本文公開的主題大體上涉及用于氣化系統(tǒng)(例如，整體氣化聯(lián)合循環(huán)或IGCC)和氣化構(gòu)件的系統(tǒng)及方法。更具體而言，公開的主題涉及氣化系統(tǒng)的氣化器和合成氣冷卻器。

背景技術(shù)：

氣化系統(tǒng)大體上包括使原料(諸如煤)與氧化劑和緩和劑(例如，蒸汽)反應(yīng)來生成合成氣的氣化器。合成氣可用作下游系統(tǒng)(諸如燃氣渦輪發(fā)動機)的燃料。合成氣還可用于化學制品生產(chǎn)。令人遺憾的是，合成氣大體上在高溫下流出氣化器。取決于合成氣的下游應(yīng)用，合成氣可在氣化器下游的合成氣冷卻器中冷卻。合成氣冷卻器可相對于氣化器占據(jù)大量空間。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在范圍上與原來提出的發(fā)明相當?shù)哪承嵤├谙挛闹懈攀觥＿@些實施例不旨在限制提出的發(fā)明的范圍，而相反，這些實施例僅旨在提供本發(fā)明的可能形式的簡要概括。實際上，本發(fā)明可包含可與下文所述實施例相似或不同的多種形式。

在第一實施例中，一種系統(tǒng)包括沿縱軸線延伸的整體結(jié)合的容器。整體結(jié)合的容器包括氣化器部分和合成氣冷卻器部分。合成氣冷卻器部分沿縱軸線軸向地鄰近于氣化器部分設(shè)置。整體結(jié)合的容器還包括從合成氣冷卻器部分延伸到氣化器部分中的滾筒管(platen tube)。滾筒管構(gòu)造成將冷卻劑發(fā)送穿過整體結(jié)合的容器。

在第二實施例中，一種系統(tǒng)包括氣化器和合成氣冷卻器。合成氣冷卻器沿縱軸線軸向地鄰近于氣化器設(shè)置。系統(tǒng)還包括構(gòu)造成支承進入集管(intake header)的支承環(huán)組件。此外，氣化器、合成氣冷卻器和支承環(huán)組件整體結(jié)合到公共容器中。

在第三實施例中，一種制造方法包括將氣化器整體結(jié)合到公共容器的第一部分中，以及將合成氣冷卻器整體結(jié)合到沿公共容器的縱軸線軸向地鄰近于第一部分的公共容器的第二部分中。制造方法還包括將滾筒管設(shè)在公共容器中，其中滾筒管從公共容器的第一部分延伸到公共容器的第二部分中。

附圖說明

在參照附圖閱讀以下詳細描述時，本發(fā)明的這些及其它特征、方面和優(yōu)點將變得更好理解，附圖中相似的標號表示附圖各處相似的部分，在附圖中：

圖1為氣化系統(tǒng)的一部分的實施例的示意性框圖；

圖2為具有氣化器部分和合成氣冷卻器部分的圖1的氣化系統(tǒng)的整體結(jié)合的容器的實施例的截面視圖；

圖3為沿圖2的線3-3截取的圖1的氣化系統(tǒng)的整體結(jié)合的容器的支承環(huán)組件的實施例的透視圖；

圖4為圖1的氣化系統(tǒng)的整體結(jié)合的容器的一部分的實施例的截面視圖；

圖5為圖1的氣化系統(tǒng)的整體結(jié)合的容器的一部分的實施例的另一個截面視圖；

圖6為圖1的氣化系統(tǒng)的整體結(jié)合的容器的一部分的實施例的另一個截面視圖；以及

圖7為圖1的氣化系統(tǒng)的整體結(jié)合的容器的一部分的實施例的另一個截面視圖。

具體實施方式

下文將描述本發(fā)明的一個或更多個特定實施例。為了提供這些實施例的簡要描述，可在說明書中不描述實際實施方式的所有特征。應(yīng)當認識到的是，在任何此類實際實施方式的開發(fā)中，如任何工程或設(shè)計項目中那樣，必須進行許多實施方式特有的決定來實現(xiàn)開發(fā)者的特定目標，如，符合系統(tǒng)相關(guān)和業(yè)務(wù)相關(guān)的約束，這可從一個實施方式到另一個不同。此外，應(yīng)當認識到的是，此開發(fā)工作可能復(fù)雜且耗時，但對于受益于本公開內(nèi)容的普通技術(shù)人員仍是設(shè)計、制造和生產(chǎn)的例行任務(wù)。

當介紹本發(fā)明的各種實施例的元件時，詞語"一個"、"一種"、"該"和"所述"旨在意指存在一個或更多個元件。用語"包括"、"包含"和"具有"旨在為包含性的，且意思是可存在除所列元件之外的附加元件。

本書面描述使用了實例來公開本發(fā)明，包括最佳模式，且還使本領(lǐng)域的任何技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)，以及執(zhí)行任何并入的方法。本發(fā)明的專利范圍由權(quán)利要求限定，且可包括本領(lǐng)域的技術(shù)人員想到的其它實例。如果此類其它實施例具有并非不同于權(quán)利要求的書面語言的結(jié)構(gòu)元件，或如果它們包括與權(quán)利要求的書面語言無實質(zhì)差別的等同結(jié)構(gòu)元件，則期望此類其它實例在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。

本公開內(nèi)容針對氣化構(gòu)件和系統(tǒng)。具體而言，本公開內(nèi)容包括整體結(jié)合的氣化器和合成氣冷卻器(例如，整體結(jié)合到同一容器中)。合成氣冷卻器可為輻射合成氣冷卻器(RSC)、驟冷冷卻器，或任何其它類型的冷卻器(例如，換熱器)。輻射合成氣冷卻器或RSC大體上接收由氣化器中的燃料混合物的高溫非燃燒反應(yīng)產(chǎn)生的合成氣，且經(jīng)由發(fā)送穿過滾筒和RSC中的膜片管的冷卻劑(例如，冷卻水)來冷卻合成氣。熱可通過冷卻水，經(jīng)由輻射和/或?qū)α鳠醾鬟f從合成氣獲得，以生成兩相飽和蒸汽和冷卻合成氣。兩相飽和蒸汽和冷卻合成氣可單獨輸出至氣化系統(tǒng)的一個或更多個其它部分來進一步使用。例如，合成氣可被處理以除去硫且輸送至動力組(power block)，其中動力組可包括用于燃燒合成氣來生成燃燒產(chǎn)物的燃燒器。燃燒產(chǎn)物可由渦輪發(fā)動機使用來用于發(fā)電，例如，由渦輪驅(qū)動的發(fā)電機。此外，合成氣可用于在甲醇制烯烴(MTO)或代用天然氣(SNG)設(shè)備中生產(chǎn)化學制品。此外，兩相飽和蒸汽可輸出至動力組的余熱回收蒸汽發(fā)生器，且余熱回收蒸汽發(fā)生器可將蒸汽提供至蒸汽渦輪發(fā)動機來發(fā)電，例如，由汽輪機驅(qū)動的發(fā)電機。

本文所述的氣化系統(tǒng)的實施例使用整體結(jié)合的氣化器和輻射合成氣冷卻器。例如，氣化器和RSC可線性地整體結(jié)合到單個容器(例如，RSC上方的氣化器)中。在某些實施例中，氣化器和RSC可沿縱軸線軸向地設(shè)置(例如，以非同軸布置)。RSC中的滾筒和膜片管可延伸到氣化器中來生成氣化器中產(chǎn)生的合成氣與發(fā)送穿過滾筒和膜片管的冷卻水之間的更高效且徹底的熱傳遞。此外，就改善熱傳遞效率而言，整體結(jié)合的氣化器和RSC可能能夠生成過熱蒸汽。此外，由于通過整體結(jié)合兩者(例如，氣化器和RSC各自是單個容器的部分)而在氣化器與RSC之間可能存在緊鄰，故滾筒和膜片管可延伸到氣化器中，而沒有RSC或滾筒和膜片管的長度的實際增大，RSC可由昂貴的鉻鎳鐵合金或其它昂貴材料制成。因此，相對于包括單獨的RSC和氣化器的氣化系統(tǒng)，生產(chǎn)成本可存在顯著降低。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)到附圖，圖1為示出整體氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)系統(tǒng)10或氣化系統(tǒng)的一部分的實施例的框圖，其具有可產(chǎn)生合成氣的氣化器，以及可冷卻合成氣的合成氣冷卻器，例如，輻射合成氣冷卻器(RSC)。在所示實施例中，如上文所述，氣化器和輻射合成氣冷卻器線性地整體結(jié)合到單個容器中。IGCC系統(tǒng)10的元件可包括燃料14的燃料源12，其可用作IGCC系統(tǒng)10的能源。燃料14可包括煤、石油焦、生物質(zhì)、基于木材的材料、農(nóng)業(yè)廢物、焦油、焦爐煤氣、瀝青、來自精煉廠的重殘渣、天然氣或其它含碳物品。

來自燃料源12的燃料14可傳遞至原料制備單元16。例如，原料制備單元16可通過截斷、磨碎、撕裂、磨粉、壓塊或粒化燃料14來重新確定來自燃料源12的燃料14的尺寸或形狀，以生成原料18。因此，原料制備系統(tǒng)14可包括一個或更多個粉碎機、磨機或可在操作期間由燃料14的大顆粒產(chǎn)生較小顆粒的任何類似單元。此外，水或其它適合的液體可在原料制備單元16中加入燃料14來產(chǎn)生漿料原料。在其它實施例中，沒有液體加入燃料14，因此產(chǎn)生了干原料。在其它實施例中，如果燃料14為液體或氣體，則原料制備單元16可省略。

IGCC或氣化系統(tǒng)10還可包括空氣分離單元(ASU)20。ASU20可操作成例如通過精餾技術(shù)來將空氣分成組分氣體。ASU20可將氧22與從補充空氣壓縮機供應(yīng)至其的空氣分開，且ASU20可將分離的氧22傳遞至氣化器24(或氣化器部分)。

原料18(且在某些實施例中，來自ASU20的氧22)可從原料制備單元16傳遞至氣化器24(例如，部分氧化容器)。氣化器24可包括設(shè)置在氣化容器中來允許氣化以產(chǎn)生合成氣26的反應(yīng)器或反應(yīng)室。氣化器24可將原料18轉(zhuǎn)換成合成氣26，例如，一氧化碳(CO)和氫的組合。取決于使用的氣化器24的類型，這種轉(zhuǎn)換可通過使原料18在升高壓力(例如，從大約20bar到85bar)和升高溫度(例如，大約700℃到1600℃)下經(jīng)歷受控量的蒸汽27和氧22(或一些其它氧化劑，例如，空氣)來實現(xiàn)，氣化器24可為上升流或下降流固定床氣化器，流化床氣化器(諸如起泡流化床氣化器或循環(huán)流化床氣化器)，或移動床氣化器，或一些其它類型的氣化器。在氣化過程期間，原料18可經(jīng)歷熱解過程，由此加熱原料18。取決于用于生成原料18的燃料源12的燃料14，氣化器24的氣化室內(nèi)的溫度在熱解過程期間范圍可從大約150℃到700℃。

熱解過程(也稱為脫揮)期間生成的揮發(fā)物可通過將氧化劑(例如，氧22)引入氣化器24中來部分地燃燒。揮發(fā)物可與氧22反應(yīng)來在燃燒反應(yīng)中形成CO₂和CO，其向隨后的氣化反應(yīng)提供熱。由局部燃燒反應(yīng)生成的溫度可范圍從大約700℃到1600℃。取決于實施例，蒸汽27可在氣化步驟期間引入氣化器24。炭可在范圍從大約800℃到1100℃的溫度下與CO₂和蒸汽反應(yīng)來產(chǎn)生CO和氫?；旧希瑲饣?4使用蒸汽27和氧22來允許一些原料18部分地氧化以產(chǎn)生CO且釋放能量，其驅(qū)動第二反應(yīng)，第二反應(yīng)將原料進一步轉(zhuǎn)化成氫和附加的CO₂。

以此方式，氣化器24制造出合成的氣體(例如，合成氣26)。該合成的氣體可包括大約85%的等比例的CO和氫，以及CH₄, HCl, HF, COS, NH₃, HCN和H₂S(基于原料的硫含量)。該合成的氣體可稱為未處理的合成氣26，因為其例如包括H₂S。氣化器24還可生成廢物，諸如熔渣28，其可為濕灰材料。該熔渣28可在合成氣冷卻器(例如，輻射合成氣冷卻器(RSC)30(例如，合成氣冷卻器部分))中的未處理的合成氣的冷卻期間除去。RSC30可包括可便于合成氣26在其在RSC30內(nèi)流動時冷卻且提高冷卻效率的特征。此外，RSC30(例如，合成氣冷卻器部分)可與氣化器24(例如，氣化器部分)整體結(jié)合到容器(例如，整體結(jié)合的容器32)中。換言之，RSC30和氣化器24可整體結(jié)合到同一整體結(jié)合的容器32中，其中整體結(jié)合的容器32可為公共容器、單個容器或一件式容器。因此，RSC30可包括延伸到氣化器24中的特征。從RSC30延伸到氣化器24中的特征可便于合成氣26在其在氣化器24和RSC30兩者內(nèi)流動時冷卻。例如，在氣化器24和/或RSC30中(例如，整體結(jié)合的容器32中)，穿過從整體結(jié)合的容器32的RSC30部分延伸到整體結(jié)合的容器32的氣化器24部分中的管的合成氣26的流型可有助于整體結(jié)合的容器32的總體冷卻效率。應(yīng)當注意的是，對整體結(jié)合的容器32的任何提及也可為對整體結(jié)合的氣化器24和RSC30(例如，氣化-冷卻單元32)的提及。因此，整體結(jié)合的容器32內(nèi)的合成氣26的流型可由整體結(jié)合的容器32中的滾筒管70和膜片管130的構(gòu)造影響。因此，在某些實施例中，整體結(jié)合的容器32可包括可改變整體結(jié)合的容器32內(nèi)的合成氣26的流型的結(jié)構(gòu)特征，這在下文中參照其余附圖論述。大體上，合成氣26的流型可加強整體結(jié)合的容器32內(nèi)的合成氣26的對流和/或輻射熱傳遞。在其它實施例中，RSC30可包括如上文所述的延伸到氣化器24中的冷卻管(例如，冷卻管可位于整體結(jié)合的容器32內(nèi))，其可經(jīng)由與流過冷卻管的冷卻劑34的對流和/或輻射熱傳遞來冷卻合成氣26。氣體處理單元或氣體凈化器36可用于處理流出整體結(jié)合的容器32的合成氣26。在一個實施例中，氣體凈化器36可包括水氣變換反應(yīng)器。氣體凈化器36可洗滌合成氣26來從合成氣26除去HCl, HF, COS, HCN和H₂S，這可包括硫處理器40中的硫38的分離。此外，氣體凈化器36可經(jīng)由水處理單元44使鹽42與合成氣26分離，水處理單元44可使用水凈化技術(shù)來由合成氣26生成有用的鹽42。隨后，經(jīng)過氣體凈化器36的氣體可包括處理的合成氣46(例如，硫38已經(jīng)從合成氣除去)，其帶有其它化學物質(zhì)(例如，NH₃(氨)和CH₄(甲烷))的痕量。

在一些實施例中，殘余氣體處理器可用于從處理的合成氣除去另外的殘余氣體成分(諸如氨和甲烷)，以及甲醇或任何殘余化學物質(zhì)。然而，從處理的合成氣46除去殘余氣體成分是可選的，因為處理的合成氣46即使在其包括殘余氣體成分(例如，尾氣)時也可用作燃料。

經(jīng)歷其含硫成分和其二氧化碳的大部分的除去的處理的合成氣46可輸送至動力組48。例如，動力組48可包括燃氣渦輪發(fā)動機的燃燒器，其可使用處理的合成氣46作為可燃燃料。燃氣渦輪發(fā)動機可驅(qū)動負載，諸如發(fā)電機以用于產(chǎn)生電力。在某些實施例中，動力組48還可包括余熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)。HRSG可使用由如上文所述的整體結(jié)合的容器32的RSC30部分和氣化器24部分產(chǎn)生的蒸汽50。此外，HRSG可將冷卻劑34供應(yīng)至RSC30(例如，整體結(jié)合的容器32)。在整體結(jié)合的容器32中，冷卻劑34流過管來生成如上文所述的蒸汽50。然而，應(yīng)當注意的是，冷卻劑可來自除動力組48中的HRSG之外的源。例如，IGCC系統(tǒng)10可包括其它構(gòu)件(諸如鍋爐給水泵)，其將冷卻劑從另一個源供應(yīng)至整體結(jié)合的容器32。在某些實施例中，HRSG還可將蒸汽27提供至氣化器24，其可在如上文所述的氣化過程期間使用。此外，HRSG可將蒸汽提供至蒸汽渦輪發(fā)動機來用于發(fā)電，例如，由汽輪機驅(qū)動的發(fā)電機。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖2，示出了具有RSC30和氣化器24的氣化系統(tǒng)10的整體結(jié)合的容器32的實施例。在所示實施例中，整體結(jié)合的容器32基本為圓柱形。氣化器24設(shè)置成鄰近整體結(jié)合的容器32中的RSC30(例如，在RSC30上方)。氧22和燃料14(例如，原料18)經(jīng)由整體結(jié)合的容器32的頂部60接收，且混合來形成混合物，且如上文所述，混合物在氣化器24中經(jīng)歷升高的溫度(例如，大約700℃到1600℃)和升高的壓力(例如，大約20bar到85bar)，以形成合成氣26。應(yīng)當注意的是，氧22和燃料14可經(jīng)由整體結(jié)合的容器32的氣化器24部分的一些其它區(qū)域接收。例如，在另一個實施例中，氧22和燃料14(例如，原料18)可發(fā)送穿過整體結(jié)合的容器32的周向側(cè)61中的開口。在任一構(gòu)造中，氧22和燃料14或原料18進入整體結(jié)合的容器32的氣化器24部分來形成用于生成合成氣26的混合物。

冷卻劑34(例如，水)可從外部源(例如，HRSG)發(fā)送至整體結(jié)合的容器32中的一個或更多個進入集管62，其各自在整體結(jié)合的容器32內(nèi)成弓形方式彎曲(例如，圍繞整體結(jié)合的容器32沿周向71)。在所示實施例中，進入集管62中的一個位于整體結(jié)合的容器32的下部64(例如，整體結(jié)合的容器32的中點65處或下方)，且進入集管62中的另一個位于整體結(jié)合的容器32的上部66(例如，整體結(jié)合的容器32的中點65處或上方)。在一些實施例中，所有進入集管62都可位于下部64中，或所有進入集管62都可位于上部66中。換言之，冷卻劑34可從一個或更多個冷卻劑34源在沿縱軸線69相對于整體結(jié)合的容器32的不同點處輸入到整體結(jié)合的容器32中，且進入集管62沿縱軸線69的位置可取決于作為總體的整體結(jié)合的容器32和氣化系統(tǒng)10的各種因素(例如，蒸汽輸出的期望狀態(tài))，這將在下文中詳細描述。此外，進入集管62可各自形成整體結(jié)合的容器32中圍繞縱軸線69定心的環(huán)。

以圖2繼續(xù)，冷卻劑34大體上沿方向68(例如，沿與穿過整體結(jié)合的容器32的合成氣流26大體上相反的方向)經(jīng)由滾筒管70發(fā)送穿過整體結(jié)合的容器32。滾筒管70可沿方向68向上延伸，且可圍繞進入集管62環(huán)形設(shè)置且連接到其上，使得冷卻劑34沿周向71(例如，圍繞縱軸線69)分別，且均勻地穿過整體結(jié)合的容器32中的滾筒管70。換言之，冷卻劑34可在一個或更多個周向71對稱點處進入該進入集管62，且可圍繞進入集管62分布，使得如下文所述圍繞進入集管62環(huán)形地設(shè)置的滾筒管70各自輸送冷卻劑34的基本相等部分。

冷卻劑34可從合成氣26(例如，如上文所述，整體結(jié)合的容器32的上部66或氣化器24部分中產(chǎn)生的合成氣26)提取熱。因此，冷卻劑34加熱且膨脹，促使冷卻劑34大體上沿方向68經(jīng)由滾筒管70升高。同時，合成氣26失去熱，且朝整體結(jié)合的容器32的下部64，大體上與方向68相反在滾筒管70外的整體結(jié)合的容器32內(nèi)向下發(fā)送。應(yīng)當注意的是，合成氣26與冷卻劑34之間的熱交換可包括輻射熱傳遞、對流熱傳遞或兩者的組合，且發(fā)生在整體結(jié)合的容器32中的熱傳遞的類型的變化將不由本領(lǐng)域技術(shù)的普通技術(shù)人員認作是實質(zhì)上脫離本公開內(nèi)容。

隨著冷卻劑膨脹34，其可經(jīng)由滾筒管70升高進入整體結(jié)合的容器32的上部66中。另外的冷卻劑34可經(jīng)由另外的進入集管62(例如，中點65附近且在上部65中)輸入整體結(jié)合的容器32中。如前文所述，所示實施例中的進入集管62形成圍繞縱軸線69定心的環(huán)，使得冷卻劑34圍繞整體結(jié)合的容器32沿周向71均勻分布。另外的冷卻劑34可在進入整體結(jié)合的容器32的中點65上方的進入集管62之前預(yù)熱，使得另外的冷卻劑34的狀態(tài)和熱特征對應(yīng)于從下方的滾筒管70升高的進入該進入集管62中的冷卻劑34的特征。滾筒管70可將加熱的冷卻劑34向上沿方向68發(fā)送到整體結(jié)合的容器32的氣化器24部分中(例如，進入設(shè)置在整體結(jié)合的容器32的氣化器24部分內(nèi)的滾筒管70的部分中)。因此，冷卻劑34可從整體結(jié)合的容器32的下部64和上部66中(例如，整體結(jié)合的容器32的RSC30部分和氣化器24部分中)的合成氣26提取熱。因此，滾筒管70可具有整體結(jié)合的容器32內(nèi)沿方向68的增大長度，以增加熱提取，且因此提高換熱效率高于具有單獨的RSC30和氣化器24的氣化系統(tǒng)，而不增加RSC30的長度。此外，如前文所述，滾筒管70可延伸穿過RSC30部分和氣化器24部分兩者。換言之，滾筒管70可為RSC30和氣化器24(例如，合成氣冷卻器部分和氣化器部分)之間的共用的元件。滾筒管70可延伸穿過整體結(jié)合的容器32的總長度的大約百分之40到100、百分之50到90或百分之60到80。在某些實施例中，滾筒管70可連續(xù)地延伸跨過整體結(jié)合的容器32的所有級(例如，RSC30和氣化器24)。

以圖2繼續(xù)，冷卻劑34可沿方向68穿過滾筒管70升高，且到達輸出集管72。輸出集管72可沿縱軸線69從整體結(jié)合的容器32的彎曲環(huán)形耐火部分78的頂部76以偏移74定位。偏移74可基于各種考慮(例如，熱考慮)對應(yīng)于離整體結(jié)合的容器32的彎曲環(huán)形耐火部分78的頂部76的期望距離。例如，偏移74可基于對于輸出集管72選擇的材料部分地確定，使得輸出集管72不由氣化器26部分的頂部60附近使用的火焰顯著影響。

大體上，輸出集管72可位于整體結(jié)合的容器32的上部66中。輸出集管72可圍繞縱軸線69沿周向71延伸，且可構(gòu)造成接收冷卻劑34，且將冷卻劑34沿方向80輸出離開整體結(jié)合的容器32直至氣化系統(tǒng)10的其它部分。在所示實施例中，流出整體結(jié)合的容器32的冷卻劑34已從合成氣26提取熱，且因此可至少部分地或完全地為蒸汽50形式。在所示實施例中，蒸汽50經(jīng)由單個或多個周向71對稱導(dǎo)管沿方向80輸出。在另一個實施例中，蒸汽50可從整體結(jié)合的容器32輸送穿過一定數(shù)目的不同導(dǎo)管，導(dǎo)管連接到輸出集管72上且沿周向71圍繞整體結(jié)合的容器32設(shè)置(例如，圍繞縱軸線69定心)。換言之，連接到輸出集管72上且構(gòu)造成從整體結(jié)合的容器32輸出蒸汽50的各個導(dǎo)管可沿徑向遠離縱軸線69向外延伸。

在所示實施例中，然而，蒸汽50沿方向80經(jīng)由輸出集管72中的單個開口或多個沿周向71對稱的開口輸出。蒸汽50可為兩相飽和蒸汽，或在某些實施例中，蒸汽50可為過熱蒸汽。由于滾筒管70延伸到整體結(jié)合的容器32的氣化器24部分中，則冷卻劑34可相比于包括單獨的RSC30和氣化器24的氣化系統(tǒng)提取更多熱。因此，整體結(jié)合的容器32可產(chǎn)生過熱蒸汽。蒸汽50可從輸出集管72輸出至HRSG或氣化系統(tǒng)10的一些其它構(gòu)件。此外，如上文所述，合成氣26可經(jīng)由合成氣輸出導(dǎo)管83輸出至氣化系統(tǒng)10的另一部分。

在所示實施例中，整體結(jié)合的容器32可包括多壁結(jié)構(gòu)，其包括以同軸布置的內(nèi)壁84和外壁85。內(nèi)壁84可為基本圓柱形(例如，圍繞縱軸線69沿周向71延伸)，且可為耐熱耐火的，其可有助于將合成氣26朝合成氣輸出導(dǎo)管83發(fā)送穿過整體結(jié)合的容器32。

此外，進入集管62中的一個或更多個可經(jīng)由下支承環(huán)組件87支承，取決于實施例，該組件87聯(lián)接(例如，經(jīng)由焊接、硬釬焊、粘合劑、緊固件等)到外壁85上，且沿周向71圍繞圓柱形整體結(jié)合的容器32延伸。在一些實施例中，下支承環(huán)組件87可沿周向71圍繞圓柱形整體結(jié)合的容器32的僅一部分延伸。在所示實施例中，位于整體結(jié)合的容器32的中點65附近的進入集管62可由位于進入集管62下方的下支承環(huán)組件87支承。下支承環(huán)組件87的一部分可延伸穿過內(nèi)壁84中的孔口，使得下支承環(huán)組件87的部分可接觸和聯(lián)接到外壁85上。內(nèi)壁84的孔口可構(gòu)造成適應(yīng)下支承環(huán)組件87，以及由于熱膨脹引起的下支承環(huán)組件87的擺動。上支承環(huán)組件88也可用于支承氣化器喉板90，或整體結(jié)合的容器32的氣化器24部分的錐形耐火部分92，或兩者。

圖3中示出了沿圖2的線3-3截取的下支承環(huán)組件87、外壁85、內(nèi)壁84、上支承環(huán)組件88和氣化器喉板90的實施例的部分。下環(huán)組件87可包括下環(huán)96、下支承凸耳98和上支承凸耳100。上支承凸耳100可直接地聯(lián)接到進入集管62上(例如，經(jīng)由焊接、硬釬焊、粘合劑、緊固件等)。此外，上支承凸耳100可設(shè)置成與下環(huán)96的上表面102接觸。在一個實施例中，上支承凸耳100也可聯(lián)接到下環(huán)96的上表面102上(例如，經(jīng)由焊接、硬釬焊、粘合劑、緊固件等)。在另一個實施例中，上支承凸耳100可不聯(lián)接到下環(huán)96的上表面102上，這可允許進入集管62、上支承凸耳100或下支承環(huán)組件87中的其它構(gòu)件的更有效的熱膨脹(例如，降低了熱應(yīng)力和/或疲勞的可能性)。下支承凸耳98可直接地聯(lián)接到下環(huán)96的底面104上，以及外壁85的內(nèi)表面106上(例如，經(jīng)由焊接、硬釬焊、粘合劑、緊固件等)。下支承環(huán)組件87可延伸穿過內(nèi)壁84中的孔口，如前文所述，所述孔口構(gòu)造成允許下支承環(huán)組件87的熱膨脹。換言之，下環(huán)96可從整體結(jié)合的容器32的外壁85延伸穿過內(nèi)壁84中的孔口，在此情況下，下支承凸耳98也可延伸穿過內(nèi)壁84，且直接地焊接到外壁85的內(nèi)表面106上。在另一個實施例中，如將在本公開內(nèi)容的后圖中所述，內(nèi)壁84可不存在于氣化器喉板98下方，在此情況下，下支承環(huán)組件87可仍聯(lián)接到外壁85上，但不延伸穿過內(nèi)壁84的孔口。目前構(gòu)想出了關(guān)于下支承環(huán)組件87的上文所述的不同實施例的任何組合或變型。

此外，所示實施例包括用于支承進入集管62上方的氣化器喉板90的上支承環(huán)組件88。上支承環(huán)組件88包括上環(huán)108、下支承凸耳110和上支承凸耳112。上支承凸耳112可聯(lián)接到上環(huán)108的頂面114和氣化器喉板90的外表面116上(例如，經(jīng)由焊接)。下支承凸耳110可聯(lián)接到進入集管62和上環(huán)108的底面118上(例如，經(jīng)由焊接)。然而，為了允許以下支承環(huán)組件87相似的方式的有效熱膨脹(見上文)，上支承環(huán)組件88的上支承凸耳112和下支承凸耳110可不經(jīng)由上文所述的所有表面聯(lián)接。例如，上支承環(huán)組件88的上支承凸耳112可不焊接或另外聯(lián)接到上環(huán)108的頂面114上，從而減小了構(gòu)件(例如，上支承凸耳112)中的熱應(yīng)力和/或疲勞的可能性。

如前文所述，具有氣化器24和RSC30的整體結(jié)合的容器32可包括一定數(shù)目的實施例，且不同實施例可具有關(guān)于內(nèi)壁84和外壁85、冷卻劑34進入集管62的數(shù)目和位置，以及支承環(huán)組件的構(gòu)造等的不同特征。例如，在圖4中示出的整體結(jié)合的容器32的實施例具有內(nèi)壁84和膜片管130(例如，在整體結(jié)合的容器32的下部64中，替換內(nèi)壁84)。

在圖4的所示實施例中，整體結(jié)合的容器32(例如，縱軸線69的右側(cè))的局部截面視圖，整體結(jié)合的容器32的下部64包括經(jīng)由滾筒管70連接的兩個進入集管62，各個均沿周向71圍繞整體結(jié)合的容器32延伸。冷卻劑34(例如，水)經(jīng)由位于合成氣輸出導(dǎo)管83附近的進入集管62進入整體結(jié)合的容器32。冷卻劑34由整體結(jié)合的容器32的下部64中的合成氣26加熱，且大體上沿方向68向上升高。更多冷卻劑34可經(jīng)由位于整體結(jié)合的容器32的中點65附近的集管62進入整體結(jié)合的集管32。進入位于整體結(jié)合的容器32的中點65附近的集管62的冷卻劑34可預(yù)熱和/或膨脹至與從下方滾筒管70進入集管62的冷卻劑34(例如，在由合成氣26加熱至一定程度之后)相似的程度和狀態(tài)。來自整體結(jié)合的容器32的下部64中的滾筒管70的冷卻劑34可與經(jīng)由中點65附近的進入集管62進入的冷卻劑34組合，其中組合的冷卻劑34可由合成氣26進一步加熱，且經(jīng)由滾筒管70升高到整體結(jié)合的容器32的上部66中。取決于實施例，整體結(jié)合的容器32的上部66可包括一個或更多個中間集管131，其可或可不作為進入或輸出集管操作。中間集管131可經(jīng)由互連管132連接到整體結(jié)合的容器24的中點65附近的進入集管62上，使得互連管132可為中間集管131與進入集管62之間的滾筒管70的一部分。中間集管131可用于沿周向71連接向上輸送冷卻劑34的滾筒管70，使得中間集管131接收來自互連管132的冷卻劑34，且圍繞中間集管131均勻地沿周向71分送冷卻劑34，且分送至滾筒管70(例如，使得各個滾筒管70沿方向68向上輸送相等部分的冷卻劑34)。此外，中間集管131可包括其它功能，諸如協(xié)助蒸汽與冷卻劑34分離且將蒸汽輸送出整體結(jié)合的容器32。這些功能將在下文中詳細論述(參照圖5)。

在圖4中的所示實施例中，整體結(jié)合的容器32的上部66包括內(nèi)壁84和外壁85。整體結(jié)合的容器32的上部66的內(nèi)壁84可包括耐熱耐火金屬。然而，下部64可包括膜片管130來替代內(nèi)壁84。膜片管130可從位于合成氣輸出導(dǎo)管83附近的進入集管62接收冷卻劑34的一部分，且大體上沿方向68向上發(fā)送冷卻劑34。如膜片管部分133指出那樣，膜片管130還可沿徑向向內(nèi)朝縱軸線69發(fā)送冷卻劑34。膜片管130然后可將冷卻劑34發(fā)送至位于整體結(jié)合的容器32的中點65附近的進入集管62。此外，膜片管130與整體結(jié)合的容器32的外壁85和氣化器喉板90一起可密封整體結(jié)合的容器32的外部134。密封劑氣體86可噴射到整體結(jié)合的容器32的部分中，如圖4中所示，其由氣化器喉板90、膜片管130和外壁85密封。因此，密封劑氣體86可與方向68相反在整體結(jié)合的容器32的膜片管130與外壁85之間向下發(fā)送。由于整體結(jié)合的容器32的上部66的內(nèi)壁84包括耐火金屬，且可密封，故密封劑氣體86可直接地噴射到整體結(jié)合的容器32的下部64中(例如，在整體結(jié)合的容器32的中點65處，且如上文所述，與方向68相反，方向向下)。此外，密封劑氣體86可用作隔層來用于密封整體結(jié)合的容器32的內(nèi)壁84，使得合成氣26不可遠離縱軸線69沿徑向向外散逸出內(nèi)壁84。外壁85可用作保護隔層來降低外部負載破壞整體結(jié)合的容器32和整體結(jié)合的容器32內(nèi)的上述構(gòu)件的可能性。

在圖5中所示的實施例中，整體結(jié)合的容器32的局部截面視圖(例如，縱軸線69的右側(cè))，從位于合成氣輸出導(dǎo)管83附近的進入集管62流過滾筒管70的冷卻劑34可進入位于整體結(jié)合的容器32的中點65附近的進入集管62中。這里，冷卻劑34可經(jīng)由導(dǎo)管140輸出至蒸汽分離器142。冷卻劑34可分成蒸汽50(例如，飽和蒸汽)和冷卻劑34(例如，液體冷卻劑)。在所示實施例中，蒸汽50(例如，飽和蒸汽)發(fā)送回整體結(jié)合的容器32，且進入中間集管131來進一步加熱。在一些實施例中，如前文所述，蒸汽50(例如，飽和蒸汽)的部分可從蒸汽分離器142輸出至氣化系統(tǒng)10的其它部分，諸如HRSG。在所示實施例中，冷卻劑34的一部分或全部可從蒸汽分離器142發(fā)送來與冷卻劑34混合，且供應(yīng)至位于合成氣輸出導(dǎo)管83(例如，在下部64中)附近的集管62中。此外，蒸汽分離器142可包括排水出口142和補水入口144。排水出口143可排出蒸汽分離器142中的一部分水來除去雜質(zhì)，且補水入口144可將處理的水供應(yīng)至蒸汽分離器142來繼續(xù)蒸汽產(chǎn)生(例如，通過替換經(jīng)由排水出口143排出的不純的水)。

此外，如上文所述，如所示實施例中所示，來自蒸汽分離器142的蒸汽50可進入中間集管131中。蒸汽50經(jīng)由整體結(jié)合的容器32的上部66中的合成氣26加熱，且可變?yōu)樵谥凛敵黾?2途中的過熱蒸汽145。因此，過熱蒸汽145可從輸出集管72輸出來用于在氣化系統(tǒng)10或一些其它系統(tǒng)的其它區(qū)域中使用。在所示實施例中，為了清楚起見，未示出支承環(huán)組件。然而，按照本公開內(nèi)容的其它實施例中所述的任何支承環(huán)組件都可用于支承進入集管62、中間集管131和輸出集管72，或它們的任何組合。

在圖6中，示出了整體結(jié)合的容器32(例如，縱軸線69的右側(cè))的實施例的局部截面視圖。整體結(jié)合的容器32包括支承中間集管131的環(huán)形支承環(huán)組件，在此情況下，下支承環(huán)組件87(例如，中間集管131和進入集管62可不直接地聯(lián)接)。下支承環(huán)組件87可以與參照圖3所述的下支承環(huán)組件87的相同方式操作，但在此情況下，支承不同的集管(例如，中間集管131)。應(yīng)當注意的是，下支承環(huán)組件87和/或上支承環(huán)組件88可用于支承進入集管62、中間集管131或輸出集管72中的任何。此外，如圖6中所示，管支承環(huán)組件150可用于支承膜片管130(如圖所示)或滾筒管70，或兩者。管環(huán)組件150可包括環(huán)152、上支承凸耳154和下支承凸耳156，其可構(gòu)造成以與前文所述的上支承環(huán)組件86和下支承環(huán)組件87相同的方式支承管。

圖7(整體結(jié)合的容器32(例如，縱軸線69的右側(cè))的局部截面視圖)中所示的另一個實施例包括整體結(jié)合的容器32，其收納一個在另一個頂部上的RSC30和氣化器24。在所示實施例中，滾筒管70并未延伸到整體結(jié)合的容器32的氣化器24部分中。在該實施例中，如上文所述，輸出集管72可不位于整體結(jié)合的容器32的上部66中。輸出集管72可位于整體結(jié)合的容器32的中點65附近、上方或下方。所示實施例包括位于合成氣輸出導(dǎo)管83附近的僅一個進入集管62。冷卻劑34被接收到進入集管62中，且大體上沿方向68朝輸出集管72經(jīng)由滾筒管70輸送。另外，冷卻劑34沿方向68經(jīng)由膜片管130從進入集管62向上輸送至輸出集管72。在此實施例中，輸出集管72和膜片管130經(jīng)由支承環(huán)組件支承。例如，如前文所述，膜片管經(jīng)由管支承組件150支承，且如參照前述實施例的進入集管62和中間集管131所述，輸出集管72由下支承環(huán)組件87支承。

總之，本公開內(nèi)容的實施例針對氣化系統(tǒng)10，其具有一個在另一個頂部上(例如，氣化器24在RSC30的頂部上)整體結(jié)合到單個整體結(jié)合的容器32中的氣化器24和RSC30。此外，RSC30可包括滾筒管70，其延伸到整體結(jié)合的容器32的氣化器24部分中，使得穿過滾筒管70發(fā)送的冷卻劑34之間的熱傳遞在整體結(jié)合的容器的RSC30部分和氣化器24部分(例如，整體結(jié)合的容器32的下部64和上部66)兩者中發(fā)生。例如，滾筒管可沿軸向延伸穿過RSC部分30，且滾筒管70也可沿軸向延伸穿過氣化器部分24的長度的至少百分之10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90或100。

本書面描述使用了實例來公開本發(fā)明，包括最佳模式，且還使本領(lǐng)域的任何技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)，以及執(zhí)行任何并入的方法。本發(fā)明的專利范圍由權(quán)利要求限定，且可包括本領(lǐng)域的技術(shù)人員想到的其它實例。如果此類其它實施例具有并非不同于權(quán)利要求的書面語言的結(jié)構(gòu)元件，或如果它們包括與權(quán)利要求的書面語言無實質(zhì)差別的等同結(jié)構(gòu)元件，則期望此類其它實例在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。