专利名称：急冷环状物的轮圈及制造方法
技术领域：
本发明主要涉及气化系统，并且更具体地设计用于冷却气化器中的合成气体("合
成气")的方法和装置。
背景技术：
至少一些已知的气化系统将燃料、空气或氧气、蒸汽和/或石灰石的混合物转化 成部分地燃烧的气体(有时称作"合成气")输出物。至少一些已知的气化系统使用单独的 气化器，以及物理上大型的辐射冷却器来使底部沉积物气化，用以回收热量和从合成气中 除去固体粒子，以便使合成气能够由其它系统使用。另外，至少一些气化器包括急冷室，在 其中可对合成气进行冷却。至少一些已知的急冷室包括一个或多个急冷环状物，该急冷环 状物在室壁和/或汲取管(dip tube)上提供恒定的水膜。 至少一些已知的制造急冷环状物的轮圈(rim)的方法要求对铸造的坯料进行加 工。然而，这种加工操作可能会增加复杂性、成本花费以及完成制造这种急冷环状物的轮圈 所需的时间。
发明内容
—方面，一种用于制造在气化系统中使用的轮圈的方法包括提供中空管，使该管 形成为圆管，其中，管的第一端部联接至管的相对的第二端部；以及对管进行切割，以便形 成具有所需圆周的轮圈。 另一方面，一种用于制造在气化系统中使用的急冷环状物的轮圈的方法包括通 过使圆筒的第一端部联接至圆筒的第二端部而形成中空的圆环，由此在圆环内限定环形的 腔；以及对圆环进行切割，以便形成具有C-形截面轮廓的环形轮圈。 又一方面，一种用于在气化系统中使用的急冷环状物的轮圈包括内表面、与所述 内表面相对的外表面、第一轮圈边缘、第二轮圈边缘、由所述第一轮圈边缘的底部与所述第 二轮圈边缘的顶部之间的径向距离所限定的内径，以及由所述第一轮圈边缘的顶部与所述 第二轮圈边缘的底部之间的径向距离所限定的外径。轮圈通过以下方式制造提供具有所 需长度、直径和厚度的直管；通过经由巻管机进给管使管形成为圆管，其中，管的第一端部 连结至管的第二端部，且其中，第一和第二端部是密封的；以及沿着所需的圆周对管进行切 割，以便形成具有所需尺寸的所述轮圈。
图1是示范性的气化器的示意图；
图2是示范性的直管的示意图；
图3是示范性的圆管的俯视图；以及 图4A-4C是示范性的急冷环状物的轮圈的示意图，该急冷环状物的轮圈可与显示 在图1中的气化器一起使用，并且该急冷环状物的轮圈由显示在图2中的直管和显示在图3中的圆管制成。
具体实施例方式
如文中所用，合成气体或"合成气"是指包含变动量的一氧化碳和氢气的气体混合 物。合成气通过对包含碳的燃料的进行气化使得燃料转化成气态产物而形成。合成气可通 过对天然气或液体碳氢化合物进行蒸汽催化氧化以产生氢气来产生。作为备选，合成气可 通过对煤进行气化且以来自废料气化系统的一定类型的能量来形成。合成气可用于发电系 统和/或用于生产诸如氨或甲醇的化学品。合成气还可以在生产用作燃料或润滑剂的合成 燃料中用作媒介。 图1是示范性的已知的气化器100的示意图，该气化器100可用于电力系统和/ 或用于化学品制造系统中。在示范性的实施例中，气化器100包括第一端部108和相对的 第二端部110。气化器100还包括反应室116和急冷段106。反应室116和急冷段106在 气化器100中沿着自第一端部108至第二端部110延伸的公共轴线114对齐。气化器100 还包括与水源(未示出)成流动连通地联接的至少一个急冷水进口 102。备选的实施例可 使用水之外的冷却和洗涤物质。气化器100还包括至少一个急冷气体出口 104，该急冷气体 出口 104与例如合成气收集容器(未示出)成流动连通地联接。作为备选，气化器100包 括至少一个急冷环状物112，该急冷环状物112与至少一个急冷水进口 102成流动连通地联 接。 在操作过程中，气化器100将例如燃料和氧气的混合物转换成合成气的输出物。 在一些已知的气化器100中，所产生的合成气包括渣滓、二氧化碳和/或其它杂质气体。在 示范性的实施例中，由气化器100产生的合成气在引导经过急冷气体出口 104之前在急冷 段106中进行冷却和洗涤。杂质可在急冷段106中从合成气中分离，并且可排出到大气中。
图2是示范性的直管300的视图，该直管300可用来制造与诸如气化器100 (图1 中所示)的气化器一起使用的急冷环状物的轮圈(未示出)。图3是示范性的圆管400的 俯视图，该圆管400可用来制造急冷环状物的轮圈(未示出)。急冷环状物的轮圈的制造初 始以大致直的管300开始，该管300具有所需的长度L、所需的直径D和所需的厚度。备选 的实施例可以并非直的管或圆筒开始。管300还包括第一端部302和第二端部304。在示 范性的实施例中，急冷环状物的轮圈的制造以使直管300形成为大致圆形的管400(图3中 所示)开始。在示范性的实施例中，直管300使用巻管机形成大致圆形的管或中空的圆环 400。在备选的实施例中，可使用形成管400的其它方法。管400形成为具有内径410和外 径412。内径410自圆管400的中心轴线402至管400的内表面406测得。类似的是，外径 自管400的中心轴线402至外表面408测得。 在示范性的方法中，第一和第二端部302和304然后相应地进行密封，以完成圆管 400的形成，使得在管400内限定环形腔。在示范性的实施例中，熔透焊接用来密封端部302 和304。在备选的实施例中，可使用其它密封方法。如在图3中所示，圆管400还包括密封 接头404。密封接头404分别限定在管300的第一端部302和第二端部304的结合处。
在示范性的方法中，当进行密封时，管400经热处理达预定量的时间且处于预定 的温度下。在示范性的方法中，预定量的时间处在10分钟至50分钟之间，或者更具体地 讲，在20分钟至40分钟之间，或者甚至更具体地讲为大约30分钟。热处理在备选的实施例中可持续不同的时间段。在示范性的方法中，预定的温度基于圆管400的材料成分。在 示范性的实施例中，管400大致由镍-铁-铬金属合金(例如可商购获得的Incoloy 825) 组成。备选的实施例可使用不同的材料或材料组合。在备选的实施例中，管400在1600° F 至2000° F的温度下进行加热，或者更具体地讲在1700° F至1900° F的温度下进行加 热。备选的实施例可使用不同的温度范围或特定的温度。另外，备选的实施例可使用不同 的基础用于确定适当的热处理温度。 在示范性的方法中，在热处理之后，对管400进行冷却。在示范性的实施例中，冷 却方法包括使圆管400暴露到环境空气中，直到过去预定量的时间和/或直到管400处于 或低于预定的温度。备选的实施例可使用其它冷却方法，例如但不限于液体急冷。
—旦圆管400已冷却，则急冷环状物可通过沿着圆周(未示出)切割圆管400形 成。例如，圆管400可以但不限于使用水射流切割进行切割。备选的方法可使用其它切割 方法，例如但不限于等离子切割和/或氧乙炔切割。 图4A、4B和4C是示范性的急冷环状物的轮圈500的示意图，该急冷环状物的轮圈 500可与例如气化器100(在图1中所示)的气化器一起使用。在示范性的实施例中，急冷 环状物的轮圈500联接至急冷环状物凸缘(未示出)。例如，在示范性的实施例中，急冷环 状物的轮圈500焊接至急冷环状物凸缘的底部(未示出)。备选的实施例可使用其它技术 将急冷环状物的轮圈500联接至急冷环状物的凸缘。在示范性的实施例中，急冷环状物的 轮圈500是半圆形的。在另一个实施例中，急冷环状物的轮圈500具有C-形的截面轮廓。 作为备选，急冷环状物的轮圈500可具有使轮圈500能够如本文所述有助于合成气冷却的 任何环形形状。急冷环状物的轮圈500包括第一边缘502和第二边缘504。在示范性的实 施例中，自第一边缘502的底部506至第二边缘504的顶部508的径向距离限定了急冷环 状物的轮圈500的内径510。在示范性的实施例中，内径510大致等于管的内径410(在图 3中所示)。另外，自第一边缘502的顶部512至第二边缘504的底部514的径向距离限定 了急冷环状物的轮圈500的外径516。在示范性的实施例中，外径516大致等于管的外径 412(在图3中所示)。在备选的实施例中，急冷环状物的轮圈500的内径510和外径516 分别不同于管的内径410和管的外径412。在示范性的实施例中，环状物的外径516处在 9英寸至40英寸之间。在更优选的实施例中，环状物的外径516处在20英寸至38英寸之 间。半圆形的急冷环状物的轮圈500内半径可处在1.25英寸至2英寸之间。作为备选，急 冷环状物的轮圈500可制成如本文所述有助于合成气冷却的任何尺寸。急冷环状物的轮圈 500还包括内表面518和外表面520。 在操作过程中，急冷环状物的轮圈500围绕着汲取管(未示出)和/或急冷段 106(如在图1中所示)的内表面(未示出)分配水膜。水膜保证表面保持湿润，以便有助 于防止渣滓附着到内表面上和/或沿着内表面形成沉积物。另外，当热的合成气例如自气 化器的反应容器116(图1中所示)的出口流出时，连续的水膜有助于防止汲取管和/或急 冷段106由于暴露到热的合成气中而受到热损伤。 上述方法和装置有助于减少制造用于在气化系统中使用的急冷环状物的轮圈所 需的时间和材料。与使用铸造的坯料(在急冷环状物的轮圈的制造过程中，使用铸造的坯 料要求将内径坯料上的材料刮掉并丢弃)相比，使用具有所需尺寸的直管有助于减少材料 浪费。能够减少用于制造急冷环状物的轮圈所需的时间和材料有助于降低制造气化系统的
6制造成本。 有助于制造急冷环状物的轮圈的方法和装置的示范性的实施例在上文进行了描 述。该方法和装置并不受限于本文所描述的具体的实施例，而是该方法和装置的组成部分 可与本文所描述的其它组成部分独立和分开地进行利用。例如，用来形成用于在电厂中使 用的急冷环状物的轮圈的制造方法也可以是完整的和/或与其它工业装置或组成部分的 设计及监控系统和方法结合使用，并且不受限于仅如本文所描述的电厂进行实施。而是，本 发明可与许多其它组成部分或工业装置的设计和监控应用场合一起进行实施和使用。
尽管本发明已经就不同的具体实施例进行了描述，但是本领域的技术人员将认识 到，本发明可在权利要求的精神和范围内进行修改。
权利要求
一种用于制造在气化系统中使用的轮圈的方法，所述方法包括提供中空管；使所述管形成为圆管，其中，所述管的第一端部联接至所述管的相对的第二端部；以及切割所述管，以便形成具有所需圆周的轮圈。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在形成所述圆管的过程 中密封直管的所述第一端部和所述第二端部。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，密封直管的所述第一端部和所述第二端 部包括使用全熔透焊接密封所述管的至少一个所述端部。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使所述管形成为圆管还包括经由巻管机 进给所述管。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括对所形成的管进行热处 理和对该经热处理的管进行冷却，其中，对所形成的管进行热处理包括将所形成的管安装到夹具上，以及使所形成的管暴露到1700° F至1900° F之间的温度下达大约30分钟。
6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述轮圈包括金属合金。
7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述轮圈包括内半径、外半径、第一轮圈 边缘、第二轮圈边缘、内表面和外表面。
8. —种用于制造在气化系统中使用的轮圈的方法，所述方法包括 通过使圆筒的第一端部联接至所述圆筒的相对的第二端部来形成中空的圆环，由此在所述圆环内限定环形的腔；以及切割所述圆环，以便形成具有c-形截面轮廓的环形轮圈。
9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，形成中空的圆环还包括 经由巻弯机进给所述圆筒；以及 密封所述圆筒的所述第一端部和所述第二端部。
10. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，密封所述圆筒的所述第一端部和所述第 二端部包括使用全熔透焊接密封所述圆筒的至少一个所述端部。
11. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括对所述中空的圆环进行 热处理，其中，对所述圆环进行热处理包括将所述圆环安装到夹具上，以及使所述圆环暴露到1700° F至1900° F之间的温度下达大约30分钟。
12. 根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法还包括对经热处理的圆环进 行冷却。
13. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述轮圈包括金属合金。
14. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，具有C-形截面轮廓的所述轮圈包括内半 径、外半径、第一轮圈边缘、第二轮圈边缘、内表面和外表面。
15. —种用于在气化系统中使用的急冷环状物的轮圈，所述轮圈包括 内表面；与所述内表面相对的外表面； 第一轮圈边缘；第二轮圈边缘；由处在所述第一轮圈边缘的底部与所述第二轮圈边缘的顶部之间的径向距离所限定 的内径；以及由处在所述第一轮圈边缘的顶部与所述第二轮圈边缘的底部之间的径向距离所限定 的外径，其中，所述轮圈通过以下方式制造 提供具有所需长度、直径和厚度的直管；通过经由巻管机进给所述管使所述管形成为圆管，其中，所述管的第一端部连结至所 述管的第二端部，且其中，所述第一端部和所述第二端部是密封的；以及 沿着所需的圆周切割所述管，以便形成具有所需尺寸的所述轮圈。
16. 根据权利要求15所述的急冷环状物的轮圈，其特征在于，密封所述直管的所述第 一端部和所述第二端部包括使用全熔透焊接密封所述管的至少一个所述端部。
17. 根据权利要求15所述的急冷环状物的轮圈，其特征在于，所述轮圈制造过程还包 括对所述圆管进行热处理，对所述圆管进行热处理包括将所述管安装到夹具上；以及使所述管暴露到1700° F至1900° F之间的温度下达大约30分钟。
18. 根据权利要求17所述的急冷环状物的轮圈，其特征在于，所述轮圈制造过程还包 括对经热处理的管进行冷却。
19. 根据权利要求15所述的急冷环状物的轮圈，其特征在于，沿着所需的圆周切割所 述管包括使用水射流切割的工艺方法。
20. 根据权利要求15所述的急冷环状物的轮圈，其特征在于，所述轮圈包括金属合金。
全文摘要
描述了一种急冷环状物的轮圈(500)及制造方法。一方面，用于制造在气化系统(100)中使用的轮圈的方法包括提供中空管(300)、使管形成为圆管(400)，其中，管的第一端部(302)联接至管的相对的第二端部(304)，以及对管进行切割，以便形成具有所需圆周的轮圈。
文档编号B21D53/18GK101795790SQ200880106160
公开日2010年8月4日 申请日期2008年6月27日 优先权日2007年9月4日
发明者D·R·马丁, M·L·哈恩德, S·A·帕特尔, S·S·塔尔亚 申请人:通用电气公司