固体原料的气化和来自于该原料的烃成分随后在燃气涡轮发动机中的燃烧是公知的。在用煤作为原料的情况下，由于难以传送潮湿的固体以及在煤原料中存在水分相关的固有效率损失，故大多数气化工艺需要相对较干(水分含量低)的煤。由于几乎所有市售煤都含有一定量的水，故需要在气化之前以有效方式对煤进行干燥。在使用通常含有大约20％至大约65％按重量计的水的次烟煤、褐煤或棕色煤原料时，这种需求甚至愈发重要。
干燥供给气化器的固体燃料原料的公知方法涉及使很热的气体扫掠通过固体磨碎机。在此类系统中，干燥气体的温度在系统工作压力下必须保持在远高于水的沸点温度，一般在300℉至900℉之间，以便有效地蒸发过多的水分。以前已采用了各种方式来产生干燥气体介质，该介质可用于除去固体煤原料中过多的水。然而，公知的固体原料的加热和干燥源所具有的缺陷在于总是会降低设备的总效率。例如，许多系统包括在热交换器中使用过热蒸汽和燃气涡轮机抽取空气，或直接燃烧热交换器或间接燃烧热交换器中的燃料，如天然气或丙烷。在直接燃烧构造中，使用空气和燃料成分的混合物来产生热燃烧气体。因为天然气或丙烷是辅助流，其一般不会现场存在。直接燃烧这些燃料会形成污染物排放源，且因此它们通常并非用以经济地干燥固体原料的可接受方法。其它现有方法在间接燃烧热交换器中使用来自于单独的发电设备的过程蒸汽或已加热的气体。同样，需要单独的发电设备设施来提供所需的热力发动机通常并非经济的备选方案。
干燥固体的另一公知方法涉及燃烧通过气化所产生的一部分清洁合成气体，且在碎煤输送至粉末料仓或料斗中时使燃烧气体通过碎煤。磨碎和干燥设备由于它们消耗一部分气体燃料，故而会降低发电设备的总效率。另一现有方法通过燃烧一部分碎煤来获得干燥能量，从而加热在干燥设备中循环的进料。然而，发电设备的净效率必然也会下降。此外，在以此方式获得干燥能量时，来自于发电设备的诸如硫的排放物也会增加。因此，尽管存在各种常规方法用于干燥煤原料，但仍然需要显著降低在公知工艺中固有的热无效性。

本发明包括一种通过将热量从合成气流传递至用作供给气化器的主要进料的固体燃料来改善煤发电设备总体热效率的方法。一个示例性实施例包括如下步骤：首先通过将热量传递至供送给进料制备装备的补充气体进料来冷却原始合成气排气，同时将固体燃料成分(例如，次烟煤)与部分传送/干燥气流(例如，惰性气体)一起供送到用于固体原料的磨碎机构(例如，磨碎机)中，形成包括碎原料颗粒和传送/干燥气体的两相固体/气体流，同时加热和干燥碎固体原料颗粒用以除去水和提高原料温度，分离和除去在加热和干燥步骤中所形成的大致所有水蒸气，以及将已加热和干燥的固体流供送至气化器。本发明还构思出一种新型合成气冷却器设计，用于将热量传递给在使用各种新型合成气冷却器设计的工艺和相关系统中所使用的补充气流。
附图说明
图1为根据本发明的工艺的第一实施例的示例性工艺流程图，由此，热合成气的冷却用作加热和干燥供给气化器的固体原料的主要手段；
图2为根据本发明的工艺的第二实施例的示例性工艺流程图，再次将热合成气中所除去的热量用作干燥固体煤原料的主要手段；
图3为根据本发明的工艺的第三实施例的示例性工艺流程图，大致如第一、第二实施例中所述那样使用合成气冷却；
图4为根据本发明的工艺的第四实施例的示例性工艺流程图，也大致如第一、第二、第三实施例中所反映的那样使用合成气冷却；
图5A示出了根据本发明的工艺中使用的示例性合成气冷却器(热交换器)，用于加热所用气流，以便干燥供给气化器的固体进料，在此情况下，合成气冷却器具有设置在内壁与容器壳体之间的环形空间中的垂直定向的连续盘管；
图5B提供了设置在由图5A中实施例的内壁与容器壳体所限定的环形空间中的垂直定向的连续盘管的前正视图；
图6A绘出了作为根据本发明的工艺的一部分的备选示例性合成气冷却器设计，其使用设置在内壁与容器壳体之间的环形空间中的水平定向的连续盘管；
图6B提供了在图6A中实施例的内壁与容器壳体之间的环形空间中的水平设置的连续盘管的前正视图；
图7绘出了根据本发明的另一备选示例性合成气冷却器设计，其具有定位在正常工作期间收容高温骤冷水的合成气冷却器壳体下部中的水平定向的连续加热盘管；
图8示出了作为根据本发明的工艺的一部分的第四备选示例性合成气冷却器设计，这次使用了设置在位于合成气冷却器下部区段中的骤冷壁圆锥形区段的相对侧上的水平定向的连续盘管；
图9示出了作为根据本发明的工艺的一部分的第五备选示例性合成气冷却器设计的一部分，其使用设置在如下文所述的冷却内壳体壁内的水平定向的连续盘管(有时称为冷却器″汲取管(dip tube)″)；
图10绘出了根据本发明的另一备选实施例工艺的示例性工艺流程图，由此，类似于第一实施例、第二实施例和第三实施例中所使用的单独的补充气流在该补充气体引入磨碎机构(例如，磨碎机)中之前使用高温水预热；
图11示出了类似于图10的示例性流程图，其具有备选的流动构造，用于在补充气体引入磨碎机构中之前使用合成气冷却来预热单独部分的补充气体；
图12绘出了类似于图10的示例性流程图，但其具有第二备选的流动构造，用于在单独的补充气体引入磨碎机构中之前使用合成气冷却来预热该补充气体；以及
图13示出了类似于图10的示例性流程图，但具有第三备选的流动构造，用于在单独的补充气体引入磨碎机构中之前使用合成气冷却来预热该补充气体。
零件清单
101合成气流
102合成气冷却器
103冷却的合成气
104补充气体
104a旁通管线(line)
105高温加热/传送气体
106磨碎机构
107固体煤进料
108颗粒原料
109再循环流
110管线
111粉碎的固体原料
112气化器
201流出流
202骤冷循环
204″热黑水″
205合成气冷却器
206冷却的黑水流
207补充气流
208″加热/传送″气体
210固体煤进料
209磨碎机
212再循环流
213排出管线
214干燥的固体颗粒流
215气化器
301热合成气
317气化器
302骤冷工作步骤
304合成气洗涤器
305处理的″原始合成气″
306骤冷浴返回流(return)
307合成气冷却器
308冷却的骤冷浴返回流
309气体补充流
310干燥/传送气体进料
311磨碎机构
312固体进料
313碎煤颗粒
314气体再循环
316颗粒原料固体流
317气化器
402合成气冷却器
403热合成气
405补充气体
406压缩机
407加热补充气体
408磨碎机
410初始煤进料
409煤仓
411两相流
412旋风分离器
413底部排放管线
414潮湿的再循环蒸气
419残余微粒
415风扇(风机)
416固体流
417返回管线
422冷凝器/热交换器
423进口
424出口
425冷却的冷凝流
426冷凝罐
427干燥蒸气流
428冷凝管线
418灰尘过滤器
419煤原料微粒
420蒸气流
421输入管线
450排出管线
429风机
402合成气冷却器
500合成气冷却器(热交换器)
515盘管
516环形空间
513冷补充气体
514加热的补充气体
501圆柱形外壳体壁
503内壳体壁
515加热盘管
507热合成气
511骤冷室
503管路笼罩水壁
515垂直定向的盘管
516周向壳体间隙
511骤冷室
505圆锥形骤冷壁
504冷却器内壳体
510底部开口
521饱和合成气
500合成气冷却器
517，518密封组件
519，520防溅板
521饱和合成气
502环形空间
523汲取管下端
522汲取管
512，524骤冷水入口和出口
508高压蒸汽
515辅助加热盘管
615补充气体加热盘管
613管路开口
614排放口(discharge)
603容器内壳体壁
601外壳体壁
600合成气冷却器
713管路开口
714排放口
711骤冷室
715连续环路
805骤冷壁
815补充气体加热盘管
813管路开口
814排放口
904冷却器″汲取管″
913补充气体管路开口
914补充气体排放口
1007合成气冷却器
1008膨胀的蒸汽/水混合物
1009高压蒸汽鼓
1010高压蒸汽
1012高温液体泄料(blowdown)
1013高温进料
1001泵
1000附加合成气冷却器加热系统
1003附加冷补充气流
1002热交换器
1013高压锅炉供送水
1004补充气流
1005感应器
1009高压蒸汽鼓
1006下导管(downcomer)
1007合成气冷却器
1202附加补充气体热交换器
1209高压蒸汽鼓
1306高压蒸汽鼓
1307离心泵
1313高压液体返回管线
1314热交换器

如上文所述，本发明提供了一种改进的方法，其将加热的气流用作供给气化器的固体进料(尤其是次烟煤原料)的基本干燥介质。该方法使发电或化学合成与独特的工艺相结合，该独特的工艺将合成气体冷却用作主要热源和干燥介质来将热量传递给煤原料。在气化器中的不完全燃烧之后冷却合成气时，可获得各种水平的热量，且因此本发明包括能够使用从合成气传递来的所有或部分热量以便将热能给予固体进料干燥气体的十三个不同的实施例。
本发明还利用可用热源来干燥磨碎的固体(否则其不会得到有效利用)，且因此提供了一种热效率高且成本较低的方法来发电。干燥原料用以除去表面水分给予了自由流动性质，这会改善发电设备的总体热效率。根据本发明，除去原料中不需要的水分所需的热量总量取决于所涉及的工艺步骤以及具体进料成分，但通常落入蒸发1000-1500btu/lbm(英制单位)的水分的范围内。所需热源的温度范围也通常为300℉至900℉，这取决于具体热负荷、干燥步骤中的停留时间和所使用的再循环气体量。
总之，下文所述的本发明的各种不同实施例都会导致显著改善在固体原料初始气化期间所产生的原始合成气中可用热量的使用。第一实施例限定了用于将来自于热的原始合成气中的可感受的热量结合到进料系统中用以干燥进入的潮湿燃料的基本工艺步骤和装备。第二实施例在高温水退出合成气骤冷循环时从热黑水(大约400℉)中获取热量。第三实施例利用安置在来自于合成气洗涤器的骤冷水返回流上的热交换器，其中，合成气洗涤器在部分地清洁骤冷水之后使其在大约400℉下再循环。所有三个实施例的一些方面可结合到最终的工艺构造中，以便有效使用一种形式或另一种形式的合成气冷却来加热和干燥进入的原料。本发明的第四实施例利用第一、第二、第三实施例中所反映的改进形式的合成气冷却。
本发明的实施例5至9涉及在根据本发明的工艺中使用的示例性合成气冷却器设计，其例如通过使用设置在合成气冷却器中的各个位置处的垂直和/或水平对准的连续加热盘管来加热用于干燥供给气化器的固体进料的气流。实施例10至13描述了工艺的备选实施例，由此，在气体引入用于固体原料的磨碎和干燥机构(例如，磨碎机或粉碎机)中之前，使用高温水来预热与第一实施例、第二实施例和第三实施例中使用的相似的单独补充气流。
上述实施例所示范的本发明以多种方式改善了直接燃烧式煤系统的效率。与备选的现有技术构造相反，补充气体受到直接加热，而备选现有技术构造例如需要用以将热量转变成蒸汽和随后将热量从蒸汽传递到补充气体的步骤。通过结合合成气冷却器中的加热，便可免除单独热交换器的成本。
具体参看图1，大体上以100示出了本发明第一实施例的示例性工艺流程图，其将合成气用作基本介质使用合成气冷却器来加热和干燥供给气化器的固体原料。在该第一实施例中，固体煤的气化发生在气化器112中，用以产生热气体，尤其是合成气流101(通常在大约2500℉的范围内)，该合成气流101含有不完全的煤燃烧产物，包括大部分未燃气态烃和废物成分，如残余的酸性化合物和硫化物。
在运行中，热的合成气穿过合成气冷却器102，该合成气冷却器102名义上具有下文关于图5至图9所述类型的壳体和管路构造。包括气体组合(即，氮气、氧气和二氧化碳)的补充气体104经由合成气冷却器102的管路侧供送，用以产生更为干燥的高温加热/传送气体105，该气体105用作使用常规磨碎机构106产生的固体煤原料颗粒的基本干燥和气体传送手段。
图1还以虚线形式示出了包括旁通管线104a的备选流动构造，其中，部分的补充气流104绕过合成气冷却器102，且然后与来自于合成气冷却器102的加热气体相混合，以便控制供给磨碎机或其它磨碎机构106的气体进料的温度。供给系统的固体煤进料107示为进入磨碎机构106的底部。夹带在供给至磨碎机106的加热/传送气体中的碎颗粒原料然后如以108所示与从固体颗粒中除去的水蒸气一起排出。
因此，加热/传送气体105用于两个基本功能，第一是干燥含有余量水的粉碎燃料颗粒，而第二是提供将颗粒固体经由磨碎机传送至如图所述的煤气化器中的基本手段。冷却的合成气103示为在合成气冷却器102的壳体侧上。
为了避免水最终累积在系统中以及控制供给气化器的夹带原料颗粒的总量和尺寸，使一定量的夹带固体/蒸气流再循环到磨碎机中，例如，通过使再循环流109(两相)穿过旋风分离器(未示出)，以便使大多数夹带微粒脱落，且随后如管线110所示排出一部分蒸气流，该蒸气流含有在先前加热和粉碎步骤期间所产生的水蒸气。相当干燥的粉碎固体原料111(两相的蒸气和颗粒)然后供送到气化器112。
现在参看图2，大体上以200绘出了根据本发明的工艺的第二实施例的示例性工艺流程图，其再次将热合成气中所除去的热量用作干燥固体原料的基本手段。然而，在该实施例中，流出流201中由气化器215所产生的热合成气(名义上处在大约2500℉)首先通过骤冷循环202(如气体至液体的热交换器)，其首先冷却如图所示以2203退出骤冷循环的合成气。
来自于骤冷循环的大约450℉的所得到的热液流(标为″热黑水″)204用作主要加热介质使用合成气冷却器205来回收残余合成气排气热量。冷却的黑水流206通常在合成气冷却器205的壳体侧上。管路侧包括主要由上文所述的氧气受限气体所构成的补充气流207，其获得管路侧上的大量热量来形成在上文大致关于第一实施例描述的磨碎机中使用的热″加热/传送″气体208。
如图2中还示出的那样，在如以211所示离开磨碎机之后，供给磨碎机209的固体煤进料210失去在磨碎步骤期间的大部分夹带液体(例如，水蒸气)。该特定实施例因此构思出使用如图所示的再循环流212和排出装置借助于如在第一实施例中描述的排出管线213来除去过量水蒸气的目的，其中，清洁和干燥的固体颗粒流214(再次为两相的)供送给气化器215作为主要固体燃料成分。
参看图3，大体上以300绘出了根据本发明的工艺的第三实施例的示例性工艺流程图，其使用了在第一实施例、第二实施例的改进方案中的合成气冷却。如在第二实施例中那样，来自于气化器317的热合成气301首先经历骤冷工作步骤302，在此情况下，合成气的气体温度从大约2500℉在303处降低到大约500℉。首先冷却的现有合成气然后经历通过合成气洗涤器304(例如，填充塔)的洗涤操作，该合成气洗涤器304从初始气流中除去不需要的成分，而经处理的蒸气流则作为温度为大约500℉的经冷却和处理的″原始合成气″305而离开洗涤器。实际上，图3中所绘的合成气洗涤器用作辅助骤冷。
流出合成气洗涤器304底部的骤冷浴返回流306(通常为大约400℉的温度)穿过合成气冷却器307(其主要目的是将热量给予气体补充流309)，且之后用作供给磨碎机构311的加热的干燥/传送气体进料310。图3还示出了经冷却的骤冷浴返回流308。如在第一实施例中那样，供给磨碎机构311的固体进料312包括含有固定量的水的煤原料，该固定量的水为碎煤颗粒313所携带，必须在供送给气化器317之前除去(或至少部分地除去)。
同样类似于先前的实施例，第三实施例中所绘的热量回收系统使供给磨碎机构的一定量的夹带的固体/蒸气流再循环(见再循环流314)，例如通过使两相再循环穿过旋风分离器而使夹带的颗粒落下，且排出如以315所示的含有在先前的加热和粉碎步骤期间产生的水蒸气和微粒的一部分蒸气流。相当干燥的蒸气和颗粒原料固体流316然后供送给气化器317。
图4为大体上以400所示的根据本发明的工艺的第四实施例的示例性工艺流程图，其再次将如上文在第一、第二、第三实施例中所述的合成气冷却用作附加加热、干燥和传送供给气化器的固体煤原料的主要来源。根据本发明的合成气冷却子系统以虚线形式示为401，且包括合成气冷却器402，该合成气冷却器402在壳体侧上具有在404处流出的热合成气403(″进入的加热介质″)和在合成气冷却器的管路侧上具有上述成分(主要的是包括氮气、二氧化碳和氧气的气体)的补充气体405。名义上而言，补充气体405的压力使用压缩机406来增大。
如在其它实施例中那样，离开合成气冷却器的加热补充气体407用作通过磨碎机408中的磨碎操作所产生的粉碎煤颗粒的基本干燥/传送介质。来自于煤仓409的初始煤进料410也含有不需要的一定量水分，这些水分必须在供给气化器(未示出)之前除去。另外，离开磨碎机408的所得到的两相流411包括干燥的煤颗粒和将该颗粒带入旋风分离器412中的潮湿气流，该旋风分离器412继而又通过底部排放管线413使固体颗粒与潮湿的再循环蒸气414分离开。通常，413处的固体材料传送给气化器。夹带在流出旋风器的2相流中的细颗粒穿过袋虑室，该袋滤室包含除去任何残余微粒419的灰尘过滤器。微粒然后作为部分的固体原料供给至气化器。
如图4还示出的那样，从旋风分离器412顶部流出的再循环流414含有水蒸气，该水蒸气必须在再循环之前除去。因此，风扇(风机)415有助于经由冷凝器/热交换器422(具有如421所示的输入管线)输送组合的水蒸气和固体流416，其中，冷凝器/热交换器422在带有入口423和出口424的壳体侧上具有冷却水。所得到的冷却的冷凝流425穿过冷凝罐426，从而导致大致干燥的蒸气流427形成供给如图所示的磨碎机的加热干燥流的一部分。冷凝水随后通过冷凝管线428作为冷凝物除去。
图4还示出了一部分流416(返回管线417)穿过一系列灰尘过滤器418(通常位于袋虑室内)，该灰尘过滤器418除去额外的煤原料微粒419，而含有水分的蒸汽流420则经由使用风机429的排出管线450排出到大气中。如上文所述，由合成气冷却器402和磨碎机408所执行的组合操作导致供给气化器的煤原料具有明显更好的流动特性，以及由于在此过程期间固有地除去水蒸气而改善了所得到的气化的热特性。
现转到图5A，大体上以500示出了如在根据本发明的工艺中所使用的示例性合成气冷却器(热交换器)，其用于加热用来使供给气化器的固体进料干燥的气流，在此情况下，合成气冷却器具有设置在圆柱形外壳体壁501与内壳体壁503(也称为管路笼罩外壁)之间的环形空间516中的垂直定向的连续盘管515。外壳体壁和从外壳体沿径向向内设置的壁一起在壁之间形成周向间隙，实际上是用于垂直定向的连续加热盘管515的″管路笼罩″或管路套壳。加热盘管515用作如上文关于图1至图4所述将附加热量从热合成气507中传递至冷补充气体513中的主要元件。注意加热的补充气体514。
在运行中，来自于初始气化器燃烧回路的温度为大约2250℉的很热的合成气507沿如图所述的冷却器内壳体壁向下传递到合成气冷却器中的骤冷室511内，该骤冷室511位于合成气冷却器的底部处，含有一定压力的高温(例如，450℉)骤冷水。因此，在该实施例中的合成气经历了两种不同的热交换操作。第一，合成气将热量传递到管路笼罩水壁503上。热量然后传递到设置在上文所述的周向壳体间隙516中的垂直定向的盘管515中。盘管在形态上为连续的，具有第一进入端口和第二进入端口，即，冷补充气体经由如图所述的管线513进入，贯穿呈多个连续环路的冷却器，且以显著较高的温度经由管线514流出冷却器。(也参见图5B)。
在第二热交换操作中，热合成气依靠骤冷系统冷却，该骤冷系统容许合成气与骤冷室511中的骤冷水直接接触。也就是说，热气体沿圆锥形骤冷壁505、内部冷却器壳体504向下流动，且流出如图所示的内壳体的底部开口510。在处于大约400℉至450℉的较冷温度下的所得到的饱和合成气521可从冷却器中连续地除去。图5A还示出了补充气流可包括处在大约600℉的温度下的一部分预热的氮气，该氮气可与在513处进入系统中的冷补充气体相组合用以升高初始温度。合成气冷却器500的其它标称结构特征包括密封组件517和518，其将冷却器分成其上部和下部，且使垂直定向的补充气体加热盘管与骤冷系统和饱和合成气隔离开。防溅板519和520包含和控制处于饱和合成气出口521下方和环形空间502下方的骤冷水。
图5A还绘出了汲取管522下端523的示例性构造，汲取管522下端523在正常工作期间保持在骤冷水位线以下，具有分别标注为512和524的骤冷水进入点和流出点。最后，合成气冷却器500产生处于大约630℉的高压蒸汽508，从而降低了如在509处所示标称温度为大约1250℉的初始热合成气，同时使用上文所述的辅助加热盘管515将有价值的热能传递到补充气流中。
图5B绘出了设置在图5A中实施例的水壁与容器壳体之间的环形空间中的垂直定向的连续盘管的前正视图。盘管515包括携带在513处进入、在514处流出的补充气体的连续管路，该连续管路名义上构造成垂直定向的一系列连续环路，其横在图5A中的合成气冷却器500的内部壳体与外部壳体之间的内部环形空间。
转到图6A，大体上以600示出了形成根据本发明的工艺的一部分的备选示例性的合成气冷却器设计，在此情况下，采用设置在水壁与容器壳体之间的环形空间中的水平定向的连续盘管。图6A绘出了上文关于图5A描述的合成气冷却器的相同总体构造和操作，但相比于图5A的实施例具有设置为不同构造的实用补充气体加热盘管615，即作为水平倾斜的连续环路，具有设置在由容器内壳体壁603与外壳体壁601所限定的环形空间中的管路开口613和排放口614。为了便于参照，合成气冷却器600的其它构件与图5A中用于标示相似构件的那些相同，但具有对应的600系列标号。
图6B提供了设置在图6A中实施例的水壁与容器壳体之间的环形空间中的水平定向的连续盘管的前正视图，其再次使用600系列项目标号用于如图5B中所绘出的可比较构件。
参看图7，大体上以700示出了根据本发明的另一备选示例性合成气冷却器设计，这次具有定位在合成气冷却器壳体下部中的水平定向的连续盘管，该合成气冷却器壳体在正常工作期间含有处在一定压力下的高温骤冷水。图7绘出了与上文关于图5A和图6A所述的合成气冷却器相同的总体构造和操作，但与图5A的实施例相比具有设置为不同构造的实用补充气体加热盘管715，即作为水平倾斜的连续环路，具有浸没在设置于骤冷室711中的加热水以下的管路开口713(冷补充气体)和排放口714(加热的补充气体)，而非位于由如图5A和图6A的实施例中所绘出的内壳体壁和外壳体壁所限定的环形空间中。同样，为了便于参照，合成气冷却器700的其它主要构件与图5A中用于标示相似构件的那些相同，但具有对应的700系列项目标号。在给定事实为在骤冷室中的水与连续环路715外部之间发生传导性热传递的情况下，该实施例中的主要热传递系数也将不同。
图8示出了大体上以800示出的根据本发明的工艺的一部分的第四备选示例性的合成气冷却器设计，其采用水平定向的连续补充气体加热盘管815，该盘管815设置在定位于如上文所述的冷却器的下部区段中的骤冷壁圆锥形区段的相对侧上。图8绘出了与上文关于图5A描述的合成气冷却器相同的总体构造和操作，但相比于图5A的实施例具有设置为不同构造的实用补充气体加热盘管815，即作为水平倾斜的连续环路，具有设置在如图所示的骤冷壁805圆锥形区段的相对侧上的管路开口813和排放口814。同样，为了便于参照，该实施例中的合成气冷却器800的其它主要构件与图5A中用于标示相似构件的那些相同，具有对应的800系列项目标号。
图9中以项目900示出了在根据本发明的工艺中使用的第五备选示例性合成气冷却器设计。在此情况下，包括了设置在冷却内壳体壁内的水平定向的连续盘管(有时称为冷却器″汲取管″904)。图9因而绘出了与上文关于图5A所述的合成气冷却器相同的总体构造和操作，但相比于图5A的实施例，具有设置为又一构造的实用补充气体加热盘管815，即作为水平倾斜的连续环路，其中，补充气体管路开口913和补充气体排放口914两者均设置在如图所示的汲取管904内侧。同样，为了便于参照，该实施例中的合成气冷却器900的其它主要构件与图5A中用于标示相似构件的那些相同，具有对应的900系列项目标号。
图10绘出了该工艺的另一实施例的示例性工艺流程图，其中，用于干燥和加热煤原料的单独的附加补充气流使用可从合成气流中获得的额外热量来预热，但高温水用作附加冷补充气体的主要热源。该实施例中的合成气冷却器使用就位的蒸汽回路和高压锅炉供送水将额外热量给予供给磨碎机或其它磨碎机构的补充气体进料(实际上，″清除″在系统中的其它位置可得到的额外热量)。该过程致使气化设备的总体热效率上升。在穿过合成气冷却器1007之后，膨胀的蒸汽/水混合物1008回到高压蒸汽鼓1009用以完成蒸汽回路，其中，高压蒸汽1010示为离开回路以备下游操作(如蒸汽涡轮机)使用。图10还示出了高温液体泄料1012(名义上处在大约630℉的温度)和供给泵1001的高温进料1013。
大体上以1000示出了实施例10中所反映的附加合成气冷却器加热系统，其具有辐射合成气冷却器1007。在工作中，附加的冷补充气流1003供送穿过热交换器1002，以获取通过离心泵1001供送到热交换器1002中的高压锅炉供送水1013所传递的热量。所得到的温度较高的补充气流1004然后直接供送到主要加热气流中，该主要加热气流用于处理如上文关于实施例1至4描述的磨碎机构(例如，磨碎机或粉碎机)中的煤原料。热交换器1002下游的冷却的锅炉供送水穿过类似于文氏管的感应器1005，以便从高压蒸汽鼓1009引入额外量的高温水。所得到的混合流供送到下导管1006中，该下导管1006将水引入合成气冷却器1007的环形区域中。
转到图11，大体上以1100示出了类似于图10的示例性工艺流程图，这次使用的流动构造用于在将补充气体引入磨碎机构中之前，使用可从合成气冷却器和蒸汽回路中获得的热量预热附加的补充气流。图11因而绘出了与上文关于图10所述的使用合成气冷却器的附加补充气体加热回路相同的总体构造和操作，但使用热交换器1102将液体泄料流1112提供的热量传递给冷补充气体，而非通过如前述实施例中所述的来自于蒸汽鼓的高压液流。为了便于参照，使用该额外″清除″热量的合成气冷却器回路的其它主要构件与图10中用于标示相似构件的那些相同，具有对应的1100系列项目标号。
图12示出了类似于图10的示例性工艺流程图，其具有第二备选流动构造，用于在单独的补充气体引入磨碎机构中之前预热该气体。该工艺大体以1200示出。在该实施例中，通过将附加补充气体热交换器1202定位在高压蒸汽鼓1209自身内来提供额外的清除热量，而非使用与高压蒸汽鼓液体的任何直接连接来作为加热介质。同样，为了便于参照，使用该额外的清除合成气热量的合成气冷却器回路的主要构件与图10中用于标示相似构件的那些相同，具有对应的1200系列项目标号。
最后，图13绘出了类似于图10的另一示例性工艺流程图，但具有第三流动构造，用于在附加补充气体引入磨碎机构中之前使用合成气冷却来预热该气体。该工艺大体上以1300示出。这里，辅助补充气体热交换回路将高压蒸汽鼓的水用作加热介质，以作为离心泵1307的单独的液体循环环路的一部分。辅助热交换器1314下游侧上的高压液体返回管线1313再循环到高压蒸汽鼓1306。同样，为了便于参照，使用额外的清除合成气热量的合成气冷却器回路的其它主要构件与图10中用于标示相似构件的那些相同，具有对应的1300系列项目标号。
尽管已结合当前认作是最为实用和优选的实施例描述了本发明，但应当理解，本发明不限于所公开的实施例，而是相反旨在涵盖包括在所附权利要求的精神和范围内的多种修改和同等布置。