辐射合成气冷却器的制作方法

本文中公开的主题涉及气化系统，并且更具体地涉及用于冷却合成气和生成蒸汽的辐射合成气冷却器。

背景技术：

1、气化过程涉及气化反应器内的原料(例如，煤、气体、油、生物质等)的部分燃烧，以生成"发生炉煤气"，其还可称为合成气。该气体接着可用于多种应用中。在应用中使用合成气之前，气体通常在合成气冷却器中冷却。一种类型的合成气冷却器为辐射合成气冷却器，其使用热合成气与流过管的冷却流体之间的辐射热传递，该管在合成气冷却器的内部区域处暴露于合成气。

2、合成气冷却器可包括多个滚筒管和管笼，管笼限定热交换表面区域，其便于将热从合成气流传递至在各个滚筒管和管笼内导送的冷却流体。此类合成气冷却器中的多个滚筒大致由管笼外接，该管笼由容器壳进一步包绕。已知的管笼设计成气密性的，以将合成气保持在管笼内，使得合成气接触管笼，而非冷却器容器壳。

3、至少一些合成气冷却器包括多个下水管，其大体上在由管笼和容器壳限定的空间内沿轴向延伸，其中空间通常称为环形间隙。结果，此类冷却器的容器壳的直径尺寸确定成容纳除包括滚筒管和管笼的热传递表面之外的多个下水管。容器壳直径与合成气冷却器的成本和管壁的热交换表面面积成比例。此外，下水管用于将冷却流体发送至滚筒管，但是下水管不位于合成气冷却器的热传递交换区域中，如上文提到的。因此，其中的冷却流体并未加热，直到到达滚筒管和管笼管。合成气冷却器与其一起使用的整个系统的操作循环典型地包括使用合成气冷却器中生成的蒸汽用于有益应用。通过延迟冷却流体的加热直到其到达滚筒管和管笼管，蒸汽在热传递过程期间较低效地生成。

技术实现思路

1、根据一个实施例，提供了一种辐射合成气冷却器，并且其包括限定用于合成气的冷却的内部区域的容器壳。辐射合成气冷却器还包括管笼，其包括多个管，多个管中的各个具有第一端和第二端，并且构造成与设置在容器壳的内部区域中的合成气交换热。辐射合成气冷却器还包括多个滚筒管，其位于管笼的径向内侧，以与设置在容器壳的内部区域中的合成气交换热。辐射合成气冷却器还进一步包括使管笼的多个管的第二端与多个滚筒管的入口流体地联接的管道。辐射合成气冷却器还包括出口管道，其使多个滚筒管的出口与蒸汽使用结构流体地联接，以将生成的蒸汽发送至蒸汽使用结构。辐射合成气冷却器还包括入口管道，其使蒸汽使用结构流体地联接于管笼的多个管的第一端，以将水从蒸汽使用结构发送至管笼。

2、根据另一个实施例，提供了一种整体气化联合循环(igcc)发电系统。igcc系统包括构造成使用合成气来燃烧的燃气涡轮发动机。igcc系统还包括构造成产生合成气的气化器。igcc系统还包括构造成将蒸汽发送至蒸汽涡轮发动机的蒸汽鼓。igcc系统还进一步包括辐射合成气冷却器，其流体地联接于气化器以接收合成气用于其中的冷却。辐射合成气冷却器包括限定内部区域的容器壳。辐射合成气冷却器还包括管笼，该管笼包括多个管，多个管中的各个流体地联接于蒸汽鼓，以在多个管中的各个的第一端处接收水。辐射合成气冷却器还包括多个滚筒管，其位于管笼的径向内侧并且流体地联接于多个管中的各个的第二端，以接收来自管笼的加热水，多个管构造成与设置在容器壳的内部区域中的合成气交换热，用于将加热水的一部分转变成蒸汽和水混合物。辐射合成气冷却器还进一步包括出口管道，其使多个滚筒管的出口与蒸汽鼓流体地联接，以将生成的蒸汽发送至蒸汽鼓。

3、技术方案1.一种辐射合成气冷却器，包括：

4、限定用于冷却合成气的内部区域的容器壳；

5、管笼，其包括多个管，所述多个管中的各个具有第一端和第二端，并且构造成与设置在所述容器壳的所述内部区域中的合成气交换热；

6、多个滚筒管，其位于所述管笼的径向内侧，以与设置在所述容器壳的所述内部区域中的合成气交换热；

7、管道，其使所述管笼的所述多个管的所述第二端与所述多个滚筒管的入口流体地联接；

8、蒸汽使用结构；

9、出口管道，其使所述多个滚筒管的出口与蒸汽使用结构流体地联接，以将生成的蒸汽发送至所述蒸汽使用结构；以及

10、入口管道，其使所述蒸汽使用结构流体地联接于所述管笼的所述多个管的所述第一端，以将水从所述蒸汽使用结构发送至所述管笼。

11、技术方案2.根据技术方案1所述的辐射合成气冷却器，其特征在于，提供至所述辐射合成气冷却器用于蒸汽生成的所有水通过所述入口管道发送至所述管笼。

12、技术方案3.根据技术方案1所述的辐射合成气冷却器，其特征在于，所述容器壳包括入口端和出口端，所述管笼的所述多个管的所述第一端定位成邻近所述容器壳的所述入口端，并且所述第二端定位成邻近所述容器壳的所述出口端。

13、技术方案4.根据技术方案1所述的辐射合成气冷却器，其特征在于，所述辐射合成气冷却器还包括：

14、联接于所述多个管的所述第二端的管笼排气歧管；以及

15、联接于所述多个滚筒管的入口端的滚筒管入口歧管，其中使所述管笼的所述多个管的所述第二端与所述多个滚筒管的所述入口端流体地联接的所述管道直接地联接于所述管笼排气歧管和所述滚筒管入口歧管。

16、技术方案5.根据技术方案1所述的辐射合成气冷却器，其特征在于，所述辐射合成气冷却器还包括联接于所述多个滚筒管的出口端的滚筒管排气歧管。

17、技术方案6.根据技术方案1所述的辐射合成气冷却器，其特征在于，发送至所述管笼的所述水在所述管笼的所述多个管内加热至饱和温度。

18、技术方案7.根据技术方案1所述的辐射合成气冷却器，其特征在于，所述蒸汽使用结构为蒸汽鼓。

19、技术方案8.根据技术方案1所述的辐射合成气冷却器，其特征在于，提供至所述管笼的所述多个管的所述水沿所述多个管的整个长度发送。

20、技术方案9.根据技术方案1所述的辐射合成气冷却器，其特征在于，所述辐射合成气冷却器设置在整体气化联合循环系统中。

21、技术方案10.根据技术方案1所述的辐射合成气冷却器，其特征在于，所述辐射合成气冷却器设置在化学应用中。

22、技术方案11.一种整体气化联合循环(igcc)发电系统，包括：

23、燃气涡轮发动机，其构造成使用合成气来燃烧；

24、气化器，其构造成产生所述合成气；

25、蒸汽鼓，其构造成将蒸汽发送至蒸汽涡轮发动机；以及

26、辐射合成气冷却器，其流体地联接于所述气化器以接收所述合成气用于其中的冷却，所述辐射合成气冷却器包括：

27、限定内部区域的容器壳；

28、管笼，其包括多个管，所述多个管中的各个流体地联接于所述蒸汽鼓，以在所述多个管中的各个的第一端处接收水；

29、多个滚筒管，其位于所述管笼的径向内侧并且流体地联接于所述多个管中的各个的第二端，以接收来自所述管笼的加热水，所述多个管构造成与设置在所述容器壳的所述内部区域中的所述合成气交换热，用于将所述加热水的一部分转变成蒸汽以生成蒸汽和水混合物；以及

30、出口管道，其使所述多个滚筒管的出口与所述蒸汽鼓流体地联接，以将所述蒸汽和水的混合物发送至所述蒸汽鼓。

31、技术方案12.根据技术方案11所述的igcc发电系统，其特征在于，提供至所述辐射合成气冷却器用于蒸汽生成的所有水通过入口管道发送至所述管笼。

32、技术方案13.根据技术方案11所述的igcc发电系统，其特征在于，所述容器壳包括入口端和出口端，所述管笼的所述多个管的所述第一端定位成邻近所述容器壳的所述入口端，并且所述第二端定位成邻近所述容器壳的所述出口端。

33、技术方案14.根据技术方案11所述的igcc发电系统，其特征在于，所述igcc发电系统还包括：

34、联接于所述多个管的所述第二端的管笼排气歧管；以及

35、联接于所述多个滚筒管的入口端的滚筒管入口歧管，其中管道直接地联接于所述管笼排气歧管和所述滚筒管入口歧管，以使所述管笼的所述多个管的所述第二端与所述多个滚筒管的所述入口端流体地联接。

36、技术方案15.根据技术方案11所述的igcc发电系统，其特征在于，所述igcc发电系统还包括联接于所述多个滚筒管的出口端的滚筒管排气歧管。

37、技术方案16.根据技术方案11所述的igcc发电系统，其特征在于，发送至所述管笼的所述水在所述管笼的所述多个管内加热至饱和温度。

38、技术方案17.根据技术方案11所述的igcc发电系统，其特征在于，提供至所述管笼的所述多个管的所述水沿所述多个管的整个长度发送。

39、这些及其它的优点和特征将从连同附图进行的以下描述中变得更显而易见。