專利名稱：從氣化系統(tǒng)中回收熱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文公開的主題大體涉及氣化系統(tǒng)，并且更具體而言，涉及用于從氣化系統(tǒng)中回收低級、中級和/或其它級別的熱的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
氣化系統(tǒng)產(chǎn)生合成氣，合成氣可用于功率生產(chǎn)(例如整體氣化聯(lián)合循環(huán)功率裝置等)、化學(xué)合成(例如乙醇、甲醇、氨、替代天然氣(SNG)、Fischer-Tropsch(FT)液體等)或其它目的。例如，整體氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)功率裝置能夠較清潔且高效地從多種含碳給料(諸如煤或天然氣)中產(chǎn)生能量。氣化系統(tǒng)可通過在氣化器中與氧和蒸汽的反應(yīng)來將含碳給料或另一種燃料轉(zhuǎn)化成一氧化碳(CO)和氫(H2)的氣態(tài)混合物，即，合成氣。但是，氣化系統(tǒng)產(chǎn)生的合成氣常常需要冷卻，而且在某些構(gòu)造中，在使用之前需要清潔。在清潔和/或冷·卻過程期間，一些熱能可能未被使用，從而導(dǎo)致有能量被浪費。同樣，清潔合成氣的燃燒可產(chǎn)生未被使用的熱能。因此，抽取熱能且從而降低浪費的熱能的量的系統(tǒng)可為合乎需要的。

發(fā)明內(nèi)容
下面對在范圍方面與原本聲明的發(fā)明相當(dāng)?shù)哪承嵤├M(jìn)行概述。這些實施例不意圖限制聲明的發(fā)明的范圍，而是相反，這些實施例僅意圖提供本發(fā)明的可能形式的簡要概述。實際上，本發(fā)明可包括可能類似于或異于下面所闡述的實施例的多種形式。在第一個實施例中，一種系統(tǒng)包括多個構(gòu)件，該多個構(gòu)件具有構(gòu)造成接收燃料和產(chǎn)生合成氣的氣化器，以及氣體冷卻系統(tǒng)，其聯(lián)接到氣化器上，并且構(gòu)造成冷卻來自氣化器的合成氣。該多個構(gòu)件還包括氣體清潔系統(tǒng)，其聯(lián)接到氣體冷卻系統(tǒng)上，并且構(gòu)造成清潔來自氣體冷卻系統(tǒng)的合成氣；以及燃?xì)廨啓C(GT)，其聯(lián)接到氣體清潔系統(tǒng)上，并且構(gòu)造成燃燒來自氣體清潔系統(tǒng)的合成氣。該系統(tǒng)還包括有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)，有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)聯(lián)接到多個構(gòu)件上，并且構(gòu)造成轉(zhuǎn)化來自多個構(gòu)件的熱而產(chǎn)生功率。在第二個實施例中，一種系統(tǒng)包括整體氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)系統(tǒng)和聯(lián)接到IGCC系統(tǒng)上的機蘭金循環(huán)系統(tǒng)。有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)構(gòu)造成接收來自IGCC系統(tǒng)的受加熱鍋爐給水，以及將受冷卻鍋爐給水輸送到IGCC系統(tǒng)。有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)構(gòu)造成通過將受加熱鍋爐給水中的熱能轉(zhuǎn)化成電能來產(chǎn)生功率。在第三個實施例中，一種有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)包括蒸發(fā)器，蒸發(fā)器構(gòu)造成接收來自氣化系統(tǒng)的受加熱流體，以及將受冷卻流體輸送到氣化系統(tǒng)。有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)還包括構(gòu)造成接收來自蒸發(fā)器的制冷劑蒸氣的渦輪發(fā)電機。渦輪發(fā)電機由制冷劑蒸氣驅(qū)動而產(chǎn)生功率。有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)包括冷凝器，冷凝器構(gòu)造成接收來自渦輪發(fā)電機的制冷劑蒸氣，以及使制冷劑蒸氣冷凝而產(chǎn)生液態(tài)制冷劑。有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)還包括泵，泵構(gòu)造成接收來自冷凝器的液態(tài)制冷劑，以提高液態(tài)制冷劑的壓力，以及將加壓的液態(tài)制冷劑輸送到蒸發(fā)器。


當(dāng)參照附圖來閱讀以下詳細(xì)描述時，本發(fā)明的這些和其它特征、方面與優(yōu)點將變得更好理解，在附圖中，相同符號在所有圖中表示相同部件，其中
圖I是整體氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)功率裝置的實施例的框圖，其中有機蘭金循環(huán)利用系統(tǒng)所產(chǎn)生的熱；
圖2是可用于氣化系統(tǒng)(諸如圖I的IGCC系統(tǒng))的有機蘭金循環(huán)(ORC)系統(tǒng)的實施例的工藝流 圖3是可用于有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)的圖I的低溫氣體冷卻(LTGC)單元的實施例的工藝流 圖4是可用于有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)的圖I的硫回收單元的實施例的工藝流圖；
圖5是可用于有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)的圖I的抽取空氣(EA)冷卻系統(tǒng)的實施例的工藝流圖；以及
圖6是氣化系統(tǒng)的實施例的工藝流圖，其中有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)利用系統(tǒng)所產(chǎn)生的熱。部件列表 10IGCC系統(tǒng) 12燃料源
14給料制備單兀 16氣化器 18渣料 20LTGC單元 22有機蘭金循環(huán)系統(tǒng) 24氣體清潔單元 26元素硫 28硫回收單元 30有機蘭金循環(huán)系統(tǒng) 32空氣分離單元 38氣體處理器 40殘余氣體成分 42燃燒器 44燃?xì)廨啓C發(fā)動機 46主要空氣壓縮機 48DGAN壓縮機 50渦輪 52傳動軸 54壓縮機 56負(fù)載 58管道 60管道 62冷卻系統(tǒng) 64有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)66管道
68蒸汽輪機(ST)發(fā)動機70HRSG系統(tǒng)72第二負(fù)載74冷凝器76冷卻塔
90有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)
92有機蘭金循環(huán)
94受加熱流體
96受冷卻流體·98蒸發(fā)器
100渦輪發(fā)電機
102冷凝器
104泵
106入口管
108熱交換器
110出口管
112液態(tài)制冷劑
114蒸氣區(qū)段
116管
118渦輪
120發(fā)電機
122管
124管道
126管道
128回?zé)崞?br> 130膨脹器
150熱交換器
152熱交換器
154熱交換器
156熱的原始合成氣
158鍋爐給水
160LLP蒸汽
162蒸汽冷凝物
164產(chǎn)生受加熱蒸汽冷凝物
166受冷卻鍋爐給水
168受加熱鍋爐給水
170受冷卻原始合成氣
190熱反應(yīng)器192熱冷凝器194中間催化級196最終催化級198酸性氣體200氧化劑202鍋爐給水204蒸汽206硫208再熱器210催化反應(yīng)器212熱交換器214蒸汽 216冷凝的鍋爐給水218鍋爐給水220蒸汽222硫
224最終再熱器226最終催化反應(yīng)器228最終熱交換器230蒸汽
232冷凝的鍋爐給水234受冷卻鍋爐給水236受加熱鍋爐給水238硫
240受冷卻酸性氣體260熱交換器262熱交換器264熱交換器266抽取空氣268氮
270受加熱氮272受冷卻鍋爐給水274受加熱鍋爐給水276受冷卻水278受加熱水280渦輪抽取空氣300氣化系統(tǒng)302燃料304氣化器306熱的原始合成氣
308膨脹裝置
310受冷卻原始合成氣。
具體實施例方式下面將對本發(fā)明的一個或多個具體實施例進(jìn)行描述。為了致力于提供對這些實施例的簡明描述，可能不會在說明書中對實際實現(xiàn)的所有特征進(jìn)行描述。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)例如在任何工程或設(shè)計項目中開發(fā)任何這種實際實現(xiàn)時，必須作出許多對實現(xiàn)而言專有的決定來實現(xiàn)開發(fā)者的具體目標(biāo)，例如符合與系統(tǒng)有關(guān)及與商業(yè)有關(guān)的約束，開發(fā)人員的具體目標(biāo)可根據(jù)不同的實現(xiàn)彼此有所改變。此外，應(yīng)當(dāng)理解，這種開發(fā)工作可能是復(fù)雜和耗時的，但盡管如此，對受益于本公開的普通技術(shù)人員來說，這種開發(fā)工作將是設(shè)計、生產(chǎn)和制造的例行任務(wù)。 當(dāng)介紹本發(fā)明的各實施例的元件時，冠詞“一個”、“一種”、“該”和“所述”意圖表示存在一個或多個該元件。用語“包括”、“包含”和“具有”意圖為包括性的，并且表示除了列出的元件之外，可存在另外的元件。公開的實施例涉及利用從氣化系統(tǒng)中產(chǎn)生的熱來在有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)中使用。在某些實施例中，整體氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)系統(tǒng)利用熱交換器來在多種熱源和鍋爐給水(BFff)之間交換熱，從而產(chǎn)生受加熱鍋爐給水。例如，IGCC系統(tǒng)中的多種熱源可包括低溫氣體冷卻區(qū)段、硫回收單元和抽取空氣冷卻系統(tǒng)。在一些實施例中，來自氣化系統(tǒng)的熱的原始合成氣直接由有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)使用。有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)從受加熱流體(例如受加熱鍋爐給水、熱的原始合成氣等等)中抽取熱而產(chǎn)生功率。受冷卻流體回到氣化系統(tǒng)。圖I是顯示了功率發(fā)生裝置的實施例的示意性框圖，其中有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)利用系統(tǒng)所產(chǎn)生的熱。示出的功率發(fā)生裝置可為IGCC系統(tǒng)10，IGCC系統(tǒng)10可產(chǎn)生和燃燒合成氣體，即，合成氣。IGCC系統(tǒng)10的元件可包括可用作IGCC系統(tǒng)10的能量源的燃料源12，諸如固體進(jìn)料。燃料源12可包括煤、石油焦、生物量、基于木材的物質(zhì)、農(nóng)業(yè)廢料、焦油、焦?fàn)t煤氣、浙青、來自精煉廠的重殘余物，或其它含碳物。燃料源12的固體燃料可傳送到給料制備單元14。給料制備單元14例如可通過對燃料源12進(jìn)行剁碎、碾磨、研磨、切碎、粉碎、壓塊或碼垛來重新確定燃料源12的大小或形狀，以產(chǎn)生給料。另外，水或其它合適的液體可在給料制備單元14中添加到燃料源12，以產(chǎn)生漿質(zhì)給料。在其它實施例中，不對燃料源添加液體，從而產(chǎn)生干給料。給料制備單元14所制備的給料可傳送到氣化器16。氣化器16可將給料轉(zhuǎn)化成合成氣(例如一氧化碳和氫的組合)?？赏ㄟ^使給料在升高的壓力(例如大約20巴的絕對壓力至大約85巴的絕對壓力)和溫度(例如大約700°C至大約1600°C )下經(jīng)受控制的量的任何緩和劑(例如蒸汽、液態(tài)水、二氧化碳、氮等等)和氧來實現(xiàn)這個轉(zhuǎn)化，這取決于所利用的氣化器16的類型。在熱解過程期間加熱給料可產(chǎn)生固體(例如炭)和殘余氣體(例如一氧化碳、氫和氮)。在某些實施例中，氣化器中的炭或未轉(zhuǎn)化的碳可與產(chǎn)生的氣體分離，并且直接或間接地再循環(huán)回到氣化器中。氣化器16中的燃燒反應(yīng)可包括將氧引入到炭和殘余氣體。炭和殘余氣體可與氧反應(yīng)而形成二氧化碳(CO2)和一氧化碳(CO)，這會對后續(xù)的氣化反應(yīng)提供熱。在燃燒過程期間的溫度可在大約700°C至大約1600°C的范圍中。另外，蒸汽可引入到氣化器16中。氣化器16利用蒸汽和有限的氧，以允許待燃燒的給料中的一些產(chǎn)生一氧化碳和能量，這可驅(qū)動第二反應(yīng)，第二反應(yīng)將給料進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成氫和額外的二氧化碳。照這樣，最終氣體可由氣化器16制成。最終氣體可包括大約85%的一氧化碳和氫，以及CO2、CH4、HCl、COS、NH3、HCN和H2S (基于給料的硫含量)。這個最終氣體可稱為“原始的合成氣”。氣化器16也可產(chǎn)生廢料，諸如渣料18，廢料可為濕的灰物質(zhì)。來自氣化器16的熱的原始合成氣然后可引導(dǎo)到低溫氣體冷卻(LTGC)單元20中，低溫氣體冷卻單元20可構(gòu)造成冷卻熱的原始合成氣。如下面描述的那樣，在某些實施例中，LTGC單元20可包括構(gòu)造成將熱從熱的原始合成氣傳遞到其它介質(zhì)(諸如來自鍋爐給水系統(tǒng)的鍋爐給水、蒸汽冷凝物和來自有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)22的鍋爐給水)中的一個或多個熱交換器。有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)22可使用來自LT GC單元20的低級熱來運行渦輪發(fā)電機，如下面關(guān)于圖2和3所描述的那樣。來自LTGC單元20的受冷卻原始合成氣然后可在氣體清潔單元24中被清潔。氣體清潔單元24可對原始合成氣進(jìn)行洗滌，以從原始合成氣中移除HC1、HF、C0S、HCN和H2S,這可包括通過酸性氣體移除過程來分離H2S。硫回收單元(SRU) 28可從H2S中回收元素硫26。如下面描述的那樣，在某些實施例中，硫回收單元28可包括構(gòu)造成將熱傳遞給有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)30的一個或多個熱交換器。有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)30可使用來自硫回收單元28的低級熱來運行渦輪發(fā)電機，如下面關(guān)于圖2和4所描述的那樣。IGCC系統(tǒng)10可包括空氣分離單元(ASU) 32，以使用例如低溫蒸餾技術(shù)來將空氣分離成成分氣體。ASU 32可將氧供應(yīng)給硫回收單元28。在某些實施例中，氣體清潔單元24主要在原始合成氣作為清潔合成氣而發(fā)送到燃?xì)廨啓C發(fā)動機44之前從中移除硫成分。氣體處理器38可用來從清潔合成氣中移除殘余氣體成分40，諸如氨和甲烷，以及甲醇或其它殘余化學(xué)物質(zhì)。但是，從清潔合成氣中移除殘余氣體成分40是可選的，因為即使是在包含殘余氣體成分40 (例如尾氣)時，清潔合成氣也可用作燃料。在這點上，清潔合成氣可包含大約3%至40%的CO、高達(dá)大約60%的H2,以及大約10%至40%的CO2,并且可基本脫除了 H2S。這個清潔合成氣可引導(dǎo)到燃?xì)廨啓C發(fā)動機44的燃燒器42 (例如燃燒室(CC))中作為可燃燃料。ASU 32可從主要空氣壓縮機(MAC) 46對其供應(yīng)的空氣中分離出氧，并且可將分離的氧傳遞給氣化器16和SRU 28。另外，ASU 32可將分離的氮引導(dǎo)到稀釋氮(DGAN)壓縮機48。DGAN壓縮機48可將接收自ASU 32的氮至少壓縮到等于燃燒器42中的壓力水平的壓力水平，從而使得能夠?qū)⒌獓娚涞饺紵?2中。因而，DGAN壓縮機48—旦將氮壓縮到足夠的水平，DGAN壓縮機48就可將壓縮氮引導(dǎo)到燃?xì)廨啓C發(fā)動機44的燃燒器42。示出的燃?xì)廨啓C發(fā)動機44包括渦輪(T) 50、傳動軸52和壓縮機(C) 54以及燃燒器42。燃燒器42接收燃料，諸如合成氣，燃料可在壓力下從燃料噴嘴中噴射出。這個燃料可與壓縮空氣以及來自DGAN壓縮機48的壓縮氮混合，并且在燃燒器42內(nèi)燃燒。這個燃燒會產(chǎn)生熱的加壓排氣。燃燒器42可將排氣引導(dǎo)向渦輪50。隨著來自燃燒器42的排氣傳送通過渦輪50，排氣迫使渦輪50中的渦輪葉片沿著燃?xì)廨啓C發(fā)動機44的軸線旋轉(zhuǎn)傳動軸52。如所示出的那樣，傳動軸52可連接到燃?xì)廨啓C發(fā)動機44的多種構(gòu)件上，包括壓縮機54。傳動軸52可將渦輪50連接到壓縮機54上而形成轉(zhuǎn)子。壓縮機54可包括聯(lián)接到傳動軸52上的葉片。因而，在渦輪50中的渦輪葉片的旋轉(zhuǎn)可致使將渦輪50連接到壓縮機54上的傳動軸52旋轉(zhuǎn)壓縮機54內(nèi)的葉片。在壓縮機54中的葉片的旋轉(zhuǎn)會致使壓縮機54壓縮通過壓縮機54中的進(jìn)氣口而接收到的空氣。壓縮空氣然后可饋送到燃燒器42，并且與燃料和壓縮氮混合，以允許有較高效率的燃燒。傳動軸52也可連接到負(fù)載56上，負(fù)載56可為用于在功率裝置中產(chǎn)生電功率的固定負(fù)載，諸如發(fā)電機。實際上，負(fù)載56可為由燃?xì)廨啓C發(fā)動機44的旋轉(zhuǎn)輸出提供功率的任何合適的裝置。在某些實施例中，壓縮機54也對ASU 32提供空氣流，以補充MAC 46。具體而言，可通過抽取空氣管路或管道58從壓縮機54的最后一級抽取空氣，并且將空氣轉(zhuǎn)送到ASU32。在某些構(gòu)造中，可從燃?xì)廨啓C壓縮機54抽取總空氣流的大約5%至50%、10%至40%、10%至35%大約或10%至30%，以在ASU 32中使用它們。另外，從壓縮機54至ASU 32的空氣流的一部分可通過管道60而轉(zhuǎn)送到硫回收單元28。在某些實施例中，通過壓縮機-ASU管道58的大約2%至13%、3%至12%、4%至11%或大約5%至10%的空氣流可通過管道60而轉(zhuǎn)送到硫回收單元28。在其它實施例中，單獨的管道可將空氣流直接從壓縮機54轉(zhuǎn)送到硫回收·單元28。抽取空氣(EA)冷卻系統(tǒng)62可聯(lián)接在抽取空氣管道58和ASU 32之間以及ASU 32和DGAN壓縮機48之間。在將抽取空氣提供給ASU 32之前，EA冷卻系統(tǒng)62可冷卻抽取空氣。另外，在某些實施例中，EA冷卻系統(tǒng)62可聯(lián)接到有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)64上，以從抽取空氣中傳遞出熱而產(chǎn)生能量。有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)64可使用來自EA冷卻系統(tǒng)62的低級熱來運行渦輪發(fā)電機，如下面關(guān)于圖2和5所描述的那樣。來自EA冷卻系統(tǒng)62的受冷卻抽取空氣通過管道66而流到ASU 32。IGCC系統(tǒng)10也可包括蒸汽輪機發(fā)動機68和熱回收蒸汽發(fā)生(HRSG)系統(tǒng)70。蒸汽輪機發(fā)動機68可驅(qū)動第二負(fù)載72,諸如用于產(chǎn)生電功率的發(fā)電機。但是，第一負(fù)載56和第二負(fù)載72兩者可為能夠分別被燃?xì)廨啓C發(fā)動機44和蒸汽輪機發(fā)動機68驅(qū)動的其它類型的負(fù)載。另外，雖然燃?xì)廨啓C發(fā)動機44和蒸汽輪機發(fā)動機68可驅(qū)動單獨的負(fù)載56和72，但是在某些實施例中，也可一前一后地利用燃?xì)廨啓C發(fā)動機44和蒸汽輪機發(fā)動機68，以通過單個軸來驅(qū)動單個負(fù)載。蒸汽輪機發(fā)動機68以及燃?xì)廨啓C發(fā)動機44的具體構(gòu)造可為對于實現(xiàn)而言專有的，并且可包括任何區(qū)段組合。來自燃?xì)廨啓C發(fā)動機44的受加熱排氣可被引導(dǎo)到HRSG 70中，并且可用來加熱水，以及產(chǎn)生用來對蒸汽輪機發(fā)動機70提供功率的蒸汽。來自蒸汽輪機發(fā)動機68的排氣可被引導(dǎo)到冷凝器74中。冷凝器74可利用冷卻塔76來使來自蒸汽輪機排出口的蒸汽完全冷凝。具體而言，冷卻塔76可對冷凝器74提供冷卻水，以協(xié)助使從蒸汽輪機發(fā)動機68引導(dǎo)到冷凝器74中的蒸汽冷凝。來自冷凝器74的冷凝物又可被引導(dǎo)到HRSG 70中。再次，來自燃?xì)廨啓C發(fā)動機44的排氣也可引導(dǎo)到HRSG 70中，以加熱來自冷凝器74的水，以及產(chǎn)生蒸汽。因而，在聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)中，諸如IGCC系統(tǒng)10，熱的排氣可從燃?xì)廨啓C發(fā)動機44流到HRSG 70，在HRSG 70中，排氣可用來產(chǎn)生高壓、高溫蒸汽。HRSG 70產(chǎn)生的蒸汽然后可傳送通過蒸汽輪機發(fā)動機68，以產(chǎn)生功率。圖2是可用于任何氣化系統(tǒng)(諸如圖I的IGCC系統(tǒng)10)的有機蘭金循環(huán)(ORC)系統(tǒng)90的實施例的工藝流圖。ORC系統(tǒng)90包括有機蘭金循環(huán)(ORC) 92，有機蘭金循環(huán)92從受加熱流體94 (例如，受加熱鍋爐給水、熱的原始合成氣等)中傳遞出熱，并且返回受冷卻流體96 (例如，受冷卻鍋爐給水、受冷卻原始合成氣等)。如所示出的那樣，ORC 92包括蒸發(fā)器98、渦輪發(fā)電機100、冷凝器102和泵104。受加熱流體94通過這樣來流過蒸發(fā)器98 :通過入口管106而進(jìn)入，流過熱交換器108，以及通過出口管110離開。在蒸發(fā)器98中，熱從受加熱流體94傳遞到蒸發(fā)器98中的液態(tài)制冷劑112。因而，受冷卻流體96通過管110離開蒸發(fā)器98。受加熱流體94在流到蒸發(fā)器98中時可為大約70°C至175°C、100°C至150°C或125°C至300°C，而受冷卻流體96在流出蒸發(fā)器98時可為大約50°C至100°C、65°C至85°C或 70°C至 75°C。液態(tài)制冷劑112可為任何合適的制冷劑，除了別的之外，諸如R-134、戊烷、氨、i_戊烷、丁烷或異丁烷。例如，在某些實施例中，可使用異丁烯，因為它在膨脹過程之中保持是干的，從而限定膨脹器上的磨損。另外，異丁烯是非腐蝕性的，并且可起其本身的潤滑劑的作用。液態(tài)制冷劑112在流動穿過熱交換器108中的受加熱流體94時蒸發(fā)。例如，液態(tài)制冷劑112可在大約70°C至85°C下蒸發(fā)。在某些實施例中，液態(tài)制冷劑112可加熱到大約 100°C至300°C。蒸發(fā)器98使得制冷劑蒸氣能夠從液態(tài)制冷劑112分離到蒸發(fā)器98的頂部附近的蒸氣區(qū)段114中。從蒸發(fā)器98，制冷劑蒸氣通過管116而流到渦輪發(fā)電機100。當(dāng)制冷劑蒸氣進(jìn)入渦輪發(fā)電機100時，制冷劑蒸氣可加壓到大約10巴下。在某些實施例中，制冷劑蒸氣壓力可在大約7巴至120巴的壓力范圍內(nèi)。在某些實施例中，渦輪發(fā)電機100包括渦輪118和發(fā)電機120。渦輪118被制冷劑蒸氣驅(qū)動，并且渦輪118又驅(qū)動發(fā)電機120產(chǎn)生電功率。另外，制冷劑蒸氣的一部分通過管122從渦輪發(fā)電機100流到冷凝器102。冷凝器102使用冷卻介質(zhì)來致使制冷劑蒸氣冷凝，使得制冷劑蒸氣變成大體液態(tài)的制冷劑112，液態(tài)制冷劑112離開冷凝器102。當(dāng)液態(tài)制冷劑112離開冷凝器102時，液態(tài)制冷劑112的加壓可在大約O. I巴下。在某些實施例中，液態(tài)制冷劑112壓力可在大約O. 07巴至17.0巴的壓力范圍中離開冷凝器102。來自冷凝器102的液態(tài)制冷劑112通過軟管或管道124而流到泵104。泵104泵送液態(tài)制冷劑112通過ORC 92，從而提高液態(tài)制冷劑112的壓力。來自泵104的液態(tài)制冷劑112流過軟管或管道126，并且回到蒸發(fā)器98，在蒸發(fā)器98處循環(huán)被重復(fù)。在某些實施例中，在液態(tài)制冷劑112流到蒸發(fā)器98之前，使用回?zé)崞?28來加熱液態(tài)制冷劑112?；?zé)崞?28可使用來自任何可用源的熱來加熱液態(tài)制冷劑112。例如，回?zé)崞?28可使用來自氣化系統(tǒng)或一些其它系統(tǒng)的熱來加熱液態(tài)制冷劑112。另外，在某些實施例中，可在蒸發(fā)器98和渦輪發(fā)電機100之間使用膨脹器130。膨脹器130使來自蒸發(fā)器98的制冷劑蒸氣膨脹，以降低蒸氣壓力。圖3、4和5示出了 IGCC系統(tǒng)10的三個示例性構(gòu)件，這三個示例性構(gòu)件可用來產(chǎn)生用于在圖2的ORC 92 (諸如圖I的ORC 22,30和64)中使用的受加熱流體94。例如，圖3是可用于圖2的有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)90 (即圖I的ORC 22)的圖I的LTGC單元20的實施例的工藝流圖。如所示出的那樣，在某些實施例中，LTGC單元20可包括三個熱交換器150、152和154。三個熱交換器150、152和154可為能夠?qū)釓暮铣蓺?例如，來自圖I的氣化器16)傳遞到冷卻劑(諸如水或蒸汽冷凝物)的任何類型的熱交換器。具體而言，LTGC單元20可包括第一熱交換器150 (例如，低低壓(LLP)蒸汽發(fā)生器)，其構(gòu)造成接收來自圖I的氣化器16的熱的原始合成氣156，以及用鍋爐給水158冷卻熱的原始合成氣156。更具體而言，來自熱的原始合成氣156的熱可傳遞到鍋爐給水158中，以產(chǎn)生LLP蒸汽160(例如，在大約L 38巴和大約2. 76巴之間的壓力范圍下的蒸汽)。例如，在某些實施例中，熱的原始合成氣156可在大約157°C的溫度下進(jìn)入第一熱交換器150，并且鍋爐給水158可在大約35°C的溫度下進(jìn)入第一熱交換器150。但是，在其它實施例中，熱的原始合成氣156可在大約120°C至大約205°C的范圍中的溫度下進(jìn)入第一熱交換器150。更具體而言，在某些實施例中，熱的原始合成氣156可在大約144°C、146°C、149°C、152°C、154°C、157°C、160°C、163°C、166°C、168°C、172°C 等等的溫度下進(jìn)入第一熱交換器150。另外，鍋爐給水158可在大約21°C至大約144 °C的范圍中的溫度下進(jìn)入第一熱交換器150。更具體而言，在某些實施例中，鍋爐給水158可在大約27°C、29°C、32°C、35°C、
38°C、41 °C、44V等等的溫度下進(jìn)入第一熱交換器150。在某些實施例中，產(chǎn)生的LLP蒸汽160可在大約121°C的溫度下離開第一熱交換器150，并且原始合成氣156可在大約124°C的溫度下離開第一熱交換器150。但是，在其 它實施例中，產(chǎn)生的LLP蒸汽160可在大約94°C至大約149°C的范圍中的溫度下離開第一熱交換器150。更具體而言，在某些實施例中，產(chǎn)生的LLP蒸汽160可在大約107°C、110°C、113°C、116°C、118°C、121°C、124°C、127°C、129°C、132°C、135°C 等等的溫度下離開第一熱交換器150。另外，原始合成氣156可在大約94°C至大約149°C的范圍中的溫度下離開第一熱交換器150。更具體而言，在某些實施例中，原始合成氣156可在大約110°C、113°C、116°C、118°C、12rC、124°C、127°C、130°C、132°C、135°C、138°C 等等的溫度下離開第一熱交換器150。另外，在某些實施例中，產(chǎn)生的LLP蒸汽160可在大約2. 07巴下離開第一熱交換器150,或者,在其它實施例中，可在大約I. 38巴至大約2. 76巴的范圍內(nèi)離開第一熱交換器150。產(chǎn)生的LLP蒸汽160可在整個IGCC系統(tǒng)10中用于多種應(yīng)用中。如圖3中示出的那樣，LTGC單元20也可包括第二熱交換器152，其構(gòu)造成接收來自第一熱交換器150的原始合成氣156，以及用蒸汽冷凝物162冷卻原始合成氣156。更具體而言，來自原始合成氣156的熱可傳遞到蒸汽冷凝物162中，以產(chǎn)生受加熱蒸汽冷凝物164。例如，在某些實施例中，原始合成氣156可在大約124°C的溫度下進(jìn)入第二熱交換器152，并且蒸汽冷凝物162可在大約38°C的溫度下進(jìn)入第二熱交換器152。但是，在其它實施例中，原始合成氣156可在大約94°C至大約149°C的范圍中的溫度下進(jìn)入第二熱交換器152。更具體而言，在某些實施例中，原始合成氣156可在大約110°C、113°C、116°C、118°C、121°C、124°C、127°C、129°C、132°C、135°C、138°C等等的溫度下進(jìn)入第二熱交換器 152。另夕卜，蒸汽冷凝物162可在大約10°C至大約66 °C的范圍中的溫度下進(jìn)入第二熱交換器152。更具體而言，在某些實施例中，蒸汽冷凝物162可在大約29 °C、32 °C、35 °C、38 °C、41°C、43 V、46°C等等的溫度下進(jìn)入第二熱交換器152。在某些實施例中，受加熱蒸汽冷凝物164可在大約93°C溫度下離開第二熱交換器152，并且原始合成氣156可在大約89°C的溫度下離開第二熱交換器152。但是，在其它實施例中，受加熱蒸汽冷凝物164可在大約75°C至大約121°C的范圍中的溫度下離開第二熱交換器152。更具體而言，在某些實施例中，受加熱蒸汽冷凝物164可在大約79°C、82°C、85°C、88°C、91°C、93°C、96°C、99°C、102°C、104°C、107°C等等的溫度下離開第二熱交換器 152。另夕卜，原始合成氣156可在大約72°C至大約95°C的范圍中的溫度下離開第二熱交換器152。更具體而言，在某些實施例中，原始合成氣156可在大約75 °C、78 °C、81°C、84°C、86 °C、89 V、92°C等等的溫度下離開第二熱交換器152。
如圖3中示出的那樣，LTGC單元20也可包括第三熱交換器154，其構(gòu)造成接收來自第二熱交換器152的原始合成氣156，以及用來自圖I的ORC 22的受冷卻鍋爐給水166冷卻原始合成氣156。更具體而言，來自原始合成氣156的熱可傳遞到受冷卻鍋爐給水166中，以產(chǎn)生受加熱鍋爐給水168，受加熱鍋爐給水168可發(fā)送回圖I的ORC 22。圖I的ORC22類似于圖2的ORC 92那樣起作用。更具體而言，來自LTGC單元20的第三熱交換器154的受加熱鍋爐給水168等價于進(jìn)入圖2的ORC 92的受加熱流體94，并且進(jìn)入LTGC單元20的第三熱交換器154的受冷卻鍋爐給水166等價于來自圖2的ORC 92的受冷卻流體96。來自第三熱交換器154的受冷卻原始合成氣170可被引導(dǎo)到圖I的氣體清潔單元24。例如，在某些實施例中，原始合成氣156可在大約89°C的溫度下進(jìn)入第三熱交換器154，并且可在大約60°C的溫度下離開第三熱交換器154。但是，在其它實施例中，原始合成氣156可在大約72V至大約95°C的范圍中的溫度下進(jìn)入第三熱交換器154。更具體而言，在某些實施例中，原始合成氣156可在大約75 °C、78 °C、81°C、84°C、86 °C、89 V、92 V等等的溫度下進(jìn)入第三熱交換器154。另外，受冷卻原始合成氣170可在大約50°C至大約75°C的范圍中的溫度下離開第三熱交換器154。更具體而言，在某些實施例中，受冷卻原始 合成氣170可在大約55°C、58°C、61°C、64°C、66°C、69°C、72°C等等的溫度下離開第三熱交換器154。換句話說，較低量的熱可從原始合成氣156擴散到受冷卻鍋爐給水166中，因為進(jìn)入LTGC單元20的熱的原始合成氣156中的大量熱能可分別在第一熱交換器150和第二熱交換器152中傳遞到LLP蒸汽160和受加熱蒸汽冷凝物164中。在某些實施例中，受冷卻鍋爐給水166可在大約50°C至大約100°C、大約65°C至大約85°C或大約70°C至大約75°C的范圍中的溫度下進(jìn)入第三熱交換器154。更具體而言，在某些實施例中，受冷卻鍋爐給水166可在大約62°C、65°C、69°C、71°C、74°C、77°C、80°C等等的溫度下進(jìn)入第三熱交換器154。另外，受加熱鍋爐給水168可在大約80°C的溫度下離開第三熱交換器154。但是，在其它實施例中，受加熱鍋爐給水168可在大約70°C至大約100°C的范圍中的溫度下離開第三熱交換器154。更具體而言，在某些實施例中，受加熱鍋爐給水168 可在大約 72°C、75°C、78°C、80°C、83°C、86°C、89°C、92°C、95°C、98°C等等的溫度下離開第三熱交換器154。如可理解的那樣，在某些實施例中，熱的原始合成氣156可在第一熱交換器150和第二熱交換器152中的一個或多個之前流過第三熱交換器154。另外,在一些實施例中,熱的原始合成氣156僅流過第三熱交換器154。圖4是圖I的硫回收單元28的實施例的工藝流圖，硫回收單元28可用于圖2的有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)90 (B卩，圖I的ORC 30)。如所示出的那樣，在某些實施例中，硫回收單元28可包括熱反應(yīng)器190、熱冷凝器192、中間催化級194和最終催化級196。在最終催化級196中，可與鍋爐給水交換熱，以加熱鍋爐給水，使得可在ORC 92(諸如圖I的ORC 30)中使用鍋爐給水。來自圖I的氣體清潔單元24的酸性氣體198和來自圖I的ASU 32的氧化劑200在熱反應(yīng)器190中結(jié)合，以使得能夠抽取硫。然后酸性氣體198流到熱冷凝器192中。當(dāng)酸性氣體198進(jìn)入熱冷凝器192時，酸性氣體198可處于大約1175°C的溫度。在某些實施例中，酸性氣體198可在大約980°C至大約1370°C、大約1100°C至大約1250°C或大約1220°C至大約1300°C的范圍中進(jìn)入熱冷凝器192。更具體而言，在某些實施例中，酸性氣體198可在大約 1010°C、1065°C、1090°C、1105°C、113(TC、1175°C、125(rC 等等的溫度下進(jìn)入熱的冷凝器192。鍋爐給水202流過熱冷凝器192，以冷卻酸性氣體198，從而加熱鍋爐給水202而產(chǎn)生蒸汽204。酸性氣體198離開熱冷凝器192，并且硫206可從酸性氣體198中分離出來。當(dāng)酸性氣體198離開熱冷凝器192時，酸性氣體198可處于大約175°C的溫度。在某些實施例中，酸性氣體198可在大約150°C至大約200°C、大約165°C至大約195°C或大約175°C至大約185°C的溫度范圍中離開熱冷凝器192。更具體而言，在某些實施例中，酸性氣體198可在大約165°C、168°C、171°C、173°C、176°C、179°C、181°C等等的溫度下離開熱冷凝器192。在某些實施例中，熱冷凝器192可具有兩個級。第一級可包括在冷凝器192的一端處的、用以提高蒸汽的壓力的廢熱鍋爐，并且第二級可包括用以產(chǎn)生較低級的蒸汽且使硫冷凝的熱交換器。酸性氣體198從熱冷凝器192流到中間催化級194。雖然示出了僅一個中間催化級194，但是可包括一個或多個催化級，諸如兩個或三個中間催化級194。如所示出的那樣，中間催化級194包括再熱器208、催化反應(yīng)器210和熱交換器212。當(dāng)酸性氣體198進(jìn)入再熱器208時，酸性氣體198可處于大約175°C的溫度。在某些實施例中，酸性氣體198可在大約150°C至大約200°C、大約165°C至大約195°C或大約175°C至大約185°C的溫度范圍中進(jìn)入再熱器208。更具體而言，在某些實施例中，酸性氣體198可在大約165°C、168°C、171°C、173°C、176°C、179°C、181°C等等的溫度下進(jìn)入再熱器208。蒸汽214流過再熱器208，以加熱酸性氣體198，從而冷卻蒸汽214，以產(chǎn)生冷凝的鍋爐給水216。酸性氣體198離開再熱器208，并且流到催化反應(yīng)器210中。當(dāng)酸性氣體198離開再熱器208且進(jìn)入催化反應(yīng)器210時，酸性氣體198可處于大約232°C的溫度。在某些實施例中，酸性氣體198可在大約200°C至大約250°C、大約215°C至大約245°C或大約225°C至大約235°C的溫度范圍中離開再熱器208。更具體而言，在某些實施例中，酸性氣體198可 在大約 215°C、218°C、221°C、223°C、226°C、229°C、231°C等等的溫度下離開再熱器 208。催化反應(yīng)器210使得酸性氣體198能夠引起化學(xué)反應(yīng)，以協(xié)助從酸性氣體198中抽取硫。酸性氣體198離開催化反應(yīng)器210，并且流到熱交換器212中。當(dāng)酸性氣體198離開催化反應(yīng)器210且進(jìn)入熱交換器212時，酸性氣體198可處于大約270°C的溫度。在某些實施例中，酸性氣體198可在大約250°C至大約300°C、大約260°C至大約285°C或大約265°C至大約275°C的溫度范圍中離開催化反應(yīng)器210。更具體而言，在某些實施例中，酸性氣體198可在大約265°C、268°C、271°C、273°C、276°C、279°C、281°C等等的溫度下離開催化反應(yīng)器210。鍋爐給水218流過熱交換器212，以冷卻酸性氣體198，從而加熱鍋爐給水218，以產(chǎn)生蒸汽220。酸性氣體198離開熱交換器212，并且硫222可從酸性氣體198中分離出來。然后酸性氣體198流到最終催化級196中。當(dāng)酸性氣體198離開熱交換器212且進(jìn)入最終催化級196時，酸性氣體198可處于大約175°C的溫度。在某些實施例中，酸性氣體198可在大約150°C至大約200°C、大約165°C至大約195°C或大約175°C至大約185°C的溫度范圍中離開熱交換器212。更具體而言，在某些實施例中，酸性氣體198可在大約165°C、168°C、171°C、173°C、176°C、179°C、181°C等等的溫度下離開熱交換器212。如所示出的那樣，最終催化級196包括最終再熱器224、最終催化反應(yīng)器226和最終熱交換器228。當(dāng)酸性氣體198進(jìn)入最終再熱器224時，酸性氣體198可處于大約175°C的溫度。在某些實施例中，酸性氣體198可在大約150°C至大約200°C、大約165°C至大約195°C或大約175°C至大約185°C的溫度范圍中進(jìn)入最終再熱器224。更具體而言，在某些實施例中，酸性氣體198可在大約165°C、168°C、171°C、173°C、176°C、179°C、181°C等等的溫度下進(jìn)入最終再熱器224。蒸汽230流過最終再熱器224，以加熱酸性氣體198，從而冷卻蒸汽230，以產(chǎn)生冷凝的鍋爐給水232。酸性氣體198離開最終再熱器224，并且流到最終催化反應(yīng)器226中。當(dāng)酸性氣體198離開最終再熱器224且進(jìn)入最終催化反應(yīng)器226時，酸性氣體198可處于大約210°C的溫度。在某些實施例中，酸性氣體198可在大約178°C至大約228°C、大約193°C至大約223°C或大約203°C至大約213°C的溫度范圍中離開最終再熱器224。更具體而言，在某些實施例中，酸性氣體198可在大約193 °C、196 °C、199 °C、201°C、204 °C、207 °C、209 °C等等的溫度下離開最終再熱器224。最終催化反應(yīng)器226使得酸性氣體198能夠引起化學(xué)反應(yīng)，以協(xié)助從酸性氣體198·中抽取硫。酸性氣體198離開最終催化反應(yīng)器226，并且流到最終熱交換器228中。當(dāng)酸性氣體198離開最終催化反應(yīng)器226且進(jìn)入最終熱交換器228時，酸性氣體198可處于大約215°C的溫度。在某些實施例中，酸性氣體198可在大約183°C至大約233°C、大約198°C至大約228°C或大約208°C至大約218°C的溫度范圍中離開最終催化反應(yīng)器226。更具體而言，在某些實施例中，酸性氣體198可在大約190°C、193°C、196°C、198°C、20rC、204°C、206°C等等的溫度下離開最終催化反應(yīng)器226。受冷卻鍋爐給水234從ORC 92 (即，圖I的ORC 30)流過最終熱交換器228，以冷卻酸性氣體198，從而加熱受冷卻鍋爐給水234，以產(chǎn)生受加熱鍋爐給水236，受加熱鍋爐給水236回到ORC 92。最終熱交換器228可對鍋爐給水234提供足以使ORC 92中的制冷劑沸騰的低水平熱。酸性氣體198離開最終熱交換器228，并且硫238可從酸性氣體198中分離出來。受冷卻酸性氣體240從最終熱交換器240流回到圖I的氣體清潔單元24。當(dāng)受冷卻酸性氣體240離開最終熱交換器228時，受冷卻酸性氣體240可處于大約124°C的溫度。在某些實施例中，受冷卻酸性氣體240可在大約114°C至大約134°C、大約124°C至大約130°C或大約126°C至大約128°C的溫度范圍中離開最終熱交換器228。更具體而言，在某些實施例中，受冷卻酸性氣體240可在大約114°C、117°C、120°C、123°C、126°C、129°C、131°C等等的溫度下離開最終熱交換器228。另外，當(dāng)受冷卻鍋爐給水234進(jìn)入最終熱交換器228時，受冷卻鍋爐給水234可處于大約82°C的溫度。在某些實施例中，受冷卻鍋爐給水234可在大約62°C至大約102°C、大約80°C至大約95°C或大約85°C至大約90°C的溫度范圍中進(jìn)入最終熱交換器228。更具體而言，在某些實施例中，受冷卻鍋爐給水234可在大約81°C、84 V、87 °C、89 °C、92 °C、95 °C、98°C等等的溫度下進(jìn)入最終熱交換器228。另外，當(dāng)受加熱鍋爐給水236離開最終熱交換器228時，受加熱鍋爐給水236可處于大約124°C的溫度。在某些實施例中，受加熱鍋爐給水236可在大約110°C至大約135°C、大約115°C至大約130°C或大約118°C至大約123°C的溫度范圍中離開最終熱交換器228。更具體而言，在某些實施例中，受加熱鍋爐給水236可在大約111 °C、114°C、117 °C、119 °C、122 °C、125 °C、128 °C等等的溫度下離開最終熱交換器228。
圖I的ORC 30類似于圖2的ORC 92那樣起作用。更具體而言，來自硫回收單元28的最終熱交換器228的受加熱鍋爐給水236等價于進(jìn)入圖2的ORC 92的受加熱流體94，并且進(jìn)入硫回收單元28的最終熱交換器228的受冷卻鍋爐給水234等價于來自圖2的ORC92的受冷卻流體96。如可理解的那樣，在某些實施例中，受冷卻鍋爐給水234可流過任何熱交換器192、212和228，以產(chǎn)生受加熱鍋爐給水236。圖5是可用于圖2的有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)90 ( S卩，圖I的ORC 64)的圖I的抽取空氣(EA)冷卻系統(tǒng)62的實施例的工藝流圖。如所示出的那樣，在某些實施例中，EA冷卻系統(tǒng)62可包括三個熱交換器260、262和264。三個熱交換器260、262和264可為能夠?qū)釓娜細(xì)廨啓C抽取空氣傳遞到冷卻劑(諸如水或蒸汽冷凝物)的任何類型的熱交換器。具體而言，EA冷卻系統(tǒng)62可包括第一熱交換器260 (例如，用以加熱N2)，其構(gòu)造成接收來自圖I的燃燒器42的燃?xì)廨啓C抽取空氣266，以及用圖I的ASU 32的氮(N2) 268冷卻燃?xì)廨啓C抽取空氣266。更具體而言，來自燃?xì)廨啓C抽取空氣266的 熱可傳遞到氮268中，以產(chǎn)生受加熱氮270。例如，在某些實施例中，燃?xì)廨啓C抽取空氣266可在大約400°C的溫度下進(jìn)入第一熱交換器260，并且氮268可在大約30°C至大約120°C的溫度下進(jìn)入第一熱交換器260。但是，在其它實施例中，燃?xì)廨啓C抽取空氣266可在大約370°C至大約425°C的范圍中的溫度下進(jìn)入第一熱交換器260。更具體而言,在某些實施例中，燃?xì)廨啓C抽取空氣266可在大約378 O、38、384 °C、386 °C、389 °C >392 °C >395 °C > 398 °C、400 °C > 403 °C > 406 °C 等等的溫度下進(jìn)入第一熱交換器260。另外，氮268可在大約20°C至大約120°C的范圍中的溫度下進(jìn)入第一熱交換器260。更具體而言，在某些實施例中，氮268可在大約30°C、45°C、60°C、75°C、90°C、105°C、120°C等等的溫度下進(jìn)入第一熱交換器260。在某些實施例中，受加熱氮270可在大約100°C的溫度下離開第一熱交換器260，并且燃?xì)廨啓C抽取空氣266可在大約165°C的溫度下離開第一熱交換器260。但是，在其它實施例中，受加熱氮270可在大約80°C至大約120°C的范圍中的溫度下離開第一熱交換器260。更具體而言，在某些實施例中，受加熱氮270可在大約871、901、931、961、981、10rC、104°C、107°C、109°C、112°C、115°C等等的溫度下離開第一熱交換器260。另外，燃?xì)廨啓C抽取空氣266可在大約150°C至大約175°C的范圍中的溫度下離開第一熱交換器260。更具體而言，在某些實施例中，燃?xì)廨啓C抽取空氣266可在大約150°C、153°C、156°C、158°C、161°C、164°C、167°C、170°C、172°C、175°C等等的溫度下離開第一熱交換器 260。如圖5中示出的那樣，EA冷卻系統(tǒng)62也可包括第二熱交換器262，其構(gòu)造成接收來自的第一熱交換器260的燃?xì)廨啓C抽取空氣266，以及用受冷卻鍋爐給水272冷卻燃?xì)廨啓C抽取空氣266。更具體而言，來自燃?xì)廨啓C抽取空氣266的熱可傳遞到受冷卻鍋爐給水272中，以產(chǎn)生受加熱鍋爐給水274，受加熱鍋爐給水274可以發(fā)送回到圖I的ORC 64。例如，在某些實施例中，燃?xì)廨啓C抽取空氣266可在大約165°C的溫度下進(jìn)入第二熱交換器262，并且受冷卻鍋爐給水272可在大約87°C的溫度下進(jìn)入第二熱交換器262。但是，在其它實施例中，燃?xì)廨啓C抽取空氣266可在大約150°C至大約175°C的范圍中的溫度下進(jìn)入第二熱交換器262。更具體而言，在某些實施例中，燃?xì)廨啓C抽取空氣266可在大約150°C、153°C、156°C、158°C、161°C、164°C、167°C、170°C、172°C、175°C 等等的溫度下進(jìn)入第二熱交換器262。另外，受冷卻鍋爐給水272可在大約66°C至大約95°C的范圍中的溫度下進(jìn)入第二熱交換器262。更具體而言，在某些實施例中，受冷卻鍋爐給水272可在大約75°C、78°C、81°C、84°C、86°C、89°C、92°C等等的溫度下進(jìn)入第二熱交換器262。在某些實施例中，受加熱鍋爐給水274可在大約135°C的溫度下離開第二熱交換器262，并且燃?xì)廨啓C抽取空氣266可在大約94°C的溫度下離開第二熱交換器262。但是，在其它實施例中，受加熱鍋爐給水274可在大約122°C至大約150°C的范圍中的溫度下離開第二熱交換器262。更具體而言，在某些實施例中，受加熱鍋爐給水274可在大約129°C、132°C、135°C、138°C、141°C、143°C、146°C、149°C、152°C、154°C、157°C 等等的溫度下離開第二熱交換器262。另外，燃?xì)廨啓C抽取空氣266可在大約80°C至大約110°C的范圍中的溫度下離開第二熱交換器262。更具體而言，在某些實施例中，燃?xì)廨啓C抽取空氣266可在大約85°C、88°C、91°C、94°C、96°C、99°C、102°C等等的溫度下離開第二熱交換器 262。圖I的ORC 64類似于圖2的ORC 92那樣起作用。更具體而言，來自EA冷卻系統(tǒng)62的第二熱交換器262的受加熱鍋爐給水274等價于進(jìn)入圖2的ORC 92的受加熱流體 94，并且進(jìn)入EA冷卻系統(tǒng)62的第二熱交換器262的受冷卻鍋爐給水272等價于來自圖2的ORC 92的受冷卻流體96。如圖5中示出的那樣，EA冷卻系統(tǒng)62也可包括第三熱交換器264，其構(gòu)造成接收來自第二熱交換器262的燃?xì)廨啓C抽取空氣266，以及用諸如來自圖I的冷卻塔76的受冷卻水276冷卻燃?xì)廨啓C抽取空氣266。更具體而言，來自燃?xì)廨啓C抽取空氣266的熱可傳遞到受冷卻水276中，以產(chǎn)生受加熱水278。來自第三熱交換器264的受冷卻燃?xì)廨啓C抽取空氣280可被引導(dǎo)到圖I的ASU 32。例如，在某些實施例中，燃?xì)廨啓C抽取空氣266可在大約94°C的溫度下進(jìn)入第三熱交換器264，并且可在大約32°C的溫度下離開第三熱交換器264。但是，在其它實施例中，燃?xì)廨啓C抽取空氣266可在大約80°C到大約110°C的范圍中的溫度下進(jìn)入第三熱交換器264。更具體而言，在某些實施例中，燃?xì)廨啓C抽取空氣266可在大約85°C、88°C、91°C、94°C、96°C、99°C、102°C等等的溫度下進(jìn)入第三熱交換器264。另外，受冷卻燃?xì)廨啓C抽取空氣280可在大約15°C至大約50°C的范圍中的溫度下離開第三熱交換器264。更具體而言，在某些實施例中，受冷卻燃?xì)廨啓C抽取空氣280可在大約25°C、28°C、31°C、34°C、36°C、
39°C、42 °C等等的溫度下離開第三熱交換器264。在某些實施例中，受冷卻水276可在大約10°C至大約60°C、大約15°C至大約45°C或大約30°C至大約55°C的范圍中的溫度下進(jìn)入第三熱交換器264。更具體而言，在某些實施例中，受冷卻水276可在大約22°C、25°C、29°C、31°C、34°C、37°C、40°C等等的溫度下進(jìn)入第三熱交換器264。另外，受加熱水278可在大約70°C的溫度下離開第三熱交換器264。但是，在其它實施例中，受加熱水278可在大約60°C至大約90°C的范圍中的溫度下離開第三熱交換器264。更具體而言，在某些實施例中，受加熱水278可在大約62°C、65°C、68°C、70°C、73°C、76°C、79°C、82°C、85°C、88°C等等的溫度下離開第三熱交換器264。 如可理解的那樣,在某些實施例中,抽取空氣266可在第一熱交換器260之前或者在第三熱交換器264之后流過第二熱交換器262。另外，在一些實施例中，抽取空氣266僅流過第二熱交換器262。圖6是氣化系統(tǒng)300的實施例的工藝流圖，其中有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)利用系統(tǒng)所產(chǎn)生的熱。對氣化器304提供燃料302，諸如煤、石油焦、生物量、基于木材的物質(zhì)、農(nóng)業(yè)廢料、焦油、焦?fàn)t煤氣、浙青、來自精煉廠的重殘余物，或其它含碳物。氣化器304與上面關(guān)于圖I所描述的氣化器16非常相似地運行。因而，氣化器304可將燃料302轉(zhuǎn)化成熱的原始合成氣306。熱的原始合成氣306可包含大約85%的一氧化碳和氫，以及C02、CH4、HC1、C0S、NH3、HCN和H2S (基于燃料302的硫含量)。來自氣化器304的熱的原始合成氣306然后可被引導(dǎo)到圖2中描述的有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)90。在某些實施例中，在有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)90中使用熱的原始合成氣306之前，使用膨脹裝置308來降低熱的原始合成氣306的壓力。有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)90從熱的原始合成氣306中抽取熱，以產(chǎn)生能量。在從熱的原始合成氣306中抽取熱之后，產(chǎn)生受冷卻原始合成氣310。受冷卻原始合成氣310可由氣化系統(tǒng)300使用，或者受冷卻原始合成氣310可輸送到另一個系統(tǒng)供其使用。在某些實施例中，受冷卻原始合成氣310是從清潔的燃燒燃料302中產(chǎn)生的清潔合成氣，因此受冷卻原始合成氣310不需要清潔。在其它實施例中，清潔受冷卻原始合成氣310，以移除雜質(zhì)。如可理解的那樣，通過將熱的原始合成氣306直接用于有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)90，熱的原始合成氣306可高效地傳遞熱能，以使用熱能來產(chǎn)生功率。
現(xiàn)在回到圖2，在本申請中論述的類型的有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)90中使用的制冷劑可為在酸性氣體移除單元中使用的類型的制冷劑。另外，本申請中論述的有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)90 (例如，圖I的ORC 22、30和64)可安裝在新的氣化系統(tǒng)中，或者有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)90可改型到現(xiàn)有的氣化系統(tǒng)中。同樣，雖然描述了在氣化系統(tǒng)的特定部分中使用有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)90，但是可在氣化系統(tǒng)的、其中可利用低水平的熱或其它水平的熱的其它部分中使用有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)90。本發(fā)明的技術(shù)效果包括利用來自氣化系統(tǒng)的多種部分的潛在地低水平的熱。在某些實施例中，低水平的熱可為大約70°C至大約100°C，而在其它實施例中，熱的水平可為大約150°C至大約300°C。通過使用來自氣化系統(tǒng)的以別的方式未被使用的熱，有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)90可產(chǎn)生功率，并且從而減少氣化系統(tǒng)所消耗的功率。另外，可需要較少功率來用于氣化系統(tǒng)中的冷卻系統(tǒng)。另外，可在不降低氣體壓力的情況下冷卻氣體。在有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)90中，與可用于其它系統(tǒng)中的制冷劑相比，所使用的制冷劑可使有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)90的構(gòu)件較少地暴露于腐蝕。減少對腐蝕的暴露可降低有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)90的生產(chǎn)部件的成本。如可理解的那樣，氣化系統(tǒng)的某些實施例可包括一個、兩個、三個或更多個有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)(22，30, 64)。換句話說，可使用氣化系統(tǒng)來產(chǎn)生受加熱流體，并且受加熱流體可用于一個或多個有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)(22，30, 64)中。例如,某些實施例可利用來自熱的原始合成氣、氣體冷卻系統(tǒng)(例如低溫氣體冷卻系統(tǒng))、硫回收單元、空氣抽取冷卻系統(tǒng)或它們的任何組合的熱來產(chǎn)生受加熱流體。在這樣的實施例中，受加熱流體可組合自氣化系統(tǒng)的一個、兩個、三個或更多個部分而流到一個有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)(22，30，64)，或者受加熱流體可流到多個有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)(22，30，64)。同樣，受冷卻流體可從一個或多個有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)(22，30, 64)流到氣化系統(tǒng)、氣體冷卻系統(tǒng)、硫回收單元、空氣抽取冷卻系統(tǒng)或它們的任何組合。本書面描述使用示例來公開本發(fā)明，包括最佳模式，并且還使本領(lǐng)域任何技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)，以及實行任何結(jié)合的方法。本發(fā)明的可取得專利的范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它示例。如果這樣的其它示例具有不異于權(quán)利要求的字面語言的結(jié)構(gòu)要素，或者如果它們包括與權(quán)利要求的字面語言無實質(zhì)性差異的等效結(jié)構(gòu)要素，則它們意于處在權(quán)利 要求的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種系統(tǒng)(10),包括 多個構(gòu)件，其包括 構(gòu)造成接收燃料和產(chǎn)生合成氣的氣化器(16)； 氣體冷卻系統(tǒng)(20)，其聯(lián)接到所述氣化器(16)上，并且構(gòu)造成冷卻來自所述氣化器(16)的合成氣； 氣體清潔系統(tǒng)(24)，其聯(lián)接到所述氣體冷卻系統(tǒng)(20)上，并且構(gòu)造成清潔來自所述氣體冷卻系統(tǒng)(20)的合成氣；以及 燃?xì)廨啓C(44)，其聯(lián)接到所述氣體清潔系統(tǒng)(24)上，并且構(gòu)造成燃燒來自所述氣體清潔系統(tǒng)(24)的合成氣；以及 有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)(90)，其聯(lián)接到所述多個構(gòu)件上，并且構(gòu)造成轉(zhuǎn)化來自所述多個構(gòu)件的熱，以產(chǎn)生功率。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)(90)構(gòu)造成接收來自所述多個構(gòu)件的受加熱鍋爐給水(168，236，274)，以及將受冷卻鍋爐給水(166，234，276)輸送到所述多個構(gòu)件，并且所述有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)(90)構(gòu)造成通過將所述受加熱鍋爐給水(168，236，274)中的熱能轉(zhuǎn)化成電能來產(chǎn)生功率。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述氣體冷卻系統(tǒng)(20)聯(lián)接到所述有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)(90)上，并且所述氣體冷卻系統(tǒng)(20)構(gòu)造成接收來自所述有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)(90)的所述受冷卻鍋爐給水(166)，以及將所述受加熱鍋爐給水(168)輸送到所述有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)(90)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述氣體冷卻系統(tǒng)(20)包括第一熱交換器(150)，其構(gòu)造成用來自所述氣化器(16)的合成氣(156)加熱鍋爐給水(158)而產(chǎn)生低低壓蒸汽(160);第二熱交換器(152)，其構(gòu)造成用來自所述第一熱交換器(150)的合成氣加熱蒸汽冷凝物(162)而產(chǎn)生受加熱蒸汽冷凝物(164);以及第三熱交換器(154)，其構(gòu)造成用來自所述第二熱交換器(152)的合成氣加熱來自所述有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)(90)的 所述受冷卻鍋爐給水(166)而產(chǎn)生所述受加熱鍋爐給水(168)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述系統(tǒng)(10)包括聯(lián)接到所述氣體清潔系統(tǒng)(24)和所述有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)(90)上的硫回收単元(28)，其中，所述硫回收單元(28)構(gòu)造成接收來自所述有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)(90)的所述受冷卻鍋爐給水(234)，以及將所述受加熱鍋爐給水(236)輸送到所述有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)(90)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述硫回收單元(28)包括熱交換器(228)，所述熱交換器(228)構(gòu)造成用接收自所述氣體清潔系統(tǒng)(24)的酸性氣體(198)加熱來自所述有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)(90)的所述受冷卻鍋爐給水(234)而產(chǎn)生所述受加熱鍋爐給水(236)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述系統(tǒng)(10)包括聯(lián)接到所述燃?xì)廨啓C(44)和所述有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)(90)上的抽取空氣冷卻系統(tǒng)(62)，其中，所述抽取空氣冷卻系統(tǒng)(62)構(gòu)造成接收來自所述有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)(90)的所述受冷卻鍋爐給水(272)，以及將所述受加熱鍋爐給水(274)輸送到所述有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)(90)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述抽取空氣冷卻系統(tǒng)(62)包括第一熱交換器(260)，其構(gòu)造成用來自所述燃?xì)廨啓C(44)的抽取空氣(266)加熱氮(268)而產(chǎn)生受加熱氮(270);第二熱交換器(262)，其構(gòu)造成用來自所述第一熱交換器(260)的抽取空氣加熱來自所述有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)(90)的所述受冷卻鍋爐給水(272)而產(chǎn)生所述受加熱鍋爐給水(274);以及第三熱交換器(264)，其構(gòu)造成用來自所述第二熱交換器(262)的抽取空氣加熱受冷卻水(276)而產(chǎn)生受加熱水(278)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)(90)構(gòu)造成使用水來加熱制冷劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)(90)構(gòu)造成使用異丁烷作為制冷劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及從氣化系統(tǒng)中回收熱。提供一種用于氣化系統(tǒng)(10)的熱回收系統(tǒng)。一種系統(tǒng)包括氣化系統(tǒng)(10)和聯(lián)接到氣化系統(tǒng)(10)上的有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)(90)。有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)(90)構(gòu)造成接收來自氣化系統(tǒng)(10)的受加熱流體(94)，以及將受冷卻流體(96)輸送到氣化系統(tǒng)(10)。有機蘭金循環(huán)系統(tǒng)(90)構(gòu)造成通過轉(zhuǎn)化受加熱流體(94)中的熱能來產(chǎn)生功率。
文檔編號C10J3/72GK102952585SQ201210300038
公開日2013年3月6日 申請日期2012年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月22日
發(fā)明者G.P.基達(dá)姆比, R.F.泰里, A.K.維, P.巴拉蘇布拉馬尼安 申請人:通用電氣公司