ГАЗИФИКАТОР (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2014 года по МПК C10J3/20 

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение в целом относится к газификаторам, а более конкретно к узлу охлаждающей камеры для газификатора.

В обычном процессе газификации угля, в котором сжигается углеродное топливо в виде твердых кусков, такое как уголь или кокс или углеродистый газ, этот процесс выполняется в камере сгорания при относительно высоких температурах и высоких давлениях. Когда введенное топливо сгорает или частично сгорает в камере сгорания, эффлюент выпускается через отверстие в нижнем конце камеры сгорания в охлаждающую камеру, расположенную ниже по потоку от камеры сгорания. Охлаждающая камера содержит жидкий хладагент, такой как вода. Эффлюент из камеры сгорания контактирует с жидким хладагентом в охлаждающей камере, чтобы снизить температуру эффлюента. В конкретных применениях охлаждающая камера может быть использована как камера охлаждения для синтетического горючего газа. В конкретных других применениях охлаждающая камера может быть использована как скруббер для удаления захваченных твердых частиц из произведенного синтетического горючего газа. В конкретных применениях газификатор может быть снабжен как системой охлаждения, так и скруббером.

Когда топливо является твердым, таким как уголь или кокс, конструкция газификатора обеспечивает возможность удержания твердой части эффлюента в форме пепла в коллекторе жидкости охлаждающей камеры с последующим выпуском в виде шлаковой грязи. Газовый компонент эффлюента выпускается из охлаждающей камеры для дальнейшей обработки. Газовый компонент, однако, при прохождении через охлаждающую камеру переносит с собой значительную часть жидкого хладагента. Минимальное количество жидкости, захваченной в выпускаемый газ, не считается неприемлимым для всего процесса. Однако избыточное количество жидкости, уносимой из охлаждающей камеры в расположенное ниже по потоку оборудование, создает проблемы при работе.

Таким образом, имеется необходимость в улучшенном узле охлаждающей камеры как для применений резкого охлаждения, так и для скрубберных применений, выполненном с возможностью удаления захваченного жидкого содержимого по существу из эффлюента газа, создаваемого в газификаторе.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с одним иллюстративным вариантом выполнения настоящего изобретения газификатор содержит камеру сгорания, в которой обеспечивается сгорание горючего топлива для производства синтетического горючего газа и осадка из твердых частиц. Охлаждающая камера, содержащая жидкий хладагент, расположена ниже по потоку от камеры сгорания. Погружная трубка соединяет камеру сгорания с охлаждающей камерой. Синтетический горючий газ направляется из камеры сгорания в охлаждающую камеру через погружную трубку с обеспечением его контакта с жидким хладагентом и получения охлажденного синтетического горючего газа. Асимметричный или симметричный сепаратор жидкости расположен вблизи выходного пути охлаждающей камеры и выполнен с возможностью удаления захваченного из охлажденного синтетического горючего газа жидкого содержимого, направляемого через кольцевой проход к выходному пути.

В соответствии с другим иллюстративным вариантом выполнения настоящего изобретения асимметричный или симметричный сепаратор жидкости, снабженный ребрами, расположен вблизи выходного пути охлаждающей камеры и выполнен с возможностью удаления захваченного из охлажденного синтетического горючего газа жидкого содержимого, направляемого через кольцевой проход к выходному пути.

В соответствии с одним иллюстративным вариантом выполнения настоящего изобретения асимметричный или симметричный многогранный или круглый сепаратор жидкости расположен вблизи выходного пути охлаждающей камеры и выполнен с возможностью удаления захваченного из охлажденного синтетического горючего газа жидкого содержимого, направляемого через кольцевой проход к выходному пути.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Эти и другие признаки, аспекты и преимущества настоящего изобретения станут более понятны из последующего подробного описания со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых одинаковые номера позиций обозначают одинаковые элементы на всех чертежах, на которых:

Фиг.1 представляет собой схематический вид газификатора, содержащего иллюстративную охлаждающую камеру с сепаратором жидкости, выполненные в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения настоящего изобретения.

Фиг.2 представляет собой схематический вид сепаратора жидкости, выполненного в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения настоящего изобретения.

Фиг.3 представляет собой схематический вид части охлаждающей камеры с сепаратором жидкости, выполненной в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения настоящего изобретения.

Фиг.4 представляет собой схематический вид части охлаждающей камеры с сепаратором жидкости, выполненной в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения настоящего изобретения.

Фиг.5 представляет собой схематический вид части охлаждающей камеры с сепаратором жидкости, выполненной в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения настоящего изобретения.

Фиг.6 представляет собой схематический вид части охлаждающей камеры с сепаратором жидкости, выполненной в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения настоящего изобретения.

Фиг.7 представляет собой схематический вид конструкции ребра, выполненной в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения настоящего изобретения.

Фиг.8 представляет собой схематический вид конструкции ребра, выполненной в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения настоящего изобретения.

Фиг.9 представляет собой схематический вид конструкции ребра, выполненной в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения настоящего изобретения.

Фиг.10 представляет собой схематический вид части охлаждающей камеры с сепаратором жидкости, содержащим один ряд ребер, выполненной в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения настоящего изобретения.

Фиг.11 представляет собой схематический вид части охлаждающей камеры с сепаратором жидкости, содержащим несколько рядов ребер, выполненной в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения настоящего изобретения.

Фиг.12 представляет собой схематический вид части охлаждающей камеры с сепаратором жидкости, содержащим конструкцию скошенного ребра вдоль ряда, выполненной в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения настоящего изобретения.

Фиг.13 представляет собой схематический вид сепаратора жидкости со ступенчатой конструкцией ребра, выполненной в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения настоящего изобретения.

Фиг.14 представляет собой схематический вид скрубберного очистителя, содержащего сепаратор жидкости, выполненный в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения настоящего изобретения.

Фиг.15 представляет собой схематический вид сепаратора жидкости, многогранного или круглого, выполненного в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения настоящего изобретения.

Фиг.16 представляет собой схематический вид многогранного сепаратора жидкости, выполненного в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения настоящего изобретения.

Фиг.17 представляет собой схематический вид круглого сепаратора жидкости, выполненного в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с описанными здесь иллюстративными вариантами выполнения газификатор содержит узел охлаждающей камеры, выполненной с возможностью уменьшения температуры синтетического горючего газа ниже по потоку от камеры сгорания. Газификатор содержит охлаждающую камеру, содержащую жидкий хладагент, расположенный ниже по потоку от камеры сгорания. Синтетический горючий газ, произведенный в камере сгорания, направляется из камеры сгорания в охлаждающую камеру через погружную трубку, чтобы вступать в контакт с жидким хладагентом и производить охлажденный синтетический горючий газ. Газификатор также содержит погружную трубку, соединяющую камеру сгорания с охлаждающей камерой и выполненную с возможностью направления синтетического горючего газа из камеры сгорания в охлаждающую камеру для осуществления контакта с жидким хладагентом и производства охлажденного синтетического горючего газа. Отводящая трубка расположена окружающей погружную трубку и ограничивает между ними кольцевой проход. Сепаратор жидкости расположен вблизи выходного пути охлаждающей камеры и выполнен с возможностью удаления захваченного из охлажденного синтетического горючего газа жидкого содержимого, направляемого через кольцевой проход к выходному пути. В одном варианте выполнения сепаратор жидкости представляет собой симметричный сепаратор жидкости. В другом варианте выполнения сепаратор жидкости представляет собой асимметричный сепаратор жидкости. В некоторых вариантах выполнения охлаждающая камера используется для применений резкого охлаждения. В некоторых других вариантах выполнения охлаждающая камера используется для применений скрубберной очистки. Охлажденный синтетический горючий газ направляется через кольцевой проход и сталкивается с сепаратором жидкости, чтобы удалить захваченное жидкое содержимое из охлажденного синтетического горючего газа до того, как охлажденный синтетический горючий газ будет направлен через выходной проход. Признаки, которые используются здесь, чтобы осуществить удаление захваченного жидкого содержимого называются здесь «сепаратором жидкости». Сепаратор жидкости может представлять собой отдельный элемент или узел. В некоторых вариантах выполнения сепаратор жидкости содержит дефлектор с ребрами, присоединенный к погружной трубке. В других вариантах выполнения сепаратор жидкости содержит конический с фаской или круглый сепаратор. Обеспечение иллюстративного сепаратора жидкости существенно уменьшает захват жидкого содержимого в синтетический горючий газ, направляемый через выходной путь к расположенным ниже по потоку элементам. Конкретные варианты выполнения описаны более подробно ниже со ссылкой на Фиг.1-15.

Со ссылкой на Фиг.1 описан иллюстративный газификатор 10. Газификатор 10 содержит наружный кожух 12, вмещающий камеру 14 сгорания, расположенную в верхнем конце кожуха, и охлаждающую камеру, расположенную в нижнем конце кожуха. Камера 14 сгорания снабжена огнеупорной стенкой 18, выполненной с возможностью выдерживания обычных рабочих температур. Горелка 20 соединена по пути 22 с источником 24 топлива. Поток топлива, включающий распыленное углеродное топливо, такое как уголь, кокс или тому подобное, подается в камеру 12 сгорания через горелку 20, удаленно расположенную на верхней стенке камеры 14 сгорания. Горелка 20 также соединена по пути 26 с источником 28 поддерживающего горение газа, выполненным с возможностью подачи газа, такого как кислород или воздух.

Горючее топливо сжигается в камере 14 сгорания с производством эффлюента, содержащего синтетический горючий газ и осадок из твердых частиц. Горячий эффлюент подается из камеры 14 сгорания в охлаждающую камеру 16, предусмотренную в нижней части кожуха 12. Охлаждающая камера 16 соединена с источником 30 давления и выполнена с возможностью подачи запаса жидкого хладагента 32, предпочтительно воды, в охлаждающую камеру 16. Уровень жидкого хладагента в охлаждающей камере 16 поддерживается на требуемой высоте, чтобы обеспечить эффективную работу, в зависимости от состояния эффлюента, подаваемого из камеры 14 сгорания в охлаждающую кмеру 16. Нижний конец кожуха 12 газификатора снабжен выпускным отверстием 34, через которое из охлаждающей камеры 16 в виде суспензии удаляются вода и мелкие частицы.

В проиллюстрированном варианте выполнения ограниченная часть 36 камеры 14 сгорания соединена с охлаждающей камерой 16 посредством погружной трубки 38. Горячий эффлюент подается из камеры 14 сгорания в жидкий хладагент 32 в охлаждающей камере 16 через проход 40 погружной трубки 38. Кольцо 42 расположено вблизи погружной трубки 38 и присоединено к источнику 30 давления так, чтобы поддерживать внутреннюю стенку погружной трубки в смоченном состоянии, чтобы лучшим образом принять поток эффлюента вниз. Нижний конец 44 погружной трубки может быть рифленым и расположенным под поверхностью жидкого хладагента 32, чтобы добиться эффективного охлаждения эффлюента.

В охлаждающей камере 16 также расположена отводящая трубка 46. Отводящая трубка 46 содержит удлиненный цилиндрический корпус 48, неподвижно установленный в кожухе 12 газификатора. Нижняя часть отводящей трубки 46 погружена в жидкий хладагент 32. Цилиндрический корпус 48 оканчивается вблизи кольца 42, но отстоит от него в своем верхнем конце. Цилиндрический корпус 48 также отстоит от погружной трубки с ограничением кольцевого прохода 50. Синтетический горючий газ контактирует с жидким хладагентом 32 для производства охлажденного синтетического горючего газа. Охлажденный синтетический горючий газ затем проходит через кольцевой проход 50 к выходному проходу 52 охлаждающей камеры 16.

Как обсуждалось выше, газообразный компонент эффлюента выпускается для дальнейшей обработки из охлаждающей камеры 16 по выходному пути 52. В проиллюстрированном варианте выполнения охлаждающая камера 16 представляет собой камеру резкого охлаждения. В некоторых других вариантах выполнения охлаждающая камера 16 представляет собой скрубберный очиститель, выполненный с возможностью удаления захваченных твердых частиц из синтетического горючего газа. Традиционно известно, однако, что газообразный компонент, проходя через камеру резкого охлаждения, будет переносить с собой значительное количество жидкого хладагента. Избыточная жидкость, переносимая из охлаждающей камеры в расположенное ниже по потоку оборудование, представляет собой функциональные проблемы.

В проиллюстрированном варианте выполнения сепаратор 54 жидкости расположен вблизи выходного пути 52 охлаждающей камеры 16. Следует заметить, что в проиллюстрированном варианте выполнения сепаратор 54 жидкости представляет собой симметричный сепаратор жидкости. Сепаратор 54 жидкости содержит дефлектор 56, соединенный с погружной трубкой 38 и выполненный с возможностью перенаправления потока охлажденного синтетического горючего газа из кольцевого прохода 50 в направлении вниз. В проиллюстрированном варианте выполнения дефлектор 56 может иметь сферическую форму. В других вариантах выполнения могут быть предусмотрены и другие формы дефлектора. Дефлектор 56 также снабжен ребрами. Охлажденный синтетический горючий газ, перенаправленный дефлектором 56, принуждается протекать через ряд преград, другими словами, ребер 58. В результате импульс потока синтетического горючего газа подвергается диссипации, при этом доступная площадь потока используется более эффективно. Поток синтетического горючего газа становится более равномерно распределенным на выходе дефлектора 56. При нормальном ходе резкого охлаждения охлажденный поток газа переносит с собой некоторое количество жидкого хладагента. Однако, как только поток газа ударяет в дефлектор 56 и ребра 58, скорость потока синтетического горючего газа снижается, и захваченное жидкое содержимое удаляется из синтетического горючего газа. Дефлектор 56 также предотвращает выплескивание жидкого хладагента 32 к выходному пути 52 охлаждающей камеры 16.

В проиллюстрированном варианте выполнения дефлектор 56 может содержать большое количество отверстий 57 для направления части охлажденного синтетического горючего газа в область выше по потоку от дефлектора в охлаждающей камере 16. Это облегчает усиление равномерности потока синтетического горючего газа, а также снижает захват жидкого содержимого в синтетический горючий газ. В некоторых вариантах выполнения дефлектор может использовать отверстия 57, но не иметь ребер 58. Здесь следует заметить, что проиллюстрированный газификатор представляет собой иллюстративный вариант выполнения, и что могут быть предусмотрены и другие конструкции газификаторов. Здесь следует отметить, что термин «охлаждающая камера» относится к системе резкого охлаждения или скрубберному очистителю, независимо от конструкции газификатора. Другие варианты выполнения сепаратора жидкости обсуждаются ниже со ссылкой на последующие чертежи.

Со ссылкой на Фиг.2 описан сепаратор 54 жидкости. Как обсуждалось выше, сепаратор 54 жидкости расположен вблизи выходного пути охлаждающей камеры. Сепаратор 54 жидкости содержит сферический дефлектор 56, соединенный с погружной трубкой и выполненный с возможностью перенаправления потока охлажденного синтетического горючего газа от кольцевого прохода между погружной трубкой и отводящей трубкой в направлении вниз. На дефлекторе 56 расположено несколько ребер. В проиллюстрированных вариантах выполнения дефлектор 56 снабжен десятью ребрами 58. Ребра 58 расположены вдоль кругового пути 60. Когда охлажденный поток газа ударяется в дефлектор 56 и ребра 58, импульс потока подвергается диссипации и скорость потока снижается, что приводит к удалению захваченного жидкого содержимого из синтетического горючего газа.

Со ссылкой на Фиг.3 описана часть охлаждающей камеры 16. Сепаратор 62 жидкости расположен вблизи выходного пути 52 охлаждающей камеры 16. В проиллюстрированном варианте выполнения сепаратор 62 жидкости представляет собой симметричный сепаратор жидкости. Сепаратор 62 жидкости содержит эллиптический дефлектор 64, соединенный с погружной трубкой 38 и выполненный с возможностью перенаправления потока охлажденного синтетического горючего газа от кольцевого прохода 50 между погружной трубкой 38 и отводящей трубкой 46 в направлении вниз.

Со ссылкой на Фиг.4 описана часть охлаждающей камеры 16. Сепаратор 66 жидкости расположен вблизи выходного пути 52 охлаждающей камеры 16. В проиллюстрированном варианте выполнения сепаратор 66 жидкости представляет собой симметричный сепаратор жидкости. Сепаратор 66 жидкости содержит прямоугольный дефлектор 68, соединенный с погружной трубкой 38 и выполненный с возможностью перенаправления потока охлажденного синтетического горючего газа от кольцевого прохода 50 между погружной трубкой 38 и отводящей трубкой 46 в направлении вниз.

Со ссылкой на Фиг.5 описана часть охлаждающей камеры 16. Сепаратор 67 жидкости расположен вблизи выходного пути 52 охлаждающей камеры 16. В проиллюстрированном варианте выполнения сепаратор 67 жидкости представляет собой асимметричный сепаратор жидкости. Сепаратор 67 жидкости содержит дефлектор 69, соединенный с погружной трубкой 38 и выполненный с возможностью перенаправления потока охлажденного синтетического горючего газа от кольцевого прохода 50 между погружной трубкой 38 и отводящей трубкой 46 в направлении вниз.

Со ссылкой на Фиг.6 описана часть охлаждающей камеры 16. Сепаратор 70 жидкости расположен вблизи выходного пути 52 охлаждающей камеры 16. В проиллюстрированном варианте выполнения сепаратор 70 жидкости представляет собой симметричный сепаратор жидкости. Сепаратор 70 жидкости содержит трапециевидный дефлектор 72, соединенный с погружной трубкой 38 и выполненный с возможностью перенаправления потока охлажденного синтетического горючего газа от кольцевого прохода 50 между погружной трубкой 38 и отводящей трубкой 46 в направлении вниз.

Со ссылкой на Фиг.7 дефлектор снабжен ребрами 74 (не показаны). В проиллюстрированном варианте выполнения ребра 74 представляют собой прямые ребра, которые расположены так, что образуют многоугольник.

Со ссылкой на Фиг.8 дефлектор снабжен ребрами 76 (не показаны). В проиллюстрированном варианте выполнения ребра 76 представляют собой искривленные ребра, которые расположены так, что образуют окружность.

Со ссылкой на Фиг.9 дефлектор снабжен ребрами 78 (не показаны). В проиллюстрированном варианте выполнения один набор ребер 78 может быть расположен вдоль радиального направления 80, а другой набор ребер 78 может быть расположен вдоль тангенциального направления 82.

Со ссылкой на Фиг.10 описана часть охлаждающей камеры 16, выполненная в соответствии с вариантом выполнения, изображенном на Фиг.1. Сепаратор 54 жидкости содержит сферический дефлектор 56, соединенный с погружной трубкой 38 и выполненный с возможностью перенаправления потока охлажденного синтетического горючего газа от кольцевого прохода 50 между погружной трубкой 38 и отводящей трубкой 46 в направлении вниз. На дефлекторе 56 расположены ребра 58. В проиллюстрированном варианте выполнения ребра 58 расположены вдоль одного ряда.

Со ссылкой на Фиг.11 описана часть охлаждающей камеры 16, выполненная в соответствии с вариантом выполнения, изображенном на Фиг.1. В проиллюстрированном варианте выполнения на дефлекторе 56 расположено несколько ребер 58, которые расположены вдоль нескольких рядов.

Со ссылкой на Фиг.12 описана часть охлаждающей камеры 16, выполненная в соответствии с вариантом выполнения, изображенном на Фиг.1. В проиллюстрированном варианте выполнения на дефлекторе 56 расположено большое количество ребер 58, которые расположены под углом вдоль одного ряда.

Со ссылкой на Фиг.13 описан сепаратор 84 жидкости. В проиллюстрированном варианте выполнения сепаратор 84 жидкости содержит два набора ребер 86, 88, выполненных на дефлекторе 90. Указанные два набора ребер 86, 88 расположены вдоль двух рядов, соответственно, вдоль окружности. В одном варианте выполнения набор ребер 86, расположенный вдоль одного ряда, расположен со ступенчатым смещением относительно набора ребер 88 другого ряда.

Со ссылкой на Фиг.14 описана иллюстративная охлаждающая камера 85. В проиллюстрированном варианте выполнения охлаждающая камера 85 представляет собой скруббер. В охлаждающей камере 85 также расположена отводящая трубка 87, окружающая погружную трубку 89. Нижняя часть отводящей трубки 87 погружена в жидкий хладагент 91. Между отводящей трубкой 87 и погружной трубкой 89 ограничен кольцевой проход 93. Синтетический горючий газ контактирует с жидким хладагентом 91 для охлаждения и удаления захваченных твердых частиц из синтетического горючего газа.

В проиллюстрированном варианте выполнения сепаратор 95 жидкости расположен вблизи выхода кольцевого прохода 93. Сепаратор 95 жидкости содержит дефлектор 97, соединенный с погружной трубкой 89 и выполненный с возможностью перенаправления потока охлажденного синтетического горючего газа от кольцевого прохода 93 в направлении вниз. Дефлектор 97 может быть снабжен ребрами. Охлажденный синтетический горючий газ, перенаправленнный дефлектором 97, может быть вынужден проходить между рядом ребер. В результате импульс потока синтетического горючего газа подвергается диссипации и доступная площадь сечения потока используется более эффективно. Синтетический горючий газ затем протекает через пространство 99, образованное между отводящей трубкой 87 и стенкой 101 охлаждающей камеры 85 в направлении наверх и выходит сверху.

В соответствии с описанными здесь вариантами выполнения обеспечение дефлекторов, ребер и их комбинации облегчает снижение скорости потока охлажденного синтетического горючего газа, а также увеличение длины пути потока газа между жидким хладагентом и выходным путем охлаждающей камеры. Это приводит к увеличенному времени взаимодействия смеси газа и жидкого хладагента в охлаждающей камере, что ведет к улучшенному удалению захваченного жидкого содержимого из охлажденного синтетического горючего газа. В целом, дефлекторы и ребра могут создавать извилистый путь для потока синтетического горючего газа в охлаждающей камере.

Здесь со ссылкой на Фиг.1-14 следует заметить, что форма дефлектора может меняться в зависимости от применения. Число, форма и конструкция ребер может также быть изменена и оптимизирована в зависимости от применения. Также могут быть предусмотрены различные перестановки и комбинации различных вариантов выполнения.

Со ссылкой на Фиг.15 описана охлаждающая камера 92. В проиллюстрированном варианте выполнения в охлаждающей камере 92 отводящая трубка 94 расположена окружающей погружную трубку 96. Охлажденный синтетический горючий газ проходит через кольцевой проход 98, образованный между погружной трубкой 96 и отводящей трубкой 94 к выходному пути 100 охлаждающей камеры 85. Сепаратор 102 жидкости расположен окружающим погружную трубку 96 и отводящую трубку 94 вблизи выходного пути 100 в охлаждающей камере 92. Синтетический горючий газ охлаждается посредством контакта с жидким хладагентом 104 в охлаждающей камере 92. Сепаратор 102 жидкости может быть многогранным или круглым сепаратором. В проиллюстрированном варианте выполнения сепаратор 102 жидкости представляет собой сепаратор жидкости конической формы. В одном варианте выполнения сепаратор 102 жидкости может быть асимметричным сепаратором жидкости. В другом варианте выполнения сепаратор 102 жидкости может быть симметричным сепаратором жидкости. Сепаратор 102 жидкости описан более подробно со ссылкой на последующие чертежи.

Со ссылкой на Фиг.16 описан сепаратор 102 жидкости, выполненный в соответствии с вариантами выполнения, изображенными на Фиг.15. В проиллюстрированном варианте выполнения сепаратор 102 жидкости представляет собой симметричный многогранный сепаратор. Изображенный сепаратор 102 содержит большое количество отражательных стенок 105 и большое количество V-образных отражательных элементов 106, установленных на отражательных стенках 105. Отражательные элементы 106 установлены сходящимися с каналами 108, образованными между отражательными элементами 106. Отражательные элементы 106 ограничивают площадь поперечного сечения потока вдоль радиального направления в сепараторе 102. К каждому каналу 108 присоединена труба 110. Охлажденный синтетический горючий газ, выходящий через кольцевой проход между погружной трубкой и отводящей трубкой, направляется через сепаратор 102. Охлажденный синтетический горючий газ направляется на внутренние стенки отражательных стенок 105 вследствие инерционных сил. Отражательные элементы 106 выполнены с возможностью отделения жидкого содержимого из потока охлажденного синтетического горючего газа. Другими словами, благодаря сходящейся площади поперечного сечения потока в сепараторе 102, поток синтетического горючего газа будет разрежаться из-за разницы в плотности между жидкостью и газом. Газовая фаза смещается внутрь вдоль радиального направления в сепараторе 102 из-за стратификации потока. Жидкое содержимое будет стремиться коалесцировать на отражательных элементах 106. Удаленное жидкое содержимое высушивается в каналах 108 в трубах 110, а затем направляется в охлаждающую камеру. В некоторых вариантах выполнения отражательные элементы 106 могут быть расположены перпендикулярно поверхности отражательных стенок 105. В некоторых других вариантах выполнения отражательные элементы 106 могут быть расположены под углом вверх к поверхности отражательных стенок.

В соответствии с описанными здесь вариантами выполнения обеспечение отражательных стенок 105 и отражательных элементов 106 облегчает снижение скорости потока охлажденного синтетического горючего газа, а также увеличение длины пути потока газа между жидким хладагентом и выходным путем охлаждающей камеры. Это приводит к увеличенному времени взаимодействия смеси газа и жидкого хладагента в охлаждающей камере, что ведет к улучшенному удалению захваченного жидкого содержимого из охлажденного синтетического горючего газа. Количество захваченного жидкого содержимого в синтетическом горючем газе, выходящим из сепаратора 102, снижается, поскольку скорость потока синтетического горючего газа в радиальном направлении меньше скорости потока синтетического горючего газа в аксиальном направлении. В целом, отражательные стенки 105 и отражательные элементы 106 могут создавать извилистый путь для потока синтетического горючего газа в охлаждающей камере. Сепаратор также предотвращает повторный захват жидкого содержимого в синтетический горючий газ.

Со ссылкой на Фиг.17 описан круглый сепаратор 112 жидкости. В проиллюстрированном варианте выполнения сепаратор 112 жидкости представляет собой асимметричный сепаратор жидкости. Изображенный сепаратор 112 содержит большое количество V-образных отражательных элементов 114. Отражательные элементы 114 установлены сходящимися с каналами 116, образованными между отражательными элементами 114. Здесь следует отметить, что отражательные элементы 114 не расположены равномерно в круглом сепараторе 112 жидкости. Отражательные элементы 114 ограничивают площадь поперечного сечения потока вдоль радиального направления в сепараторе 112. К каждому каналу 116 присоединена труба 118.

Механизмы смягчения захвата, изображенные на Фиг.1-17, могут быть использованы по отдельности или в комбинации один с другим. Кроме того, как можно понять, относительные размеры, формы и геометрии механизмов смягчения захвата могут изменяться. Хотя некоторые варианты выполнения используют для сепаратора жидкости симметричные геометрии, следует понимать, что асимметричные конструкции также могут быть использованы в некоторых вариантах выполнения. Например, путем удаления одного или большего количества ребер из определенной конструкции можно добиться снижения производственных затрат, поддерживая функциональность сепаратора жидкости. Механизмы смягчения захвата могут быть использованы в охлаждающей камере во время первоначальной стадии изготовления, или же механизмы смягчения захвата могут быть модернизированы в существующие охлаждающие узлы и/или скрубберные очистители. Более того, механизмы смягчения захвата могут быть отрегулированы, основываясь на функциональных параметрах, таких как типы углеродного топлива, эффективности системы, нагрузки системы, или условиях окружающей среды, среди других параметров для достижения улучшенной функциональности и управляемости системы.

Настоящее описание для описания изобретения использует примеры, включающие лучший режим, а также позволяющие любому специалисту применять изобретение, включая изготовление и использование любых устройств или систем и выполнения любых описанных здесь способов. Патентоспособный объем изобретения определен формулой изобретения и может включать другие примеры, которые могут быть очевидны для специалистов. Подразумевается, что такие другие примеры находятся в объеме формулы изобретения, если они имеют конструктивные элементы, которые не отличаются от буквальной формулировки формулы изобретения, или же если они содержат эквивалентные конструктивные элементы, которые несущественно отличаются от буквальной формулировки формулы изобретения.

Хотя здесь были проиллюстрированы и описаны только конкретные признаки изобретения, для специалистов может быть очевидно много модификаций и изменений. Таким образом, надо понимать, что приложенная формула изобретения покрывает все такие модификации и изменения, которые подпадают под сущность изобретения.

СПИСОК ЭЛЕМЕНТОВ

10 газификатор

12 наружный кожух

14 камера сгорания

16 охлаждающая камера

18 огнеупорная стенка

20 горелка

22 проход

24 источник топлива

26 проход

28 источник поддерживающего горение газа

30 источник давления

32 запас жидкого хладагента

34 выпускное отверстие

36 ограниченная часть

38 погружная трубка

40 проход

42 кольцо

44 нижний конец

46 отводящая трубка

48 удлиненный цилиндрический корпус

50 кольцевой проход

52 выходной проход

54 сепаратор жидкости

56 дефлектор

58 ребра

60 круговое направление

62 сепаратор жидкости

64 эллиптический дефлектор

66 сепаратор жидкости

67 сепаратор жидкости

68 прямоугольный дефлектор

69 дефлектор

70 сепаратор жидкости

72 трапециевидный дефлектор

74 ребра

76 ребра

78 ребра

80 радиальное направление

82 тангенциальное направление

84 сепаратор жидкости

85 охлаждающая камера

86 ребра

87 отводящая трубка

88 ребра

89 погружная трубка

90 дефлектор

91 жидкий хладагент

92 охлаждающая камера

93 кольцевой проход

94 отводящая трубка

95 сепаратор жидкости

96 погружная трубка

97 дефлектор

98 кольцевой проход

99 пространство

100 выходной проход

101 стенка

102 сепаратор жидкости

104 жидкий хладагент

105 отражательные стенки

106 V-образные отражательные элементы

108 канал

110 труба

112 круглый сепаратор жидкости

114 V-образные отражательные элементы

116 каналы

Изобретение относится к газификаторам, а более конкретно к узлу охлаждающей камеры для газификатора. Газификатор (10) содержит камеру (14) сгорания, в которой обеспечивается сгорание горючего топлива для производства синтетического горючего газа, охлаждающую камеру (16), содержащую жидкий хладагент (32) и расположенную ниже по потоку от камеры (14) сгорания, погружную трубку (38), соединяющую камеру (14) сгорания с охлаждающей камерой (16) и выполненную с возможностью направления синтетического горючего газа из камеры (14) сгорания в охлаждающую камеру (16) с обеспечением его контакта с жидким хладагентом (32) и получения охлажденного синтетического горючего газа, отводящую трубку (46), окружающую погружную трубку (38) и ограничивающую между ними кольцевой проход (50), асимметричный или симметричный сепаратор (54) жидкости, расположенный вблизи выходного пути (52) охлаждающей камеры (16) и выполненный с возможностью удаления захваченного жидкого содержимого из охлажденного синтетического горючего газа, направляемого через кольцевой проход (50) к выходному пути (52), причем указанный асимметричный или симметричный сепаратор жидкости представляет собой дефлектор или многогранный или круглый сепаратор, при этом дефлектор содержит ребра, отверстия или комбинацию ребер и отверстий, а круглый сепаратор представляет собой круглый сепаратор конической формы. Изобретение обеспечивает улучшенный узел охлаждающей камеры как для применений резкого охлаждения, так и для скрубберных применений, выполненный с возможностью удаления захваченного жидкого содержимого по существу из эффлюента газа, создаваемого в газификаторе. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 17 ил.

1. Газификатор (10), содержащий:
камеру (14) сгорания, в которой обеспечивается сгорание горючего топлива для производства синтетического горючего газа,
охлаждающую камеру (16), содержащую жидкий хладагент (32) и расположенную ниже по потоку от камеры (14) сгорания,
погружную трубку (38), соединяющую камеру (14) сгорания с охлаждающей камерой (16) и выполненную с возможностью направления синтетического горючего газа из камеры (14) сгорания в охлаждающую камеру (16) с обеспечением его контакта с жидким хладагентом (32) и получения охлажденного синтетического горючего газа,
отводящую трубку (46), окружающую погружную трубку (38) и ограничивающую между ними кольцевой проход (50),
асимметричный или симметричный сепаратор (54) жидкости, расположенный вблизи выходного пути (52) охлаждающей камеры (16) и выполненный с возможностью удаления захваченного жидкого содержимого из охлажденного синтетического горючего газа, направляемого через кольцевой проход (50) к выходному пути (52), причем указанный асимметричный или симметричный сепаратор жидкости представляет собой дефлектор или многогранный или круглый сепаратор, при этом дефлектор содержит ребра, отверстия или комбинацию ребер и отверстий, а круглый сепаратор представляет собой круглый сепаратор конической формы.

2. Газификатор (10) по п.1, в котором охлаждающая камера (16) содержит камеру резкого охлаждения для газификатора (10).

3. Газификатор (10) по п.1, в котором охлаждающая камера (16) содержит скруббер.

4. Газификатор (10) по п.1, в котором дефлектор (56) присоединен к погружной трубке (38) и выполнен с возможностью перенаправления потока охлажденного синтетического горючего газа из кольцевого прохода (50).

5. Газификатор (10) по п.4, в котором ребра (58) выполнены с возможностью удаления захваченного жидкого содержимого из охлажденного синтетического горючего газа, направляемого через кольцевой проход (50) к выходному пути (52).

6. Газификатор (10) по п.1, в котором асимметричный или симметричный сепаратор (54) жидкости содержит конический многогранный сепаратор.

7. Газификатор (10) по п.6, в котором асимметричный или симметричный сепаратор (54) жидкости содержит отражательные элементы (106, 114), установленные на коническом многогранном или круглом сепараторе и выполненные с возможностью удаления захваченного жидкого содержимого из охлажденного синтетического горючего газа, направляемого через кольцевой проход (50) к выходному пути (52).

8. Газификатор (10) по п.7, в котором асимметричный или симметричный сепаратор (54) жидкости содержит канал (108), образованный между взаимно смежными отражательными элементами (106, 114), причем канал (108) выполнен с возможностью отвода удаленной захваченной жидкости.

9. Газификатор (10), содержащий:
камеру (14) сгорания, в которой обеспечивается сгорание горючего топлива для производства синтетического горючего газа,
охлаждающую камеру (16), содержащую жидкий хладагент и расположенную ниже по потоку от камеры (14) сгорания,
погружную трубку (38), соединяющую камеру (14) сгорания с охлаждающей камерой (16) и выполненную с возможностью направления синтетического горючего газа из камеры (14) сгорания в охлаждающую камеру (16) с обеспечением его контакта с жидким хладагентом и получения охлажденного синтетического горючего газа,
отводящую трубку (46), окружающую погружную трубку (38) и ограничивающую между ними кольцевой проход (50),
асимметричный или симметричный сепаратор (54) жидкости с ребрами, расположенный вблизи выходного пути (52) охлаждающей камеры (16) и выполненный с возможностью удаления захваченного жидкого содержимого из охлажденного синтетического горючего газа, направляемого через кольцевой проход (50) к выходному пути (52), причем указанный сепаратор жидкости с ребрами представляет собой дефлектор, присоединенный к погружной трубке и содержащий один или более рядов ребер, причем каждый ряд содержит ребра, расположенные на расстоянии друг от друга вдоль окружного направления соответствующего ряда.

10. Газификатор (10), содержащий:
камеру (14) сгорания, в которой обеспечивается сгорание горючего топлива для производства синтетического горючего газа,
охлаждающую камеру (16), содержащую жидкий хладагент и расположенную ниже по потоку от камеры (14) сгорания,
погружную трубку (38), соединяющую камеру (14) сгорания с охлаждающей камерой (16) и выполненную с возможностью направления синтетического горючего газа из камеры (14) сгорания в охлаждающую камеру (16) с обеспечением его контакта с жидким хладагентом и получения охлажденного синтетического горючего газа,
отводящую трубку (46), окружающую погружную трубку (38) и ограничивающую между ними кольцевой проход (50),
асимметричный или симметричный многогранный или круглый сепаратор (54) жидкости, расположенный вблизи выходного пути (52) охлаждающей камеры (16) и выполненный с возможностью удаления захваченного жидкого содержимого из охлажденного синтетического горючего газа, направляемого через кольцевой проход (50) к выходному пути (52), причем указанный асимметричный или симметричный круглый сепаратор жидкости представляет собой круглый сепаратор конической формы.