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气化系统及方法

阅读：1024发布：2020-05-29

专利汇可以提供气化系统及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供了一种气化系统和方法，所述系统包括气化器、蒸汽发生器和燃烧系统，所述气化器构造为气化原料和氧化剂以产生发生炉煤气，所述蒸汽发生器构造为将蒸汽供应至所述气化器，所述燃烧系统构造为将废气供应至所述蒸汽发生器以产生蒸汽。所述系统也包括废气注入系统，所述废气注入系统位于所述气化器的上游，并流体联接至所述气化器。所述废气注入系统构造为将来自所述燃烧系统的废气中的一部分供应至所述气化器。，下面是气化系统及方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种气化系统，其包括：
气化器，所述气化器构造为气化原料和氧化剂以产生发生炉煤气；
蒸汽发生器，所述蒸汽发生器构造为将蒸汽供应至所述气化器；
燃烧系统，所述燃烧系统构造为将废气供应至所述蒸汽发生器以产生蒸汽；以及废气注入系统，所述废气注入系统位于所述气化器的上游、并流体联接至所述气化器，其中所述废气注入系统构造为将来自所述燃烧系统的废气中的一部分供应至所述气化器。
2.根据权利要求1所述的系统，其包括阀，所述阀构造为在所述蒸汽发生器与所述废气注入系统之间分配废气。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述阀构造为调节流向所述蒸汽发生器的废气的流速。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述废气注入系统包括流动诱导装置，所述流动诱导装置构造为促使废气的一部分通过所述废气注入系统并进入气化器。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述流动诱导装置包括鼓风机。
6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述流动诱导装置构造为增加所述气化器与所述废气注入系统之间的压差。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述燃烧系统包括燃气涡轮发动机或内燃机。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述气化器构造为将发生炉煤气传递至所述蒸汽发生器，以将热量从所述发生炉煤气传递至水流以产生蒸汽。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述原料包含农业废物、木材、锯屑、煤或它们的组合中的至少一者。
10.根据权利要求1所述的系统，其包括废气冷却器，所述废气冷却器构造为在所述废气的一部分进入所述气化器之前经由热交换而冷却所述废气的一部分。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述废气冷却器为位于所述废气注入系统内的间接热交换器。
12.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述废气经由废气与氧化剂之间的直接热交换而冷却。
13.根据权利要求1所述的系统，其包括气体处理系统，所述气体处理系统构造为处理来自所述气化器的发生炉煤气。
14.一种方法，其包括：
将燃料源和气化剂提供至气化器；
将来自燃烧系统的废气供应至流体联接至所述气化器的蒸汽发生器，以产生蒸汽；
将所述废气的一部分供应至所述气化器，其中所述废气的所述部分流动通过位于所述气化器的上游并流体联接至所述气化器的废气注入系统；以及
在所述气化器中气化燃料源、气化剂、蒸汽和废气的一部分的混合物，以产生发生炉煤气。
15.根据权利要求14所述的方法，其包括使用流动诱导装置促使所述废气的所述部分流动通过所述废气注入系统，所述流动诱导装置构造为促使所述废气的第二部分流动通过所述废气注入系统并进入所述气化器。
16.根据权利要求14所述的方法，其包括使用阀调节进入所述气化器的所述废气的一部分的流动，所述阀构造为在所述蒸汽发生器与所述废气注入系统之间分配废气。
17.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述燃烧系统包括燃气涡轮发动机或内燃机。
18.根据权利要求14所述的方法，其包括将热量从所述发生炉煤气传递至所述蒸汽发生器中的水流，以产生蒸汽。
19.一种系统，其包括：
设置于永久性机械可读介质上的装置，其中所述装置配置为：
将来自燃烧系统的废气供应至位于气化器上游的废气注入系统，其中所述废气注入系统流体联接至所述气化器；
将废气供应至流体联接至所述气化器的蒸汽发生器以产生蒸汽；以及
在所述气化器中气化原料、蒸汽和废气的混合物以产生发生炉煤气。
20.根据权利要求19所述的系统，所述系统包括具有所述装置的控制器，并且所述装置配置为控制具有所述气化器的整体煤气化联合循环(IGCC)发电设备的操作。

说明书全文

气化系统及方法

技术领域

[0001] 本说明书公开的主题涉及气化系统，更特别地涉及用于气化的系统。

背景技术

[0002] 数种类型的原料(例如煤、生物质(biomass))可被气化以用于产生电力、化学品、合成燃料或者用于多种其他应用。气化通常涉及给料(feedstock)的部分氧化和一系列其他反应，从而产生可燃气体(包括一氧化碳(CO)、氢气(H2)、痕量的甲烷(CH4))，或换言之，发生炉煤气(producer gas)。发生炉煤气可例如作为高炉燃油的替代品而用于运行内燃发动机，也可用于制备甲醇、含氧化学品等。数个因素可影响气化的总体效率，例如，气化条件(例如温度、流速)、所用的原料类型、氧化剂(例如空气、氧气或它们的混合物)、稀释剂(例如蒸汽)或它们的组合可影响所产生的发生炉煤气的组成和量，并因此影响发生炉煤气的热值。发明内容

[0003] 范围与原始要求保护的本发明相同的某些实施例总结如下。这些实施例不旨在限制所要求保护的本发明的范围，相反，这些实施例仅旨在提供本发明的可能形式的简要总结。实际上，本发明可涵盖可与如下所述的实施例类似或不同的多种形式。

[0004] 在本发明的第一实施例中，一种气化系统包括气化器、蒸汽发生器和燃烧系统，所述气化器构造为气化给料和氧化剂以产生发生炉煤气，所述蒸汽发生器构造为将蒸汽供应至所述气化器，所述燃烧系统将废气供应至所述蒸汽发生器以产生蒸汽。所述系统也包括废气注入系统，所述废气注入系统位于所述气化器的上游，并流体联接至所述气化器。所述废气注入系统将来自所述燃烧系统的废气中的一部分供应至所述气化器。

[0005] 在本发明的第二实施例中，一种方法包括将燃料源和气化剂提供至气化器；将来自燃烧系统的废气供应至流体联接至所述气化器的蒸汽发生器，以产生蒸汽；以及将废气的一部分供应至所述气化器。所述废气的一部分流动通过流体联接至所述气化器的废气注入系统。所述方法也包括在所述气化器中气化燃料源、气化剂、蒸汽和废气的一部分的混合物，以产生发生炉煤气。

[0006] 在本发明的第三实施例中，一种系统包括设置于永久性机械可读介质上的指令。所述指令配置为将来自燃烧系统的废气供应至位于气化器上游的废气注入系统。所述废气注入系统流体联接至所述气化器。所述指令也配置为将废气供应至流体联接至所述气化器的蒸汽发生器以产生蒸汽，并在所述气化器中气化给料、蒸汽和废气的混合物以产生发生炉煤气。
附图说明

[0007] 当参照附图阅读如下详细描述时，本发明的这些和其他特征、方面和优点将变得更好理解，在整个附图中，同样的标记表示同样的部件，其中：

[0008] 图1为示出了一种产生浓缩发生炉煤气的方法的框图；

[0009] 图2为包括废气注入系统和蒸汽发生器的气化系统的一个实施例的示意性框图；且

[0010] 图3为如图2所示的气化系统的一个实施例的示意性框图。

具体实施方式

[0011] 本发明的一个或多个特定实施例将如下描述。为了提供这些实施例的简明描述，实际实施的所有特征可能不在说明书中描述。应了解在任何这种实际实施的开发中，如同在任何工程或设计项目中一样，必须进行许多实施相关的决定以实现开发者的特定目标，如符合系统相关和商业相关的限制，一个实施与另一个实施的特定目标可能不同。此外，应了解这种开发能力可能是复杂且耗时的，但对于具有本公开的益处的本领域技术人员而言仍然是设计、装配和制造的常规任务。

[0012] 当介绍本发明的各个实施例的构件时，冠词“一”、“所述”旨在意指存在一个或多个构件。术语“包含”、“包括”和“具有”旨在为包括的，并意指存在除了所列要素之外的另外的要素。

[0013] 所公开的实施例包括用于获得气化系统的改进效率的系统和方法。特别地，所公开的实施例包括一种废气注入系统，其可将气体(例如循环气，如废气)分配至气化器。废气可由多种燃烧系统产生，如炉子，燃气涡轮发动机、往复式发动机或它们的任意组合。废气可包含二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO)、水蒸气、氮气、残余氧气、未燃烧的燃料(例如烃类)和其他组分。在气化器中，将气化剂(例如空气)引入气化器中，并与给料(feedstock)或燃料源反应以产生发生炉煤气(例如合成气)和各种副产物(如炭和灰分)。所得发生炉煤气将热的形式的能量提供至气化系统的过程。在所述实施例中，废气注入系统分配废气，并将废气中的一部分供应至气化器。这降低了气化燃料源所需的气化剂的量，并产生富含一氧化碳(CO)和氢气(H2)的发生炉煤气。

[0014] 相比于未富含CO和H2的所得气体，富含CO和H2的发生炉煤气可具有更高的热值。热值可用于限定燃料的能量特性。例如，燃料的热值可定义为通过燃烧指定量的燃料而释放的热量。特别地，低热值(LHV)可定义为通过燃烧指定量(例如最初在25℃或另一参比状态下)并使燃烧产物的温度返回至目标温度(例如150℃)而释放的热量。LHV可以以兆焦(MJ)/千克(kg)的单位计。在如下讨论中，LHV可用于表示各种燃料的热值(heating value)，但其不旨在以任何方式限定。在所公开的实施例的范围内，可使用任何其他值来表征给料/原料的能量和/或热输出。

[0015] 现在转向附图，参照图1，示出了一种用于产生富含氢气(H2)和一氧化碳(CO)的发生炉煤气的方法10。方法10包括将燃料源提供至给料/原料制备系统，以制备用于气化的燃料源(框12)。燃料源可包括任何类型的碳质燃料，如煤、石油焦和生物质(biomass)。例如，生物质可包括农业废物、木材、锯屑等。原料制备系统可将燃料源的尺寸降低至适用于气化的尺寸。原料制备系统也可干燥燃料源，以将燃料源的含湿量降低至用于有效气化的所需范围。

[0016] 方法10也包括提供具有在原料制备系统中加工的燃料源的气化器(框16)。当在气化器中时，燃料源被部分氧化。作为部分氧化的部分，可加热燃料源以发生热解(pyrolysis)过程。根据某些实施例，气体取决于所用的燃料源的类型，在热解过程中气化器内部的温度可为大约150℃至700℃。在热解过程中燃料源的加热可产生固体(例如，炭)和残余气体(例如，一氧化碳(CO)和氢气(H2))。

[0017] 在将燃料源添加至气化器之前、过程中或之后，方法10也包括将一种或多种气化剂添加至气化器(框20)。将气化剂添加至气化器允许燃料源发生部分氧化过程。气化剂可包括空气、氮气(N2)、二氧化碳(CO2)、氧气(O2)、蒸汽或它们的组合。炭/碳(char)和残余气体可与气化剂反应以形成CO2和CO，这提供了用于任何随后的气化反应的热量。根据某些实施例，在部分氧化过程中的温度可为大约700℃至1600℃。

[0018] 除了将气化剂添加至气化器之外(或者作为将气化剂添加至气化器的部分)，方法10包括将废气和蒸汽添加至气化器(框22)。废气由动力产生装置(例如燃烧系统)产生，所述动力产生装置通过废气注入系统(例如导管、注射喷嘴、阀等)而流体联接至气化器。燃烧系统可包括燃气涡轮发动机、内燃机、炉子或它们的任意组合。此外，可使用例如来自在热回收蒸汽发生器(HRSG)中的废气的热量来产生蒸汽。反应的废气和蒸汽的添加可增加在燃料源的气化过程中产生的CO和H2的量。

[0019] 在将燃料源、气化剂和来自动力产生装置的废气添加至气化器之后，方法10包括气化燃料源(框24)。如以下图示1所示，在气化过程中，引入气化器中的蒸汽可与炭反应而产生H2、CO和CO2(反应1)。蒸汽也可与在气化过程中产生的CO反应，以通过称为水煤气变换反应的过程而产生更多的CO2和H2(图示1，反应2)。此外，蒸汽可与在燃烧过程中产生的甲烷(CH4)反应，以产生另外的CO和H2(图示1，反应3)。

[0020] 1.)炭+H2O→CO+H2

[0021] 2.)CO+H2O→CO2+H2

[0022] 3.)CH4+H2O→C0+3H2

[0023] 图示1

[0024] 除了炭与蒸汽之间的反应之外，炭也可在称为Boudouard反应(示于如下图示2中)的过程中与CO2反应，以产生更多的CO。Boudouard反应为双向的，即CO也可产生CO2和炭(碳)。不可气化的炭为不希望的，因此有利的是Boudouard反应产生CO并降低炭的量。为此目的，可将CO2注入气化器中，以使在Boudouard反应过程中产生的炭的量达到最少。在某些实施例中，CO2从由在气化系统中的燃烧系统(例如炉子、燃气轮机或往复式发动机)所产生的废气提供，如以下详细描述。

[0025]

[0026] 图示2

[0027] 当燃料源已发生气化过程时，方法10产生富含H2和CO的发生炉煤气(框26)。如上所述，蒸汽与炭、CO和CH4反应以产生H2，废气也与炭反应以通过Boudouard反应产生CO。因此，相比于在无蒸汽和废气的情况下产生的发生炉煤气，所产生的发生炉煤气具有增加的量的H2和CO。

[0028] 本发明的实施例也包括一种气化系统，其构造为进行方法10以产生富含H2和CO的发生炉煤气。图2为构造为产生发生炉煤气的一个这种气化系统30的一个实施例的框图。具体地，系统30包括给料/原料制备系统34，所述原料制备系统34使用燃料源38制备给料/原料36(例如，根据框12的操作(图1))。例如，原料制备单元34可通过将燃料源38砍碎、研磨、切碎、磨碎、压块或造粒而将燃料源38调整尺寸或再成形。另外，原料制备系统34可包括一个或多个研磨机、碾磨机，或可在操作过程中从燃料源38的大粒子产生更小粒子的任何类似的单元。另外，可干燥经调整尺寸或再成形的燃料源38，以降低燃料源38的含湿量。因此，原料制备系统34也可包括一个或多个穿孔箱式干燥器、带式输送机、旋转多段式干燥器，或可降低燃料源38的含湿量的任何其他合适的干燥单元。燃料源38可包括煤、石油焦和生物质。例如，燃料源38可包括烟煤(bituminous coal)、次烟煤、褐煤(lignite)、农业废物(例如木材、锯屑等)或它们的组合。

[0029] 在制备之后，可根据框16的操作(图1)将原料36引导至气化器40中。例如，可使用一种或多种固体传输装置(如螺旋输送机、球形泵、隔膜泵、螺旋钻、叶轮或任何其他合适的固体传输装置)将原料36引导至气化器40中。应注意，在进入气化器40之前，可将原料36引导至称重机构。气化器40可为整体煤气化联合循环(IGCC)发电设备或者使用或制备发生炉煤气42的任何其他多种设备的一部分。气化器40可为上升气流(updraft)或下降气流(downdraft)固定床气化器、流化床气化器(如鼓泡流化床气化器或循环流化床气化器)或移动床气化器。

[0030] 当在气化器40中时，原料36发生一系列反应，所述一系列反应总称为气化过程。气化过程可包括原料36的部分氧化。如上所述，在部分氧化过程中，可加热原料36以发生产生炭和残余气体的热解过程。通过将一种或多种气化剂44引入气化器40中(例如根据框20(图1))而实现原料36的部分氧化。气化剂44通常包括氧化剂，并可包括，但不限于，加压或大气压空气、氧气或它们的组合。也应注意，在进入气化器40之前，可预先加热气化剂44。原料36可根据框24的操作(图1)而在亚化学计量(sub-stoichiometric)燃料-至-空气比下部分氧化，以连同一些CO和H2而产生CO2、水(H2O)和热灰分床。可通过控制阀48调节燃料-至-空气比，所述控制阀48构造为控制进入气化器40的气化剂44的量，以促进例如一个或多个部分氧化反应。

[0031] 部分氧化反应通常为放热的，并且在某些实施例中在气化器40内产生大约700℃至1600℃之间的温度。举例而言，在亚化学计量部分氧化反应过程中，气化器40内的温度可达到大约700℃、900℃、1000℃、1450℃、1500℃、1550℃、1600℃或更高。通过燃烧反应产生的CO2和H2O可经过或者接触炭或灰分床(ashbed)，并发生还原而产生CO、H2和一些CH4。应注意，可通过添加催化剂而促进还原过程。用以产生CO和H2而进行的还原反应为吸热的，因此需要热量。因此，还原反应的主体可利用由部分氧化反应所产生的热量，也可利用来自热的炭或灰分床的任何潜热。

[0032] 除了将气化剂44引入气化器40之外，在一个实施例中，也可根据框22的操作(图1)将蒸汽50作为另一气化剂添加至气化器40。蒸汽50增加气化器40中H2O的分压，有利于水-气体(water-gas)、水-煤气变换(water-gas shift)和蒸气重整反应。在气化过程中，蒸汽50与在部分氧化过程中产生的炭、CO和CH4反应，以产生在大约700℃至1600℃的温度下的CO和H2。实质上，气化器40利用蒸汽50和气化剂44以使得原料36中的一些被部分氧化而产生CO并释放能量，所述能量驱动将额外的原料36转化为H2和额外的CO2的又一反应。

[0033] 以此方式，气化器40制造富含H2的发生炉煤气42。在一个实施例中，相比于在无蒸汽50的情况下原料36的气化，在气化过程中添加蒸汽50可将发生炉煤气42中的H2的量增加大约30％。例如，发生炉煤气42可具有比在无蒸汽50的情况下所产生的所得气体多1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％或更多的H2。此外，蒸汽50可减少来自气化过程的不希望的副产物，如焦油(tar)、煤烟(soot)和其他残余物。

[0034] 气化系统30包括将蒸汽50供应至气化器40的蒸汽发生器54(例如热回收蒸汽发生器)。蒸汽发生器54接收并处理源自动力产生装置58(例如燃烧系统，如内燃机)的废气56，以在高压和高温下产生蒸汽50。再次，装置58可包括多个燃烧系统，如燃气涡轮发动机、往复式发动机、炉子或它们的任意组合。蒸汽发生器54可形成热回收蒸汽发生器(HRSG)系统的部分，并包括一个或多个热交换器、冷凝器和各种热回收设备，所述一个或多个热交换器、冷凝器和各种热回收设备共同用于将热量从废气56传递至水流，由此产生蒸汽50。也可将蒸汽50供应至可使用蒸汽的任何其他过程，如供应至原料制备系统34。在其中将蒸汽50引导至气化器40的实施例中，蒸汽50可在进入气化器40之前预先加热，以促进更高的气化温度。尽管蒸汽50和气化剂44表示为分开的流，在某些实施例中，蒸汽50和气化剂44可作为单个流(例如单个气化剂流)进入气化器40。在一些实施例中，气化系统30包括控制阀60，所述控制阀60控制或调节进入气化器40中的蒸汽50的流速。例如，在某些实施例中，控制阀60可用于提供在大约100至900kg/hr的流速下的蒸汽50。

[0035] 如上所述，进入蒸汽发生器54的废气56由动力产生装置58在操作过程中产生。动力产生装置58可包括燃气轮机、具有往复式活塞的内燃机，或任何其他合适的气动式发动机。例如，发动机可包括具有1至30个、4至20个、或8至16个汽缸和相关的往复式活塞的内燃机。在一个实施例中，动力产生装置58通过废气注入系统64而流体联接至气化器40。废气注入系统64可包括导管、注射喷嘴、阀，或任何其他合适的部件以将废气56供应至气化器40。控制阀66可在蒸汽发生器54与废气注入系统64之间分配废气56。控制阀66也可调节进入蒸汽发生器54的废气56的流速，由此调节进入废气注入系统64的废气56的流速。换言之，通过打开控制阀66而增加流动至蒸汽发生器54的废气56的流速可减小流动至废气注入系统64的废气56的流速。

[0036] 在气化系统30的操作过程中，废气注入系统64使废气56的一部分流动至气化器40，由此降低用于气化过程中的其他气化剂44的量(根据框22的操作(图1))。当在气化器40中时，废气56和炭在700℃以上的温度下发生Boudouard反应而产生另外的CO和H2。因此，除了富含H2之外(如上所述)，发生炉煤气42也可富含CO(根据框26的操作(图1))。在一个实施例中，发生炉煤气42可具有比在无废气56的情况下所产生的发生炉煤气多大约20％的CO。例如，发生炉煤气42可具有比在无废气56的情况下所产生的所得气体多1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％或更多的CO。作为结果，富含H2和CO的发生炉煤气42可具有比在无蒸汽50和废气56的情况下所产生的所得气体多至少大约10％至30％之间的LHV。

[0037] 如上所述，废气注入系统64使废气56流动至气化器40。因此，气化系统30可具有促使废气56流动通过废气注入系统64的某些特征(或装置)和/或过程。一个这种特征/装置可包括流动诱导装置70，如压缩机、鼓风机或风扇。例如，如图2所示，沿着废气注入系统64设置的流动诱导装置70可驱动废气56遍及废气注入系统64，并进入气化器40。在其中流动诱导装置70为鼓风机的实施例中，当鼓风机在操作中时，其可以以适用于驱动废气56遍及废气注入系统64并进入气化器40的任何速度进行操作。在其中流动诱导装置70为压缩机的实施例中，当压缩机在操作中时，压缩机可减小废气56的体积，从而导致废气56的压力增加，这促使废气56流动通过废气注入系统64。压缩机可包括离心压缩机、往复式压缩机、旋叶式压缩机，或任何其他合适的压缩机。在另一实施例中，由于气化器40与废气注入系统64之间的压差，废气56可流动通过废气注入系统64并进入气化器
40。换言之，在废气注入系统64处的压力可大于在气化器40处的压力。这种压差可由位于气化器40下游的真空产生。

[0038] 当在废气注入系统64中时，有利的是在废气56进入气化器40之前冷却废气56。在一个实施例中，可将间接热交换器72沿着废气注入系统64设置于气化器40的上游。因此，废气56可在流动通过废气注入系统64而进入气化器40中时，经由与间接热交换器72的间接热交换而被冷却至所需温度。在另一实施例中，废气56可用流体流淬火(quenched)，并由气化器40上游的直接热交换器冷却。例如，废气56可与气化剂44、蒸汽
50或它们的组合混合，以将废气56冷却至适用于气化器40中的气化的温度。在该特定实施例中，热交换器72可不用于冷却废气56，并因此可省略或绕过。尽管有利的是在废气56进入气化器40之前冷却废气56，但在其他实施例中，在废气56进入气化器40之前不冷却废气56。

[0039] 如上所述，气化过程产生CO、H2、焦油(tar)、炭(char)和其他气体(例如稀释剂、N2、酸性气)。在某些实施例中，在气化器40中形成的气体的组合(例如发生炉煤气42)离开气化器40，并被引导至气体处理系统78。气体处理系统78可包括一个或多个洗涤器(scrubbers)，和通过管、管道或导管相互连接的其他过滤器。例如，在一个实施例中，气体处理系统78可包括串联的第一、第二和第三洗涤器80、82和84，所述串联的第一、第二和第三洗涤器80、82和84通过诸如水洗涤、酸性水汽提(sour water stripping)、吸收、分解和/或选择性汽提的过程从发生炉煤气42中去除杂质(如细料(例如细粒子)、焦油和其他夹带气体(例如氯化氢))，以产生经处理的发生炉煤气88。

[0040] 在某些实施例中，第三洗涤器84可包括冷冻水洗涤器。在第三洗涤器84中，发生炉煤气42可进行另外的过滤、干燥(desiccation)和冷却。例如，冷冻水流可流动至第三洗涤器84中以与发生炉煤气42交换热量，由此冷却经处理的发生炉煤气88。在第三洗涤器84中使用的水可被送至冷冻水罐并再循环，或被送至水处理设备或类似的设备部件。

[0041] 在气化系统30的正常操作过程中，将经处理的发生炉煤气88提供至发动机94(例如动力产生系统)。在某些实施例中，发动机94可包括具有往复式活塞的一个或多个燃气涡轮发动机或内燃机，或具有原动机的任何其他合适的气动发动机，如压缩发动机或火花点火发动机。例如，发动机可包括具有1至30个、4至20个或8至16个汽缸和相关的往复式活塞的内燃机。在这些实施例中，发动机94可驱动产生电力的发电机。然而，在其他实施例中，发动机94可为任何合适类型的动力产生系统。在某些实施例中，阀95可将单独的或与来自动力产生装置58的废气56组合的废气93提供至气化器40。

[0042] 控制器96可通过与整个气化系统30中的传感器以及控制阀或其他流动调节部件电连接而独立地控制气化系统30的操作。在所示实施例中，每个流动管线(包括管线50、56和93)包括联接至控制器96的1、2、3、4、5或更多个阀和传感器。控制器96可包括完全或部分自动化的分布式控制系统(DCS)或任何基于计算机的工作站。例如，控制器96可为使用通用或专用处理器的任何装置，所述两者可通常包括用于存储指令(如气化参数，如原料36的气化条件)的记忆电路。处理器可包括一个或多个处理装置，记忆电路可包括一个或多个有形永久性(non-transitory)机械可读介质，所述一个或多个有形永久性机械可读介质集中存储可由处理器执行的指令，以进行上述图1和2和下述图3的操作并控制本说明书所述的活动。

[0043] 在一个实施例中，控制器96可操作控制装置，以控制不同系统部件之间的量和/或流动。应注意，在整个气化系统30中可存在用于调节系统部件之间的不同的量和/或流动的另外的阀。在所示实施例中，控制器96支配控制装置(如阀48和60)的操作，以分别调节进入气化器40的气化剂44和蒸汽50的流动。控制器96也可支配阀66和95的操作，以分别控制进入蒸汽发生器54和气化器40的废气56和废气93的量或流动。在某些实施例中，控制装置可为称重机构的部分，所述称重机构在原料36进入气化器40之前测量原料36的量。控制器96也可调节进入气化器40的原料36的流动。

[0044] 在某些实施例中，控制器96可使用经由输入信号100提供的信息，以执行包含于机械可读或计算机可读存储介质上的指令或编码，并产生到达各种控制装置(如阀48、66、68和95)的一个或多个输出信号102。例如，基于包含于控制器96的机械可读或计算机可读存储介质上的指令或编码的执行，可使用输出信号102控制气化器40的温度或控制气化剂44、蒸汽50、废气56、废气93或它们的组合的流动。特别地，控制器96可感应来自流动传感器104的信号，以监测进入气化器40的气化剂44的量。类似地，控制器96可感应来自流动传感器106、108和109和/或压力传感器110、112和113的信号，以分别监测进入气化器40的蒸汽50、废气64或废气93的量。例如，如果废气64的流速过高，则控制器96可感应到鼓风机70下游的压力增加。控制器96则可将废气64的流速调节至更有利的流速。在又一实施例中，控制器96可监测和控制蒸汽发生器54、动力产生装置58和发动机
94的输出，以调节产生和供应至气化器40的蒸汽50、废气64和废气93的量。

[0045] 在其他实施例中，控制器96可感应来自温度传感器118的信号。例如，如果将过多的气化剂44添加至气化器40，则控制器96可感应到温度在所需范围之外。控制器96则可调节气化系统30的参数中的任意者以使温度返回至所需范围。此外，控制器96也可监测热交换器72下游的废气64的温度。例如，如果废气64过热，则控制器96可感应到废气温度在所需范围之外，并调节热交换器72，使得废气64在所需温度范围内。

[0046] 现在转向图3，显示了根据方法10(图1)的操作在操作过程中制备富含H2和CO的发生炉煤气42的气化系统30的一个实施例。与图2中所示的元件相同的图3中的元件以相同的附图标记进行标记。在所示实施例中，气化系统30制备发生炉煤气42，如上所述。在制备之后，将经富含化(或称浓缩)的发生炉煤气42引导至旋风分离器(cyclone)140或从浓缩的发生炉煤气42中分离细料(即细粒子)的其他合适的分离系统，以产生经分离的发生炉煤气142。在某些实施例中，旋风分离器140可包括湿式洗涤器、静电除尘器或屏障过滤器(如金属或陶瓷多孔烛式过滤器、袋式过滤器、填充床过滤器或它们的组合)。经分离的发生炉煤气142流动通过蒸汽发生器54，并将热量间接传递至蒸汽发生器54中的水流而产生蒸汽50。经分离的发生炉煤气142进入位于蒸汽发生器54下游的气体处理系统
78，以在进入动力产生系统94之前如上所述去除任何剩余的不希望的杂质(例如稀释剂、N2、酸性气体等)。在其他方面，图3所示的气化系统30类似于图2所示的气化系统30。

[0047] 本发明的技术效果包括气化系统30，所述气化系统30从动力产生装置58(例如燃烧系统)回收废气(例如废气56)，并将那些气体引导至气化器40以产生发生炉煤气42。所公开的系统30可利用废气注入系统64以在气化系统30内接收和分配来自动力产生装置58的废气56。废气56增加了发生炉煤气42中的CO的量，由此有助于改进发生炉煤气
42的LHV和气化系统30的效率。

[0048] 本说明书使用包括最佳方式的实例以公开本发明，并使得任何本领域技术人员能够实施本发明，包括制造和使用任何装置或体系以及进行任何引入的方法。本发明的专利范围由权利要求书限定，并可包括本领域技术人员想到的其他实例。若其他实施例具有不与权利要求书的文字语言不同的结构元件，或者若它们包括与权利要求书的文字语言具有非实质性差别的等同结构元件，则这种其他实施例旨在落入权利要求书的范围内。

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