PL226887B1 - Układ dowytwarzania sztucznego gazu ziemnego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku, jest układ do wytwarzania sztucznego gazu ziemnego.

Znane jest stosunkowo wydajne wytwarzanie przez elektrownie energii z różnego surowca węglowodorowego, takiego jak węgiel. Znane jest stosowanie surowca węglowodorowego do przekształcania w mieszaninę gazu zawierającą przede wszystkim tlenek węgla (CO) oraz wodór (H2), czyli gaz syntezowy, poprzez reakcję z tlenem oraz parą wodną w generatorze gazowym.

Te gazy mogą być poddawane obróbce, przetwarzane oraz używane jako paliwo w konwencjonalnej elektrowni z układem gazowo-parowy. Na przykład gaz syntezowy może być przekazywany do elektrowni, która używa gazu syntezowego jako paliwa do napędzania turbiny gazowej, do wytwarzania energii elektrycznej.

W rozwiązaniu alternatywnym gaz syntezowy może być przetwarzany w sztuczny gaz ziemny (SNG) przed podaniem do turbiny gazowej elektrowni z układem gazowo-parowym (NGCC) na gaz ziemny. Wytwarzanie SNG z gazu syntezowego jest przedsięwzięciem złożonym z wieloma krokami oraz zespołami do przetwarzania, które mogą być kosztowne, przy ich niezależnym budowaniu oraz/albo utrzymaniu.

Układ do wytwarzania sztucznego gazu, według wynalazku, charakteryzuje się tym, że obejmuje zespół wytwarzający sztuczny gaz ziemny (SNG) zawierający generator gazowy wytwarzający gaz syntezowy i chłodnicę radiacyjną gazu syntezowego (RSC) do chłodzenia gazu syntezowego, która ma długość od około 21 m (70 stóp) do około 30 m (100 stóp) oraz zespół do metanizacji do wytwarzania SNG z gazu syntezowego i ścieżkę przepływu cieczy od chłodnicy RSC przez zespół do metanizacji, przy czym wytworzone ciśnienie i temperatura cieczy na ścieżce przepływu cieczy jest zależne od ilości ciepła przeznaczonego do przeniesienia do cieczy na ścieżce przepływu cieczy, gdy ciecz przepływa przez zespół do metanizacji.

Zespół do metanizacji korzystnie zawiera reaktor metanizacji do wytwarzania SNG z gazu syntezowego.

Reaktor metanizacji zawiera wymiennik ciepła do przegrzewania cieczy na ścieżce przepływu cieczy do temperatury od około 398°C (750°Fahrenheita) do około 510°C (950°Fahrenheita).

Korzystnie chłodnica RSC jest przystosowana do ustawiania ciśnienia cieczy, na ścieżce przepływu cieczy, do wartości od około 6894.75 kPa (1000 psi) do około 8273.71 kPa (1200 psi).

Generator gazowy jest przystosowany do odbierania paliwa wzdłuż dwóch różnych ścieżek do strefy płomienia generatora gazowego dla modyfikacji ilości metanu w gazie syntezowym, wytwarzanym w generatorze gazowym.

Korzystnie wzdłuż drugiej ścieżki przepływu cieczy od turbiny parowej, pomiędzy turbiną parową oraz chłodnicą RSC jest umieszczona ciecz zawierająca wodę.

Na drugiej ścieżce przepływu cieczy, pomiędzy turbiną parową oraz chłodnicą RSC jest usytuowany zespół do metanizacji, który zawiera wymiennik ciepła, a w szczególności na drugiej ścieżce przepływu cieczy, pomiędzy zespołem do metanizacji oraz chłodnicą RSC jest usytuowany reaktor konwersji gazu wodnego mający drugi wymiennik ciepła.

W pierwszym przykładzie wykonania, układ do wytwarzania sztucznego gazu zawiera instalację do wytwarzania sztucznego gazu ziemnego (SNG), zawierającą generator gazowy przystosowany do wytwarzania gazu syntezowego, chłodnicę radiacyjną gazu syntezowego (RSC), przystosowaną do chłodzenia gazu syntezowego, gdzie RSC ma długość od około 21 m do około 30 m, zespół do metanizacji, przystosowany do wytwarzania SNG z gazu syntezowego, oraz ścieżkę przepływu cieczy od RSC przez zespół do metanizacji, gdzie wytworzone ciśnienie oraz temperatura cieczy na ścieżce przepływu cieczy opiera się na ilości ciepła, które jest przenoszone do cieczy na ścieżce przepływu cieczy, gdy ciecz przepływa przez zespół do metanizacji.

W drugim przykładzie wykonania, układ zawiera chłodnicę radiacyjną gazu syntezowego (RSC), zawierającą rury chłodzące, przystosowane do przenoszenia cieczy, gdzie RSC jest przystosowana, aby mieć obszar przenoszenia ciepła taki, aby RSC wytwarzała ciśnienie oraz temperaturę płynu opuszczającego RSC na poziomie umożliwiającym przegrzewanie cieczy do temperatury od około 398°C do około 454°C, oraz gdzie obszar przenoszenia ciepła jest wyznaczany na podstawie ilości ciepła przeznaczonego do przeniesienia do cieczy, gdy ciecz przepływa przez wymiennik ciepła w pierwszej ścieżce, na zewnątrz RSC.

W trzecim przykładzie wykonania, układ zawiera instalację do wytwarzania sztucznego gazu ziemnego (SNG), chłodnicę radiacyjną gazu syntezowego (RSC), przystosowaną do chłodzenia gazu

PL 226 887 B1 syntezowego, pierwszą ścieżkę płynu, przystosowaną do przenoszenia wody oraz gazu syntezowego z RSC do reaktora konwersji gazu wodnego, gdzie reaktor konwersji gazu wodnego jest przystosowany do regulowania proporcji wodoru do tlenku węgla w gazie syntezowym, do wytwarzania konwertowanego gazu syntezowego, zespół do metanizacji, przystosowany do wytwarzania SNG z konwertowanego gazu syntezowego, oraz drugą ścieżkę przepływu cieczy, do przenoszenia cieczy od RSC przez zespół do metanizacji, gdzie ciśnienie oraz temperatura cieczy na drugiej ścieżce przepływu cieczy opiera się na ilości ciepła, które jest przenoszone do cieczy na drugiej ścieżce przepływu cieczy, gdy ciecz przepływa przez zespół do metanizacji.

Przedmiot wynalazku jest opisany w przykładach wykonania na podstawie rysunków, na których podobne liczby oznaczają podobne części na wszystkich rysunkach i na których: fig. 1 jest schematem blokowym przykładu wykonania układu do wytwarzania sztucznego gazu ziemnego (SNG), fig. 2 jest widokiem z boku przekroju przykładu wykonania chłodnicy radiacyjnej gazu syntezowego z fig. 1, fig. 3 jest schematem blokowym przedstawiającym sterowanie ilością cieczy przenoszonej do reaktora konwersji gazu wodnego z fig. 1 oraz fig. 4 jest schematem blokowym przykładu wykonania układu do przegrzewania cieczy dla instalacji do wytwarzania sztucznego gazu ziemnego (SNG) z fig. 1.

Niniejsze ujawnienie jest skierowane na układ, a przez to i sposób wytwarzania sztucznego gazu ziemnego z gazu syntezowego. SNG może być gazem zawierającym przede wszystkim metan, który korzystnie jest wytwarzany ze źródeł w postaci paliw takich jak węgiel albo biomasa. Instalacja do wytwarzania sztucznego gazu ziemnego (SNG) może zawierać chłodnicę radiacyjną gazu syntezowego (RSC), która działa w powiązaniu z zespołem do metanizacji oraz do chłodzenia gazu, aby przegrzewać parę wodną do przenoszenia jej do turbiny parowej. Wytwarzanie SNG z gazu syntezowego w zespole do metanizacji oraz do chłodzenia gazu jest reakcją egzotermiczną, która jest korzystnie wykorzystana do przegrzewania wody do wytwarzania pary wodnej, która może być używana przez turbinę parowo do wytwarzania energii elektrycznej. Woda przeznaczona do przegrzewania korzystnie jest otrzymywana przez zespół do metanizacji oraz do chłodzenia gazu z RSC, gdzie woda została użyta do chłodzenia surowego gazu syntezowego w RSC. Temperatura oraz ciśnienie wody użytej do chłodzenia surowego gazu syntezowego w RSC może być nastawiona na podstawie wielkości obszaru wymiany ciepła (takiego jak powierzchnia obszaru na którym woda może oddziaływać wzajemnie z gazem syntezowym). Ten obszar wymiany ciepła na przykład jest powiązany z długością, obwodem albo inną miarą rozmiaru RSC, a zatem długością oraz/albo ilością rur chłodzących wewnątrz RSC, które działają jako wymiennik ciepła z gazem syntezowym w RSC. Ponadto, obszar wymiany ciepła RSC może być nastawiony na podstawie spodziewanej ilości ciepła przeznaczonego do przeniesienia do wody, gdy przechodzi ona przez zespół do metanizacji, zespołu do metanizacji oraz do chłodzenia gazu. W ten sposób, istniejące urządzenia, takie jak RSC, korzystnie są używane do wstępnego podgrzewania wody, przeznaczonej do przegrzania, do użycia w turbinie parowej, bez potrzeby dodatkowego urządzenia do wymiany ciepła.

Dodatkowo RSC korzystnie przenosi gaz syntezowy oraz wodę do reaktora konwersji gazu wodnego, w celu regulowania proporcji wodoru oraz tlenku węgla w gazie syntezowym. Proporcja gazu syntezowego oraz wody może zmieniać się podczas okresu użytkowania RSC. Odpowiednio, dodatkowa woda w tym przykładzie jest przenoszona do reaktora konwersji gazu wodnego, aby utrzymać stosunkowo stałą proporcję wody (na przykład pary wodnej) do suchego gazu, w gazie syntezowym oraz wodzie przenoszonej od RSC do reaktora konwersji gazu wodnego. Można zastosować sterownik do utrzymania proporcji wody (na przykład pary wodnej) do suchego gazu, przy czym sterownik korzystnie reguluje ilość dodatkowej wody przenoszonej do reaktora konwersji gazu wodnego przez regulację otwierania oraz zamykania zaworu. Sterownik może ustawiać zawór na podstawie pomiarów dokonanych przez czujnik obserwujący ilość zanieczyszczeń występujących w RSC, w szczególności, ilość zanieczyszczeń występującą wokół rur chłodzących w RSC.

Figura 1 przedstawia, układ 100 do wytwarzania sztucznego gazu ziemnego (SNG). Elementy składowe instalacji 100 do wytwarzania sztucznego gazu ziemnego (SNG) mogą zawierać źródło paliwa 102, takiego jak paliwo stałe, które korzystnie jest używane jako źródło energii do wytwarzania SNG. Źródło paliwa 102 może zawierać: węgiel, koks naftowy, biomasę, materiały na bazie drewna, odpady rolnicze, smoły, gaz koksowniczy oraz asfalt, albo inne materiały zawierające węgiel.

Paliwo stałe ze źródła paliwa 102 korzystnie jest przenoszone do instalacji do zgazowania oraz płukania surowca 104. Instalacja do zgazowania oraz płukania surowca 104 korzystnie zawiera wiele podsystemów. Na przykład instalacja do zgazowania oraz płukania surowca 104 może zawierać podsystem przygotowania surowca, który może, na przykład, zmieniać rozmiar albo kształt źródła paliwa

PL 226 887 B1

102 przez cięcie na kawałki, frezowanie, szatkowanie, sproszkowanie, brykietowanie lub przekształcenie w paletę źródła paliwa 102, w celu wytworzenia surowca. Dodatkowo, woda lub inne odpowiednie ciecze mogą być dodawane do źródła paliwa 102 w podsystemie przygotowania surowca, aby wytworzyć surowiec w postaci zawiesiny. W innych przykładach wykonania żadna ciecz nie jest d odawana do źródła paliwa, w podsystemie przygotowania surowca, dostarczając w ten sposób surowiec suchy. Surowiec może być przenoszony do podsystemu zgazowania instalacji do zgazowania oraz płukania surowca 104, z podsystemu przygotowania surowca. Podsystem zgazowania korzystnie przetwarza surowiec na mieszankę tlenku węgla oraz wodoru, na przykład gaz syntezowy. Tę konwersję można uzyskać przez poddawanie surowca działaniu regulowanej ilości pary wodnej oraz tlenu przy podwyższonych ciśnieniach, na przykład od około 20 barów do około 85 barów, oraz temperaturach, na przykład od około 704°C (1300 stopni Fahrenheita) do około 1593°C (2900 stopni Fahrenheita), zależnie od rodzaju używanego generatora gazowego w podsystemie zgazowania. Proces zgazowania może zawierać surowiec poddawany procesowi pirolizy, gdzie surowiec jest podgrzewany. Temperatury wewnątrz generatora gazowego podsystemu zgazowania mogą mieścić się w zakresie od około 148°C (300 stopni Fahrenheita) do około 704°C (1300 stopni Fahrenheita), podczas procesu pirolizy, zależnie od źródła paliwa 102, używanego do wytwarzania surowca. Nagrzewanie surowca podczas procesu pirolizy może wytwarzać ciało stałe, na przykład zwęgloną substancję, 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.

Proces spalania korzystnie następnie występuje w podsystemie zgazowania. Aby wspomóc ten proces spalania, tlen 103 może być dostarczany do podsystemu zgazowania z jednostki rozdziału powietrza (ASU) 106. ASU 106 korzystnie działa w celu oddzielania powietrza 105 na gazy składowe, przy pomocy na przykład technik destylacji, które mogą być kriogeniczne albo mogą używać adsorpcji zmiennociśnieniowej (PSA). ASU 106 w tym przykładzie oddziela tlen 103 od powietrza dostarczanego do niej oraz może przenosić oddzielony tlen 103 do podsystemu zgazowania. Dodatkowo ASU 106 może oddzielać azot 107 od powietrza 105, na przykład do zbierania go albo do dalszego użycia przy wytwarzaniu energii elektrycznej.

Odpowiednio, tlen 103 oddzielony od powietrza 105 jest doprowadzany do podsystemu zgazowania z ASU 106 w celu jego spalania. Spalanie może obejmować wprowadzanie tlenu 103 do substancji zwęglonej oraz gazów resztkowych, tak że substancja zwęglona oraz gazy resztkowe korzys tnie reagują z tlenem tworząc dwutlenek węgla oraz tlenek węgla, dostarczając w ten sposób ciepło do kolejnych reakcji zgazowania. Temperatury podczas procesu spalania mogą sięgać od około 704°C (1300 stopni Fahrenheita do około 1593°C (2900 stopni Fahrenheita). Następnie, para wodna może być wprowadzana do podsystemu zgazowania instalacji do zgazowania oraz płukania surowca 104, podczas kroku zgazowania. Substancja zwęglona może reagować z dwutlenkiem węgla oraz parą wodną w celu wytwarzania tlenku węgla oraz wodoru w temperaturach sięgających od około 815,56°C (1500 stopni Fahrenheita do około 1593°C (2900 stopni Fahrenheita). Zasadniczo generator gazowy podsystemu zgazowania wykorzystuje parę wodną oraz tlen, aby umożliwić spalenie części surowca w celu wytworzenia tlenku węgla oraz uwolnienia energii, napędzając w ten sposób główną reakcję, która zamienia dalszy surowiec na wodór oraz dodatkowy tlenek węgla.

W ten sposób gaz wypadkowy jest wytwarzany przez generator gazowy podsystemu zgazowania. Ten gaz wypadkowy może zawierać około 85% tlenku węgla oraz wodoru, jak również CH4, NH3, COS, CO2, oraz H2S (na bazie zawartości siarki w surowcu). Ten gaz wypadkowy może być nazwany surowym albo nieoczyszczonym gazem syntezowym. Podsystem zgazowania może również wytwarzać odpady takie jak szlaka 108, które mogą być mokrym popiołem.

Ta szlaka 108 może być usuwana z podsystemu zgazowania przez podsystem płukania, instalacji do zgazowania oraz płukania surowca 104. Szlaka 108 korzystnie jest usuwana na przykład jako podłoże drogowe albo inny materiał budowlany. Dodatkowo podsystem płuczący może oczyszczać surowy gaz syntezowy przez usuwanie wszelkich cząstek stałych z surowego gazu syntezowego, takich jak mokry popiół.

Surowy gaz syntezowy może następnie być doprowadzany do reaktora konwersji gazu wodnego 110 wzdłuż ścieżki 111. Reaktor konwersji gazu wodnego 110 korzystnie przeprowadzi reakcję konwersji gazu wodnego, w której tlenek węgla reaguje z wodą (na przykład z parą wodną), w celu utworzenia dwutlenku węgla oraz wodoru. Ten proces może regulować proporcję wodoru do tlenku węgla w surowym gazie syntezowym od około 1 do 1, do konwertowanego gazu syntezowego, który zawiera proporcję wodoru do tlenku węgla wynoszącą około 3 do 1, dla procesu metanizacji. Należy

PL 226 887 B1 zauważyć, że reaktor konwersji gazu wodnego 110 może być kwaśnym reaktorem konwersji gazu wodnego, to znaczy siarka może być obecna w surowym gazie syntezowym, podawanym do reaktora konwersji gazu wodnego 110 podczas reakcji konwersji gazu wodnego.

Po reakcji konwersji gazu wodnego w reaktorze konwersji gazu wodnego 110, instalacja 100 może przenosić surowy konwertowany gaz syntezowy wzdłuż ścieżki 112 do zespołu oczyszczania gazu 114. Zespół oczyszczania gazu 114 korzystnie przemywa surowy konwertowany gaz syntezowy (czyli produkt w postaci gazu syntezowego, z reaktora konwersji gazu wodnego 110 oraz zawierający siarkę), aby usunąć niepożądane składniki, na przykład COS, oraz H₂S z surowego konwertowanego gazu syntezowego, aby wytworzyć oczyszczony gaz syntezowy (czyli gaz syntezowy bez siarki). Dodatkowo zespół oczyszczania gazu 114 może przenosić niepożądane składniki surowego konwertowanego gazu syntezowego (na przykład COS, oraz H₂S) do zespołu 116 do odzysku siarki oraz oczyszczania gazu resztkowego, w celu oddzielania oraz izolacji siarki 118. W ten sposób siarka 118 może być usunięta w celu jej pozbycia się albo sprzedaży.

Aby dodatkowo wspomóc usuwanie kwaśnego gazu (na przykład H₂S) w zespole oczyszczania gazu 114, część (na przykład około 10%, 20%, 30%, 40%, 50% albo więcej) surowego konwertowanego gazu syntezowego może być kierowana do chłodziarki amoniaku 113. Chłodziarka amoniaku 113 może działać na przykład jako wymiennik ciepła. W jednym przykładzie wykonania chłodziarka amoniaku 113 może na przykład zawierać wyparkę, generator, absorber oraz skraplacz. Wyparka może być utrzymywana pod niskim ciśnieniem, na przykład jako próżnia. Niskie ciśnienie wyparki może powodować gotowanie się w bardzo niskiej temperaturze czynnika chłodniczego, takiego jak NH₃ (amoniak). Wyparka może zawierać wymiennik ciepła, w celu wymiany ciepła z surowym konwertowanym gazem syntezowym, dodając ciepło do czynnika chłodzącego w wyparce. Wyparka może również zabierać ciepło z otoczenia wyparki. Z powodu tego przenoszenia ciepła, czynnik chłodniczy może być przekształcany w parę, która może przepływać do absorbera. Absorber może łączyć parę czynnika chłodniczego z wodą. Na przykład absorber chłodzi oraz skrapla parę czynnika chłodniczego w wodę przez wymiennik ciepła, w którym krąży chłodziwo (na przykład woda). Woda bogata w czynnik chłodniczy, może następnie być pompowana przez pompę absorbentu do generatora.

W generatorze ciepło może być przenoszone do wody bogatej w czynnik chłodniczy, przez zewnętrzne źródło ciepła, takie jak gorąca woda albo para wodna. Ciepło z gorącej wody albo pary wodnej może wygotować czynnik chłodniczy z bogatej wody aby wytworzyć parę czynnika chłodniczego. Para czynnika chłodniczego z generatora może być przenoszona do skraplacza, gdzie para czynnika chłodniczego może być przekształcona w ciecz przez wymianę ciepła z chłodziwem, takim jak woda. Schłodzony czynnik chłodniczy może następnie powrócić do wyparki niskociśnieniowej, gdzie może być używany do usuwania ciepła, aby wytwarzać schłodzony surowy konwertowany gaz syntezowy, w ten sposób zamykając cykl termodynamiczny. Schłodzony surowy konwertowany gaz syntezowy może być ponownie wprowadzony do surowego konwertowanego gazu syntezowego wzdłuż ścieżki 115, która może wprowadzić schłodzony surowy konwertowany gaz syntezowy do surowego konwertowanego gazu syntezowego płynącego wzdłuż ścieżki 112. Dodatkowo albo alternatywnie, schłodzony surowy konwertowany gaz syntezowy może być bezpośrednio wprowadzony do zespołu oczyszczania gazu 114, wzdłuż ścieżki 117.

Oczyszczony gaz syntezowy wytwarzany przez zespół oczyszczania gazu 114 może zawierać około 3% Co, około 55% H₂, oraz około 40% CO₂ oraz jest zasadniczo oczyszczony z H₂S. Zespół oczyszczania gazu 114 może ponadto zawierać podsystem do usuwania CO₂, który może usunąć CO₂ 119 z oczyszczonego gazu syntezowego. Usunięty CO₂ 119 może być przeniesiony od zespołu oczyszczania gazu 114 do zespołu 120 do odwadniania CO₂ oraz sprężania, który może odwadniać oraz sprężać CO₂ 119 w celu magazynowania oraz późniejszego użycia. Na przykład CO₂ 119 może być wysłany przez rurociąg prowadzący do miejsca sekwestracji węgla, takiego jak miejsca intensyfikacji wydobycia ropy naftowej (EOR) albo solankowe warstwy wodonośne. W rozwiązaniu alternatywnym, zespół 120 do odwadniania CO₂ oraz sprężania może przenosić odwodniony oraz sprężony CO₂ 119 na przykład do zakładów chemicznych w celu jego wykorzystania.

Zespół oczyszczania gazu 114 może bezpośrednio albo pośrednio przenosić oczyszczony gaz syntezowy wzdłuż ścieżki 121 do zespołu 122 do metanizacji oraz chłodzenia gazu. W jednym przykładzie wykonania ścieżka 121 może przechodzić przez wymiennik ciepła w reaktorze konwersji gazu wodnego 110 w trosce o nagrzanie oczyszczonego gazu syntezowego przed przeniesieniem do zespołu 122 do metanizacji oraz chłodzenia gazu. Zespół 122 do metanizacji oraz chłodzenia gazu może przetwarzać CO oraz H₂ W oczyszczonym gazie syntezowym w CH₄ oraz H₂O, czyli w metan

PL 226 887 B1 (na przykład SNG 123) oraz wodę, w reakcji egzotermicznej. Odpowiednio, zespół 122 do metanizacji oraz chłodzenia gazu może zawierać reaktor metanizacji 125, który może działać w celu wytwarzania sztucznego gazu ziemnego (SNG) 123 oraz wody jak również działać jako wymiennik ciepła, który wykorzystuje chłodziwo (czyli wodę) do chłodzenia powstałego SNG 123. Ta wymiana ciepła może wytwarzać parę wodną, którą zespół 122 do metanizacji oraz chłodzenia gazu przenosi do turbiny parowej 124, do wytwarzania energii elektrycznej 126. Energia elektryczna 126 może być używana, przez na przykład różne zakłady produkcyjne albo może być przekazywana do sieci energetycznej do wykorzystania. Należy zauważyć, że zespół 122 do metanizacji oraz chłodzenia gazu może zawierać słodki reaktor metanizacji, który używa oczyszczonego gazu syntezowego (na przykład siarka została usunięta z gazu syntezowego), przed przekształceniem gazu syntezowego w SNG 123 oraz wodę.

Zespół 122 do metanizacji oraz chłodzenia gazu może przenosić wytworzony SNG 123 oraz wodę do zespołu 128 do odwadniania oraz sprężania SNG. Ten zespół 128 do odwadniania oraz sprężania SNG może oddzielać wodę od SNG 123 tak, że SNG 123 może być sprężany oraz przenoszony od zespołu 128 do odwadniania oraz sprężania SNG do na przykład rurociągu SNG. Rurociąg SNG może być używany do przenoszenia SNG 123 do na przykład magazynów albo dodatkowych oczyszczalni SNG. W jednym przykładzie wykonania, elementy instalacji do zgazowania oraz płukania surowca 104 mogą być dopasowane do działania zespołu 122 do metanizacji oraz chłodzenia gazu, jak to zostanie opisane bardziej szczegółowo poniżej.

Instalacja do zgazowania oraz płukania surowca 104 może zawierać chłodnicę radiacyjną gazu syntezowego jako część podsystemu przemywającego. Fig. 1 jest widokiem z boku przekroju przykładu wykonania chłodnicy radiacyjnej gazu syntezowego (RSC) 130 do użycia z instalacją do zgazowania oraz płukania surowca 104 z Fig. 1. Różne aspekty RSC 130 mogą być opisane w odniesieniu do kierunku osiowego albo osi 131, kierunku promieniowego albo osi 132, oraz kierunku obwodowego albo osi 133. Na przykład oś 131 odpowiada wzdłużnej linii środkowej albo kierunkowi wzdłużnemu, oś 132 odpowiada kierunkowi poprzecznemu albo promieniowemu, względem wzdłużnej linii środkowej, oraz oś 133 odpowiada kierunkowi obwodowemu, wokół wzdłużnej linii środkowej. Gaz syntezowy, jak również odpad, taki jak szlaka 108, może być wytwarzany w generatorze gazowym (czyli w podsystemie zgazowania) instalacji do zgazowania oraz płukania surowca 104.

Ta szlaka 108 może być usunięta przed przeniesieniem surowego gazu syntezowego do reaktora konwersji gazu wodnego 110. RSC 130 może być przydatna do oddzielania szlaki 108 od gazu syntezowego. Ponadto może być korzystne schłodzenie gazu syntezowego przed przeniesieniem go do reaktora konwersji gazu wodnego 110 poprzez RSC 130.

RSC 130 może również zawierać pojemnik 134. Pojemnik 134 może działać jako obudowa RSC 130, otaczająca zarówno górny obszar 136 chłodnicy RSC 130 jak również dolny obszar 138 chłodnicy RSC 130. Pojemnik 134 może również zawierać rury chłodzące 140, które mogą się znajdować w górnym obszarze 136 chłodnicy RSC 130. Rury chłodzące 140 mogą zawierać wiele przewodów wzdłuż osi promieniowej 132 chłodnicy RSC 130 oraz mogą również przebiegać równolegle w kierunku pojemnika 134 względem osi osiowej 131. Chłodziwo takie jak woda albo inna ciecz, może przepływać przez rury 140. W ten sposób rury 140 mogą działać jako wymiennik ciepła w chłodnicy RSC 130, oraz mogą rozprowadzać chłodziwo do usuwania ciepła z gazu syntezowego oraz szlaki 108. Gaz syntezowy wytwarzany w generatorze gazowym 142 może ogólnie przepływać w dół, równolegle do rur 140, zgodnie ze wskazaniami strzałek 144. Generator gazowy 142 może na przykład zawierać wkład ze źródła paliwa 102 wzdłuż ścieżki 135 oraz wkład w postaci tlenu na przykład z ASU 106. W jednym przykładzie wykonania, paliwo ze źródła paliwa, wzdłuż ścieżki 135, może być mieszane z tlenem oraz spalane na przykład w strefie płomienia 139 w generatorze gazowym 142, w celu wytwarzania gazu syntezowego. Ponadto w niektórych przykładach wykonania część paliwa może być dodawana wzdłuż ścieżki pobocznej 137 do strefy płomienia 139 generatora gazowego 142. W jednym przykładzie wykonania od około 5% do około 20% paliwa kierowanego do generatora gazowego 142 może być skierowane wzdłuż ścieżki 137, aby regulować ilość metanu w gazie syntezowym, wytwarzanym przez generator gazowy 142.

Wytwarzany gaz syntezowy (jak również wszelkie paliwo dodawane wzdłuż ścieżki 137) może zetknąć się z rurami 140 chłodnicy RSC 130 z chłodziwem przepływającym przez rury 140, chłodząc w ten sposób gaz syntezowy, gdy przepływa przez RSC 130. Jednym rezultatem tego procesu chłodzenia może być wytwarzanie pary wodnej w rurach 140, która może następnie być przekazywana z RSC 130, jak to zostanie dodatkowo omówione w odniesieniu do Fig. 1.

PL 226 887 B1

Chłodnica RSC 130 może również zawierać przewód 146 w dolnym obszarze 138 chłodnicy RSC 130, który może pomóc w kierowaniu schłodzonego gazu syntezowego oraz szlaki 108 z RSC 130. Na przykład, gdy szlaka 108 opuszcza przewód 146, szlaka może przepływać ogólnie w kierunku do dołu 148, aby opuścić RSC 130 przez stożek gaszący 150, zawierający wodę do chłodzenia szlaki 108. Dla odmiany schłodzony gaz syntezowy może przepływać ogólnie w kierunku do góry 152, w stronę przewodu przesyłowego 154, gdy gaz syntezowy opuszcza przewód 146. Schłodzony gaz syntezowy może, w niektórych przykładach wykonania, wchodzić w interakcję z wodą w stożku gaszącym 150 tak, że para wodna może być przenoszona do schłodzonego gazu syntezowego w proporcji w przybliżeniu od 1,0 : 1 do 1,4 : 1. Przewód przesyłowy 154 korzystnie jest używany do przesyłania gazu syntezowego do reaktora konwersji gazu wodnego 110 przez ścieżkę 111. Dodatkowy opis w odniesieniu do chłodzenia gazu syntezowego w RSC 130 zostanie przedstawiony poniżej.

Gorący gaz syntezowy oraz szlaka może przepływać z generatora gazowego 106 przez górny obszar 136 chłodnicy RSC 130. Gdy gorący gaz syntezowy oraz szlaka 108 przemieszczają się w dół przez RSC 130, szlaka 108 korzystnie opada w dość jednolity sposób, na przykład osiowo 131 w dół 144 przez chłodnicę RSC 130. Dla odmiany gaz syntezowy, ponieważ jest w stanie gazowym, może zacząć przepływać osiowo 131 przez RSC 130, jednakże gaz syntezowy może rozpraszać się promieniowo 132 przez pojemnik 134, jak również przepływać osiowo 131 do dołu 144 przez chłodnicę RSC 130. W ten sposób, gaz syntezowy, gdy przepływa przez RSC 130 może oddziaływać wzajemnie z rurami chodzącymi 140, które mogą zawierać wiele przewodów, które mogą przebiegać osiowo 131, równolegle z naczyniem 134. Dodatkowo chłodziwo takie jak woda może przepływać przez rury chłodzące 140. Ta woda może na przykład być dostarczana przez turbinę parową 124, jak to zostanie omówione bardziej szczegółowo w odniesieniu do Fig. 1. To chłodziwo (na przykład woda) przepływa w ten sposób od rur chodzących 140 z chłodnicy RSC 130 oraz może być przenoszone jako para wodna pod wysokim ciśnieniem, jak to zostanie opisane bardziej szczegółowo w odniesieniu do Fig. 1.

Chłodziwo przechodzące przez rury chłodzące 140 może być na przykład wodą kotłową, z turbiny parowej 124. Woda może mieć na przykład temperaturę około 630°F. W innym przykładzie wykonania, temperatura wody może sięgać od około 232°C (450°Fahrenheita) do około 354°C (670°Fahrenheita), od około 204°C (400°Fahrenheita) do około 398°C (750°Fahrenheita), od około 260°C (500°Fahrenheita) do około 343°C (650°Fahrenheita), albo być wyższa, jak wymagają tego potrzeby przemysłu przetwórczego. Dla odmiany gaz syntezowy przechodzący przez RSC 130 może być chłodzony od temperatury około 1371°C (2500°Fahrenheita) do około 648°C (1200°Fahrenheita), gdy gaz syntezowy oddziałuje wzajemnie z rurami chłodzącymi 140. Tak więc, gdy nagrzany gaz syntezowy oddziałuje wzajemnie z rurami chłodzącymi 140, może przenosić ciepło zarówno na ciecz wewnątrz rur chłodzących 140 jak również na same rury chłodzące 140, chłodząc w ten sposób gaz syntezowy, wytwarzając jednocześnie źródło pary wodnej, które może być używane na przykład przez silnik turbinowy 124.

W jednym przykładzie wykonania, długość 156 rur 140 w chłodnicy RSC 130, a zatem rur 140 w środku, może być określona na bazie wymagań instalacji 100 do wytwarzania sztucznego gazu ziemnego (SNG). Długość 156 chłodnicy RSC 130 może na przykład wynosić od około 21 m (70 stóp) do około 30 m (100 stóp). W innym przykładzie, długość 156 chłodnicy RSC 130 może wynosić około 21 m (70 stóp), 24 m (80 stóp), 27 m (90 stóp) albo 30 m (100 stóp). Długość 156 chłodnicy RSC 130 może wpływać na długość 158 rur 140 oraz w ten sposób na ilość ciepła przenoszoną pomiędzy gazem syntezowym oraz wodą przechodzącą przez rury 140. Ilość ciepła przenoszonego do wody w rurach 140 może zmieniać temperaturę oraz ciśnienie wyjściowe wody opuszczającej chłodnicę RSC 130. Na przykład, długość 156 chłodnicy RSC 130 może być dobrana tak, że woda opuszczająca chłodnicę RSC 130 może mieć temperaturę od około 287°C (550°Fahrenheita) do około 371°C (700°Fahrenheita) przy ciśnieniu od około 6894.75 kPa (1000 psi) do około 8273.70 kPa (1200 psi). Zarówno ciśnienie wyjściowe jak i temperatura wyjściowa wody opuszczającej chłodnicę RSC 130 z rur 140 mogą być ustawione tak, że woda opuszczająca chłodnicę RSC 130 może mieć pożądane ciśnienie oraz temperaturę, aby umożliwić na przykład przegrzewanie w reaktorze metanizacji 125 zespołu 122 do metanizacji oraz chłodzenia gazu. Tak więc wytworzone ciśnienie oraz temperatura wody opuszczającej chłodnicę RSC 130 z rur 140 może bazować na ilości ciepła przekazywanego do wody na ścieżce przepływu cieczy, gdy przepływa ona przez reaktor metanizacji 125 w zespole do metanizacji zespołu 122 do metanizacji oraz chłodzenia gazu. Należy zauważyć, że podczas gdy powyższy przykład omawiał regulację długości 156 chłodnicy RSC 130 oraz/albo rur 140, w innych

PL 226 887 B1 przykładach wykonania, regulacja innych czynników dotyczących rozmiaru chłodnicy RSC, takich jak obwód, może być dokonana w ramach określania ogólnego obszaru przenoszenia ciepła chłodnicy RSC 130.

Ponadto, woda, która może być używana jako ciecz chłodząca w rurach 140 może być nagrzana wstępnie. Wracając do Fig. 1, turbina parowa 124 może zawierać wodę kotłową, używaną na przykład przy wytwarzaniu pary wodnej. Woda kotłowa może również być używana jako źródło dla cieczy chłodniczej używanej w rurach 140 chłodnicy RSC 130. Na przykład turbina parowa 124 może przenosić wodę kotłową wzdłuż ścieżki 160 do zespołu 122 do metanizacji oraz chłodzenia gazu. Woda kotłowa wzdłuż ścieżki 160, przenoszona do zespołu 122 do metanizacji oraz chłodzenia gazu, może mieć temperaturę około 121°C (250°Fahrenheita), albo od około 107°C (225°Fahrenheita) do około 132°C (270°Fahrenheita). Woda doprowadzona do zespołu 122 do metanizacji oraz chłodzenia gazu może przechodzić przez wymiennik ciepła w zespole 122 do metanizacji oraz chłodzenia gazu (na przykład taki jak reaktor metanizacji 125 albo oddzielny wymiennik ciepła), gdzie ciepło jest przenoszone do wody. Odpowiednio, woda opuszczająca zespół 122 do metanizacji oraz chłodzenia gazu, wzdłuż ścieżki 162 może mieć temperaturę około 148°C (300°Fahrenheita), albo od około 135°C (275°Fahrenheita) do około 162°C (325°Fahrenheita).

Woda na ścieżce 162 może być przenoszona do innego wymiennika ciepła 163, na przykład usytuowanego w reaktorze konwersji gazu wodnego 110, aby pochłonąć więcej ciepła. Na przykład woda wzdłuż ścieżki 162 może mieć temperaturę około 148°C (300°Fahrenheita, albo od około 135°C (275°Fahrenheita) do około 162°C (325°Fahrenheita). Gdy tylko woda wejdzie do wymiennika ciepła 163 w reaktorze konwersji gazu wodnego 110, temperatura wody może wzrosnąć na przykład do około 260°C (500°Fahrenheita), albo od około 232°C (450°Fahrenheita) do około 287°C (550° Fahrenheita). Woda w temperaturze około 260°C (500°Fahrenheita), albo od około 232°C (450°Fahrenheita) do około 287°C (550°Fahrenheita) może być przenoszona wzdłuż ścieżki 164 do chłodnicy RSC 130, aby działać jako ciecz chłodząca w chłodnicy RSC 130, może przejść przez na przykład rury chłodzące 140, jak to opisano uprzednio. Woda może następnie opuścić chłodnicę RSC 130, wzdłuż ścieżki 166 w temperaturze od około 232°C (550°Fahrenheita) do około 371°C (700°Fahrenheita, przy ciśnieniu od około 6894.75 kPa (1000 psi) do około 8273.70 kPa (1200 psi). Ta woda wzdłuż ścieżki 166 może być przenoszona do jednego albo większej ilości reaktorów metanizacji 125, w zespole 122 do metanizacji oraz chłodzenia gazu, które mogą pracować jako wymienniki ciepła. Tak więc woda wzdłuż ścieżki 166, przenoszona do jednego albo większej ilości reaktorów metanizacji 125 może ulegać przegrzaniu w jednym albo większej ilości reaktorów metanizacji 125 oraz może opuszczać zespół 122 do metanizacji oraz chłodzenia gazu jako para wodna pod wysokim ciśnieniem, wynoszącym od około 8273.70 kPa (1200 psi) do około 10342.13 kPa (1500 psi), w temperaturze od około 398°C (750°Fahrenheita) do około 510°C (950°Fahrenheita), która może być przenoszona wzdłuż ścieżki 168 do turbiny parowej 124, w celu użycia jej do wytwarzania energii elektrycznej 126. Temperatura wylotowa wody wzdłuż ścieżki 168 może być określona na bazie długości 156 chłodnicy RSC 130 (czyli, która określa ciśnienie oraz temperaturę wody wzdłuż ścieżki 166, przeznaczonej do przegrzania w jednym albo większej ilości reaktorów metanizacji 125). W jednym przykładzie wykonania, woda o niskim ciśnieniu, od około 344,73 kPa (50 psi) do około 689,47 kPa (100 psi), w temperaturze od około 260°C (500°Fahrenheita) do około 315°C (600°Fahrenheita) może być również przenoszona do jednego albo większej ilości reaktorów metanizacji 125 w zespole 122 do metanizacji oraz chłodzenia gazu, wzdłuż ścieżki 170. Ta woda pod niskim ciśnieniem, wzdłuż ścieżki 170 może również być przegrzewana w jednym albo większej ilości reaktorów metanizacji, aby wytwarzać parę wodną pod niskim ciśnieniem, w temperaturze od około 398°C (750°Fahrenheita) do około 510°C (950°Fahrenheita), która może być przenoszona wzdłuż ścieżki 172, do turbiny parowej 124, do wykorzystania do wytwarzania energii elektrycznej 126.

Odnosząc się ponownie do Fig. 2, gdy gaz syntezowy przechodzi przez pojemnik 134 chłodnicy RSC 130, gaz syntezowy może przenosić pozostałości z procesu zgazowania, takie jak popiół. Ta pozostałość może się odkładać na rurach chłodzących 140, z upływem czasu. Te osady na rurach chłodzących 140 mogą „zatkać” rury chłodzące 140. Tak więc materiały osadzające się na rurach chłodzących 140 mogą powodować powstanie cienkiej powłoki na zewnętrznych powierzchniach rur chłodzących 140. Te osady mogą spowodować zwiększenie się proporcji pary wodnej do suchego gazu w chłodnicy RSC 130. Tak więc zatykanie może zmienić chłodzenie gazu syntezowego tak, że gdy gaz syntezowy styka się z wodą w stożku gaszącym 150, większa ilość pary wodnej może być generowana, podnosząc proporcję pary wodnej do suchego gazu od około 0,8 : 1 oraz od około 0,9 : 1,

PL 226 887 B1 do około 1,0 : 1 oraz około 1,4 : 1, gdy chłodnica RSC 130 przemieszcza się od początku czasu pracy do końca czasu pracy. Aby wyrównać tę proporcję pary wodnej do suchego gazu tak, aby wynosiła konsekwentnie od około 1,9 : 1 do około 1,4 : 1, przez cały czas użytkowania chłodnicy RSC 130, woda opuszczająca rury 140 chłodnicy RSC 130, wzdłuż ścieżki 166 może być przekierowana w celu dodawania do surowego gazu syntezowego przenoszonego wzdłuż ścieżki 111 w reaktorze konwersji gazu wodnego 110.

Jak to przedstawiono na Fig. 1, ścieżka 174 korzystnie jest odchylana od ścieżki 166 tak, że woda może być przenoszona do reaktora 110, przez na przykład ścieżkę 111, aby zwiększyć proporcję pary wodnej do suchego gazu w reaktorze konwersji gazu wodnego 110 w miarę potrzeby. Ilość wody przenoszona wzdłuż ścieżki 174 może być regulowana przez na przykład zawór 176. Ten zawór 176 może być otwierany oraz zamykany, aby zmieniać ilość wody, która jest przenoszona do reaktora konwersji gazu wodnego 110. Sterownik 178 może regulować otwieranie oraz zamykanie zaworu 176. Ten sterownik 176 może zawierać jeden albo większą ilość mikroprocesorów „ogólnego zastosowania”, jeden albo większą ilość mikroprocesorów szczególnego przeznaczenia oraz/albo zastosowania określonych układów scalonych (ASICS), albo pewnej kombinacji takich składników przetwarzających, główny procesor (CPU) oraz/albo inne rodzaje procesorów. W jednym przykładzie wykonania, sterownik 178 może regulować otwieranie oraz zamykanie zaworu 176, na bazie pomiarów otrzymanych od czujnika 180, który może być połączony z chłodnicą RSC 130. Ten czujnik 180 może, na przykład zmierzyć wielkość zanieczyszczeń, które wystąpiły w chłodnicy RSC 130 przez zmierzenie temperatury cieczy przechodzącej przez na przykład rury 140 w chłodnicy RSC 130, oraz aby wytwarzać sygnały odpowiadające zmierzonej temperaturze używanej do określenia wielkości zatykania rur 140 w chłodnicy RSC 130. Na przykład gdy temperatura mierzona przez czujnik wzrasta, ogólne wytwarzanie pary wodnej (wpływające na proporcję pary wodnej do suchego gazu, omówioną uprzednio) może zmniejszać się. W ten sposób zawór 176 może być otwierany przez sterownik 178, aby umożliwić dodawanie więcej pary wodnej do mieszaniny wody oraz gazu syntezowego, przekazywanej do reaktora konwersji gazu wodnego 110. Dodatkowo albo alternatywnie, czujnik 180 może na przykład mierzyć proporcję pary wodnej do suchego gazu w chłodnicy RSC 130 oraz wytwarzać sygnały bazujące na pomiarach, które mogą być używane przez sterownik 178, aby sterować otwieraniem oraz zamykaniem zaworu 176 w sposób podobny do sposobu omówionego powyżej.

Figura 3 jest schematem blokowym 182 przedstawiającym sposób sterowania ilością wody przenoszonej wzdłuż ścieżki 174 do reaktora konwersji gazu wodnego 110. W kroku 184, sterownik 178 może otrzymać pomiary dotyczące zatykania rurek 140 w chłodnicy RSC 130. Te pomiary mogą być otrzymywane z czujnika 180 oraz mogą dotyczyć na przykład temperatury cieczy przechodzącej przez rury 140 w chłodnicy RSC 130 albo proporcji pary wodnej do suchego gazu w cieczy opuszczającej chłodnicę RSC 130 przez przewód przesyłowy 154.

Na podstawie otrzymanych pomiarów, w kroku 186, sterownik 178 może określić poziom zatykania w chłodnicy RSC 130. Zwykle zatykanie rur 140 w chłodnicy RSC 130 będzie minimalne na początku pracy chłodnicy RSC 130 oraz będzie się zwiększało z upływem czasu.

W kroku 188 sterownik może ustalić czy poziom zatykania określony w kroku 186 znajduje się powyżej progu, na przykład na podstawie sygnałów otrzymywanych od czujnika 180, który odpowiada pomiarom czujnika 180. Ten próg może zawierać jeden albo większą ilość poziomów, które mogą odpowiadać stopniowi otwarcia albo zamknięcia zaworu 176, regulując w ten sposób ilość wody przenoszonej wzdłuż ścieżki 174. Jeżeli sterownik 178 ustali, że poziom zatykania nie jest powyżej progu (czyli określonego poziomu), sterownik 178 może nie regulować zaworu 176 oraz proces może powrócić do kroku 184. Jeżeli jednak sterownik 178 ustali, że poziom zatykania jest powyżej progu (czyli określonego poziomu), sterownik 178 może regulować zawór 176, odpowiednio w kroku 190. Tak więc sterownik 178 może otworzyć albo zamknąć zawór 176 o określoną wielkość, która może odpowiadać progowi sprawdzonemu w kroku 188. Po kroku 190, proces może powrócić z powrotem do kroku 184, aby ponownie rozpocząć opisany wyżej sposób. Kroki w schemacie blokowym 182 mogą być powtarzane według ustalonego harmonogramu. Na przykład kroki według schematu blokowego 182 mogą być powtarzane co godzinę, codziennie, co tydzień, co miesiąc albo z inną częstotliwością. Dodatkowo oraz/albo alternatywnie, kroki według schematu blokowego 182 mogą być powtarzane w określonym czasie wybranym przez użytkownika. Tak więc użytkownik może rozpocząć wyżej opisany sposób w dowolnym czasie oraz z dowolną częstotliwością.

Figura 4 przedstawia inny sposób przegrzewania wody opuszczającej chłodnicę RSC 130, przez zmianę trasy wody wzdłuż ścieżki 166. Jak zauważono powyżej, część wody opuszczającej

PL 226 887 B1 chłodnicę RSC 130 może być skierowana do ścieżki 111 przez zawór 176 oraz sterownik 178. Pozostała woda na ścieżce 166 może być skierowana do ścieżki 192 oraz może mieć temperaturę od około 287°C (550°Fahrenheita) do około 371°C (700°Fahrenheita). Część tej wody, na przykład w ilości od około 5% do około 15%, może być przenoszona do wymiennika ciepła 194, natomiast pozostała część może być przekazywana do wymiennika ciepła 204. Wymiennik ciepła 194 może zawierać rury 196, przez które surowy gaz syntezowy może przechodzić od ścieżki 111. Nagrzewanie gazu syntezowego może pomóc w ogólnej sprawności reaktora konwersji gazu wodnego 130, ponieważ katalizatory używane do przyspieszania reakcji konwersji gazu wodnego w reaktorze konwersji gazu wodnego 110 mogą reagować szybciej z nagrzanym gazem syntezowym niż z zimnym gazem syntezowym. Odpowiednio, gaz syntezowy może być nagrzewany od temperatury około 148°C (300°Fahrenheita) do około 204°C (400°Fahrenheita), gdy gaz syntezowy opuszcza chłodnicę RSC 130, do temperatury od około 204°C (400°Fahrenheita) do około 260°C (500°Fahrenheita), gdy gaz syntezowy opuszcza wymiennik ciepła 194.

W wymienniku ciepła 194 gaz syntezowy może być przenoszony do płyty rozdzielczej 198. Płyta rozdzielcza 198 może na przykład rozpraszać gaz syntezowy równomiernie w wymienniku ciepła 194. Odpowiednio, równomiernie rozproszony gaz syntezowy przepływa od płyty rozdzielczej 198 do wnętrza oraz przez rury 196 wymiennika ciepła 194. Woda ze ścieżki 192, która opuściła chłodnicę RSC 130 może być przepuszczana przez wymiennik ciepła 194, ogólnie w kierunku wskazanym przez strzałkę 200, aby dodać ciepło do gazu syntezowego przez podgrzewanie rur 196 (na przykład przez stykanie się od zewnątrz z rurami 196), przez które przepływa gaz syntezowy. Woda może opuścić wymiennik ciepła 194 wzdłuż ścieżki 212, w celu przeniesienia na ścieżkę 160.

Wymiennik ciepła 204 działa w podobny sposób do wymiennika ciepła 194, jednakże wymiennik ciepła 204 może usuwać ciepło z gazu syntezowego zamiast dodawać ciepła do gazu syntezowego. Na przykład woda może być doprowadzana ze ścieżki 192, po rozgałęzieniu z wymiennikiem ciepła 204, wzdłuż ścieżki 214. Ta woda może być przenoszona do wymiennika ciepła 204 oraz może w nim usuwać ciepło z gazu syntezowego.

Na przykład gaz syntezowy może opuszczać reaktor konwersji gazu wodnego 110 wzdłuż ścieżki 112 w temperaturze od około 454°C (850°Fahrenheita) do około 510°C (950°Fahrenheita). Ten gaz syntezowy może być przenoszony do płyty rozdzielczej 206. Płyta rozdzielcza 206 może na przykład rozpraszać gaz syntezowy równomiernie w wymienniku ciepła 204. Odpowiednio, równomiernie rozproszony gaz syntezowy przepływa od płyty rozdzielczej 206 do wnętrza oraz przez rury 208 wymiennika ciepła 204. Woda ze ścieżki 202, która opuściła wymiennik ciepła 194 korzystnie jest przepuszczana przez wymiennik ciepła 204, ogólnie w kierunku wskazanym przez strzałkę 210, aby usunąć ciepło z gazu syntezowego przez chłodzenie rur 208 (na przykład przez stykanie się od zewnątrz z rurami 208), przez które przepływa gaz syntezowy. Woda może opuścić wymiennik ciepła 194 wzdłuż ścieżki 216, w celu przeniesienia do turbiny parowej 124, w temperaturze od około 398°C (750°Fahrenheita) do około 454°C (850°Fahrenheita), albo do przeniesienia z powrotem do ścieżki 166 zespołu 122 do metanizacji oraz chłodzenia gazu.

W ten sposób przy użyciu istniejących urządzeń takich jak chłodnica RSC 130, woda może być podgrzewana wstępnie do takiego poziomu, że wprowadzenie ciepła z zespołu 122 do metanizacji oraz chłodzenia gazu, do wstępnie podgrzanej wody korzystnie wytwarza przegrzaną parę wodną do użycia w turbinie parowej 124. Ponadto gdy chłodnica RSC 130 jest używana do wstępnego podgrzewania wody, w tym przykładzie zmniejsza się zapotrzebowanie na dodatkowe urządzenie wymiennika ciepła. Dodatkowo podgrzana wstępnie woda może być używana do, albo podczas używania wymienników ciepła 194 oraz 204.

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 (8)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Układ do wytwarzania sztucznego gazu, znamienny tym, że obejmuje zespół (100) wytwarzający sztuczny gaz ziemny (SNG) zawierający generator gazowy (142) wytwarzający gaz syntezowy i chłodnicę radiacyjną (130) gazu syntezowego (RSC) do chłodzenia gazu syntezowego, która ma długość od około 21 m (70 stóp) do około 30 m (100 stóp) oraz zespół do metanizacji (122) do wytwarzania SNG z gazu syntezowego i ścieżkę (111, 166, 174) przepływu cieczy od chłodnicy RSC (130) przez zespół do metanizacji (122), przy czym wytworzone ciśnienie i temperatura cieczy na ścieżce przepływu cieczy jest zależne od ilości ciepła przeznaczonego do przeniesienia do cieczy na ścieżce przepływu cieczy, gdy ciecz przepływa przez zespół do metanizacji (122).
2. 2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że zespół do metanizacji (122) zawiera reaktor metanizacji (125) do wytwarzania SNG z gazu syntezowego.
3. 3. Układ według zastrz. 2, znamienny tym, że reaktor metanizacji (125) zawiera wymiennik ciepła (163) do przegrzewania cieczy na ścieżce przepływu cieczy do temperatury od około 398°C (750°Fahrenheita) do około 510°C (950°Fahrenheita).
4. 4. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że chłodnica RSC (130) jest przystosowana do ustawiania ciśnienia cieczy, na ścieżce przepływu cieczy, do wartości od około 6894.75 kPa (1000 psi) do około 8273.71 kPa (1200 psi).
5. 5. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że generator gazowy (142) jest przystosowany do odbierania paliwa wzdłuż dwóch różnych ścieżek do strefy płomienia (139) generatora gazowego (142) dla modyfikacji ilości metanu w gazie syntezowym, wytwarzanym w generatorze gazowym (142).
6. 6. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że wzdłuż drugiej ścieżki przepływu cieczy od turbiny parowej (124), pomiędzy turbiną parową (124) oraz chłodnicą RSC (130) jest umieszczona ciecz zawierająca wodę.
7. 7. Układ według zastrz. 6, znamienny tym, że na drugiej ścieżce przepływu cieczy, pomiędzy turbiną parową (124) oraz chłodnicą RSC (130) jest usytuowany zespół do metanizacji (122), który zawiera wymiennik ciepła.
8. 8. Układ według zastrz. 7, znamienny tym, że na drugiej ścieżce przepływu cieczy, pomiędzy zespołem do metanizacji (122) oraz chłodnicą RSC (130) jest usytuowany reaktor konwersji gazu wodnego (110) mający drugi wymiennik ciepła (163).