CN101855507A - 用于制造合成气冷却器热板的方法以及合成气冷却器热板 - Google Patents

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Abstract

提供一种制造合成气冷却器的方法。该方法包括将管笼联接在合成气冷却器内，以及将多个热板(112)联接到管笼(127)上，以促进在冷却器合成气中的蒸汽产生。至少第一热板具有下列项中的至少一个：大于第二热板的长度的长度、非线性的几何形状以及相对于合成气冷却器的壁倾斜的角度位置。

Description

用于制造合成气冷却器热板的方法以及合成气冷却器热板
技术领域
本发明一般地涉及气化***，且更具体地，涉及用于制造合成气冷却器热板的方法和***。
背景技术
至少一些已知的气化***将燃料、空气或氧气、蒸汽和/或石灰石的混合物转换为部分燃烧的气体(有时称为“合成气”)的输出。将该热的燃烧气体供给至燃气涡轮发动机的燃烧器，燃气涡轮发动机给用于向电力网供给电能的发电机提供动力。将来自至少一些已知的燃气涡轮发动机的废气供给至热回收蒸汽发生器，其产生用于驱动蒸汽涡轮机的蒸汽。也可将由蒸汽涡轮机产生的动力用来驱动向电力网提供电能的发电机。
另外，一些已知的气化***从合成气中回收热，以产生用于向蒸汽涡轮机提供动力的额外蒸汽。典型地，通过使合成气越过合成气冷却器的热板而产生蒸汽。热板是锅炉管的阵列，当将热从合成气传导至在锅炉管内流动的锅炉给水时，锅炉管产生蒸汽。然而，由于合成气内的固体变得在热板的表面上堆积，一些已知的热板设计仅可提供有限的辐射和对流热提取。因此，从合成气至锅炉给水的传热可被减少，并且因而蒸汽产生可能是有限的。防止在合成气内的固体的过量堆积的一种已知方法包括以竖向方式定向热板的管，并且将管离合成气流的中心线隔开一段距离。然而，此类设计经常是成本高昂的和/或增加合成气冷却器的尺寸和/或重量。
发明内容
在一方面，提供了一种用于制造合成气冷却器的方法。该方法包括将管笼(tube cage)联接在合成气冷却器内，并且将多个热板联接到管笼上以促进在合成气冷却器中的蒸汽产生。至少第一热板具有下列项中的至少一个：大于第二热板长度的长度、非线性的几何形状、以及相对于合成气冷却器的壁倾斜的角度位置。
在另一个方面，提供了一种合成气冷却器。该合成气冷却器包括管笼和联接到管笼上以促进在合成气冷却器中的蒸汽产生的多个热板。至少第一热板具有下列项中的至少一个：大于第二热板长度的长度、非线性的几何形状以及相对于合成气冷却器的壁倾斜的角度位置。
在又一个方面，提供了多个热板。热板构造成联接到合成气冷却器的管笼上，以促进在合成气冷却器中的蒸汽产生。至少第一热板具有下列项中的至少一个：大于第二热板长度的长度、非线性的几何形状以及相对于合成气冷却器的壁倾斜的角度位置。
附图说明
图1是示例性整体煤气化联合循环(IGCC)***的示意图；
图2是可与在图1中显示的***使用的示例性合成气冷却器的示意性横截面图；
图3是可与在图2中显示的合成气冷却器使用的多个热板的示例性实施例；
图4是在图3中显示的多个热板的备选实施例；
图5是可与在图2中显示的合成气冷却器使用的多个热板的另一个备选的实施例；
图6是可与在图2中显示的合成气冷却器使用的多个热板的又一个备选的实施例；
图7是可与在图2中显示的合成气冷却器使用的多个热板的再一个备选的实施例；
图8是可与在图2中显示的合成气冷却器使用的多个热板的另一个备选的实施例；
图9是可与在图2中显示的合成气冷却器使用的多个热板的另一个备选的实施例；
图10是可与在图2中显示的合成气冷却器使用的多个热板的又一个备选的实施例；
图11是在图10中显示的多个热板的顶视图；
图12是可与在图2中显示的合成气冷却器使用的多个热板的再一个备选的实施例；以及
图13是可与在图2中显示的合成气冷却器使用的多个热板的另一个备选的实施例。
具体实施方式
本发明提供用来在合成气冷却器中使用的多个热板，其中，至少一个热板或者具有大于第二热板的长度的长度，或者具有非线性的几何形状，和/或以相对于合成气冷却器的壁倾斜的角度联接到合成气冷却器的管笼上。具体地，本发明提供各种构造，在这些构造中，将热板的已知几何形状从均一直的、放射状地定位的结构修改成在其中使用不同的数量、角度和/或长度的热板的不同几何构造。在此处所述的不同热板设计促进在合成气和热板的管内的锅炉给水之间增强辐射和对流热提取。另外，此类热板构造促进更紧凑和/或更有成本效率的合成气冷却器的设计。
应该指出的是尽管本发明关于可在合成气冷却器中使用的热板而描述，但本领域普通技术人员应该理解的是本发明不限于仅在合成气冷却器中使用。相反，本发明可在利用热交换的任何***中使用。另外，为简单起见，本发明仅关于产生作为合成气产生的副产物的蒸汽而描述。然而，如本领域普通技术人员将理解的是，本发明不限于产生蒸汽；相反，可使用本发明以产生热交换的任何副产物。
图1是示例性整体煤气化联合循环(IGCC)发电***10的示意图。IGCC***10通常包括主空气压缩机12、流动连通地联接到压缩机12上的空气分离单元(ASU)14、流动连通地联接到ASU 14上的气化器16、流动连通地联接到气化器16上的合成气冷却器18、流动连通地联接到合成气冷却器18上的燃气涡轮发动机20以及流动连通地联接到合成气冷却器18上的蒸汽涡轮机22。
在运行中，压缩机12压缩周围空气，周围空气随后被引导至ASU14。在该示例性实施例中，除了来自压缩机12的压缩空气之外，也将来自燃气涡轮发动机压缩机24的压缩空气供给至ASU 14。备选地，将来自燃气涡轮发动机压缩机24的压缩空气供给至ASU 14，而不是将来自压缩机12的压缩空气供给至ASU 14。在该示例性实施例中，ASU 14使用压缩空气来产生被气化器16使用的氧气。更具体地，ASU14将压缩空气分离成氧气(O2)和气体副产物(有时候称为“过程气”)的分开的流。将O2流引导至气化器16用于产生被燃气涡轮发动机20用作燃料的部分燃烧的气体(在本文中称为“合成气”)，如在下文中更详细地描述。
由ASU 14产生的过程气包括氮气，并且在本文中其将称为“氮过程气”(NPG)。该NPG还可包括例如但不限于氧气和/或氩气的其它气体。例如，在该示例性实施例中，NPG包括在大约95％和大约100％之间的氮气。在该示例性实施例中，将至少其中一些NPG流从ASU14排放至大气中，并且将其中一些NPG流注入在燃气涡轮发动机燃烧器26内的燃烧区域(未显示)，以促进控制发动机20的排放，且更具体地，促进降低燃烧温度并且减少来自发动机20的氮氧化物排放。在该示例性实施例中，IGCC***10包括压缩机28，用于在将氮过程气流注入燃气涡轮发动机燃烧器26的燃烧区域之前将其压缩。
在该示例性实施例中，气化器16将从燃料源30供给的燃料、由ASU 14供给的O2、蒸汽和/或石灰石转换为被燃气涡轮发动机20作为燃料使用的合成气的输出。尽管气化器16可使用任何燃料，但在该示例性实施例中，气化器16使用煤、石油焦炭、残油、乳化油、沥青砂和/或其它类似燃料。此外，在该示例性实施例中，由气化器16产生的合成气包括二氧化碳。
在该示例性实施例中，将由气化器16产生的合成气引导至合成气冷却器18，以促进冷却合成气，如在下文中更详细地描述。将冷却的合成气从冷却器18引导至净化装置32，用于在将合成气引导至燃气涡轮发动机燃烧器26用于其的燃烧之前清洁该合成气。在清洁期间可从合成气中分离二氧化碳(CO2)，并且在该示例性实施例中，可将二氧化碳排放至大气中。燃气涡轮发动机20驱动向电力网(未显示)供给电能的发电机34。将来自燃气涡轮发动机20的排出气体引导至热回收蒸汽发生器36，该热回收蒸汽发生器36产生用于驱动蒸汽涡轮机22的蒸汽。由蒸汽涡轮机22产生的动力驱动向电力网提供电能的发电机38。在该示例性实施例中，将来自热回收蒸汽发生器36的蒸汽供给至气化器16以产生合成气。
此外，在该示例性实施例中，***10包括泵40，该泵40将沸水从蒸汽发生器36供给至合成气冷却器18，以促进冷却从气化器16引导的合成气。将该沸水引导穿过合成气冷却器18，在其中，水转换成蒸汽。随后来自冷却器18的蒸汽返回到蒸汽发生器36，用于在气化器16、合成气冷却器18和/或蒸汽涡轮机22内使用。
图2显示了可与***10使用的示例性合成气冷却器100的示意性横截面图。在该示例性实施例中，合成气冷却器100是辐射合成气冷却器。合成气冷却器100包括具有顶部开口(未显示)和底部开口(未显示)的压力容器壳体102，顶部开口和底部开口通常沿着冷却器中心线104彼此同心地对齐。如在本文中所述，“轴向”方向是大体上平行于中心线104的方向，“向上”方向是通常朝向壳体顶部开口的方向，“向下”方向是通常朝向底部开口的方向。合成气冷却器100具有从中心线104到壳体102的外表面106测量的半径R。此外，在该示例性实施例中，冷却器100的顶部(未显示)包括多个下导管开口(未显示)和多个立管开口(未显示)，它们限制了顶部开口的范围。在该示例性实施例中，壳体102由压力容器品质钢制成，例如但不限于铬钼铸钢。因而，促进壳体102承受流动穿过合成气冷却器100的合成气的工作压力。此外，在该示例性实施例中，壳体顶部开口与气化器16联接成流动连通，用于接收从气化器16排出的合成气。在该示例性实施例中，壳体102的底部开口与渣收集单元(未显示)联接成流动连通，以使得能够收集在气化和/或冷却期间形成的固体微粒。
在该示例性实施例中，壳体102内是多个传热介质供给管线(在本文中也称为“下导管”)108、传热壁(在本文中也称为“管壁“)110以及多个传热板(在本文中也称为“热板”)112。更具体地，在该示例性实施例中，下导管108径向地位于壳体102内，管壁110径向地在下导管108内，而热板112布置在管壁110内使得管壁110大体上限定热板112的范围。通常，在该示例性实施例中，下导管108从中心线104以半径R1向外定位，管壁110从中心线104以半径R2定位，其中半径R1大于半径R2，而半径R大于半径R1和R2。备选地，以其它定向布置壳体102、下导管108、管壁110和/或热板112。
如在本文中所述，在该示例性实施例中，下导管108向合成气冷却器100供给传热介质114，例如来自蒸汽发生器36的水。更具体地，下导管108经由较低的歧管200将传热介质114供给至管壁110和热板112，如在下文中更详细描述。在该示例性实施例中，较低的歧管200靠近冷却器底部开口联接，并且因而在冷却器顶部开口的下游，合成气穿过该冷却器顶部开口进入冷却器100。在该示例性实施例中，下导管108包括管116，管116由使冷却器100和/或***10能够如本文中所述起作用的材料制成。此外，在该示例性实施例中，在壳体102和管壁110之间限定的间隙118可被增压以促进降低对管壁110引起的压力。
在该示例性实施例中，管壁110包括用隔板(在本文中也称为“连接板(web)”)(未显示)联接在一起的多个周向隔开、轴向排列的管120。尽管在该示例性实施例中，管壁110仅包括一排管120，但在其它实施例中，管壁110可包括多于一排管120。更具体地，在该示例性实施例中，隔板和管120联接在一起，使得管壁110对合成气是大体上不可渗透的。因而，管壁110大体上将合成气保持在冷却器100的内部部分122中，该内部部分122有效地与下导管108和/或壳体102隔离。因而，管壁11 0限定封闭空间，合成气可流动穿过该封闭空间。在该示例性实施例中，将热从保持在管壁110内的合成气传导至流经管120的传热介质114。管120和/或隔板由具有使得冷却器100能够如本文所述起作用的传热特性的材料制成。此外，在该示例性实施例中，管壁110联接到延伸穿过壳体102的顶部(未显示)的立管上，使得可将被加热的传热介质114从冷却器100引导至例如热回收蒸汽发生器36(在图1中显示)。
在该示例性实施例中，各热板112均包括用隔板126联接在一起的多个管124。各热板112均可包括使得冷却器100能够如本文中所述起作用的任何数量的管124。尽管热板112在图2中显示成通常径向地定向，且管124通常轴向地排列，但热板112和/或管124可定向和/或构造成使得冷却器100能够如本文中所述起作用的任何合适的定向和/或构造。此外，在该示例性实施例中，热板112联接到管笼127上。具体地，在该示例性实施例中，管笼127包括较低的入口管128和上方的出口管(未显示)。热板112联接到较低的入口管128上并且联接到上方的出口管(未显示)上。更具体地，在该示例性实施例中，热板112以较低的入口管128和上方的出口管之间大体上垂直的阵列延伸。备选地，热板112可相对于管128以任何角度定向，和/或可从较低的入口管128布置成不同的阵列。
图3是可与合成气冷却器100使用的多个热板200的示例性实施例。图4是热板200的备选实施例。在该示例性实施例中，热板200包括各具有第一长度L1的第一多个热板202，以及各具有大于第一长度L1的第二长度L2的第二多个热板204。热板200围绕合成气冷却器中心线104周向地定位。具体地，尽管图3和图4仅显示了热板200的半圆形布置，但本领域普通技术人员将理解的是在一个实施例中，热板200充分限定中心线104的范围。在一个备选的实施例中，热板200围绕中心线104延伸任何合适的弓形距离。
在图3中图示的实施例中，单个热板202周向地定位在各对相邻的热板204之间。在图4中图示的实施例中，一对热板202周向地定位在各对相邻的热板204之间。在一个备选的实施例中，在各对相邻的热板204之间可周向地定位任何数量的热板202。在又一个实施例中，在相邻对的热板202之间可定位任何数量的热板204。另外，在该示例性实施例中，各个热板200从合成气冷却器100的壁或壳体(在图2中显示)朝中心线104大体上径向向内地延伸。在一个备选的实施例中，热板200从合成气冷却器100的壁以任何合适的倾斜角度延伸。此外，热板200构造成联接到管笼(在图2中显示)上并且大体上垂直地延伸穿过合成气冷却器100。另外，热板200的构造具有备选的长度L1和L2，其促进将热板200的整体尺寸减少至小于已知热板的尺寸，并且与已知的合成气冷却器热板相比，还增加了热板200对合成气冷却器100的流路的暴露。
在运行期间，从气化器(在图1中显示)排出的合成气流被引导进入合成气冷却器100的顶部。合成气沿着热板200流动以促进加热流动穿过热板200的锅炉给水，以产生蒸汽。本质上，由于有限的视觉通路(sight pathways)，流动经过合成气冷却器100的合成气由于颗粒物质而在光学上浓密，颗粒物质限制了传导到热板200的辐射热。此外，在合成气流内的颗粒物质可具有堆积在热板200上的倾向，因而减少传热。然而，在该示例性实施例中，垂直定向和增加的热板200对合成气流路的暴露促进减少来自合成气流的固体的堆积。因此，从合成气流到锅炉给水的传热以及蒸汽产生被促进增加。此外，热板200的减少的尺寸促进减少合成气冷却器100的整体长度和/或直径，而不会不利地影响蒸汽产生和/或增加取决于合成气冷却器100的尺寸的制造成本。
图5图示了可与合成气冷却器100使用的多个热板250的另一个实施例。在该示例性实施例中，热板250包括第一多个热板252和第二多个热板254。在该示例性实施例中，热板252是大体上线性的；然而本领域普通技术人员将理解的是，在备选的实施例中，热板252是非线性的。另外，在该示例性实施例中，热板254是大体上弓形的；然而本领域普通技术人员将理解的是，在备选的实施例中，热板254是大体上线性的和/或具有另一种非线性的形状。
热板250围绕中心线104周向地隔开。具体地，尽管图5仅图示了热板250的半圆，但本领域普通技术人员将理解的是，在一个实施例中，热板250完全地围绕中心线104隔开。在备选的实施例中，热板250围绕中心线隔开任何弓形的距离，这使得冷却器100能够如本文中所述起作用。另外，在该示例性实施例中，热板252从合成气冷却器100的壁或壳体(在图2中显示)朝中心线104大体上径向向内地延伸。在备选的实施例中，热板252从合成气冷却器100的壁以倾斜的角度延伸。热板254沿着合成气冷却器的壁的内周界大体上周向地环绕中心线104延伸。热板254还成角度从热板252向外延伸。具体地，在该示例性实施例中，各热板254从热板252延伸距离D1，这使得各热板254能够叠盖相邻的热板252和相邻的热板254。在备选的实施例中，热板254并不叠盖相邻的热板252和/或254。在又一个实施例中，热板254叠盖相邻的热板252，但不叠盖相邻的热板254。在另外实施例中，热板254叠盖任何数量的相邻的热板252和/或254，这使得合成气冷却器100能够如本文中所述起作用。
此外，热板250构造成联接到管笼(在图2中显示)上，并且大体上垂直地延伸穿过合成气冷却器100。另外，与已知热板的尺寸相比，热板250的L形构造促进减少热板250的整体尺寸，并且与已知的合成气冷却器热板相比，还增加热板250对合成气冷却器100的流路的暴露。
在运行期间，将从气化器(在图1中显示)排出的合成气流引入合成气冷却器100的顶部。合成气沿着热板250流动以促进加热流动穿过热板250的锅炉给水，以产生蒸汽。本质上，由于有限的视觉通路，流动经过合成气冷却器100的合成气由于颗粒物质而在光学上浓密，颗粒物质限制了传导到热板250的辐射热。另外，在合成气流内的颗粒物质可具有堆积在热板250上的倾向，从而减少传热。然而，在该示例性实施例中，垂直定向和增加的热板250对合成气流路的暴露促进减少来自合成气流的固体的堆积。因此，从合成气流到锅炉给水的传热以及蒸汽产生被促进增加。此外，热板250的减少的尺寸促进减小合成气冷却器100的整体长度和/或直径，而不会不利地影响蒸汽产生和/或增加取决于合成气冷却器100的尺寸的制造成本。
图6是可与合成气冷却器100使用的多个热板300的另一个实施例。在该示例性实施例中，热板300是大体上弓形的。另外，热板300围绕中心线104周向地隔开。具体地，尽管图6仅图示了热板300的半圆，但本领域普通技术人员将理解的是，在一个实施例中，热板300完全地围绕中心线104隔开。在备选的实施例中，热板300围绕中心线104隔开任何合适的距离，这使得合成气冷却器100能够如本文中所述起作用。另外，在该示例性实施例中，热板300从合成气冷却器100的壁或壳体(在图2中显示)朝向中心线104大体上径向地向内延伸。在备选的实施例中，热板300从合成气冷却器的壁以倾斜的角度延伸。在一个实施例中，热板300具有不同的长度。具体地，热板300包括具有第一长度L3的第一多个热板302和具有大于第一长度L3的第二长度L4的第二多个热板304。在另一个实施例中，各个热板300具有相同的长度。
此外，热板300构造成联接到管笼(在图2中显示)上并且大体上垂直地延伸穿过合成气冷却器100。另外，热板300的弓形的构造将热板300的整体尺寸减少到小于已知热板的尺寸，并且与已知的合成气冷却器热板相比，还促进热板300对合成气冷却器100的流路的暴露。
在运行期间，将从气化器(在图1中显示)排出的合成气流引导进入合成气冷却器100的顶部。合成气沿热板300流动以促进加热流动穿过热板300的锅炉给水，以产生蒸汽。本质上，由于有限的视觉通路，流动经过合成气冷却器100的合成气由于颗粒物质而在光学上浓密，颗粒物质限制了传导到热板300的辐射热。另外，在合成气流内的颗粒物质可能具有堆积在热板300上的倾向，从而减少传热。然而，在该示例性实施例中，垂直定向和增加的热板300对合成气流路的暴露促进减少来自合成气流的固体的堆积。因此，从合成气流到锅炉给水的传热以及蒸汽产生被促进增加。此外，热板300的减少的尺寸促进减小合成气冷却器100的整体长度和/或直径，而不会不利地影响蒸汽产生和/或增加取决于合成气冷却器100的尺寸的制造成本。
图7是可与合成气冷却器100使用的多个热板350的再一个实施例。在该示例性实施例中，热板350是大体上线性的并且具有相同的长度L5。在备选的实施例中，热板350是大体上非线性的。在又另一个实施例中，热板350具有不同的长度。热板350围绕中心线1 04周向地隔开。具体地，尽管图7仅图示了热板350的半圆，但本领域普通技术人员将理解的是，在一个实施例中，热板350完全地围绕中心线104隔开。在备选的实施例中，热板350围绕中心线104隔开任何合适的距离，这使得合成气冷却器100能够如本文中所述起作用。另外，在该示例性实施例中，热板350从合成气冷却器100的壁或壳体(在图2中显示)朝向中心线104以倾斜的角度延伸。
此外，热板350构造成联接到管笼(在图2中显示)上并且大体上垂直地延伸穿过合成气冷却器100。另外，热板350相对于合成气冷却器壁以倾斜的角度延伸的构造将热板350的整体尺寸减少到小于已知热板的尺寸，并且与已知的合成气冷却器热板相比，还增加热板350对合成气冷却器100的流路的暴露。
在运行期间，将从气化器(在图1中显示)排出的合成气流引导进入合成气冷却器100的顶部。合成气沿热板350流动以促进加热流动穿过热板350的锅炉给水，以产生蒸汽。本质上，由于有限的视觉通路，流动经过合成气冷却器100的合成气由于颗粒物质而在光学上浓密，颗粒物质限制了传导到热板350的辐射热。另外，在合成气流内的颗粒物质可具有堆积在热板350上的倾向，从而减少传热。然而，在该示例性实施例中，垂直定向和增加的热板350对合成气流路的暴露促进减少来自合成气流的固体的堆积。因此，从合成气流到锅炉给水的传热以及蒸汽产量被促进增加。此外，热板350的减少的尺寸促进减小合成气冷却器100的整体长度和/或直径，而不会不利地影响蒸汽产生和/或增加取决于合成气冷却器100的尺寸的制造成本。
图8是可与合成气冷却器100使用的多个热板400的备选实施例。热板400包括第一多个热板402和第二多个热板404。热板400围绕中心线104周向地隔开。具体地，尽管图8仅图示了热板400的半圆，但本领域普通技术人员将理解的是，在一个实施例中，热板400完全地围绕中心线104隔开。在备选的实施例中，热板400围绕中心线104隔开任何距离，这使得热板400能够如本文中所述起作用。在该示例性实施例中，热板404从热板402径向地向内定位。具体地，热板402从合成气冷却器100的壁或壳体(在图2中显示)朝向中心线104径向地向内延伸，并且热板404从热板402朝向中心线1 04向内延伸。在一个备选的实施例中，热板402从合成气冷却器的壁以倾斜的角度延伸。另外，在该示例性实施例中，热板404从热板402以倾斜的角度延伸。具体地，第一热板406从各热板402在第一方向上倾斜地延伸，而第二热板408从各热板402在相对的方向上倾斜地延伸，使得一个热板402和一对热板404在垂直于轴向中心线104的平面上形成Y形。
在该示例性实施例中，热板400是大体上线性的，然而，本领域普通技术人员将理解的是在备选的实施例中，热板400是非线性的。另外，在该示例性实施例中，热板402具有长度L6，而热板404具有大于长度L6的长度L7。在备选的实施例中，长度L6大于长度L7。在另一个实施例中，长度L6大体上与长度L7相等。在又一个实施例中，热板402具有不同的长度和/或热板404具有不同的长度。
此外，热板400构造成联接到管笼(在图2中显示)上并且大体上垂直地延伸穿过合成气冷却器100。另外，热板400的Y形构造将热板400的整体尺寸减少到小于已知热板的尺寸，并且与已知的合成气冷却器热板相比，还增加热板400对合成气冷却器100的流路的暴露。
在运行期间，将从气化器(在图1中显示)排出的合成气流引导进入合成气冷却器100的顶部。合成气沿热板400流动以促进加热流动穿过热板400的锅炉给水，以产生蒸汽。本质上，由于有限的视觉通路，流动经过合成气冷却器100的合成气由于颗粒物质而在光学上浓密，颗粒物质限制了传导到热板400的辐射热。另外，在合成气流内的颗粒物质可具有堆积在热板400上的倾向，从而减少传热。然而，在该示例性实施例中，垂直定向和增加的热板400对合成气流路的暴露促进减少来自合成气流的固体的堆积。因此，从合成气流到锅炉给水的传热和蒸汽产生被促进增加。此外，热板400的减少的尺寸促进减小合成气冷却器100的整体长度和/或直径，而不会不利地影响蒸汽产生和/或增加取决于合成气冷却器100的尺寸的制造成本。
图9是可与合成气冷却器100使用的多个热板450的另一个实施例。热板450包括第一多个热板452和第二多个热板454。热板450围绕中心线104周向地隔开。具体地，尽管图9仅图示了热板450的半圆，但本领域普通技术人员将理解的是，在一个实施例中，热板450完全地围绕中心线104隔开。在备选的实施例中，热板450围绕中心线104隔开任何距离，这使得合成气冷却器100能够如本文中所述起作用。在该示例性实施例中，热板452从热板454径向地向内定位。具体地，热板452从中心线104朝向合成气冷却器100的壁或壳体(在图2中显示)径向地向外延伸，并且热板454从热板452朝向合成气冷却器100的壁向外延伸。在一个备选的实施例中，热板452从中心线104以相对于合成气冷却器100的壁倾斜的角度延伸。另外，在该示例性实施例中，热板454从热板452以倾斜角度延伸。具体地，第一热板456从各热板452在第一方向上倾斜地延伸，第二热板458从各热板452在相对的方向上倾斜地延伸，使得一个热板452和一对热板454形成Y形。
在该示例性实施例中，热板450是大体上线性的，然而，本领域普通技术人员将理解的是在备选的实施例中，热板450是非线性的。另外，在该示例性实施例中，热板452具有长度L8，而热板404具有大于长度L8的长度L9。在一个备选的实施例中，长度L8大于长度L9。在另外的实施例中，长度L8与长度L9大体上相等。在又一个实施例中，热板452具有不同长度和/或热板454具有不同长度。
此外，热板450构造成联接到管笼(在图2中显示)上并且大体上垂直地延伸穿过合成气冷却器100。另外，热板450的Y形构造将热板450的整体尺寸减少到小于已知热板的尺寸，并且与已知的合成气冷却器热板相比，还增加热板450对合成气冷却器100的流路的暴露。
在运行期间，将从气化器(在图1中显示)排出的合成气流引导进入合成气冷却器100的顶部。合成气沿热板450流动以促进加热流动穿过热板450的锅炉给水，以产生蒸汽。本质上，由于有限的视觉通路，流动经过合成气冷却器100的合成气由于颗粒物质而在光学上浓密，颗粒物质限制了传导到热板450的辐射热。另外，在合成气流内的颗粒物质可具有堆积在热板450上的倾向，从而减少传热。然而，在该示例性实施例中，垂直定向和增加的热板450对合成气流路的暴露促进减少来自合成气流的固体的堆积。因此，从合成气流到锅炉给水的传热和蒸汽产生被促进增加。此外，热板450的减少的尺寸促进减小合成气冷却器100的整体长度和/或直径，而不会不利地影响蒸汽产生和/或增加取决于合成气冷却器100的尺寸的制造成本。
图10是可与合成气冷却器100使用的多个热板500的另外实施例。图11是热板500的顶视图。热板500是螺旋形的。具体地，各热板500均垂直地沿着中心线104并且周向地围绕中心线104延伸。另外，各热板500从中心线104朝向合成气冷却器100的壁或壳体(在图2中显示)向外延伸距离L10。此外，各热板500叠盖相邻热板500，使得多个热板500形成螺旋形螺杆式样。
热管500构造成联接到管笼(在图2中显示)上并且大体上垂直地延伸穿过合成气冷却器100。另外，热板500的螺旋形构造将热板500的整体尺寸减少到小于已知热板的尺寸，并且与已知的合成气冷却器热板相比，还增加热板500对合成气冷却器100的流路的暴露。
在运行期间，将从气化器(在图1中显示)排出的合成气流引导进入合成气冷却器100的顶部。合成气沿热板500流动以促进加热流动穿过热板500的锅炉给水，以产生蒸汽。本质上，由于有限的视觉通路，流动经过合成气冷却器100的合成气由于颗粒物质而在光学上浓密，颗粒物质限制了传导到热板500的辐射热。另外，在合成气流内的颗粒物质可具有堆积在热板500上的倾向，从而减少传热。然而，在该示例性实施例中，垂直定向和增加的热板500对合成气的流路的暴露促进减少来自合成气流的固体的堆积。因此，从合成气流到锅炉给水的传热和蒸汽产生被促进增加。此外，热板500的减少的尺寸促进减小合成气冷却器100的整体长度和/或直径，而不会不利地影响蒸汽产量和/或增加取决于合成气冷却器100的尺寸的制造成本。
图12是可与合成气冷却器100使用的多个热板550的又一个实施例。热板550包括第一部分热板552和第二部分热板554。具体地，热板552构造成与热板300(在图6中显示)基本上类似，而热板554构造成与热板500(在图10和图11中显示)基本上类似。
图13是可与合成气冷却器100使用的多个热板600的备选实施例。热板600包括第一部分热板602和第二部分热板604。具体地。热板602构造成与在图8中所示热板300的实施例基本上类似，而热板604构造成与在图7中所示的热板300的实施例基本上类似。
尽管图12和图13仅图示了在图6、图10和图11中所示的热板的组合，但本领域普通技术人员将理解的是，在图3至图11中显示的任何热板可组合使用，以形成可与合成气冷却器100使用的多个热板。
具体地，在本文中所述热板的任何组合将促进减少来自合成气流的固体的堆积，从而增加从合成气流到锅炉给水的传热，并且增加蒸汽产生。此外，在本文中所述的热板的任何组合在保持蒸汽产生并且减少取决于合成气冷却器100的尺寸的成本的同时，将促进减小合成气冷却器100的长度和/或直径。
在一个实施例中，提供用于制造合成气冷却器的方法。该方法包括将管笼联接在合成气冷却器内，并且将多个热板联接到管笼上以促进在合成气冷却器中的蒸汽产生。至少第一热板具有下列项中的至少一个：大于第二热板长度的长度、非线性的几何形状以及相对于合成气冷却器的壁倾斜的角度位置。在该示例性实施例中，该方法包括将多个热板围绕合成气冷却器的中心线周向地联接。
另外，在一个实施例中，该方法包括将第一热板相对于第二热板成角度联接。在另一个实施例中，该方法包括制造至少一个弓形的热板。在又一个实施例中，该方法包括制造至少一个螺旋形热板。此外，在该示例性实施例中，该方法包括制造带有增加的表面面积的多个热板的至少其中一个，以促进改善在合成气冷却器中的蒸汽产生。在该示例性实施例中，该方法还包括制造具有促进减少合成气冷却器的整体尺寸的几何形状的多个热板的至少其中一个。
如上所述的***和方法在保持蒸汽产生和减少取决于合成气冷却器的尺寸的成本的同时，促进减少合成气冷却器的整体长度和/或直径。具体地，在运行期间，从气化器将合成气流排出进入垂直定向的合成气冷却器的顶部。该合成气然后沿热板流动，以加热流动穿过热板的锅炉的给水，从而产生蒸汽。本质上，由于有限的视觉通路，流动经过合成气冷却器的合成气由于颗粒物质而在光学上浓密，颗粒物质限制了传导到热板的辐射热。另外，合成气流内的颗粒物质还可堆积在热板上，进一步减少传热。
因此，在本文中公开的热板定向成垂直样式，并且从合成气冷却器的中心线隔开，以促进防止来自合成气流的固体的堆积。此外，与已知的合成气冷却器相比，在本文中所述的热板构造成促进提供热板表面面积对合成气冷却器的流路的更大的暴露。具体地，在本文中所述的热板构造成具有几何形状构造，其中热板的数量、角度和长度与已知的合成气冷却器热板不同。更具体地，热板构造成具有不同长度和/或非线性的几何形状和/或构造成以相对于合成气冷却器的壁倾斜的角度联接到管笼上。
通过减少固体的堆积并且增加热板的表面面积，在本文中公开的热板促进增加从合成气流到锅炉给水的传热，从而增加蒸汽产量。另外，在本文中所述的热板构造成在合成气冷却器内需要更少的空间。因此，热板在维持蒸汽产生并且减少取决于合成气冷却器的尺寸的成本的同时，促进减少合成气冷却器的整体长度和/或直径。
如在本文中使用的，以单数叙述的以及前面带有词“一”或“一个”的元件或步骤应该理解为不把多个所述元件或步骤排除在外，除非该类排除被明确地指出。另外，对本发明的“一个实施例”的提及并非意图被解释成将也包括所述特征的另外实施例的存在排除在外。
以上详细地描述了用于制造合成气冷却器热板的***和方法的示例性实施例。图示的***和方法并不限于在本文中所述的具体实施例，相反，可与本文所述的其它构件独立且分开地利用***的构件。另外，可与本文中所述的其它步骤独立且分开地利用在方法中描述的步骤。
虽然已经根据各种具体实施例描述了本发明，但将认识到可用处在权利要求书的精神和范围内的改型实践本发明。

Claims (20)

1.一种制造合成气冷却器的方法，所述方法包括：
将管笼联接在合成气冷却器内；以及
将多个热板联接到所述管笼上，以促进在所述合成气冷却器中的蒸汽产生，其中，至少第一热板具有下列项中的至少一个：大于第二热板的长度的长度、非线性的几何形状、以及相对于所述合成气冷却器的壁倾斜的角度位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述多个热板联接到所述管笼上还包括将所述多个热板围绕所述合成气冷却器的近似中心线周向地联接。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述多个热板联接到所述管笼上还包括将第一热板相对于第二热板成角度联接。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括制造至少一个弓形的热板。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括制造至少一个螺旋形的热板。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以增大的表面面积制造所述多个热板中的至少一个，以促进改善在所述合成气冷却器中的蒸汽产生。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以促进减少所述合成气冷却器的整体尺寸的几何形状制造所述多个热板中的至少一个。
8.一种合成气冷却器，包括：
管笼；
多个热板，其联接到所述管笼上以促进在所述合成气冷却器中的蒸汽产生，其中，至少第一热板具有下列项中的至少一个：大于第二热板的长度的长度、非线性的几何形状、以及相对于所述合成气冷却器的壁倾斜的角度位置。
9.根据权利要求8所述的合成气冷却器，其特征在于，所述多个热板围绕所述合成气冷却器的近似中心线周向地联接。
10.根据权利要求8所述的合成气冷却器，其特征在于，将第一热板相对于第二热板成角度联接。
11.根据权利要求8所述的合成气冷却器，其特征在于，所述多个热板中的至少一个是弓形的。
12.根据权利要求8所述的合成气冷却器，其特征在于，所述多个热板中的至少一个是螺旋形的。
13.根据权利要求8所述的合成气冷却器，其特征在于，所述多个热板中的至少一个具有增大的表面面积，以促进改善在所述合成气冷却器中的蒸汽产生。
14.根据权利要求8所述的合成气冷却器，其特征在于，所述多个热板中的至少一个促进减少所述合成气冷却器的整体尺寸。
15.多个热板，其构造成联接到合成气冷却器的管笼上，以促进在所述合成气冷却器中的蒸汽产生，其中，至少第一热板具有下列项中的至少一个：大于第二热板的长度的长度、非线性的几何形状、以及相对于所述合成气冷却器的壁倾斜的角度位置。
16.根据权利要求15所述的热板，其特征在于，将所述热板相对于第二热板成角度联接到所述管笼上。
17.根据权利要求15所述的热板，其特征在于，所述热板是弓形的。
18.根据权利要求15所述的热板，其特征在于，所述热板是螺旋形的。
19.根据权利要求15所述的热板，其特征在于，所述热板具有增大的表面面积以促进改善在所述合成气冷却器中的蒸汽产生。
20.根据权利要求15所述的热板，其特征在于，所述热板促进减少所述合成气冷却器的整体尺寸。
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