专利名称：用于保护气化器骤冷环的系统和方法
技术领域：
本文公开的主题涉及气化器，且更特别地，涉及用于气化器的骤冷环设计的系统和方法。
背景技术：
气化器将含碳物料转化成一氧化碳和氢气的混合物，其称为合成气体或合成气。 例如，整体气化联合循环(IGCC)动力装置包括一个或多个气化器，其使进料在高温下与氧气和/或蒸汽反应来产生合成气。在气化时，产生的合成气可包括不太合乎需要的组分，比如灰分。因此，可引导合成气通过骤冷装置，以便冷却合成气至饱和温度，以及将不太合乎需要的组分作为渣料除去。然而，由于暴露于合成气和/或渣料中，骤冷装置的某些部件的寿命可受到影响，这可减小气化器的效率和/或运行范围。
发明内容
下面是对与初始要求保护的发明在范围方面相当的某些实施例的概述。这些实施例并非意图限制所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，本发明可包括可与下面所述的实施例类似或不同的多种形式。在第一实施例中，一种系统包括气化器，该气化器包括构造成用于将进料转化成合成气体的反应室、构造成用于冷却合成气体的骤冷室、构造成用于提供水流给骤冷室的骤冷环和构造成用于保护骤冷环免受合成气体或熔渣影响的骤冷环保护系统。骤冷环保护系统包括布置在骤冷环的内周边表面中的保护隔层。保护隔层在沿着骤冷环的轴线的轴向方向上与内周边表面基本交迭。在第二实施例中，一种系统包括构造成用于保护骤冷环免受气化的热产物影响的骤冷环保护系统。骤冷环保护系统包括构造成安装在骤冷环的内周边表面中的耐火隔层。 耐火隔层构造成在相对于骤冷环的轴线的径向方向上基本上阻挡了内周边表面。在第三实施例中，一种方法包括在反应室中气化进料以生成合成气体，和在骤冷室中骤冷合成气体以冷却该合成气体。骤冷包括从骤冷环提供水流。该方法进一步包括用与骤冷环的内周边表面完全交迭的耐火隔层来保护骤冷环。
当参照附图研读以下详细描述时，将更好地理解本发明的这些及其它特征、方面和优点，在附图中相同的标号在所有的图中表示相同的部件，其中图1是结合了骤冷环保护系统的气化器的示例性实施例的示意图；图2是根据一个实施例的结合了骤冷环保护系统的气化器的部分示意图；图3是在图2的线3-3内所得到的结合了骤冷环保护系统的气化器的一个实施例的局部轴向截面图；图4是在图2的线3-3内所得到的结合了骤冷环保护系统的气化器的一个实施例的局部轴向截面图；图5是在图2的线3-3内所得到的结合了骤冷环保护系统的气化器的一个实施例的局部轴向截面图；图6是沿图5的线6-6所得到的受骤冷环保护系统保护的骤冷环的一个实施例的径向截面图；图7是可以与骤冷环保护系统一起使用的骤冷环的一个实施例的顶视图；图8是根据一个实施例可以与骤冷环保护系统一起使用的底面板的径向截面图；图9是根据一个实施例的骤冷环保护系统的部分截面图。元件列表4 进料6 氧气8缓和剂10气化器11骤冷环保护系统12反应室14骤冷室16保护隔层18 底端20 箭头22骤冷环23骤冷水24骤冷水入口26浸入管28骤冷室槽30合成气体出口32 箭头33气体洗涤装置50外部容器52顶部颈口部分54气化段56底面区段58 开口60圆锥形底面区段62水平部分64可移除的底面板66可更换插件68耐火衬套70加热面表面72喉部耐火材料
73耐火砖
74交界面
76交迭的滴水槽檐
78外部环形段
80内部环形段
82凸缘
81径向内部凸缘部分
83径向外部凸缘部分
84骤冷环耐火材料
86内周边表面
88轴
87弯曲形状
110支架伸长部
112间隙
118喉部耐火材料的部分
120保护涂层
122再循环区
140入口喷嘴
142箭头
144环形内部
145弓状环形段
146连接件
160径向槽
162圆
172直径
173厚度
174弓状底面段
176接缝
180中间部分
182冷却通道
184可浇铸耐火材料
具体实施例方式
以下将对本发明的一个或多个具体实施例进行描述。为了致力于提供这些实施例的简要描述，本说明书可能并未描述实际实施方式的所有特征。应当理解到的是，在任何此种实际实施方式的开发中，例如任何工程或设计项目中那样，必须作出许多实施方式所专有的决定，以实现开发者的具体目标，例如遵循系统相关及商业相关的约束，开发人员的具体目标可根据不同的实施方式而彼此有所不同。此外，应当理解到的是，这种开发工作可能很复杂和耗时，但对于受益于本公开内容的普通技术人员来说，其仍将为设计、生产和制造的常规任务。在介绍本发明的各种实施例的元件时，冠词“一”、“一个”、“该”和“所述”意在表示存在一个或多个元件。用语“包括”、“包含”和“具有”旨在为包括性的，且意指可存在除所列元件之外的另外的元件。如以下所详细论述的，公开的实施例包括气化器系统，其包括构造成用于将进料转化成合成气体的反应室、构造成用于冷却合成气体的骤冷室和构造成用于提供水流给骤冷室的骤冷环。从反应室传输到骤冷室的合成气体可处于高温，这可影响骤冷环的某些部件。因此，在某些实施例中，气化器包括构造成用于保护骤冷环免受可在反应室中生成的合成气体和/或熔渣影响的骤冷环保护系统。合成气体和熔渣可统称为气化的热产物。在一些实施例中，骤冷环的内周边表面可暴露于合成气体和/或熔渣。因此，骤冷环保护系统可以包括布置在骤冷环的内周边表面中的保护隔层(例如隔热层、化学性隔层或耐火隔层)。 如以下所详细论述的，骤冷环保护系统的保护隔层在各种实施例中可以不同的方式构造或由不同的材料制成。例如，保护隔层可在沿骤冷环的轴线的轴向方向上与骤冷环的内周边表面基本上或完全交迭。通过与内周边表面基本交迭，保护隔层可保护骤冷环免受合成气体和/或熔渣的影响。通过保护骤冷环，骤冷环保护系统可以降低气化器的维护频率，且因此扩大了气化器的可操作性。在另外的实施例中，一种方法可以包括在反应室中气化进料以生成合成气体，在骤冷室中骤冷合成气体以冷却该合成气体，以及用保护隔层(例如隔热层、化学性隔层或耐火隔层)保护骤冷环，该保护隔层与骤冷环的内周边表面基本上或完全交迭。图1是可包括骤冷环保护系统11的气化器10的示例性实施例的示意图。气化器 10可以分成反应室12和骤冷室14。在其它实施例中，合成气体冷却器可以设置在反应室 12和骤冷室14之间。保护隔层16可限定反应室12。保护隔层16可充当物理隔层、隔热层、化学性隔层或它们的任何组合。可用于保护隔层16的材料的例子包括但不限于耐火材料，耐火金属，非金属材料，粘土，陶瓷，金属陶瓷，以及铝、硅、镁和钙的氧化物。另外，用于保护隔层16的材料可以是砖、可浇铸材料、涂层或它们的任何组合。进料4 (与氧气6和可选的缓和剂8 (例如蒸汽)一起)可通过一个或多个入口引入气化器10的反应室12中，以转化成可能还包括渣料和其它污染物的原始的或未处理的合成气体(例如一氧化碳和氢气的组合物)。在某些实施例中，可代替氧气6使用空气或氧气增强的空气。未处理的合成气体还可被描述为未处理气。取决于使用的气化器10的类型，可以在例如从约20bar至 lOObar，或30-85bar的高压和例如约1100°C至1450°C的温度下，通过使进料经受蒸汽和氧气完成在气化器10中的转化。在这些条件下，渣料处于熔融状态，且被称为熔渣。在其它实施例中，熔渣可不完全处于熔融状态。例如，熔渣可包括悬浮在熔渣中的固体(非熔融) 颗粒。如箭头20所示，来自反应室12的高压、高温的未处理合成气体可以通过保护隔层 16的底端18进入骤冷室14。在其它实施例中，未处理合成气体在进入骤冷室14前穿过合成气冷却器。通常，骤冷室14可用于降低未处理合成气体的温度。在某些实施例中，骤冷环 22可以位于保护隔层16的底端18附近。骤冷环22构造成用于提供骤冷水给骤冷室14。 在某些实施例中，保护隔层16的构造可保护骤冷环22免受合成气体和/或熔渣的影响，且因此保护隔层16可以构成骤冷环保护系统11的一部分。如图所示，来自气体洗涤装置33的骤冷水23可以通过骤冷水入口 M被接收进入骤冷室14中。通常，骤冷水23可以流过骤冷环22并沿着浸入管沈向下流入骤冷室槽28中。如此，骤冷水23可冷却未处理合成气体，合成气体在被冷却后可随后通过合成气体出口 30离开骤冷室14，如箭头32所示。在其它实施例中，共轴通流管可以围绕浸入管26而形成环形通路，未处理合成气体可通过该通路上升。在另外的实施例中，喷雾骤冷系统可用来辅助冷却未处理合成气体。如框33所示，合成气体出口 30通常可定位成与骤冷室槽观分开并定位在其上方，且可以用于将未处理合成气体和任何水输送至气体洗涤装置以进行处理。例如，气体洗涤装置33可除去固体细颗粒和其它污染物。另外，气体洗涤装置33可从未处理合成气体中除去夹带的水，该水随后可作为在气化器10的骤冷室14内的骤冷水来使用。来自气体洗涤装置33的处理过的合成气体最终可以被导引至例如化学工艺或燃气轮机发动机的燃烧器。图2是结合了骤冷环保护系统11的一个实施例的气化器10的局部示意图。在图 2中的与图1中所示的那些元件相同的元件标以(与图1中)相同的参考数字。气化器10 包括具有顶部颈口部分52、气化区段M和底面区段56的外部容器或壳体50。底面区段56 也可以称为反应室12和骤冷室14之间的过渡区段。底面区段56中的开口 58，也称为喉部开口或气化器喉部，通向气化器10的骤冷室14。底面区段56的一部分可以是倒置圆锥形壳体的平截头体形式。具体地，底面区段56可以包括圆锥形底面区段60或圆锥形底面或圆锥形耐火区段，其基本上由与用于形成气化器壳体50的金属相同的金属(例如钢)形成。圆锥形底面区段60可联接到大体水平的部分62，部分62进而可联接到可移除的底面板64上(例如可移除的环形底面板)，该可移除的底面板64在某些实施例中可省略。如以下所详细描述的，可移除的底面板64可以用于支承骤冷环22和/或为骤冷环22提供接近性。换言之，骤冷环22可联接至可移除的底面板64。水平部分62可以用作圆锥形底面区段60和可移除的底面板64之间的过渡。在某些实施例中，可更换插件66可联接至可移除的底面板区段64。在开口 58附近的可更换插件66的位置可更容易受到合成气体和/或熔渣的影响。因此，在某些实施例中包含可更换插件66使得能够从底面区段56的其余部分单独地替换可更换插件66。在某些实施例中，作为保护隔层16的一部分的耐火衬套68可由例如陶瓷材料形成，且覆盖了圆锥形底面区段60、水平底面部分62、可移除的底面板64和/或可更换插件 66。耐火衬套68大体是环形形状的，且可以包括圆锥形部分和圆筒形部分。可用于耐火衬套68的其它材料包括那些上述关于保护隔层16所列的材料。耐火衬套68还沿着气化器壳体50的内表面向上延伸。耐火衬套68保护钢制壳体50和底面区段56在气化期间免受极端温度条件和可对钢发生的热化学劣化。在一些实施例中，耐火衬套68包括耐火砖或具有热面表面(hotface surface) 70的热面砖，该热面表面直接暴露于在气化器10的气化区段M中的发生气化的环境中。在另外的实施例中，也是保护隔层16的一部分的喉部耐火材料72可以设置在开口 58处。喉部耐火材料72大体是环形形状，且可包括圆锥形部分和圆筒形部分。在某些实施例中，喉部耐火材料72可由与耐火衬套68不同的材料或相同的材料制成。喉部耐火材料72还可以比耐火衬套68磨损得更快。因此，喉部耐火材料72可能需要定期更换，而气化器10中的其它处的耐火衬套68的主要区段可保持在原位以继续使用。如图2所示，喉部耐火材料72也可以包括耐火砖73。耐火衬套68和/或喉部耐火材料72的耐火砖73可以具有大体为矩形的截面、楔形截面或另外的截面形状。这些砖沿周向布置在气化器10的内部周围以限定砖的环形排列。另外，喉部耐火材料72可在交界面74处附着于耐火衬套68上。多种方法(例如但不限于锚定件、结合剂、粘合剂、紧固件、 联锁接头等)可用在交界面74处以将喉部耐火材料72联接至耐火衬套68。此外，喉部耐火材料72可以构造成结合交迭的滴水槽檐(overlapping drip edge) 76，其可有助于使滴下的熔渣位于远离骤冷环22处。交迭的滴水槽檐76可以是骤冷环保护系统11的至少一部分。在某些实施例中，骤冷环22连接至可移除的底面板64和可更换插件66的下面。 骤冷环22包括水冷却系统，其可有助于降低叠置的底面板64和/或可更换插件68的温度。 因此，骤冷环22可有助于延缓底面板64和/或可更换插件68的由在气化器10内部的热条件和热化学条件所造成的金属损耗。如以下所详细描述的，骤冷环保护系统11可有助于避免对骤冷环22的热和热化学损害以及渣料损害。在所示的实施例中，骤冷环22包括外部环形段78和内部环形段80。内部环形段 80面向穿过开口 58的合成气体，且与外部环形段78相比更可能受合成气体影响。因此，具有内部和外部环形段78和80的骤冷环22的构造使得能够相对于骤冷环22的其余部分单独地替换内部环形段80。在所示的实施例中，外部环形段78包括流过浸入管沈的骤冷水。 内部环形段80可以包括凸缘82，其具有径向内部凸缘部分81和径向外部凸缘部分83。在所示的实施例中，径向内部凸缘部分81构造成用于帮助支承骤冷环耐火材料84(例如，环形保护隔层)，其可由类似于耐火衬套68和/或喉部耐火材料72的材料制成。例如，骤冷环耐火材料84可由耐火材料、耐火金属、非金属材料、粘土、陶瓷、金属陶瓷、以及铝、硅、镁和钙的氧化物制成。在某些实施例中，骤冷环耐火材料84可以是喉部耐火材料72的一部分并且可以被构造成为耐火砖73。在所示的实施例中，骤冷环耐火材料84直接接触内部环形段80的内周边表面86。换言之，骤冷环耐火材料84设置在内周边表面86内。在所示的实施例中，骤冷环耐火材料84在沿着骤冷环22的轴线88的轴向方向上与内周边表面86完全交迭，从而保护骤冷环22免受合成气体和/或熔渣的影响。因此，骤冷环耐火材料84在相对于轴线88的径向方向上限定用于骤冷环22的保护隔层。完全交迭可指约100%交迭。 具体地，骤冷环耐火材料84可以为内周边表面86提供热绝缘和/或热保护以防止熔渣的影响。另外，骤冷环耐火材料84可产生内周边表面86的均勻和较低温度的分布，这可降低由在高温处发生的蠕变或热疲劳所造成的腐蚀和/或破裂的可能性。在其它实施例中，骤冷环耐火材料84可仅仅基本上与内周边表面86交迭。换言之，骤冷环耐火材料84可与内周边表面86的超过约50%、60%、70%、80%或90%交迭。因此，骤冷环耐火材料84构成了图2中所示的实施例的骤冷环保护系统11的至少一部分，这可有助于减少骤冷环22和 /或底面板64的维护频率。图3是气化器10的部分轴向截面图，图示了骤冷环保护系统11的一个实施例。 在图3中的与图2中所示的那些相同的元件标以(与图2中)相同的参考数字。在所示的实施例中，省略了内环66，这样减少了底面区段56的移动并提高了耐火衬套68的稳定性。 作为替代，骤冷环22完全由底面板64支承。此外，在某些实施例中，骤冷环22的内部环形段80不包括径向内部凸缘部分81，这避免了凸缘部分81的可能的过热和伴随的支承功能损失。因此，构成所示实施例的骤冷环保护系统11的至少一部分的骤冷环耐火材料84 (例如环形保护隔层)直接联接至内周边表面86。例如，内周边表面86可包括锚定件，以使骤冷环耐火材料84能够联接在内部环形段80上。在其它实施例中，可采用合适的方法，例如结合剂、粘合剂、紧固件、联锁接头等，使骤冷环耐火材料84附连在内部环形段80上。在另外的实施例中，内周边表面86可以是渐缩形的或圆锥形的，由此形成了楔形以使骤冷环耐火材料84保持就位。另外，骤冷环耐火材料84的一部分可以联接在底面板64上。图3中的骤冷环保护系统11的其它方面与上面详细描述的那些相类似。例如，构成了骤冷环保护系统11的一部分的骤冷环耐火材料84(例如环形保护隔层)在沿着轴线88的轴向方向上完全与内周边表面86交迭。因此，骤冷环耐火材料84在相对于轴线88的径向方向上限定用于骤冷环22的保护隔层。在其它的实施例中，骤冷环耐火材料84可以仅仅基本上与内周边表面86交迭。换言之，骤冷环耐火材料84可与内周边表面86的超过约50 %、60%、 70%、80%或 90%交迭。图4是气化器10的局部轴向截面图，图示了骤冷环保护系统11的一个实施例。在图4中的与图2中所示的那些相同的元件标以(与图2中)相同的参考数字。在所示的实施例中，省略了可移除的底面板64和内环66两者。作为替代，骤冷环22完全由水平底面部分62支承。另外，骤冷环22构造成不同于上面所述的实施例。具体地，在所示的实施例中，内周边表面86具有弯曲形状87，例如C形，而不是上面所述实施例中的大体平面。此外，水平底面部分62包括支架伸长部110，其可以是沿着骤冷环22的一部分轴向地延伸的环形伸长部。支架伸长部110也可以有助于喉部耐火材料72(例如环形保护隔层)的安装， 该喉部耐火材料72构成了所示实施例的骤冷环保护系统11的至少一部分。具体地，在某些实施例中，支架伸长部110可以包括锚定件，以有助于使喉部耐火材料72联接在水平底面部分62和耐火衬套68上。由于支架伸长部110，喉部耐火材料72没有直接接触内周边表面86。因此，在内侧环形段86和喉部耐火材料72之间存在间隙112。换言之，喉部耐火材料72被来自内周边表面86的间隙112径向地偏移。然而，喉部耐火材料72仍构造成沿相对于骤冷环22的轴线88的径向方向来基本阻挡内周边表面86。换言之，喉部耐火材料 72在沿着轴线88的轴向方向上完全与骤冷环22交迭，从而保护了骤冷环22免受合成气体和/或熔渣的影响。在其它实施例中，骤冷环耐火材料84可以仅仅基本上与内周边表面 86交迭。换言之，骤冷环耐火材料84可与内周边表面86的超过约50%、60%、70%、80% 或90%交迭。图4中的骤冷环保护系统11的其它方面与上面详细描述的那些相类似。图5是气化器10的局部轴向截面图，图示了骤冷环保护系统11的一个实施例。 在图5中的与图2中所示的那些相同的元件标以(与图2中)相同的参考数字。在所示的实施例中，水平底面部分62支承喉部耐火材料72的一部分。水平底面部分62朝着轴线沿径向向内延伸超过交界面74，由此限定沿着轴线88在轴向方向上的对喉部耐火材料72的支承。因此，可省略支架伸长部110。构成了骤冷环保护系统11的一部分的喉部耐火材料 72 (例如环形保护隔层)的一部分118悬垂于水平底面部分62之上并在沿轴线88的轴向方向上完全与骤冷环22交迭。因此，喉部耐火材料72在相对于轴线88的径向方向上限定用于骤冷环22的保护隔层。在其它实施例中，喉部耐火材料72可以仅仅基本上与内周边表面86交迭。换言之，喉部耐火材料72可与内周边表面86的超过约50^^60^^70^^80% 或90%交迭。在某些实施例中，可构成骤冷环保护系统11的一部分的保护涂层120可进一步保护骤冷环22的内周边表面86。该涂层120可充当物理隔层、隔热层、化学性隔层或它们的任何组合。可用于涂层120的材料的例子包括但不限于耐火材料、耐火金属、非金属材料、粘土、陶瓷、金属陶瓷、以及铝、硅、镁和钙的氧化物。可以基于具体应用的条件来选择涂层120的具体的材料、厚度和/或构造。此外，骤冷环22的内周边表面86和喉部耐火材料 72的悬垂部分118之间的径向偏移112可以形成再循环区122或再循环区域，其可构成骤冷环保护系统11的另一部分。具体地，合成气体可沿浸入管26朝着骤冷环22和喉部耐火材料72之间的区122向上循环，使得合成气体在到达区122之前被沿着浸入管沈流动的水冷却。在到达区122时，冷却的合成气体在区122内再循环以有助于冷却骤冷环22。因此，喉部耐火材料72、涂层120和再循环区122的组合可以构成骤冷环保护系统11的至少一部分。图6是沿图5中的标记为6-6的线的骤冷环保护系统11的一个实施例的径向截面图。相应地，在图6中沿标记为5-5的线标示了图5的轴向截面图。在图6中的与图2 中所示的那些相同的元件标以(与图2中)相同的参考数字。在所示的实施例中，骤冷环系统22的内侧环形表面86面向再循环区122。此外，喉部耐火材料72与再循环区122邻接，且开口 58在喉部耐火材料72的中心附近。在某些实施例中，两个切向的入口喷嘴140 联接在骤冷环22上并被分开大约180度。其它实施例可以包括任何数量(例如1-20或更多)的切向入口喷嘴140，它们彼此之间均勻地间隔开或不规则地间隔开。如箭头142所指，切向的入口喷嘴140有助于进入的水去往骤冷环22，以绕着轴线88以涡流运动流过骤冷环22的环形内部144。在骤冷环22的环形内部144中的水的这种旋转路线可有助于均勻地冷却骤冷环22的表面。另外，涡流的水可有助于冷却骤冷环保护系统11的其它部件。 此外，通过骤冷环22的环形内部144的水的涡流运动142可在水离开骤冷环22后例如沿着浸入管沈的表面继续。在其它实施例中，喷嘴140不按切向布置。例如，喷嘴140可径向地布置，且流过环形内部144的水可以沿着从骤冷环22的外部边缘朝向内侧环形表面86 的径向通道。喷嘴140的其它构造是可能的。例如，喷嘴140可定位在骤冷环22下面，且以向上的方式导引水。由于喷嘴140可有助于保护骤冷环22，喷嘴140可构成骤冷环保护系统11的一部分。此外，如图6所示，骤冷环22可沿连接件146分为一个或多个弓状环形段145，可通过焊缝、法兰、螺栓、干涉配合或其它联接件将它们联接在一起。弓状环形段145可以绕着骤冷环22的轴线88沿周向间隔开。此外，连接件146可以彼此均勻地间隔开或不规则地间隔开。此外，连接件146可有助于从气化器10安装或移除骤冷环22。例如，组装的骤冷环22可能过大以致于不能穿过气化器10的维护开口。通过使用连接件146，骤冷环22 的单独的节段可穿过气化器10的维护开口，以及在气化器10内部组装或拆装。另外，连接件146使得能够选择待移除的骤冷环22的部分来进行维护，而骤冷环22的其它部分可保持就位。最终，在骤冷环22内提供的连接件146的数量可以部分地基于气化器10的维护开口的大小。图7是骤冷环22的一个实施例的顶视图。在图7中的与图2中所示的那些相同的元件标以(与图2中)相同的参考数字。在所示的实施例中，骤冷环22包括一个或多个沿内周边表面86设置的径向槽160。径向槽160可沿表面86绕着轴线88沿周向彼此均勻地间隔开或不规则地间隔开。另外，在各种实施例中，可在骤冷环22的轴向上表面、轴向下表面或者轴向上表面和下表面二者上提供径向槽160。在另外的实施例中，径向槽160可彼此交迭。因此，径向槽160可在沿轴线88的轴向方向上部分地或完全地延伸穿过骤冷环22。径向槽160可有助于骤冷环22响应在气化器10内由温度波动造成的热应力和/或应变。换言之，径向槽160可使得骤冷环22能够响应于温度波动膨胀或收缩，而没有形成过多的热应力和/或应变。在没有径向槽160的情况下，骤冷环22的寿命可受未缓解的热应力和/或应变影响，这可导致低循环疲劳裂缝的形成。由于径向槽160可以有助于保护骤冷环22，因此径向槽160可以构成骤冷环保护系统11的一部分。在所示的实施例中，径向槽160在相对于轴线88的径向方向上没有一直延伸穿过骤冷环22。作为替代，径向槽160 可以仅仅延伸至图7中虚线所指示的圆162为止。因此，在热应力和/或应变可能最大的地方，即接近内周边表面86的地方，可以提供径向槽160。图8是沿着图3中的标记为8-8的线的气化器10的径向截面图。相应地，在图8 中沿标记为3-3的线指示了图3的轴向截面图。在图8中的与图2中所示的那些相同的元件标以(与图2中)相同的参考数字。在所示的实施例中，径向截面穿过了水平底面部分 62、底面板64、骤冷环耐火材料84和开口 58。开口 58可以由直径172所限定。在某些实施例中，可通过改变骤冷环耐火材料84的厚度173调整直径172。调整直径172可有利于增加气化器10的运行范围。例如，可以增加直径172，以使气化器10能够在较高的流率下运行。在某些实施例中，图8所示的底面板64或可移除的底面区段可沿接缝176分为一个或多个弓状底面段174，它们可彼此均勻地间隔开或不规则地间隔开。弓状底面段174可以在接缝176处彼此联接，或节段174可在没有任何连接件的情况下彼此邻接设置。此外， 接缝176可以有利于从气化器10安装或移除弓状底面段174。例如，整个底面板64可能过大以致于不能穿过气化器10的维护开口。通过使用接缝176，单独的弓状底面段174可穿过气化器10的维护开口。另外，接缝176使得能够仅选择将要移除的弓状底面段174来进行维护，而其它段174保持就位。在某些实施例中，弓状底面段174的大小和间隔可设置成与骤冷环22的节段相匹配。因此，弓状底面段174和骤冷环22节段可一起安装或移除。 在其它的实施例中，弓状底面段174的大小和/或间隔可被设置成不同于骤冷环22的节段或彼此之间不相同。最终，在底面板64内提供的接缝176的数量可以部分地基于气化器10 的维护开口的大小。图9是骤冷环保护系统11的一个实施例的局部截面图。在图9中的与先前的图中所示的那些相同的元件标以(与先前的图)相同的参考数字。在所示的实施例中，浸入管沈的顶部从骤冷管22的中间部分180延伸。因此，如冷却通道182所指示，来自骤冷环 22的水流过中间部分180，且然后沿着浸入管沈的表面向下流动。冷却通道182也使得水与内周边表面86接触，这样有助于冷却内周边表面86。换言之，骤冷环22包括离开骤冷环22并沿着内周边表面86延伸的水流的冷却通道182。冷却通道182也可以包括图6所示实施例的涡流运动142。可浇铸耐火材料184可以设置在内周边表面86和喉部耐火材料72之间。可浇铸耐火材料184可以进一步有助于保护内周边表面86免受合成气体和/ 或熔渣的影响。另外，喉部耐火材料72 (例如环形保护隔层)的悬垂部分118和可浇铸耐火材料184在沿轴线88的轴向方向上完全与骤冷环22交迭。因此，喉部耐火材料72和可浇铸耐火材料184在相对于轴线88的径向方向上限定用于骤冷环22的保护隔层。在其它实施例中，喉部耐火材料72和/或可浇铸耐火材料184可以仅仅基本上与内周边表面86 交迭。换言之，喉部耐火材料72和/或可浇铸耐火材料184可与内周边表面86的超过约50%、60%、70%、80%或90%交迭。因此，内周边表面86、冷却通道182、可浇铸耐火材料 184和喉部耐火材料72的组合可以构成骤冷环保护系统11。图9中所示的骤冷环保护系统11的其它方面与上面详细描述的实施例相类似。 本书面描述使用了实例来公开本发明，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，以及执行任何所结合的方法。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所想到的其它实例。如果这些其它实例具有与权利要求的书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书面语言无实质差异的等效结构元件，则这些其它实例意图处于权利要求的范围之内。
权利要求
1.一种系统，包括气化器(10)，其包括构造成用于将进料(4)转化成合成气体的反应室(12)；构造成用于冷却所述合成气体的骤冷室(14)；构造成用于提供水流给所述骤冷室(14)的骤冷环02)；和构造成用于保护所述骤冷环02)免受合成气体或熔渣影响的骤冷环保护系统(11)， 其中，所述骤冷环保护系统(11)包括设置在所述骤冷环02)的内周边表面(86)中的保护隔层(16)，且所述保护隔层(16)在沿着所述骤冷环02)的轴线(88)的轴向方向上与所述内周边表面(86)基本交迭。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述保护隔层(16)在沿着所述骤冷环 (22)的轴线(88)的轴向方向上与所述内周边表面(86)完全交迭。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述保护隔层(16)包括耐火材料(68，72)。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述保护隔层(16)直接与所述内周边表面(86)接触。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述保护隔层(16)从所述内周边表面 (86)径向地偏移，以在所述保护隔层(16)和所述骤冷环02)之间限定再循环区(122)。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述骤冷环02)包括在该骤冷环02)的环形内部(144)中的水流的旋转通道或径向通道。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述骤冷环02)包括离开所述骤冷环 (22)并沿着所述内周边表面(86)延伸的水流的表面冷却通道(182)。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述骤冷环02)包括多个沿所述内周边表面(86)设置的径向槽(160)。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述骤冷环0 包括外部环形段(78)和内部环形段(80)，且所述内部环形段(80)包括所述内周边表面(86)。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述骤冷环0 包括多个在所述骤冷环 (22)的轴线(88)周围沿周向间隔开的弓状环形段(145)。
11.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，包括所述反应室(12)和所述骤冷室 (14)之间的过渡区段，其中，所述过渡区段包括圆锥形耐火区段(60)和可移除的底面区段 (64)，所述可移除的底面区段(64)包括多个弓状底面段(174)，且所述骤冷环0 联接在所述可移除的底面区段(64)上。
12.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述骤冷环0 包括沿所述内周边表面 (86)设置的保护涂层(120)。
13.一种系统，包括构造成用于保护骤冷环02)免受气化的热产物影响的骤冷环保护系统(11)，其中所述骤冷环保护系统(11)包括构造成安装在所述骤冷环02)的内周边表面(86)内的耐火隔层(16)，且所述耐火隔层(16)构造成在相对于所述骤冷环02)的轴线(88)的径向方向上基本上阻挡所述内周边表面(86)。
14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述耐火隔层(16)构造成在相对于所述骤冷环02)的轴线(88)的径向方向上完全阻挡所述内周边表面(86)。
15.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，包括所述骤冷环(22)，其中所述骤冷环 (22)包括在该骤冷环0 的环形内部(144)中的水流的旋转通道中的至少一个，或所述骤冷环02)包括离开所述骤冷环02)并沿着所述内周边表面(86)延伸的水流的表面冷却通道(182)。
全文摘要
本发明涉及一种用于保护气化器骤冷环的系统和方法。一种系统包括气化器(10)，其包括构造成用于将进料(4)转化成合成气体的反应室(12)、构造成用于冷却合成气体的骤冷室(14)、构造成用于提供水流给骤冷室(14)的骤冷环(22)和构造成用于保护骤冷环(22)免受合成气体或熔渣影响的骤冷环保护系统(11)。骤冷环保护系统(11)包括布置在骤冷环(22)的内周边表面(86)中的保护隔层(16)。保护隔层(16)在沿着骤冷环(22)的轴线(88)的轴向方向上与内周边表面(86)基本交迭。
文档编号C10J3/82GK102559279SQ20111043026
公开日2012年7月11日 申请日期2011年10月28日 优先权日2010年10月30日
发明者D·D·费尔, J·B·科里, J·M·斯托里, P·S·迪马斯乔, W·A·泰伯, 陈伟 申请人:通用电气公司