阅读说明：本技术 用于合成气冷却器的设备以及用于维护所述设备的方法 (Apparatus for a syngas cooler and method for maintaining the same ) 是由 D.C.塔尔科特 于 2013-09-27 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于合成冷却器的设备以及用于维护所述设备的方法。本发明公开一种用于高温容器的淬火环组件,所述淬火环组件包括联接到至少一个下壁管的主结构子组件。所述淬火环组件还包括流量控制子组件,所述流动控制子组件联接到主结构子组件并且周向延伸穿过其中。所述淬火环组件进一步包括以可拆卸方式联接到所述主结构子组件的磨损子组件。所述磨损子组件包括在所述流量控制子组件上方延伸的热屏蔽顶盖。(The present invention relates to an apparatus for a synthesis cooler and a method for maintaining the apparatus. A quench ring assembly for a high temperature vessel includes a main structural subassembly coupled to at least one lower wall tube. The quench ring assembly also includes a flow control subassembly coupled to the main structure subassembly and extending circumferentially therethrough. The quench ring assembly further includes a wear subassembly removably coupled to the main structural subassembly. The wear subassembly includes a heat shield cap extending over the flow control subassembly.)

用于合成气冷却器的设备以及用于维护所述设备的方法

本申请是于2013年9月27日提交的中国发明专利申请(申请号为201310451417.5)的分案申请。

技术领域

本发明总体上涉及用于气化器系统中的合成气体（或者合成气）冷却器，确切地说，涉及用于合成气冷却器的淬火环组件。

背景技术

许多已知的气化器系统包括反应器，所述反应器中包含反应室，燃料混合物在所述反应室内气化，以形成热产物气体，以及由此向下游流动的液化炉渣流。反应器内设有容纳水浴的淬火室，用于接纳和冷却热产生流出物。联接反应室与淬火室的狭窄喉管引导流出物流穿过浸管，所述浸管构成引导流出物进入水浴内的导路。呈环状的淬火环位于浸管的径向内部，用于将水流导入浸管的导路表面上。

多数已知的淬火环包括高耐磨的高温表面部分，该部分借助于高温产物气体直接暴露于气化器的高温和腐蚀条换下，所述高温产物气体在气体从反应室沿通道流向水浴时与高温表面部分接触。尽管穿过淬火环流到浸管引导表面上的温度相对较低的液体能够至少部分缓和局部化的高温，但是淬火环的高温表面部分仍然出现严重的应力和应变。此类热诱导应力和应力将导致高温表面部分的更换频率提高，因为将沿露出表面形成裂缝和裂纹。高温表面部分通常是较大结构构件的一部分，例如，有助于提供牺牲磨损表面的可拆卸/可更换淬火环金属裙板。此外，所述裙板通常通过焊接联接到多个冷却流体入口法兰，此类法兰穿过诸如Grayloc^®配件等配件与流体供应管线对齐并联接。因此，高温表面部分的更换和/或整修需要停止气化器的运行、调动大小相当的维修队、拆开相连的法兰，并且分几部分完整地拆除将淬火环。在气化器外部发生的更换和/或整修操作期间，对高温表面部件进行维修和/或更换。但是，在将各淬火环部分更换到气化器内后，淬火环金属裙板和法兰可能并非位于其初始位置和取向，并且可能并非适当地对齐。

发明内容

一方面，本发明提供一种用于高温容器的淬火环组件。所述淬火环组件包括：联接到至少一个下壁管的主结构子组件；流量控制子组件，所述流量控制子组件联接到所述主结构子组件并且穿过其中周向延伸；以及可拆除地联接到所述主结构子组件的磨损子组件，所述磨损子组件包括在所述流量控制子组件上方延伸的热屏蔽顶盖。

其中所述磨损子组件包括将所述磨损子组件联接到所述主结构子组件的周向非粘合接头和周向缝焊中的至少一个，所述周向非粘合接头和周向缝焊中的至少一个位于与所述热屏蔽顶盖相距预定距离处。

进一步地、该淬火环组件包括至少一个隔离装置，所述隔离装置联接并延伸在所述流量控制子组件与所述热屏蔽顶盖之间。

其中：所述主结构子组件限定流动连通地联接到至少一个冷却流体进入通道的周向歧管；以及

所述流量控制子组件和所述热屏蔽顶盖限定两者之间的受控冷却流体流动通道，所述受控冷却流体流动通道流动连通地联接到所述周向歧管。其中所述至少一个流量控制子组件包括与所述主结构构件对齐的两个半圆形环段。

其中所述磨损子组件包括多个磨损段，其中所述磨损段中的每个磨损段配置成至少部分延伸在所述流量控制子组件上方。

另一方面，本发明提供一种用于维护气化器系统内所用的合成气体（合成气）冷却器的方法。所述方法包括断开淬火环组件上在周向联接点处将磨损子组件联接到主结构构件周向非粘合接头和周向缝焊中的至少一个的至少一部分；拆除所述磨损子组件的至少一部分以及从所述主结构构件联接到所述磨损子组件的流量控制子组件；提供所述磨损子组件的至少一个更换部分；设置所述磨损子组件的所述至少一个更换部分以在所述流量控制子组件的至少一部分上方延伸，并且在所述周向联接点附近与所述主结构构件邻接；将所述磨损子组件的所述至少一个更换部分联接到所述主结构构件。

优选地，其中断开周向缝焊的至少一部分包括磨掉所述周向缝焊的所述至少一部分。其中提供所述磨损子组件的所述至少一个更换部分包括以下其中至少一项：翻新从所述淬火环组件拆除的所述磨损子组件的所述至少一部分；以及提供新的未使用磨损子组件的至少一部分。

优选地，该方法进一步包括将所述磨损子组件与所述流量控制子组件隔开，其中包括将至少一个流量板与所述磨损子组件和所述流量控制子组件中的一个隔开。

其中将至少一个流量板与所述磨损子组件和所述流量控制子组件中的一个隔开包括以下其中至少一项：断开所述至少一个流量板与所述磨损子组件之间的焊接；断开所述至少一个流量板与所述流量控制子组件之间的焊接；从设在所述磨损子组件中的槽口分离所述至少一个流量板；以及从设在所述流量控制子组件中的槽口分离所述至少一个流量板。

其中将所述磨损子组件与所述流量控制子组件隔开进一步包括拆除联接并延伸在所述流量控制段与所述磨损子组件之间的至少一个隔离装置。

其中设置所述磨损子组件的所述至少一个更换部分以延伸在所述流量控制子组件的至少一部分上方包括在所述磨损子组件的所述至少一个更换部分与所述流量控制子组件的所述至少一部分之间限定冷却流体流动通道。

优选地，该方法进一步包括维持所述主结构构件、至少一个冷却流体入口夹具、浸管与高温容器之间的对准。另一方面，本发明提供一种气化器系统。所述气化器系统配置用于产生合成气体（合成气）的至少一个气化器；以及流动连通地联接到所述气化器的至少一个合成气冷却器，所述至少一个合成气冷却器包括：高温容器；以及淬火环组件，所述淬火环组件包括：联接到至少一个下壁管的主结构子组件；流量控制子组件，所述流量控制子组件联接到所述主结构子组件并且穿过其中周向延伸；以及可拆除地联接到所述主结构子组件的磨损子组件，所述磨损子组件包括在所述流量控制子组件上方延伸的热屏蔽顶盖。优选地，其中所述磨损子组件包括将所述磨损子组件联接到所述主结构子组件的周向非粘合接头和周向缝焊中的至少一个，所述周向非粘合接头和周向缝焊中的至少一个置于与所述热屏蔽顶盖相距预定距离处。

进一步地，该气化器系统包括至少一个隔离装置，所述隔离装置联接并延伸在所述流量控制子组件与所述热屏蔽顶盖之间。

所述主结构子组件限定流动连通地联接到至少一个冷却流体进入通道的周向歧管；以及所述流量控制子组件和所述热屏蔽顶盖限定两者之间的受控冷却流体流动通道，所述受控冷却流体流动通道流动连通地联接到所述周向歧管。

其中所述至少一个流量控制子组件包括与所述主结构构件对齐的两个半圆形环段。

其中所述磨损子组件包括多个磨损段，其中所述磨损段中的每个磨损段配置用于至少部分在所述流量控制子组件上方延伸。

附图说明

图1是示例性整体气化联合循环发电系统的示意图；

图2是可用于图1所示系统中的示例性合成气冷却器的截面示意图；

图3是可用于图2所示合成气冷却器中的示例性淬火环组件的截面示意图；以及

图4是用于维护图2所示合成气冷却器系统的示例性方法的流程图。

具体实施方式

图1是示例性气化设施的示意图，具体来说，图1是示例性整体气化联合循环（IGCC）发电系统10的示意图。IGCC系统10大体上包括主空气压缩机12，与压缩机12流动连通地联接的空气分离单元（ASU）14，与ASU 14 流动连通地联接的气化器16，与气化器16流动连通地联接的合成气冷却器18，与合成气冷却器18流动连通地联接的燃气涡轮机发动机20，以及与合成气冷却器18流动连通地联接的蒸汽涡轮发动机22。或者，此类气化设施是能够使气化器16运行的任何合适配置的任何设施中的一部分，包括，但不限于化工厂。

在运行中，压缩机12对环境空气进行压缩，然后将其引导至ASU 14。在示例性实施例中，除了来自压缩机12的压缩空气之外，将来自燃气涡轮发动机压缩机24的压缩空气供应至ASU 14。或者，将来自燃气涡轮发动机压缩机24的压缩空气供应至ASU 14，而不是将来自压缩机12的压缩空气供应至ASU 14。在示例性实施例中，ASU 14使用压缩空气来产生气化器16使用的氧气。具体来说，ASU 14将压缩分离成单独的氧气流（O₂）和气体副产物，有时称为“工艺气体”。O₂流被引导至气化器16，以用于产生合成气体，本说明书中称为“合成气”，燃气涡轮发动机20将此合成气用作燃料，如下文更详细地描述。

ASU 14产生的工艺气体包括氮气，并且将在本说明书中称作“工艺氮气”（NPG）。NPG还可以包括其他气体，例如，但不限于，氧气和/或氩气。例如，在示例性实施例中，NPG包括约95%至约100%的氮气。在示例性实施例中，至少一些NPG流从ASU 14排向大气，并且至少一些NPG流被注入燃气涡轮发动机燃烧器26内的燃烧区（未图示）内，以有助于控制发动机20的排放，更具体地说，有助于降低燃烧温度并减少发动机20的一氧化二氮排放。在示例性实施例中，IGCC系统10包括NPG压缩机28，用于工艺氮气流注入燃气涡轮发动机燃烧器26的燃烧区（未图示）之前压缩工艺氮气流。

在示例性实施例中，气化器16将来自燃料供应源30的燃料混合物、ASU 14供应的O₂、蒸汽和/或液态水，以及/或炉渣添加物转换成合成气输出，以供燃气涡轮发动机20用作燃料。尽管气化器16可以使用任何燃料，但在示例性实施例中，气化器16使用煤、石油焦炭、残油、油乳剂、焦油砂和/或其他类似燃料。此外，在示例性实施例中，气化器16产生的合成气包括一氧化碳、氢气和二氧化碳。在示例性实施例中，气化器16是夹带流动气化器，配置用于将合成气、炉渣和飞灰垂直向下排放到合成气冷却器18中。或者，气化器16可以是有助于合成气冷却器18如本说明书中所述操作的任何类型和配置。

在示例性实施例中，气化器16产生的合成气被引入合成气冷却器18中以促进合成气的冷却，如下文更详细地描述。将冷却的合成气从冷却器18引导至清洗装置32以有助于清洗合成气，然后合成气被引导至燃气涡轮发动机燃烧器26以便在其中燃烧。二氧化碳（CO₂）可以在清洗期间与合成气分离，并且在示例性实施例中，可以排放到大气中。燃气涡轮发动机20驱动向电力网（未图示）供电的第一发电机34。将燃气涡轮发动机20的废气引导到热回收蒸汽发生器（HRSG）36以产生用于驱动蒸汽涡轮及22的蒸汽。蒸汽涡轮及22产生的动力驱动同样向电力网供电的第二发电机38。在示例性实施例中，可将热回收蒸汽发生器36产生的蒸汽供应到气化器16以产生合成气。

此外，在示例性实施例中，系统10包括泵40，所述泵将受热水从HRSG 36供应到合成气冷却器18，以有助于从气化器16引导冷却合成气。引导受热的水穿过合成气冷却器18，在其中水转换成蒸汽。随后将来自冷却器18的蒸汽返回至HRSG 36，以用于气化器16、合成气冷却器18和/或蒸汽涡轮机22内。

图2是可用于系统10（图1所示）中的示例性合成气冷却器100的截面示意图。合成气冷却器100是合成气冷却器18（图1所示）的示例性实施例，并且是辐射合成气冷却器（RSC）。合成气冷却器100包括多个热交换装置，例如，但不限于，热交换壁104和/或压板组件（未图示），设置于冷却器壳体102内。在示例性实施例中，热交换壁104将壳体102与流过冷却器100的合成气110大体隔离。此外，在示例性实施例中，壳体102具有大体上呈圆形的截面形状，所述截面形状具有纵轴或中心轴106。或者，壳体102可以具有促进冷却器100如本说明书中所述操作的任何截面形状。主合成气流动通道108限定在冷却器100内，合成气110和/或颗粒112大体上沿所述流动通道流动。在一些实施例中，壳体102和壁104可由有助于防止合成气110和颗粒材料112大体粘附到壳体102和壁104的任何材料制成。

在示例性实施例中，流动通道108与中心线106大体上平行对齐。尽管合成气110和颗粒112被图示为单独的流，但应了解，颗粒112可以夹带和/或悬浮在合成气110内，致使颗粒112和合成气110构成混流。此外，本说明书中所述术语“上游”和“下游”相对于主合成气流动通道108定义，使冷却器100的顶部（未图示）视作冷却器100的底部114的“上游”。此外，本说明书中所述颗粒112被定义为包括熔融灰颗粒、木炭以及飞灰颗粒。

冷却器100还包括在热交换装置下游的淬火室116。淬火室116有助于快速冷却合成气110和/或颗粒112。具体来说，下壁118将淬火室116与冷却器100的热交换部分120分开，所述热交换部分中包括热交换装置（如上所述）。在示例性实施例中，下壁118由多个热交换管（未图示）构成。或者，在其他实施例中，下壁118由耐火衬里材料制成。此外，在一些实施例中，淬火室116和下壁118由有助于防止合成气110和颗粒材料112大体粘附到淬火室116和下壁118的任何材料制成。在示例性实施例中，下壁118大体呈圆锥形并向内变尖，或者从下壁118的上游端122向下壁118的下游端124会聚。此外，上游端122可以联接到热交换壁104的下游端126以及/或者置于其附近。或者，下壁118可以联接到合成气冷却器100内的其他任何合适的部件，以便冷却器100能够如本说明书中所述操作。

在示例性实施例中，淬火室116包括浸管128、淬火环组件129、隔离管130、挡水板132、流体保留室或者水浴134、贮槽136、排放管线138、水浴流体补充供应管线（未图示）以及至少一个合成气出口140。在一些实施例中，浸管128和隔离管130由有助于防止合成气110和颗粒材料112大体上粘附到浸管128和隔离管130的任何材料制成。

水浴134包括浴水142，其中尽管水142在本说明书中描述为用于淬火合成气110和/或颗粒112的流体，但是可以使用任何合适的非反应性流体来进行淬火。在示例性实施例中，淬火环组件129位于浸管128的上游端150，并且用于润湿和冷却浸管128的内壁174，以及有助于合冷却并洗涤合成气110和颗粒112。上游端150通过周向焊接点（未图示）联接到淬火环组件129。或者，上游端150通过能够使淬火环组件129和冷却器100如本说明书中所述操作的淬火环组件129。

为有助于缓和因相对较热颗粒112与浸管128直接接触而导致熔融颗粒112沉积在浸管128上的现象，浸管128以及淬火环组件129优选在一定程度上相对于下壁118的下游端124凹陷。

浸管128、淬火环组件129和隔离管130各自具有大体上呈圆形的截面。在示例性实施例中，浸管128、淬火环组件129和隔离管130大体与中心线106同心对齐。因此，主淬火区域144限定在浸管128内，第一大体上呈环形的通道146限定在浸管128与隔离管130之间，并且第二大体上呈环形的通道148限定在隔离管130与壳体102之间。

此外，在示例性实施例中，浸管128的上游端150联接到挡水板132的上游端151附近，隔离管130的上游端152联接到挡水板132的下游端153附近，并且浸管128的下游端154置于隔离管130的下游端156的上游。每个上游端150和151均置于下壁118附近。具体来说，在示例性实施例中，每个上游端150和151均置于下壁118的下游端124附近。浸管128的下游端154延伸到水浴134内，从而有助于淬火并洗涤通过水142排出下游端154的合成气110和颗粒112。

隔离管130的下游端156还延伸到水浴134内。在示例性实施例中，浸管128的下游端154成锯齿状，以在合成气110进入浸管128下方的水浴134内时帮助分散所述合成气。类似地，在示例性实施例中，隔离管130的下游端156成锯齿状，以帮助合成气110在水浴134内的环状通道146与环状热通道148之间流动。在替代性实施例中，管128和/或130的下游端154和/或156可以分别具有有助于冷却器100如本说明书中所述操作的任何合适形状。

第三通道160限定在挡水板132与壳体102之间。挡水板132有助于将合成气110和水142保留在隔离管130内。在示例性实施例中，挡水板132大体呈环形，并且延伸在上游端151与下游端153之间。在示例性实施例中，挡水板132的下游端153联接到隔离管130的上游端152和/或热交换壁下游端126附近。在示例性实施例中，挡水板132大体上呈截头圆锥形。挡水板132由有助于防止合成气110、水142和颗粒材料112大体粘附到挡水板132的任何材料制成。因此，挡水板132有助于防止合成气110内累积颗粒112，以及去除非蒸发的夹带水滴，以便颗粒112和水滴（未图示）在与挡水板132接触后落到水浴134中。

至少一个合成气出口140限定在挡水板132与壳体102之间，以便合成气出口140与第三通道160流动连通。出口140引导合成气110从隔离管130流向壳体102外部的部件。如图2所示，冷却器100包括两个出口140，这两个出口从隔离管130内部延伸穿过挡水板132和壳体102。尽管图2中仅示出两个出口140，但是冷却器100可以包括有助于冷却器100如本说明书中操作的任意数量的出口140。

在示例性实施例中，每个出口140是具有大体呈弓形的截面轮廓的圆柱形管，延伸在第一端162与第二端164之间。或者，出口140可以具有有助于冷却器100如本说明书中所述操作的任何形状。具体来说，在示例性实施例中，出口140从在上游端152附近处置于隔离管130内的第一端162延伸穿过挡水板132和壳体102。在示例性实施例中，出口第二端164可以联接到清洗装置32（图1所示）、燃气涡轮发动机20（图1所示），以及/或者有助于系统10和冷却器100如本说明书中所述操作的其他任何合适的部件。

在示例性实施例中，每个出口140包括与之相连的至少一个射流式喷射器173，用于引导流体射流177进入出口140内。具体来说，每个射流式喷射器173联接到出口140的内表面175。或者，每个射流式喷射器173联接到有助于冷却器100如本说明书中所述操作的任何表面。此外，在示例性实施例中，射流式喷射器173联接在出口140内，以便从其中排出的流沿着与纵向向上的合成气流110大体相对的径向方向纵向向下排放到出口140内。或者，至少一个射流式喷射器173经过定向，以便沿至少部分倾斜于出口140内的一部分合成气流110的方向排放流体流177。此外，或者，至少一个射流式喷射器173经过定向，以便沿着与出口140内的至少一部分合成气流110大体平行和重合的方向排放流体流177。此外，或者，至少一个射流式喷射器173被定向在有助于合成气冷却器100如本说明书中所述操作的方向上。此外，或者，喷射器173是形成气体淬火刘177的气体喷射器。

此外，每个射流式喷射器173能够选择地如上所述操作。通常情况下，在示例性实施例中，射流式喷射器173以大体恒定的流动速率持续操作。在一些情况下，流体流动速率可以随操作模式进行调整。或者，以有助于冷却器100如本说明书中所述操作的任何流体流动速率使用任何射流操作周期。当每个射流式喷射器173处于操作中时，射流式喷射器173如上所述注入流体射流177。射流式喷射器173和射流177有助于消除非蒸发的夹带水滴，并且大体上降低和/或防止沿冷却器100内部件的壁和/或表面上累积颗粒112和/或水142，所述表面包括，但不限于，浸管128的外表面178、隔离管130的内表面180，以及出口140的表面175的至少一部分。

此外，射流式喷射器173和流177有助于进一步冷却合成气100。此外，射流式喷射器173和射流177可以调整，以缓和颗粒112在水浴134和贮槽136内的累积和积聚。因此，通过减少在冷却器100内部件的壁和/或表面上的累积，以及减少水142的积聚，得以减少此类部件的堵塞和/或结垢。出口140包括使冷却器100如本说明书中所述操作的任何数量的射流式喷射器173。在替代实施例中，出口140不包括任何射流式喷射器173。在进一步的替代实施例中，至少一个射流式喷射器173联接到挡水板132、隔离管130和/或有助于冷却器100如本说明书中所述操作的冷却器100的任何合适的部件。

如上所述，从射流式喷射器173排出的流体177可以向下流动到水浴134内。在示例性实施例中，水浴134包括水142、贮槽136和排放管线138。水浴134形成淬火室116的一部分，配置用于将水142保留在其中。尽管水浴134被图示和描述为其中含有水142，但是水浴134可以包括除水142以外的合适流体，并且仍然被视为“水浴”。此外，射流式喷射器173与流体源（未图示）流动连通地联接，其中形成射流177的此类流体与水浴134内的流体相容，并且177混合在水142内，以便水142被视为包括来自流177的流体，如果有。

分别从浸管和隔离管的端部154和156顺流而下，贮槽136限定在水浴134内。具体来说，贮槽136可以包括联接在壳体102内的收集椎体（未图示），以及延伸穿过壳体底部114的圆柱形贮槽出口170。贮槽出口170可以联接到碎渣机（未图示）、活底料斗（未图示）、泵（未图示），以及/或者有助于系统10如本说明书中所述操作的其他任何湿颗粒处理和/或去除装置。

此外，在示例性实施例中，排放管线138从水浴134延伸穿过壳体102，并且配置用于调节水浴134内的水142的体积。通常将向下流过排放管线138的水（未图示）输送至工艺用水处理系统（未图示），以实现至少一部分排放水的有利再利用。但是，可以将排放水输送至有助于系统10如本说明书中所述操作的任何合适的部件、系统和/或位置。

在系统操作期间，将带有颗粒112的合成气110从气化器16引入冷却器100中。合成气110流过冷却器100内的热交换装置并且进入淬火室116中。具体来说，冷却器100的下壁118引导带有颗粒112的合成气110进入主淬火区域144内，其中合成气110流过下壁118的下端124，并且沿浸管128的内壁174流入水浴134内。浸管128的堵塞现象将通过与内壁174相对于下壁118的下游端124的凹进位置相关，以及与壁174的温度相对低于颗粒112相关，这一部分由浸管128外部的水142冷却，以及与较大熔融颗粒的动量相对高于较小冷却器颗粒的动量相关的联合效应来得到缓解。此外，在示例性实施例中，淬火环组件129润湿并冷却浸管128的内壁174，以及有助于冷却并洗涤合成气110和颗粒112。

固化的颗粒112在本说明书中称为固化炉渣176。固化炉渣176在从主淬火区域144落入水浴134后形成，并且经由贮槽出口170穿过贮槽136从冷却器100排出。合成气110和剩余的颗粒112从通过一个或多个射流177进一步洗涤合成气110的通道146扬起，致使更多的颗粒112下落并被捕获在水浴134内，而合成气110和任何剩余的颗粒112从一个或多个喷嘴140排出合成气冷却器100。在示例性实施例中，排出水浴134的合成气110和/或颗粒112的温度低于进入水浴134的合成气110和/或颗粒112的温度。

经过洗涤的合成气110大体不含颗粒112和/或夹带的水142，其被引导从第一通道146流过出口140，以便系统10内的使用。在示例性实施例中，射流式喷射器173在合成气110引导通过出口140之妻那将合成气110与射流177一起喷射110。因此，射流式喷射器173的流体有助于防止颗粒112累积在出口140的表面175上，同时有助于防止隔离管130和/或出口140堵塞。此外，射流177有助于颗粒112与合成气110的进一步分离，以及合成气110的任何进一步冷却。

图3是可用于合成气冷却器100（图2所示）中的淬火环组件129的截面示意图。在示例性实施例中，淬火环组件129具有与中心线106（图2所示）同心对齐的大体呈圆形的截面。淬火环组件129包括联接到下壁118的下游端124的主结构子组件202（图2所示）。如上所述，在示例性实施例中，下壁118，包括下游端124由多个热交换管（未图示）构成。主结构子组件202通过前述工艺制成。或者，主结构子组件202通过使淬火环组件129能够运作的任何工艺制成，包括，但不限于，主结构子组件202的弓形部分（未图示）的焊接和机加工。

在示例性实施例中，主结构子组件202通过多个周向紧固件（未图示）固定到下游端124，其中所述周向紧固件从分别由下游端124与主结构子组件202限定的对齐的紧固件孔204和206***。或者，使用用于将主结构子组件202联接到冷却器壳体102以使淬火环组件129如本说明书中所述操作的任何方法，包括，但不限于，密封焊接。

此外，在示例性实施例中，淬火环组件129还包括流量控制子组件210，所述流动控制子组件联接到主结构子组件202并且穿过其周向延伸。流量控制子组件210包括通过干涉联接，或者摩擦装配到主结构构件202的两个半圆形环段（未图示）。

此外，在示例性实施例中，淬火环组件129包括磨损子组件220，所述磨损子组件以可拆除方式联接到主结构子组件202。磨损子组件220是单一且大体呈圆形的零件，其通过周向非粘合接头221和周向缝焊222中的一个联接到主结构子组件202，所述非粘合接头221和周向缝焊222位于限定在磨损子组件220与主结构子组件202的接触点处的周向联接点223处。磨损子组件220包括延伸在流量控制子组件210上方的热屏蔽顶盖224。周向联接点223位于与热屏蔽顶盖224相距预定距离D处。距离D具有有助于针对合成气110和颗粒112的有害作用保护非粘合接头221和缝焊焊222中的任一个的任何值。热屏蔽顶盖224大体呈C形，并且配置用于沿流量控制子组件210的整个圆周（未图示）延伸在流量控制子组件210上方。或者，磨损子组件220包括多个磨损段（未图示），这些磨损段配置用于至少部分延伸在流量控制子组件210的一部分上方。

此外，在示例性实施例中，淬火环组件129包括多个隔离装置230，所述隔离装置联接到并且延伸在流量控制子组件210与热屏蔽顶盖224之间。预定数量的隔离装置230位于预定间隔（未图示）的周向位置处。隔离装置230有助于在流量控制子组件210与热屏蔽顶盖224之间形成流体流动通道240。冷却流体流动通道240限定延伸在流量控制子组件210与热屏蔽顶盖224之间的间距242。通道240限定有助于充分冷却流体流量值以使淬火环组件129和合成气冷却器100如本说明书中所述操作的任何距离值。隔离装置230是高温滚珠轴承。或者，隔离装置230可以是使淬火环组件129如本说明书中所述操作的任何装置。此外，或者，隔离装置230可以置于冷却流体流动通道240内的下游，以在主结构子组件202与热屏蔽顶盖224之间延伸。

此外，在示例性实施例中，流量控制子组件210通过至少部分限定多个通道244的多个流量板243（图中仅示出一个）联接到磨损子组件220。通道244与冷却流体流动通道240流动连通。每个流量板243包括大体垂直的上游侧245和弯曲的下游侧246。此外，每个流量板243包括上侧247，上侧247通过使淬火环组件129如本说明书中所述操作的任何方法，包括，但不限于，焊接、干涉或者摩擦装配设在磨损子组件220内的槽口（未图示）内，以及与不带槽口的磨损子组件220干涉配合而联接到磨损子组件220。此外，每个流量板243包括下侧248，下侧248通过使淬火环组件129如本说明书中所述操作的任何方法，包括，但不限于，焊接、干涉或者摩擦装配在设在流量控制子组件210内的槽口（未图示）内，以及与不带槽口的流量控制子组件210干涉配合而联接到流量控制子组件210。将流量板243联接到磨损子组件220以及将流量板243联接到流量控制子组件210有助于一起拆除和更换磨损子组件220和流量控制子组件210，从而减少对主结构子组件202的干扰和/或错位。

此外，在示例性实施例中，合成气冷却器100包括多个冷却流体进入管250，这些管各自限定冷却流体进入通道252。预定数量的冷却流体进入管250位于预定间隔（未图示）的周向位置处。冷却流体进入管250联接到主结构子组件202和冷却器壳体102。主结构子组件202和磨损子组件220限定与每个冷却流体进入通道252流动连通地联接的周向冷却流体歧管260。周向冷却流体歧管260通过通道244与冷却流体流动通道240流动连通地联接。

此外，如上所述，在示例性实施例中，浸管128在上游端150处联接到主结构子组件202。

在系统操作期间，将带有颗粒112的合成气110从气化器16（图2所示）引入冷却器100中。带有颗粒112的冷却器110沿浸管128的内壁174流入主淬火区域144，并流入水浴134内（图2所示）。浸管128的堵塞现象通过淬火环组件129润湿并冷却内壁174而得以缓解。具体来说，将冷却流体270从冷却流体进入管250引入冷却流体进入通道252内。然后将冷却流体270引入周向冷却流体器官260，并经由通道244进入冷却流体流动通道240内，然后流至冷却内壁174上。

图4是用于维护合成气冷却器100（图2所示）的示例性方法300的流程图。断开302位于在周向联接点223处将磨损子组件220联接到主结构构件202的淬火环组件129上的周向非粘合接头221和/或周向缝焊222的至少一部分。周向缝焊222的所述断开302可以包括磨掉周向缝焊222的至少一部分。将磨损子组件220的至少一部分以及流量控制子组件230的一部分从主结构构件202拆除304。通过经过整修的磨损子组件220或者新的磨损子组件220提供306磨损子组件220的至少一个更换部分。设置308磨损子组件220的更换部分，以延伸在流量控制子组件230的至少一部分的上方，并且在周向联接点223附近处与主结构构件202邻接。通过周向非粘合接头221和/或周向缝焊222将磨损子组件220的更换部分联接310到主结构构件202。

相对于已知的淬火环和更换方法，本说明书中所述的淬火环和更换方法有助于提高更换维护活动的效率，而无需断开整个淬火环与气化器冷却器浸管的联接。具体来说，相对于已知的淬火环和更换方法，本说明书中所述的淬火环和更换方法包括仅拆除暴露于最高温度和最具腐蚀性颗粒流的淬火环的径向最内部分。更具体来说，拆除包括热屏蔽顶盖的已磨损磨损子组件以及相连的流量控制子组件，并且在流量控制子组件上方安装经过整修或者新的磨损子组件，所有部件均在淬火环内重新安装成一个单元。将淬火环的剩余部分附接到浸管，从而降低出现当前维修实践可能引起的淬火部件错位情况的可能性。因此，与淬火环相关的维护活动得以在范围、时间和成本上减少。

本说明书中描述有助于相对于已知淬火环改进其商业操作的淬火环组件的示例性实施例。上述方法、设备和系统有助于减少与计划的运转中断关联的维护活动。所述方法、设备和系统还有助于相对于已知的淬火环减少对淬火环的不必要拆卸。具体来说，通过上述方法、设备和系统能够通过经过整修或者新的磨损子组件和热屏蔽顶盖来相对较快和有效地更换包括热屏蔽顶盖的已磨损磨损子组件。同时将相连的流量控制子组件与磨损子组件一起拆除。此外，具体而言，淬火环组件的剩余部分仍然维持在适当位置，从而降低淬火环部件错位的可能性。因此，与淬火环相关的维护活动得以在范围、时间和成本上减少。

本说明书中所述方法、系统和设备的示例性技术效果包括以下项中的至少一项：（a）减少对淬火环的不必要拆卸、拆除和重新组装；以及（b）降低淬火环组件错位的可能性。

本说明书中所述的方法、设备和系统并不限于本说明书中所述的具体实施例。例如，每个系统的部件和/或每种方法的步骤可以相对于本说明书中所述的其他部件和/或步骤独立单独使用和/或实践。此外，每个部件和/或步骤也可以与其他组件和方法一起使用和/或实践。

尽管已就各种具体实施例来描述本发明，但是所属领域中的技术人员将认识到，可以通过在权利要求书的精神和范围内作出修改来实践本发明。