СПОСОБЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЛИТ ОХЛАДИТЕЛЯ СИНТЕТИЧЕСКОГО ГАЗА И ПЛИТЫ ОХЛАДИТЕЛЯ СИНТЕТИЧЕСКОГО ГАЗА
METHODS OF MAKING PLATES OF SYNTHETIC GAS COOLER AND SYNTHETIC GAS COOLER PLATES

Уровень техники
Настоящее изобретение, в общем, относится к системам газообразования и, более конкретно, к способам и системам для изготовления плит охладителя синтетического газа.
По меньшей мере, некоторые известные системы газообразования преобразуют смесь топлива, воздуха или кислорода, пара и/или известняка в продукт, представляющий собой частично сгоревший газ, иногда называемый «синтетическим газом» («сингазом»). Горячие горючие газы подаются к камере сгорания газотурбинного двигателя, который приводит в действие генератор, используемый для подачи электрической энергии к электрической сети. Выхлоп, по меньшей мере, из некоторых известных газотурбинных двигателей подается к регенерирующему тепло парогенератору, который вырабатывает пар для приведения в действие паровой турбины. Энергия, выработанная паровой турбиной, может быть также использована для приведения в действие электрогенератора, который обеспечивает электрической энергией электрическую сеть.
Более того, некоторые известные системы газообразования регенерируют тепло из синтетического газа для выработки дополнительного пара для приведения в действие паровой турбины. Обычно пар вырабатывается посредством прохождения синтетического газа через плиты охладителя синтетического газа. Плиты являются группой испарительных труб котла, которые создают пар по мере того, как тепло передается от синтетического газа к питательной воде котла, текущей внутри испарительных труб котла. Тем не менее, некоторые известные конструкции плит могут обеспечить только ограниченный лучистый и конвективный отвод тепла, так как твердые вещества в синтетическом газе отлагаются на поверхность плит. Соответственно, передача тепла от синтетического газа к питательной воде котла может быть понижена, и, следовательно, производство пара может быть ограничено. Один известный способ предотвращения чрезмерных отложений твердых веществ в синтетическом газе включает в себя ориентирование труб плит вертикально и расположение труб на расстоянии от средней линии потока синтетического газа. Тем не менее, такие конструкции часто имеют чрезмерно высокую стоимость и увеличивают размер и/или вес охладителя синтетического газа.
Раскрытие изобретения
Согласно одному аспекту изобретения предложен способ изготовления охладителя синтетического газа. Способ включает этапы, на которых присоединяют трубный кожух внутри охладителя синтетического газа и присоединяют множество плит к трубному кожуху для содействия производству пара в охладителе синтетического газа. По меньшей мере, первая плита имеет, по меньшей мере, одну из длины, которая больше, чем длина второй плиты, нелинейной геометрии и углового положения, которое является наклонным относительно стенки охладителя синтетического газа.
Согласно другому аспекту изобретения предложен охладитель синтетического газа. Охладитель синтетического газа содержит трубный кожух и множество плит, присоединенных к трубному кожуху для содействия производству пара в охладителе синтетического газа. По меньшей мере, первая плита имеет, по меньшей мере, одну из длины, которая больше, чем длина второй плиты, нелинейной геометрии и углового положения, которое является наклонным относительно стенки охладителя синтетического газа.
Согласно еще одному аспекту изобретения предложено множество плит. Плиты выполнены с возможностью присоединения к трубному кожуху охладителя синтетического газа для содействия производству пара в охладителе синтетического газа. По меньшей мере, первая плита имеет, по меньшей мере, одну из длины, которая больше, чем длина второй плиты, нелинейной геометрии и углового положения, которое является наклонным относительно стенки охладителя синтетического газа.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 представляет собой схематичный вид иллюстративной системы комбинированного цикла комплексной газификации (IGCC);
Фиг.2 представляет собой схематичный поперечный разрез иллюстративного охладителя синтетического газа, который может быть использованным с системой, показанной на фиг.1;
Фиг.3 представляет собой иллюстративный вариант осуществления множества плит, которые могут быть использованы с охладителем синтетического газа, показанным на фиг.2;
Фиг.4 представляет собой альтернативный вариант осуществления множества плит, показанного на фиг.3;
Фиг.5 представляет собой другой альтернативный вариант осуществления множества плит, которые могут быть использованы с охладителем синтетического газа, показанным на фиг.2;
Фиг.6 представляет собой дополнительный альтернативный вариант осуществления множества плит, которые могут быть использованы с охладителем синтетического газа, показанным на фиг.2;
Фиг.7 представляет собой еще один альтернативный вариант осуществления множества плит, которые могут быть использованы с охладителем синтетического газа, показанным на фиг.2;
Фиг.8 представляет собой другой альтернативный вариант осуществления множества плит, которые могут быть использованы с охладителем синтетического газа, показанным на фиг.2;
Фиг.9 представляет собой другой альтернативный вариант осуществления множества плит, которые могут быть использованы с охладителем синтетического газа, показанным на фиг.2;
Фиг.10 представляет собой дополнительный альтернативный вариант осуществления множества плит, которые могут быть использованы с охладителем синтетического газа, показанным на фиг.2;
Фиг.11 представляет собой вид сверху множества плит, показанного на фиг.10;
Фиг.12 представляет собой еще один альтернативный вариант осуществления множества плит, которые могут быть использованы с охладителем синтетического газа, показанным на фиг.2; и
Фиг.13 представляет собой другой альтернативный вариант осуществления множества плит, которые могут быть использованы с охладителем синтетического газа, показанным на фиг.2.
Подробное описание изобретения
В настоящем изобретении обеспечено множество плит для использования в охладителе синтетического газа, причем, по меньшей мере, одна плита имеет длину, большую, чем длина второй плиты, имеет нелинейную геометрию и/или присоединена к трубному кожуху охладителя синтетического газа под косым углом относительно стенки охладителя синтетического газа. А именно, в настоящем изобретении обеспечены различные конфигурации, в которых известная геометрическая форма плит изменяется от равномерно прямой, радиально расположенной конструкции до другой геометрической конфигурации, в которой используются различные количества, углы и/или длины плит. Различные конструкции плит, описанные здесь, содействуют улучшению лучистого и конвективного отвода тепла между синтетическим газом и питательной водой котла внутри труб плит. Более того, такие конфигурации плит содействуют конструированию более компактных и/или рентабельных охладителей синтетического газа.
Следует отметить, что, несмотря на то что настоящее изобретение описано касательно плит, которые могут быть использованы в охладителе синтетического газа, специалисту в данной области техники будет понятно, что настоящее изобретение не ограничено использованием только в охладителях синтетического газа. Настоящее изобретение может быть использовано в любой системе, которая использует теплообмен. Более того, для простоты, настоящее изобретение описано здесь только в отношении производства пара как побочного продукта производства синтетического газа. Тем не менее, как будет понятно специалисту в данной области техники, настоящее изобретение не ограничено производством пара и может быть использовано для производства любого побочного продукта теплообмена.
Фиг.1 представляет собой схематичную диаграмму иллюстративной системы 10 выработки энергии комбинированного цикла комплексной газификации (IGCC). Система 10 IGCC в общем включает в себя главный воздушный компрессор 12, воздухоразделительную установку (ASU) 14, присоединенную с возможностью передачи потока к компрессору 12, газообразователь 16, присоединенный с возможностью передачи потока к ASU 14, охладитель 18 синтетического газа, присоединенный с возможностью передачи потока к газообразователю 16, газотурбинный двигатель 20, присоединенный с возможностью передачи потока к охладителю 18 синтетического газа, и паровую турбину 22, присоединенную с возможностью передачи потока к охладителю 18 синтетического газа.
2
2
Во время работы компрессор 12 сжимает окружающий воздух, который затем передается в ASU 14. В иллюстративном варианте осуществления дополнительно к сжатому воздуху из компрессора 12 сжатый воздух из компрессора 24 газотурбинного двигателя подается в ASU 14. В качестве альтернативы, сжатый воздух из компрессора 24 газотурбинного двигателя подается в ASU 14 предпочтительнее, чем сжатый воздух из компрессора 12, подаваемый в ASU 14. В иллюстративном варианте осуществления ASU 14 использует сжатый воздух для вырабатывания кислорода для использования газообразователем 16. Более конкретно, ASU 14 разделяет сжатый воздух на отдельные потоки кислорода (О) и газообразного побочного продукта, иногда называемого «технологическим газом». Поток О передается в газообразователь 16 для использования в выработке частично сгоревших газов, называемых здесь «синтетическим газом» («сингазом»), для использования газотурбинным двигателем 20 в качестве топлива, как более подробно описано ниже.
Технологический газ, выработанный посредством ASU 14, включает в себя азот и будет называться здесь «азотным технологическим газом» (NPG). NPG может также включать в себя другие газы, такие как кислород и/или аргон, но не ограничен ими. Например, в иллюстративном варианте осуществления NPG включает в себя от примерно 95% до примерно 100% азота. В иллюстративном варианте осуществления, по меньшей мере, часть потока NPG выпускается в атмосферу из ASU 14, и часть потока NPG впрыскивается в зону сгорания (непоказанную) внутри камеры 26 сгорания газотурбинного двигателя для содействия управлению выбросами двигателя 20 и, более конкретно, для содействия уменьшению температуры сгорания и уменьшению выбросов закиси азота из двигателя 20. В иллюстративном варианте осуществления система 10 IGCC включает в себя компрессор 28 для сжатия потока азотного технологического газа перед впрыскиванием в зону сгорания камеры 26 сгорания газотурбинного двигателя.
2
В иллюстративном варианте осуществления газообразователь 16 преобразует смесь топлива, подаваемого из топливоснабжения 30, О, подаваемого посредством ASU 14, пара и/или известняка в продукт, представляющий собой синтетический газ, для использования газотурбинным двигателем 20 в качестве топлива. Несмотря на то что газообразователь 16 может использовать любое топливо, газообразователь 16 в иллюстративном варианте осуществления использует уголь, нефтяной кокс, остаточный нефтепродукт, нефтяные эмульсии, битумные пески и/или другие подобные топлива. Более того, в иллюстративном варианте осуществления синтетический газ, вырабатываемый газообразователем 16, включает в себя диоксид углерода.
2
В иллюстративном варианте осуществления синтетический газ, вырабатываемый газообразователем 16, передается в охладитель 18 синтетического газа для содействия охлаждению синтетического газа, как описано более подробно ниже. Охлажденный синтетический газ передается из охладителя 18 в очистное устройство 32 для очистки синтетического газа перед тем, как он будет передан в камеру 26 сгорания газотурбинного двигателя для его сгорания. Диоксид углерода (СО) может быть отделен от синтетического газа во время очистки и в иллюстративном варианте осуществления может быть выпущен в атмосферу. Газотурбинный двигатель 20 приводит в действие генератор 34, который подает электричество в электрическую сеть (не показана). Выхлопные газы из газотурбинного двигателя 20 передаются в регенерирующий тепло парогенератор 36, который вырабатывает пар для приведения в действие паровой турбины 22. Энергия, выработанная паровой турбиной 22, приводит в действие электрогенератор 38, который обеспечивает электрической энергией электрическую сеть. В иллюстративном варианте осуществления пар из регенерирующего тепло парогенератора 36 подается в газообразователь 16 для вырабатывания синтетического газа.
Более того, в иллюстративном варианте осуществления система 10 включает в себя насос 40, который подает вскипяченную воду из парогенератора 36 в охладитель 18 синтетического газа для содействия охлаждению синтетического газа, передаваемого из газообразователя 16. Вскипяченная вода передается через охладитель 18 синтетического газа, причем вода преобразуется в пар. Пар из охладителя 18 затем возвращается в парогенератор 36 для использования в газообразователе 16, охладителе 18 синтетического газа и/или паровой турбине 22.
На фиг.2 показан схематичный поперечный разрез иллюстративного охладителя 100 синтетического газа, который может быть использован с системой 10. В иллюстративном варианте осуществления охладитель 100 синтетического газа является лучистым охладителем синтетического газа. Охладитель 100 синтетического газа включает в себя оболочку 102 сосуда высокого давления, имеющую верхнее отверстие (не показано) и нижнее отверстие (не показано), которые по существу концентрично выровнены друг с другом вдоль средней линии 104 охладителя. Называемым здесь «осевым» направлением является направление, по существу, параллельное средней линии 104, направлением «вверх» является направление, по существу, в сторону верхнего отверстия оболочки и направлением «вниз» является направление, по существу, в сторону нижнего отверстия оболочки. Охладитель 100 синтетического газа имеет радиус R, измеряемый от средней линии 104 до наружной поверхности 106 оболочки 102. Более того, в иллюстративном варианте осуществления верхняя часть (не показана) охладителя 100 включает в себя множество отверстий (не показаны) для спускных труб и множество отверстий (не показаны) для подъемных труб, которые описывают верхнее отверстие. В иллюстративном варианте осуществления оболочка 102 выполнена из стали для сосудов высокого давления, такой как хромомолибденовая сталь, но не ограничена ей. Оболочка 102 способна выдерживать рабочие давления синтетического газа, проходящего через охладитель 100 синтетического газа. Более того, в иллюстративном варианте осуществления верхнее отверстие оболочки соединено с возможностью передачи потока с газообразователем 16 для получения синтетического газа, выпускаемого из газообразователя 16. Нижнее отверстие оболочки 102 в иллюстративном варианте осуществления соединено с возможностью передачи потока с устройством сбора шлака (не показано) для обеспечения сбора твердых частиц, образованных во время газообразования и/или охлаждения.
1
2
1
2
1
2
Внутри оболочки 102 в иллюстративном варианте осуществления имеется множество труб 108 подачи теплопередающей среды (также называемых здесь «спускными трубами»), теплопередающая стенка 110 (также называемая здесь «трубчатой стенкой») и множество теплопередающих панелей 112 (также называемых здесь «плитами»). Более конкретно, в иллюстративном варианте осуществления спускные трубы 108 расположены радиально внутри оболочки 102, трубчатая стенка 110 расположена радиально внутри спускных труб 108 и плиты 112 расположены внутри трубчатой стенки 110 так, что трубчатая стенка 110, по существу, описывает плиты 112. В целом, в иллюстративном варианте осуществления спускные трубы 108 расположены на радиусе R снаружи от средней линии 104, и трубчатая стенка 110 расположена на радиусе R от средней линии 104, причем радиус R длиннее, чем радиус R, и радиус R длиннее, чем радиусы R и R. В качестве альтернативы, оболочка 102, спускные трубы 108, трубчатая стенка 110 и/или плиты 112 расположены в других ориентациях.
В иллюстративном варианте осуществления спускные трубы 108 подают теплопередающую среду 114, такую как, например, вода от парогенератора 36, в охладитель 100 синтетического газа, как описано здесь. Более конкретно, спускные трубы 108 подают теплопередающую среду 114 к трубчатой стенке 110 и плитам 112 через нижний коллектор 200, как более подробно описано ниже. Нижний коллектор 200 в иллюстративном варианте осуществления присоединен вблизи от нижнего отверстия охладителя и, по существу, ниже по потоку от верхнего отверстия охладителя, через которое синтетический газ входит в охладитель 100. В иллюстративном варианте осуществления спускные трубы 108 включают в себя трубы 116, выполненные из материала, который позволяет охладителю 100 и/или системе 10 работать, как описано здесь. Более того, в иллюстративном варианте осуществления зазор 118, образованный между оболочкой 102 и трубчатой стенкой 110, может быть под давлением для содействия снижению напряжений, прикладываемых к трубчатой стенке 110.
В иллюстративном варианте осуществления трубчатая стенка 110 включает в себя множество разнесенных в окружном направлении, выровненных в осевом направлении труб 120, соединенных вместе с мембраной (также называемой здесь «перегородкой» (не показана)). Несмотря на то что в иллюстративном варианте осуществления трубчатая стенка 110 включает в себя только один ряд труб 120, в других вариантах осуществления трубчатая стенка 110 может включать в себя более одного ряда труб 120. Более конкретно, в иллюстративном варианте осуществления мембрана и трубы 120 соединены вместе так, что трубчатая стенка 110, по существу, является непроницаемой для синтетического газа. Как таковая, трубчатая стенка 110, по существу, удерживает синтетический газ во внутренней части 122 охладителя 100, которая эффективно изолирована от спускных труб 108 и/или оболочки 102. Как таковая, трубчатая стенка 110 образует ограждение, через которое может проходить синтетический газ. В иллюстративном варианте осуществления тепло передается от синтетического газа, удерживаемого внутри трубчатой стенки 110, к теплопередающей среде 114, проходящей через трубы 120. Трубы 120 и/или мембрана выполнены из материала, имеющего теплопередающие свойства, которые позволяют охладителю 100 работать, как описано здесь. Более того, в иллюстративном варианте осуществления трубчатая стенка 110 присоединена к подъемным трубам, проходящим через верхнюю часть оболочки 102 (не показана) так, что нагретая теплопередающая среда 114 может быть передана из охладителя, например, в регенерирующий тепло парогенератор 36 (показан на фиг.1).
В иллюстративном варианте осуществления каждая из плит 112 включает в себя множество труб 124, соединенных вместе с мембраной 126. Каждая плита 112 может включать в себя любое количество труб 124, которое позволяет охладителю 100 работать, как описано здесь. Несмотря на то что плиты 112 показаны на фиг.2 ориентированными, по существу, радиально с, по существу, выровненными в осевом направлении трубами 124, плиты 112 и/или трубы 124 могут быть ориентированными и/или сконфигурированными в любой соответствующей ориентации и/или конфигурации, которая позволяет охладителю 100 работать, как описано здесь. Более того, в иллюстративном варианте осуществления плиты 112 присоединены к трубному кожуху 127. В иллюстративном варианте осуществления трубный кожух 127 включает в себя нижнюю входную трубу 128 и верхнюю выходную трубу (не показана). Плиты 112 присоединены к нижней входной трубе 128 и к верхней выходной трубе (не показана). Более конкретно, в иллюстративном варианте осуществления плиты 112 простираются, по существу, в перпендикулярной группе между нижней входной трубой 128 и верхней выходной трубой. В качестве альтернативы, плиты 112 могут быть сориентированы под любым углом относительно трубы 128 и/или могут быть расположены в другой группе от нижней входной трубы 128.
1
2
1
На фиг.3 показан иллюстративный вариант осуществления множества плит 200, которые могут быть использованы с охладителем 100 синтетического газа. На фиг.4 показан альтернативный вариант осуществления плит 200. В иллюстративных вариантах осуществления плиты 200 включают в себя первое множество плит 202, каждая из которых имеет первую длину L, и второе множество плит 204, каждая из которых имеет вторую длину L, которая является большей, чем первая длина L. Плиты 200 расположены по окружности вокруг средней линии 104 охладителя синтетического газа. Конкретно, несмотря на то что на фиг.3 и фиг.4 показаны только полукруглые расположения плит 200, как будет понятно специалисту в данной области техники, в одном варианте осуществления плиты 200, по существу, описывают среднюю линию 104. В альтернативном варианте осуществления плиты 200 простираются на любое соответствующее дугообразное расстояние вокруг средней линии 104.
1
2
В варианте осуществления, показанном на фиг.3, одна плита 202 расположена на окружности между каждой парой смежных плит 204. В варианте осуществления, показанном на фиг.4, пара плит 202 расположена на окружности между каждой парой смежных плит 204. В альтернативном варианте осуществления любое количество плит 202 может быть расположено на окружности между каждой парой смежных плит 204. В еще одном варианте осуществления любое количество плит 204 может быть расположено на окружности между каждой парой смежных плит 202. Более того, в иллюстративных вариантах осуществления каждая плита 200 простирается, по существу, в радиальном направлении внутрь от стенки или оболочки (показанной на фиг.2) охладителя 100 синтетического газа к средней линии 104. В альтернативном варианте осуществления плиты 200 простираются под любым соответствующим косым углом от стенки охладителя 100 синтетического газа. Более того, плиты 200 выполнены с возможностью присоединения к трубному кожуху (показанному на фиг.2) и простираются, по существу, вертикально через охладитель 100 синтетического газа. Более того, конфигурация плит 200, имеющих чередующиеся длины L и L, содействует уменьшению общего размера плит 200 до меньшего, чем размер известных плит, а также увеличивает открытость плит 200 в протоке охладителя 100 синтетического газа по сравнению с известными плитами охладителя синтетического газа.
Во время работы пар синтетического газа, выпущенный из газообразователя (показанного на фиг.1), передается в верхнюю часть охладителя 100 синтетического газа. Синтетический газ течет вдоль плит 200 для содействия нагреванию питательной воды котла, текущей через плиты 200, для производства пара. По своей природе синтетический газ, текущий через охладитель 100 синтетического газа, является оптически плотным и имеет твердые частицы, которые ограничивают лучистую теплопередачу к плитам 200 по причине ограниченных зрительных путей. Более того, твердые частицы в паре синтетического газа могут иметь склонность к отложению на плиты 200, таким образом, уменьшая теплопередачу. Тем не менее, в иллюстративном варианте осуществления вертикальная ориентация и увеличенная открытость плит 200 в протоке синтетического газа содействуют уменьшению отложения твердых частиц из пара синтетического газа. В результате этого оказывается содействие увеличению теплопередачи от пара синтетического газа к питательной воде котла и производства пара. Более того, уменьшенный размер плит 200 содействует уменьшению общей длины и/или диаметра охладителя 100 синтетического газа без неблагоприятного воздействия на производство пара и/или увеличение производственных затрат, которые зависят от размера охладителя 100 синтетического газа.
На фиг.5 показан другой вариант осуществления множества плит 250, которые могут быть использованы с охладителем 100 синтетического газа. В иллюстративном варианте осуществления плиты 250 включают в себя первое множество плит 252 и второе множество плит 254. В иллюстративном варианте осуществления плиты 252 являются, по существу, линейными; тем не менее, как будет понятно специалисту в данной области техники, в альтернативном варианте осуществления плиты 252 являются нелинейными. Более того, в иллюстративном варианте осуществления плиты 254 являются, по существу, дугообразными; тем не менее, как будет понятно специалисту в данной области техники, в альтернативном варианте осуществления плиты 254 являются, по существу, линейными и/или имеют другую нелинейную форму.
1
Плиты 250 расположены по окружности вокруг средней линии 104. Несмотря на то что на фиг.5 показан только полукруг плит 250, как будет понятно специалисту в данной области техники, в одном варианте осуществления плиты 250 расположены полностью вокруг средней линии 104. В альтернативном варианте осуществления плиты 250 расположены на любом дугообразном расстоянии вокруг средней линии 104, которое позволяет охладителю 100 синтетического газа работать, как описано здесь. Более того, в иллюстративном варианте осуществления плиты 252 простираются, по существу, в радиальном направлении внутрь от стенки или оболочки (показанной на фиг.2) охладителя 100 синтетического газа к средней линии 104. В альтернативном варианте осуществления плиты 252 простираются под косым углом от стенки охладителя 100 синтетического газа. Плиты 254 простираются, по существу, по окружности вокруг средней линии 104 вдоль внутреннего периметра стенки охладителя синтетического газа. Плиты 254 также простираются наружу под углом от плит 252. Более конкретно, в иллюстративном варианте осуществления каждая плита 254 простирается на расстояние D от плиты 252, которое позволяет каждой плите 254 частично перекрывать смежную плиту 252 и смежную плиту 254. В альтернативном варианте осуществления плиты 254 не перекрывают смежные плиты 252 и/или 254. В еще одном варианте осуществления плиты 254 частично перекрывают смежную плиту 252, но не перекрывают смежную плиту 254. В дополнительном варианте осуществления плиты 254 перекрывают любое количество смежных плит 252 и/или 254, что позволяет охладителю 100 синтетического газа работать, как описано здесь.
Более того, плиты 250 выполнены с возможностью присоединения к трубному кожуху (показан на фиг.2) и простираются, по существу, вертикально через охладитель 100 синтетического газа. Более того, L-образная конфигурация плит 250 содействует уменьшению общего размера плит 250 по сравнению с размером известных плит, а также увеличивает открытость плит 250 к протоку охладителя 100 синтетического газа по сравнению с известными плитами охладителя синтетического газа.
Во время работы пар синтетического газа, выпущенный из газообразователя (показан на фиг.1), передается в верхнюю часть охладителя 100 синтетического газа. Синтетический газ проходит вдоль плит 250 для содействия нагреванию питательной воды котла, проходящей через плиты 250, для производства пара. По своей природе синтетический газ, проходящий через охладитель 100 синтетического газа, является оптически плотным и имеет твердые частицы, которые ограничивают лучистую теплопередачу к плитам 250 по причине ограниченных зрительных путей. Более того, твердые частицы в паре синтетического газа могут иметь склонность к отложению на плиты 250, таким образом, уменьшая теплопередачу. Тем не менее, в иллюстративном варианте осуществления вертикальная ориентация и увеличенная открытость плит 250 в протоке синтетического газа содействуют уменьшению отложения твердых частиц из пара синтетического газа. В результате этого оказывается содействие увеличению теплопередачи от пара синтетического газа к питательной воде котла и производства пара. Более того, уменьшенный размер плит 250 содействует уменьшению общей длины и/или диаметра охладителя 100 синтетического газа без неблагоприятного воздействия на производство пара и/или увеличение производственных затрат, которые зависят от размера охладителя 100 синтетического газа.
3
4
3
На фиг.6 показан дополнительный вариант осуществления множества плит 300, которые могут быть использованы с охладителем 100 синтетического газа. В иллюстративном варианте осуществления плиты 300 являются, по существу, дугообразными. Более того, плиты 300 расположены по окружности вокруг средней линии 104. Более конкретно, несмотря на то что на фиг.6 показан только полукруг плит 300, как будет понятно специалисту в данной области техники, в одном варианте осуществления плиты 300 расположены полностью вокруг средней линии 104. В альтернативном варианте осуществления плиты 300 расположены на любом соответствующем расстоянии вокруг средней линии 104, которое позволяет охладителю 100 синтетического газа работать, как описано здесь. Более того, в иллюстративном варианте осуществления плиты 300 простираются, по существу, в радиальном направлении внутрь от стенки или оболочки (показана на фиг.2) охладителя 100 синтетического газа к средней линии 104. В альтернативном варианте осуществления плиты 300 простираются под косым углом от стенки охладителя синтетического газа. В одном варианте осуществления плиты 300 имеют разные длины. Более конкретно, плиты 300 включают в себя первое множество плит 302, которые имеют первую длину L, и второе множество плит 304, которые имеют первую длину L, которая является большей, чем первая длина L. В другом варианте осуществления все плиты 300 имеют одинаковую длину.
Более того, плиты 300 выполнены с возможностью присоединения к трубному кожуху (показан на фиг.2) и простираются, по существу, вертикально через охладитель 100 синтетического газа. Более того, дугообразная конфигурация плит 300 содействует уменьшению общего размера плит 300 до меньшего, чем размер известных плит, а также увеличивает открытость плит 300 к протоку охладителя 100 синтетического газа по сравнению с известными плитами охладителя синтетического газа.
Во время работы пар синтетического газа, выпущенный из газообразователя (показан на фиг.1), передается в верхнюю часть охладителя 100 синтетического газа. Синтетический газ проходит вдоль плит 300 для содействия нагреванию питательной воды котла, проходящей через плиты 300, для производства пара. По своей природе синтетический газ, проходящий через охладитель 100 синтетического газа, является оптически плотным и имеет твердые частицы, которые ограничивают лучистую теплопередачу к плитам 300 по причине ограниченных зрительных путей. Более того, твердые частицы в паре синтетического газа могут иметь склонность к отложению на плиты 300, таким образом, уменьшая теплопередачу. Тем не менее, в иллюстративном варианте осуществления вертикальная ориентация и увеличенная открытость плит 300 к протоку синтетического газа содействуют уменьшению отложения твердых частиц из пара синтетического газа. В результате этого оказывается содействие увеличению теплопередачи от пара синтетического газа к питательной воде котла и производства пара. Более того, уменьшенный размер плит 300 содействует уменьшению общей длины и/или диаметра охладителя 100 синтетического газа без неблагоприятного воздействия на производство пара и/или увеличение производственных затрат, которые зависят от размера охладителя 100 синтетического газа.
5
На фиг.7 показан еще один вариант осуществления множества плит 350, которые могут быть использованы с охладителем 100 синтетического газа. В иллюстративном варианте осуществления плиты 350 являются, по существу, линейными и имеют одинаковую длину L. В альтернативном варианте осуществления плиты 350 являются, по существу, нелинейными. В еще одном варианте осуществления плиты 350 имеют разные длины. Плиты 350 расположены по окружности вокруг средней линии 104. Более конкретно, несмотря на то что на фиг.7 показан только полукруг плит 350, как будет понятно специалисту в данной области техники, в одном варианте осуществления плиты 350 расположены полностью вокруг средней линии 104. В альтернативном варианте осуществления плиты 350 расположены на любом соответствующем расстоянии вокруг средней линии 104, которое позволяет охладителю 100 синтетического газа работать, как описано здесь. Более того, в иллюстративном варианте осуществления плиты 350 простираются, по существу, под косым углом от стенки или оболочки (показана на фиг.2) охладителя 100 синтетического газа к средней линии 104.
Более того, плиты 350 выполнены с возможностью присоединения к трубному кожуху (показан на фиг.2) и простираются, по существу, вертикально через охладитель 100 синтетического газа. Более того, конфигурация плит 350, простирающихся под косым углом относительно стенки охладителя синтетического газа, уменьшает общий размер плит 350 до меньшего, чем размер известных плит, а также увеличивает открытость плит 350 к протоку охладителя 100 синтетического газа по сравнению с известными плитами охладителя синтетического газа.
Во время работы пар синтетического газа, выпущенный из газообразователя (показан на фиг.1), передается в верхнюю часть охладителя 100 синтетического газа. Синтетический газ проходит вдоль плит 350 для содействия нагреванию питательной воды котла, проходящей через плиты 350, для производства пара. По своей природе синтетический газ, проходящий через охладитель 100 синтетического газа, является оптически плотным и имеет твердые частицы, которые ограничивают лучистую теплопередачу к плитам 350 ввиду ограниченных путей прохождения света. Более того, твердые частицы в паре синтетического газа могут иметь склонность к отложению на плиты 350, таким образом, уменьшая теплопередачу. Тем не менее, в иллюстративном варианте осуществления вертикальная ориентация и увеличенная открытость плит 350 к протоку синтетического газа содействуют уменьшению отложения твердых частиц из пара синтетического газа. В результате этого оказывается содействие увеличению теплопередачи от пара синтетического газа к питательной воде котла и производства пара. Более того, уменьшенный размер плит 350 содействует уменьшению общей длины и/или диаметра охладителя 100 синтетического газа без неблагоприятного воздействия на производство пара и/или увеличение производственных затрат, которые зависят от размера охладителя 100 синтетического газа.
На фиг.8 показан альтернативный вариант осуществления множества плит 400, которые могут быть использованы с охладителем 100 синтетического газа. Плиты 400 включают в себя первое множество плит 402 и второе множество плит 404. Плиты 400 расположены по окружности вокруг средней линии 104. Более конкретно, несмотря на то что на фиг.8 показан только полукруг плит 400, как будет понятно специалисту в данной области техники, в одном варианте осуществления плиты 400 расположены полностью вокруг средней линии 104. В альтернативном варианте осуществления плиты 400 расположены на любом расстоянии вокруг средней линии 104, которое позволяет плитам 400 работать, как описано здесь. В иллюстративном варианте осуществления плиты 404 расположены в радиальном направлении внутрь от плит 402. Более конкретно, плиты 402 простираются радиально внутрь от стенки или оболочки (показана на фиг.2) охладителя 100 синтетического газа к средней линии 104, и плиты 404 простираются внутрь от плит 402 к средней линии 104. В альтернативном варианте осуществления плиты 402 простираются под косым углом от стенки охладителя синтетического газа. Более того, в иллюстративном варианте осуществления плиты 404 простираются под косым углом от плит 402. Более конкретно, первая плита 406 простирается от каждой плиты 402 наклонно в первом направлении, а вторая плита 408 простирается от каждой плиты 402 наклонно в противоположном направлении так, что одна плита 402 и пара плит 404 образуют Y-форму в плоскости, перпендикулярной осевой средней линии 104.
6
7
6
6
7
6
7
В иллюстративном варианте осуществления плиты 400 являются, по существу, линейными, тем не менее, как будет понятно специалисту в данной области техники, в альтернативном варианте осуществления плиты 400 являются нелинейными. Более того, в иллюстративном варианте осуществления плиты 402 имеют длину L, и плиты 404 имеют длину L, которая является большей, чем длина L. В альтернативном варианте осуществления длина L является большей, чем длина L. В другом варианте осуществления длина L является, по существу, такой же, как длина L. В дополнительном варианте осуществления плиты 402 имеют разные длины и/или плиты 404 имеют разные длины.
Более того, плиты 400 выполнены с возможностью присоединения к трубному кожуху (показан на фиг.2) и простираются, по существу, вертикально через охладитель 100 синтетического газа. Более того, Y-образная конфигурация плит 400 уменьшает общий размер плит 400 до меньшего, чем размер известных плит, а также увеличивает открытость плит 400 к протоку охладителя 100 синтетического газа по сравнению с известными плитами охладителя синтетического газа.
Во время работы пар синтетического газа, выпущенный из газообразователя (показан на фиг.1), передается в верхнюю часть охладителя 100 синтетического газа. Синтетический газ проходит вдоль плит 400 для содействия нагреванию питательной воды котла, проходящей через плиты 400, для производства пара. По своей природе синтетический газ, проходящий через охладитель 100 синтетического газа, является оптически плотным и имеет твердые частицы, которые ограничивают лучистую теплопередачу к плитам 400 ввиду ограниченных путей прохождения света. Более того, твердые частицы в паре синтетического газа могут иметь склонность к отложению на плиты 400, таким образом, уменьшая теплопередачу. Тем не менее, в иллюстративном варианте осуществления вертикальная ориентация и увеличенная открытость плит 400 к протоку синтетического газа содействуют уменьшению отложения твердых частиц из пара синтетического газа. В результате этого оказывается содействие увеличению теплопередачи от пара синтетического газа к питательной воде котла и производства пара. Более того, уменьшенный размер плит 400 содействует уменьшению общей длины и/или диаметра охладителя 100 синтетического газа без неблагоприятного воздействия на производство пара и/или увеличение производственных затрат, которые зависят от размера охладителя 100 синтетического газа.
На фиг.9 показан другой вариант осуществления множества плит 450, которые могут быть использованы с охладителем 100 синтетического газа. Плиты 450 включают в себя первое множество плит 452 и второе множество плит 454. Плиты 450 расположены по окружности вокруг средней линии 104. Более конкретно, несмотря на то что на фиг.9 показан только полукруг плит 450, как будет понятно специалисту в данной области техники, в одном варианте осуществления плиты 450 расположены полностью вокруг средней линии 104. В альтернативном варианте осуществления плиты 450 расположены на любом расстоянии вокруг средней линии 104, которое позволяет охладителю 100 синтетического газа работать, как описано здесь. В иллюстративном варианте осуществления плиты 452 расположены в радиальном направлении внутрь от плит 454. Более конкретно, плиты 452 простираются радиально наружу от средней линии 104 к стенке или оболочке (показана на фиг.2) охладителя 100 синтетического газа, а плиты 454 простираются наружу от плит 452 к стенке охладителя 100 синтетического газа. В альтернативном варианте осуществления плиты 452 простираются от средней линии 104 под косым углом относительно стенки охладителя 100 синтетического газа. Более того, в иллюстративном варианте осуществления плиты 454 простираются под косым углом от плит 452. Более конкретно, первая плита 456 простирается от каждой плиты 452 наклонно в первом направлении, а вторая плита 458 простирается от каждой плиты 452 наклонно в противоположном направлении так, что одна плита 452 и пара плит 454 образуют Y-форму.
8
9
8
8
9
8
9
В иллюстративном варианте осуществления плиты 450 являются, по существу, линейными, тем не менее, как будет понятно специалисту в данной области техники, в альтернативном варианте осуществления плиты 450 являются нелинейными. Более того, в иллюстративном варианте осуществления плиты 452 имеют длину L, и плиты 454 имеют длину L, которая является большей, чем длина L. В альтернативном варианте осуществления длина L является большей, чем длина L. В другом варианте осуществления длина L является, по существу, такой же, как длина L. В дополнительном варианте осуществления плиты 452 имеют разные длины и/или плиты 454 имеют разные длины.
Более того, плиты 450 выполнены с возможностью присоединения к трубному кожуху (показан на фиг.2) и простираются, по существу, вертикально через охладитель 100 синтетического газа. Более того, Y-образная конфигурация плит 450 уменьшает общий размер плит 450 до меньшего, чем размер известных плит, а также увеличивает открытость плит 450 к протоку охладителя 100 синтетического газа по сравнению с известными плитами охладителя синтетического газа.
Во время работы пар синтетического газа, выпущенный из газообразователя (показан на фиг.1), передается в верхнюю часть охладителя 100 синтетического газа. Синтетический газ проходит вдоль плит 450 для содействия нагреванию питательной воды котла, проходящей через плиты 450, для производства пара. По своей природе синтетический газ, текущий через охладитель 100 синтетического газа, является оптически плотным и имеет твердые частицы, которые ограничивают лучистую теплопередачу к плитам 450 ввиду ограниченных путей прохождения света. Более того, твердые частицы в паре синтетического газа могут иметь склонность к отложению на плиты 450, таким образом, уменьшая теплопередачу. Тем не менее, в иллюстративном варианте осуществления вертикальная ориентация и увеличенная открытость плит 450 к протоку синтетического газа содействуют уменьшению отложения твердых частиц из пара синтетического газа. В результате этого оказывается содействие увеличению теплопередачи от пара синтетического газа к питательной воде котла и производства пара. Более того, уменьшенный размер плит 450 содействует уменьшению общей длины и/или диаметра охладителя 100 синтетического газа без неблагоприятного воздействия на производство пара и/или увеличение производственных затрат, которые зависят от размера охладителя 100 синтетического газа.
10
На фиг.10 показан дополнительный вариант осуществления множества плит 500, которые могут быть использованы с охладителем 100 синтетического газа. Фиг.11 представляет собой вид сверху плит 500. Плиты 500 являются спиральными. Более конкретно, каждая плита 500 простирается как вертикально вдоль средней линии 104, так и по окружности вокруг средней линии 104. Более того, каждая плита 500 простирается на длину L наружу от средней линии 104 к стенке или оболочке (показана на фиг.2) охладителя 100 синтетического газа. Более того, каждая плита 500 частично перекрывает смежную плиту 500 так, что множество плит 500 образует спирально-винтовую структуру.
Плиты 500 выполнены с возможностью присоединения к трубному кожуху (показан на фиг.2) и простираются, по существу, вертикально через охладитель 100 синтетического газа. Более того, спиральная конфигурация плит 500 уменьшает общий размер плит 500 до меньшего, чем размер известных плит, а также увеличивает открытость плит 500 к протоку охладителя 100 синтетического газа по сравнению с известными плитами охладителя синтетического газа.
Во время работы пар синтетического газа, выпущенный из газообразователя (показан на фиг.1), передается в верхнюю часть охладителя 100 синтетического газа. Синтетический газ проходит вдоль плит 500 для содействия нагреванию питательной воды котла, проходящей через плиты 500, для производства пара. По своей природе синтетический газ, проходящий через охладитель 100 синтетического газа, является оптически плотным и имеет твердые частицы, которые ограничивают лучистую теплопередачу к плитам 500 ввиду ограниченных путей прохождения света. Более того, твердые частицы в паре синтетического газа могут иметь склонность к отложению на плиты 500, таким образом, уменьшая теплопередачу. Тем не менее, в иллюстративном варианте осуществления вертикальная ориентация и увеличенная открытость плит 500 к протоку синтетического газа содействуют уменьшению отложения твердых частиц из пара синтетического газа. В результате этого оказывается содействие увеличению теплопередачи от пара синтетического газа к питательной воде котла и производства пара. Более того, уменьшенный размер плит 500 содействует уменьшению общей длины и/или диаметра охладителя 100 синтетического газа без неблагоприятного воздействия на производство пара и/или увеличение производственных затрат, которые зависят от размера охладителя 100 синтетического газа.
На фиг.12 показан еще один вариант осуществления множества плит 550, которые могут быть использованы с охладителем 100 синтетического газа. Плиты 550 включают в себя первую часть плит 552 и вторую часть плит 554. Более конкретно, плиты 552 выполнены, по существу, подобно плитам 300 (показаны на фиг.6), и плиты 554 выполнены, по существу, подобно плитам 500 (показаны на фиг.10 и 11).
На фиг.13 показан альтернативный вариант осуществления множества плит 600, которые могут быть использованы с охладителем 100 синтетического газа. Плиты 600 включают в себя первую часть плит 602 и вторую часть плит 604. Более конкретно, плиты 602 выполнены, по существу, аналогично варианту осуществления плит 300, показанному на фиг.8, и плиты 604 выполнены, по существу, аналогично варианту осуществления плит 300, показанному на фиг.7.
Несмотря на то что на фиг.12 и 13 показаны только комбинации плит, показанных на фиг.6, 10 и 11, как будет понятно специалисту в данной области техники, любые из плит, показанных на фиг.3-11, могут быть использованы в комбинации для образования множества плит, которое может быть использовано с охладителем 100 синтетического газа.
Более конкретно, любая комбинация плит, описанная здесь, будет содействовать уменьшению отложения твердых частиц из пара синтетического газа, таким образом, увеличивая теплопередачу от пара синтетического газа к питательной воде котла и увеличивая производство пара. Более того, любая комбинация плит, описанная здесь, будет содействовать уменьшению общей длины и/или диаметра охладителя 100 синтетического газа, в то же время сохраняя производство пара и уменьшая затраты, которые зависят от размера охладителя 100 синтетического газа.
В одном варианте осуществления предложен способ изготовления охладителя синтетического газа. Способ включает этапы, на которых присоединяют трубный кожух внутри охладителя синтетического газа и присоединяют множество плит к трубному кожуху для содействия производству пара в охладителе синтетического газа. По меньшей мере, первая плита имеет, по меньшей мере, одну из длины, которая больше, чем длина второй плиты, нелинейной геометрии и углового положения, которое является наклонным относительно стенки охладителя синтетического газа. В иллюстративном варианте осуществления способ включает в себя присоединение множества плит по окружности вокруг средней линии охладителя синтетического газа.
Более того, в одном варианте осуществления способ включает в себя присоединение первой плиты под углом относительно второй плиты. В другом варианте осуществления способ включает в себя изготовление, по меньшей мере, одной дугообразной плиты. В дополнительном варианте осуществления способ включает в себя изготовление, по меньшей мере, одной спиральной плиты. Более того, в иллюстративном варианте осуществления способ включает в себя изготовление, по меньшей мере, одной из множества плит с увеличенной площадью поверхности для содействия улучшению производства пара в охладителе синтетического газа. В иллюстративном варианте осуществления способ также включает в себя изготовление, по меньшей мере, одной из множества плит с геометрией, которая содействует уменьшению общего размера охладителя синтетического газа.
Описанные выше системы и способы содействуют уменьшению общей длины и/или диаметра охладителя синтетического газа, в то же время сохраняя производство пара и уменьшая затраты, которые зависят от размера охладителя синтетического газа. Более конкретно, во время работы пар синтетического газа выпускается из газообразователя в верхнюю часть вертикально ориентированного охладителя синтетического газа. Синтетический газ затем проходит вдоль плит для нагревания питательной воды котла, проходящей через плиты, таким образом, производя пар. По своей природе синтетический газ, проходящий через охладитель синтетического газа, является оптически плотным и имеет твердые частицы, которые ограничивают лучистую теплопередачу к плитам ввиду ограниченных путей прохождения света. Более того, твердые частицы в паре синтетического газа могут также откладываться на плиты, дополнительно уменьшая теплопередачу.
Соответственно, плиты, описанные здесь, ориентированы вертикально и находятся на расстоянии от средней линии охладителя синтетического газа для содействия предотвращению отложения твердых частиц из пара синтетического газа. Более того, плиты, описанные здесь, выполнены с возможностью содействия обеспечению большей открытости площади поверхности плиты к протоку охладителя синтетического газа по сравнению с известными плитами охладителя синтетического газа. Более конкретно, плиты, описанные здесь, выполнены с геометрическими конфигурациями, причем количество, угол и длина плит отличаются от известных плит охладителя синтетического газа. Более конкретно, плиты выполнены с различными длинами и/или нелинейными геометриями и/или выполнены с возможностью присоединения к трубному кожуху под косым углом относительно стенки охладителя синтетического газа.
Посредством уменьшения отложения твердых частиц и увеличения площади поверхности плит плиты, описанные здесь, содействуют увеличению теплопередачи от пара синтетического газа к питательной воде котла и, таким образом, увеличивают производство пара. Кроме того, плиты, описанные здесь, выполнены с потребностью меньшего пространства внутри охладителя синтетического газа. Соответственно, плиты содействуют уменьшению общей длины и/или диаметра охладителя синтетического газа, в то же время сохраняя производство пара и уменьшая затраты, которые зависят от размера охладителя синтетического газа.
Как использовано здесь, элемент или этап, упомянутый в единственном числе, следует понимать, как не исключающий множественного числа упомянутых элементов или этапов, если только такое исключение не упомянуто явно. Более того, ссылки на «один вариант осуществления» настоящего изобретения не направлены на то, чтобы быть интерпретированными, как исключающие существование дополнительных вариантов осуществления, которые также включают в себя упомянутые признаки.
Иллюстративные варианты осуществления систем и способов изготовления плит охладителя синтетического газа были подробно описаны выше. Показанные системы и способы не ограничены конкретными вариантами осуществления, описанными здесь, наоборот, элементы систем могут быть использованы независимо и отдельно от других элементов, описанных здесь. Более того, этапы, описанные в способе, могут быть использованы независимо и отдельно от других этапов, описанных здесь.
Несмотря на то что изобретение было описано в отношении различных конкретных вариантов осуществления, следует понимать, что изобретение может быть реализовано с изменениями, не выходящими за рамки сущности и объема формулы изобретения.