專利名稱：用于組裝氣化反應器噴射裝置的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發明大體而言涉及化學生產系統，且更特定而言涉及氣化系統，諸如在整合氣化組合循環(IGCC)發電設施中使用的氣化系統，且更特定而言，涉及用于組裝用于氣化反應器的噴射裝置的方法和設備。
背景技術：
大部分已知的IGCC設施包括與至少一個發電渦輪系統整合的氣化系統。舉例而言，至少某些已知的氣化系統將燃料、空氣或氧氣、蒸汽和/或CO2的混合物轉變成合成氣體，或者“合成氣”。合成氣被導送到燃氣輪機的燃燒器，其向發電機提供動力，發電機向電網供電。自至少某些已知燃氣輪機的廢氣被供應到熱回收蒸汽發生器(HRSG)，其生成蒸汽以于驅動蒸汽輪機。由蒸汽輪機生成的動力也驅動發電機，發電機向電網供電。至少某些已知的氣化系統包括噴射系統，噴射系統向氣化反應器供應處理流體以便于至少一個放熱反應。噴射系統可包括至少一個噴射裝置，該噴射裝置部分地暴露于這種放熱反應和相關聯的高溫。這些高溫可縮短與噴射裝置相關聯的部件中某些的使用壽命期限。此外，至少某些已知的氣化系統將再循環二氧化碳(CO2)噴射到放熱反應附近以便于合成氣產生。但是，這些已知的氣化系統中的某些不以有效地便于這種合成氣生產的方式噴射CO2。

發明內容
在一方面，一種用于組裝氣化反應器的方法包括延伸至少一個反應物噴射構件到氣化反應器內。該方法還包括延伸至少一個流體噴射管道到氣化反應器內，流體噴射管道包括限定于其中的多個流體噴射通路。至少一個流體噴射管道的至少一部分圍繞至少一個反應物噴射構件的至少一部分。在另一方面，提供一種噴射裝置。該噴射裝置包括延伸到氣化反應器內的至少一個反應物噴射構件。該噴射裝置還包括延伸到氣化反應器內的至少一個流體噴射管道。至少一個流體噴射管道的至少一部分圍繞至少一個反應物噴射構件的至少一部分。至少一個流體噴射管道包括限定于其中的多個流體噴射通路。在又一方面，提供一種氣化系統。該系統包括至少一個含碳反應物源、至少一個含氧反應物源和至少一個流體源。該系統還包括至少一個氣化反應器，其包括與至少一個含碳反應物源和至少一個含氧反應物源流動連通地聯接的至少一個噴射裝置。至少一個噴射裝置包括延伸到氣化反應器內的至少一個反應物噴射構件。至少一個噴射裝置還包括與至少一個流體源流動連通地聯接且延伸到氣化反應器內的至少一個流體噴射管道。至少一個流體噴射管道的至少一部分圍繞至少一個反應物噴射構件的至少一部分。至少一個流體噴射管道包括限定于其中的多個流體噴射通路。用于組裝如本文所述的氣化反應器的方法和設備擴展到用于組裝這些氣化反應器內的反應物噴射裝置的方法和設備。該噴射裝置包括安置于反應物噴射裝置周圍以便于
5屏蔽該裝置，隔開該裝置附近的氣化反應器內的環境的至少一個流體管道。該環境包括由于反應器內的放熱反應所造成的熱。使用這種流體管道便于延長噴射裝置部件的使用壽命預期，從而降低維護成本和單元停機。此外，形成于流體管道內的流體噴射通路的大小和數量便于控制這些通路附近的溫度和氣化反應動力學，包括在反應器內的再循環模式。


圖1是示范性整合氣化組合循環(IGCC)發電設施的示意圖；圖2是可用于合成氣生成，諸如可用于圖1所示的IGCC發電設施的示范性氣化反應器的示意圖；圖3是可用于圖2所示的氣化反應器的示范性噴射裝置的示意透視圖；圖4是圖3所示的示范性噴射裝置的分解圖；圖5是可用于圖3所示的噴射裝置的示范性二氧化碳(CO2)歧管的示意透視圖； 以及圖6是可用于圖3所示的噴射裝置的二氧化碳(CO2)歧管的示意透視圖。
具體實施例方式用于組裝如本文所述的氣化反應器的方法和設備擴展到用于組裝這些氣化反應器內的反應物噴射裝置的方法和設備。該噴射裝置包括安置于反應物噴射裝置周圍的至少一個流體管道，以便于至少部分地屏蔽該裝置的至少一部分，隔開該裝置附近的氣化反應器內的環境至少一部分。該環境包括由于暴露于反應器內的放熱反應而造成的熱。隔絕這種熱便于延長噴射裝置構件的使用壽命預期，從而降低維護成本和單元停機。此外，形成于流體管道內的流體噴射通路的大小和數量便于控制這些通路附近的溫度和氣化反應動力學。具體而言，這種控制借助于由噴射到氣化反應器內的流體流的預定速度和分布，從而便于控制反應器內的再循環模式。圖1是示范性化學品生產系統，具體而言，示范性氣化系統，且更具體而言，示范性整合氣化聯合循環(IGCC)發電設施100的示意圖。在示范性實施例中，IGCC設施包括燃氣輪機110。渦輪機114經由第一轉子120可旋轉地聯接到第一發電機118。渦輪機114 與至少一個燃料源和至少一個空氣源(都將在下文中更詳細地描述)流動連通地聯接且分別被配置成從燃料源和空氣源接收燃料和空氣。渦輪機114被配置成混合空氣與燃料，產生熱燃燒氣體(未圖示)，且將氣體內的熱能轉換成旋轉能。旋轉能經由轉子120傳輸到發電機118，其中發電機118被配置成便于將旋轉能轉變成電能(未圖示)以傳輸到至少一個負載，包括(但不限于)電網(未圖示)。IGCC設施100還包括蒸汽輪機發動機130。在示范性實施例中，發動機130包括蒸汽輪機132，蒸汽輪機132經由第二轉子136可旋轉地聯接到第二發電機134。IGCC設施100還包括蒸汽發生系統140。在示范性實施例中，系統140包括至少一個熱回收蒸汽發生器(HRSG) 142，熱回收蒸汽發生器(HRSG) 142經由至少一個熱鍋爐給水管道146與至少一個傳熱設備144流動連通地聯接。HRSG142被配置成經由管道146從設備144接收鍋爐給水(未圖示)以便于加熱鍋爐給水成蒸汽(未圖示)。HRSG142還被配置成經由廢氣管道(未圖示)從渦輪機114接收廢氣(未圖示)以進一步促進加熱該鍋
6爐給水為蒸汽。HRSG142經由蒸汽管道150與渦輪機132流動連通地聯接。過量氣體和蒸汽(均未圖示)從HRSG142經由煙氣管道152排到大氣。管道150被配置成從HRSG142導送蒸汽(未圖示)到渦輪機132。渦輪機132被配置成從HRSG142接收蒸汽且將蒸汽中的熱能轉換成旋轉能。旋轉能經由轉子136傳輸到發電機134，其中發電機134被配置成便于將旋轉能轉換成電能(未圖示)以傳輸到至少一個負載，包括(但不限于)電網(未圖示)。蒸汽冷凝且作為鍋爐給水經由冷凝液管道(未圖示)返回。IGCC設施100還包括氣化系統200。在示范性實施例中，系統200包括至少一個空氣分離單元202，空氣分離單元202經由空氣管道204與空氣源流動連通地聯接。這些空氣源可包括(但不限于)專用的空氣壓縮機和壓縮空氣儲存單元(均未圖示)。單元202 被配置成將空氣分離成氧氣(O2)，氮氣(N2)和其它組分(也未圖示)。其它組分經由通風口(未圖示)釋放。N2經由N2管道導送到燃氣輪機114以便于燃燒。系統200包括氣化反應器208，其與單元202流動連通地聯接且被配置成經由O2管道210接收從單元202導送的02。因此，單元202是含氧反應物源，其生成含氧反應物02。 系統200還包括煤研磨和制漿單元211。單元211分別經由煤供應管道212和水供應管道 213與煤源和水源(均未圖示)流動連通地聯接。因此，該單元211是含碳反應物源，它混合煤與水以形成含碳反應物流或煤漿反應物流(未圖示)，其經由煤漿管道214導送到反應器 208。反應器208被配置成分別經由管道214和210接收煤漿反應物流和化反應物流。 反應器208還被配置成便于產生熱原料合成氣體(合成氣)流(未圖示)。原料合成包括一氧化碳(CO)、氫氣(H2)、二氧化碳(CO2)、氧硫化碳(COS)和硫化氫(H2S)。雖然CO2、COS 和H2S統稱作酸性氣體或原料合成氣的酸性氣體組分，于此，CO2將單獨于其余酸性氣體組分討論。此外，反應器208還被配置成產生熱渣流(未圖示)作為合成氣生產的副產物。 渣流經由熱渣管道216導送到渣處置單元215。單元215被配置成使渣淬火并粉碎成小渣片，其中產生渣移除流并通過管道217導送。反應器208經由原料熱合成氣管道218與傳熱設備144流動連通地聯接。設備 144被配置成接收熱原料合成氣流且將熱的至少一部分經由管道146傳到HRSG142。隨后， 設備144產生冷原料合成氣流(未圖示)，其經由合成氣管道219導送到洗滌器和低溫氣體冷卻(LTGC)單元221。單元221被配置成移除夾帶于原料合成流內的微粒物質且便于經由飛灰管道222移除所移除的物質。單元221也被配置成進一步冷卻原料合成氣流。此外， 單元221被配置成經由水解將原料合成氣流中COS的至少一部分轉換成和C02。系統200還包括酸性氣體移除子系統250，酸性氣體移除子系統250與單元221流動連通地聯接且其經由原料合成氣管道220接收冷原料合成氣流。子系統250還被配置成便于從原料合成氣流移除酸性組分(未圖示)的至少一部分，如在下文中進一步討論。這些酸性氣體組分可包括(但不限于)C02、C0S*H2S。子系統250還被配置成便于分離酸性氣體組分的至少某些為包括(但不限于)C02、COS和H2S的組分。此外，子系統250經由管道223與降硫子系統275流動連通地聯接。子系統275還被配置成接收和便于分離酸性氣體組分的至少某些為包括(但不限于)C02、COS和吐3的組分。而且，子系統275被配置成將最終的整合氣體流(未圖示)經由子系統250和最終整合氣體流管道2M導送到反應器208。最終整合氣體流包括預定濃度的CO2、COS和H2S。子系統250經由管道2 與反應器208流動連通地聯接，其中最終整合氣體流被導送到反應器208的預定部分。這些C02、COS和H2S經由子系統250與275的分離和移除便于生產潔凈合成氣流(未圖示)，該潔凈合成氣流經由潔凈合成氣管道2 導送到燃氣輪機 114。在一操作中，空氣分離單元202經由管道204接收空氣。該空氣被分成02、N2和其它組分。其它組分經由通風口而放出，隊經由管道206導送到渦輪機114，且O2經由管道 210導送到氣化反應器208。而且，在操作中，煤研磨和制漿單元211分別經由管道212和 213接收煤和水，形成煤漿反應物流且經由管道214將煤漿流導送至反應器208。反應器208經由管道210接收仏反應物流，經由管道214接收煤，且經由管道2 從子系統250接收最終整合氣體流。反應器208便于產生熱原料合成氣流，其經由管道218 導送到設備144。在反應器208中形成的渣副產物經由渣處置單元215和管道216及217 移除。設備144促進熱原料合成氣流冷卻以產生冷原料合成氣流，冷原料合成氣流經由管道219導送到洗滌器和LTGC單元221，其中經由管道222從合成氣移除微粒物質，合成氣被進一步冷卻且COS的至少一部分經由水解而轉變成H2S和C02。冷原料合成氣流被導送到酸性氣體移除子系統250，其中酸性氣體組分被基本上移除從而形成潔凈合成氣流且經由管道228導送到燃氣輪機114。此外，在操作期間，從合成氣流移除的酸性組分的至少一部分經由管道223導送到子系統275，其中酸性組分被移除和分離使得最終整合的氣體流經由子系統250和管道 224導送到反應器208。此外，在操作中，渦輪機114分別經由管道206與2 接收N2和潔凈合成氣。渦輪機114燃燒合成氣燃料，產生熱燃燒氣體且導送熱燃燒氣體以弓I起渦輪機114旋轉，渦輪機114隨后經由轉子120使第一發電機118旋轉。經由傳熱設備144從熱合成氣移除的熱的至少一部分經由管道146導送到 HRSG142，其中熱煮沸水以形成蒸汽。蒸汽經由管道150導送到蒸汽輪機132并引起渦輪機 132旋轉。渦輪機132經由第二轉子136使第二發電機134旋轉。圖2是氣化反應器208的示意圖。在示范性實施例中，反應器208包括與氣化腔 302流動連通地聯接的至少一個反應物噴射裝置300。更具體而言，在示范性實施例中，裝置300是包括三個環形通路的環形三元氣化器噴射器噴嘴。或者，裝置300可為任何噴射器噴嘴，其包括(但不限于)具有四個或更多環形通路的配置。腔302至少部分地由基本上圓柱形反應器壁304和頭端蓋306限定。在示范性實施例中，氣化反應器208基本上為圓柱形。或者，反應器208可為便于反應器208如本文所述操作的任何配置。或者，在示范性實施例中，裝置300具有基本上水平的方位(在下文中進一步描述)。或者，裝置300可以任何方位定向，諸如但不限于，基本上豎直方位。在示范性實施例中，壁304包括至少一種陶瓷耐火材料，包括(但不限于)熱鍛煉磚。或者，壁304為流體冷卻的，其中冷卻流體包括但不限于，空氣和水。蓋306密封地聯接到反應器208的頭端部306的至少一部分。腔302也部分地由尾端蓋(在圖2中未圖示) 限定，尾端蓋密封地聯接到壁304的至少一部分，其中尾端蓋定位于與部分308相對的尾端蓋310上。
在示范性實施例中，噴射裝置300包括頂端部312，頂端部312穿過限定于頭端蓋 306中的孔口 314插入且使用使噴射裝置300如本文所述起作用的任何已知緊固方法密封地聯接到頭端蓋306，諸如(但不限于)固位硬件(在圖2中未示出)。反應器208定向成使得噴射裝置300的軸向中心線316基本上與氣化腔302的縱向中心線318共線。頂端部 312便于在腔302內形成多個再循環區，例如，第一再循環區320和第二再循環區322。具體而言，頂端部312被配置成形成第一再循環區320，其基本上為環面且限定于緊鄰中心線 318處且基本上以中心線318為中心。而且，具體而言，頂端部312被配置成形成第二再循環區322，第二再循環區322基本上為環面且基本上以緊鄰壁304的中心線318為中心。在示范性實施例中，第一再循環區320基本上在第二再循環區322內的中心。圖3是可用于(圖2所示)氣化反應器208的示范性噴射裝置300的示意透視圖。 示出噴射裝置軸向中心線316和氣化腔縱向中心線318用于透視。在示范性實施例中，噴射裝置300包括內部氣態氧(GOX)供應部段321，其與GOX源流動連通地聯接，類似于GOX 管道210(在圖1中示出)。噴射裝置300還包括中心漿部段323，其與漿源流動連通地聯接，類似于材料漿管道214(在圖1中示出)。噴射裝置300還包括外部GOX供應部段324， 其與GOX源流動連通地聯接，類似于GOX管道210。供應部段324的至少一部分繞漿部段 323的至少一部分延伸，且漿部段323的至少一部分繞內部GOX供應部段321的至少一部分延伸。因此，部段321、323和324限定多個基本上環形通路或通道，或者具體而言，在組件 319內的內部GOX通道、中央漿通道和外部GOX通道(在圖3中未示出)。噴射裝置300還包括GOX旁通管線325，其形成部段3M與321之間的至少某些流動連通從而便于GOX質量流率分配。維持外部GOX質量流率、中央漿質量流率和內部GOX 質量流率的預定比例。旁通管線325便于在氣化反應器208的改造中噴射裝置300的安裝和操作。或者，設備可包括(但不限于)流動孔且手動操作和自動的節流閥可結合或替代旁通管線325使用。此外，作為替代，反應物噴射裝置300可不具有GOX旁通管線325且并無以類似于管線325方式操作的替代設備。此外，噴射裝置300包括冷卻流體供應歧管3 和冷卻流體返回歧管327，其各與噴射裝置300的頂端部312流動連通地聯接。歧管3 和327形成具有基本上螺旋配置的多個冷卻流體盤管328。歧管3 和327便于導送冷卻流體以從頂端部312移除熱，如將在下文中進一步討論。噴射裝置300還包括安裝凸緣329，其使用任何已知的緊固方法可移除地且密封地聯接到頭端蓋306(參看圖幻，諸如但不限于，固位硬件(在圖3中未示出)。此外，噴射裝置300包括與流體源(未圖示)流動連通地聯接的流體噴射管道或者歧管350。在示范性實施例中，流體是二氧化碳(CO2)。或者，流體可為任何反應性、調節和 /或催化性流體，包括(但不限于)蒸汽、水、氧氣、液態含碳燃料、氣態含碳燃料、氫氣(H2)、 硫化氫(H2S)和富含(X)2的氣體。歧管350延伸穿過凸緣329以延伸到氣化反應器208的氣化腔302內，且包括形成且限定于歧管350內的多個流體或CO2噴射通路352。在示范性實施例中，歧管350和通路352被配置成將CO2導送到氣化反應器208內。或者，歧管350 和通路352被配置成導送任何反應性、調節和/或催化性流體到反應器208內，包括(但不限于)蒸汽、水、氧氣、液態含碳燃料、氣態含碳燃料、氫氣(H2)、硫化氫( 和富含CO2的氣體。管道350和通路352可與任何噴射設計整合。在示范性實施例中，歧管350形成為單個環路，該單個環路圍繞且被放置成接觸多個冷卻流體盤管328的至少一部分。
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圖4是示范性噴射裝置300的分解圖。在示范性實施例中，內部GOX供應部段321 至少部分地位于漿供應部段323內，漿供應部段323至少部分地位于外部GOX供應部段3 內。部段321、323和324也被稱作卡口(bayonet)。頂端部312被配置成控制在噴射裝置 300與氣化腔302之間的供應流體的流動。在示范性實施例中，頂端部312包括轉接器部分332和模塊化頂端334。或者，轉接器部分332可被制成組件319的延伸部而不是頂端部 312。此外，如在示范性實施例中所示，轉接器部分332包括三個基本上環形的轉接器噴射器主體轉接器336、外部GOX轉接器338和漿轉接器340。轉接器336、338和340分別與部段3M、323和321流動連通地聯接。更具體而言，噴射器主體轉接器336聯接到部段3M的內部GOX部段端部341。外部GOX轉接器338聯接到部段323的中部漿部段端部342。漿轉接器340聯接到部段321的外部GOX部段端部343。組裝氣化反應器208的示范性方法包括延伸至少一個反應物噴射裝置300構件或者外部GOX供應部段3 到氣化反應器208內。該方法還包括延伸至少一個流體或(X)2噴射管道350到氣化反應器208內，流體或(X)2噴射管道350包括限定于其中的多個流體或 CO2噴射通路352。至少一個(X)2噴射管道350的至少一部分圍繞外部GOX供應部段324的至少一部分。圖5是可用于噴射裝置300的示范性二氧化碳(CO2)歧管350的示意透視圖。耐火封殼或圓筒3M繞頭端蓋306和/或壁(都在圖2中示出)的至少一部分形成于氣化腔 302內。在示范性實施例中，歧管3沈、327和350、流體冷卻盤管3 和頂端312的至少一部分凹入于由圓筒邪4至少部分地限定的耐火圓筒腔356內。或者，歧管326、327和350的任何部分、流體冷卻盤管3 和頂端312凹入于耐火圓筒腔356內。形成圓筒3M且限定腔356以進一步限定與腔356和氣化腔302流動連通地聯接的開口 359。這種開口 359便于通過開口 359來拆卸、移除和替換312的部分，而無需拆卸、移除和替換噴射裝置300和凸緣329。此外，開口 359便于反應物從頂端312噴射到腔302內。而且，頂端312延伸使得其為下列情況之一凹入于開口 359內，與開口 359齊平或者自開口 359突伸。或者，使用能具有使噴射裝置300如本文所述起作用的任何形狀和/或方位的任何耐火封殼，包括但不限于矩形配置。歧管350與(X)2源流動連通地聯接。在示范性實施例中，(X)2源與子系統250和 275 (都在圖1中示出)流動連通地聯接，其中(X)2源接收并儲存自子系統250和275再循環的C02。舉例而言但并不限于，一個(X)2源是最終整合的氣體流管道224(在圖1中示出)， 其中最終整合的氣體流包括預定濃度的C02、C0S和H2S。作為替代，可使用便于系統100如本文所述操作的任何(X)2源。而且，作為替代，可使用便于系統100如本文所述操作的任何流體。歧管350延伸穿過凸緣329以延伸到腔356內且包括形成且限定于歧管350內的多個(X)2通路352。在示范性實施例中，歧管350形成為單個環路，其圍繞且被放置成接觸多個冷卻流體盤管328的至少一部分。此外，圓筒3M的預定內徑357便于形成歧管350與圓筒3M 之間的預定距離358使得通路352基本上暢通無阻。或者，使用歧管350的任何配置，包括但不限于，多環路和部分環路。多個(X)2噴射通路352中的每一個的大小和在管道350內的位置便于控制這些通路附近的溫度和氣化反應動力學。此外，多個通路352還便于這種控制。具體而言，這種控
10制借助于預定參數值，參數包括(但不限于)(X)2速度、(X)2流率、(X)2密度以及(X)2流(未圖示)噴射到氣化反應器208內的方向和空間分布。對于以下特征，獨特地確定這些參數值， 包括但不限于，預定的氣化器性能額定值、氣化器208的大小、和噴射器300的大小。因此， 這些(X)2噴射參數由此便于控制反應物動力學，包括(但不限于)在歧管350附近的氣化反應器208的一部分的溫度、再循環模式和/或在腔302內的第一再循環區320和第二再循環區322(都在圖2中示出)。此外，具體而言，這些(X)2噴射參數便于控制歧管350附近的氣化反應器208的一部分的溫度。而且，具體而言，這些CO2噴射參數便于形成圓筒腔356內的熱屏蔽，其與耐火圓筒邪4合作以使氣化器腔302內的反應所形成的熱偏轉。封閉于腔356內的裝置300的這些部分的這種熱偏轉和隔熱便于延長噴射裝置300的使用壽命預期。在示范性實施例中， 距離358的大小使得通路362基本上暢通無阻，且便于控制反應物動力學，歧管350附近的溫度以及圓筒腔356內的熱偏轉和隔熱，全都在上文中描述。圖6是可用于噴射裝置300的替代(X)2歧管360的示意透視圖。類似于歧管350 (在圖5中示出)，歧管360包括形成且限定于歧管360內的多個(X)2通路362。此外，通路362 被配置成以類似于通路352(在圖5中示出)相關聯的噴射參數的噴射參數來噴射C02。在此替代實施例中，耐火封殼或圓筒364繞頭端蓋306和/或壁(都在圖2中示出)的至少一部分形成于氣化腔302內。歧管3沈、327和360、流體冷卻盤管3 和頂端 312的至少一部分凹入于由圓筒364至少部分地限定的耐火圓筒腔366內。或者，歧管326、 327和360的任何部分、流體冷卻盤管3 和頂端312凹入于耐火圓筒腔366內。形成圓筒364且限定腔366以進一步限定與腔366和氣化腔302流動連通地聯接的開口 369。這種開口 369便于通過開口 369來拆卸、移除和替換312的部分，而無需拆卸、移除和替換噴射裝置300和凸緣329。此外，開口 369便于反應物從頂端312噴射到腔302內。而且，頂端312延伸使得其為下列情況之一凹入于開口 369內，與開口 369齊平或者自開口 369突伸。或者，使用能具有使噴射裝置300如本文所述起作用的任何形狀和/或方位的任何耐火封殼，包括但并不限于矩形配置。歧管360與(X)2源流動連通地聯接。在示范性實施例中，(X)2源與子系統250和 275(都在圖1中示出)流動連通地聯接，其中(X)2源接收并儲存來自子系統250和275再循環的C02。舉例而言但并不限于，一個C02源是最終整合的氣體流管道224(在圖1中示出)，其中最終整合的氣體流包括預定濃度的C02、COS和H2S。作為替代，可使用便于系統 100如本文所述操作的任何CO2源。而且，作為替代，可使用便于系統100如本文所述操作的任何流體。歧管360延伸穿過凸緣329以延伸到腔366內且包括形成且限定于歧管360內的多個或(X)2噴射通路362。歧管360與歧管350的區別在于歧管360形成于被放置成與外部GOX供應部段3M接觸的單個環路。此外，圓筒364的預定內徑367便于形成在歧管360 與圓筒364之間的預定距離368使得通路362基本上暢通無阻。或者，使用歧管360的任何配置，包括但不限于，多環路和部分環路。內徑357(在圖5中示出)大于內徑367，從而與用于形成圓筒354的材料、勞動和成本相比減少用于形成圓筒364的材料、勞動和成本。多個(X)2噴射通路362中的每一個的大小和在管道360內的位置便于控制這些通路附近的溫度和氣化反應動力學。此外，多個通路362還便于這種控制。因此，這些CO2噴
11射由此便于控制反應物動力學，包括(但不限于)在歧管360附近的氣化反應器208的一部分的溫度、再循環模式和/或在腔302內的第一再循環區320和第二再循環區322 (都在圖2中示出)。此外，具體而言，這些CO2噴射參數便于控制歧管360附近的氣化反應器208 的一部分的溫度。形成通路362以減小(X)2對多個盤管328的沖擊。而且，具體而言，這些CO2噴射參數便于形成圓筒腔366內的熱屏蔽，其與耐火圓筒364合作以使氣化器腔302內的反應所形成的熱偏轉。封閉于腔366內的裝置300的這些部分的這種熱偏轉和隔熱便于延長噴射裝置300的使用壽命預期。在此替代實施例中， 距離368的大小可與距離358 (在圖5中示出)相同、更小或更大使得通路362基本上暢通無阻，且便于控制反應物動力學，歧管360附近的溫度以及圓筒腔366內的熱偏轉和隔熱， 全都在上文中描述。或者，可分別使用圖5和圖6所示實施例的任何組合，即，歧管350和360與通路 352和362的任何組合。用于組裝如本文所述的氣化反應器的方法和設備擴展到用于組裝這些氣化反應器內的反應物噴射裝置的方法和設備。該噴射裝置包括安置于反應物噴射裝置周圍的至少一個流體管道，以便于至少部分地屏蔽該裝置的至少一部分，隔開該裝置附近的氣化反應器內的環境至少一部分。該環境包括由于暴露于反應器內的放熱反應而造成的熱。隔絕這種熱便于延長噴射裝置部件的使用壽命預期，從而降低維護成本和單元停機。此外，形成于流體管道內的流體噴射通路的大小和數量便于控制這些通路附近的溫度和氣化反應動力學。具體而言，這種控制借助于預定參數值，這些參數值包括噴射到氣化反應器內的流體流的速度和分布，從而便于控制反應器內的再循環模式。在上文中詳細地描述了與IGCC設施相關聯的合成氣生產的示范性實施例。方法、 設備和系統并不限于本文所述的具體實施例，也不限于具體圖示的IGCC設施。雖然關于各種具體實施例描述了本發明，本領域技術人員應認識到在權利要求書的實質和范圍內在實踐本發明時可做出修改。本書面描述使用實例來公開本發明，包括最佳實施方式，且也能使本領域技術人員實踐本發明，包括做出和使用任何裝置或系統和執行任何合并的方法。專利保護范圍由權利要求限定，且可包括本領域技術人員想到的這些修改和其它實例。如果其它實例具有與權利要求書的字面語言并無不同的結構元件或者如果其它實例包括與權利要求書的字面語言并無實質不同的等效結構元件，這些其它實例預期在權利要求的保護范圍內。
權利要求
1.一種組裝氣化反應器的方法，所述方法包括 延伸至少一個反應物噴射構件到氣化反應器內；以及延伸至少一個流體噴射管道到所述氣化反應器內，所述流體噴射管道包括限定于其中的多個流體噴射通路，其中所述至少一個流體噴射管道的至少一部分圍繞所述至少一個反應物噴射構件的至少一部分。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，延伸至少一個反應物噴射構件到所述氣化反應器內包括將所述至少一個反應物噴射構件聯接到至少一個反應物源；以及將所述至少一個反應物噴射構件定向成噴射至少一種反應物到所述氣化反應器內。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于還包括將至少一個冷卻劑管道聯接至所述至少一個反應物噴射構件，其中所述至少一個冷卻劑管道被配置成供應冷卻劑到所述至少一個反應物噴射構件以便于從所述至少一個反應物噴射構件移除熱。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于還包括 將凸緣聯接到所述至少一個反應物噴射構件；以及將所述至少一個流體噴射管道聯接到所述凸緣，從而便于至少部分地屏蔽所述凸緣， 隔開所述凸緣附近的所述氣化反應器內的環境的至少一部分。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于還包括將至少一個流體噴射管道聯接到下面中的至少一個所述至少一個冷卻劑管道的至少一部分，從而便于至少部分地屏蔽所述反應物噴射構件的至少一部分，隔開所述反應物噴射構件附近的所述氣化反應器內的環境的至少一部分；所述反應噴射構件的至少一部分，從而便于至少部分地屏蔽所述反應物噴射構件的至少一部分，隔開所述反應物噴射構件附近的所述氣化反應器內的環境的至少一部分；以及所述反應噴射構件的至少一部分，從而便于至少部分地屏蔽所述凸緣的至少一部分， 隔開所述凸緣附近的所述氣化反應器內的環境的至少一部分。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，延伸至少一個流體噴射管道包括將所述至少一個流體噴射管道聯接到流體源使得限定于所述至少一個流體噴射管道內的多個流體噴射通路中的每一個便于以下列至少一個參數將流體噴射到所述氣化反應器內預定流體噴射速度； 預定流體流率；以及預定流體空間分布。
7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，延伸至少一個流體噴射管道包括將所述至少一個流體噴射管道聯接到流體源，使得限定于所述至少一個流體噴射管道內的多個流體噴射通路中的每一個便于下列中的至少一個在所述至少一個反應物噴射構件的附近控制所述氣化反應器的一部分的溫度； 控制所述氣化反應器內的反應物動力學；以及控制所述氣化反應器內的反應物再循環模式。
8.—種噴射裝置，包括至少一個反應物噴射構件，其延伸到氣化反應器內；以及至少一個流體噴射管道，其延伸到所述氣化反應器內，所述至少一個流體噴射管道的至少一部分圍繞所述至少一個反應物噴射構件的至少一部分，所述至少一個流體噴射管道包括限定于其中的多個流體噴射通路。
9.根據權利要求8所述的噴射裝置，其特征在于，所述至少一個反應物噴射構件被配置成將至少一種反應物噴射到所述氣化反應器內。
10.根據權利要求8所述的噴射裝置，其特征在于還包括聯接到所述至少一個反應物噴射構件的至少一個冷卻劑管道，所述至少一個冷卻劑管道便于從所述至少一個反應物噴射構件移除熱。
11.根據權利要求10所述的噴射裝置，其特征在于，所述至少一個反應物噴射構件從聯接到所述氣化反應器的凸緣延伸，所述至少一個流體噴射管道便于至少部分地屏蔽所述凸緣，隔開所述凸緣附近的所述氣化反應器內的環境的至少一部分。
12.根據權利要求11所述的噴射裝置，其特征在于所述至少一個流體噴射管道聯接到下列中的至少一個所述至少一個冷卻劑管道的至少一部分，從而便于至少部分地屏蔽所述反應物噴射構件的至少一部分，隔開所述反應物噴射構件附近的所述氣化反應器內的環境的至少一部分；所述反應噴射構件的至少一部分，從而便于至少部分地屏蔽所述反應物噴射構件的至少一部分，隔開所述反應物噴射構件附近的所述氣化反應器內的環境的至少一部分；以及所述反應噴射構件的至少一部分，從而便于至少部分地屏蔽所述凸緣的至少一部分， 隔開所述凸緣附近的所述氣化反應器內的環境的至少一部分。
13.根據權利要求8所述的噴射裝置，其特征在于限定于所述至少一個流體噴射管道內的所述多個流體噴射通路中的每一個被配置成以下列至少一個參數將流體噴射到所述氣化反應器內預定流體噴射速度； 預定流體流率；以及預定流體空間分布。
14.一種氣化系統，包括 至少一個含碳反應物源； 至少一個含氧反應物源； 至少一個流體源；以及至少一個氣化反應器，其包括與所述至少一個含碳反應物源和所述至少一個含氧反應物源流動連通地聯接的至少一個噴射裝置，所述至少一個噴射裝置包括 至少一個反應物噴射構件，其延伸到氣化反應器內；以及至少一個流體噴射管道，其與所述至少一個流體源流動連通地聯接且延伸到所述氣化反應器內，所述至少一個流體噴射管道的至少一部分圍繞所述至少一個反應物噴射構件的至少一部分，所述至少一個流體噴射管道包括限定于其中的多個流體噴射通路。
15.根據權利要求14所述的氣化系統，其特征在于，所述至少一個反應物噴射構件被配置成將至少一種反應物噴射到所述氣化反應器內。
16.根據權利要求14所述的氣化系統，其特征在于還包括聯接到所述至少一個反應物噴射構件的至少一個冷卻劑管道，所述至少一個冷卻劑管道便于從所述至少一個反應物噴射構件移除熱。
17.根據權利要求16所述的氣化系統，其特征在于，所述至少一個反應物噴射構件從聯接到所述氣化反應器的凸緣延伸，所述至少一個流體噴射管道便于至少部分地屏蔽所述凸緣，隔開所述凸緣附近的所述氣化反應器內的環境的至少一部分。
18.根據權利要求17所述的氣化系統，其特征在于，所述至少一個流體噴射管道聯接到下列中的至少一個所述至少一個冷卻劑管道的至少一部分，從而便于至少部分地屏蔽所述反應物噴射構件的至少一部分，隔開所述反應物噴射構件附近的所述氣化反應器內的環境的至少部分；所述反應噴射構件的至少一部分，從而便于至少部分地屏蔽所述反應物噴射構件的至少一部分，隔開所述反應物噴射構件附近的所述氣化反應器內的環境的至少一部分；以及所述反應噴射構件的至少一部分，從而便于至少部分地屏蔽所述凸緣的至少一部分， 隔開所述凸緣附近的所述氣化反應器內的環境的至少一部分。
19.根據權利要求14所述的氣化系統，其特征在于限定于所述至少一個流體噴射管道內的所述多個流體噴射通路中的每一個被配置成以下列至少一個參數將流體噴射到所述氣化反應器內預定流體噴射速度；預定流體流率；以及預定流體空間分布。
20.根據權利要求14所述的氣化系統，其特征在于限定于所述至少一個流體噴射管道內的所述多個流體噴射通路中的每一個被配置成將流體噴射到所述氣化反應器內以便于控制下列中的至少一個在所述至少一個反應物噴射構件附近的所述氣化反應器的一部分的溫度；所述氣化反應器內的反應物動力學；以及所述氣化反應器內的反應物再循環模式。
全文摘要
組裝氣化反應器的方法包括延伸至少一個反應物噴射構件(324)到氣化反應器內。該方法還包括延伸至少一個流體噴射管道(350)到氣化反應器內，流體噴射管道包括限定于其中的多個流體噴射通路(352)。至少一個流體噴射管道的至少一部分圍繞至少一個反應物噴射構件的至少一部分。
文檔編號C10J3/50GK102203221SQ200980142425
公開日2011年9月28日 申請日期2009年7月20日 優先權日2008年8月21日
發明者A·馬宗達, D·米斯特里, P·薩克 申請人:通用電氣公司