PL218564B1 - Instalacja zintegrowanego cyklu zgazowania paliwa (IGCC) - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest instalacja zintegrowanego cyklu zgazowania paliwa (IGCC). Wynalazek dotyczy zwłaszcza układu kolumny natryskowej szybkiego chłodzenia działającej w warunkach wysokiego pochłaniania cieczy w generatorze gazu instalacji zintegrowanego cyklu zgazowania paliwa (IGCC).

Ogólnie, elektrownie ze zintegrowanym cyklem zgazowaniem paliwa (IGCC) są zdolne do wytwarzania energii z różnych surowców węglowodorowych, takich jak węgiel, stosunkowo czysto i wydajnie. Technologia IGCC może przetwarzać surowiec węglowodorowy w mieszaninę gazową tlenku węgla oraz wodoru, czyli „gaz syntezowy (gaz syntetyczny), w wyniku reakcji z parą wodną albo wodą w generatorze gazowym. Te gazy mogą być oczyszczane, przetwarzane i wykorzystywane jako paliwo w konwencjonalnej elektrowni o cyklu złożonym. Na przykład gaz syntezowy może być podawany do komory spalania turbiny gazowej elektrowni IGCC oraz zapalany do napędzania turbiny gazowej używanej do wytwarzania elektryczności. W pewnych zastosowaniach, gaz syntezowy wytwarzany w generatorze gazowym może być używany do produkcji związków chemicznych a nie do użytku w elektrowni IGCC. Często nadmierna ilość wody może być wchłonięta w gazie syntezowym wytwarzanym przez generator gazowy.

Pewne przykłady wykonania odpowiadające swoim zakresem z pierwotnie zastrzeżonym wynalazkiem zostały podsumowane poniżej. Te przykłady wykonania nie są przeznaczone do ograniczania zakresu zastrzeżonego wynalazku, ale raczej te przykłady wykonania mają za zadanie dostarczyć tylko krótkie streszczenie możliwych postaci wynalazku. W rzeczywistości wynalazek może obejmować wiele postaci, które mogą być podobne do albo różne od przykładów wykonania przedstawionych poniżej.

Według wynalazku instalacja zintegrowanego cyklu zgazowania paliwa (IGCC), zawierająca generator gazowy posiadający komorę reakcyjną do przetwarzania węglowodorowego surowca, tlenu oraz pary wodnej w gaz syntetyczny oraz komorę szybkiego chłodzenia do schładzania gazu syntetycznego, a także zawierająca zespół kolumny natryskowej gazu do usuwania zanieczyszczeń oraz wody z gazu syntetycznego i przewód przesyłowy gazu syntetycznego podłączony od komory szybkiego chłodzenia do kolumny natryskowej gazu do przesyłania gazu syntetycznego od komory szybkiego chłodzenia do kolumny natryskowej gazu, charakteryzuje się tym, że od osadnika kolumny natryskowej gazu do pierścienia szybkiego chłodzenia komory szybkiego chłodzenia jest podłączony pierwszy przewód powrotny strumienia przepływu wody do przesyłania pierwszego strumienia przepływu wody do pierścienia szybkiego chłodzenia komory szybkiego chłodzenia, a od osadnika kolumny natryskowej gazu do osadnika komory szybkiego chłodzenia jest podłączony drugi przewód powrotny strumienia przepływu wody do przesyłania drugiego strumienia przepływu wody usuniętego z gazu syntetycznego do osadnika komory szybkiego chłodzenia.

Korzystnie instalacja zawiera pierwszą pompę do pompowania pierwszego strumienia przepływu wody przez pierwszy przewód powrotny strumienia przepływu wody oraz drugą pompę do pompowania drugiego strumienia przepływu wody przez drugi przewód powrotny strumienia przepływu wody.

Korzystnie instalacja zawiera pompę przystosowaną do pompowania pierwszego i drugiego strumienia przepływu wody przez odpowiednio przewody powrotne strumienia przepływu wody pierwszy i drugi.

Instalacja może też zawierać pierwszy zawór sterujący na pierwszym przewodzie powrotnym strumienia przepływu wody do sterowania pierwszym strumieniem przepływu wody oraz drugi zawór sterujący na drugim przewodzie powrotnym strumienia przepływu wody do sterowania drugim strumieniem przepływu wody.

A także instalacja może zawierać przewód obejściowy od drugiego przewodu powrotnego strumienia przepływu wody do osadnika kolumny natryskowej gazu, przy czym przewód obejściowy jest przystosowany do przesyłania części drugiego strumienia przepływu wody z powrotem do osadnika kolumny natryskowej gazu.

W innej odmianie wynalazku instalacja zintegrowanego cyklu zgazowania paliwa (IGCC) zawiera komorę szybkiego chłodzenia z osadnikiem i pierścieniem szybkiego chłodzenia i kolumnę natryskową gazu z osadnikiem i charakteryzuje się tym, że zawiera pierwszy przewód strumienia przepływu wody od osadnika kolumny natryskowej gazu bezpośrednio do osadnika komory szybkiego chłodzenia, drugi przewód strumienia przepływu wody od osadnika kolumny natryskowej gazu do pierścienia szybkiego chłodzenia komory szybkiego chłodzenia oraz co najmniej jedną pompę usytuowaną przyPL 218 564 B1 stosowaną do pompowania strumienia przepływu wody z osadnika kolumny natryskowej gazu bezpośrednio do osadnika komory szybkiego chłodzenia przez pierwszy przewód strumienia przepływu wody i do pompowania wody z osadnika kolumny natryskowej gazu do pierścienia szybkiego chłodzenia komory szybkiego chłodzenia przez drugi przewód strumienia przepływu wody.

Korzystnie w tej instalacji co najmniej jedna pompa zawiera pierwszą pompę przystosowaną do pompowania pierwszego strumienia przepływu wody z osadnika kolumny natryskowej gazu bezpośrednio do osadnika komory szybkiego chłodzenia przez pierwszy przewód strumienia przepływu wody i do pompowania drugiego strumienia przepływu wody z osadnika kolumny natryskowej gazu do pierścienia szybkiego chłodzenia przez drugi przewód strumienia przepływu wody.

Ponadto instalacja może zawierać pierwszy zawór sterujący na pierwszym przewodzie strumienia przepływu wody do sterowania pierwszym strumieniem przepływu wody oraz drugi zawór sterujący na drugim przewodzie strumienia przepływu wody do sterowania drugim strumieniem przepływu wody.

Ta co najmniej jedna pompa korzystnie zawiera pierwszą pompę w pierwszym przewodzie strumienia przepływu wody skonfigurowaną do pompowania pierwszego strumienia przepływu wody z osadnika kolumny natryskowej gazu bezpośrednio do osadnika komory szybkiego chłodzenia przez pierwszy przewód strumienia przepływu wody i zawiera drugą pompę w drugim przewodzie przepływu wody skonfigurowaną do pompowania drugiego strumienia przepływu wody z osadnika kolumny natryskowej gazu do pierścienia szybkiego chłodzenia przez drugi przewód strumienia przepływu wody.

Pompy pierwsza i druga mogą być pompami o zmiennej prędkości lub pompy pierwsza i druga mogą być pompami o stałej prędkości ze sterowaniem strumieniem przepływu oraz aktywnym przewodem obejściowym.

Korzystnie także instalacja zawiera sterownik przystosowany do regulowania prędkości pomp pierwszej oraz drugiej na podstawie pierwszego i drugiego natężenia przepływu odpowiednio pierwszego i drugiego strumienia przepływu.

Instalacja może także zawierać przewód obejściowy od pierwszego przewodu strumienia przepływu wody do osadnika kolumny natryskowej gazu.

Korzystnie w tej instalacji komora szybkiego chłodzenia oraz osadnik komory szybkiego chłodzenia są zawarte w generatorze gazu.

Instalacja ponadto może zawierać przewód przesyłowy gazu syntetycznego podłączony od komory szybkiego chłodzenia do kolumny natryskowej gazu.

Przedmiot wynalazku jest pokazany w przykładach wykonania na rysunku, na którego wszystkich figurach podobne liczby oznaczają podobne części na wszystkich figurach, przy czym fig. 1 jest schematem blokowym przykładu wykonania instalacji zintegrowanego cyklu zgazowania paliwa (IGCC); fig. 2 jest schematem przykładu wykonania układu generatora gazowego oraz zespołu kolumny natryskowej z fig. 1, fig. 3 jest schematem innego przykładu wykonania układu generatora gazowego oraz zespołu kolumny natryskowej z fig. 1 wykorzystującej zarówno podstawowy przewód powrotny wody oraz drugorzędny przewód powrotny wody; fig. 4 jest schematem następnego przykładu wykonania układu generatora gazowego oraz zespołu kolumny natryskowej z fig. 1 wykorzystującej zarówno podstawowy przewód powrotny wody oraz drugorzędny przewód powrotny wody jak również podstawową pompę powrotną wody oraz drugorzędną pompę powrotną wody; fig. 5A i 5B przedstawia schemat blokowy przykładowego sposobu sterowania natężeniami przepływu wody chłodzącej przez podstawowy przewód powrotny wody oraz wody uzupełniającej przez drugorzędny przewód powrotny wody.

Jeden lub więcej konkretnych przykładów wykonania niniejszego wynalazku zostanie opisanych poniżej. Dokładając starań, aby opracować zwarty opis tych przykładów wykonania, w niniejszym opisie mogą nie być opisane wszystkie cechy rzeczywistego wdrożenia. Należy zrozumieć, że aby osiągnąć konkretne cele, przy rozwoju każdego takiego rzeczywistego wdrożenia, jak w każdym projekcie inżynierskim lub projektowym, musi być dokonanych wiele decyzji właściwych dla wdrożenia, takich jak zgodność z ograniczeniami układowymi lub biznesowymi, które mogą być różne dla poszczególnych realizacji. Ponadto, należy zrozumieć, że taki wysiłek rozwojowy mógł być złożony i czasochłonny, ale pomimo tego będzie rutynowym przedsięwzięciem projektowym, wytwórczym, produkcyjnym, dla specjalistów w branży dysponujących niniejszym ujawnieniem.

Gdy wprowadzamy elementy różnych przykładów wykonania niniejszego wynalazku, na przykład używając określenia „wymieniony, oznacza to, że jest jeden albo więcej elementów. Wyrażenie „zawierający, „obejmujący, „mający są zamierzone jako wyrażenia oznaczające, że mogą występować dodatkowe elementy inne niż elementy wymienione.

PL 218 564 B1

Ujawnione przykłady wykonania obejmują instalację 10 zintegrowanego cyklu zgazowania paliwa (IGCC) zawierającą układ zespołu kolumny natryskowej gazu 20 i generatora gazowego 16 i przedstawiają jego działanie w warunkach wysokiego pochłaniania cieczy (na przykład dużej ilości wody uwięzionej w gazie syntezowym generowanym przez generator gazowy 16). Układ zespołu kolumny natryskowej gazu 20 i generatora gazowego 16 może zawierać generator gazowy 16 mający komorę reakcyjną 62 oraz komorę szybkiego chłodzenia 64 oraz zespół kolumny natryskowej gazu 20. Ogólnie gaz syntezowy jest generowany wewnątrz komory reakcyjnej 62 generatora gazowego 16. Gaz syntezowy może być generowany przy niezwykle wysokich ciśnieniach i temperaturach. Jako taka, komora szybkiego chłodzenia 64 generatora gazowego 16 może być używana do schładzania gazu syntezowego przed skierowaniem gazu syntezowego do zespołu kolumny natryskowej gazu 20, gdzie mogą być usunięte substancje skażające oraz pochłonięta woda. Komora szybkiego chłodzenia 64 ogólnie używa wody chłodzącej, pochodzącej z zespołu kolumny natryskowej gazu 20 w celu schłodzenia gazu syntezowego. W szczególności, woda chłodząca może być wprowadzana do pierścienia szybkiego chłodzenia 72 komory szybkiego chłodzenia 64. Niestety, podczas procesu szybkiego chłodzenia pewna ilość wody chłodzącej może zostać pochłonięta w fazie pary i cieczy w wytwarzanym gazie syntezowym. Ujawniony przykład wykonania może być używany do zmniejszenia ilości pochłaniania nadmiaru wody w gazie syntezowym przez skierowanie części wody z zespołu kolumny natryskowej gazu 20 bezpośrednio do osadnika wody 80 komory szybkiego chłodzenia 64. Ogólnie woda uzupełniająca może być kierowana do osadnika 80 wody komory szybkiego chłodzenia 64 przez drugorzędny przewód powrotny wody 100, który może ogólnie przebiegać równolegle do podstawowego przewodu powrotnego wody 76, który jest używany do kierowania wody chłodzącej z zespołu kolumny natryskowej gazu 20 do pierścienia szybkiego chłodzenia 72 komory szybkiego chłodzenia 64. Przez kierowanie części wody z zespołu kolumny natryskowej gazu 20 bezpośrednio do osadnika 80 wody komory szybkiego chłodzenia 64 zamiast do pierścienia szybkiego chłodzenia 72 komory szybkiego chłodzenia 64, układ zespołu kolumny natryskowej gazu 20 jest w stanie pracować przy wyższej wydajności przy minimalnej zmianie albo bez zmian układu kolumny natryskowej gazu 20.

Fig. 1 jest schematem przykładu wykonania instalacji 10 zintegrowanego cyklu zgazowania paliwa (IGCC), która może być napędzana gazem syntezowym. Części składowe instalacji IGCC mogą zawierać źródło paliwa 12, takiego jak paliwo stałe, które może być używane jako źródło energii dla instalacji IGCC 10. Źródło paliwa 12 może zawierać węgiel, koks ponaftowy, biomasę, materiały na bazie drewna, odpady rolnicze, smoły, gaz koksowniczy oraz asfalt, albo inne elementy zawierające węgiel.

Paliwo stałe ze źródłem paliwa 12 może być przenoszone do zespołu przygotowania surowca 14. Zespół przygotowania surowca 14 może, na przykład, zmieniać rozmiar albo kształt paliwa ze źródła paliwa 12 przez cięcie na kawałki, frezowanie, szatkowanie, sproszkowanie, brykietowanie lub paletyzowanie paliwa ze źródła paliwa 12 w celu wytworzenia surowca. Dodatkowo, woda lub inne odpowiednie ciecze mogą być dodawane do paliwa ze źródła paliwa 12 w zespole przygotowania surowca 14, aby wytworzyć surowiec w postaci zawiesiny. W innych przykładach wykonania żadna ciecz nie jest dodawana do paliwa ze źródła paliwa 12 i dostarcza się w ten sposób surowiec suchy.

Z zespołu przygotowania surowca 14 surowiec może być przenoszony do generatora gazowego 16. Generator gazowy 16 może przetwarzać surowiec na gaz syntezowy, na przykład mieszankę tlenku węgla oraz wodoru. Tę konwersję można uzyskać przez poddawanie surowca działaniu regulowanej ilości pary wodnej oraz tlenu przy podwyższonych ciśnieniach (na przykład od około 275,8 kPa - 672,3 kPa (400 psia - 1300 psia)) oraz temperaturach (na przykład około 1204,4°C - 1482,2°C (2200°F - 2700°F), zależnie od rodzaju używanego generatora gazowego 16. Nagrzewanie surowca podczas procesu pirolizy może wytwarzać ciało stałe (na przykład substancję zwęgloną) oraz gazy resztkowe (na przykład tlenek węgla, wodór i azot). Zwęglona substancja pozostająca z surowca po procesie pirolizy może ważyć tylko do około 30% wagi pierwotnego surowca.

Reakcja spalania w generatorze gazowym 16 może zawierać wprowadzanie tlenu do substancji zwęglonej oraz gazów resztkowych. Substancja zwęglona oraz gazy resztkowe mogą reagować z tlenem tworząc dwutlenek węgla oraz tlenek węgla, które dostarczają ciepło do kolejnych reakcji zgazowania. Temperatury podczas procesu spalania mogą sięgać od około 1204,4°C - 1482,2°C (2200°F - 2700°F). Dodatkowo, para wodna oraz/albo woda może być wprowadzana do generatora gazowego. Generator gazowy wykorzystuje parę wodną oraz/albo wodę i tlen, aby umożliwić spalenie części surowca w celu wytworzenia tlenku węgla oraz energii oraz napędzania drugiej reakcji, która zamienia dalszy surowiec na wodór oraz dodatkowy dwutlenek węgla.

PL 218 564 B1

W ten sposób generator gazowy 16 może wytwarzać gaz wypadkowy. Na przykład gaz wypadkowy (gaz syntezowy) może zawierać w przybliżeniu około 85% tlenku węgla oraz wodoru, jak również CH4, HCL, HF, COS, NH3, HCN, oraz H2S (na bazie zawartości siarki w surowcu). Jednakże mieszanka gazu syntezowego może się zmieniać w szerokich zakresach, zależnie od używanego surowca oraz/albo szczególnego zastosowania zgazowania. Ten gaz wypadkowy może być nazwany „brudnym gazem syntezowym. Generator gazowy 16 może również wytwarzać odpady takie jak szlaka 18, które mogą być mokrym popiołem. Jak to opisano bardziej szczegółowo poniżej, zespół kolumny natryskowej gazu 20 może być używany do oczyszczania brudnego gazu syntezowego. Zespół kolumny natryskowej gazu 20 może oczyszczać brudny gaz syntezowy w celu usunięcia HCL, HF, COS, NH3, HCN, oraz H2S z brudnego gazu syntezowego, co może obejmować oddzielenie siarki 22 w procesorze siarki 24 na przykład przez proces usuwania gazu kwaśnego w procesorze siarki 24. Ponadto zespół kolumny natryskowej gazu 20 może oddzielać sole 26 z brudnego gazu syntezowego przez zespół oczyszczania wody 28, który może używać technologii oczyszczania wody do wytwarzania użytecznych soli 26 z brudnego gazu syntezowego. Następnie czysty gaz syntezowy może być wytwarzany w zespole kolumny natryskowej gazu 20.

Procesor gazowy 30 może być używany do usuwania składników gazu resztkowego 32 z czystego gazu syntezowego, takich jak amoniak i metan, jak również metanol albo inne resztkowe związki chemiczne. Jednakże usuwanie składników gazu resztkowego 32 z czystego gazu syntezowego jest fakultatywne ponieważ czysty gaz syntezowy może być używany jako paliwo nawet wtedy, gdy zawiera składniki gazu resztkowego 32 (na przykład gaz resztkowy odsiarczony). Ten czysty gaz syntezowy może być kierowany do komory spalania 34 (na przykład komory spalania) silnika turbogazowego 36 jako paliwo podlegające spalaniu.

Instalacja IGCC 10 może zawierać ponadto jednostkę rozdziału powietrza (ASU) 38. ASU 38 może rozdzielać powietrze na jego gazy składowe, używając na przykład technik destylacji. ASU 38 może oddzielać tlen od powietrza dostarczanego do niej ze sprężarki powietrza uzupełniającego 40, i może przenosić oddzielony tlen do generatora gazowego 16. Dodatkowo ASU 38 może kierować oddzielony azot do sprężarki rozcieńczalnika azotowego (DGAN) 42. Sprężarka DGAN 42 może sprężać azot otrzymywany z ASU 38 co najmniej do poziomów ciśnienia równych ciśnieniom występującym w komorze spalania 34, aby nie zakłócać prawidłowego spalania gazu syntezowego. Zatem, gdy tylko sprężarka DGAN 42 odpowiednio spręży azot do odpowiedniego poziomu, sprężarka DGAN 42 może skierować sprężony azot do komory spalania 34 silnika turbogazowego 36.

Jak to opisano powyżej, sprężony azot może być przekazywany ze sprężarki DGAN 42 do komory spalania 34 silnika turbogazowego 36. Silnik turbogazowy 36 może zawierać turbinę 44, wał napędowy 46 oraz sprężarkę 48 jak również komorę spalania 34. Komora spalania 34 może otrzymywać paliwo, takie jak gaz syntezowy, które może być wtryskiwane pod ciśnieniem przez dysze paliwa. To paliwo może być mieszane ze sprężonym powietrzem jak również sprężonym azotem ze sprężarki DGAN 42 i spalane wewnątrz komory spalania 34. To spalanie może wytwarzać gorące sprężone gazy spalinowe.

Z komory spalania 34 gazy spalinowe mogą być kierowane w stronę wylotu spalin turbiny 44. Gdy gazy spalinowe z komory spalania 34 przechodzą przez turbinę 44, gazy spalinowe wymuszają obrót wału napędowego 46 wzdłuż osi silnika turbogazowego 36 przez łopatki turbiny w turbinie 44. Jak to przedstawiono na rysunku, wał napędowy 46 może być połączony z różnymi elementami składowymi silnika turbogazowego 36, obejmującymi sprężarkę 48.

Wał napędowy 46 może łączyć turbinę 44 ze sprężarką 48 tworząc wirnik. Sprężarka 48 może zawierać łopatki połączone z wałem napędowym 46. W ten sposób obrót łopatek turbiny w turbinie 44 może powodować, że wał napędowy 46 łączący turbinę 44 ze sprężarką 48 będzie obracał łopatki wewnątrz sprężarki 48. Obrót łopatek w sprężarce 48 powoduje, że sprężarka 48 spręża powietrze otrzymywane przez wlot powietrza do kompresora 48. Sprężone powietrze może następnie być podawane do komory spalania 34 i mieszane z paliwem oraz sprężonym azotem, aby zapewnić większą wydajność spalania. Wał napędowy 46 może być również połączony z obciążeniem 50, które może być obciążeniem stacjonarnym, takim jak generator prądu elektrycznego do wytwarzania energii elektrycznej w elektrowni. W rzeczywistości obciążenie może być dowolnym odpowiednim urządzeniem, które jest napędzane przez obroty wyjściowe silnika turbogazowego 36.

Instalacja IGCC 10 może zawierać również silnik turboparowy 52 oraz układ odzyskowego generatora pary (HRSG) 54. Silnik turboparowy 52 może napędzać drugie obciążenie 56, takie jak generator prądu elektrycznego do wytwarzania energii elektrycznej. Jednakże zarówno pierwsze jak

PL 218 564 B1 i drugie obciążenie 50, 56 mogą być obciążeniami innego rodzaju, które mogą być napędzane odpowiednio przez silnik turbogazowy 36 oraz silnik turboparowy 52. Dodatkowo, chociaż silnik turbogazowy 36 oraz silnik turboparowy 52 mogą napędzać osobne obciążenia 50, 56 jak to pokazano w przykładzie wykonania pokazanym na rysunku, przy czym silnik turbogazowy 36 oraz silnik turboparowy 52 mogą być również stosowane posobnie, aby napędzać pojedyncze obciążenie za pomocą pojedynczego wału. Szczególna konfiguracja silnika turboparowego 52 jak również silnika turbogazowego 36 może być właściwa dla danego wdrożenia i może zawierać dowolną kombinację poszczególnych sekcji.

Nagrzane gazy spalinowe z silnika turbogazowego 36 mogą być skierowane do HRSG 54 i używane do podgrzewania wody i wytwarzania pary wodnej używanej do napędzania silnika turboparowego 52. Gazy wylotowe z silnika turboparowego 52 mogą być kierowane do skraplacza 58. Skraplacz 58 może wykorzystywać wieżę chłodniczą 60 do wymiany nagrzanej wody na schłodzoną wodę. W szczególności wieża chłodnicza 60 może dostarczać chłodną wodę do skraplacza 58, aby pomóc w skraplaniu pary wodnej kierowanej do skraplacza 58 z silnika turboparowego 52. Skropliny ze skraplacza 58 mogą z kolei być kierowane do HRSG 54. Tak więc gazy wylotowe z silnika turbogazowego 36 mogą być również kierowane do HRSG 54 do nagrzewania wody ze skraplacza 58 oraz wytwarzania pary wodnej.

W instalacjach o złożonym cyklu, takich jak instalacja IGCC 10, gorące gazy wylotowe mogą przepływać od silnika turbogazowego 36 do HRSG 54, gdzie mogą być używane do wytwarzania pary wodnej pod wysokim ciśnieniem, o wysokiej temperaturze. Para wodna wytwarzana przez HRSG 54 może następnie przechodzić przez silnik turboparowy 52 w celu wytwarzania energii. Dodatkowo wytwarzana para wodna może również być dostarczana do dowolnych innych procesów, gdzie para wodna może być używana, takich jak do generatora gazowego 16. Cykl generowania energii przez silnik turbogazowy 36 jest często nazywany „cyklem górnym, natomiast cykl generowania energii przez silnik turboparowy 52 jest często nazywany „cyklem dolnym. Przez połączenie tych dwóch cykli, jak to przedstawiono na fig. 1, instalacja IGCC 10 może uzyskać wyższą sprawność w obu cyklach. W szczególności, ciepło wylotowe z cyklu górnego może być wychwytywane i używane do wytwarzania pary wodnej do użycia w cyklu dolnym. Należy zauważyć, że ujawnione przykłady wykonania mogą być również używane w procesach zgazowania innych niż technologia IGCC, takich jak uzyskiwanie metanolu, amoniaku lub inne procesy powiązane z gazem syntezowym.

Jak to opisano powyżej, zespół kolumny natryskowej gazu 20 może zapewnić oczyszczanie brudnego gazu syntezowego z generatora gazowego 16, przed skierowaniem czystego gazu syntezowego do komory spalania 34 silnika turbogazowego 36, gdzie czysty gaz syntezowy może być mieszany ze sprężonym powietrzem oraz azotem i spalany. Fig. 2 jest schematem przykładu wykonania układu generatora gazowego 16 oraz zespołu kolumny natryskowej gazu 20 z fig. 1. Jak to przedstawiono na rysunku, w pewnych przykładach wykonania generator gazowy 16 może zawierać komorę reakcyjną 62 oraz komorę szybkiego chłodzenia 64. Komora reakcyjna 62 może być ograniczona wymurówką ognioodporną 66. Jak to opisano powyżej, surowiec (na przykład zawiesina węglowa) z zespołu przygotowania surowca 14, odpowiednio wraz z tlenem i parą wodną z ASU 38 oraz HRSG 54, może być wprowadzana do komory reakcyjnej 62 generatora gazowego 16, gdzie mogą one ulec przetworzeniu na brudny gaz syntezowy. Brudny gaz syntezowy może zawierać szlakę i inne zanieczyszczenia.

Jak to opisano powyżej, brudny gaz syntezowy wytwarzany w komorze reakcyjnej 62 generatora gazowego 16 może występować w podwyższonych ciśnieniach i temperaturach. Na przykład ciśnienie i temperatura wynikowego gazu syntezowego może wynosić odpowiednio około 275,8 kPa - 672,3 kPa (400 funt/cal² - 1300 funt/cal²) oraz około 1204,4°C - 1482,2°C (2200°F - 2700°F), zależnie od rodzaju używanego generatora gazowego 16. Brudny gaz syntezowy pod wysokim ciśnieniem i o wysokiej temperaturze może wejść do komory szybkiego chłodzenia 64 przez dolny koniec 68 wymurówki ognioodpornej 66, jak to pokazano strzałką 70. Ogólnie komora szybkiego chłodzenia 64 może być używana do zmniejszania temperatury brudnego gazu syntezowego. W pewnych przykładach wykonania, pierścień szybkiego chłodzenia 72 może być usytuowany w pobliżu dolnego końca 68 wymurówki ognioodpornej 66. Jak to przedstawiono na rysunku, woda chłodząca może być doprowadzana z podstawowego przewodu powrotnego wody 76 przez wlot wody chłodzącej 74 do komory szybkiego chłodzenia 64. Ogólnie woda chłodząca może przepływać przez pierścień szybkiego chłodzenia 72 wzdłuż rury zanurzeniowej 78 do osadnika 80 komory szybkiego chłodzenia. Woda chłodząca może schładzać brudny gaz syntezowy, który może następnie opuszczać komorę szybkiePL 218 564 B1 go chłodzenia 64 przez wylot gazu syntezowego 82 po jego schłodzeniu, jak to przedstawiono za pomocą strzałki 84. Wylot gazu syntezowego 82 może być ogólnie usytuowany oddzielnie od oraz powyżej osadnika 80 komory szybkiego chłodzenia 64 i może być połączony z przewodem przesyłowym gazu syntezowego 86, który może być używany do przesyłania brudnego gazu syntezowego do wnętrza zespołu kolumny natryskowej gazu 20, przez wlot gazu syntezowego 88.

Jak to opisano powyżej, zespół kolumny natryskowej gazu 20 może być używany do oczyszczania brudnego gazu syntezowego w celu wytwarzania czystego gazu syntezowego, który może być w końcu kierowany do komory spalania 34 silnika turbogazowego 36 z fig. 1. Bardziej konkretnie zespół kolumny natryskowej gazu 20 może oczyszczać brudny gaz syntezowy aby usuwać drobne cząsteczki stałe oraz inne zanieczyszczenia. Dodatkowo, jak to opisano powyżej, brudny może zawierać pewną ilość pochłoniętej wody. Zespół kolumny natryskowej gazu 20 może również być używany do usuwania zasadniczej części pozostałej pochłoniętej wody z brudnego gazu syntezowego. Usunięta woda może zbierać się w osadniku 90 zespołu kolumny natryskowej gazu 20.

W pewnych przykładach wykonania, woda zebrana w osadniku 90 zespołu kolumny natryskowej gazu, jak również woda uzupełniająca w zespole kolumny natryskowej gazu 20 może być używana jako woda chłodząca w komorze szybkiego chłodzenia 64 generatora gazowego 16. W szczególności woda chłodząca z zespołu kolumny natryskowej gazu 20 może być pompowana z wylotu wody chłodzącej 92 zespołu kolumny natryskowej gazu 20 przez podstawową pompę powrotną wody 94. W pewnych przykładach wykonania, podstawowy zawór sterujący przepływu 96 może być używany do sterowania przepływem wody chłodzącej do wlotu wody chłodzącej 74 przez podstawowy przewód powrotny wody 76. Dodatkowo podstawowy czujnik sterujący przepływu 98, taki jak przepływomierz, może być używany, aby dostarczyć dane zwrotne do sterowania podstawowym zaworem sterującym przepływu 96. Podobnie jak wylot gazu syntezowego 82, wlot wody chłodzącej 74 może ogólnie być usytuowany oddzielnie od oraz nad osadnikiem 80 komory szybkiego chłodzenia generatora gazowego 16, oraz, jak to opisano powyżej, może kierować przepływ wody chłodzącej do pierścienia szybkiego chłodzenia 72.

Jednakże przykład wykonania przestawiony na fig. 2 nie jest pozbawiony pewnych wad. Na przykład, strata wody w wyniku parowania (na przykład z szybkiego chłodzenia gazu syntezowego) oraz pochłaniania wody (na przykład woda w stanie ciekłym zabierana przez brudny gaz syntezowy opuszczający komorę szybkiego chłodzenia 64) może być zawracana przez pierścień szybkiego chłodzenia 72, który podaje wodę przez błonę wodną do rury zanurzeniowej 78. Z powodu pochłaniania wody, ilość wody chłodzącej używanej wewnątrz komory szybkiego chłodzenia 64 podczas pracy układu może przekraczać teoretyczną ilość wymaganą do nasycenia oraz schłodzenia. Ponadto ilość wody chłodzącej, która może być dostarczana przez pierścień szybkiego chłodzenia 72 może mieć ograniczony zakres. Na przykład wzrostowi ilości przepływu wody chłodzącej przez pierścień szybkiego chłodzenia 72 mogą towarzyszyć spadki ciśnienia, które są proporcjonalne do kwadratu wielkości natężenia przepływu wody chłodzącej. Na przykład, jeżeli natężenie przepływu wody chłodzącej zwiększy się o 50% (na przykład współczynnik 1,5) spadek ciśnienia w pierścieniu szybkiego chłodzenia może wzrosnąć o 125% (na przykład współczynnik 1,5x1,5=2,25). W wyniku zróżnicowania operacyjnego oraz ograniczeń operacyjnych ilość wody pochłanianej przez brudny gaz syntezowy może zwiększyć się do poziomów dostatecznie wysokich, aby spowodować wymuszone wyłączenia układu IGCC 10.

Dlatego też, w pewnych przykładach wykonania, może być wykorzystany drugorzędny przewód powrotny wody. Na przykład fig. 3 jest schematem przykładu wykonania układu generatora gazowego 16 oraz zespołu kolumny natryskowej gazu 20 z fig. 1, wykorzystujących zarówno podstawowy przewód powrotny wody 76 jak i drugorzędny przewód powrotny wody 100. Jak to przedstawiono na rysunku drugorzędny przewód powrotny wody 100 może kierować wodą uzupełniającą bezpośrednio do osadnika 80 komory szybkiego chłodzenia przez wlot osadnika 102 komory szybkiego chłodzenia, w przeciwieństwie do wykorzystania wlotu wody chłodzącej 74, który jest usytuowany oddzielnie względem osadnika oraz powyżej osadnika 80 komory szybkiego chłodzenia. W pewnych przykładach wykonania drugorzędny zawór sterujący przepływu 104 może być używany do sterowania przepływem wody uzupełniającej kierowanej do wlotu osadnika 102 komory szybkiego chłodzenia przez drugorzędny przewód powrotny wody 100. Dodatkowo, drugorzędny czujnik sterujący przepływu 106, taki jak przepływomierz może być używany, aby dostarczyć dane zwrotne do sterowania drugorzędnym zaworem sterującym przepływu 104. W szczególności czujniki sterowania przepływem 98 oraz 106 zapewniają odpowiednie przepływy wody do komory szybkiego chłodzenia 64 z podsta8

PL 218 564 B1 wowej pompy wody powrotnej 94, przy czym pozostała woda jest odsyłana z powrotem przez przewód obejściowy wody 110 do osadnika 90 zespołu kolumny natryskowej gazu 20. Bardziej konkretnie, w pewnych przykładach wykonania, podstawowy i drugorzędny zawór sterujący 96, 104 mogą być sterowane razem, aby zapewnić, że odpowiednia ilość wody jest rozdzielana pomiędzy podstawowy przewód powrotny wody 76 oraz drugorzędny przewód powrotny wody 100 odpowiednio jako woda chłodząca i woda uzupełniająca. Ogólnie nadmiar wody uzupełniającej może być wysłany bezpośrednio do osadnika 80 komory szybkiego chłodzenia przez drugorzędny przewód powrotny wody 100, gdy ilość wody chłodzącej przechodzącej przez pierścień szybkiego chłodzenia 72 osiągnie ustaloną z góry wartość progową.

Jednakże, przykład wykonania przedstawiony na fig. 3 również nie jest pozbawiony pewnych wad. Na przykład ogólnie, ponieważ jest używana tylko jedna podstawowa pompa powrotna wody 94 do pompowania wody chłodzącej z osadnika 90 zespołu kolumny natryskowej gazu 20, podstawowy i drugorzędny zawór sterujący 96, 104 mogą w pewnych przykładach wykonania być konieczne do sterowania przepływem wody pomiędzy podstawowym i drugorzędnym przewodem powrotnym wody 76, 100. Jednakże możliwość sterowania przepływem wody pomiędzy pierwotnym i drugorzędnym przewodem powrotnym wody 76, 100 bez użycia zaworów sterujących przepływem może okazać się korzystne.

Fig. 4 jest schematem przykładu wykonania UKŁADU generatora gazowego 16 oraz zespołu kolumny natryskowej gazu 20 z Fig. 1, wykorzystujących zarówno podstawowy przewód powrotny wody 76 jak i drugorzędny przewód powrotny wody 100, jak również podstawową pompę powrotną wody 94 oraz drugorzędną pompę powrotną wody 108. W pewnych przykładach wykonania jak to przedstawiono na rysunku, drugorzędny przewód powrotny wody 100 może być zasilany z drugiego wylotu wody chłodzącej 93 zespołu kolumny natryskowej gazu 20. Jak to przedstawiono na rysunku, zarówno podstawowy przewód powrotny wody 76 jak i drugorzędny przewód powrotny wody 100 mogą być powiązane z odpowiednią pompą powrotną wody 94, 108. W pewnych przykładach wykonania, podstawowa i drugorzędna pompa powrotna wody 94, 108 mogą być pompami o zmiennej prędkości tak, że natężenie przepływu wody wytwarzane przez każdą pompę powrotną wody 94, 108 może być bezpośrednio sterowane albo podstawowa i drugorzędna pompa powrotna wody 94, 108 mogą działać przy stałych prędkościach ze sterowaniem przepływu (na przykład przez czujniki sterujące przepływem 98 i 106 oraz powiązane regulatory przepływu) oraz aktywny przewód obejściowy (na przykład przez przewód obejściowy wody 110), w miarę potrzeby. Jednakże w innych przykładach wykonania, zarówno podstawowy przewód powrotny wody 76 jak i drugorzędny przewód powrotny wody 100 mogą być wyposażone w zawory oddzielające oraz/albo zawory sterujące, aby pomóc w oddzielaniu jednego lub obu przewodów powrotnych wody 76, 100 oraz/albo sterować natężeniem przepływu wody przez przewody powrotne wody 76, 100.

Przykłady wykonania przedstawione na Fig. 3 oraz 4 zapewniają zwiększoną elastyczność operacyjną zakładu, umożliwiając uzyskanie większej produkcji gazu syntezowego z generatora gazowego 16, bez poważnych modyfikacji komory szybkiego chłodzenia 64. Podczas eksploatacji, przed uruchomieniem układu IGCC 10, drugorzędny przewód powrotny wody 100 może być napełniony stosunkowo czystą wodą na końcu sekwencji oczyszczania. Może to zapewnić, że drugorzędna pompa powrotna wody 108 na drugorzędnym przewodzie powrotnym wody 100 jest przygotowana i zawsze gotowa do pracy. W pewnych przykładach wykonania podstawowy przewód powrotny wody 76 oraz powiązana z nim podstawowa pompa powrotna wody 94 pracują w normalnych warunkach operacyjnych, natomiast drugorzędny przewód powrotny wody 100 oraz powiązana z nim drugorzędna pompa powrotna wody 108 pracują tylko wtedy, gdy natężenie przepływu wody chłodzącej dochodzącej do pierścienia szybkiego chłodzenia 72 osiąga ustaloną z góry wartość progową.

Ogólnie, podstawowy przewód powrotny wody 76 oraz pierścień szybkiego chłodzenia 72 mogą mieć takie rozmiary, aby zapewnić odpowiednie działanie przy rozruchu, podczas niskiego obciążenia (na przykład wyłączania) oraz normalnych warunków roboczych, które mogą obejmować umiarkowane pochłanianie wody (na przykład poniżej około 20% stosunku wody do gazu syntezowego). W pewnych przykładach wykonania, podstawowy przewód powrotny wody 76 może pracować w pętli sterującej, która może zawierać monitorowanie wody uzupełniającej (na przykład dodatkowej wody używanej do uzupełnienia przepływu wody do oraz z generatora gazowego 16 oraz zespołu kolumny natryskowej gazu 20) przez zespół kolumny natryskowej gazu 20. W rzeczywistości na obecność nadmiaru wody pochłanianej może wskazywać sytuacja, gdy przepływ wody uzupełniającej zmniejsza się poniżej punktu konstrukcyjnego zespołu kolumny natryskowej gazu 20. Gdy natężenie przepływu wody uzuPL 218 564 B1 pełniającej zmniejsza się poniżej punktu konstrukcyjnego, natężenie przepływu wody chłodzącej przez podstawowy przewód powrotny wody 76 może ulec zwiększeniu tak, że natężenie przepływu wody uzupełniającej przez zespół kolumny natryskowej gazu 20 może zwiększać się w kierunku punktu konstrukcyjnego.

Jednakże, gdy występuje nadmierne pochłanianie wody, przepustowość podstawowego przewodu powrotnego wody 76 może zostać osiągnięta zanim natężenie przepływu wody uzupełniającej przez zespół kolumny natryskowej gazu 20 osiągnie punkt konstrukcyjny. Gdy to nastąpi, drugorzędna pompa powrotna wody 108 na drugorzędnym przewodzie powrotnym wody 100 może zostać włączona. Początkowo cały przepływ pochłanianej wody może być stopniowo przenoszony od podstawowego przewodu powrotnego wody 76 do drugorzędnego przewodu powrotnego wody 100. Na końcu tej sekwencji, podstawowy przewód powrotny wody 76 może pracować w normalnych warunkach operacyjnych oraz cała pochłaniana woda może być dostarczana przez drugorzędny przewód powrotny wody 100. Przepustowość pochłanianej wody drugorzędnego przewodu powrotnego wody 100 może być ogólnie wyższa niż przepustowość pochłanianej wody podstawowego przewodu powrotnego wody 76.

Dodatkowo, ilość wody pochłanianej w gazie syntezowym może być dodatkowo skompensowana przez zwiększenie natężenia przepływu wody chłodzącej przez drugorzędny przewód powrotny wody 100 aż nastąpi przywrócenie do punktu konstrukcyjnego natężenia przepływu wody uzupełniającej przez zespół kolumny natryskowej gazu 20. W przypadku, gdy pochłaniana woda przekroczy przepustowość drugorzędnego przewodu powrotnego wody 100, dodatkowe pochłanianie wody może być przesłane przez pierścień szybkiego chłodzenia 72 do podstawowej pompy powrotnej wody 94.

Dodatkowo, w pewnych przykładach wykonania, jak to przedstawiono na fig. 3 i 4, przewód obejściowy wody 110 może rozciągać się od drugorzędnego przewodu powrotnego wody 100 z powrotem do osadnika 90 zespołu kolumny natryskowej gazu 20. W szczególności, część wody przekazywanej przez drugorzędny przewód powrotny wody 100 może być kierowana z powrotem do osadnika 90 zespołu kolumny natryskowej gazu, przez wlot osadnika 112 zespołu kolumny natryskowej gazu. Ogólnie przewód obejściowy wody 110 może być używany do osiągnięcia wyższego stopnia sterowania ilością wody przekazywanej z osadnika 90 zespołu kolumny natryskowej gazu do osadnika 80 komory szybkiego chłodzenia. Na przykład, w pewnych przykładach wykonania, zawór sterujący obejściem 114 może być używany do sterowania ilością wody przeprowadzonej obejściem od drugorzędnego przewodu powrotnego wody 100, na podstawie bieżącego natężenia przepływu wody do osadnika 80 komory szybkiego chłodzenia.

Dodatkowo, chociaż nie jest to przedstawione na rysunku, wszystkie zawory sterujące oraz pompy o zmiennej prędkości przedstawione na Fig. od 2 do 4 mogą być sterowane przez regulator procesu, w celu przetwarzania natężeń przepływu wody chłodzącej przez podstawowy przewód powrotny wody 76 oraz wody uzupełniającej przez drugorzędny przewód powrotny wody 100. Regulator procesu może w pewnych przykładach wykonania być fizycznym urządzeniem obliczeniowym, szczególnie skonfigurowanym do uzyskiwania (na przykład otrzymywania) pomiarów od czujników (na przykład czujników przepływu, czujników ciśnienia itp.) w przewodach powrotnych wody 76, 100, które mogą pomóc sterować natężeniem przepływu wody chłodzącej oraz wody uzupełniającej odpowiednio przez podstawowy i drugorzędny przewód powrotny wody 76, 100. Bardziej konkretnie regulator procesu może zawierać przyrządy wejście/wyjście (I/O) do otrzymywania pomiarów czujników. Dodatkowo regulator procesu może zawierać element pamięciowy oraz medium z odczytem maszynowym, z instrukcjami zakodowanymi w nim, do ustalania, kiedy natężenia przepływu wody chłodzącej przepływającej przez podstawowy przewód powrotny wody 76 oraz wody uzupełniającej przepływającej przez drugorzędny przewód powrotny wody 100 powinny ulec zwiększeniu, zmniejszeniu albo utrzymaniu.

Kroki procesu wykonywane przez regulator procesu (albo wewnętrzny element logiczny powiązany z zaworami sterującymi albo pompami o zmiennej prędkości) mogą być ogólnie takie same. Na przykład fig. 5A i 5B przedstawiają schemat blokowy przykładowego sposobu 116 (na przykład sposobu wdrażanego komputerowo) do sterowania natężeniami przepływu wody chłodzącej przez podstawowy przewód powrotny wody 76 oraz wody uzupełniającej przez drugorzędny przewód powrotny wody 100. W kroku 118, drugorzędny przewód powrotny wody 100 może być napełniony wodą. Jak to opisano powyżej, w przykładzie wykonania przedstawionym na fig. 4 napełnienie drugorzędnego przewodu powrotnego wody 100 może zapewnić, że drugorzędna pompa powrotna wody 108 na drugorzędnym przewodzie powrotnym wody 100 będzie przygotowana oraz gotowa do pracy. W kroku 120

PL 218 564 B1 woda chłodząca może być pompowana przez podstawowy przewód powrotny wody 76 przy użyciu podstawowej pompy powrotnej wody 94.

W kroku 122 może być monitorowane natężenie przepływu wody uzupełniającej podawanej do zespołu kolumny natryskowej gazu 20. W kroku 124, można dokonać ustalenia czy natężenie przepływu wody uzupełniającej zmniejszyło się poniżej punktu konstrukcyjnego. Jeżeli w kroku 124 natężenie przepływu wody uzupełniającej jest ustalone powyżej punktu konstrukcyjnego, sposób 116 może powrócić do kroku 122, gdzie natężenie przepływu wody uzupełniającej w zespole kolumny natryskowej gazu 20 może być dalej monitorowane. Jednakże jeżeli w kroku 124 natężenie przepływu wody uzupełniającej jest ustalone poniżej punktu konstrukcyjnego, gdzie natężenie przepływu wody chłodzącej przez podstawowy przewód powrotny wody 76 może zostać zwiększone. Na przykład w przykładzie wykonania przedstawionym na fig. 3 podstawowy zawór sterujący 96 może być otwarty do pewnego stopnia. Jednakże w przykładzie wykonania przedstawionym na fig. 4 prędkość podstawowej pompy powrotnej wody 94, o zmiennej prędkości, może być zwiększona, albo w pewnych przykładach wykonania podstawowa i drugorzędna pompa powrotna wody 94, 1087 mogą działać przy stałych prędkościach ze sterowaniem przepływem (na przykład przez czujniki sterujące przepływem 98 i 106 oraz powiązane z nimi regulatory przepływu) oraz aktywny przewód obejściowy (na przykład przez przewód obejściowy wody 110), w miarę potrzeby.

W kroku 128 można dokonać ustalenia czy została osiągnięta maksymalna przepustowość podstawowego przewodu powrotnego wody 76. Na przykład przy normalnych warunkach roboczych, natężenie przepływu wody chłodzącej przepływającej do pierścienia szybkiego chłodzenia 72 przez podstawowy przewód powrotny wody 76 może mieścić się w zakresie od około 3040 do około 6840 l/minutę (od około 800 około 1800 galonów na minutę (gpm)). Zależnie od rodzaju używanego generatora gazowego 16, ten zakres może ulec modyfikacji. Jednakże maksymalna przepustowość podstawowego przewodu powrotnego wody 76 może mieścić się w zakresie od około 4180 do około 6840 l/minutę (od około 1100 do około 9500 galonów na minutę). Ponownie, zależnie od rodzaju używanego generatora gazowego 16, ten zakres może ulec modyfikacji. Jeżeli w kroku 128 zostanie ustalone, że przepustowość podstawowego przewodu powrotnego wody 76 nie została jeszcze osiągnięta, sposób 116 może powrócić do kroku 122, gdzie natężenie przepływu wody uzupełniającej w zespole kolumny natryskowej gazu 20 może być dalej monitorowane. Jednakże, jeżeli w kroku 128 zostanie ustalone, że przepustowość podstawowego przewodu powrotnego wody 76 została osiągnięta, sposób może przejść do kroku 130, gdzie woda uzupełniająca może zacząć być pompowana przez drugorzędny przewód powrotny wody 100, podczas gdy natężenie przepływu wody chłodzącej przez podstawowy przewód powrotny wody 76 może powrócić do normalnych warunków roboczych. Na przykład w przykładzie wykonania przedstawionym na fig. 3 drugorzędny zawór sterujący 104 może być otwarty do pewnego stopnia oraz/albo podstawowy zawór sterujący 96 może być zamknięty do pewnego stopnia. Jednakże w przykładzie wykonania przedstawionym na fig. 4 drugorzędna pompa powrotna wody 108 o zmiennej prędkości może zostać włączona oraz/albo prędkość podstawowej pompy powrotnej wody 94 może zostać zmniejszona. Dodatkowo, w pewnych przykładach wykonania, podstawowa i drugorzędna pompa powrotna wody 94, 108 mogą pracować ze stałą prędkością, ze sterowaniem przepływem (na przykład przez czujniki sterujące przepływu 98 i 106 oraz powiązane z nimi regulatory przepływu) oraz aktywny przewód obejściowy (na przykład przez przewód obejściowy wody 110), w miarę potrzeby.

W kroku 132 może ponownie być monitorowane natężenie przepływu wody uzupełniającej do zespołu kolumny natryskowej gazu 20. W kroku 134 można dokonać ustalenia, czy natężenie przepływu wody uzupełniającej zwiększyło się powyżej punktu konstrukcyjnego. Jeżeli w kroku 134 zostanie ustalone, że natężenie przepływu wody uzupełniającej wzrosło powyżej punktu konstrukcyjnego, sposób 116 może przejść do kroku 136, gdzie natężenie przepływu wody uzupełniającej, przepływającej przez drugorzędny przewód powrotny wody 100 może zostać zmniejszone. Na przykład w przykładzie wykonania przedstawionym na fig. 3 drugorzędny zawór sterujący 104 może być zamknięty w pewnym stopniu oraz/albo podstawowy zawór sterujący 96 może być otwarty do pewnego stopnia. Jednakże w przykładzie wykonania przedstawionym na fig. 4 prędkość drugorzędnej pompy powrotnej wody 108 może być zmniejszona oraz/albo prędkość podstawowej pompy powrotnej wody 108 może być zwiększona. Od kroku 136, sposób 116 może przejść z powrotem do kroku 132, gdzie natężenie przepływu wody uzupełniającej przepływającej do zespołu kolumny natryskowej gazu 20 może być dalej monitorowane.

PL 218 564 B1

Jednakże jeżeli w kroku 134 zostanie stwierdzone, że natężenie przepływu wody uzupełniającej jest jeszcze poniżej punktu konstrukcyjnego, sposób 116 może przejść do kroku 138, gdzie natężenie przepływu wody uzupełniającej przepływającej przez drugorzędny przewód powrotny wody 100 może być zwiększone. Na przykład w przykładzie wykonania przedstawionym na fig. 3 drugorzędny zawór sterujący 104 może być otwarty do pewnego stopnia oraz/albo podstawowy zawór sterujący 96 może być zamknięty do pewnego stopnia. Jednakże w przykładzie wykonania przedstawionym na fig. 4 prędkość drugorzędnej pompy powrotnej wody 108, o zmiennej prędkości, może być zwiększona oraz/albo prędkość podstawowej pompy powrotnej wody 94 może zostać zmniejszona. W kroku 140, gdy natężenie przepływu wody uzupełniającej przez drugorzędny przewód powrotny wody 100 spadło do zera, sposób 116 może przejść z powrotem do kroku 122, gdzie natężenie przepływu wody uzupełniającej przepływającej do zespołu kolumny natryskowej gazu 20 może być dalej monitorowane. W innym przypadku sposób 116 może przejść do kroku 132, gdzie można zrobić to samo.

Techniczne wyniki ujawnionych przykładów wykonania obejmują dostarczenie układów oraz sposobów eksploatowania układu kolumny natryskowej szybkiego chłodzenia generatora gazowego w warunkach wysokiego pochłaniania wody. W szczególności, jak to opisano powyżej, woda uzupełniająca może być pompowana bezpośrednio do osadnika 80 komory szybkiego chłodzenia generatora gazowego z zespołu kolumny natryskowej gazu 20, przez drugorzędny przewód powrotny wody 100. Przez kierowanie wody uzupełniającej bezpośrednio do osadnika 80 komory szybkiego chłodzenia, generator gazowy 16 może być zdolny do pracy przy wyższych wydajnościach gazu syntezowego przy minimalnych zmianach lub bez zmian komory reakcyjnej 62 lub komory szybkiego chłodzenia 64, generatora gazowego 16, podstawowego przewodu powrotnego wody 76 albo podstawowej pompy powrotnej wody 94. W szczególności ujawnione przykłady wykonania umożliwiają zwiększone natężenia przepływu wody do komory szybkiego chłodzenia 64 generatora gazowego 16. Innymi słowami, ujawnione przykłady wykonania dostarczają możliwości dodatkowego sterowania pochłanianiem wody oraz cechy umożliwiające reakcję na zmienne i nieoczekiwanie wysokie poziomy pochłaniania wody. Ponadto, ujawnione przykłady wykonania uwzględniają dodatkową wodę w osadniku 80 komory szybkiego chłodzenia, aby chronić się przed nadmiernym parowaniem. Ujawnione przykłady wykonania mogą być częścią nowych układów, albo alternatywnie mogą być wdrożone jako dodatkowe modernizacje istniejących układów kolumny natryskowej szybkiego chłodzenia generatora gazowego, które doświadczają wysokich poziomów pochłaniania wody. Dodatkowo ujawnione przykłady wykonania mogą być stosowane do wszelkich innych zastosowań, które używają kąpieli wodnej do szybkiego schładzania oraz albo oczyszczania strumienia gazu.

Należy zauważyć, że szczególne przykłady wykonania opisane w niniejszym nie są zamierzone jako ograniczające. Na przykład ujawnione przykłady wykonania mogą również mieć zastosowanie do sekcji szybkiego schładzania, która nie znajduje się bezpośrednio poniżej generatora gazowego oraz do sekcji szybkiego chłodzenia, która może być usytuowana poniżej chłodnicy promieniującego gazu syntezowego. Ujawnione przykłady wykonania mogą być również stosowane do sekcji szybkiego chłodzenia, w której dysze rozpylające są zainstalowane zamiast albo oprócz pierścienia szybkiego chłodzenia. Dodatkowo ujawnione przykłady wykonania mogą zawierać zbiorowe kolumny natryskowe zamocowane do sekcji szybkiego chłodzenia, z podobnym sterowaniem wody jak to opisano.

Niniejszy pisemny opis używa przykładów do ujawnienia wynalazku, obejmujących najlepszy tryb pracy oraz aby umożliwić każdemu specjaliście w branży praktyczne wykorzystanie wynalazku, obejmujące wykonanie oraz używanie wszelkich urządzeń lub układu oraz wykonywanie wszelkich powiązanych z nimi sposobów. Podlegający opatentowaniu zakres wynalazku jest określony w zastrzeżeniach patentowych i może zawierać inne przykłady, które nasuną się specjalistom w branży. Takie inne przykłady są uważane za mieszczące się w zakresie zastrzeżeń patentowych, jeżeli mają elementy konstrukcyjne, które nie różnią się od dosłownego zapisu zastrzeżeń patentowych, lub jeżeli zawierają równoważne elementy konstrukcyjne z nieistotnymi zmianami w stosunku do dosłownego zapisu zastrzeżeń patentowych.

Claims (14)

1. Instalacja (10) zintegrowanego cyklu zgazowania paliwa (IGCC), zawierająca generator gazowy (16) posiadający komorę reakcyjną (62) do przetwarzania węglowodorowego surowca, tlenu oraz pary wodnej w gaz syntetyczny oraz komorę szybkiego chłodzenia (64) do schładzania gazu syntetycznego, a także zawierająca zespół kolumny natryskowej gazu (20) do usuwania zanieczyszczeń oraz wody z gazu syntetycznego i przewód przesyłowy gazu syntetycznego (86) podłączony od komory szybkiego chłodzenia (64) do kolumny natryskowej gazu (20) do przesyłania gazu syntetycznego od komory szybkiego chłodzenia (64) do kolumny natryskowej gazu (20); znamienna tym, że od osadnika (90) kolumny natryskowej gazu (20) do pierścienia szybkiego chłodzenia (72) komory szybkiego chłodzenia (64) jest podłączony pierwszy przewód powrotny strumienia przepływu wody (76) do przesyłania pierwszego strumienia przepływu wody do pierścienia szybkiego chłodzenia (72) komory szybkiego chłodzenia (64), a od osadnika (90) kolumny natryskowej gazu (20) do osadnika (80) komory szybkiego chłodzenia (64) jest podłączony drugi przewód powrotny strumienia przepływu wody (100) do przesyłania drugiego strumienia przepływu wody usuniętego z gazu syntetycznego do osadnika (80) komory szybkiego chłodzenia (64).

2. Instalacja według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera pierwszą pompę (94) do pompowania pierwszego strumienia przepływu wody przez pierwszy przewód powrotny strumienia przepływu wody (76) oraz drugą pompę (108) do pompowania drugiego strumienia przepływu wody przez drugi przewód powrotny strumienia przepływu wody (100).

3. Instalacja według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera pompę (94, 108) przystosowaną do pompowania pierwszego i drugiego strumienia przepływu wody przez odpowiednio przewody powrotne strumienia przepływu wody pierwszy (76) i drugi (100).

4. Instalacja według zastrz. 3, znamienna tym, że zawiera pierwszy zawór sterujący (96) na pierwszym przewodzie powrotnym strumienia przepływu wody (76) do sterowania pierwszym strumieniem przepływu wody oraz drugi zawór sterujący (104) na drugim przewodzie powrotnym strumienia przepływu wody (100) do sterowania drugim strumieniem przepływu wody.

5. Instalacja według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera przewód obejściowy (110) od drugiego przewodu powrotnego strumienia przepływu wody (100) do osadnika (90) kolumny natryskowej gazu (20), przy czym przewód obejściowy (110) jest przystosowany do przesyłania części drugiego strumienia przepływu wody z powrotem do osadnika (90) kolumny natryskowej gazu (20).

6. Instalacja (10) zintegrowanego cyklu zgazowania paliwa (IGCC), zawierająca komorę szybkiego chłodzenia (64) z osadnikiem (80) i pierścieniem szybkiego chłodzenia (72) i kolumnę natryskową gazu (20) z osadnikiem (90), znamienna tym, że zawiera pierwszy przewód strumienia przepływu wody (76) od osadnika (90) kolumny natryskowej gazu (20) bezpośrednio do osadnika (80) komory szybkiego chłodzenia (64), drugi przewód strumienia przepływu wody (100) od osadnika (90) kolumny natryskowej gazu (20) do pierścienia szybkiego chłodzenia (72) komory szybkiego chłodzenia (64) oraz co najmniej jedną pompę (94) usytuowaną przystosowaną do pompowania strumienia przepływu wody z osadnika (90) kolumny natryskowej gazu (20) bezpośrednio do osadnika (80) komory szybkiego chłodzenia (64) przez pierwszy przewód strumienia przepływu wody (76) i do pompowania wody z osadnika (90) kolumny natryskowej gazu (20) do pierścienia szybkiego chłodzenia (72) komory szybkiego chłodzenia (64) przez drugi przewód strumienia przepływu wody (100).

7. Instalacja według zastrz. 6, znamienna tym, że co najmniej jedna pompa zawiera pierwszą pompę (94) przystosowaną do pompowania pierwszego strumienia przepływu wody z osadnika (90) kolumny natryskowej gazu (20) bezpośrednio do osadnika (80) komory szybkiego chłodzenia (64) przez pierwszy przewód strumienia przepływu wody (76) i do pompowania drugiego strumienia przepływu wody z osadnika (90) kolumny natryskowej gazu (20) do pierścienia szybkiego chłodzenia (72) przez drugi przewód strumienia przepływu wody (100).

8. Instalacja według zastrz. 7, znamienna tym, że zawiera pierwszy zawór sterujący (96) na pierwszym przewodzie strumienia przepływu wody (76) do sterowania pierwszym strumieniem przepływu wody oraz drugi zawór sterujący (104) na drugim przewodzie strumienia przepływu wody (100) do sterowania drugim strumieniem przepływu wody.

9. Instalacja według zastrz. 6, znamienna tym, że ta co najmniej jedna pompa zawiera pierwszą pompę (94) w pierwszym przewodzie strumienia przepływu wody (76) skonfigurowaną do pompowania pierwszego strumienia przepływu wody z osadnika (90) kolumny natryskowej gazu (20) bezpośrednio do osadnika (80) komory szybkiego chłodzenia (64) przez pierwszy przewód strumienia

PL 218 564 B1 przepływu wody (76) i zawiera drugą pompę (108) w drugim przewodzie przepływu wody (100) skonfigurowaną do pompowania drugiego strumienia przepływu wody z osadnika (90) kolumny natryskowej gazu (20) do pierścienia szybkiego chłodzenia (72) przez drugi przewód strumienia przepływu wody (100).

10. Instalacja według zastrz. 9, znamienna tym, że pompy pierwsza (94) i druga (108) są pompami o zmiennej prędkości lub pompy pierwsza (94) i druga (108) są pompami o stałej prędkości ze sterowaniem strumieniem przepływu oraz aktywnym przewodem obejściowym.

11. Instalacja według zastrz. 10, znamienna tym, że zawiera sterownik (98, 106) przystosowany do regulowania prędkości pomp pierwszej (94) oraz drugiej (108) na podstawie pierwszego i drugiego natężenia przepływu odpowiednio pierwszego i drugiego strumienia przepływu.

12. Instalacja według zastrz. 6, znamienna tym, że zawiera przewód obejściowy (110) od pierwszego przewodu strumienia przepływu wody (76) do osadnika (90) kolumny natryskowej gazu (20).

13. Instalacja według zastrz. 6, znamienna tym, że komora szybkiego chłodzenia (64) oraz osadnik (80) komory szybkiego chłodzenia (64) są zawarte w generatorze gazu (16).

14. Instalacja według zastrz. 6, znamienna tym, że zawiera przewód przesyłowy gazu syntetycznego (86) podłączony od komory szybkiego chłodzenia (64) do kolumny natryskowej gazu (20).