部分氧化供給系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開的主題涉及部分氧化供給系統(tǒng)并且，更具體地來說，涉及用于部分氧化供給系統(tǒng)的爐渣添加劑漿料供給系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]部分氧化系統(tǒng)可在含氧環(huán)境中部分氧化含碳化合物以產(chǎn)生各種產(chǎn)物。例如，氣化器可將含碳材料轉(zhuǎn)化成一氧化碳與氫氣的混合物，稱為合成氣體或合成氣。整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)發(fā)電廠包括一個或多個氣化器，所述氣化器使碳質(zhì)原料在高溫下與氧氣和/或蒸汽反應(yīng)以產(chǎn)生合成氣。在含灰碳質(zhì)原料的情況下，所得的合成氣可包括不太需要的組分，如熔融灰或爐渣，所述不太需要的組分會連同產(chǎn)生的合成氣一起離開氣化器反應(yīng)室。因此，在氣化器反應(yīng)室內(nèi)產(chǎn)生的合成氣和爐渣可引導(dǎo)到氣化器急冷室中，在氣化器急冷室內(nèi)合成氣和爐渣可直接與急冷水接觸，以便將合成氣冷卻至合成氣的飽和溫度，使熔融爐渣固化并且從合成氣中去除固化的爐渣。具有在特定范圍之外的粘度的爐渣會對氣化器的部件產(chǎn)生不利影響和/或可能難以從氣化器去除。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]下文將概述在范圍上與最初要求保護(hù)的發(fā)明相稱的某些實施例。這些實施例并不意圖限制本發(fā)明的范圍，相反，這些實施例僅意圖提供本發(fā)明的可能形式的簡述。實際上，本發(fā)明可涵蓋可能與下文闡述的實施例類似或不同的各種形式。
[0004]在第一實施例中，本發(fā)明的系統(tǒng)包括爐渣添加劑漿料供給系統(tǒng)，所述爐渣添加劑楽料供給系統(tǒng)配置用于將楽.化劑(slurrying agent)、礦物爐澄添加劑和液體楽化介質(zhì)進(jìn)行組合/混合以產(chǎn)生穩(wěn)定礦物漿料。所述漿化劑配置用于增加所述穩(wěn)定礦物漿料的粘度。所述系統(tǒng)還包括配置用于將所述穩(wěn)定礦物漿料、原料(feedstock)和氧氣接收到氣化器反應(yīng)室中的部分氧化系統(tǒng)。所述部分氧化系統(tǒng)配置用于部分氧化所述原料以產(chǎn)生氣體產(chǎn)物和固體產(chǎn)物。
[0005]在第二實施例中，本發(fā)明的系統(tǒng)包括爐渣添加劑漿料供給系統(tǒng)，所述爐渣添加劑漿料供給系統(tǒng)配置用于將漿化劑、礦物爐渣添加劑和液體漿化介質(zhì)進(jìn)行組合以產(chǎn)生穩(wěn)定礦物漿料。所述漿化劑配置用于增加所述穩(wěn)定礦物漿料的粘度。所述系統(tǒng)還包括配置用于將所述穩(wěn)定礦物漿料、原料和氧氣接收到氣化室中的氣化器。所述氣化器配置用于使所述原料氣化以產(chǎn)生合成氣和爐渣。所述系統(tǒng)還包括配置用于接收表明目標(biāo)爐渣特征的輸入的爐渣添加劑漿料供給控制系統(tǒng)。所述爐渣添加劑漿料供給控制系統(tǒng)配置用于基于所述目標(biāo)爐渣特征來控制所述爐渣添加劑漿料供給系統(tǒng)，以便調(diào)整構(gòu)成所述穩(wěn)定礦物漿料的所述漿化劑、所述礦物爐渣添加劑和所述液體漿化介質(zhì)的相對比例。
[0006]在第三實施例中，本發(fā)明的方法包括使用爐渣添加劑漿料供給系統(tǒng)將漿化劑、礦物爐渣添加劑和液體漿化介質(zhì)進(jìn)行組合/混合以產(chǎn)生穩(wěn)定礦物漿料。所述漿化劑配置用于增加所述穩(wěn)定礦物漿料的粘度。所述方法還包括將所述穩(wěn)定礦物漿料、原料和氧氣接收到部分氧化系統(tǒng)中，并且部分氧化所述原料以產(chǎn)生氣體產(chǎn)物和固體產(chǎn)物。
【附圖說明】
[0007]在參考附圖閱讀以下詳細(xì)說明后，將更好地理解本發(fā)明的這些和其他特征、方面和優(yōu)點，在附圖中，類似的符號代表所有附圖中類似的部分，其中:
[0008]圖1是部分氧化系統(tǒng)的實施例的方框圖；
[0009]圖2是結(jié)合爐渣添加劑漿料供給系統(tǒng)的一個實施例連同用于調(diào)節(jié)所述爐渣添加劑漿料供給系統(tǒng)的操作的控制系統(tǒng)的氣化器的示意圖；
[0010]圖3是根據(jù)本發(fā)明的實施例的漿料固體沉降速度對漿化劑濃度的圖表；
[0011]圖4是根據(jù)本發(fā)明的實施例的漿料固體沉降速度對礦物漿料濃度的圖表；以及
[0012]圖5是根據(jù)本發(fā)明的實施例的爐渣添加劑漿料粘度對礦物漿料濃度的圖表。
【具體實施方式】
[0013]下文將描述本發(fā)明的一個或多個特定實施例。為了提供這些實施例的簡要描述，可不在本說明書中描述實際實現(xiàn)方案的所有特征。應(yīng)了解，在任何工程或設(shè)計項目中開發(fā)任何此類實際實現(xiàn)方案時，必須做出與實現(xiàn)方案特定相關(guān)的各種決定來實現(xiàn)開發(fā)人員的特定目標(biāo)，例如，符合與系統(tǒng)有關(guān)和與業(yè)務(wù)有關(guān)的限制，所述特定目標(biāo)可隨實現(xiàn)方案的變化而變化。此外，應(yīng)了解，此類開發(fā)工作可能是復(fù)雜和耗時的，但對受益于本發(fā)明的一般技術(shù)人員而言，此類開發(fā)工作仍是設(shè)計、加工和制造的常規(guī)任務(wù)。
[0014]在介紹本發(fā)明的各個實施例的元件時，冠詞“一(a)”、“一個(an)”、“所述(the)”和“所述(said) ”意圖表示存在一個或多個元件。術(shù)語“包含”、“包括”和“具有”意圖是包括性含義，并且表示除了所列元件之外，可能還有其他元件。
[0015]如下文詳細(xì)論述，本發(fā)明的實施例包括涉及部分氧化的系統(tǒng)。例如，部分氧化系統(tǒng)可將碳質(zhì)(carbonaceous)原料(例如，具有微粒固體的漿料、具有微粒固體的氣動輸送蒸汽、液體、氣體或其任何組合)、氧化劑如高純度氧氣以及(在一些情況下)額外的水接收到部分氧化系統(tǒng)的反應(yīng)室中，在所述反應(yīng)室內(nèi)，原料、氧化劑以及(在一些情況下)額外的水被部分氧化成產(chǎn)物。部分氧化系統(tǒng)的實例包括天然氣部分氧化裝置、油氣化器、生物質(zhì)(b1mass)氣化器、煤氣化器、石油焦氣化器等等。在某些實施例中，所述部分氧化反應(yīng)室可產(chǎn)生氣體產(chǎn)物和熔融灰或爐渣產(chǎn)物。例如，氣化器可接收所述原料和氧氣以及水以產(chǎn)生合成氣體，或合成氣，以及爐渣。在某些實施例中，氣化器還可從爐渣添加劑漿料供給系統(tǒng)接收可供給至氣化器的穩(wěn)定礦物漿料。具體來說，爐渣添加劑漿料供給系統(tǒng)可將礦物爐渣添加劑、液體漿化介質(zhì)和漿化劑進(jìn)行組合以產(chǎn)生穩(wěn)定礦物漿料，所述穩(wěn)定礦物漿料與不包括漿化劑的礦物漿料相比可不太容易沉降或者不太會使礦物爐渣添加劑從漿料中分離。在某些實施例中，漿化劑增加礦物漿料的粘度，這會降低漿料的沉降速率，從而使?jié){料成為穩(wěn)定礦物漿料。因此，可通過使用穩(wěn)定礦物漿料來避免可能對將不包括漿化劑的漿料運輸至氣化器造成干擾/干涉(interfere)的沉降問題(settling problems)。當(dāng)引進(jìn)氣化器中時，穩(wěn)定礦物漿料可對爐渣產(chǎn)生所需的影響。例如，使用穩(wěn)定礦物漿料可使得能夠控制爐渣的粘度，這可促進(jìn)氣化器反應(yīng)室中爐渣的去除，或者這可使?fàn)t渣與氣化器反應(yīng)室的耐火爐襯(refractory lining)之間的有害的相互作用最小化。
[0016]為了確保氣化器的可靠操作，爐渣的粘度必須維持在特定粘度范圍內(nèi)。如果爐渣的粘度過高，即，高于可接受粘度范圍的上限，那么爐渣可能無法自由地穿過在氣化器反應(yīng)室底部處通向急冷室的出口通道。在最壞的情況下，高粘度的爐渣可能堆積在所述出口通道中，阻斷合成氣的流動并且迫使氣化器關(guān)閉。如果爐渣的粘度過低，即，低于可接受粘度范圍的下限，那么它可輕而易舉就能滲透氣化器耐火爐襯的孔隙和接縫，導(dǎo)致耐火材料(refractory)的加速老化，這反過來可迫使氣化器提早關(guān)閉以修理或替換損壞的耐火材料。在許多情況下，將爐渣粘度維持在所述可接受范圍內(nèi)僅需要根據(jù)給定條件組的需要，向上(以減小爐渣粘度并且減少阻塞出口通道的可能性)、或向下(以增加爐渣粘度并且減少對耐火爐襯的滲透)調(diào)整氣化器操作溫度。然而，在其他情況下，調(diào)整氣化器操作溫度可能不足以得到在所述可接受范圍內(nèi)的爐渣粘度。例如，氣化器操作溫度存在上限，超過所述上限時，會縮短氣化器耐火材料操作壽命。并且氣化器操作溫度存在下限，低于所述下限時，會對碳質(zhì)原料至合成氣的轉(zhuǎn)化產(chǎn)生不利影響。在這類單獨調(diào)整氣化器操作溫度不足以將爐渣粘度維持在可接受粘度范圍的情況下，可能有必要使用爐渣添加劑改變爐渣的粘度。爐渣添加劑是具有一種組成成分的礦物或礦物混合物，以使得當(dāng)氣化器在可接受的氣化器操作溫度范圍內(nèi)操作時，在爐渣添加劑與含灰原料的灰渣(ash)共混時，來自原料的灰渣與礦物添加劑的所得的熔融混合物具有落在可接受粘度范圍內(nèi)的粘度。在含灰原料以水性漿料(aqueous slurry)形式供給至氣化器的情況下，爐澄添加劑可在楽料制備過程期間與原料混合。在使用氣動輸送系統(tǒng)將原料作為干燥微粒物質(zhì)供給至氣化器的情況下，爐渣添加劑也可作為干燥顆粒礦物質(zhì)輸送至氣化器。在其他情況下，爐渣添加劑可與液體漿化介質(zhì)混合以制造漿料；并且爐渣添加劑漿料可與含灰的干燥微粒原料分開地供給至氣化器。在這類情況下，必須產(chǎn)生穩(wěn)定的可泵送的爐渣添加劑漿料，以便確保漿料能夠穩(wěn)定且可靠地供給至氣化器。穩(wěn)定的漿料是不會經(jīng)受因沉降所致的微粒礦物質(zhì)與液體漿化介質(zhì)的明顯分離的漿料?？杀盟蜐{料是粘度落在通過可商購的漿料泵能夠容易地處理的粘度的范圍內(nèi)的漿料。此外，爐渣添加劑漿料必須具有足