專利名稱：用于氣化的自生功率整合的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及氣化設(shè)備，并且具體地涉及包括高溫氣體冷卻器和空氣分離單元的氣化設(shè)備。
背景技術(shù)：
各種類型的氣化設(shè)施或設(shè)備是公知的。對(duì)于此類設(shè)施或設(shè)備的常見(jiàn)特征是具有封閉加壓反應(yīng)器性質(zhì)的氣化器，其中在存在蒸汽和受控量的空氣或氧的情況下，通過(guò)在壓力下對(duì)氣化器中的碳?xì)浠衔镞M(jìn)料或燃料進(jìn)行加熱以將該進(jìn)料或燃料轉(zhuǎn)化成氣態(tài)產(chǎn)物，有時(shí)稱為"合成氣"。所使用的典型碳?xì)浠衔镞M(jìn)料或燃料例如為煤、石油以及生物質(zhì)。將空氣或氧引入氣化器中經(jīng)控制使得僅相對(duì)較小部分的進(jìn)料或燃料完全地燃燒。 這種燃料的部分燃燒提供了該過(guò)程所需的至少一部分熱量。剩余的碳?xì)浠衔镞M(jìn)料或燃料在氣化器中的熱量和壓力下化學(xué)地分解，引發(fā)產(chǎn)生氣態(tài)產(chǎn)物的化學(xué)反應(yīng)。所產(chǎn)生的具體氣態(tài)產(chǎn)物部分地取決于所使用的進(jìn)料類型和氣化器內(nèi)所施加的條件而變化。通常產(chǎn)生的氣態(tài)產(chǎn)物的實(shí)例包括一氧化碳和氫。通常優(yōu)選的是在氣化設(shè)施或設(shè)備中使用氧而非空氣，因?yàn)槭褂每諝庑枰幚泶罅康獨(dú)?，而這樣做可能會(huì)代價(jià)高昂。另外，氮可能不利地稀釋所產(chǎn)生的氣態(tài)產(chǎn)物。結(jié)果，氣化設(shè)施通常將包括空氣分離器，該空氣分離器將空氣中的氧與氮相分離，且僅將操作氣化器所需的那樣量的氧輸送至氣化器。在氣化過(guò)程中產(chǎn)生的氣態(tài)產(chǎn)物可不同地應(yīng)用。然而，通常氣態(tài)產(chǎn)物首先進(jìn)行冷卻并清除顆粒物質(zhì)和含硫化合物。該冷卻過(guò)程可涉及使用可從氣態(tài)產(chǎn)物中回收高溫?zé)崃康闹T如輻射式合成氣體(合成氣)冷卻器的高溫冷卻器，以及可從氣態(tài)產(chǎn)物中回收較低溫?zé)崃康牡蜏乩鋮s器這兩者。作為備選，冷卻過(guò)程可提供對(duì)熱合成氣的驟冷，在此情況下，僅從氣態(tài)產(chǎn)物中回收低溫?zé)崃?。在冷卻和清潔之后，氣態(tài)產(chǎn)物可轉(zhuǎn)化為燃料或直接地用作燃料，或作為對(duì)于諸如塑料和化學(xué)肥料的化學(xué)產(chǎn)品的構(gòu)成組分(building block)。作為備選或此外，氣態(tài)產(chǎn)物在冷卻和清潔之后可分離，且分離的氫可不同地應(yīng)用，舉例來(lái)說(shuō)，例如用于燃料電池供能和提煉操作。在特定的應(yīng)用中，氣化設(shè)備可結(jié)合到用于供送電功率的所謂整體氣化聯(lián)合循環(huán)或 IGCC發(fā)電設(shè)施中。在IGCC發(fā)電設(shè)施中，在冷卻和清潔之后，氣態(tài)產(chǎn)物輸送至聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)施，在該處，氣態(tài)產(chǎn)物在燃?xì)鉁u輪發(fā)電機(jī)中燃燒以產(chǎn)生電功率，且來(lái)自于燃?xì)鉁u輪的排氣熱量用于產(chǎn)生蒸汽，該蒸汽用于向蒸汽渦輪發(fā)電機(jī)供能以便生成附加的電功率。發(fā)明概述下文提供了對(duì)本發(fā)明的簡(jiǎn)要概述，以便提供對(duì)本發(fā)明的一些示例性方面的基本理解。該概述并非對(duì)本發(fā)明的寬泛綜述。此外，該概述并非意圖標(biāo)識(shí)本發(fā)明的關(guān)鍵元件，也非界定本發(fā)明的范圍。該概述的唯一目的在于在稍后提供更為詳細(xì)的描述之前，以簡(jiǎn)化形式提供本發(fā)明的一些概念。根據(jù)一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種氣化設(shè)備，該氣化設(shè)備包括氣化器和與該氣化器成流體連通的高溫氣體冷卻器。高溫氣體冷卻器構(gòu)造成用以接收和冷卻在氣化器處產(chǎn)生的一種或多個(gè)氣體，回收通過(guò)冷卻該一種或多種氣體所產(chǎn)生的熱量，以及使用回收熱量產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽。氣化設(shè)備包括與該氣化設(shè)備相關(guān)聯(lián)且與高溫氣體冷卻器成流體連通的蒸汽利用裝置。氣體冷卻器將至少一部分過(guò)熱蒸汽輸送至蒸汽利用裝置。蒸汽利用裝置由過(guò)熱蒸汽操作，以便提供在氣化設(shè)備內(nèi)利用的輸出。氣化設(shè)備包括空氣分離單元，該空氣分離單元至少部分地由來(lái)自蒸汽利用裝置輸出的輸出而操作。根據(jù)一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種操作氣化設(shè)備的方法，該氣化設(shè)備包括氣化器、 高溫氣體冷卻器和空氣分離單元。該方法包括在氣化器處產(chǎn)生一種或多種氣體，以及將在氣化器處產(chǎn)生的一種或多種氣體輸送至高溫氣體冷卻器。該方法包括在高溫氣體冷卻器處冷卻從氣化器輸送至高溫氣體冷卻器的一種或多種氣體，以及回收通過(guò)此種冷卻一種或多種氣體所產(chǎn)生的熱量。該方法包括使用通過(guò)在高溫氣體冷卻器處冷卻一種或多種氣體所產(chǎn)生的回收熱量來(lái)產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽。該方法包括將至少一部分過(guò)熱蒸汽輸送至與氣化設(shè)備相關(guān)聯(lián)的蒸汽利用裝置。該方法還包括利用過(guò)熱蒸汽來(lái)操作蒸汽利用裝置，以便提供在氣化設(shè)備內(nèi)利用的輸出。


本發(fā)明所涉及領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在參照附圖閱讀如下描述時(shí)，本發(fā)明的前述及其它方面將變得明顯，在附圖中圖1為示出本發(fā)明一些示例性實(shí)施例的示意性流程圖。
具體實(shí)施例方式附圖中描述和示出了結(jié)合本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面的示例性實(shí)施例。這些示出的實(shí)例并非意圖限制本發(fā)明。例如，本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面可在其它實(shí)施例且甚至是其它類型的裝置中使用。而且，本文所用的一些用語(yǔ)僅是為了方便，而并非作為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，在附圖中，相同的參考標(biāo)號(hào)用于標(biāo)示相同的元件。圖1中，氣化設(shè)備或設(shè)施示意性地示為包括氣化器10，該氣化器10具有可為使用碳?xì)浠衔镞M(jìn)料的任一類型的反應(yīng)容器的性質(zhì)。此類氣化器對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員廣為公知，且這里不再詳細(xì)描述?？諝夥蛛x單元12也包括在氣化設(shè)施內(nèi)，該空氣分離單元12 將空氣中的氧與氮以及其它氣體相分離，并將在氣化器中執(zhí)行氣化反應(yīng)所需那樣量的氧輸送至氣化器10。氣化設(shè)備還包括與氣化器成流體連通的高溫氣體冷卻器14。冷卻器14構(gòu)造成用以接收和冷卻在氣化器10處生成的一種或多種氣體(通常稱為"合成氣")，以及回收通過(guò)冷卻該一種或多種氣體所產(chǎn)生的熱量。冷卻器14還構(gòu)造成用以使用回收的熱量來(lái)產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽。在22處，從冷卻器14處的合成氣中除去固體顆粒物質(zhì)?？墒褂玫母邷貧怏w冷卻器的實(shí)例為所謂的輻射式合成氣體(或合成氣)冷卻器，其為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟知，但也可使用其它類型的高溫氣體冷卻器。氣化設(shè)備還包括低溫氣體冷卻器16，該冷卻器16與高溫氣體冷卻器14成流體連通。冷卻器16構(gòu)造成用以接收和進(jìn)一步冷卻起初在高溫氣體冷卻器處冷卻的一種或多種氣體，以及在冷卻器16處從該一種或多種氣體回收熱量。此后，氣體傳送至除去含硫化合物的除硫單元18。氣體然后處于可以多種方式使用的狀態(tài)，舉例而言例如用于發(fā)電設(shè)施的燃料或用于化學(xué)產(chǎn)品的構(gòu)成組分，如圖1中在20處所示。已經(jīng)公知的是，設(shè)計(jì)和構(gòu)造成用以產(chǎn)生蒸汽的高溫氣體冷卻器通常具有并非良好地適用于發(fā)電的蒸汽渦輪發(fā)電機(jī)的特性。然而，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，為輻射式合成氣冷卻器或其它冷卻器的高溫氣體冷卻器14構(gòu)造成用以從在氣化器10中產(chǎn)生的一種或多種氣體回收熱量并使用該回收的熱量來(lái)產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽，該過(guò)熱蒸汽特別適合應(yīng)用于蒸汽渦輪發(fā)電機(jī)。冷卻器14如何構(gòu)造以便其產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽的細(xì)節(jié)在文中未作詳細(xì)描述，因?yàn)槿绱诉M(jìn)行的方式為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟知。轉(zhuǎn)到過(guò)熱蒸汽一旦產(chǎn)生則如何使用的描述，注意的是，圖1中所示的氣化設(shè)備包括蒸汽渦輪26，其在M處與高溫氣體冷卻器14成流體連通。蒸汽渦輪構(gòu)造成用以使用至少一部分過(guò)熱蒸汽來(lái)產(chǎn)生電功率，其中，過(guò)熱蒸汽使用從在冷卻器14處冷卻的一種或多種高溫氣體所回收的熱量在冷卻器14處產(chǎn)生。就此而論，空氣分離單元12如在觀處示意性所示的那樣電性地連接到蒸汽渦輪26上，且構(gòu)造成用以使用在蒸汽渦輪沈處產(chǎn)生的電功率來(lái)操作。此外或作為備選，可與空氣分離單元12 —起包括在內(nèi)的壓縮機(jī)單元如在30處所示的那樣與高溫氣體冷卻器14成流體連通，且構(gòu)造成以便接收至少一部分過(guò)熱蒸汽，其中，過(guò)熱蒸汽使用通過(guò)冷卻在氣化器10處生成的一種或多種氣體而產(chǎn)生的回收熱量，由此過(guò)熱蒸汽驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)單元。過(guò)熱蒸汽驅(qū)動(dòng)空氣分離單元的壓縮機(jī)的方式對(duì)于本領(lǐng)域中普通技術(shù)人員廣為所知，且在此未作描述。因此，蒸汽渦輪26、空氣分離單元12的壓縮機(jī)單元， 或蒸汽渦輪和壓縮機(jī)單元兩者都為與氣化設(shè)備相關(guān)聯(lián)且與高溫氣體冷卻器成流體連通的蒸汽利用裝置的實(shí)例。如圖1中在32處示意性示出的那樣，高溫氣體冷卻器14還可與除蒸汽渦輪沈和 /或空氣分離單元12處的壓縮機(jī)之外的過(guò)熱蒸汽使用裝置(user)成流體連通，包括在氣化設(shè)備自身處的其它使用裝置和與氣化設(shè)備分離的其它使用裝置，由此在高溫氣體冷卻器14 處產(chǎn)生的至少一部分過(guò)熱蒸汽可輸送至此類使用裝置。例如，高壓蒸汽可在下游的提煉或化學(xué)處理設(shè)施中使用，或在與氣化設(shè)施分離的發(fā)電設(shè)施中使用。類似的是，如圖1中在34處示意性示出的那樣，蒸汽渦輪沈還可電性地連接到除空氣分離單元12之外的電功率使用裝置上，包括在氣化設(shè)備自身處的其它使用裝置和與氣化設(shè)備分離的其它使用裝置，由此在蒸汽渦輪沈處生成的至少一部分電功率作為可選的輸出功率可輸送至與氣化設(shè)備分離的此類電功率使用裝置，由此在渦輪26處生成的至少一部分電功率可輸送至與氣化設(shè)備分離的此種電功率使用裝置。在渦輪26處生成的部分電功率還可在34處傳輸至氣化設(shè)施自身內(nèi)的其它位置。因此，可為電力和/或壓縮力的蒸汽利用裝置(例如，蒸汽渦輪26、空氣分離單元 12的壓縮機(jī)單元，或蒸汽渦輪和壓縮機(jī)單元兩者)的輸出在氣化設(shè)備內(nèi)得以使用。再次轉(zhuǎn)到低溫氣體冷卻器16，如上文所述，該冷卻器構(gòu)造成用以接收和進(jìn)一步冷卻起初在高溫氣體冷卻器14處冷卻的一種或多種氣體以及從該一種或多種氣體回收熱量。低溫氣體冷卻器16可構(gòu)造成用以將來(lái)自在低溫氣體冷卻器16處冷卻的一種或多種氣體的回收熱量用來(lái)至少部分地加熱鍋爐供水，如在圖1中以諸如管路的傳送裝置50所示那樣，以便在高溫氣體冷卻器14處使用。此種布置可容許附加的蒸汽生成并產(chǎn)生較高的系統(tǒng)效率。
再次參看蒸汽渦輪沈，該蒸汽渦輪可與低溫氣體冷卻器16成流體連通，由此來(lái)自于蒸汽渦輪的蒸汽冷凝物可輸送至低溫氣體冷卻器，如在圖1中以40示意性地所示。蒸汽冷凝物然后變?yōu)槿缭谥苯忧岸沃兴龅母邷貧怏w冷卻器14中使用的部分鍋爐供水。在一個(gè)特定的示例性實(shí)施例中，高溫氣體冷卻器14構(gòu)造成用以僅產(chǎn)生在蒸汽渦輪沈處僅生成僅足以滿足氣化設(shè)備總能量需求的電功率所需的過(guò)熱蒸汽量。在另一特定示例性實(shí)施例中，超過(guò)僅滿足氣化設(shè)備總能量需求所需的任何熱量都可以多種方式來(lái)處理。例如，熱量可用于生成低壓蒸汽以便輸出至處理操作，或熱量可通過(guò)使用冷卻水或風(fēng)扇來(lái)耗散。基于本發(fā)明實(shí)施例的前述說(shuō)明，將應(yīng)理解的是，提供了一種操作氣化設(shè)備的方法， 該氣化設(shè)備包括氣化器10、高溫氣體冷卻器14，舉例來(lái)說(shuō)例如輻射式合成氣體冷卻器，以及空氣分離單元12。一方面，該方法包括在氣化器10處生成一種或多種氣體、將在氣化器處生成的一種或多種氣體傳輸至高溫氣體冷卻器、在高溫氣體冷卻器處冷卻從氣化器輸送至高溫氣體冷卻器的一種或多種氣體，以及回收通過(guò)此種冷卻一種或多種氣體所產(chǎn)生的熱量。本發(fā)明還涉及使用通過(guò)在高溫氣體冷卻器14處冷卻一種或多種氣體而產(chǎn)生的回收熱量來(lái)產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽、將在高溫氣體冷卻器處冷卻一種或多種氣體而回收的熱量所產(chǎn)生的過(guò)熱蒸汽的至少一部分輸送至蒸汽渦輪沈、使用輸送至蒸汽渦輪的過(guò)熱蒸汽來(lái)在蒸汽渦輪處生成電功率，以及將在蒸汽渦輪處生成的電功率的至少一部分輸送至空氣分離單元12。在另一示例性實(shí)施例中，本發(fā)明涉及一種操作氣化設(shè)備的方法，該氣化設(shè)備包括氣化器10、高溫氣體冷卻器14，舉例來(lái)說(shuō)例如輻射式合成氣體冷卻器，以及空氣分離單元 12，其中，該方法包括在氣化器處生成一種或多種氣體、將在氣化器10處生成的一種或多種氣體輸送至高溫氣體冷卻器、在高溫氣體冷卻器14處冷卻從氣化器輸送至高溫氣體冷卻器的一種或多種氣體，以及回收通過(guò)此種冷卻一種或多種氣體所產(chǎn)生的熱量。該方法還包括使用通過(guò)在高溫氣體冷卻器14處冷卻一種或多種氣體所產(chǎn)生的回收熱量來(lái)產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽、將至少一部分過(guò)熱蒸汽輸送至在空氣分離單元12處的壓縮機(jī)，以及使用輸送至壓縮機(jī)的過(guò)熱蒸汽來(lái)驅(qū)動(dòng)在空氣分離單元處的壓縮機(jī)。本發(fā)明的一個(gè)方面還提供了示例性的方法，其中，在前面兩段中描述的方法中產(chǎn)生的過(guò)熱蒸汽的至少一部分輸送至與氣化設(shè)備分離的一個(gè)或多個(gè)過(guò)熱蒸汽使用裝置。本發(fā)明的另一方面提供了示例性的方法，其中，如前面兩段的方法中所述的由過(guò)熱蒸汽在蒸汽渦輪沈處生成的電功率的至少一部分輸送至與氣化設(shè)備分離的一個(gè)或多個(gè)電功率使用裝置。本發(fā)明的另一方面提供了一種示例性方法，其中氣化設(shè)備包括低溫氣體冷卻器 16，且該方法包括將在高溫氣體冷卻器14處冷卻的一種或多種氣體輸送至低溫氣體冷卻器、在低溫氣體冷卻器處冷卻從高溫氣體冷卻器輸送至低溫氣體冷卻器的一種或多種氣體，以及當(dāng)一種或多種氣體在低溫氣體冷卻器處冷卻時(shí)從由高溫氣體冷卻器輸送至低溫氣體冷卻器的該一種或多種氣體中回收熱量。該方法還包括將從來(lái)自于高溫氣體冷卻器14 的在低溫氣體冷卻器16處冷卻的一種或多種氣體中回收的熱量用來(lái)至少部分地加熱鍋爐供水以便在高溫氣體冷卻器處使用，以及將至少部分地由回收熱量加熱的鍋爐供水輸送至高溫氣體冷卻器。本發(fā)明的另一方面提供了一種示例性方法，其中在蒸汽渦輪沈處生成的蒸汽冷凝物輸送至低溫氣體冷卻器16。本發(fā)明的又一方面提供了一種示例性方法，其中在高溫氣體冷卻器14處生成的所有過(guò)熱蒸汽都輸送至蒸汽渦輪26，且高溫氣體冷卻器構(gòu)造成以便其僅產(chǎn)生在蒸汽渦輪 26處僅生成僅足以滿足氣化設(shè)備總能量需求的電功率所需的過(guò)熱蒸汽量。本發(fā)明的再一個(gè)方面提供了一種示例性方法，其中在高溫氣體冷卻器14處生成的所有過(guò)熱蒸汽都輸送至蒸汽渦輪26，且高溫氣體冷卻器構(gòu)造成以便其僅產(chǎn)生在蒸汽渦輪處僅生成僅足以滿足空氣分離單元12總能量需求的電功率所需的過(guò)熱蒸汽量。本發(fā)明的又一個(gè)方面提供了一種示例性方法，其中在高溫氣體冷卻器14處生成的所有過(guò)熱蒸汽都輸送至在空氣分離單元12處的壓縮機(jī)，且高溫氣體冷卻器構(gòu)造成以便其僅產(chǎn)生僅滿足空氣分離單元處壓縮機(jī)的能量需求所需的過(guò)熱蒸汽量。本發(fā)明已參照上述示例性實(shí)施例進(jìn)行了描述。在閱讀和理解本說(shuō)明書時(shí)，其他人員將構(gòu)想出改型和備選方案。結(jié)合本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)方面的示例性實(shí)施例旨在包括歸入所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有這些改型和備選方案。
權(quán)利要求
1.一種氣化設(shè)備，包括氣化器；與所述氣化器成流體連通的高溫氣體冷卻器，所述高溫氣體冷卻器構(gòu)造成用以接收和冷卻在所述氣化器處生成的一種或多種氣體、回收通過(guò)使所述一種或多種氣體冷卻所產(chǎn)生的熱量，以及使用所回收的熱量來(lái)產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽；與所述氣化設(shè)備相關(guān)聯(lián)且與所述高溫氣體冷卻器成流體連通的蒸汽利用裝置，所述氣體冷卻器將所述過(guò)熱蒸汽的至少一部分輸送至所述蒸汽利用裝置，所述蒸汽利用裝置由所述過(guò)熱蒸汽操作，以便提供在所述氣化設(shè)備中利用的輸出，以及由來(lái)自于所述蒸汽利用裝置的輸出的輸出至少部分地操作的空氣分離單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣化設(shè)備，其特征在于，所述蒸汽利用裝置包括蒸汽渦輪，所述蒸汽渦輪與所述高溫氣體冷卻器成流體連通且構(gòu)造成用以使用所述過(guò)熱蒸汽的至少一部分來(lái)生成電功率，所述過(guò)熱蒸汽使用所回收的熱量在所述高溫氣體冷卻器處產(chǎn)生；以及所述空氣分離單元電性地連接到所述蒸汽渦輪上，且構(gòu)造成使用在所述蒸汽渦輪處生成的電功率來(lái)操作。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣化設(shè)備，其特征在于，所述高溫氣體冷卻器包括輻射式合成氣體冷卻器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣化設(shè)備，其特征在于，所述高溫氣體冷卻器還與同所述氣化設(shè)備分離的過(guò)熱蒸汽使用裝置成流體連通，由此在所述高溫氣體冷卻器處產(chǎn)生的過(guò)熱蒸汽的至少一部分能輸送至與所述氣化設(shè)備分離的過(guò)熱蒸汽使用裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣化設(shè)備，其特征在于，所述蒸汽渦輪還電性地連接到與所述氣化設(shè)備分離的電功率使用裝置上，由此在所述蒸汽渦輪處生成的電功率的至少一部分能輸送至與所述氣化設(shè)備分離的電功率使用裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣化設(shè)備，其特征在于，所述氣化設(shè)備還包括與所述高溫氣體冷卻器成流體連通的低溫氣體冷卻器，所述低溫氣體冷卻器構(gòu)造成用以接收和冷卻起初在所述高溫氣體冷卻器處冷卻的一種或多種氣體，且從在所述低溫氣體冷卻器處冷卻的一種或多種氣體回收熱量來(lái)至少部分地加熱鍋爐供水以在所述高溫氣體冷卻器處使用；以及傳送裝置，所述傳送裝置構(gòu)造成用以將鍋爐供水從所述低溫氣體冷卻器輸送至所述高溫氣體冷卻器，所述鍋爐供水由在所述低溫氣體冷卻器處回收的熱量至少部分地加熱。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣化設(shè)備，其特征在于，所述高溫氣體冷卻器構(gòu)造成用以僅產(chǎn)生在所述蒸汽渦輪處僅生成僅足以滿足所述氣化設(shè)備的總能量需求的電功率所需的過(guò)熱蒸汽量。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣化設(shè)備，其特征在于，所述高溫氣體冷卻器構(gòu)造成用以僅產(chǎn)生在所述蒸汽渦輪處僅生成僅足以滿足所述空氣分離器的總能量需求的電功率所需的過(guò)熱蒸汽量。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣化設(shè)備，其特征在于，所述蒸汽利用裝置包括所述空氣分離單元的壓縮機(jī)單元，所述壓縮機(jī)單元與所述高溫氣體冷卻器成流體連通且構(gòu)造成以便接收所述過(guò)熱蒸汽的至少一部分以驅(qū)動(dòng)所述壓縮機(jī)單元。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的氣化設(shè)備，其特征在于，所述高溫氣體冷卻器包括輻射式合成氣體冷卻器。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的氣化設(shè)備，其特征在于，所述高溫氣體冷卻器還與同所述氣化設(shè)備分離的過(guò)熱蒸汽使用裝置成流體連通，由此在所述高溫氣體冷卻器處產(chǎn)生的過(guò)熱蒸汽的至少一部分能輸送至與所述氣化設(shè)備分離的過(guò)熱蒸汽使用裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的氣化設(shè)備，其特征在于，所述氣化設(shè)備還包括與所述高溫氣體冷卻器成流體連通的低溫氣體冷卻器，所述低溫氣體冷卻器構(gòu)造成用以接收和冷卻起初在所述高溫氣體冷卻器處冷卻的一種或多種氣體，且從在所述低溫氣體冷卻器處冷卻的一種或多種氣體回收熱量來(lái)至少部分地加熱鍋爐供水以在所述高溫氣體冷卻器處使用；以及傳送裝置，所述傳送裝置構(gòu)造成用以將鍋爐供水從所述低溫氣體冷卻器輸送至所述高溫氣體冷卻器，所述鍋爐供水由在所述低溫氣體冷卻器處回收的熱量至少部分地加熱。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的氣化設(shè)備，其特征在于，所述氣化設(shè)備還包括與所述高溫氣體冷卻器成流體連通的低溫氣體冷卻器，所述低溫氣體冷卻器構(gòu)造成用以接收和冷卻起初在所述高溫氣體冷卻器處冷卻的一種或多種氣體，且從在所述低溫氣體冷卻器處冷卻的一種或多種氣體回收熱量；其中，所述蒸汽渦輪與所述低溫氣體冷卻器成流體連通，由此來(lái)自于所述蒸汽渦輪的蒸汽冷凝物能輸送至所述低溫氣體冷卻器。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的氣化設(shè)備，其特征在于，所述高溫氣體冷卻器構(gòu)造成用以僅產(chǎn)生僅滿足所述空氣分離單元處的所述壓縮機(jī)的能量需求所需的過(guò)熱蒸汽量。
15.一種操作包括氣化器、高溫氣體冷卻器和空氣分離單元的氣化設(shè)備的方法，包括在所述氣化器處生成一種或多種氣體；將在所述氣化器處生成的一種或多種氣體輸送至所述高溫氣體冷卻器；在所述高溫氣體冷卻器處冷卻從所述氣化器輸送至所述高溫氣體冷卻器的一種或多種氣體并回收通過(guò)此種冷卻所述一種或多種氣體而產(chǎn)生的熱量；使用通過(guò)在所述高溫氣體冷卻處冷卻所述一種或多種氣體而產(chǎn)生的回收熱量來(lái)產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽；將所述過(guò)熱蒸汽的至少一部分輸送至與所述氣化設(shè)備相關(guān)聯(lián)的蒸汽利用裝置；以及利用所述過(guò)熱蒸汽來(lái)操作所述蒸汽利用裝置以提供在所述氣化設(shè)備內(nèi)利用的輸出。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，將所述過(guò)熱蒸汽的至少一部分輸送至蒸汽利用裝置的步驟包括將部分所述過(guò)熱蒸汽輸送至作為所述蒸汽利用裝置的蒸汽渦輪， 操作所述蒸汽利用裝置的步驟包括使用輸送給所述蒸汽渦輪的過(guò)熱蒸汽來(lái)操作蒸汽渦輪和在所述蒸汽渦輪處生成電功率，以及將在所述蒸汽渦輪處生成的電功率的至少一部分輸送至所述空氣分離單元。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述高溫氣體冷卻器包括輻射式合成氣體冷卻器。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述過(guò)熱蒸汽的至少一部分輸送至與所述氣化設(shè)備分離的過(guò)熱蒸汽使用裝置。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，在所述蒸汽渦輪處生成的電功率的至少一部分輸送至與所述氣化設(shè)備分離的電功率使用裝置。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述氣化設(shè)備包括低溫氣體冷卻器，以及所述方法還包括將已在所述高溫氣體冷卻器處冷卻的一種或多種氣體輸送至所述低溫氣體冷卻器；在所述低溫氣體冷卻器處冷卻從所述高溫氣體冷卻器輸送至所述低溫氣體冷卻器的一種或多種氣體；當(dāng)所述一種或多種氣體在所述低溫氣體冷卻器處冷卻時(shí)，從由所述高溫氣體冷卻器輸送至所述低溫氣體冷卻器的所述一種或多種氣體中回收熱量；將來(lái)自于所述高溫氣體冷卻器的在所述低溫氣體冷卻器處冷卻的一種或多種氣體的回收熱量用來(lái)至少部分地加熱鍋爐供水以在所述高溫氣體冷卻器處使用；以及將由在所述低溫氣體冷卻器處冷卻的一種或多種氣體的回收熱量至少部分地加熱的鍋爐供水輸送至所述高溫氣體冷卻器。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述方法還包括將在所述蒸汽渦輪處生成的蒸汽冷凝物輸送至所述低溫氣體冷卻器。
22.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述氣化設(shè)備包括低溫氣體冷卻器，以及所述方法還包括將在所述蒸汽渦輪處生成的蒸汽冷凝物輸送至所述低溫氣體冷卻器。
23.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，在所述高溫氣體冷卻器處生成的所有過(guò)熱蒸汽都輸送至所述蒸汽渦輪，以及所述高溫氣體冷卻器構(gòu)造成以便其僅產(chǎn)生在所述蒸汽渦輪處僅生成僅足以滿足所述氣化設(shè)備的總能量需求的電功率所需的過(guò)熱蒸汽量。
24.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，在所述高溫氣體冷卻器處生成的所有過(guò)熱蒸汽都輸送至所述蒸汽渦輪，以及所述高溫氣體冷卻器構(gòu)造成以便其僅產(chǎn)生在所述蒸汽渦輪處僅生成僅足以滿足所述空氣分離器的總能量需求的電功率所需的過(guò)熱蒸汽量。
25.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，將所述過(guò)熱蒸汽的至少一部分輸送至蒸汽利用裝置的步驟包括將部分所述過(guò)熱蒸汽輸送至作為所述蒸汽利用裝置的位于所述空氣分離單元處的壓縮機(jī)，以及操作所述蒸汽利用裝置的步驟包括使用輸送至所述壓縮機(jī)的過(guò)熱蒸汽來(lái)驅(qū)動(dòng)位于所述空氣分離單元處的壓縮機(jī)。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述高溫氣體冷卻器包括輻射式合成氣體冷卻器。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述過(guò)熱蒸汽的至少一部分輸送至與所述氣化設(shè)備分離的過(guò)熱蒸汽使用裝置。
28.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，在所述高溫氣體冷卻器處生成的所有過(guò)熱蒸汽都輸送至位于所述空氣分離單元處的所述壓縮機(jī)，以及所述高溫氣體冷卻器構(gòu)造成以便其僅產(chǎn)生僅滿足位于所述空氣分離單元處的所述壓縮機(jī)的能量需求所需的過(guò)熱蒸汽量。
全文摘要
一種氣化設(shè)備包括空氣分離器，以及用于冷卻在設(shè)備的氣化器處所產(chǎn)生的氣態(tài)產(chǎn)物的高溫氣體冷卻器。構(gòu)造了高溫氣體冷卻器，且提供了一種方法來(lái)產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽，該過(guò)熱蒸汽用于在蒸汽渦輪中生成電功率來(lái)滿足至少空氣分離器的功率需求。作為備選或此外，過(guò)熱蒸汽可用于驅(qū)動(dòng)位于空氣分離器處的壓縮機(jī)。高溫氣體冷卻器還可構(gòu)造成以便其僅產(chǎn)生蒸汽渦輪向包括空氣分離器的氣化設(shè)備供能所需的過(guò)熱蒸汽量，或適于蒸汽渦輪向包括空氣分離器的氣化設(shè)備供能的過(guò)熱蒸汽量，以及將電功率或過(guò)熱蒸汽提供給其它使用裝置。
文檔編號(hào)F01K23/06GK102325966SQ201080008954
公開(kāi)日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2010年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月20日
發(fā)明者D·費(fèi)爾 申請(qǐng)人:通用電氣公司