓86、集尘器90、旋风器106、料斗108或上述项组合。
[0036]图3是能量源17的实施例的方框图，所述能量源包括废热19、蒸汽21、气体23、液体25以及电力27，这些能量源用于通过导管66来提供到某些系统，如料仓64。如上指出，能量源还可以提供到系统以便干燥原料，系统11可以包括原料机70、运送机72、冲击磨机与干燥器74、旋风器80、振动网筛82、袋滤器84、原料存储仓86、集尘器90、旋风器106及/或料斗108。·
[0037]如图所示，废热19使用导管114，蒸汽21使用导管116，气体23使用导管118，液体25使用导管120，并且电力27使用线路/导管122。导管114、116、118、120及/或122可以输送用于将水分从原料中去除的能量。例如，能量可以通过各种技术来转化成热量，如下文更详细地描述。
[0038]在所描绘的实施例中，可以使用废热回收单元124来将废热施加到料仓64上。废热回收单元124可以包括复热器(recuperator),在所述复热器中，可以使用流体的废热蒸汽来使，例如，运载热的输送流体的金属管道变暖，并且所述热的输送流体可以用来将水分从原料中去除。废热回收单元124还可以包括再生器，在所述再生器中，废热蒸汽再循环通过原料，直到没有留下任何可用热量来去除水分。废热回收单元124另外可以包括管式热交换器(heat pipe exchanger),所述管式热交换器组合热传导性与相变,从而更有效地管理两个固体界面之间的热传递。废热回收单元124可以进一步包括滚动式热交换器，如具有吸热材料的圆形蜂窝矩阵的旋转热交换器。类似地，废热回收单元124还可以包括节热器(例如，格林(Green)式节热器)和可使有机流体沸腾的热泵。同样地，废热回收单元124可以包括回环线圈，所述回环线圈可以包括两个或更多个多排式翅片管线圈，所述多排式翅片管线圈通过一圈泵管彼此连接。作为附接或替代，前述技术(例如，复热器、再生器、管式热交换器、滚动式热交换器(thermal heel)、节热器、热泵、回环线圈)可在蒸汽热交换器126、气体热交换器128及/或液体热交换气130中单独使用或组合使用。
[0039]电力27还可以提供到电加热器132，以便去除原料水分。电加热器132可以包括传导式加热器(例如，辐射式加热器)，其中加热通过传导发生。电加热器132还可以包括通过对流加热原料的对流式加热器。例如，浸没式电加热器、风扇式加热器、电极式加热器、贮存式加热器、电热泵以及类似物可以包括在电加热器132中。加热系统124、126、128、130以及132可以输送约在66 V至290 V、50°C至100°C、75°C至200°C、100°C至300 V之间的热量。通过使用可能已经以其他方式余留用于加热原料的能量源17，能够实现效率更高的气化和设备操作。
[0040]图4是可以用来将水分从原料中去除的过程134的实施例的方框图，所述原料包括低质煤炭和/或生物燃料。过程134可以包括:非暂时性机器可读媒介存储可由计算装置(例如，控制器15)用来实施在本说明书中公开的技术的代码或计算机指令。在所描绘的实施例中，能量源17可以进行选择(方框136)。能量源17可以包括废热19、蒸汽21 (例如，低级蒸汽)、气体23 (例如，吹扫气、排出气、烟道气)、液体25 (例如，热水)及/或电力27 (例如，备用电力)。能量源17的选择可以包括使用当前设备状况、业务状况及/或预测时间进行选择。
[0041]例如，如果设备10正在生产过剩电力，那么其中一些过剩电力可以提供为电力27。同样地，如果设备正在生产未使用的蒸汽21、气体23、液体25，或更广泛地说，正在生产废热19，那么可以使用前述能量。随后，例如，可将能量17引导(方框138)到料仓64、原料机70、运送机72、冲击磨机与干燥器74、旋风器80、振动网筛82、袋滤器84、原料存储仓86、集尘器90、旋风器106及/或料斗108，以便干燥原料。如上提及，可从以下项引导能量17:HRSG54、蒸汽涡轮机52、冷却塔60、气体处理单元20、硫处理器24、气化器16、ASU38、空气压缩机40、DGAN42、涡轮机44、压缩机48、负载50、蒸汽涡轮机52、HRSG54、负载56、冷凝器58及/或冷却塔60。通过选择并且组合可能以其他方式留待使用的能量源17，设备10的效率可以提闻。
[0042]随后，能量17可将水分从原料中去除(方框140)。如上提及，可以使用各种技术来应用能量17以去除水分(方框140)，所述技术包括(但不限于)废热回收单元124、蒸汽热交换器126、气体热交换器128、液体热交换器130及/或电加热器132。随后，可将水分减少的原料提供到气化器(方框142)，以供转化成合成气。通过应用各种能量源17用以，例如，干燥料仓64中的原料，所公开的实施例可以提高原料流动性，减少堵塞，并且更广泛地说，可以提闻整个设备效率。
[0043] 本发明的技术效果包括提供用于通过再利用来自现有设备部件的能量来对固体原料进行干燥的系统和方法。具体地说，如上所述，中压蒸汽可以通过现有设备部件重新引导，所述现有设备部件如水气转换反应器和/或硫回收单元，并且所述中压蒸汽可以用来干燥固体原料。所公开的实施例可以是新的设施的一部分，或者可以实施作为对现有固体燃料准备系统的另外改装。另外，所公开的实施例可以应用于使用蒸汽来干燥固体原料的任何其他应用。
[0044]本说明书使用实例来公开本发明，其中包括最佳模式，并且还使所属领域的任何技术人员能够实践本发明，其中包括制造和使用任何装置或系统并且执行任何所涵盖的方法。本发明的专利保护范围由权利要求书界定，并且可以包括所属领域的技术人员想出的其他实例。如果此类其他实例具有的结构元素与权利要求书的字面意义相同，或如果此类其他实例包括的等效结构元素与权利要求书的字面意义并无实质差别，那么此类其他实例意图也在权利要求书的范围内。
【权利要求】
1.一种系统，其包括: 设置在气化设备中的至少一个能量源，，其中所述至少一个能量源配置用于提供能量; 原料供应源，其配置用于输送固体原料； 设置在所述原料供应源下游的料仓，其中所述料仓配置用于接收所述固体原料并且提供干燥原料； 设置在所述料仓下游的气化器，其中所述气化器配置用于从所述干燥原料产生合成气；以及 加热系统，其配置用于使用所述能量直接加热所述固体原料、间接加热所述固体原料，或者上述两种方式的组合，以将水分从所述料仓中的所述固体原料中去除。
2.如权利要求1所述的系统，还包括设置在所述料仓下游de原料称量进料机，，其中所述至少一个能量源配置用于提供所述能量给所述原料称量进料机以干燥所述固体原料，并且其中所述原料称量进料机配置用于称重和移动所述固体原料。
3.如权利要求1所述的系统，其中所述至少一个能量源包括热回收蒸汽发生器(HRSG)、蒸汽涡轮机、冷却塔、气体处理单元、水处理单元、硫处理器、气化器、空气分离单元(ASU )、压缩机、冷凝器或上述项组合。
4.如权利要求1所述的系统，其中所述能量包括废弃能量源、蒸汽、气体、液体、电力或上述项组合。
5.如权利要求4所述 的系统，其中所述加热系统包括废热回收单元、蒸汽热交换器、气体热交换器、液体热交换器、电加热器或上述项组合。
6.如权利要求4所述的系统，其中所述加热系统包括废热回收单元，并且其中所述废热回收单元包括复热器、再生器、管式热交换器、滚动式热交换器、节热器、热泵、回环线圈或上述项组合。
7.如权利要求1所述的系统，其中所述气化设备包括整体气化联合循环(IGCC)发电设备。
8.如权利要求1所述的系统，其中所述固体原料包括低质煤炭、生物燃料或上述项组口 ο
9.如权利要求1所述的系统，其中所述加热系统配置用于将至少10%的水分从所述固体原料中去除，以便产生所述干燥原料。
10.如权利要求1所述的系统，还包括原料称量进料机、运送机、冲击磨机与干燥器、旋风器、振动网筛、集尘器、料斗或上述项组合，上述各项配置用于使用来自所述至少一个能量源的所述能量干燥所述固体原料。
11.一种系统,所述系统包括: 至少一个能量源，其配置用于提供能量； 原料供应源，其配置用于输送固体原料； 设置在所述原料供应源下游的流化系统，其中所述流化系统配置用于接收所述固体原料并且提供干燥流化原料；以及 加热系统，其配置用于使用所述能量来加热所述流化系统中的所述固体原料，以将水分从所述固体原料中去除。
12.如权利要求11所述的系统，还包括气化器，所述气化器配置用于气化所述干燥流化原料，其中所述气化器包括流化床气化器、上吸式气化器、下吸式气化器、横吸式气化器、双燃烧气化器、喷流床气化器、熔池气化器、移动床气化器或上述项组合。
13.如权利要求11所述的系统，其中所述流化系统包括料仓、原料称量进料机、运送机、冲击磨机与干燥器、旋风器、振动网筛、集尘器、料斗或上述项组合，上述各项配置用于使用来自所述至少一个能量源的所述能量干燥所述固体原料。
14.如权利要求13所述的系统，其中所述料仓设置在所述原料称量进料机上游，所述原料称量进料机设置在所述运送机上游，所述运送机设置在所述冲击磨机与干燥器上游，所述冲击磨机与干燥器设置在所述旋风器上游，所述旋风器设置在所述集尘器上游，所述集尘器设置在所述料斗上游，并且所述料斗设置在所述气化器上游。
15.如权利要求11所述的系统，其中所述至少一个能量源包括热回收蒸汽发生器、蒸汽涡轮机、冷却塔、气体处理单元、水处理单元、硫处理器、气化器、空气分离单元、压缩机、冷凝器或上述项组合。
16.—种系统,所述系统包括: 流化系统，其配置用于使得固体原料流化，所述流化系统包括: 料仓，其配置用于干燥所述固体原料； 运送机； 旋风器； 集尘器；以及 料斗，其中设置在气化设备中的至少一个能量源配置用于将能量提供给所述料仓，以便干燥所述固体原料。
17.如权利要求16所述的系统，其中所述流化系统包括原料称量进料机、冲击磨机与干燥器以及振动网筛，并且其中所述运送机、所述旋风器、所述集尘器、所述原料称量进料机、所述冲击磨机与干燥器、所述振动网筛，或上述项组合，配置用于干燥所述固体原料。
18.如权利要求17所述的系统，其中所述料仓设置在所述原料称量进料机上游，所述原料称量进料机设置在所述运送机上游，所述运送机设置在所述冲击磨机与干燥器上游，所述冲击磨机与干燥器设置在所述旋风器上游，所述旋风器设置在所述集尘器上游，所述集尘器设置在所述料斗上游，并且所述料斗设置在气化器上游。
19.如权利要求16所述的系统，其中所述料仓包括废热回收单元、蒸汽热交换器、气体热交换器、液体热交换器、电加热器或上述项组合，上述各项配置用于干燥所述固体原料。
20.如权利要求16所述的系统，其中所述至少一个能量源包括热回收蒸汽发生器、蒸汽涡轮机、冷却塔、气体处理单元、水处理单元、硫处理器、气化器、空气分离单元、压缩机、冷凝器或上述项组合。
【文档编号】C10J3/80GK103571544SQ201310325410
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年7月30日 优先权日:2012年7月30日
【发明者】S.R.米什拉, A.马宗达 申请人:通用电气公司