用于从气化系统中排除残余气体的系统和方法

摘要

本发明公开一种方法，所述方法包括，在气化器停机之后，通过压力传感器来监测气化系统的压力，其中所述气化系统包括气体处理系统以及配置用于在气化过程中将合成气输出到所述气化处理系统的气化器。另外，所述方法包括，在气化器停机之后，通过打开火炬阀（flare valve），将气体从所述气化器和所述气体处理系统释放到大气，以此对所述气化系统降压。所述方法还包括，在气化器停机之后，当所监测的压力达到低压阈值时，通过在所述气化系统中建立多条惰性气体吹扫流，将残余气体从所述气化系统中排除，以此对所述气化系统加压。所述多条吹扫流在不同时间上建立，并且彼此位于所述气化系统内的不同位置。

说明书

技术领域

本说明书公开的本发明涉及用于从气化系统中排除残余气体的系统和方法。

背景技术

整体气化联合循环（IGCC）发电设备能从如煤或天然气的各种含碳供料中相对清洁并高效地产生能量。此类IGCC发电设备总体包括气化系统，所述气化系统用于通过在气化器中与氧和蒸汽反应而来将含碳供料转化成一氧化碳（CO）与氢（H₂）的气体混合物，即合成气。不幸地是，现有IGCC系统无法在气化器停机之后从气化系统部件中有效排除残余气体。例如，现有气化系统无法足够快地排除气体以使汽化器能够热重启。

发明内容

下文概述与原始所要求的发明在范围上相当的某些实施例。这些实施例不旨在限制所要求的发明范围，相反，这些实施例仅旨在简要概述本发明的可能形式。实际来说，本发明会涵盖可能与下述实施例类似或不同的各种形式。

在第一实施例中，一种方法包括在气化器停机之后通过压力传感器来监测气化系统压力，其中所述气化系统包括气体处理系统以及配置用于在气化过程中将合成气输出到所述气体处理系统的气化器。另外，所述方法包括在气化器停机之后，通过打开火炬阀，将气体从所述气化器和所述气体处理系统释放到大气，以此对所述气化系统降压。所述方法还包括了在气化器停机之后，当所监测的压力达到低压阈值时，通过在所述气化系统中建立惰性气体多条吹扫流将残余气体从所述气化系统中排除，来对所述气化系统加压。所述多条吹扫流在不同时间上建立并且相对彼此位于所述气化系统内的不同位置。

在第二实施例中，一种气化系统包括气化器、气化处理系统、压力传感器和火炬阀。所述气化器配置用于在气化过程中产生合成气。所述气体处理系统配置用于从气化器接收所产生的合成气以在气化过程中对所述合成气进行处理。所述压力传感器配置用于监测所述气化系统的压力，且所述火炬阀配置用于在气化器停机之后打开以将残余气体从所述气化系统释放到大气来对所述气化系统降压。所述气化系统还包括了多条流路（flow line），所述多条流路配置用于在气化器停机之后随着所述气化系统降压并且随后加压而来促使所述残余气体的流通过所述气化系统。在气化器停机之后，至少部分基于所监测的压力，气流通过所述流路中的每一条相对彼此在不同时间上建立。

在第三实施例中，一种有形非暂时性计算机可读媒介包括机器可读指令以从气化系统中的压力传感器获得有关所述气化系统的压力的数据。所述有形非暂时性计算机可读媒介还包括了机器可读指令以控制火炬阀的操作，从而在打开时使所述气化系统的所述压力减小并且在气化器停机之后允许残余气体流出所述气化系统。另外，所述有形非暂时性计算机可读媒介包括机器可读指令以控制两个或更多个阀的操作，从而在气化器停机之后将惰性气体的分离的提供到所述气化系统，以在所述气化系统的所述压力达到低压阈值时使所述气化系统的所述压力增加。所述分离的是相对彼此在不同时间上建立。

附图说明

当参照附图阅读以下详细描述时，将更好地理解本发明的这些和其它特征、方面及优点，在附图中，相似符号表示相似零件，其中：

图1是并入多条吹扫流路以从气化器中排除残余气体的无整体气化联合循环发电设备的实施例的框图；

图2是用于在气化器停机之后将残余气体从气化系统中排除的方法的实施例的流程图；

图3是具有旁路线路以对气化系统加速降压的气化系统的实施例的框图；

图4是用于对图3的气化系统降压的方法的实施例的流程图；

图5是具有用于对气化系统加压的惰性吹扫气体的多个流的气化系统的实施例的框图；

图6是用于对图5的气化系统加压的方法的实施例的流程图；

图7是使用来自气化系统的部件的蒸汽加热惰性吹扫气体的气化系统的实施例的框图；

图8是使用气化系统的部件产生的电力加热惰性吹扫气体的气化系统的实施例的框图；以及

图9是对图5的气化系统在所述气化系统加压过程中的压力相对于时间的实施例建模的绘图。

具体实施方式

下文将对本发明的一个或多个特有实施例进行描述。为了提供针对这些实施例的简要描述，可能不会在本说明书中描述实际实现方案中的所有特征。应当了解，在任何工程或设计项目中开发任何此类实际实现方案时，必须做出与实现方案特定相关的各种决策，以便实现开发人员指定目标，如遵守系统相关和业务相关约束，这些约束可能会因实现方案不同而有所不同。另外，应当了解，此类开发工作可能复杂而且耗时，但对所属领域中受益于本发明的普通技术人员而言，这将仍是设计、制造以及生产中的常规任务。

在介绍本发明的各实施例中的元件时，冠词“一”、“一个”、“该”以及“所述”旨在表示有一个或多个这种元件。术语“包括”、“包括”以及“具有”旨在表示包括性的含义并且表示除了所列元件之外可能还有另外元件。

当前实施例是涉及一种用于在气化器停机之后通过气化系统的降压和加压序列从气化系统中排除残余气体（例如，合成气、酸性气体、氧等等）的系统和方法。气化系统可配备有多条流路和特征以允许在气化器停机之后实现更快降压/加压循环。降压通过打开火炬阀而发生，这将污染物的浓缩物以及可燃气体从气化系统中排出。系统可以包括旁路流路，所述旁路流路可以在降压过程中打开（例如，旁通某些气体处理设备），从而允许气体以更高流率流出所述系统并且因此更快速地降压。另外，气化系统可以包括多条流路以将惰性吹扫气体（例如，氮）引入系统来对系统加压。多条流路各自会将惰性气体引入气化系统中的不同位置并且相对彼此在不同时间上引入。这会允许系统在气化器停机之后，在加压过程中维持残余气体的前进流通过气化系统。由于使用多条吹扫流，因此比起可能使用单条吹扫流的情况，系统加压更快。另外，气化系统可以在降压和/或加压过程中将惰性气体（例如，氮）的加热吹扫细流提供到气化器上，以便在气化停机之后维持气化器的升高温度。系统可以包括控制器（例如，配备存储器和一个或多个处理器的工业控制器）以至少部分基于来自监测气化系统压力的压力传感器的反馈对不同阀（例如，火炬阀、用于打开流路的阀、旁路线路阀等等）的操作进行控制。

现在转至附图，图1是整体气化联合循环系统100的实施例的图，所述IGCC系统可以产生并且燃烧合成气体、即合成气。如在下文详细讨论，IGCC系统100可以包括多条线路，所述多条线路用于排放气体（在降压过程中）和/或引入惰性气体的吹扫流（在加压过程中），以便从系统中排除残余气体。IGCC系统100中的元件可以包括燃料来源102、如固体供料，所述燃料来源可以用作IGCC能量来源。燃料来源102可以包括煤、石油焦炭、生物质、木基材料、农业废料、焦油、焦炉煤气以及沥青，或者其他含碳物品。

燃料来源102中的固体燃料可传递到供料准备单元104。例如，通过粉碎、研磨、切碎、磨碎、压制或粒化燃料来源102来产生供料，供料准备单元104即可对燃料来源102重新调整大小或重新定形。另外，可将水或其他合适液体添加到供料准备单元104中的燃料来源102，以便形成浆液供料。在其他实施例中，不将任何液体添加到燃料来源上，从而产生干燥供料。

可将供料从供料准备单元104传递到气化器106。气化器106可将供料转化成合成气，例如，一氧化碳和氢的组合物。这种转化可以根据所用气化器106的类型以使供料在升高的压力（如，约20巴至85巴）和温度（如约700°F至1600°F）下经受受控量的蒸汽和氧实现。气化过程可以包括使得供料进行热解过程，由此加热供料。在热解过程中，气化器106内温度可以在约150℃至700℃范围内，这取决于产生供料所用燃料来源102。在热解过程中，加热供料可以产生固体（例如，焦炭）并且产生残余气体（例如，一氧化碳、氢和氮）。通过热解过程从供料中余留下的焦炭可能仅仅重达原始供料重量的约30%。

随后，可在气化器106中发生燃烧过程。燃烧可以包括将氧引入焦炭和残余气体中。焦炭和残余气体会与氧反应，以便建立二氧化碳以及一氧化碳来为后续气化反应提供热量。在燃烧过程中，温度可以在约700℃至1600℃范围内。接着，在气化步骤过程中，可将蒸汽引入气化器106中。焦炭可以与二氧化碳和蒸汽反应，以便在约800℃至1100℃范围内的温度下产生一氧化碳和氢。基本来说，气化器106是使用蒸汽和氧来使一些供料“燃烧”产生一氧化碳并且释放能量，这会驱使第二反应进行，所述第二反应将供料进一步地转化成氢和附加的二氧化碳。

通过这种方式，所得气体可以由气化器106制造。这种所得气体可以包括约85%的比例相等的一氧化碳和氢，并且包括CH₄、HCl、HF、COS、NH₃、HCN和H₂S（基于供料的硫含量）。这种所得气体可用术语“脏合成气”表示，因为它包含了例如H₂S或者其他酸性气体。气化器106还可以产生废料，如可为湿灰材料的渣108。这种渣108可以从气化器106中排除，并且例如，弃置作为路基或者另一建筑材料。为了清洁脏合成气，可使用气体净化器110。在一个实施例中，气体净化器110可以是水气变换反应器。气体处理单元110可以洗涤脏合成气，以便从所述脏合成气中排除HCl、HF、COS、HCN和H₂S，其中可以包括例如通过在硫处理器112中进行酸性气体排除过程使硫111在硫处理器112中分离。另外，气体处理单元110可以通过给水处理单元114来从脏合成气中分离盐类113，所述给水处理单元会使用水净化技术从脏合成气中产生有用盐类113。随后，来自气体净化器110的气体可以包括干净的合成气（例如，硫111已经从合成气中排除），其中合成气中有痕量的其他化学物质，例如，NH₃（氨）和CH₄（甲烷）。

在一些实施例中，可以使用气体处理器来从干净的合成气中排除另外残余气体组分，如氨和甲烷以及甲醇或任何残余化学物质。然而，从干净的合成气中排除残余气体组分是可选的，因为干净的合成气即使在包含所述残余气体组分（例如，尾气）情况下也可用作燃料。随后，可将已经排除其含硫组分的干净的合成气传递到燃气涡轮发动机118的燃烧器120、例如燃烧室作为可燃燃料。

IGCC系统100可以进一步地包括空气分离单元（ASU）122。例如，ASU122使用蒸馏技术可操作地将空气分离成组分气体。ASU122可以将氧与从补充空气压缩机123供应到其上的空气分离，并且所述ASU122会将分离的氧输送到气化器106。另外，ASU122可以将分离的氮传送到稀释氮（DGAN）压缩机124。

DGAN压缩机124可将接收自ASU122的氮至少压缩至与燃烧器120中的压力级别相等的压力级别，以便不会干扰合成气的合适燃烧。因此，当DGAN压缩机124已经将氮压缩至适当级别时，所述DGAN压缩机124可将压缩的氮传递到燃气涡轮发动机118的燃烧器120。例如，氮可用作稀释剂来促使对排放物进行控制。

如前所述，压缩的氮可以从DGAN压缩机124输送到燃气涡轮发动机118的燃烧器120。燃气涡轮发动机118可包括涡轮机130、驱动轴131和压缩机132及燃烧器120。燃烧器120会接收燃料、如合成气，所述燃料会在压力下从燃料喷嘴注入。这种燃料可与压缩空气以及来自DGAN压缩机124的压缩的氮混合并在燃烧器120内燃烧。这种燃烧可以建立热的加压排气。

燃烧器120可以朝着涡轮机130的排气出口引导排气。在来自燃烧器120的排气传递通过涡轮机130时，所述排气可以推动涡轮机130的涡轮叶片，以便使驱动轴131沿着燃气涡轮发动机118的轴线转动。如图所示，驱动轴131连接到燃气涡轮发动机118的各个部件，其中包括压缩机132。

驱动轴131可以将涡轮机130连接到压缩机132上，以便建立转子。压缩机132可以包括连接到驱动轴131的叶片。因此，涡轮机130中的涡轮叶片的转动可以使驱动轴131将涡轮机130连接到压缩机132，以使压缩机132内的叶片转动。压缩机132中的叶片的转动导致压缩机132压缩通过压缩机132的空气入口所接收的空气。随后，压缩空气可供给到燃烧器120上并且与燃料和压缩的氮混合，以便允许实现更高效地燃烧。驱动轴131还被连接到第一负载134，所述第一负载可为固定负载，如用于在发电设备中发电的发电机。实际来说，负载134可以是燃气涡轮发动机118的转动输出驱动的任何合适装置。

IGCC系统100还会包括蒸汽涡轮发动机136和热回收蒸汽发生器（HRSG）系统138。蒸汽涡轮发动机136可驱动第二负载140。第二负载140也可以是用于发电的发电机。然而，第一负载134和第二负载140都可为能够通过燃气涡轮发动机118和蒸汽涡轮发动机136驱动的其他类型负载。另外，尽管如所示实施例示出，燃气涡轮发动机118和蒸汽涡轮发动机136可驱动单独负载134、140，但燃气涡轮发动机118和蒸汽涡轮发动机136也可串联用来通过单轴驱动单个负载。蒸汽涡轮发动机136及燃气涡轮发动机118的指定配置可以专门实施，并且可以包括任何区段组合。

系统100还可包括HRSG138。来自燃气涡轮发动机118的加热排气可引导到HRSG138，并且用来对水进行加热并产生用于为蒸汽涡轮发动机136提供动力的蒸汽。例如，来自蒸汽涡轮发动机136的低压部分的排气可引导到冷凝器142中。冷凝器142可使用冷却塔128来将加热的水交换成冷水。冷却塔128是用于将冷却水提供到冷凝器142，以便帮助冷凝从蒸汽涡轮发动机136传送到所述冷凝器142上的蒸汽。反过来，可以将来自冷凝器142的冷凝物引导到HRSG138上，同样，也可以将来自燃气涡轮发动机118的排气引导到HRSG138上，以便加热来自冷凝器142的水并产生蒸汽。

在如IGCC系统100的联合循环系统中，热的排气可以从燃气涡轮发动机118流出并且传到HRSG138，在HRSG中，可以使用热的排气产生高压高温蒸汽。随后，由HRSG138产生的蒸汽可以传递通过蒸汽涡轮发动机136以进行发电。另外，还可以将所产生的蒸汽供应到其中可能使用蒸汽的任何其他过程，如供应到气化器106上。一些实施例中，例如，蒸汽可以供应到热交换器上，以便加热供应到IGCC系统100的惰性吹扫气体的流。燃气涡轮发动机118发电循环通常是称作“至顶循环”，然而，蒸汽涡轮发动机136发电循环通常是称作“至底循环”。通过组合如图1所示的这两种循环，可使IGCC系统100在两种循环中实现更高效率。具体来说，至顶循环中的废热可被捕获并用于产生蒸汽以供用于至底循环。

在整个IGCC系统100操作中的某些时间上，可以使气化器106暂时停机。例如，气化器106可停机以便允许操作人员对气化器106内的部件（例如，燃烧器）或其他IGCC系统设备进行维护或者替换。在以下讨论中，任何所提及的“使气化器停机”或“气化器停机”仅仅是指使气化器106中的反应停止，例如，通过终止使供料、氧和/或蒸汽流入气化器106中，而来停止进行反应。在这种气化器停机之后，可对IGCC系统（或者气化系统）100的一部分清除残余气体，以便排除任何剩余污染物（例如，硫）。这总体上涉及气化系统100降压和气化系统100加压的一个或多个循环。降压涉及从气化系统100中排出气体，并且加压涉及将惰性或不可燃的气体（例如，氮）提供到气化系统100。在当前实施例中，整个气化系统100存在多条流路，以将惰性气体供应到气化系统100中的不同部分上，由此来对系统加压。例如，在所示实施例中，可以使用流路144和146分别将氮从ASU122运输到气化器106和气体净化器110，以便在气化器停机之后针对气化系统100提供多级吹扫。通过使用多条流路来使残余气体流出气化系统100，能够以比其他可能情况短的时间量排除残余气体。

气化系统100的当前实施例还可包括控制器148，其配置用于基于传感器的反馈，对阀和气化系统100内的其他系统部件的操作进行控制。控制器148可以包括存储器150和处理器152。存储器150配置用于存储机器可读指令，所述机器可读指令可由处理器152执行。这些指令可以包括在控制器148与气化系统100间执行的各种监测和控制功能。例如，在图示实施例中，控制器148配置用于监测和/或控制气化器106和气体净化器110的部件。

图2是一种用于在气化器停机之后将残余气体从气化系统100中排除的方法180的实施例的流程图。应当注意，方法180可以实现作为计算机或软件程序（例如，代码或者指令），所述程序可以由处理器152执行以便执行方法180中的一个或多个步骤。另外，程序（例如，代码或者指令）可以存储在任何合适制造制品中，其包括至少共同存储这些指令或例程的至少一个有形非暂时性计算机可读媒介、如存储器150或控制器148的另一存储部件。术语非暂时性表明该媒介不是信号。

所示实施例中，方法180包括使气化器停机（块182）。如在前文提及，这会停止供料、氧或蒸汽中的一者或多个流到气化器106上，从而使气化器106中的反应停止。也就是说，在气化系统100的降压发生之前，气化器停机使气化反应停止。方法180中的其他块可形成用于在气化器停止之后对气化系统100进行操作的过程。这个过程可以将残余气体从气化系统100的部件中快速排除。

方法180还包括了在气化器停机之后监测（块184）气化系统100压力（例如，通过压力传感器来监测）。另外，方法180包括在气化器停机之后使得气化系统100降压（块186）。这可通过打开阀以将气体从气化器106和气体净化器110释放到大气、储罐或另一位置实现。通过使得残余气体（例如，在气化过程中留下的污染物和可燃浓缩物）穿过气体净化器110并从下游火炬阀（flare）退出，可使得所述残余气体离开气化系统100。气体可以传递通过气体净化器110的气体处理系统，以在排除到环境大气中之前进行清洁。在降压过程中，可以打开旁路线路以将残余气体的至少一部分从气化器106运输到气体净化器110的下游部分上。这使残余气体能够离开气化系统100而不通过气体净化器110的每个部件，从而加速气化系统100降压。

方法180可以包括在气化器停机之后将惰性气体（例如，氮）吹扫细流提供（块188）到气化系统100。吹扫细流在气化器106上游处或在所述气化器处建立（例如，通过燃料喷射器或单独吹扫端口），以便提供惰性气体的稳定流使其从气化器106通过气化系统100并且朝着该打开的火炬阀。吹扫细流可以减少经污染的气体回流到气化系统100中的位于气化器106上游的部件上。一些实施例中，吹扫细流可以加热，以便在气化器停机之后，使得气化器106的冷却更慢进行。换句话说，加热吹扫细流可以具有适于在至少一段持续时间内维持气化器的温度高于阈值温度的温度和流率，从而在完成维修、检查或修理之后能够实现气化系统100的热重启。应当注意，可在气化器停机之后的过程中的任何点上将吹扫细流提供到气化系统100，例如，在气化系统100降压前、降压期间或降压后提供所述吹扫细流。

另外，方法180包括确定所监测的气化系统100压力是否小于或者等于低压阈值，如块190指示。这个低压阈值可以基于系统完全加压时所需排除的硫的量进行预定。任何剩余的硫可以通过对气化系统100加压来排除。另外，压力阈值可以进行预定，以便使其接近（但却高于）能够通过气体净化器110来发送气体时所述的最低压力。根据具体系统和所需的硫排除操作，低压阈值可为约150kPa、300kPa、350kPa、400kPa、700kPa或任何其他预定的量。只要所监测的压力保持高于低压阈值，就继续气化系统100降压。当所监测的压力达到低压阈值时，方法180包括在气化器停机之后加压（块192）气化系统100。如在下文详细讨论，这种加压可以涉及在气化系统100中建立多条吹扫流以便从中排除残余气体。通过这种方式，气化系统100完成降压/加压循环。尽管所示方法180仅仅包括一个此类循环，但其他实施例可以包括使得气化系统100多次循环通过这些步骤。

图3是具有旁路线路200以对气化系统100降压的气化系统100的实施例的框图。如图所示，气化系统100可以还会包括气化器106、合成气冷却器202（例如，辐射合成气冷却器（RSC）或急冷器）、合成气洗涤器204、低温气体冷却（LTGC）区段206、COS（硫化羰）反应器与预热器208以及气体处理系统210。另外，气化系统100可以包括火炬阀212以从气化系统100中释放气体。一个或多个此类火炬阀212可以定位在整个气化系统100中。

如在前文讨论，气化器106使供料准备单元104提供的供料与氧214（例如，来自ASU122）和蒸汽216（例如，来自HRSG138）反应。供料、氧214和蒸汽216通过燃料喷射器218来引入气化器106中。这些部件中的每者到气化器106的流由控制器148控制。例如，控制器148可基于指示气化器停机的信号将供应这些不同流的阀关闭。在气化器停机之后，燃料喷射器218（或单独端口）可将惰性气体（例如，来自ASU122的氮220）吹扫细流引入气化器106中，以将残余气体（例如，合成气）从气化器106的反应室中吹扫出。

图3中所示合成气冷却器202可以表示气化系统100中的辐射合成气冷却器、急冷器或并非是LTGC206的任何其他类型合成气冷却器。出于讨论目的，下文将冷却器202描述作为RSC。RSC202冷却气化过程中产生的化学物质，以将脏合成气与其他副产物（例如，渣）分离。RSC202可以包括环带222，在环带中，吹扫气体可以引入气化系统100，如在下文详细描述。

合成气洗涤器204、LTGC206、COS反应器与预热器208以及气体处理单元210可以共同建立图1中介绍的气体净化器110。合成气洗涤器204洗涤脏合成气，以从合成气中排除剩余夹带固体和氨。LTGC206可以包括多个热交换器和分离容器以为流动通过气化系统100的合成气提供另外冷却。COS反应器与预热器208包括用于排除COS的水解反应器以及用于移除汞的碳床。尽管示出的是单独部件，但某些实施例可以将COS反应器与预热器208包括为LTGC206的一部分。气体处理系统210表示气体净化器110中配置用于接收并处理气化器106产生的合成气的任何相对下游部件。例如，气体处理单元210可以包括图1的硫处理器112，所述硫处理器使用酸性气体排除（AGR）单元从合成气吸收酸性气体（例如，硫）。气体处理单元210还可包括碳捕获系统以排除、净化并且存储含碳气体，如碳氧化物（CO₂）。所示实施例中，气体处理系统210包括火炬阀212以在气化器停机之后将残余气体释放到大气。这使气体处理系统210能够在通过火炬阀212释放气体之前适当处理残余气体。

为对气化系统100降压，则打开火炬阀212，以在气化器停机之后从气化系统100中释放经处理的残余气体。气化系统100（较高压力）与大气（较低压力）之间的压差促使残余气体从气化器106流动通过气化系统100中的其他部件并通过火炬阀212流出。气化系统100的当前实施例包括多条流路，所述多条流路便于在降压过程中并在随后加压过程中使残余气体流动通过系统。例如，在降压过程中，旁路线路200可将残余气体的一部分从气化器106运输到气体处理系统210，而不使残余气体传递通过定位在气体处理系统210上游的洗涤器204、LTGC206和/或COS反应器与预热器208。

在所示实施例中，气化系统100包括用于监测整个气化系统100中气流的各种参数（例如，温度、压力、流率、气体成分或者浓度等等）的多个传感器224。如图所示，传感器224可以定位在气体处理系统210、COS反应器与预热器208、LTGC206、合成气洗涤器204、RSC202或气化器106中。在一些实施例中，传感器224可定位在两个区段之间的一条或多条流路中。控制器148可处理从传感器224接收的传感器反馈并且基于所述传感器反馈来将控制信号发送到气化系统100的各个阀226（或致动器）。鉴于阀226的位置，控制器148即能控制气化系统100中的每个部分之间的流。通过这种方式，控制器148就可以在气化器操作和气化器停机之后执行的降压/加压序列过程中管理气化系统100操作。

传感器224中的至少一个是设计用于监测气化系统100压力的压力传感器。控制器148能基于所监测的压力控制火炬阀212和其他阀226的操作，从而打开整个气化系统100中的不同流路。这些多条流路同样促使残余气体（例如，合成气）在气化器停机之后流动通过气化系统100。一条此类流路包括旁路线路200。控制器148能打开旁路线路200的旁路阀228，以便允许残余气体流出气化系统100。也就是说，存储器150可包括机器可读指令，所述机器可读指令在由处理器152执行时控制旁路阀228的操作以便在降压过程中打开旁路线路200。通过这种方式，残余气体不必传递通过所有区段（例如，合成气洗涤器204、LTGC206、COS反应器与预热器208）。

旁路线路200和旁路阀228可以定位在气化系统100内的其他位置处。例如，旁路线路200可以从气化系统100中的任何相对下游部分（例如，合成气冷却器204与LTGC206之间的位置）延伸到气体处理系统210。旁路阀228和旁路线路200位置越为上游，在降压过程中就可围绕越多区段输送来自气化器106的残余气体。这使降压过程加速，因为，不必再使气体流动通过气化系统100中的每个区段。旁路线路200可以基于残余气体所需流率有适当大小。例如，可能需要使气体流速相对低，以便在降压过程中使流动通过旁路线路200的残余气体的量仅仅构成到达气体处理系统210的残余气体中的一定量。通过这种方式，通过旁路线路200的气流（并未传递通过LTGC206）中所维持的任何热量不会损坏气体处理系统210的下游部件。

图4是一种用于对图3的气化系统100降压的方法250的实施例的流程图。方法250表示图2所示方法180的块186（即对气化系统100降压）的可能分解。方法250可以通过执行所存储在任何合适机器可读媒介上的指令执行，如在上文参照图2所述。

方法250包括打开（块252）火炬阀212对气化系统100降压。此火炬阀212形成压差，从而促使残余的硫和其他污染物流向气体处理单元210以便进行清洁，并且最终通过火炬阀212而流出气化系统100。同时，气化系统100压力降低，接近外部大体压力。方法250还包括了打开（块254）围绕LTGC206的旁路线路200以加速气化系统100降压。旁路线路200是用于输送残余气体通过气化系统100的至少两条可能输送路径中的一条。这就增加残余气体离开气化系统100的总流速，从而加速降压过程。方法250进一步地包括在降压过程中继续（块256）监测压力（通过压力传感器来监测）。当所监测的气化系统100压力达到低压阈值时，降压结束。

图5是具有另外流路的气化系统100的实施例的框图，所述另外流路用于促使残余气体的流在加压过程中通过气化系统100。为了增加气化系统100压力，多条流路（例如，260、262、264和266）将惰性吹扫气体268（例如，氮）的流运输到气化系统100。这些吹扫气流可以将污染物（例如，硫）运载到气体处理系统210上并通过火炬阀212离开，同时驱动气化系统100中的压力上升。通过使用多条吹扫流，就可驱动压力上升并且比使用单条吹扫流的可能情况更快速地从气化系统100中排除残余气体。

在加压过程中，可以将火炬阀212维持处于打开位置，或者可以部分或完全地关闭火炬阀以使系统内能够加压，这取决于所引入的吹扫气流压力。例如，在以相对低的压力引入吹扫气流的系统中，可能需要关闭火炬阀212并允许系统在打开火炬阀212以再次对系统降压之前进行加压。通过这些流路260、262、264和266运输的惰性吹扫气体268可以是氮（例如，来自ASU122）或者任何合适可燃气体（例如，不包括氧、可燃燃料等等）。如图所示，可能需要通过流路260、262、264和266中的每一条将相同惰性吹扫气体268提供到气化系统100。

多条流路260、262、264和266中的每一条使得惰性吹扫气体268相对彼此引入气化系统100中的不同位置。所示实施例中，惰性吹扫气体268供应到气化系统100上通过第一流路260进入气化器106中，通过第二流路262进入RSC202的环带222中，通过第三流路264进入RSC202，并且通过第四流路266进入LTGC206。然而，这种布置是示例性的，并且多条流路可定位在气化系统100中任何数量的位置处，以便建立并且保持残余气体的流通过气化系统100。

另外，多条流路260、262、264和266中的每一条相对彼此在不同时间上建立。更确切地，通过相对上游流路（例如，260）的吹扫流可以先于通过相对下游流路（例如，266）的吹扫流建立建立。因此，引入上游部件中的前部气流可以减少随后引入下游部件中的气体回流的量。由于回流减少并且鼓励前进的流并使残余气体排除，此种多级吹扫序列可以减少气化系统100加压的时间量。

所示实施例中，第一流路260可以将惰性气体268吹扫细流提供到气化器106中。这个吹扫细流可以在气化器停机之后提供正好足够的正压力来使气体保持向上游行进到气化器106中。同样，吹扫细流实际可以在降压过程中引入并且通过对气化系统100的加压进行维持。第二流路262可以将相对低压吹扫流引入RSC202的环带222中，以在第三流路264引入加压惰性气流时提供正压力，以便保持气体到达环带222中。第三流路264可以建立建立通向RSC202惰性气体268的第一加压流。在此上下文中，术语“加压流”指示吹扫气体以相对高于之前建立通过流路260和262的流的压力建立。加压流可以是以高于大气压力、例如高于约7000kPa的压力引入的惰性吹扫气体268。此加压流通过气化系统100从气化器106移动残余气体并且通过火炬阀212来移出。在整个系统100中可能定位有另外火炬阀（例如，270），用于在加压和/或降低过程中排出某些气体。所示实施例中，第四流路266通过LTGC206将惰性吹扫气体268的第二加压流引入气化系统100。其他实施例中，流路266可在RSC202下游和气化处理系统210上游的任何位位置引入吹扫气体，只要它在第一加压流之后建立即可。同样，通过气化系统100的惰性气体的第一前部流减少惰性气体的第二流回流的量，同时增加气化系统100中的压力的量。

流路260、262、264和266可以组合图3的旁路线路200呈现在气化系统100中。这个气化系统100使得气流（例如，吹扫气体和/或残余气体气流）能够在气化器停机之后至少部分基于所监测的压力通过流路260、262、264、266和200中的每一条相对彼此在不同时间上建立。也就是说，通过旁路线路200的残余气体的气流在通过流路260、262、264和266的吹扫气流之前建立，其在气化系统100压力达到低压阈值之后在加压过程中建立。

在通过燃料喷射器218将吹扫细流提供到气化器106之前，惰性吹扫气体268可以使用吹扫气体加热系统272加热。吹扫气体加热系统272可以包括一个或多个热交换器274，以便在将惰性吹扫气体发送到气化器106之前对惰性吹扫气体268进行另外加热。实际来说，加热吹扫流可帮助维持气化器106的升高温度，这就使得气化器106在气化器停机之后要花费较长时间进行冷却。这会增加气化系统100执行气化器106的热重启机会，这意味着气化反应可以使用气化器中的残余热量来点燃燃料来源而在停机、降压和加压之后重启。热交换器274可以将惰性吹扫气体268加热至约为100℃至500℃，125℃至400℃、140℃至300℃或150℃至250℃的温度范围。热交换器274可以使用IGCC系统100所提供的一个或多个不同热源，如锅炉供水（BFW276）、蒸汽278、废热280、排气或任何其他热源。热源也可通过IGCC系统100中任何数量的不同部件产生，包括锅炉、HRSG138、涡轮机130、发电机等等。所示实施例中，一个或多个热交换器274可以从一个或多个这些不同热源接收热量。惰性吹扫气体268的其他流（例如，通过流路262、264和/或266引入）可以通过类似方式加热。

控制器148可响应于传感器反馈来分别控制不同流路260、262、264和266的多个阀282、284、286和288的操作。在所监测的气化系统100压力达到低压阈值时，控制器148控制阀282、284、286和288的操作以相对彼此在不同时间上建立多条吹扫流。更确切地，控制器148打开吹扫细流阀282以提供惰性气体吹扫细流使其通过气化系统100。另外，控制器通过打开阀284来控制吹扫流进入环带222中。控制器148可控制第一流量阀286的操作以便在RSC202中建立惰性气体的第一加压流。控制器148还可控制第二流量阀288的操作以便一定时延之后在LTGC206中建立惰性气体的第二加压流。时延长度可为预定量的时间或者基于在气化系统100中所监测的压力增加。另外，控制器148可以通过调整阀290而通过一个或多个热交换器274来控制吹扫细流的加热。

图6是一种用于对图5的气化系统100加压的方法300的实施例的流程图。方法300表示图2所示方法180的块192（即对气化系统100加压）的可能分解。方法250可以通过执行所存储在任何合适机器可读媒介上的指令执行，如在上文参照图2所述。

方法300包括通过热交换器274将热量从接收自气化系统100的另一部件的加热媒介传递到惰性吹扫气体268而来加热（块302）惰性吹扫气体268吹扫细流。方法300还包括了提供（块304）加热惰性气体268吹扫细流（例如，通过流路260）使其通过气化系统100，并且在合成气冷却器（例如，RSC202）中建立（块306）惰性吹扫气体268的第一流（例如，通过流路264）。随后，在气化系统100中的预定压力增加后（块308）或者在经过预定量的时间后（块310），方法300包括建立（块312）惰性吹扫气体268的第二流。此第二流引入合成气冷却器（例如，RSC202）与气体处理系统210之间。

图7和8是IGCC系统100中允许加热惰性吹扫气体268的流的某些部件的实施例的框图。所示实施例中，惰性吹扫气体268作为吹扫细流通过流路260输入到气化器106，如在上文详细描述。在图7中，来自HRSG138的蒸汽278输入到热交换器274上，从而促使将热量从蒸汽278传递到惰性吹扫气体268上。在图8中，从发电机322所输出的电力320被用来为加热惰性吹扫气体268提供能量。发电机322可以是燃气涡轮发动机118和蒸汽涡轮发动机136上的负载134和140中的一者或多者。

图9是对气化系统100在所述气化系统100加压过程中的压力相对于时间的实施例建模的绘图340。绘图340示出在气化器停机之后在气化系统100加压过程中气化系统压力（纵坐标342）相对时间（横坐标344）的情况。痕迹346指示如由气化系统100中的压力传感器所监测，压力从低压阈值348增加到高压阈值350。这些压力阈值348和350可以基于在加压过程中从气化系统100中所需排除残余气体的量确定。痕迹346示出通过引入两个加压惰性吹扫气流对气化系统100进行的多级加压，如上所述。当压力处于低压阈值348时，将第一流引入。痕迹346在时间T1处之前具有相对均匀斜度351。这个时间T1是将惰性气体的第二流引入气化系统100时的时间。T1可以是用于具体系统的预定的时间量，例如，编程到控制器148中的预定的时间量。一些实施例中，T1可以是第一流建立之后所监测的气化系统100压力达到预定阈值（例如，352）时的时间。痕迹346示出压力从T1到T2小幅上升。这种情况可能部分因惰性吹扫气体268的第一流推动第二流的初始回流而造成。从T2到T3，压力增加再次稳定，如痕迹346的相对恒定斜度354所示。所述恒定斜度351和354指示吹扫流以恒定流率在气化系统100中建立。然而，其他实施例中，流率可能会是非线性的，如上升曲线所指示。从T2到T3的斜度354可以大于从T1到T2的斜度351，这是因为在引入第二流之后，通过气化系统100的吹扫气体的流增加。这就允许系统压力在比仅仅使第一吹扫流建立时的可能情况更少的时间（即，T3）中达到高压阈值350。

本发明的技术效果尤其包括这种能力：在气化器停机之后，以减少量的时间来从气化系统中排除残余气体。旁路线路可以允许系统更快速地降压，因为残余气体的一部分不必行进通过所有中间设备（例如，合成气洗涤器、LTGC、COS反应器与预热器）。由于吹扫气体通过系统时的流率增加，因此，彼此在不同时间上引入吹扫气体所使用的多条流路允许系统更快速地加压。在引入上游吹扫气流后引入下游吹扫气流减少了下游吹扫气流回流，从而减少使得系统达到所需高压阈值花费的时间量。通过以此方式减小气化系统降压和加压时的时间线，就可以将残余气体更快速地吹扫出系统中。这减少了在气化器停机之后气化器中冷却的量。另外，提供到气化器上的加热吹扫细流可以在整个残余气体排除过程中保持气化器的温度升高。这最终会允许系统在将污染物完全吹扫出气化系统之后执行气化器的热重启。

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