PL215255B1

PL215255B1 - Generator gazowy

Info

Publication number: PL215255B1
Application number: PL391696A
Authority: PL
Inventors: Constantin Dinu; Judeth Brannon Corry; James Michael Storey; Denise Marie Rico; Richard L. Zhao
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 2009-06-30
Filing date: 2010-06-30
Publication date: 2013-11-29
Also published as: JP5702554B2; CN101935553A; US20100325956A1; RU2010126336A; JP2011012260A; CA2707940A1; KR20110001963A; AU2010202642A1; RU2536140C2

Description

Wynalazek dotyczy generatora gazowego, a bardziej konkretnie komory chłodzącej generatora gazowego.

W normalnym procesie zgazowania węgla, w którym jest spalane paliwo węglowe w postaci cząstek, takie jak węgiel lub koks albo gaz węglowy, proces jest prowadzony przy stosunkowo wysokich temperaturach i wysokich ciśnieniach w komorze spalania. Gdy wtryskiwane paliwo jest spalane lub częściowo spalane w komorze spalania, czynnik wypływający jest odprowadzany przez otwór w dolnym końcu komory spalania do komory chłodzącej usytuowanej za komorą spalania. Komora chłodząca zawiera ciekłe chłodziwo takie jak woda. Czynnik wypływający z komory spalania jest kontaktowany z ciekłym chłodziwem w komorze chłodzącej, aby zmniejszyć temperaturę czynnika wypływającego. W pewnych zastosowaniach komora chłodząca może być używana jako komora szybkiego chłodzenia gazu syntezowego. W pewnych innych zastosowaniach komora chłodząca może być używana jako kolumna natryskowa do usuwania porwanych cząstek stałych z wytwarzanego gazu syntezowego. W pewnych zastosowaniach generator gazowy może zawierać zarówno instalację szybkiego chłodzenia jak i kolumnę natryskową.

Znany, na przykład z DE 3201732, generator gazowy do zgazowywania węgla zawiera komorę spalania, w której palne paliwo jest spalane do wytwarzania gazu syntezowego, komorę chłodzącą mającą ciekłe chłodziwo, usytuowaną za komorą spalania, rurę zanurzeniową łączącą komorę spalania z komorą chłodzącą i przystosowaną do kierowania gazu syntezowego z komory spalania do komory chłodzącej do kontaktu z ciekłym chłodziwem oraz do wytwarzania schłodzonego gazu syntezowego, rurę ssącą otaczającą rurę zanurzeniową i wyznaczającą pomiędzy nimi kanał pierścieniowy. Gdy paliwo jest ciałem stałym, takim jak węgiel albo koks, układ budowy znanego generatora gazowego pozwala na zatrzymanie stałych części czynnika wypływającego, w postaci popiołu, w zbiorniku cieczy komory chłodzącej, oraz następnie na usunięcie ich w postaci szlamu żużlowego. Składnik gazowy czynnika wypływającego jest odprowadzany z komory chłodzącej do dalszej przeróbki. Jednakże składnik gazowy, przy przejściu przez komorę chłodzącą zwykle przenosi ze sobą znaczną ilość ciekłego chłodziwa. Minimalna ilość cieczy porwanej w wypływającym gazie nie jest kwestionowana dla ogólnego procesu. Jednakże nadmiar cieczy przenoszonej z komory chłodzącej oraz do dalszych urządzeń stwarza problemy operacyjne.

Istnieje zapotrzebowanie na ulepszenie zespołu chłodzącego do zastosowań w komorze chłodzącej oraz kolumnie natryskowej, przystosowanego do usuwania zasadniczej ilości porwanej zawartości cieczy z gazu wypływającego z generatora gazowego.

Według wynalazku, generator gazowy, zawierający komorę spalania, w której palne paliwo jest spalane do wytwarzania gazu syntezowego, komorę chłodzącą mającą ciekłe chłodziwo, usytuowaną za komorą spalania, rurę zanurzeniową łączącą komorę spalania z komorą chłodzącą i przystosowaną do kierowania gazu syntezowego z komory spalania do komory chłodzącej do kontaktu z ciekłym chłodziwem oraz do wytwarzania schłodzonego gazu syntezowego, rurę ssącą otaczającą rurę zanurzeniową i wyznaczającą pomiędzy nimi kanał pierścieniowy, charakteryzuje się tym, że zawiera separator cieczy usytuowany w pobliżu ścieżki wylotowej komory chłodzącej i ukształtowany do usuwania zawartości porwanej cieczy ze schłodzonego gazu syntezowego kierowanego przez kanał pierścieniowy do ścieżki wylotowej.

Korzystnie separator cieczy jest symetryczny albo asymetryczny.

Korzystnie komora chłodząca zawiera komorę szybkiego chłodzenia generatora gazu.

Komora chłodząca może zawierać kolumnę natryskową.

Korzystnie separator cieczy zawiera deflektor połączony z rurą zanurzeniową i ukształtowany do przekierowania strumienia schłodzonego gazu syntezowego z kanału pierścieniowego.

Separator cieczy korzystnie zawiera wiele żeber osadzonych na deflektorze i przystosowanych do usuwania zawartości porwanej cieczy ze schłodzonego gazu syntezowego kierowanego przez kanał pierścieniowy do ścieżki wylotowej.

Separator cieczy może być separatorem o kształcie stożkowym graniastym albo o kształcie stożkowym okrągłym.

Korzystnie separator cieczy zawiera wiele elementów przegrodowych, osadzonych na separatorze i ukształtowanych do usuwania zawartości porwanej cieczy ze schłodzonego gazu syntezowego kierowanego przez kanał pierścieniowy do ścieżki wylotowej.

PL 215 255 B1

Separator cieczy może zawierać kanał pomiędzy elementami przegrodowymi usytuowanymi obok siebie, przy czym kanał jest ukształtowany do odprowadzania usuniętej porwanej cieczy.

Te i inne cechy, aspekty oraz zalety niniejszego wynalazku staną się bardziej zrozumiałe, gdy następujący szczegółowy opis jest odczytywany w odniesieniu do załączonych rysunków, na których podobne liczby oznaczają podobne części na wszystkich rysunkach.

Przedmiot wynalazku jest ukazany w przykładach wykonania na rysunku, na których Fig. 1 jest schematycznym przedstawieniem generatora gazu mającego przykładową komorę chłodzącą z separatorem cieczy, zgodnie z przykładem wykonania niniejszego wynalazku; Fig. 2 jest schematycznym przedstawieniem separatora cieczy zgodnie z przykładem wykonania niniejszego wynalazku; Fig. 3 jest schematycznym przedstawieniem części komory chłodzącej mającej separator cieczy, zgodnie z przykładem wykonania niniejszego wynalazku; Fig. 4 jest schematycznym przedstawieniem części komory chłodzącej mającej separator cieczy zgodnie z przykładem wykonania niniejszego wynalazku; Fig. 5 jest schematycznym przedstawieniem części komory chłodzącej mającej separator cieczy, zgodnie z przykładem wykonania niniejszego wynalazku; Fig. 6 jest schematycznym przedstawieniem części komory chłodzącej mającej separator cieczy, zgodnie z przykładem wykonania niniejszego wynalazku; Fig. 7 jest schematycznym przedstawieniem układu żeber zgodnie z przykładem wykonania niniejszego wynalazku; Fig. 8 jest schematycznym przedstawieniem układu żeber zgodnie z przykładem wykonania niniejszego wynalazku; Fig. 9 jest schematycznym przedstawieniem układu żeber zgodnie z przykładem wykonania niniejszego wynalazku; Fig. 10 jest schematycznym przedstawieniem części komory chłodzącej mającej separator cieczy z pojedynczym rzędem układu żeber, zgodnie z przykładem wykonania niniejszego wynalazku; Fig. 11 jest schematycznym przedstawieniem części komory chłodzącej mającej separator cieczy z wielorzędowym układem żeber, zgodnie z przykładem wykonania niniejszego wynalazku; Fig. 12 jest schematycznym przedstawieniem części komory chłodzącej mającej separator cieczy z ukośnym układem żeber wzdłuż rzędu, zgodnie z przykładem wykonania niniejszego wynalazku; Fig. 13 jest schematycznym przedstawieniem separatora cieczy ze schodkowym układem żeber, zgodnie z przykładem wykonania niniejszego wynalazku; Fig. 14 jest schematycznym przedstawieniem kolumny natryskowej mającej separator cieczy, zgodnie z przykładem wykonania niniejszego wynalazku; Fig. 15 jest schematycznym przedstawieniem graniastego albo okrągłego separatora cieczy, zgodnie z przykładem wykonania niniejszego wynalazku; Fig. 16 jest schematycznym przedstawieniem graniastego separatora cieczy, zgodnie z przykładem wykonania niniejszego wynalazku; Fig. 17 jest schematycznym przedstawieniem okrągłego separatora cieczy, zgodnie z przykładem wykonania niniejszego wynalazku.

Zgodnie z przykładem wykonania ujawnionym w niniejszym, został przedstawiony generator gazowy 10 mający zespół komory chłodzącej 16 przystosowany do zmniejszania temperatury gazu syntezowego za komorą spalania 14. Generator gazowy 10 zawiera komorę chłodzącą 16 zawierającą ciekłe chłodziwo usytuowaną za komorą spalania 14. Gaz syntezowy generowany w komorze spalania 14 jest kierowany przez rurę zanurzeniową 38 do komory chłodzącej 16, aby zetknąć się z ciekłym chłodziwem 32 i wytwarzać schłodzony gaz syntezowy. Generator gazowy 10 zawiera rurę zanurzeniową 38 łączącą komorę spalania 14 z komorą chłodzącą 16 i jest przystosowany do kierowania gazu syntezowego z komory spalania 14 do komory chłodzącej 16 w celu stykania się z ciekłym chłodziwem 32 oraz wytwarzania gazu syntezowego. Rura ssąca 46 jest usytuowana wokół rury zanurzeniowej 38 i wyznacza między nimi kanał pierścieniowy 50. Separator cieczy 62 jest usytuowany w pobliżu ścieżki wylotowej 52 z komory chłodzącej 16 i jest przystosowany do usuwania porwanej zawartości cieczy ze schłodzonego gazu syntezowego kierowanego przez kanał pierścieniowy 50 do ścieżki wylotowej 52. W jednym przykładzie wykonania separator cieczy 62 jest symetrycznym separatorem cieczy. W innym przykładzie wykonania separator cieczy 62 jest asymetrycznym separatorem cieczy. W niektórych przykładach wykonania komora chłodząca 16 jest używana w zastosowaniach do szybkiego chłodzenia. W pewnych innych przykładach wykonania komora chłodząca 16 jest używana w zastosowaniach do kolumny natryskowej. Schłodzony gaz syntezowy jest kierowany przez kanał pierścieniowy 50 i uderza o separator cieczy 62 aby usunąć porwaną zawartość cieczy ze schłodzonego gazu syntezowego zanim schłodzony gaz syntezowy zostanie skierowanego przez ścieżkę wylotową 52. Zespół wykorzystywany, aby osiągnąć usuwanie porwanej cieczy, jest określany w niniejszym jako „separator cieczy”. Separator cieczy może być zespołem albo pojedynczym elementem. W niektórych przykładach wykonania, separator cieczy zawiera użebrowany deflektor połączony z rurą zanurzeniową. W innych przykładach wykonania separator cieczy jest separatorem o kształcie stożkowym, graniastym albo okrągłym. Zastosowanie przykładowego separatora cieczy znacznie zmniejsza

PL 215 255 B1 porywanie zawartości cieczy w gazie syntezowym kierowanym przez ścieżkę wylotową do następnych urządzeń. Konkretne przykłady wykonania są omówione bardziej szczegółowo poniżej w odniesieniu do Figur 1-15.

W odniesieniu do Fig. 1 został ujawniony przykładowy generator gazowy 10. Generator gazowy 10 zawiera zewnętrzną skorupę 12 mieszczącą komorę spalania 14 przy górnym końcu oraz komorę chłodzącą 16 przy dolnym końcu. Komora spalania 14 zawiera ścianę ogniotrwałą 18 zdolną wytrzymać normalne temperatury robocze. Palnik 20 jest podłączony przez ścieżkę 22 do źródła paliwa 24. Strumień paliwa, obejmujący sproszkowane paliwo węglowe takie jak węgiel, koks lub podobne, jest podawany do komory spalania przez palnik 20, zdejmowalnie osadzony na górnej ściance komory spalania 14. Palnik 20 jest następnie połączony przez ścieżkę 26 do źródła gazu podtrzymującego spalanie 28, przystosowanego do dostarczania gazu takiego jak tlen lub powietrze.

Palne paliwo jest spalane w komorze spalania 14, aby wytwarzać czynnik wypływający zawierający gaz syntezowy oraz resztę w postaci cząstek stałych. Gorący czynnik wypływający jest podawany z komory spalania 14 do komory chłodzącej 16, znajdującej się na dolnym końcu zewnętrznej skorupy 12. Komora chłodząca 16 jest podłączona do źródła ciśnienia 30 i przystosowana do zasilania zbiornika ciekłego chłodziwa 32, korzystnie wody, do komory chłodzącej 16. Poziom ciekłego chłodziwa w zbiorniku komory chłodzącej 16 jest utrzymywany na pożądanej wysokości, aby zapewnić wydajną pracę zależnie od warunków czynnika wypływającego podawanego z komory spalania 14 do komory chłodzącej 16. Dolny koniec skorupy 12 generatora gazu zawiera otwór wylotowy 34, przez który woda i drobne cząstki są usuwane z komory chłodzącej 16 w postaci szlamu.

W przykładzie wykonania przestawionym na rysunku, zwężona część 36 komory spalania 14 jest połączona z komorą chłodzącą 16 przez rurę zanurzeniową 38. Gorący czynnik wypływający jest podawany z komory spalania 14 do ciekłego chłodziwa 32 w komorze chłodzącej 16 przez kanał 40 rury zanurzeniowej 38. Pierścień 42 jest usytuowany w pobliżu rury zanurzeniowej 38 i połączony ze źródłem ciśnienia 30 tak, aby utrzymać wewnętrzną ściankę rury zanurzeniowej w stanie zmoczonym, aby najlepiej przyjąć strumień czynnika wypływającego skierowany do dołu. Dolny koniec 44 rury zanurzeniowej 38 może być ząbkowany oraz usytuowany poniżej powierzchni ciekłego chłodziwa 32, aby wydajnie uzyskać chłodzenie czynnika wypływającego.

Rura ssąca 46 jest usytuowana w komorze chłodzącej 16. Rura ssąca 46 zawiera wydłużony korpus cylindryczny 48 podtrzymywany na stałe w skorupie 12 generatora gazowego. Dolna część rury ssącej 46 jest zanurzona w ciekłym chłodziwie 32. Cylindryczny korpus 48 kończy się w pobliżu, ale w pewnej odległości przy jego górnym końcu, od pierścienia 42. Korpus cylindryczny 48 jest również oddalony od rury zanurzeniowej 38 wyznaczając kanał pierścieniowy 50. Gaz syntezowy styka się z ciekłym chłodziwem 32 wytwarzając schłodzony gaz syntezowy. Schłodzony gaz syntezowy jest następnie przepuszczany przez pierścieniowy kanał 50 w kierunku ścieżki wylotowej 52 komory chłodzącej 16.

Jak to omówiono powyżej, składnik gazowy czynnika wypływającego jest odprowadzany do dalszego przetwarzania przez ścieżkę wylotową 52 z komory chłodzącej 16. W przykładzie wykonania przedstawionym na rysunku komora chłodząca 16 jest komorą szybkiego chłodzenia. W pewnych innych przykładach wykonania komora chłodząca jest kolumną natryskową przystosowaną do usuwania porwanych cząstek stałych z gazu syntezowego. Jednakże wiadomym jest z rozwiązań konwencjonalnych, że składnik gazowy przechodząc przez komorę szybkiego chłodzenia będzie przenosił ze sobą znaczną ilość ciekłego chłodziwa. Stwierdzono, że nadmiar cieczy przenoszonej z komory chłodzącej do dalszych urządzeń, stwarza problemy natury operacyjnej.

W przykładzie wykonania przedstawionym na rysunku, w pobliżu ścieżki wylotowej 52 w komorze chłodzącej 16 jest usytuowany separator cieczy 54. Należy zauważyć w niniejszym, że w przykładzie wykonania przedstawionym na rysunku, separator cieczy 54 jest symetrycznym separatorem cieczy. Separator cieczy 54 zawiera deflektor 56 połączony z rurą zanurzeniową 38 oraz przystosowany do przekierowania strumienia schłodzonego gazu syntezowego z kanału pierścieniowego 50 w kierunku do dołu. W przykładzie wykonania przedstawionym na rysunku deflektor 56 może mieć kształt kulisty. W innych przykładach wykonania są również przewidziane inne kształty deflektora. Deflektor 56 ma wiele żeber 58. Schłodzony gaz syntezowy przekierowany przez deflektor 56 jest zmuszony przepływać przez szereg blokad, innymi słowami żeber 58. W rezultacie pęd przepływu gazu syntezowego ulega rozproszeniu i dostępny obszar przepływu jest używany bardziej wydajnie. Przepływ gazu syntezowego jest rozdzielany bardziej równomiernie przy wylocie deflektora 56. Podczas normalnego szybkiego schładzania, schłodzony strumień gazu będzie przenosił ze sobą pewną

PL 215 255 B1 ilość ciekłego chłodziwa. Jednakże, gdy schłodzony strumień gazu uderza o deflektor 56 oraz żebra 58, prędkość przepływu gazu syntezowego zostaje zredukowana, zaś porwana zawartość cieczy jest usuwana z gazu syntezowego. Deflektor 56 zapobiega również ruchom ciekłego chłodziwa 32 do ścieżki wylotowej 52 komory chłodzącej 16.

W przykładzie wykonania przedstawionym na rysunku deflektor 56 może zawierać wiele otworów 57 do kierowania części schłodzonego gazu syntezowego do strefy przed deflektorem 56 w komorze chłodzącej 16. To ułatwia poprawienie jednorodności przepływu gazu syntezowego oraz również ułatwia zmniejszenie porywania zawartości cieczy przez gaz syntezowy. W pewnych przykładach wykonania deflektor 56 może wykorzystywać otwory 57 i może nie mieć żeber 58. Należy zauważyć w niniejszym, że generator gazu 10 przedstawiony na rysunku jest przykładem wykonania i są również przewidziane inne konfiguracje generatorów gazowych. Należy zauważyć w niniejszym, że określenie „komora chłodząca” będzie dotyczyło instalacji szybkiego chłodzenia albo kolumny natryskowej niezależnie od konfiguracji generatora gazu. Inne przykłady wykonania separatora cieczy są omówione poniżej w odniesieniu do kolejnych figur.

W odniesieniu do Fig. 2 został ujawniony separator cieczy 54. Jak to omówiono powyżej, separator cieczy 54 jest usytuowany w pobliżu ścieżki wylotowej komory chłodzącej. Separator cieczy 54 zawiera kulisty deflektor 56 połączony z rurą zanurzeniową 38 oraz jest przystosowany do przekierowania strumienia schłodzonego gazu syntezowego z kanału pierścieniowego 50, pomiędzy rurą zanurzeniową 38 oraz rurą ssącą 46 w kierunku do dołu. Na deflektorze 56 znajduje się wiele żeber 58. W przykładzie wykonania przedstawionym na Fig. 2 deflektor 56 zawiera dziesięć żeber 58. Żebra 58 są rozmieszczone wzdłuż kierunku kołowego 60. Gdy schłodzony strumień gazu uderza o deflektor 56 oraz żebra 58, pęd przepływu gazu syntezowego ulega rozproszeniu, zaś prędkość przepływu zostaje zredukowana powodując usuwanie porwanej zawartości cieczy z gazu syntezowego.

W odniesieniu do Fig. 3 ujawniono część komory chłodzącej 16. Separator cieczy 62 jest usytuowany w pobliżu ścieżki wylotowej 52 w komorze chłodzącej 16. W przykładzie wykonania przedstawionym na Fig. 3 separator cieczy 62 jest symetrycznym separatorem cieczy. Separator cieczy 62 zawiera eliptyczny deflektor 64 połączony z rurą zanurzeniową 38 oraz jest przystosowany do przekierowania strumienia schłodzonego gazu syntezowego z kanału pierścieniowego 50 pomiędzy rurą zanurzeniową 38 oraz rurą ssącą 46 w kierunku do dołu.

W odniesieniu do Fig. 4 ujawniono część komory chłodzącej 16. Separator cieczy 66 jest usytuowany w pobliżu ścieżki wylotowej 52 w komorze chłodzącej 16. W przykładzie wykonania przedstawionym na Fig. 4 separator cieczy 66 jest symetrycznym separatorem cieczy. Separator cieczy 66 zawiera prostokątny deflektor 68 połączony z rurą zanurzeniową 38 oraz jest przystosowany do przekierowania strumienia schłodzonego gazu syntezowego z kanału pierścieniowego 50 pomiędzy rurą zanurzeniową 38 oraz rurą ssącą 46 w kierunku do dołu.

W odniesieniu do Fig. 5 ujawniono część komory chłodzącej 16. Separator cieczy 67 jest usytuowany w pobliżu ścieżki wylotowej 52 w komorze chłodzącej 16. W przykładzie wykonania przedstawionym na rysunku separator cieczy 67 jest asymetrycznym separatorem cieczy. Separator cieczy 67 zawiera deflektor 69 połączony z rurą zanurzeniową 38 oraz jest przystosowany do przekierowania strumienia schłodzonego gazu syntezowego z kanału pierścieniowego 50 pomiędzy rurą zanurzeniową 38 oraz rurą ssącą 46 w kierunku do dołu.

W odniesieniu do Fig. 6 ujawniono część komory chłodzącej 16. Separator cieczy 70 jest usytuowany w pobliżu ścieżki wylotowej 52 w komorze chłodzącej 16. Separator cieczy 70 jest symetrycznym separatorem cieczy. Separator cieczy 70 zawiera trapezoidalny deflektor 72 połączony z rurą zanurzeniową 38 oraz jest przystosowany do przekierowania strumienia schłodzonego gazu syntezowego z kanału pierścieniowego 50 pomiędzy rurą zanurzeniową 38 oraz rurą ssącą 46 w kierunku do dołu.

W odniesieniu do Fig. 7 ujawniono wiele żeber 74 zamocowanych do deflektora (niepokazanego na rysunku). W przykładzie wykonania przedstawionym na Fig. 7 żebra 74 są prostymi żebrami rozmieszczonymi w kształcie wielokąta.

W odniesieniu do Fig. 8 ujawniono wiele żeber 76 zamocowanych do deflektora (niepokazanego na rysunku). W przykładzie wykonania przedstawionym na Fig. 8 żebra 76 są zakrzywionymi żebrami rozmieszczonymi na okręgu.

W odniesieniu do Fig. 9 ujawniono wiele żeber 78 zamocowanych do deflektora (niepokazanego na rysunku). W przykładzie wykonania przedstawionym na Fig. 9 jeden zestaw żeber 78 może być

PL 215 255 B1 usytuowany wzdłuż kierunku promieniowego 80 a inny zestaw żeber 78 może być usytuowany wzdłuż kierunku stycznego 82.

W odniesieniu do Fig. 10 ujawniono część komory chłodzącej 16 według przykładu wykonania przedstawionego na Fig. 1. Separator cieczy 54 zawiera kulisty deflektor 56 połączony z rurą zanurzeniową 38 oraz jest przystosowany do przekierowania strumienia schłodzonego gazu syntezowego z kanału pierścieniowego 50 pomiędzy rurą zanurzeniową 38 oraz rurą ssącą 46 w kierunku do dołu. Deflektor 56 zawiera wiele żeber 58. W przykładzie wykonania przedstawionym na rysunku żebra 78 są usytuowane wzdłuż pojedynczego rzędu.

W odniesieniu do Fig. 11 ujawniono część komory chłodzącej 16 według przykładu wykonania przedstawionego na Fig. 1. W przykładzie wykonania przedstawionym na rysunku wiele żeber 58 jest osadzonych na deflektorze 56 i są one usytuowane wzdłuż wielokrotnych rzędów.

W odniesieniu do Fig. 12 ujawniono część komory chłodzącej 16 według przykładu wykonania przedstawionego na Fig. 1. W przykładzie wykonania przedstawionym na rysunku wiele żeber 58 jest osadzonych na deflektorze 56 i są one usytuowane ukośnie wzdłuż rzędu.

W odniesieniu do Fig. 13 został ujawniony separator cieczy 84. W przykładzie wykonania przedstawionym na rysunku separator cieczy 84 zawiera dwa zestawy żeber 86, 88 osadzone na deflektorze 90. Dwa zestawy żeber 86, 88 są usytuowane wzdłuż dwóch rzędów, odpowiednio wzdłuż kierunku kołowego. W jednym przykładzie wykonania zestaw żeber 86 wzdłuż jednego rzędu jest usytuowany schodkowo w stosunku do zestawu żeber 88 drugiego rzędu.

W odniesieniu do Fig. 14 ujawniono przykładową komorę chłodzącą 85. W przykładzie wykonania przedstawionym na rysunku komora chłodząca jest kolumną natryskową. Rura ssąca 87 jest usytuowana wokół rury zanurzeniowej 89 w komorze chłodzącej 85. Dolna część rury ssącej 87 jest zanurzona w ciekłym chłodziwie 91. Kanał pierścieniowy 93 jest utworzony pomiędzy rurą ssącą 87 oraz rurą zanurzeniową 89. Gaz syntezowy styka się z ciekłym chłodziwem 91, aby schłodzić go i usunąć porwaną zawartość cieczy z gazu syntezowego.

W przykładzie wykonania przedstawionym na Fig. 14 separator cieczy 95 jest usytuowany w pobliżu wylotu kanału pierścieniowego 93. Separator cieczy 95 zawiera deflektor 97 połączony z rurą zanurzeniową 89 oraz przystosowany do przekierowania strumienia schłodzonego gazu syntezowego z kanału pierścieniowego 93 w kierunku do dołu. Do deflektora 97 może być zamocowanych wiele żeber (niepokazanych na rysunku). Schłodzony gaz syntezowy przekierowany przez deflektor 97 może być zmuszony do przepływu przez szereg żeber. W rezultacie pęd przepływu gazu syntezowego ulega rozproszeniu i dostępny obszar przepływu jest używany bardziej wydajnie. Gaz syntezowy przepływa następnie przez przestrzeń 99 pomiędzy rurą ssącą 87 oraz ścianką 101 komory chłodzącej 85 w kierunku do góry oraz jest odprowadzany z górnej strony.

Zgodnie z przykładami wykonania omówionymi w niniejszym, zastosowanie deflektora, żeber lub ich połączenia ułatwia zmniejszenie prędkości przepływu schłodzonego gazu syntezowego oraz również zwiększa odległość ścieżki przepływu gazu pomiędzy ciekłym chłodziwem oraz ścieżką wyjściową komory chłodzącej. Powoduje to zwiększony czas przebywania mieszaniny gazu i ciekłego chłodziwa w komorze chłodzącej prowadząc do ulepszonego usuwania porwanej zawartości cieczy ze schłodzonego gazu syntezowego. Ogólnie deflektor oraz żebra mogą stworzyć krętą ścieżkę dla przepływu gazu syntezowego wewnątrz komory chłodzącej.

W odniesieniu do Fig. 1-14 należy zauważyć w niniejszym, że kształt deflektora może się zmieniać zależnie od zastosowania. Liczba, kształt i układ żeber może być zmieniany i optymalizowany zależnie od zastosowania. Różne permutacje i kombinacje różnych przykładów wykonania omówionych powyżej mogą być również przewidziane.

W odniesieniu do Fig. 15 została ujawniona komora chłodząca 92. W przykładzie wykonania przedstawionym na Fig. 15, rura ssąca 94 jest usytuowana wokół rury zanurzeniowej 96 w komorze chłodzącej 92. Schłodzony gaz syntezowy przechodzi przez kanał pierścieniowy 98 utworzony pomiędzy rurą zanurzeniową 96 oraz rurą ssącą 94 w kierunku ścieżki wylotowej 100 komory chłodzącej 92. Separator cieczy 102 jest usytuowany w pobliżu ścieżki wylotowej 100 oraz wokół rury zanurzeniowej 96 i rury ssącej 94 w komorze chłodzącej 92. Gaz syntezowy jest schładzany przez ciekłe chłodziwo 104 w komorze chłodzącej 92. Separator cieczy 102 może być separatorem graniastym albo okrągłym. W przykładzie wykonania przedstawionym na Fig. 15 separator cieczy 102 jest separatorem cieczy o kształcie stożkowym. W jednym przykładzie wykonania separator cieczy 102 może być asymetrycznym separatorem cieczy. W innym przykładzie wykonania separator cieczy 102 może być

PL 215 255 B1 symetrycznym separatorem cieczy. Separator cieczy jest objaśniony bardziej szczegółowo w odniesieniu do następujących figur.

W odniesieniu do Fig. 16 został ujawniony separator cieczy 102 zgodnie z przykładem wykonania przedstawionym na Fig. 15. W przykładzie wykonania przedstawionym na rysunku separator 102 jest symetrycznym separatorem graniastym. Separator 102 przedstawiony na rysunku zawiera wiele płytek rozpryskowych 105 oraz wiele elementów przegrodowych 106 w kształcie litery v osadzonych na płytkach rozpryskowych 105. Elementy przegrodowe 106 są usytuowane zbieżnie z kanałami 108 utworzonymi pomiędzy elementami przegrodowymi 106. Elementy przegrodowe 106 ograniczają powierzchnię przepływu wzdłuż kierunku promieniowego w separatorze 102. Rura 110 jest podłączona do każdego kanału 108. Schłodzony gaz syntezowy opuszczający pierścieniowy kanał pomiędzy rurą zanurzeniową oraz rurą ssącą jest kierowany przez separator 102. Schłodzony gaz syntezowy jest kierowany na wewnętrzne ścianki płytek rozpryskowych 105 w wyniku działania sił bezwładności. Elementy przegrodowe 106 są przystosowane do oddzielania zawartości cieczy od schłodzonego gazu syntezowego. Innymi słowami w wyniku zbieżnej powierzchni przepływu w separatorze 102 przepływ gazu syntezowego będzie się rozwarstwiał z powodu różnicy w gęstości pomiędzy cieczą i gazem. Faza gazowa jest przemieszczana do wewnątrz wzdłuż kierunku promieniowego w separatorze 102 w wyniku rozwarstwienia przepływu. Zawartość cieczy będzie miała skłonności do koalescencji na elementach przegrodowych 106. Usunięta porwana zawartość cieczy jest spuszczana przez kanały 108 do rur 110 i następnie kierowana do komory chłodzącej. W niektórych przykładach wykonania elementy przegrodowe 106 mogą być osadzone prostopadle do powierzchni płytek rozpryskowych 105. W niektórych innych przykładach wykonania elementy przegrodowe 106 mogą być usytuowane pod kątem do góry do powierzchni płytek rozpryskowych.

Zgodnie z przykładami wykonania omówionymi w niniejszym, zastosowanie płytek rozpryskowych 105 oraz elementów przegrodowych 106 ułatwia zmniejszanie prędkości przepływu schłodzonego gazu syntezowego oraz również zwiększanie odległości ścieżki przepływu gazu pomiędzy ciekłym chłodziwem oraz ścieżką wylotową z komory chłodzącej. To powoduje zwiększony czas przebywania mieszaniny gazu oraz ciekłego chłodziwa w komorze chłodzącej prowadząc do ulepszonego usuwania porwanej zawartości cieczy ze schłodzonego gazu syntezowego. Ilość zawartości porwanej cieczy w gazie syntezowym opuszczającym separator 102 jest zmniejszona, ponieważ prędkość promieniowa jest mniejsza niż prędkość osiowa przepływu gazu syntezowego. Ogólnie płytki rozpryskowe 105 oraz elementy przegrodowe 106 mogą utworzyć krętą ścieżkę dla przepływu gazu syntezowego wewnątrz komory chłodzącej. Separator zapobiega również ponownemu porywaniu zawartości cieczy przez gaz syntezowy.

W odniesieniu do Fig. 17 został ujawniony separator cieczy 112 z okrągłą płytą 114. W przykładzie wykonania przedstawionym na Fig. 17 separator 112 jest asymetrycznym separatorem cieczy. Separator cieczy 112 przedstawiony na rysunku zawiera wiele elementów przegrodowych 116 w kształcie litery v. Elementy przegrodowe 116 są usytuowane zbieżnie względem kanałów 118 utworzonych pomiędzy elementami przegrodowymi 116. Należy zauważyć w niniejszym, że elementy przegrodowe 116 nie są rozmieszczone równomiernie w okrągłym separatorze cieczy 112. Elementy przegrodowe 116 ograniczają powierzchnie przepływu wzdłuż kierunku promieniowego w separatorze 112. Do każdego kanału 118 jest podłączona rura 120.

Mechanizmy zmniejszające porywanie cieczy przedstawione na Fig. 1-17 mogą być używane oddzielnie lub w połączeniu ze sobą. Ponadto względne rozmiary, kształty i geometria mechanizmów zmniejszających porywanie cieczy mogą się zmieniać. Chociaż pewne przykłady wykonania wykorzystują geometrie symetryczne dla separatora cieczy, należy zauważyć w niniejszym, że w pewnych zastosowaniach mogą być wykorzystane również konstrukcje asymetryczne. Na przykład przez usunięcie jednego lub więcej żeber z podanego układu można uzyskać oszczędności kosztów zachowując jednocześnie funkcjonalność separatora cieczy. Mechanizmy zmniejszające porywanie cieczy mogą być używane w komorze chłodzącej podczas początkowego wytwarzania, lub mechanizmy zmniejszające porywanie cieczy mogą być zainstalowane później do istniejących zespołów chłodzących oraz/albo kolumn natryskowych. Ponadto mechanizmy zmniejszające porywanie cieczy mogą być regulowane na podstawie parametrów operacyjnych, takich jak rodzaj paliwa węglowego, wydajność systemu, obciążenie sytemu lub warunki środowiskowe, między innymi w celu uzyskania ulepszonej pracy i sterowania systemem.

W niniejszym opisie ujawniono wynalazek poprzez najlepsze przykłady realizacji, aby umożliwić każdemu specjaliście w branży praktyczne wykorzystanie wynalazku, obejmujące wykonanie oraz

PL 215 255 B1 używanie wszelkich urządzeń lub instalacji 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.

Chociaż tylko pewne właściwości wynalazku zostały zilustrowane i opisane w niniejszym wiele modyfikacji i zmian nasunie się specjalistom w branży. Dlatego zrozumiałym jest, że przewidziano, że załączone zastrzeżenia patentowe obejmą wszystkie takie modyfikacje i zmiany, które mieszczą się w prawdziwym duchu niniejszego wynalazku.

Claims

1. Generator gazowy, zawierający komorę spalania, w której palne paliwo jest spalane do wytwarzania gazu syntezowego, komorę chłodzącą mającą ciekłe chłodziwo, usytuowaną za komorą spalania, rurę zanurzeniową łączącą komorę spalania z komorą chłodzącą i przystosowaną do kierowania gazu syntezowego z komory spalania do komory chłodzącej do kontaktu z ciekłym chłodziwem oraz do wytwarzania schłodzonego gazu syntezowego, rurę ssącą otaczającą rurę zanurzeniową i wyznaczającą pomiędzy nimi kanał pierścieniowy, znamienny tym, że zawiera separator cieczy (54, 62, 66, 67, 70, 84, 95, 102, 112) usytuowany w pobliżu ścieżki wylotowej (52, 100) komory chłodzącej (16, 85, 92) i ukształtowany do usuwania zawartości porwanej cieczy ze schłodzonego gazu syntezowego kierowanego przez kanał pierścieniowy (50, 93, 98) do ścieżki wylotowej (52,100).

2. Generator gazowy według zastrz. 1, znamienny tym, że separator cieczy (54, 62, 66, 70, 84, 95, 102) jest symetryczny.

3. Generator gazowy według zastrz. 1, znamienny tym, że separator cieczy (67, 112) jest asymetryczny.

4. Generator gazowy według zastrz. 2 albo 3, znamienny tym, że komora chłodząca (16) zawiera komorę szybkiego chłodzenia generatora gazu (10).

5. Generator gazowy według zastrz. 2 albo 3, znamienny tym, że komora chłodząca (16) zawiera kolumnę natryskową.

6. Generator gazowy według zastrz. 2 albo 3, znamienny tym, że asymetryczny albo symetryczny separator cieczy (54, 62, 66, 67, 70, 84, 95,102) zawiera deflektor (56, 64, 68, 69, 72, 90, 97) połączony z rurą zanurzeniową (38, 89) i ukształtowany do przekierowania strumienia schłodzonego gazu syntezowego z kanału pierścieniowego (50, 93).

7. Generator gazowy według zastrz. 6, znamienny tym, że separator cieczy (54) zawiera wiele żeber (58, 74, 76, 78, 86, 88) osadzonych na deflektorze (56, 84) i przystosowanych do usuwania zawartości porwanej cieczy ze schłodzonego gazu syntezowego kierowanego przez kanał pierścieniowy (50, 93) do ścieżki wylotowej (52).

8. Generator gazowy według zastrz. 2 albo 3, albo 6, znamienny tym, że separator cieczy (102) jest separatorem o kształcie stożkowym graniastym.

9. Generator gazowy według zastrz. 2 albo 3, albo 6, znamienny tym, że separator cieczy (112) jest separatorem o kształcie stożkowym okrągłym.

10. Generator gazowy według zastrz. 8 albo 9, znamienny tym, że separator cieczy (102, 112) zawiera wiele elementów przegrodowych (106,114), osadzonych na separatorze i ukształtowanych do usuwania zawartości porwanej cieczy ze schłodzonego gazu syntezowego kierowanego przez kanał pierścieniowy do ścieżki wylotowej (100).

11. Generator gazowy według zastrz. 10, znamienny tym, że separator cieczy (102, 112) zawiera kanał (108, 118) pomiędzy elementami przegrodowymi (106, 114) usytuowanymi obok siebie, przy czym kanał (108,118) jest ukształtowany do odprowadzania usuniętej porwanej cieczy.