利用傳熱的逐步氧化的制作方法
【專利摘要】本文描述了用于氧化氣體的系統(tǒng)和方法的實施方式。在一些實施方式中，反應(yīng)室被配置成接收燃料氣體并將所述氣體維持在反應(yīng)室內(nèi)的溫度，所述反應(yīng)室內(nèi)的溫度在所述氣體的自燃溫度之上。所述反應(yīng)室還可以被配置成將所述反應(yīng)室內(nèi)的反應(yīng)溫度維持在熄火溫度之下。在一些實施方式中，可以使用來自氧化過程的熱和產(chǎn)物氣，例如，來驅(qū)動渦輪機、往復(fù)式發(fā)動機，和被注回至反應(yīng)室。
【專利說明】利用傳熱的逐步氧化
[0001]背景
[0002]在一些工業(yè)過程諸如發(fā)電、蒸汽發(fā)生和熱驅(qū)動化學(xué)加工中，可以通過燃燒高能量含量(HEC)燃料諸如丙烷或天然氣直接或間接地提供熱量。
[0003]來自垃圾填埋場和含揮發(fā)性有機化合物(VOC)的氣體的其他來源的排放物被認(rèn)為是污染物。這些廢物流經(jīng)常含有太少的燃料從而不能維持它們自身的燃燒。一些處置含VOC廢物流的方法利用以下類型的熱氧化器:(I)燃燒或補充-燃燒熱氧化器，(2)催化熱氧化器，(3)帶有熱量回收的氧化器，和(4)再生式熱氧化器(RTO)。
[0004]燃燒或補充-燃燒熱氧化器可以包括燃燒器、滯留室、混合室和排氣煙囪。圖1-1A圖示了這樣一種構(gòu)造，其中空氣-燃料混合物6提供至燃燒器2以形成連續(xù)的火焰并且將廢物流7引入至火焰中并且當(dāng)熱氣體穿過混合室3和滯留室4時繼續(xù)氧化。如果廢物流7在可燃極限內(nèi)，則其可以在燃料器2中代替空氣-燃料混合物6直接燃燒。如果分開地提供廢物流和燃燒器，則需要混合室3。滯留室4提供足夠的時間以完成氧化化學(xué)反應(yīng)。排氣煙囪5將氧化產(chǎn)物傳送至大氣中。
[0005]催化氧化器，如圖1-1B中所示，通過保持低的氧化反應(yīng)溫度而避免了熱力型NOx的形成。將含有VOC的廢物流7提供至具有大內(nèi)部表面積的涂覆以催化劑的催化反應(yīng)室8。催化物質(zhì)包括貴金屬諸如鉬、鈀、和銥，以及對于某些V0C，氧化銅、釩和鈷。廢物流7中VOC的濃度必須足夠低使得反應(yīng)溫度將不超過催化劑最大利用溫度。廢物流7典型地需要被加熱至適合于催化反應(yīng)性的特定溫度范圍。
[0006]同流換熱器9的使用，如圖1-1C中所示，可以降低燃燒熱氧化器和催化氧化器的運轉(zhuǎn)成本。來自反應(yīng)室I的廢氣(作為例子，可以是圖1-1A或1-1B的系統(tǒng)的反應(yīng)室)供應(yīng)至高溫同流換熱器9以加熱負(fù)載VOC的廢物流7，如圖1-1C中所示，或如果分開供應(yīng)則加熱單獨的燃燒空氣-燃料混合物，如圖1-1A中所示。同流換熱器9的使用可以減少或消除對用于將反應(yīng)物加熱至它們的氧化溫度的補充燃料的需要。
[0007]最后，RTO可以用來氧化V0C。在RTO中，熱量儲存在中間熱沉材料(通常是陶瓷固體)上，用于在交替循環(huán)期間回收。該循環(huán)使用來自前面加熱的流的熱量以將負(fù)載VOC的廢物流預(yù)先加熱至較高的溫度。如果溫度足夠高，則氧化將由于自燃而發(fā)生，如本公開中下面更詳細(xì)討論的那樣。如果溫度不夠高，則可能需要來自另一燃料和空氣源的補充燃燒。高溫廢氣然后通過較冷的散熱片傳送來俘獲能量。
[0008]存在不同的方式以實現(xiàn)熱交換材料的循環(huán)。圖1-1D圖示了一種使用兩個再生式氧化器的系統(tǒng)。在圖示的構(gòu)造中，廢物流7被引入至熱的再生式氧化器#1。廢物流當(dāng)穿過再生式氧化器#1時被加熱，由此在進口處開始利用氧化器#1逐漸地冷卻所述熱沉材料。在廢物流7自燃后，熱的廢氣從氧化器#1離開并被提供至氧化器#2的進口，由此將儲存的熱能在氧化器#2中的熱沉材料中“再生”。氧化的廢物流當(dāng)穿過氧化器#2時冷卻。當(dāng)氧化器#2被重復(fù)加熱時，該系統(tǒng)被重新配置使得來自廢物流7的流被提供至氧化器#2的進口并且來自氧化器#2的廢氣被提供至氧化器#1的進口以使氧化器#1再生。工藝在兩種構(gòu)造之間循環(huán)使得之前在加熱廢物流7的同時冷卻的氧化器被加熱，且反之亦然。一些RTO設(shè)計利用了轉(zhuǎn)動硬件以可變地改變循環(huán)之間的流動物流或在循環(huán)之間移動再生式氧化器。另一種方式是利用單個再生式氧化器，但對于每個循環(huán)反轉(zhuǎn)流動方向。氧化器的一端將被預(yù)先加熱，而另一端在氧化反應(yīng)后俘獲熱量。流動方向的反轉(zhuǎn)是必不可少的，因為在靠近進口的氧化器端部冷卻至其可以不再將進入的廢物流7加熱至將引發(fā)反應(yīng)的溫度的點。
[0009]概述
[0010]在一些情況下，處置由一些垃圾填埋場形成的低能量含量(LEC)燃料，諸如甲烷，同時使廢氣中的不合乎需要的組分諸如一氧化碳(CO)和NOx最小化是有利的。在另一些情況下，提供來自HEC燃料諸如丙烷的熱量以驅(qū)動工業(yè)過程或發(fā)電而不產(chǎn)生這些相同的不合乎需要的組分是合乎需要的。為了實現(xiàn)這些操作，由LEC和HEC燃料中的一種或兩種形成的空氣-燃料混合物必須達到足夠高的溫度以將燃料中的VOC和烴轉(zhuǎn)變成二氧化碳(CO2)和水(H2O)同時將空氣-燃料混合物的最大溫度保持在將形成熱力型NOx的溫度之下。任何常規(guī)的開放-火焰燃燒過程是要被通過降低溫度的氧化過程而減少NOx化合物的形成的過程替代的候選。
[0011]還希望利用否則當(dāng)LEC燃料通過被氧化以將VOC轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2和H2O而被簡單處置時浪費的能量。由燃?xì)廨啓C驅(qū)動的現(xiàn)有發(fā)電系統(tǒng)的一個缺點是HEC燃料被燃燒以提供驅(qū)動渦輪機的熱量。基本上“不”使用LEC燃料提供此熱量并避免或減少購買燃料的成本將是有利的。
[0012]在圖1-1A至1-1D中的上述過程具有多種缺點。關(guān)于圖1-1A的熱氧化器，例如，如果需要補充燃料來提供所述空氣-燃料混合物6，則對該過程的成本增加了燃料的成本。另外，燃燒器2中的反應(yīng)溫度足夠高以形成熱力型NOx，在本公開后面將更詳細(xì)地討論。
[0013]催化劑可能具有與其用途相關(guān)的多種挑戰(zhàn)。貴金屬催化劑是稀少的且昂貴的。該過程要求使用多種方式中的任一種將廢物流加熱至特定的范圍，包括如下面所述的熱回收，但常常增加該過程的成本。催化劑可以由于如燒結(jié)、結(jié)垢或揮發(fā)的工藝而變得化學(xué)惰性。廢燃料，諸如填埋氣體，經(jīng)常包含可能顯著地縮短催化劑壽命的污染物。為了控制反應(yīng)溫度以避免揮發(fā)，將燃料組合物和工藝變量保持在預(yù)定的限值內(nèi)，增加成本以監(jiān)測和調(diào)整這些變量。
[0014]同流換熱器具有幾個缺點。同流換熱器是對熱氧化系統(tǒng)的額外投資費用。同流換熱器還向系統(tǒng)增加了壓力下降，對流量傳輸裝置，即，風(fēng)扇增加了電力需求，其使廢物流7和空氣-燃料混合物6移動通過所述系統(tǒng)。如果同流換熱器含有小的通道，它們可能經(jīng)受來自各種廢氣成分的結(jié)垢和腐蝕。如果來自反應(yīng)室的廢氣的溫度在同流換熱器的材料的最大工作溫度之上，則需要額外的工藝設(shè)備在將廢氣弓I入至同流換熱器之前冷卻所述廢氣。
[0015]再生式氧化器具有這樣的缺點:循環(huán)之間流動路徑的重新配置在高溫閥門和管路或物理移動熱的再生式氧化器方面要求顯著的復(fù)雜性。重新配置還中斷了工藝，需要一些系統(tǒng)用于在重新配置操作期間蓄積廢物流7。
[0016]本文公開的逐步氧化(GO)過程避免了與用于加工含有VOC的廢物流的常規(guī)系統(tǒng)相關(guān)的缺點。GO過程，一旦通過啟動過程，對LEC燃料操作，并且不需要額外的HEC燃料來支持氧化過程。GO過程不需要使用昂貴的催化劑，由此減少了需要的投資并避免了有毒催化劑的操作事故。公開的GO過程將由廢物流的氧化產(chǎn)生的熱量傳遞至進入的流中，由此避免逐漸冷卻介質(zhì)的問題，如在再生式氧化器中所見，并且在循環(huán)之間重新配置再生系統(tǒng)的同時，消除了昂貴的和潛在不可靠的閥門的需求以及對用于處置進入的廢物流的儲液器的需求。
[0017]還存在一些情況，其中需要在使不合乎需要的NOx化合物和CO的形成最小化以及減少廢氣中未被燃燒的烴的同時利用HEC燃料。使用HEC燃料通過燃?xì)廨啓C驅(qū)動的現(xiàn)有發(fā)電系統(tǒng)的缺點之一是燃燒過程在可能形成NOx的溫度下發(fā)生并且在燃燒過程期間當(dāng)混合物降至可燃性下限之下時可能存在一些水平的剩余烴。
[0018]公開的系統(tǒng)利用這樣的GO過程，代替常規(guī)的燃燒室，其在氧化器(在本文中還稱為逐步氧化器，GO室，和GO反應(yīng)室)內(nèi)發(fā)生以生成驅(qū)動系統(tǒng)的熱量。在某些構(gòu)造中，氧化器含有諸如陶瓷的材料，其被構(gòu)造成對氣流是多孔的并且在高于1200° F的溫度下保持其結(jié)構(gòu)。
[0019]在某些實施方式中，本文所述的用于氧化燃料的系統(tǒng)包括具有反應(yīng)室的氧化器，所述反應(yīng)室具有進口和出口，所述反應(yīng)室被配置成通過所述進口接收包含可氧化燃料的氣體，所述氧化器被配置成維持所述燃料在反應(yīng)室內(nèi)的逐步氧化；和用于從反應(yīng)室吸取熱量使得當(dāng)反應(yīng)室內(nèi)的絕熱反應(yīng)溫度達到熄火溫度時，從反應(yīng)室吸取熱量以將反應(yīng)室內(nèi)的實際溫度降低至不超過熄火溫度的溫度的裝置。
[0020]在某些實施方式中，用于從反應(yīng)室吸取熱量的裝置包括熱交換器。在某些實施方式中，用于從反應(yīng)室吸取熱量的裝置包括流體。在某些實施方式中，用于從反應(yīng)室吸取熱量的裝置包括用于生成蒸汽的裝置。在某些實施方式中，用于吸取熱量的裝置被配置成當(dāng)所述反應(yīng)室內(nèi)的實際溫度增加至熄火溫度時從反應(yīng)室吸取熱量。在某些實施方式中，該系統(tǒng)還包括用于在所述反應(yīng)室的進口處將氣體的溫度升高至所述燃料的自燃溫度之上的裝置。在某些實施方式中，該裝置包括氧化器內(nèi)的熱交換器。在某些實施方式中，該反應(yīng)室被配置成在不使用催化劑的情況下維持可氧化燃料的逐步氧化。在某些實施方式中，該裝置被配置成當(dāng)反應(yīng)室內(nèi)的溫度超過2300° F從反應(yīng)室吸出熱量。在某些實施方式中，該系統(tǒng)還包括渦輪機，所述渦輪機接收來自反應(yīng)室出口的氣體并使所述氣體膨脹。在某些實施方式中，該系統(tǒng)還包括壓縮機，在將燃料混合物引入至所述反應(yīng)室之前所述壓縮機接收并壓縮包含所述燃料混合物的氣體。在某些實施方式中，所述可氧化燃料包含氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己烷和一氧化碳中的至少一種。
[0021]在某些實施方式中，本文所述的用于氧化燃料的系統(tǒng)包括具有反應(yīng)室的氧化器，所述反應(yīng)室具有進口和出口，所述反應(yīng)室被配置成通過所述進口接收包含可氧化燃料的氣體，所述氧化器被配置成在反應(yīng)室內(nèi)維持逐步氧化過程；和熱交換器，所述熱交換器被配置成當(dāng)反應(yīng)室內(nèi)的絕熱反應(yīng)溫度達到熄火溫度時從反應(yīng)室吸取熱量，使得反應(yīng)室內(nèi)的實際溫度降低至不超過熄火溫度的水平。
[0022]在某些實施方式中，該熱交換器被配置成當(dāng)反應(yīng)室的實際溫度增加至熄火溫度時從反應(yīng)室吸取熱量。在某些實施方式中，該系統(tǒng)還包括渦輪機，所述渦輪機接收來自反應(yīng)室的氣體并使所述氣體膨脹。在某些實施方式中，該系統(tǒng)還包括壓縮機，在將燃料混合物引入至所述反應(yīng)室之前所述壓縮機接收并壓縮包含所述燃料混合物的氣體。在某些實施方式中，該熱交換器被配置成在反應(yīng)室的進口處將氣體的溫度升高至所述燃料的自燃溫度之上。在某些實施方式中，所述熱交換器包括被引入至反應(yīng)室中的流體。在某些實施方式中，該熱交換器被配置成從反應(yīng)室排空所述流體。在某些實施方式中，所述熱交換器包括用于生成蒸汽的裝置。在某些實施方式中，該反應(yīng)室被配置成在不使用催化劑的情況下維持可氧化燃料的逐步氧化。在某些實施方式中，該熱交換器被配置成當(dāng)反應(yīng)室內(nèi)的溫度超過2300° F從反應(yīng)室吸出熱量。在某些實施方式中，所述可氧化燃料包含氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己烷和一氧化碳中的至少一種。
[0023]在某些實施方式中，本文所述的用于氧化燃料的方法包括以下步驟:將包含可氧化燃料的氣體接收至具有反應(yīng)室的氧化器中，所述反應(yīng)室具有進口和出口，所述反應(yīng)室被配置成在反應(yīng)室內(nèi)維持燃料的逐步氧化過程；和當(dāng)反應(yīng)室內(nèi)的絕熱反應(yīng)溫度達到熄火溫度時從反應(yīng)室吸取熱量，使得反應(yīng)室內(nèi)的實際溫度不超過熄火溫度。
[0024]在某些實施方式中，該方法包括在渦輪機中使來自反應(yīng)室的氣體膨脹的步驟。在某些實施方式中，該方法還包括在將燃料混合物引入至反應(yīng)室之前利用壓縮機壓縮燃料的步驟。在某些實施方式中，該方法包括從反應(yīng)室吸取熱量的步驟包括將流體引入至反應(yīng)室中。在某些實施方式中，該方法包括從反應(yīng)室排空所述流體的步驟。在某些實施方式中，所述流體以蒸汽的形式從反應(yīng)室排空。在某些實施方式中，該反應(yīng)室在不使用催化劑的情況下維持可氧化燃料的逐步氧化。在某些實施方式中，當(dāng)反應(yīng)室內(nèi)的溫度超過2300° F時從反應(yīng)室吸出熱量。在某些實施方式中，可氧化燃料包含氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己烷和一氧化碳中的至少一種。
[0025]在某些實施方式中，本文所述的用于氧化燃料的方法包括下列的步驟:將包含可氧化燃料的氣體接收至具有反應(yīng)室的氧化器中，所述反應(yīng)室具有進口和出口，所述反應(yīng)室被配置成維持反應(yīng)室內(nèi)的溫度以逐步氧化反應(yīng)室內(nèi)的燃料；和降低反應(yīng)室內(nèi)的溫度，使得反應(yīng)室內(nèi)的實際溫度保持在熄火溫度之下。
[0026]在某些實施方式中，降低溫度包括從反應(yīng)室吸取熱量。在某些實施方式中，該方法包括在渦輪機中使來自反應(yīng)室的氣體膨脹的步驟。在某些實施方式中，該方法包括在將燃料混合物引入至反應(yīng)室之前利用壓縮機壓縮燃料的步驟。在某些實施方式中，降低溫度包括將流體引入至反應(yīng)室中。在某些實施方式中，該方法包括從反應(yīng)室排空所述流體的步驟。在某些實施方式中，所述流體以蒸汽的形式從反應(yīng)室排空。在某些實施方式中，該反應(yīng)室在不使用催化劑的情況下維持可氧化燃料的逐步氧化。在某些實施方式中，降低溫度使得反應(yīng)室內(nèi)的溫度不超過2300° F。在某些實施方式中，所述可氧化燃料包含氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己烷和一氧化碳中的至少一種。
[0027]在某些實施方式中，本文所述的用于氧化燃料的方法包括以下的步驟:測定氧化器的反應(yīng)室內(nèi)的溫度，所述反應(yīng)室具有進口和出口并且被配置成維持可氧化燃料的逐步氧化；和當(dāng)反應(yīng)室內(nèi)的溫度達到熄火溫度時輸出用以降低反應(yīng)室內(nèi)的溫度使得所述溫度保持在熄火溫度之下的信號。
[0028]在某些實施方式中，信號包括用以通過將液體引入至反應(yīng)室來從反應(yīng)室吸取熱量的指令。在某些實施方式中，信號包括用以從反應(yīng)室排空所述流體的指令。在某些實施方式中，用以從反應(yīng)室排空流體的指令包括用以排空蒸汽形式的流體的指令。在某些實施方式中，當(dāng)反應(yīng)室內(nèi)的溫度超過2300° F輸出用以從反應(yīng)室吸取熱量的信號。在某些實施方式中，當(dāng)溫度超過氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己烷和一氧化碳中的至少一種的熄火溫度時輸出用以從反應(yīng)室吸取熱量的信號。
[0029]在某些實施方式中，本文所述的用于氧化燃料的方法包括以下的步驟:測定氧化器的反應(yīng)室內(nèi)的溫度，所述反應(yīng)室具有進口和出口并且被配置成維持可氧化燃料的逐步氧化；和當(dāng)反應(yīng)室內(nèi)的溫度達到熄火溫度時輸出信號至熱交換器以從反應(yīng)室吸取熱量。
[0030]在某些實施方式中，信號包括用以從反應(yīng)室移除熱量的指令。在某些實施方式中，信號包括用以通過將流體引入至反應(yīng)室中來降低溫度的指令。在某些實施方式中，信號包括用以從反應(yīng)室排空所述流體的指令。在某些實施方式中，用以從反應(yīng)室排空流體的指令包括排空蒸汽形式的流體。在某些實施方式中，該方法還包括基于可氧化燃料的數(shù)據(jù)反復(fù)計算反應(yīng)室內(nèi)的絕熱反應(yīng)溫度的步驟。在某些實施方式中，當(dāng)反應(yīng)室內(nèi)的溫度超過2300° F時輸出用以降低反應(yīng)室內(nèi)的溫度的信號。在某些實施方式中，當(dāng)所述溫度達到氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己烷和一氧化碳中的至少一種的熄火溫度時輸出用以從反應(yīng)室吸取熱量的信號。在某些實施方式中，當(dāng)所述溫度增加至熄火溫度時輸出用以從反應(yīng)室吸取熱量的信號。
[0031]在某些實施方式中，本文所述的用于氧化燃料的方法包括下列的步驟:測定氧化器的反應(yīng)室內(nèi)的溫度，所述反應(yīng)室具有進口和出口并且被配置成維持可氧化燃料的逐步氧化；和利用傳感器測定何時反應(yīng)室內(nèi)的溫度達到反應(yīng)室內(nèi)的燃料的熄火溫度。
[0032]在某些實施方式中，該方法包括當(dāng)計算的反應(yīng)室內(nèi)的絕熱反應(yīng)溫度超過熄火溫度時輸出用以降低反應(yīng)室內(nèi)的溫度的信號的步驟。在某些實施方式中，計算的絕熱反應(yīng)溫度基于反應(yīng)室內(nèi)的可氧化燃料和氧化劑。在某些實施方式中，信號包括用以從反應(yīng)室移除熱量的指令。在某些實施方式中，信號包括用以通過將液體引入至反應(yīng)室來降低溫度的指令。在某些實施方式中，當(dāng)反應(yīng)室內(nèi)的溫度超過2300° F時輸出用以降低反應(yīng)室內(nèi)的溫度的信號。在某些實施方式中，當(dāng)溫度超過氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己烷和一氧化碳中的至少一種的熄火溫度時輸出用以從反應(yīng)室吸取熱量的信號。
[0033]在某些實施方式中，本文所述的用于氧化燃料的系統(tǒng)包括具有反應(yīng)室的氧化器，所述反應(yīng)室具有進口和出口，所述反應(yīng)室被配置成通過所述進口接收包含可氧化燃料的氣體，所述氧化器被配置成在不使用催化劑的條件下維持氧化過程；檢測模塊，所述檢測模塊檢測何時發(fā)生下列中的至少一個:反應(yīng)室內(nèi)的反應(yīng)溫度達到反應(yīng)室內(nèi)的燃料的熄火溫度和反應(yīng)室進口溫度達到自燃閾值；和校正模塊，所述校正模塊基于所述檢測模塊輸出指令，改變下列中的至少一個:從反應(yīng)室移除熱量和反應(yīng)室的進口溫度；其中校正模塊被配置成下列中的至少一個:將反應(yīng)溫度內(nèi)的實際溫度維持在熄火溫度之下和將進口溫度維持在燃料的自燃閾值之上。
[0034]在某些實施方式中，校正模塊輸出指令以通過熱交換器從反應(yīng)室移除熱量。在某些實施方式中，校正模塊輸出指令以通過流體從反應(yīng)室移除熱量。在某些實施方式中，校正模塊輸出指令以升高進口溫度。在某些實施方式中，熱交換器放置在反應(yīng)室內(nèi)。在某些實施方式中，該反應(yīng)室被配置成在熄火溫度下維持可氧化燃料的氧化。在某些實施方式中，校正模塊輸出指令以當(dāng)反應(yīng)室內(nèi)的溫度超過2300° F時從反應(yīng)室移除熱量。在某些實施方式中，渦輪機接收來自反應(yīng)室的氣體并使所述氣體膨脹。在某些實施方式中，該系統(tǒng)還包括壓縮機，在將燃料混合物引入至所述反應(yīng)室之前所述壓縮機接收并壓縮包含所述燃料混合物的氣體。在某些實施方式中，所述可氧化燃料包含氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己烷和一氧化碳中的至少一種。
[0035]在某些實施方式中，本文所述的用于氧化燃料的系統(tǒng)包括具有反應(yīng)室的氧化器，所述反應(yīng)室具有進口和出口，所述反應(yīng)室被配置成通過所述進口接收包含可氧化燃料的氣體，所述氧化器被配置成在不使用催化劑的條件下維持氧化過程；檢測模塊，所述檢測模塊檢測何時發(fā)生下列中的至少一個:反應(yīng)室內(nèi)的反應(yīng)溫度達到反應(yīng)室內(nèi)的燃料的熄火溫度和反應(yīng)室進口溫度達到自燃閾值；和校正模塊，所述校正模塊基于所述檢測模塊輸出指令，以進行下列中的至少一個；將反應(yīng)溫度內(nèi)的實際溫度維持在熄火溫度之下或?qū)⑦M口溫度維持在燃料的自燃閾值之上。
[0036]在某些實施方式中，校正模塊輸出指令至熱交換器以從反應(yīng)室移除熱量。在某些實施方式中，校正模塊輸出指令以通過流體從反應(yīng)室移除熱量。在某些實施方式中，校正模塊輸出指令以升高進口溫度。在某些實施方式中，該系統(tǒng)還包括放置在反應(yīng)室內(nèi)的熱交換器。在某些實施方式中，該反應(yīng)室被配置成在熄火溫度下維持可氧化燃料的氧化。在某些實施方式中，校正模塊當(dāng)反應(yīng)室內(nèi)的溫度超過2300 ° F時輸出指令以從反應(yīng)室移除熱量。
[0037]在某些實施方式中，本文所述的用于氧化燃料的系統(tǒng)包括具有反應(yīng)室的氧化器，所述反應(yīng)室具有進口和出口，所述反應(yīng)室被配置成通過所述進口接收包含可氧化燃料的氣體，所述氧化器被配置成在不使用催化劑的條件下維持氧化過程；和處理器，所述處理器檢測何時發(fā)生下列各項中的至少一個:反應(yīng)室內(nèi)的反應(yīng)溫度達到反應(yīng)室內(nèi)的燃料的熄火溫度和反應(yīng)室進口溫度下降達到自燃閾值。
[0038]在某些實施方式中，校正模塊基于處理器，通過從所述反應(yīng)室移除熱量減小反應(yīng)室內(nèi)的實際溫度以保持在所述燃料的熄火溫度之下。在某些實施方式中，校正模塊基于處理器，通過增加可氧化燃料在反應(yīng)室內(nèi)的停留時間將進口溫度升高至燃料的自燃閾值之上。
[0039]在某些實施方式中，本文所述的用于氧化燃料的方法包括以下的步驟:將包含可氧化燃料的氣體接收至具有反應(yīng)室的氧化器中，所述反應(yīng)室具有進口和出口，所述反應(yīng)室被配置成維持所述氣體的氧化過程；和當(dāng)發(fā)生下列各項中的至少一個時改變從反應(yīng)室移除熱量和反應(yīng)室的進口溫度中的至少一個:反應(yīng)室內(nèi)的實際溫度達到或增加至燃料的熄火溫度和反應(yīng)室進口溫度達到或下降至低于所述燃料的自燃閾值。
[0040]在某些實施方式中，反應(yīng)室的實際溫度保持在熄火溫度之下。在某些實施方式中，反應(yīng)室的進口溫度增加至將支持在不使用催化劑的情況下所述燃料的氧化的水平。在某些實施方式中，進口溫度增加至自燃閾值之上。在某些實施方式中，通過位于反應(yīng)室內(nèi)的熱交換器增加所述氣體的溫度。在某些實施方式中，該方法還包括在渦輪機或活塞發(fā)動機中使來自反應(yīng)室出口的氣體膨脹的步驟。在某些實施方式中，該方法還包括在將燃料混合物引入至反應(yīng)室之前利用壓縮機壓縮燃料的步驟。在某些實施方式中，從反應(yīng)室移除熱量包括將液體引入至反應(yīng)室中。在某些實施方式中，該方法還包括從反應(yīng)室排空所述液體的步驟。在某些實施方式中，所述液體以蒸汽的形式從反應(yīng)室排空。在某些實施方式中，反應(yīng)室在不使用催化劑的情況下維持可氧化燃料的逐步氧化。在某些實施方式中，當(dāng)反應(yīng)室內(nèi)的溫度超過2300° F時從反應(yīng)室移除熱量。在某些實施方式中，所述可氧化燃料包含氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己烷和一氧化碳中的至少一種。
[0041]在某些實施方式中，本文所述的用于氧化燃料的方法包括以下的步驟:將包含可氧化燃料的氣體接收至具有反應(yīng)室的氧化器中，所述反應(yīng)室具有進口和出口，所述反應(yīng)室被配置成維持逐步氧化過程；和增加下列中的至少一個:當(dāng)反應(yīng)室內(nèi)的絕熱反應(yīng)溫度達到燃料的熄火溫度時從反應(yīng)室移除熱量；和當(dāng)反應(yīng)室進口溫度降至燃料的自燃閾值之下時反應(yīng)室的進口溫度。
[0042]在某些實施方式中，反應(yīng)室的實際溫度保持在熄火溫度之下。在某些實施方式中，反應(yīng)室的進口溫度升高至在不使用催化劑的情況下將支持燃料的氧化的水平。在某些實施方式中，進口溫度升高至自燃溫度之上。在某些實施方式中，通過位于反應(yīng)室外部的熱交換器增加氣體溫度，并且氣體在被引入至反應(yīng)室之前通過熱交換器。
[0043]在某些實施方式中，本文所述的用于氧化燃料的方法包括以下的步驟:將包含可氧化燃料的氣體接收至具有反應(yīng)室的氧化器中，所述反應(yīng)室具有進口和出口，所述反應(yīng)室被配置成在不使用催化劑的情況下維持逐步氧化過程；和增加下列各項中的至少一個:當(dāng)反應(yīng)室內(nèi)的反應(yīng)溫度達到所述燃料的熄火溫度從反應(yīng)室移除熱量，使得反應(yīng)室的實際溫度保持在熄火溫度之下；和當(dāng)反應(yīng)室進口溫度降至燃料的自燃閾值之下時反應(yīng)室的進口溫度，使得反應(yīng)室的進口溫度維持在不使用催化劑的情況下將支持燃料的氧化的水平之上。在某些實施方式中，所述進口溫度維持在所述自燃溫度之上。
[0044]在某些實施方式中，本文所述的用于氧化燃料的系統(tǒng)包括具有反應(yīng)室的氧化器，所述反應(yīng)室具有進口和出口，所述反應(yīng)室被配置成通過所述進口接收包含可氧化燃料的氣體以及維持反應(yīng)室內(nèi)的氧化過程；檢測模塊，所述檢測模塊檢測何時所述氣體的反應(yīng)室進口溫度達到或下降低于進入第一反應(yīng)室的氣體的自燃閾值；和校正模塊，所述校正模塊基于所述檢測模塊輸出指令，改變所述氣體的進口溫度從而將所述進口溫度維持在自燃閾值之上，使得反應(yīng)室內(nèi)的氣體在不使用催化劑的情況下氧化。
[0045]在某些實施方式中，校正模塊輸出指令至熱交換器以升高進口溫度。在某些實施方式中，所述熱交換器布置在所述反應(yīng)室內(nèi)。在某些實施方式中，該反應(yīng)室被配置成在反應(yīng)室內(nèi)在燃料的熄火溫度下維持所述氣體的氧化。在某些實施方式中，該系統(tǒng)還包括渦輪機或活塞發(fā)動機，所述渦輪機或活塞發(fā)動機接收來自所述反應(yīng)室的氣體并使所述氣體膨脹。在某些實施方式中，該系統(tǒng)還包括壓縮機，在將燃料混合物引入至所述反應(yīng)室之前所述壓縮機接收并壓縮包含所述燃料混合物的氣體。在某些實施方式中，所述可氧化燃料包含氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己烷和一氧化碳中的至少一種。
[0046]在某些實施方式中，本文所述的用于氧化燃料的系統(tǒng)包括具有反應(yīng)室的氧化器，所述反應(yīng)室具有進口和出口，所述反應(yīng)室被配置成通過所述進口接收包含可氧化燃料的氣體以及維持反應(yīng)室內(nèi)的氧化過程；檢測模塊，所述檢測模塊檢測何時所述氣體的反應(yīng)室進口溫度降低至所述燃料的自燃閾值；和校正模塊，所述校正模塊基于所述檢測模塊，維持所述進口溫度在所述自燃閾值之上。
[0047]在某些實施方式中，校正模塊輸出指令至熱交換器以維持所述進口溫度。在某些實施方式中，所述熱交換器布置在所述反應(yīng)室內(nèi)。在某些實施方式中，反應(yīng)室被配置成維持所述反應(yīng)室內(nèi)的實際溫度在所述燃料的熄火溫度以下。在某些實施方式中，該系統(tǒng)還包括渦輪機或活塞發(fā)動機，所述渦輪機或活塞發(fā)動機接收來自所述反應(yīng)室的氣體并使所述氣體膨脹。在某些實施方式中，該系統(tǒng)還包括壓縮機，在將包含燃料混合物的氣體引入至反應(yīng)室中之前，所述壓縮機接收并壓縮所述氣體。在某些實施方式中，所述可氧化燃料包含氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己烷和一氧化碳中的至少一種。
[0048]在某些實施方式中，本文所述的用于氧化燃料的系統(tǒng)包括具有反應(yīng)室的氧化器，所述反應(yīng)室具有進口和出口，所述反應(yīng)室被配置成通過所述進口接收包含可氧化燃料的氣體以及維持氧化過程；和熱交換器，所述熱交換器將反應(yīng)室進口溫度維持在燃料的自燃閾值之上，使得所述燃料在所述反應(yīng)室內(nèi)在所述自燃閾值之上和所述燃料的熄火溫度之下氧化。
[0049]在某些實施方式中，檢測模塊，所述檢測模塊檢測何時所述反應(yīng)室進口溫度達到所述自燃閾值。在某些實施方式中，所述熱交換器布置在所述反應(yīng)室內(nèi)。在某些實施方式中，該系統(tǒng)還包括渦輪機或活塞發(fā)動機，所述渦輪機或活塞發(fā)動機接收來自所述反應(yīng)室的氣體并使所述氣體膨脹。在某些實施方式中，該系統(tǒng)還包括壓縮機，在將燃料混合物引入至所述反應(yīng)室之前所述壓縮機接收并壓縮包含所述燃料混合物的氣體。在某些實施方式中，所述可氧化燃料包含氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己烷和一氧化碳中的至少一種。
[0050]在某些實施方式中，本文所述的用于氧化燃料的方法包括以下的步驟:在具有進口和出口的反應(yīng)室中測定，反應(yīng)室中燃料的實際反應(yīng)溫度和反應(yīng)室的進口溫度中的至少一個，所述反應(yīng)室被配置成維持可氧化燃料的氧化過程；利用傳感器測定何時發(fā)生下列各項中的至少一個:實際反應(yīng)溫度達到或超過燃料的熄火溫度，和進口溫度達到或下降至低于所述燃料的自燃閾值；以及測定下列各項中的至少一個:所述反應(yīng)室內(nèi)的實際反應(yīng)溫度降低以保持低于所述熄火溫度，和所述進口溫度的增加以維持所述進口溫度在所述自燃閾值之上。
[0051]在某些實施方式中，所述實際反應(yīng)溫度的降低包括從反應(yīng)室移除熱量。在某些實施方式中，從反應(yīng)室移除熱量包括將流體引入至反應(yīng)室中。在某些實施方式中，移除熱量還包括從反應(yīng)室排空所述流體。在某些實施方式中，反應(yīng)室被配置成排空蒸汽形式的流體。在某些實施方式中，所述進口溫度的增加包括引導(dǎo)所述燃料通過熱交換器。在某些實施方式中，所述熱交換器布置在所述反應(yīng)室內(nèi)。在某些實施方式中，熄火溫度為約2300° F。在某些實施方式中，所述可氧化燃料包含氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己烷和一氧化碳中的至少一種。
[0052]在某些實施方式中，本文所述的用于氧化燃料的方法包括以下的步驟:在具有進口和出口的反應(yīng)室中測定，反應(yīng)室中燃料的實際反應(yīng)溫度和所述進口處氣體的進口溫度中的至少一個，所述反應(yīng)室被配置成維持可氧化燃料的氧化過程；測定何時發(fā)生下列各項中的至少一個:實際反應(yīng)溫度達到或超過燃料的熄火溫度和反應(yīng)室進口溫度達到或下降至低于所述燃料的自燃閾值；以及輸出指令用以下列各項中的至少一個:降低反應(yīng)室內(nèi)的實際溫度或減少反應(yīng)室內(nèi)實際溫度的增加以維持低于熄火溫度，和增加所述進口溫度從而高于所述燃料的自燃閾值。
[0053]在某些實施方式中，輸出包括用于從所述反應(yīng)室移除熱量的指令。在某些實施方式中，該方法還包括通過將流體引入至所述反應(yīng)室中從所述反應(yīng)室移除熱量的步驟。在某些實施方式中，移除熱量還包括從反應(yīng)室排空所述流體。在某些實施方式中，所述流體以蒸汽的形式從反應(yīng)室排空。在某些實施方式中，輸出包括通過引導(dǎo)所述燃料通過熱交換器來增加所述進口溫度。在某些實施方式中，所述熱交換器布置在所述反應(yīng)室內(nèi)。在某些實施方式中，熄火溫度為約2300° F。在某些實施方式中，所述可氧化燃料包含氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己燒和一氧化碳中的至少一種。
[0054]在某些實施方式中，本文所述的用于氧化燃料的方法包括以下步驟:將包含可氧化燃料的氣體接收至具有反應(yīng)室的氧化器中，所述反應(yīng)室具有進口和出口，所述反應(yīng)室被配置成維持氧化過程；和當(dāng)所述氣體的反應(yīng)室進口溫度達到或下降至低于所述燃料的自燃閾值時，向所述氣體引入額外的熱量使得所述進口溫度保持在所述自燃閾值之上，以及所述反應(yīng)室在不使用催化劑的情況下維持所述燃料在所述反應(yīng)室內(nèi)的氧化。
[0055]在某些實施方式中，所述額外的熱量由熱交換器引入。在某些實施方式中，所述熱交換器布置在所述反應(yīng)室內(nèi)。在某些實施方式中，反應(yīng)室在所述燃料的熄火溫度之下維持所述可氧化燃料的氧化。在某些實施方式中，該方法還包括以下步驟；渦輪機或活塞發(fā)動機接收來自所述反應(yīng)室的氣體并使所述氣體膨脹。在某些實施方式中，在將燃料混合物引入至所述反應(yīng)室之前壓縮機接收并壓縮包含所述燃料混合物的氣體。在某些實施方式中，所述可氧化燃料包含氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己烷和一氧化碳中的至少一種。
[0056]在某些實施方式中，本文所述的用于氧化燃料的方法包括以下的步驟:將包含可氧化燃料的氣體接收進具有第一反應(yīng)室的氧化器中，所述第一反應(yīng)室具有進口和出口，所述第一反應(yīng)室被配置成維持所述燃料的氧化過程；和當(dāng)所述氣體的反應(yīng)室進口溫度達到或下降至低于所述燃料的自燃閾值時，將所述進口溫度增加至高于所述自燃閾值的水平。
[0057]在某些實施方式中，所述反應(yīng)室在不使用催化劑的情況下維持所述燃料在所述反應(yīng)室內(nèi)的逐步氧化。在某些實施方式中，所述進口溫度通過熱交換器增加。在某些實施方式中，所述熱交換器布置在所述反應(yīng)室內(nèi)。在某些實施方式中，所述反應(yīng)室被配置成在所述燃料的熄火溫度之下維持所述燃料的氧化。在某些實施方式中，該方法還包括以下的步驟:渦輪機或活塞發(fā)動機接收來自所述反應(yīng)室的氣體并使所述氣體膨脹。在某些實施方式中，該方法還包括以下的步驟:在將燃料混合物引入至所述反應(yīng)室之前壓縮機接收并壓縮包含所述燃料混合物的氣體。在某些實施方式中，所述可氧化燃料包含氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己烷和一氧化碳中的至少一種。
[0058]在某些實施方式中，本文所述的用于氧化燃料的方法包括以下的步驟:在具有進口和出口的反應(yīng)室中，所述反應(yīng)室被配置成維持氧化過程，測定何時包含可氧化燃料的氣體的進口溫度達到或下降至低于所述燃料的自燃閾值；和輸出信號以增加所述氣體的進口溫度，使得所述進口溫度保持在所述自燃閾值之上。
[0059]在某些實施方式中，信號包括用于利用熱交換器加熱所述氣體的指令。在某些實施方式中，所述熱交換器布置在所述反應(yīng)室內(nèi)。在某些實施方式中，所述反應(yīng)室被配置成在所述燃料的熄火溫度之下維持所述燃料的氧化。在某些實施方式中，所述反應(yīng)室被配置成在約2300° F之下維持所述燃料的氧化。在某些實施方式中，該方法還包括以下的步驟:渦輪機或活塞發(fā)動機接收來自所述反應(yīng)室的氣體并使所述氣體膨脹。在某些實施方式中，該方法還包括以下的步驟:在將燃料混合物引入至所述反應(yīng)室之前所述壓縮機接收并壓縮包含所述燃料混合物的氣體。在某些實施方式中，所述可氧化燃料包含氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己烷和一氧化碳中的至少一種。
[0060]在某些實施方式中，本文所述的用于在系統(tǒng)中氧化燃料的方法，所述系統(tǒng)將包含可氧化燃料的氣體接收至具有反應(yīng)室的氧化器中，所述反應(yīng)室具有進口和出口，所述反應(yīng)室被配置成在不使用催化劑的情況下維持所述燃料的逐步氧化，所述方法包括檢測何時所述氣體的反應(yīng)室進口溫度達到或下降至低于所述氣體的自燃閾值，并輸出指令以增加所述進口溫度使得所述氣體進口溫度保持在所述自燃溫度之上，同時所述反應(yīng)室內(nèi)的溫度保持在所述熄火溫度之下。
[0061]在某些實施方式中，所述指令通過熱交換器增加至所述氣體的傳熱。在某些實施方式中，所述熱交換器布置在所述反應(yīng)室內(nèi)。在某些實施方式中，所述反應(yīng)室被配置成在所述燃料的熄火溫度之下維持所述燃料的氧化。在某些實施方式中，反應(yīng)室被配置成在約2300° F之下維持燃料的氧化。在某些實施方式中，該方法還包括以下的步驟:渦輪機或活塞發(fā)動機接收來自所述反應(yīng)室的氣體并使所述氣體膨脹。在某些實施方式中，該方法還包括以下的步驟:在將包含燃料混合物的氣體引入至反應(yīng)室中之前，壓縮機接收并壓縮所述氣體。
[0062]在某些實施方式中，本文所述的用于氧化燃料的方法包括以下的步驟:在具有進口和出口的反應(yīng)室中，所述反應(yīng)室被配置成維持氧化過程，利用傳感器測定何時在所述進口處包含可氧化燃料的氣體的進口溫度達到所述氣體的自燃閾值；其中反應(yīng)室內(nèi)的實際溫度保持在低于所述熄火溫度且高于所述自燃閾值的水平，使得在所述反應(yīng)室內(nèi)維持所述燃料的逐步氧化。
[0063]在某些實施方式中，信號增加氣體的進口溫度以保持在自燃閾值之上。在某些實施方式中，信號包括用于通過熱交換器增加至所述氣體的傳熱的指令。在某些實施方式中，所述熱交換器布置在所述反應(yīng)室內(nèi)。
[0064]在某些實施方式中，本文所述的用于氧化燃料的系統(tǒng)包括具有反應(yīng)室的氧化器，所述反應(yīng)室具有進口和出口，所述反應(yīng)室被配置成通過所述進口接收包含可氧化燃料的氣體，并且維持所述氣體的氧化過程；和布置在所述反應(yīng)室內(nèi)的熱交換介質(zhì)，所述介質(zhì)被配置成將所述反應(yīng)室的內(nèi)部溫度維持在熄火溫度之下并將所述燃料的反應(yīng)室進口溫度維持高于所述燃料的自燃溫度；其中所述介質(zhì)被配置成在所述反應(yīng)室外部循環(huán)并且由此從所述反應(yīng)室吸取熱量從而將所述內(nèi)部溫度維持在所述熄火溫度之下。
[0065]在某些實施方式中，所述介質(zhì)的循環(huán)被配置成在所述進口處加熱氣體并將所述燃料的進口溫度維持在所述自燃溫度之上。在某些實施方式中，所述介質(zhì)的循環(huán)被配置成從所述反應(yīng)室內(nèi)的所述氣體吸取熱量從而將所述氣體的內(nèi)部溫度維持在所述氣體的熄火溫度之下。在某些實施方式中，所述介質(zhì)包括循環(huán)通過所述反應(yīng)室的多個鋼結(jié)構(gòu)。在某些實施方式中，所述介質(zhì)包括循環(huán)通過所述反應(yīng)室的流體。在某些實施方式中，所述介質(zhì)循環(huán)的速度基于內(nèi)部溫度和進口溫度中的至少一個。在某些實施方式中，當(dāng)所述介質(zhì)在所述反應(yīng)室外部循環(huán)時由所述介質(zhì)吸取熱量。
[0066]在某些實施方式中，本文所述的用于氧化燃料的系統(tǒng)包括具有反應(yīng)室的氧化器，所述反應(yīng)室具有進口和出口，所述反應(yīng)室被配置成通過所述進口接收包含可氧化燃料的氣體，所述氧化器被配置成維持所述氣體在所述反應(yīng)室內(nèi)的氧化過程；和再循環(huán)通路，所述再循環(huán)通路將至少一部分產(chǎn)物氣在所述反應(yīng)室內(nèi)氧化后引向所述反應(yīng)室的進口并且在所述進口處將所述產(chǎn)物氣引入所述反應(yīng)室中；其中所述產(chǎn)物氣的引入將所述氣體的進口溫度增加至所述氣體的自燃溫度之上。
[0067]在某些實施方式中，所述產(chǎn)物氣的再循環(huán)降低所述反應(yīng)室內(nèi)的氧含量水平。在某些實施方式中，再循環(huán)的產(chǎn)物氣的量基于進口溫度。在某些實施方式中，再循環(huán)的產(chǎn)物氣的量基于所述反應(yīng)室的內(nèi)部溫度。
[0068]在某些實施方式中，本文所述的用于氧化燃料的系統(tǒng)包括具有反應(yīng)室的氧化器，所述反應(yīng)室具有進口和出口，所述反應(yīng)室被配置成通過所述進口接收包含可氧化燃料的氣體，所述氧化器被配置成維持所述氣體在所述反應(yīng)室內(nèi)的氧化過程；和布置在所述反應(yīng)室內(nèi)的熱交換介質(zhì)，所述介質(zhì)被配置成維持所述反應(yīng)室的內(nèi)部溫度低于熄火溫度和將所述燃料的反應(yīng)室進口溫度維持高于所述燃料的自燃溫度。
[0069]在某些實施方式中，熱交換介質(zhì)包括流體。在某些實施方式中，所述流體進行循環(huán)，并且所述介質(zhì)的循環(huán)被配置成在所述進口處加熱氣體并將所述氣體的進口溫度保持在所述氣體的自燃溫度之上。在某些實施方式中，熱交換介質(zhì)包括砂子。在某些實施方式中，熱交換介質(zhì)包括多個均勻堆疊的結(jié)構(gòu)。在某些實施方式中，熱交換介質(zhì)包括多個層疊盤，每個具有多個允許所述氣體流過的孔。在某些實施方式中，熱交換介質(zhì)被配置成將所述反應(yīng)室內(nèi)的熱量導(dǎo)向所述進口，由此通過所述進口接收的氣體被加熱至所述自燃溫度之上。
[0070]在某些實施方式中，本文所述的分開式循環(huán)往復(fù)式發(fā)動機包括進氣管，所述進氣管接收空氣-燃料混合物，所述混合物包含空氣和氣體燃料的混合物；與往復(fù)式發(fā)動機聯(lián)接的壓縮室，所述壓縮室壓縮往復(fù)活塞室中的所述混合物；氧化室，所述氧化室被配置成經(jīng)由第一進口接收來自所述壓縮室的混合物并且在不使用催化劑的情況下在低于所述混合物的熄火溫度并且足以氧化所述混合物的內(nèi)部溫度下維持所述混合物的氧化；和膨脹室，所述膨脹室接收來自所述氧化室的氧化產(chǎn)物氣并且經(jīng)由往復(fù)活塞使所述膨脹室內(nèi)的所述產(chǎn)物氣膨脹。
[0071]在某些實施方式中，氧化室被配置成將所述混合物的進口溫度維持在所述混合物的自燃溫度之上。在某些實施方式中，該系統(tǒng)還包括熱交換器，所述熱交換器被配置成從所述產(chǎn)物氣吸取熱量并且在將所述混合物引入至所述氧化室之前加熱所述混合物。在某些實施方式中，所述熱交換器包括套管式熱交換器。在某些實施方式中，該系統(tǒng)還包括布置在所述氧化室內(nèi)的熱交換介質(zhì)。在某些實施方式中，所述介質(zhì)被配置成通過將熱量導(dǎo)向所述氧化室的進口將所述氧化室的內(nèi)部溫度維持在熄火溫度之下，并且其中所述氧化室的進口處的介質(zhì)由被引入至所述氧化室中的所述混合物冷卻。在某些實施方式中，所述燃料包含氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己烷和一氧化碳中的至少一種。
[0072]在某些實施方式中，本文所述的分開式循環(huán)往復(fù)式發(fā)動機包括往復(fù)循環(huán)，其包括至少一個其中具有往復(fù)活塞的壓縮室和至少一個其中具有往復(fù)活塞的膨脹室；和加熱循環(huán)，其包括接收包含空氣和氣體燃料的混合物的氣體空氣-燃料混合物的進氣管，所述進氣管被配置成將所述混合物引向所述壓縮室；反應(yīng)室，其被配置成接收來自所述壓縮室的混合物并且在不使用催化劑的情況下在足以氧化所述混合物的內(nèi)部反應(yīng)室溫度下維持所述混合物的氧化；其中所述膨脹室被配置成接收來自所述反應(yīng)室的氧化產(chǎn)物氣并經(jīng)由所述往復(fù)活塞使所述膨脹室內(nèi)的所述產(chǎn)物氣膨脹。
[0073]在某些實施方式中，反應(yīng)室包括進口，并且所述反應(yīng)室被配置成在所述進口處將所述混合物的進口溫度維持在所述混合物的自燃溫度之上。在某些實施方式中，該系統(tǒng)還包括熱交換器，所述熱交換器被配置成從所述反應(yīng)室的產(chǎn)物氣吸取熱量并在將所述混合物引入至所述反應(yīng)室中之前加熱所述混合物。在某些實施方式中，所述熱交換器包括套管式熱交換器。在某些實施方式中，產(chǎn)物氣被引導(dǎo)回所述反應(yīng)室中并與被引入至所述反應(yīng)室中的空氣-燃料混合物結(jié)合。在某些實施方式中，該系統(tǒng)還包括布置在所述反應(yīng)室內(nèi)的熱交換介質(zhì)。在某些實施方式中，所述介質(zhì)被配置成通過將熱量導(dǎo)向所述反應(yīng)室的進口將所述反應(yīng)室的內(nèi)部溫度維持在所述混合物的熄火溫度之下，并且其中所述氧化室的進口處的介質(zhì)由被引入至所述氧化室中的所述混合物冷卻。在某些實施方式中，所述燃料包含氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己烷和一氧化碳中的至少一種。
[0074]在某些實施方式中，本文所述的用于氧化燃料的方法包括以下的步驟:接收通過進氣管的氣體空氣-燃料混合物，所述混合物包含空氣和氣體燃料的混合物；利用壓縮室壓縮所述混合物，所述壓縮室與往復(fù)式發(fā)動機聯(lián)接并在往復(fù)活塞室中壓縮所述混合物；在反應(yīng)室中氧化所述混合物，所述反應(yīng)室被配置成經(jīng)由進口接收來自所述壓縮室的混合物并且在不使用催化劑的情況下在所述反應(yīng)室的內(nèi)部溫度維持所述燃料的氧化；和在與往復(fù)活塞室聯(lián)接的往復(fù)活塞室中使來自所述反應(yīng)室的經(jīng)加熱的產(chǎn)物氣膨脹，由此驅(qū)動所述往復(fù)式發(fā)動機。
[0075]在某些實施方式中，將所述反應(yīng)室的內(nèi)部溫度維持在所述燃料的熄火溫度之下。在某些實施方式中，所述步驟還包括當(dāng)所述反應(yīng)室中的溫度達到或升高至所述熄火溫度之上時從所述反應(yīng)室移除熱量。在某些實施方式中，將在所述進口處所述混合物的溫度維持在所述混合物的自燃溫度之上。在某些實施方式中，所述步驟還包括在所述反應(yīng)室中氧化所述混合物之前通過熱交換器加熱所述混合物。在某些實施方式中，所述熱交換器位于所述反應(yīng)室內(nèi)。在某些實施方式中，在所述反應(yīng)室的進口處所述混合物的進口溫度在所述混合物的自燃溫度之下。在某些實施方式中，在所述熱交換器內(nèi)將所述混合物加熱至高于所述自燃溫度的溫度。
[0076]在某些實施方式中，本文所述的用于氧化燃料的方法包括以下的步驟:在與往復(fù)式發(fā)動機聯(lián)接的往復(fù)活塞壓縮室中壓縮包含空氣和氣體燃料的混合物的空氣-燃料混合物；在反應(yīng)室中在所述燃料的自燃溫度之上和在所述燃料的熄火溫度之下氧化所述混合物，所述反應(yīng)室被配置成經(jīng)由進口接收來自所述壓縮室的混合物；和在與所述往復(fù)式發(fā)動機聯(lián)接的往復(fù)活塞室中使來自所述反應(yīng)室的產(chǎn)物氣膨脹，由此驅(qū)動所述往復(fù)式發(fā)動機。
[0077]在某些實施方式中，將所述反應(yīng)室的內(nèi)部溫度維持在所述混合物的熄火溫度之下。在某些實施方式中，該方法還包括當(dāng)所述反應(yīng)室中的絕熱溫度達到或升高至所述熄火溫度之上時從所述反應(yīng)室移除熱量的步驟。在某些實施方式中，將在所述進口處所述混合物的溫度維持在所述混合物的自燃溫度之上。在某些實施方式中，該方法還包括在所述反應(yīng)室中氧化所述燃料之前通過熱交換器加熱所述混合物的步驟。在某些實施方式中，所述熱交換器位于所述反應(yīng)室內(nèi)。在某些實施方式中，在所述反應(yīng)室的進口處所述混合物的進口溫度在所述混合物的自燃溫度之下。在某些實施方式中，在所述熱交換器內(nèi)將所述混合物加熱至高于所述自燃溫度的溫度。
[0078]在某些實施方式中，本文所述的用于氧化燃料的方法包括以下的步驟:引導(dǎo)包含空氣和氣體燃料的混合物的空氣-燃料混合物在與往復(fù)式發(fā)動機聯(lián)接的往復(fù)式壓縮活塞中壓縮；將來自所述壓縮活塞的所述混合物引導(dǎo)至反應(yīng)室中，所述反應(yīng)室被配置成在所述反應(yīng)室內(nèi)在所述混合物的自燃溫度之上和所述混合物的熄火溫度之下逐步氧化所述混合物；和引導(dǎo)來自所述反應(yīng)室的產(chǎn)物氣在與所述往復(fù)式發(fā)動機聯(lián)接的往復(fù)式膨脹活塞中膨脹，由此驅(qū)動所述往復(fù)式發(fā)動機。
[0079]在某些實施方式中，該方法還包括利用傳感器測定何時所述反應(yīng)室內(nèi)的溫度達到或超過所述熄火溫度的步驟。在某些實施方式中，該方法還包括當(dāng)所述反應(yīng)室中的溫度達到所述熄火溫度時引導(dǎo)從所述反應(yīng)室移除熱量，使得所述反應(yīng)室中的溫度保持在熄火溫度之下的步驟。在某些實施方式中，該方法還包括將所述反應(yīng)室內(nèi)的內(nèi)部溫度維持在約2300° F之下的步驟。
[0080]在某些實施方式中，本文所述的用于氧化燃料的方法包括以下的步驟:測定反應(yīng)室內(nèi)的氧含量水平，所述反應(yīng)室具有進口和出口并且被配置成在不使用催化劑的情況下逐步氧化氣體混合物中的燃料；基于測定的氧含量水平輸出指令以將煙道氣引入至反應(yīng)室中，所述煙道氣接收自反應(yīng)室的出口并且含有由所述反應(yīng)室內(nèi)燃料的氧化產(chǎn)生的產(chǎn)物氣。
[0081]在某些實施方式中，引入所述煙道氣包括將所述煙道氣與所述氣體混合物混合。在某些實施方式中，該方法還包括確定是否所述反應(yīng)室內(nèi)的內(nèi)部溫度達到所述燃料的熄火溫度的步驟。在某些實施方式中，該方法還包括當(dāng)所述反應(yīng)室內(nèi)的絕熱溫度達到所述燃料的熄火溫度時輸出指令以降低所述反應(yīng)室內(nèi)的內(nèi)部溫度的步驟。在某些實施方式中，所述指令包括從所述反應(yīng)室移除熱量。在某些實施方式中，輸出指令被配置成改變所述反應(yīng)室內(nèi)所述燃料的熄火溫度。在某些實施方式中，該方法還包括測定所述反應(yīng)室進口處所述氣體混合物的進口溫度的步驟。在某些實施方式中，該方法還包括當(dāng)所述進口溫度達到所述燃料的自燃溫度時增加所述進口處所述氣體混合物的溫度，使得所述進口溫度維持在所述自燃溫度之上的步驟。在某些實施方式中，增加溫度包括在所述反應(yīng)室進口處或附近將所述煙道氣與所述氣體混合物混合。
[0082]在某些實施方式中，本文所述的用于氧化燃料的方法包括以下的步驟:測定下列各項中的至少一個:反應(yīng)室內(nèi)的氧含量水平(所述反應(yīng)室具有進口和出口并且被配置成在不使用催化劑的情況下逐步氧化氣體混合物中的燃料)和所述反應(yīng)室進口處所述氣體混合物的進口溫度；基于測定的氧含量水平和進口溫度中的至少一個，當(dāng)發(fā)生下列各項中的至少一個時將接收自所述反應(yīng)室的出口并且含有來自所述反應(yīng)室內(nèi)所述燃料的氧化的經(jīng)加熱的產(chǎn)物氣的煙道氣引入至所述反應(yīng)室中:測定的氧含量水平達到或超出預(yù)定閾值和所述進口溫度達到或低于所述燃料的自燃溫度。
[0083]在某些實施方式中，引入所述煙道氣包括將所述煙道氣與所述氣體混合物混合。在某些實施方式中，該方法還包括確定是否所述反應(yīng)室內(nèi)的內(nèi)部溫度達到所述燃料的熄火溫度的步驟。在某些實施方式中，該方法還包括當(dāng)所述反應(yīng)室內(nèi)的絕熱溫度達到所述燃料的熄火溫度時降低所述反應(yīng)室內(nèi)的內(nèi)部溫度的步驟。在某些實施方式中，降低內(nèi)部溫度包括從所述反應(yīng)室移除熱量。在某些實施方式中，該方法還包括通過減少所述反應(yīng)室內(nèi)的氧含量增加所述反應(yīng)室內(nèi)的熄火溫度的步驟。
[0084]在某些實施方式中，本文所述的用于氧化燃料的方法包括以下的步驟:利用處理器測定反應(yīng)室內(nèi)的氧含量水平，所述反應(yīng)室具有進口和出口并且被配置成在不使用催化劑的情況下逐步氧化氣體混合物中的燃料；和基于測定的氧含量水平，將接收自所述反應(yīng)室的出口并且含有來自所述反應(yīng)室內(nèi)所述燃料的氧化的經(jīng)加熱的產(chǎn)物氣的煙道氣引入至反應(yīng)室中。
[0085]在某些實施方式中，引入所述煙道氣包括將所述煙道氣與所述氣體混合物混合。在某些實施方式中，將所述煙道氣與所述氣體混合物在所述反應(yīng)室進口處或附近混合。在某些實施方式中，該方法還包括確定是否所述反應(yīng)室內(nèi)的內(nèi)部溫度達到或超過燃料的熄火溫度的步驟。在某些實施方式中，該方法還包括當(dāng)所述反應(yīng)室內(nèi)的絕熱溫度達到或超過所述燃料的熄火溫度時降低所述反應(yīng)室內(nèi)的內(nèi)部溫度的步驟。在某些實施方式中，降低內(nèi)部溫度包括從所述反應(yīng)室移除熱量。在某些實施方式中，該方法還包括通過改變所述反應(yīng)室內(nèi)的氧含量改變所述反應(yīng)室內(nèi)的熄火溫度的步驟。
[0086]在某些實施方式中，本文所述的用于氧化燃料的方法包括以下的步驟:在具有進口和出口的第一反應(yīng)室中確定何時在所述反應(yīng)室進口處包含可氧化燃料的氣體混合物的進口溫度達到或下降至低于所述燃料的自燃溫度，所述第一反應(yīng)室被配置成在不使用催化劑的情況下維持逐步氧化過程；和當(dāng)確定所述進口溫度達到或下降至低于所述燃料的自燃溫度時，通過在所述進口處或附近將包含來自所述反應(yīng)室的至少部分氧化的產(chǎn)物氣的煙道氣引入至所述氣體混合物中增加所述氣體混合物的進口溫度。
[0087]在某些實施方式中，本文所述的用于氧化燃料的方法包括以下的步驟:在第一反應(yīng)室中逐步氧化第一氣體混合物中的第一燃料，所述第一反應(yīng)室被配置成在不使用催化劑的情況下維持所述第一反應(yīng)室內(nèi)所述第一燃料的逐步氧化；將包含來自所述第一反應(yīng)室中所述第一燃料的氧化的經(jīng)加熱的產(chǎn)物氣的煙道氣引入至第二反應(yīng)室中；將第二燃料引入至所述第二反應(yīng)室中；和在不使用催化劑的情況下在所述第二反應(yīng)室中在逐步氧化過程中氧化所述第二燃料；其中所述第一反應(yīng)室內(nèi)的第一內(nèi)部溫度維持在所述第一燃料的熄火溫度之下。
[0088]在某些實施方式中，該方法包括將所述第二反應(yīng)室內(nèi)的第二內(nèi)部溫度維持在所述第二燃料的熄火溫度之下的步驟。在某些實施方式中，該方法還包括當(dāng)所述第二反應(yīng)室內(nèi)的絕熱溫度達到或超過所述第二反應(yīng)室內(nèi)的所述第二燃料的熄火溫度時降低所述第二反應(yīng)室內(nèi)的所述第二內(nèi)部溫度的步驟。在某些實施方式中，降低第二內(nèi)部溫度包括從所述第二反應(yīng)室移除熱量。在某些實施方式中，所述第二燃料的熄火溫度高于所述第一燃料的熄火溫度。在某些實施方式中，該方法還包括當(dāng)所述第一反應(yīng)室內(nèi)的絕熱溫度達到或超過所述第一反應(yīng)室內(nèi)的所述第一燃料的熄火溫度時降低所述第一反應(yīng)室內(nèi)的第一內(nèi)部溫度的步驟。在某些實施方式中，降低第一內(nèi)部溫度包括從所述第一反應(yīng)室移除熱量。在某些實施方式中，該方法還包括測定在所述第一反應(yīng)室進口處所述氣體混合物的第一進口溫度的步驟。在某些實施方式中，該方法還包括當(dāng)所述第一進口溫度達到或下降至低于所述第一反應(yīng)室內(nèi)所述第一燃料的自燃溫度時增加所述第一進口溫度，使得所述第一進口溫度維持在所述自燃溫度之上的步驟。在某些實施方式中，該方法還包括測定第二反應(yīng)室進口處的第二進口溫度的步驟。在某些實施方式中，該方法還包括當(dāng)所述第二進口溫度達到或下降至低于所述第二反應(yīng)室內(nèi)所述第二燃料的自燃溫度時增加所述第二進口溫度，使得所述第二進口溫度維持在所述自燃溫度之上的步驟。在某些實施方式中，該方法還包括增加所述第二進口溫度的步驟包括引入所述煙道氣以與所述第二燃料在所述第二反應(yīng)室進口處或附近混合。
[0089]在某些實施方式中，本文所述的用于氧化燃料的方法包括以下的步驟:在第一反應(yīng)室中逐步氧化第一氣體混合物中的第一燃料，所述第一反應(yīng)室被配置成在不使用催化劑的情況下維持所述第一反應(yīng)室內(nèi)所述第一燃料的逐步氧化；將包含來自所述第一反應(yīng)室中所述第一燃料的氧化的經(jīng)加熱的產(chǎn)物氣的煙道氣引入至第二反應(yīng)室，所述第二反應(yīng)室被配置成在不使用催化劑的情況下維持逐步氧化；利用處理器測定所述第二反應(yīng)室內(nèi)的氧含量水平；將第二燃料引入至所述第二反應(yīng)室中；和在不使用催化劑的情況下在所述第二反應(yīng)室中在逐步氧化過程中氧化所述第二燃料。
[0090]在某些實施方式中，弓丨入至所述第二室內(nèi)的煙道氣在所述第二室內(nèi)的量和分布基于測定的氧含量水平。在某些實施方式中，所述第一反應(yīng)室內(nèi)的第一內(nèi)部溫度維持在所述第一燃料的熄火溫度之下。在某些實施方式中，該方法還包括將所述第二反應(yīng)室內(nèi)的第二內(nèi)部溫度維持在所述第二燃料的熄火溫度之下的步驟。在某些實施方式中，該方法還包括當(dāng)所述第二反應(yīng)室內(nèi)的絕熱溫度達到或超過所述第二反應(yīng)室內(nèi)的所述第二燃料的熄火溫度時降低所述第二反應(yīng)室內(nèi)的所述第二內(nèi)部溫度的步驟。在某些實施方式中，降低第二內(nèi)部溫度包括從所述第二反應(yīng)室移除熱量。在某些實施方式中，該方法還包括當(dāng)所述第一反應(yīng)室內(nèi)的絕熱溫度達到或超過所述第一反應(yīng)室內(nèi)的所述第一燃料的熄火溫度時降低所述第一反應(yīng)室內(nèi)的第一內(nèi)部溫度的步驟。在某些實施方式中，降低第一內(nèi)部溫度包括從所述第一反應(yīng)室移除熱量。在某些實施方式中，該方法還包括測定在所述第一反應(yīng)室進口處所述氣體混合物的第一進口溫度的步驟。在某些實施方式中，該方法還包括當(dāng)所述第一進口溫度達到或下降至低于所述第一反應(yīng)室內(nèi)所述第一燃料的自燃溫度時增加所述第一進口溫度，使得所述第一進口溫度維持在所述自燃溫度之上的步驟。在某些實施方式中，該方法還包括測定第二反應(yīng)室進口處的第二進口溫度的步驟。在某些實施方式中，該方法還包括當(dāng)所述第二進口溫度達到或下降至低于所述第二反應(yīng)室內(nèi)所述第二燃料的自燃溫度時增加所述第二進口溫度，使得所述第二進口溫度維持在所述自燃溫度之上的步驟。在某些實施方式中，增加所述第二進口溫度包括引入所述煙道氣以與所述第二燃料在所述第二反應(yīng)室進口處或附近混合。
[0091]在某些實施方式中，本文所述的用于氧化燃料的系統(tǒng)包括具有第一進口和第一出口的第一反應(yīng)室，所述第一反應(yīng)室被配置成接收包含第一可氧化燃料的第一氣體，所述第一反應(yīng)室被配置成維持所述第一燃料的逐步氧化過程；和具有第二進口和第二出口的第二反應(yīng)室，所述第二反應(yīng)室被配置成接收包含第二可氧化燃料的第二氣體，所述第二反應(yīng)室被配置成維持所述第二燃料的逐步氧化過程；其中所述第一和第二反應(yīng)室被配置成將各自反應(yīng)室中的內(nèi)部溫度維持在各自燃料的熄火溫度之下；其中所述第二反應(yīng)室被配置成將包含來自所述第一反應(yīng)室中所述第一燃料的氧化的經(jīng)加熱的產(chǎn)物氣的煙道氣通過第二進口接收至第二反應(yīng)室中。
[0092]在某些實施方式中，該系統(tǒng)包括布置在至少一個反應(yīng)室內(nèi)的熱交換介質(zhì)，所述介質(zhì)被配置成將所述反應(yīng)室的內(nèi)部溫度維持在絕熱熄火溫度之下。在某些實施方式中，第一和第二反應(yīng)室中的至少一個被配置成當(dāng)各自反應(yīng)室內(nèi)的絕熱溫度達到或超過各自燃料的熄火溫度時減少各自內(nèi)部溫度。在某些實施方式中，第一和第二反應(yīng)室中的至少一個被配置成通過熱交換器從各自反應(yīng)室移除熱量來減少各自內(nèi)部溫度。在某些實施方式中，所述熱交換器包括引入至各自反應(yīng)室中的流體。在某些實施方式中，熱交換器被配置成從各自反應(yīng)室排空所述流體。在某些實施方式中，所述熱交換器包括用于生成蒸汽的裝置。
[0093]在某些實施方式中，熱交換器被配置成當(dāng)各自反應(yīng)室內(nèi)的溫度超過2300° F時從各自反應(yīng)室吸出熱量。在某些實施方式中，第一反應(yīng)室被配置成當(dāng)所述第一進口處的第一進口溫度達到或下降至低于所述第一燃料的自燃溫度時增加所述第一進口處所述第一氣體的溫度。在某些實施方式中，第二反應(yīng)室被配置成當(dāng)所述第二進口處的第二進口溫度達到或下降至低于所述第二燃料的自燃溫度時增加所述第二進口處所述第二氣體的溫度。
[0094]在某些實施方式中，第二反應(yīng)室被配置成當(dāng)所述第二進口處所述第二氣體的第二進口溫度達到或下降至低于所述第二燃料的自燃溫度時將所述煙道氣與所述第二氣體混合。在某些實施方式中，所述煙道氣在所述第二反應(yīng)室內(nèi)的分布基于所述第二進口處所述第二氣體的第二進口溫度和所述第二反應(yīng)室的內(nèi)部溫度中的至少一個。在某些實施方式中，該系統(tǒng)還包括渦輪機或活塞發(fā)動機，所述渦輪機或活塞發(fā)動機接收來自至少一個所述反應(yīng)室的氣體。在某些實施方式中，渦輪機接收來自所述第二反應(yīng)室的氣體。在某些實施方式中，在將燃料混合物引入至至少一個反應(yīng)室中之前，壓縮機接收并壓縮包含所述燃料混合物的氣體。在某些實施方式中，壓縮機被配置成在將所述第二氣體引入至所述第二反應(yīng)室中之前壓縮所述第二氣體。
[0095]在某些實施方式中，本文所述的用于氧化燃料的系統(tǒng)包括具有反應(yīng)室的氧化器，所述反應(yīng)室被配置成接收包含可氧化燃料的氣體混合物并在所述反應(yīng)室內(nèi)在逐步氧化過程中氧化所述包含可氧化燃料的氣體混合物；進口，所述進口被配置成在所述氧化過程中將流體引入至所述反應(yīng)室中，所述流體所處的進口溫度低于所述反應(yīng)室的內(nèi)部溫度，使得所述流體當(dāng)被引入至所述反應(yīng)室時被加熱；和出口，所述出口被配置成從所述反應(yīng)室抽出經(jīng)加熱的流體；其中反應(yīng)室被配置成將所述內(nèi)部溫度維持在所述燃料的自燃溫度之上和所述燃料的熄火溫度之下。
[0096]在某些實施方式中，進口被配置成將液體引入至所述反應(yīng)室中。在某些實施方式中，所述液體通過穿過所述反應(yīng)室內(nèi)的一個或多個盤管被弓I入至所述反應(yīng)室中。在某些實施方式中，所述盤管不與所述反應(yīng)室流體連通。在某些實施方式中，通過將所述液體注入至所述反應(yīng)室中將所述液體引入至所述反應(yīng)室中，使得所述液體與所述氣體混合物在所述反應(yīng)室內(nèi)混合。在某些實施方式中，進口被配置成將所述流體作為氣體引入至所述反應(yīng)室中。在某些實施方式中，所述氣體通過穿過所述反應(yīng)室內(nèi)的一個或多個盤管被引入至所述反應(yīng)室中。在某些實施方式中，所述盤管不允許所述氣體和所述氣體混合物在所述反應(yīng)室內(nèi)的混合。在某些實施方式中，通過將所述氣體注入至所述反應(yīng)室中所述氣體被引入至所述反應(yīng)室中，使得所述氣體與所述氣體混合物在所述反應(yīng)室內(nèi)混合。在某些實施方式中，出口被配置成將加熱的流體作為氣體從所述反應(yīng)室中抽出。在某些實施方式中，出口被配置成再引導(dǎo)所述氣體進入所述反應(yīng)室中，使得所述氣體與所述氣體混合物在所述反應(yīng)室內(nèi)混合。在某些實施方式中，反應(yīng)室內(nèi)的絕熱反應(yīng)溫度達到熄火溫度，將所述流體引入至所述反應(yīng)室中。在某些實施方式中，進口溫度低于所述燃料的自燃溫度。在某些實施方式中，所述可氧化燃料包含氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己烷和一氧化碳中的至少一種。
[0097]在某些實施方式中，本文所述的用于氧化燃料的方法包括以下的步驟:將包含可氧化燃料的氣體混合物引導(dǎo)至具有反應(yīng)室的氧化器，所述反應(yīng)室被配置成接收并在反應(yīng)室在逐步氧化過程中氧化所述燃料，所述反應(yīng)室被配置成將內(nèi)部溫度維持在所述燃料的自燃溫度之上和所述燃料的熄火溫度之下；和在所述氧化過程期間將流體引入至所述反應(yīng)室中，所述流體處于低于所述反應(yīng)室的內(nèi)部溫度的進口溫度，使得所述流體當(dāng)被引入至所述反應(yīng)室時被加熱；和從所述反應(yīng)室抽出加熱的流體。
[0098]在某些實施方式中，所述流體作為液體被引入至所述反應(yīng)室中。在某些實施方式中，所述液體通過穿過所述反應(yīng)室內(nèi)的一個或多個盤管被弓I入至所述反應(yīng)室中。在某些實施方式中，所述液體被注入至所述反應(yīng)室中，使得所述液體與所述氣體混合物在所述反應(yīng)室內(nèi)混合。在某些實施方式中，所述流體作為氣體被引入至所述反應(yīng)室中。在某些實施方式中，通過使所述氣體穿過所述反應(yīng)室內(nèi)的一個或多個盤管所述氣體被引入至所述反應(yīng)室中。在某些實施方式中，將所述氣體注入至所述反應(yīng)室中，使得所述氣體與所述氣體混合物在所述反應(yīng)室內(nèi)混合。在某些實施方式中，將加熱的流體作為加熱的氣體從所述反應(yīng)室中抽出。在某些實施方式中，該方法還包括將所述加熱的氣體再引導(dǎo)至所述反應(yīng)室中，使得所述加熱的氣體與所述氣體混合物在所述反應(yīng)室內(nèi)混合的步驟。在某些實施方式中，所述可氧化燃料包含氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己烷和一氧化碳中的至少一種。
[0099]在某些實施方式中，本文所述的用于氧化燃料的氧化器包括具有反應(yīng)室，所述反應(yīng)室具有一個或多個進口，所述一個或多個進口被配置成引導(dǎo)燃料、氧化劑或稀釋劑的至少一種氣體至所述反應(yīng)室中，和一個或多個出口，所述一個或多個出口被配置成引導(dǎo)來自反應(yīng)室的反應(yīng)產(chǎn)物；和加熱器，所述加熱器被配置成在一個或多個進口處或之前將所述至少一種氣體中的一種或多種的溫度維持在所述反應(yīng)室內(nèi)所得混合物的自燃溫度之上，所述所得混合物包含燃料、氧化劑或稀釋劑中的至少一種氣體，并且其中反應(yīng)室被配置成氧化所述混合物并將所述反應(yīng)室內(nèi)的絕熱溫度和最大反應(yīng)溫度維持在所述混合物的熄火溫度之下。
[0100]在某些實施方式中，反應(yīng)室包括單一進口。在某些實施方式中，所述氧化器被配置成改變將混合物通過進口引入至反應(yīng)室中的流量。在某些實施方式中，加熱器包括熱交換器，所述熱交換器在一個或多個進口處或之前將來自反應(yīng)產(chǎn)物的熱量傳遞至混合物。在某些實施方式中，加熱器被配置成在所述一個或多個進口處或之前將氧化劑或稀釋劑中的至少一種與燃料混合。在某些實施方式中，所述氧化器被配置成利用來自反應(yīng)產(chǎn)物的熱量來產(chǎn)生蒸汽。在某些實施方式中，所述氧化器被配置成利用來自反應(yīng)產(chǎn)物的熱量來驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電。在某些實施方式中，所述氧化器被配置成通過渦輪機或活塞發(fā)動機驅(qū)動發(fā)電機，所述渦輪機或活塞發(fā)動機被配置成使來自反應(yīng)室的反應(yīng)產(chǎn)物膨脹。在某些實施方式中，所述氧化器被配置成利用來自反應(yīng)產(chǎn)物的熱量以加熱未通過氧化器的物料。在某些實施方式中，所述氧化器被配置成改變?nèi)剂?、氧化劑或稀釋劑的至少一種氣體中的一種或多種通過一個或多個進口被引入至反應(yīng)室中的流量。在某些實施方式中，所述氧化器被配置成改變將所述反應(yīng)產(chǎn)物從所述反應(yīng)室引導(dǎo)通過所述出口的流量。在某些實施方式中，氧化器還包括調(diào)節(jié)器，所述調(diào)節(jié)器被配置成改變所述進口處或附近所述混合物的流動或所述混合物的壓力中的至少一個。
[0101]在某些實施方式中，本文所述的用于氧化燃料的氧化器包括反應(yīng)室，所述反應(yīng)室具有進口，所述進口被配置成引導(dǎo)燃料、氧化劑或稀釋劑的至少一種氣體進入反應(yīng)室中，和出口，所述出口被配置成引導(dǎo)來自反應(yīng)室的反應(yīng)產(chǎn)物；和用于在所述進口處或之前將進氣的溫度維持在所述反應(yīng)室內(nèi)所得混合物的自燃溫度之上的裝置，所述所得混合物包含燃料、氧化劑或稀釋劑中的至少一種氣體，其中所述反應(yīng)室被配置成氧化所述混合物和將所述反應(yīng)室內(nèi)的絕熱溫度和最大反應(yīng)溫度維持在所述混合物的熄火溫度之下。
[0102]在某些實施方式中，所述反應(yīng)室包括多個進口。在某些實施方式中，所述反應(yīng)室包括多個出口。在某些實施方式中，用于升高溫度的裝置包括熱交換器，所述熱交換器在進口處或之前將來自反應(yīng)產(chǎn)物的熱量傳遞至混合物。在某些實施方式中，用于升高溫度的裝置被配置成在進口處或之前將稀釋劑與燃料混合。在某些實施方式中，所述氧化器被配置成利用來自反應(yīng)產(chǎn)物的熱量來產(chǎn)生蒸汽。在某些實施方式中，所述氧化器被配置成利用來自反應(yīng)產(chǎn)物的熱量來驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電。在某些實施方式中，所述氧化器被配置成通過渦輪機或活塞發(fā)動機驅(qū)動發(fā)電機，所述渦輪機或活塞發(fā)動機被配置成使來自反應(yīng)室的反應(yīng)產(chǎn)物膨脹。在某些實施方式中，所述氧化器被配置成利用來自反應(yīng)產(chǎn)物的熱量以加熱未通過氧化器的物料。在某些實施方式中，所述氧化器被配置成改變將混合物通過進口引入至反應(yīng)室中的流量。在某些實施方式中，所述氧化器被配置成改變將所述反應(yīng)產(chǎn)物從所述反應(yīng)室引導(dǎo)通過所述出口的流量。在某些實施方式中，氧化器該包括調(diào)節(jié)器，所述調(diào)節(jié)器被配置成改變所述進口處或附近所述混合物的流動或所述混合物的壓力中的至少一個。在某些實施方式中，所述氧化器被配置成改變將燃料、氧化劑或稀釋劑中的至少一種氣體中的一種或多種通過一個或多個進口弓I入至所述反應(yīng)室中的流量。
[0103]在某些實施方式中，本文所述的用于氧化燃料的氧化器包括反應(yīng)室，所述反應(yīng)室具有一個或多個進口，所述一個或多個進口被配置成引導(dǎo)燃料、氧化劑或稀釋劑中的至少一種氣體進入所述反應(yīng)室中，和一個或多個出口，所述一個或多個出口被配置成引導(dǎo)來自反應(yīng)室的反應(yīng)產(chǎn)物；和加熱器，所述加熱器被配置成在一個或多個進口處或之前將所述至少一種氣體中的一種或多種的溫度維持在所述反應(yīng)室內(nèi)所得混合物的自燃溫度之上，所述所得混合物包含燃料、氧化劑或稀釋劑中的至少一種氣體，其中所述反應(yīng)室被配置成氧化所述混合物和將所述反應(yīng)室內(nèi)的絕熱溫度維持在混合物的熄火溫度之上并將反應(yīng)室內(nèi)的最大反應(yīng)溫度維持在所述混合物的熄火溫度之下。
[0104]在某些實施方式中，氧化器包括吸熱器，所述吸熱器被配置成從反應(yīng)室移除熱量。在某些實施方式中，吸熱器被配置成從反應(yīng)室移除熱量通過生成蒸汽。在某些實施方式中，反應(yīng)室包括單一進口。在某些實施方式中，所述氧化器被配置成改變通過單一進口將混合物引入至反應(yīng)室中的流量。在某些實施方式中，加熱器包括熱交換器，所述熱交換器在一個或多個進口處或之前將來自反應(yīng)產(chǎn)物的熱量傳遞至混合物。在某些實施方式中，加熱器被配置成在一個或多個進口處或之前將稀釋劑與燃料混合。在某些實施方式中，所述氧化器被配置成利用來自反應(yīng)產(chǎn)物的熱量來產(chǎn)生蒸汽。在某些實施方式中，所述氧化器被配置成利用來自反應(yīng)產(chǎn)物的熱量來驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電。在某些實施方式中，所述氧化器被配置成通過渦輪機或活塞發(fā)動機驅(qū)動發(fā)電機，所述渦輪機或活塞發(fā)動機被配置成使來自反應(yīng)室的反應(yīng)產(chǎn)物膨脹。在某些實施方式中，所述氧化器被配置成利用來自反應(yīng)產(chǎn)物的熱量以加熱未通過氧化器的物料。在某些實施方式中，所述氧化器被配置成改變將所述反應(yīng)產(chǎn)物從所述反應(yīng)室引導(dǎo)通過所述出口的流量。在某些實施方式中，所述氧化器被配置成改變將燃料、氧化劑或稀釋劑中的至少一種氣體中的一種或多種通過一個或多個進口引入至反應(yīng)室中的流量。在某些實施方式中，氧化器還包括調(diào)節(jié)器，所述調(diào)節(jié)器被配置成改變所述進口處或附近所述混合物的流動或所述混合物的壓力中的至少一個。
[0105]在某些實施方式中，本文所述的用于氧化燃料的氧化器包括反應(yīng)室，所述反應(yīng)室具有進口，所述進口被配置成引導(dǎo)燃料、氧化劑或稀釋劑中的至少一種氣體進入反應(yīng)室中，和出口，所述出口被配置成引導(dǎo)來自反應(yīng)室的反應(yīng)產(chǎn)物；用于在所述多個進口處或之前將混合物的溫度維持在所得混合物的自燃溫度之上的裝置；和用于在所述進口處或之前將進氣的溫度維持在所述反應(yīng)室內(nèi)所得混合物的自燃溫度之上的裝置，所述所得混合物包含燃料、氧化劑或稀釋劑的至少一種氣體，其中反應(yīng)室被配置成氧化所述混合物并且將所述反應(yīng)室內(nèi)的絕熱溫度維持在所述混合物的熄火溫度之上并將所述反應(yīng)室內(nèi)的最大反應(yīng)溫度維持在所述混合物的熄火溫度之下。
[0106]在某些實施方式中，所述反應(yīng)室包括多個進口。在某些實施方式中，所述反應(yīng)室包括多個出口。在某些實施方式中，用于升高溫度的裝置包括熱交換器，所述熱交換器在進口處或之前將來自反應(yīng)產(chǎn)物的熱量傳遞至混合物。在某些實施方式中，用于升高溫度的裝置被配置成在進口處或之前將稀釋劑與燃料混合。在某些實施方式中，所述氧化器被配置成利用來自反應(yīng)產(chǎn)物的熱量來產(chǎn)生蒸汽。在某些實施方式中，所述氧化器被配置成利用來自反應(yīng)產(chǎn)物的熱量來驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電。在某些實施方式中，所述氧化器被配置成通過渦輪機或活塞發(fā)動機驅(qū)動發(fā)電機，所述渦輪機或活塞發(fā)動機被配置成使來自反應(yīng)室的反應(yīng)產(chǎn)物膨脹。在某些實施方式中，所述氧化器被配置成利用來自反應(yīng)產(chǎn)物的熱量以加熱未通過氧化器的物料。在某些實施方式中，所述氧化器被配置成改變將混合物通過進口引入至反應(yīng)室中的流量。在某些實施方式中，所述氧化器被配置成改變將所述反應(yīng)產(chǎn)物從所述反應(yīng)室引導(dǎo)通過所述出口的流量。在某些實施方式中，氧化器還包括調(diào)節(jié)器，所述調(diào)節(jié)器被配置成改變所述進口處或附近所述混合物的流動或所述混合物的壓力中的至少一個。
[0107]在某些實施方式中，本文所述的用于氧化燃料的氧化器包括反應(yīng)室，所述反應(yīng)室具有一個或多個進口，所述一個或多個進口被配置成引導(dǎo)燃料、氧化劑或稀釋劑的至少一種氣體進入所述反應(yīng)室，和一個或多個出口，所述一個或多個出口被配置成引導(dǎo)來自反應(yīng)室的反應(yīng)產(chǎn)物；和加熱器，所述加熱器被配置成在一個或多個進口處或之前將所述至少一種氣體中的一種或多種的溫度維持在所述反應(yīng)室內(nèi)的所得混合物的自燃溫度之上，所述所得混合物包含燃料、氧化劑或稀釋劑中的至少一種氣，其中所述反應(yīng)室被配置成氧化所述混合物和將反應(yīng)室內(nèi)的絕熱溫度維持在混合物的熄火溫度之下并將反應(yīng)室內(nèi)的最大反應(yīng)溫度維持在混合物的熄火溫度之下。
[0108]在某些實施方式中，反應(yīng)室包括單一進口。在某些實施方式中，所述氧化器被配置成改變將混合物通過一個或多個進口弓I入至反應(yīng)室中的流量。在某些實施方式中，所述氧化器被配置成改變將燃料、氧化劑或稀釋劑中的至少一種氣體中的一種或多種通過一個或多個進口引入至反應(yīng)室中的流量。在某些實施方式中，氧化器還包括熱交換器，所述熱交換器在一個或多個進口處或之前將來自反應(yīng)產(chǎn)物的熱量傳遞至混合物。在某些實施方式中，加熱器被配置成在一個或多個進口處或之前將稀釋劑與燃料混合。在某些實施方式中，所述氧化器被配置成利用來自反應(yīng)產(chǎn)物的熱量來產(chǎn)生蒸汽。在某些實施方式中，所述氧化器被配置成利用來自反應(yīng)產(chǎn)物的熱量來驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電。在某些實施方式中，所述氧化器被配置成通過渦輪機或活塞發(fā)動機驅(qū)動發(fā)電機，所述渦輪機或活塞發(fā)動機被配置成使來自反應(yīng)室的反應(yīng)產(chǎn)物膨脹。在某些實施方式中，所述氧化器被配置成利用來自反應(yīng)產(chǎn)物的熱量以加熱未通過氧化器的物料。在某些實施方式中，所述氧化器被配置成改變將所述反應(yīng)產(chǎn)物從所述反應(yīng)室引導(dǎo)通過所述出口的流量。在某些實施方式中，氧化器還包括調(diào)節(jié)器，所述調(diào)節(jié)器被配置成改變所述進口處或附近所述混合物的流動或所述混合物的壓力中的至少一個。
[0109]在某些實施方式中，本文所述的用于氧化燃料的氧化器包括反應(yīng)室，所述反應(yīng)室具有進口，所述進口被配置成引導(dǎo)燃料、氧化劑或稀釋劑中的至少一種氣體進入反應(yīng)室中，和出口，所述出口被配置成弓I導(dǎo)來自反應(yīng)室的反應(yīng)產(chǎn)物；和用于在進口處或之前將進氣的溫度維持在反應(yīng)室內(nèi)所得混合物的自燃溫度之下的裝置，所述所得混合物包括燃料、氧化劑或稀釋劑中的至少一種氣體，其中反應(yīng)室被配置成氧化所述混合物和將反應(yīng)室內(nèi)的絕熱溫度維持在混合物的熄火溫度之下并將反應(yīng)室內(nèi)的最大反應(yīng)溫度維持在混合物的熄火溫度之下。
[0110]在某些實施方式中，所述反應(yīng)室包括多個進口。在某些實施方式中，所述反應(yīng)室包括多個出口。在某些實施方式中，維持溫度的裝置包括熱交換器，所述熱交換器在進口處或之前將來自反應(yīng)產(chǎn)物的熱量傳遞至混合物。在某些實施方式中，用于維持溫度的裝置被配置成在進口處或之前將稀釋劑與燃料混合。在某些實施方式中，所述氧化器被配置成利用來自反應(yīng)產(chǎn)物的熱量來產(chǎn)生蒸汽。在某些實施方式中，所述氧化器被配置成利用來自反應(yīng)產(chǎn)物的熱量來驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電。在某些實施方式中，所述氧化器被配置成通過渦輪機或活塞發(fā)動機驅(qū)動發(fā)電機，所述渦輪機或活塞發(fā)動機被配置成使來自反應(yīng)室的反應(yīng)產(chǎn)物膨脹。在某些實施方式中，所述氧化器被配置成利用來自反應(yīng)產(chǎn)物的熱量以加熱未通過氧化器的物料。在某些實施方式中，所述氧化器被配置成改變將混合物通過進口弓I入至反應(yīng)室中的流量。在某些實施方式中，所述氧化器被配置成改變將所述反應(yīng)產(chǎn)物從所述反應(yīng)室引導(dǎo)通過所述出口的流量。在某些實施方式中，氧化器包括調(diào)節(jié)器，所述調(diào)節(jié)器被配置成改變所述進口處或附近所述混合物的流動或所述混合物的壓力中的至少一個。
[0111]在某些實施方式中，本文所述的用于氧化燃料的氧化器包括反應(yīng)室，所述反應(yīng)室具有一個或多個進口，所述一個或多個進口被配置成將燃料、氧化劑或稀釋劑中的至少一種氣體引導(dǎo)至反應(yīng)室中，和一個或多個出口，所述一個或多個出口被配置成引導(dǎo)來自反應(yīng)室的反應(yīng)產(chǎn)物；和加熱器，所述加熱器被配置成在一個或多個進口處或之前將所述至少一種氣體中的一種或多種的溫度維持在所述反應(yīng)室內(nèi)所得混合物的自燃溫度之上，所述所得混合物包含燃料、氧化劑或稀釋劑中的至少一種氣體，其中反應(yīng)室被配置成氧化所述混合物和將反應(yīng)室內(nèi)的絕熱溫度維持在混合物的熄火溫度之上并將反應(yīng)室內(nèi)的最大反應(yīng)溫度維持在混合物的熄火溫度之下。
[0112]在某些實施方式中，吸熱器被配置成從反應(yīng)室移除熱量。在某些實施方式中，吸熱器被配置成通過生成蒸汽從反應(yīng)室移除熱量。在某些實施方式中，氧化器還包括反應(yīng)室內(nèi)的熱輸送器，所述熱輸送器被配置成在反應(yīng)室內(nèi)分配熱量。在某些實施方式中，熱輸送器包括反應(yīng)室內(nèi)的多孔介質(zhì)。在某些實施方式中，熱輸送器包括反應(yīng)室內(nèi)的流體介質(zhì)。在某些實施方式中，熱輸送器包括循環(huán)通過反應(yīng)室的介質(zhì)。在某些實施方式中，反應(yīng)室包括單一進口。在某些實施方式中，氧化器還包括熱交換器，所述熱交換器在一個或多個進口處或之前將來自反應(yīng)產(chǎn)物的熱量傳遞至混合物。在某些實施方式中，加熱器被配置成在一個或多個進口處或之前將稀釋劑與燃料混合在某些實施方式中，所述氧化器被配置成利用來自反應(yīng)產(chǎn)物的熱量來驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電。在某些實施方式中，所述氧化器被配置成通過渦輪機或活塞發(fā)動機驅(qū)動發(fā)電機，所述渦輪機或活塞發(fā)動機被配置成使來自反應(yīng)室的反應(yīng)產(chǎn)物膨脹。在某些實施方式中，所述氧化器被配置成利用來自反應(yīng)產(chǎn)物的熱量以加熱未通過氧化器的物料。在某些實施方式中，所述氧化器被配置成改變將燃料、氧化劑或稀釋劑中的至少一種氣體中的一種或多種通過一個或多個進口弓I入至反應(yīng)室中的流量。在某些實施方式中，所述氧化器被配置成改變將所述反應(yīng)產(chǎn)物從所述反應(yīng)室引導(dǎo)通過所述出口的流量。在某些實施方式中，氧化器還包括調(diào)節(jié)器，所述調(diào)節(jié)器被配置成改變所述進口處或附近所述混合物的流動或所述混合物的壓力中的至少一個。
[0113]在某些實施方式中，本文所述的用于氧化燃料的氧化器包括反應(yīng)室，所述反應(yīng)室具有進口，所述進口被配置成引導(dǎo)燃料、氧化劑或稀釋劑中的至少一種氣體進入反應(yīng)室中，和出口，所述出口被配置成引導(dǎo)來自反應(yīng)室的反應(yīng)產(chǎn)物；和加熱器，所述加熱器用于在進口處或之前將進氣的溫度維持在所述反應(yīng)室內(nèi)所得混合物的自燃溫度之上，所述所得混合物包含燃料、氧化劑或稀釋劑中的至少一種氣體，其中所述反應(yīng)室被配置成氧化所述混合物和將反應(yīng)室內(nèi)的絕熱溫度維持在混合物的熄火溫度之上并將反應(yīng)室內(nèi)的最大反應(yīng)溫度維持在混合物的熄火溫度之下。
[0114]在某些實施方式中，氧化器包括用于從所述反應(yīng)室移除熱量的裝置。在某些實施方式中，所述用于移除熱量的裝置被配置成通過生成蒸汽從反應(yīng)室移除熱量。在某些實施方式中，氧化器還包括用于在反應(yīng)室內(nèi)分配熱量的裝置。在某些實施方式中，用于分配熱量的裝置包括反應(yīng)室內(nèi)的多孔介質(zhì)。在某些實施方式中，用于分配熱量的裝置包括反應(yīng)室內(nèi)的流體介質(zhì)。在某些實施方式中，用于分配熱量的裝置包括循環(huán)通過反應(yīng)室的介質(zhì)。在某些實施方式中，所述反應(yīng)室包括多個進口。在某些實施方式中，所述反應(yīng)室包括多個出口。在某些實施方式中，加熱器包括熱交換器，所述熱交換器在進口處或之前將來自反應(yīng)產(chǎn)物的熱量傳遞至混合物。在某些實施方式中，加熱器被配置成在進口處或之前將稀釋劑與燃料混合。
[0115]在某些實施方式中，所述氧化器被配置成利用來自反應(yīng)產(chǎn)物的熱量來驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電。在某些實施方式中，所述氧化器被配置成通過渦輪機或活塞發(fā)動機驅(qū)動發(fā)電機，所述渦輪機或活塞發(fā)動機被配置成使來自反應(yīng)室的反應(yīng)產(chǎn)物膨脹。在某些實施方式中，所述氧化器被配置成利用來自反應(yīng)產(chǎn)物的熱量以加熱未通過氧化器的物料。在某些實施方式中，所述氧化器被配置成改變將燃料、氧化劑或稀釋劑中的至少一種氣體中的一種或多種通過進口引入至所述反應(yīng)室中的流量。在某些實施方式中，所述氧化器被配置成改變將所述反應(yīng)產(chǎn)物從所述反應(yīng)室引導(dǎo)通過所述出口的流量。在某些實施方式中，氧化器還包括調(diào)節(jié)器，所述調(diào)節(jié)器被配置成改變所述進口處或附近所述混合物的流動或所述混合物的壓力中的至少一個。
[0116]在某些實施方式中，本文所述的用于氧化燃料的系統(tǒng)包括具有第一進口和第一出口的第一反應(yīng)室，所述第一反應(yīng)室被配置成通過所述第一進口接收包含可氧化燃料的第一氣體，所述第一反應(yīng)室被配置成維持所述第一氣體的逐步氧化和通過所述第一出口傳遞煙道氣；和與所述第一反應(yīng)室分開的第二反應(yīng)室，所述第二反應(yīng)室具有第二進口和第二出口，所述第二反應(yīng)室被配置成通過所述第二進口接收包含可氧化燃料的第二氣體和所述煙道氣，所述第二反應(yīng)室被配置成維持所述第二氣體的逐步氧化；其中煙道氣從所述第一出口傳遞至所述第二進口直至所述第二反應(yīng)室內(nèi)的內(nèi)部溫度在所述第二氣體的自燃溫度之上。
[0117]在某些實施方式中，在所述內(nèi)部溫度高于所述自燃溫度后所述煙道氣不從所述第一出口傳遞至所述第二進口。在某些實施方式中，第一或第二反應(yīng)室中的至少一個被配置成當(dāng)各自反應(yīng)室內(nèi)的內(nèi)部溫度達到或超過各自燃料的熄火溫度時降低各自內(nèi)部溫度。在某些實施方式中，第一或第二反應(yīng)室中的至少一個被配置成通過從各自反應(yīng)室移除熱量減少各自內(nèi)部溫度。在某些實施方式中，第一或第二反應(yīng)室中的至少一個被配置成通過熱交換器移除熱量。在某些實施方式中，所述熱交換器包括引入至各自反應(yīng)室中的流體。在某些實施方式中，熱交換器被配置成從各自反應(yīng)室排空所述流體。在某些實施方式中，所述熱交換器包括用于生成蒸汽的裝置。在某些實施方式中，熱交換器被配置成當(dāng)各自反應(yīng)室內(nèi)的溫度超過2300° F時從各自反應(yīng)室吸出熱量。在某些實施方式中，第二反應(yīng)室被配置成當(dāng)在所述第二進口處所述第二氣體的溫度達到或下降至低于所述第二燃料的自燃溫度時將所述煙道氣與所述第二氣體混合。在某些實施方式中，該系統(tǒng)還包括渦輪機或活塞發(fā)動機，所述渦輪機或活塞發(fā)動機接收來自至少一個所述反應(yīng)室的氣體。在某些實施方式中，渦輪機接收并膨脹來自所述第二反應(yīng)室的氣體。在某些實施方式中，該系統(tǒng)還包括壓縮機，在將所述氣體引入至所述反應(yīng)室中的至少一個之前所述壓縮機接收并壓縮氣體。在某些實施方式中，壓縮機被配置成在將所述第二氣體引入至所述第二反應(yīng)室中之前壓縮所述第二氣體。
[0118]在某些實施方式中，本文所述的用于氧化燃料的系統(tǒng)包括具有出口的第一反應(yīng)室，所述第一反應(yīng)室被配置成維持包含可氧化燃料的第一氣體的逐步氧化，以及將反應(yīng)產(chǎn)物傳遞通過所述第一出口 ；和與所述第一反應(yīng)室分開的第二反應(yīng)室，所述第二反應(yīng)室具有進口，所述進口被配置成接收包含可氧化燃料的第二氣體和反應(yīng)產(chǎn)物，所述第二反應(yīng)室被配置成維持第二氣體的逐步氧化并接收通過所述進口的來自所述第一反應(yīng)室的所述反應(yīng)產(chǎn)物，同時所述第二反應(yīng)室內(nèi)的內(nèi)部溫度低于所述第二氣體的自燃溫度。
[0119]在某些實施方式中，在所述內(nèi)部溫度高于所述自燃溫度后所述反應(yīng)產(chǎn)物不從所述第一反應(yīng)室傳遞至所述第二反應(yīng)室。在某些實施方式中，第一或第二反應(yīng)室中的至少一個被配置成當(dāng)各自反應(yīng)室內(nèi)的內(nèi)部溫度達到或超過各自燃料的熄火溫度時降低各自內(nèi)部溫度。在某些實施方式中，第一或第二反應(yīng)室中的至少一個被配置成通過從各自反應(yīng)室移除熱量減少各自內(nèi)部溫度。在某些實施方式中，第二反應(yīng)室被配置成當(dāng)在所述進口處所述第二氣體的溫度達到或下降至低于所述第二燃料的自燃溫度時將所述反應(yīng)產(chǎn)物與所述第二氣體混合。在某些實施方式中，該系統(tǒng)還包括渦輪機或活塞發(fā)動機，所述渦輪機或活塞發(fā)動機接收來自至少一個所述反應(yīng)室的氣體。在某些實施方式中，渦輪機接收并膨脹來自所述第二反應(yīng)室的氣體。在某些實施方式中，該系統(tǒng)還包括壓縮機，在將所述氣體引入至所述反應(yīng)室中的至少一個之前所述壓縮機接收并壓縮氣體。在某些實施方式中，壓縮機被配置成在將所述第二氣體引入至所述第二反應(yīng)室中之前壓縮所述第二氣體。
[0120]在某些實施方式中，本文所述的用于氧化燃料的系統(tǒng)包括具有反應(yīng)室的氧化器，所述反應(yīng)室具有進口和出口，所述反應(yīng)室被配置成通過所述進口接收包含可氧化燃料的氣體以及維持氧化過程；檢測模塊，所述檢測模塊檢測何時所述氣體的反應(yīng)室溫度達到或下降至低于所述反應(yīng)室內(nèi)所述氣體的自燃閾值，使得所述反應(yīng)室將不氧化所述燃料；和校正模塊，所述校正模塊基于所述檢測模塊輸出指令，改變下列中的至少一個:所述氣體在所述反應(yīng)室內(nèi)的停留時間和足以使所述氣體在所述反應(yīng)室內(nèi)的同時發(fā)生自燃和氧化的反應(yīng)室內(nèi)的自燃延遲時間。
[0121]在某些實施方式中，校正模塊被配置成通過改變所述氣體通過所述反應(yīng)室的流動改變所述氣體在所述反應(yīng)室內(nèi)的停留時間。在某些實施方式中，校正模塊被配置成通過減少所述氣體通過所述反應(yīng)室的流動增加所述氣體在所述反應(yīng)室內(nèi)的停留時間。在某些實施方式中，校正模塊被配置成通過使所述氣體從所述反應(yīng)室的出口至所述進口再循環(huán)流動增加所述氣體在所述反應(yīng)室內(nèi)的停留時間。在某些實施方式中，校正模塊被配置成通過改變所述反應(yīng)室內(nèi)的氣體溫度改變所述反應(yīng)室內(nèi)的自燃延遲時間。在某些實施方式中，校正模塊被配置成通過利用加熱器增加所述反應(yīng)室內(nèi)的氣體溫度來減少所述反應(yīng)室內(nèi)的自燃延遲時間。在某些實施方式中，校正模塊被配置成通過使產(chǎn)物氣從所述出口至所述進口循環(huán)來減少所述反應(yīng)室內(nèi)的自燃延遲時間。在某些實施方式中，反應(yīng)室被配置成在不使用催化劑的情況下在所述熄火溫度之下維持所述可氧化燃料的氧化。在某些實施方式中，該系統(tǒng)還包括渦輪機或活塞發(fā)動機,所述渦輪機或活塞發(fā)動機接收來自所述反應(yīng)室的氣體并使所述氣體膨脹。在某些實施方式中，該系統(tǒng)還包括壓縮機，在將燃料混合物引入至所述反應(yīng)室之前所述壓縮機接收并壓縮包含所述燃料混合物的氣體。在某些實施方式中，所述可氧化燃料包含氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己烷和一氧化碳中的至少一種。
[0122]在某些實施方式中，本文所述的用于氧化燃料的系統(tǒng)包括具有反應(yīng)室的氧化器，所述反應(yīng)室具有進口和出口，所述反應(yīng)室被配置成通過所述進口接收包含可氧化燃料的氣體以及維持氧化過程；檢測模塊，所述檢測模塊檢測何時所述氣體的反應(yīng)室溫度達到或下降至低于所述反應(yīng)室內(nèi)所述氣體的自燃閾值，使得所述反應(yīng)室將不氧化所述燃料；和校正模塊，所述校正模塊被配置成利用處理器測定并且基于檢測模塊，改變下列中的至少一個:所述氣體在所述反應(yīng)室內(nèi)的停留時間和足以使所述氣體在所述反應(yīng)室內(nèi)的同時發(fā)生自燃和氧化的反應(yīng)室內(nèi)的自燃延遲時間，其中氧化器被配置成，基于所述停留時間和所述自燃延遲時間中至少一個的改變，在所述氣體在所述反應(yīng)室內(nèi)的同時氧化所述氣體。
[0123]在某些實施方式中，校正模塊被配置成通過改變所述氣體通過所述反應(yīng)室的流動改變所述氣體在所述反應(yīng)室內(nèi)的停留時間。在某些實施方式中，校正模塊被配置成通過減少所述氣體通過所述反應(yīng)室的流動增加所述氣體在所述反應(yīng)室內(nèi)的停留時間。在某些實施方式中，校正模塊被配置成通過使所述氣體從所述反應(yīng)室的出口至所述進口再循環(huán)流動增加所述氣體在所述反應(yīng)室內(nèi)的停留時間。在某些實施方式中，校正模塊被配置成通過改變所述反應(yīng)室內(nèi)的氣體溫度改變所述反應(yīng)室內(nèi)的自燃延遲時間。在某些實施方式中，校正模塊被配置成通過利用加熱器增加所述反應(yīng)室內(nèi)的氣體溫度減少所述反應(yīng)室內(nèi)的自燃延遲時間。在某些實施方式中，校正模塊被配置成通過使產(chǎn)物氣從所述出口至所述進口循環(huán)減少所述反應(yīng)室內(nèi)的自燃延遲時間。在某些實施方式中，反應(yīng)室被配置成在不使用催化劑的情況下在所述熄火溫度之下維持所述可氧化燃料的氧化。
[0124]在某些實施方式中，本文所述的用于氧化燃料的系統(tǒng)包括具有反應(yīng)室的氧化器，所述反應(yīng)室具有進口和出口，所述反應(yīng)室被配置成通過所述進口接收包含可氧化燃料的氣體以及維持氧化過程，和模塊，所述模塊輸出指令，基于對反應(yīng)室溫度的檢測，以增加下列各項中的至少一個:所述氣體在所述反應(yīng)室內(nèi)的停留時間和所述反應(yīng)室內(nèi)的反應(yīng)溫度，使得所述燃料在所述反應(yīng)室內(nèi)的同時發(fā)生氧化。
[0125]在某些實施方式中，所述模塊被配置成通過改變所述氣體通過所述反應(yīng)室的流動改變所述氣體在所述反應(yīng)室內(nèi)的停留時間。在某些實施方式中，所述模塊被配置成通過減少所述氣體通過所述反應(yīng)室的流動增加所述氣體在所述反應(yīng)室內(nèi)的停留時間。在某些實施方式中，所述模塊被配置成通過使所述氣體從所述反應(yīng)室的出口至所述進口再循環(huán)流動增加所述氣體在所述反應(yīng)室內(nèi)的停留時間。在某些實施方式中，所述模塊被配置成通過利用加熱器增加所述反應(yīng)室內(nèi)的氣體溫度減少所述反應(yīng)室內(nèi)的自燃延遲時間。在某些實施方式中，校正模塊被配置成通過使產(chǎn)物氣從所述出口至所述進口循環(huán)減少所述反應(yīng)室內(nèi)的自燃延遲時間。
[0126]在某些實施方式中，本文所述的用于氧化燃料的方法包括以下的步驟:在將包含可氧化燃料的氣體接收至反應(yīng)室中的氧化系統(tǒng)中檢測何時所述氣體的反應(yīng)室溫度達到或下降至低于使得單獨所述反應(yīng)室將不支持所述燃料的氧化的水平，所述反應(yīng)室具有進口和出口并且被配置成維持氧化過程；和基于檢測模塊改變以下中的至少一個:所述氣體在所述反應(yīng)室內(nèi)的停留時間和足以使所述氣體在所述反應(yīng)室內(nèi)的同時發(fā)生自燃和氧化的反應(yīng)室內(nèi)的自燃延遲時間。
[0127]在某些實施方式中，通過改變所述氣體通過所述反應(yīng)室的流動在所述反應(yīng)室內(nèi)改變所述氣體的停留時間。在某些實施方式中，通過減少所述氣體通過所述反應(yīng)室的流動在所述反應(yīng)室內(nèi)改變所述氣體的停留時間。在某些實施方式中，通過使所述氣體從所述反應(yīng)室的出口至所述進口再循環(huán)流動在所述反應(yīng)室內(nèi)改變所述氣體的停留時間。在某些實施方式中，通過改變所述反應(yīng)室內(nèi)的氣體溫度改變所述反應(yīng)室內(nèi)的自燃延遲時間。在某些實施方式中，通過利用加熱器增加所述反應(yīng)室內(nèi)的氣體溫度在所述反應(yīng)室內(nèi)減少所述自燃延遲時間。在某些實施方式中，通過使產(chǎn)物氣從所述出口至所述進口循環(huán)減少所述自燃延遲時間。在某些實施方式中，在不使用催化劑的情況下所述反應(yīng)室在所述熄火溫度之下維持所述可氧化燃料的氧化。在某些實施方式中，該方法還包括在渦輪機或活塞發(fā)動機中使來自所述反應(yīng)室的產(chǎn)物氣膨脹的步驟。在某些實施方式中，該方法還包括在將所述氣體引入至所述反應(yīng)室之前壓縮所述氣體的步驟。在某些實施方式中，所述可氧化燃料包含氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己烷和一氧化碳中的至少一種。
[0128]在某些實施方式中，本文所述的用于氧化燃料的方法包括以下的步驟:在將包含可氧化燃料的氣體接收至反應(yīng)室中的氧化系統(tǒng)中檢測何時所述氣體的反應(yīng)室溫度達到或下降至低于使得單獨所述反應(yīng)室將不支持所述燃料的逐步氧化的水平，所述反應(yīng)室具有進口和出口并且被配置成維持氧化過程；和基于檢測模塊改變足以使所述氣體在所述反應(yīng)室內(nèi)的同時發(fā)生自燃和氧化的反應(yīng)室內(nèi)的自燃延遲時間。
[0129]在某些實施方式中，改變所述自燃延遲時間包括將額外的熱量引入至所述反應(yīng)室中，從而將內(nèi)部反應(yīng)室溫度增加至將維持所述燃料的氧化的水平。在某些實施方式中，該方法還包括通過改變所述氣體通過所述反應(yīng)室的流動改變所述氣體在所述反應(yīng)室內(nèi)的停留時間的步驟。在某些實施方式中，該方法還包括通過減少所述氣體通過所述反應(yīng)室的流動改變所述氣體在所述反應(yīng)室內(nèi)的停留時間的步驟。在某些實施方式中，該方法還包括通過使所述氣體從所述反應(yīng)室的出口至所述進口再循環(huán)流動改變所述氣體在所述反應(yīng)室內(nèi)的停留時間的步驟。在某些實施方式中，在不使用催化劑的情況下所述反應(yīng)室在所述熄火溫度之下維持所述可氧化燃料的氧化。在某些實施方式中，該方法還包括在渦輪機或活塞發(fā)動機中使來自所述反應(yīng)室的產(chǎn)物氣膨脹的步驟。在某些實施方式中，所述可氧化燃料包含氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己烷和一氧化碳中的至少一種。
[0130]在某些實施方式中，本文所述的用于氧化燃料的方法包括以下的步驟:通過將熱源引入至所述反應(yīng)室中維持可氧化燃料的氧化，從而當(dāng)所述氣體的反應(yīng)室溫度達到或下降至低于使得單獨所述反應(yīng)室將不支持所述燃料的氧化的溫度水平時將內(nèi)部反應(yīng)室溫度增加至將維持所述燃料的氧化的水平。
[0131]在某些實施方式中，增加內(nèi)部溫度減少自燃延遲時間。在某些實施方式中，該方法還包括通過改變所述氣體通過所述反應(yīng)室的流動改變所述氣體在所述反應(yīng)室內(nèi)的停留時間的步驟。在某些實施方式中，該方法還包括通過減少所述氣體通過所述反應(yīng)室的流動改變所述氣體在所述反應(yīng)室內(nèi)的停留時間的步驟。在某些實施方式中，該方法還包括通過使所述氣體從所述反應(yīng)室的出口至所述進口再循環(huán)流動改變所述氣體在所述反應(yīng)室內(nèi)的停留時間的步驟。在某些實施方式中，在不使用催化劑的情況下所述反應(yīng)室在所述熄火溫度之下維持所述可氧化燃料的氧化。在某些實施方式中，該方法還包括在渦輪機或活塞發(fā)動機中使來自所述反應(yīng)室的產(chǎn)物氣膨脹的步驟。在某些實施方式中，所述可氧化燃料包含氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己烷和一氧化碳中的至少一種。
[0132]在某些實施方式中，本文所述的氧化燃料的方法包括以下的步驟:將具有低能量含量(LEC)燃料的氣體與包含高能量含量(HEC)燃料的氣體、包含氧化劑的氣體和包含稀釋劑的氣體的組中的一種或多種混合以形成氣體混合物，其中所有氣體處于低于被混合的任一種氣體的自燃溫度的溫度；將所述氣體混合物的溫度增加至至少所述氣體混合物的自燃溫度并允許所述氣體混合物自燃；和在自燃的氣體混合物氧化的同時將所述氣體混合物的溫度維持在熄火溫度之下。
[0133]在某些實施方式中，氣體混合物通過熱交換器升高至至少所述自燃溫度。在某些實施方式中，所述熱交換器位于反應(yīng)室內(nèi)，所述反應(yīng)室在不使用催化劑的情況下維持所述氣體混合物的氧化。在某些實施方式中，所述氣體混合物在反應(yīng)室內(nèi)升高至至少所述自燃溫度，所述反應(yīng)室在不使用催化劑的情況下維持所述氣體混合物的氧化。在某些實施方式中，所述反應(yīng)室在所述氣體混合物的熄火溫度之下維持所述混合物的氧化。在某些實施方式中，該方法還包括利用渦輪機或活塞發(fā)動機使氣體膨脹的步驟，所述渦輪機或活塞發(fā)動機接收來自所述反應(yīng)室的氣體。在某些實施方式中，氣體混合物包括氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己烷和一氧化碳中的至少一種。
[0134]在某些實施方式中，本文所述的氧化方法包括以下的步驟:將包含氧化劑的氣體加熱至至少第一氣體混合物的自燃溫度，所述第一氣體混合物具有包含與確定范圍的低能量含量(LEC)燃料和高能量含量(HEC)燃料混合的氧化劑的氣體；在加熱后注入所述LEC燃料氣體和所述HEC燃料的第二氣體混合物，其中選擇LEC和HEC氣體的比率和注入速率以產(chǎn)生與當(dāng)注入至包含氧化劑的加熱氣體時第一氣體混合物比率基本相同的比率；以在小于所述第二氣體混合物的點火延遲時間同時允許所述第一氣體混合物自燃的時間內(nèi)產(chǎn)生基本上均質(zhì)的第一氣體混合物的速率將注入的第二氣體與包含氧化劑的加熱氣體混合；和在自燃的第一氣體混合物氧化的同時將所述第一氣體混合物的溫度維持在熄火溫度之下。
[0135]在某些實施方式中，第一氣體混合物通過熱交換器升高至至少所述自燃溫度。在某些實施方式中，所述熱交換器位于反應(yīng)室內(nèi)，所述反應(yīng)室在不使用催化劑的情況下維持所述第一氣體混合物的氧化。在某些實施方式中，所述第一氣體混合物升高至至少所述反應(yīng)室內(nèi)的自燃溫度，所述反應(yīng)室在不使用催化劑的情況下維持所述氣體混合物的氧化。在某些實施方式中，反應(yīng)室在所述氣體混合物的熄火溫度下維持所述第二氣體混合物的氧化。在某些實施方式中，該方法還包括利用渦輪機或活塞發(fā)動機使氣體膨脹的步驟，所述渦輪機或活塞發(fā)動機接收來自所述反應(yīng)室的氣體。在某些實施方式中，第一氣體混合物包含氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己烷和一氧化碳中的至少一種。在某些實施方式中，
[0136]在某些實施方式中，本文所述的氧化方法包括以下的步驟:經(jīng)由室進口接收至反應(yīng)室中，所述進口被配置成接受具有低能量含量(LEC)燃料以及高能量含量(HEC)燃料氣體、含氧化劑(OC)氣體和含稀釋劑(DC)氣體的組中的至少一種的混合物的氣體，所述氣體混合物處于低于所述氣體混合物的自燃溫度的溫度；通過布置在所述反應(yīng)室內(nèi)的熱交換介質(zhì)將所述反應(yīng)室的內(nèi)部溫度維持在熄火溫度之下，通過使熱量傳遞通過所述熱交換介質(zhì)將燃料的反應(yīng)室進口溫度維持高于所述燃料的自燃溫度，和引導(dǎo)進入進口的氣體經(jīng)過第一路徑通過比所述氣體混合物的自燃溫度更熱的介質(zhì)，直至所述氣體混合物達到在所述氣體混合物的自燃溫度之上的溫度；和引導(dǎo)所述氣體經(jīng)過第二路徑通過所述介質(zhì)至室出口，所述第二路徑大體上與所述第一路徑相反。
[0137]在某些實施方式中，反應(yīng)室在不使用催化劑的情況下維持所述氣體混合物的氧化。在某些實施方式中，通過使所述熱交換介質(zhì)在所述反應(yīng)室外部循環(huán)所述反應(yīng)室在所述氣體混合物的熄火溫度之下維持所述混合物的氧化。在某些實施方式中，該方法還包括利用渦輪機或活塞發(fā)動機使氣體膨脹的步驟，所述渦輪機或活塞發(fā)動機接收來自所述反應(yīng)室出口的氣體。在某些實施方式中，氣體混合物包含氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己烷和一氧化碳中的至少一種。
[0138]在某些實施方式中，本文所述的氧化器包括具有進口和出口的反應(yīng)室，所述進口被配置成接受具有低能量含量(LEC)燃料以及高能量含量(HEC)燃料、含氧化劑(OC)氣體和含稀釋劑(DC)氣體的組中的至少一種的混合物的氣體，所述氣體混合物處于低于所述氣體混合物的自燃溫度的溫度；布置在所述反應(yīng)室內(nèi)的熱交換介質(zhì)，所述介質(zhì)被配置成將所述反應(yīng)室的內(nèi)部溫度維持在熄火溫度之下和維持燃料的反應(yīng)室進口溫度高于所述燃料的自燃溫度；和從進口至出口的通過所述室的至少一個流動路徑，所述流動路徑被配置成引導(dǎo)進入所述進口的所述氣體經(jīng)過第一流動路徑通過比所述氣體混合物的自燃溫度更熱的介質(zhì)，直至所述氣體混合物達到所述氣體混合物的自燃溫度之上的溫度，其中所述流動路徑進一步被配置成引導(dǎo)氧化的氣體混合物經(jīng)過第二流動路徑通過所述介質(zhì)至所述出口，所述第二流動路徑大體上與所述第一流動路徑相反。
[0139]在某些實施方式中，反應(yīng)室被配置成在不使用催化劑的情況下沿著所述第一和第二流動路徑中的至少一個維持所述氣體混合物的氧化。在某些實施方式中，反應(yīng)室被配置成通過在所述反應(yīng)室外部循環(huán)熱交換介質(zhì)在所述氣體混合物的熄火溫度下維持所述混合物的氧化。在某些實施方式中，該系統(tǒng)還包括至少一個渦輪機或活塞發(fā)動機，所述至少一個渦輪機或活塞發(fā)動機被配置成接收來自所述反應(yīng)室出口的氣體并使所述氣體膨脹。在某些實施方式中，該氣體混合物包含氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己烷和一氧化碳中的至少一種。
[0140]在某些實施方式中，本文所述的氧化器包括具有進口和出口的反應(yīng)室，所述進口被配置成接受具有低能量含量(LEC)燃料以及高能量含量(HEC)燃料氣體、含氧化劑(OC)氣體和含稀釋劑(DC)氣體的組中的至少一種的混合物的氣體，所述氣體混合物處于低于所述氣體混合物的自燃溫度的溫度；和熱控制器，所述熱控制器被配置成將所述氣體混合物的溫度增加至至少所述混合物的自燃溫度，從而允許所述氣體混合物自燃，和在自燃的氣體混合物氧化的同時將所述氣體混合物的溫度維持在熄火溫度之下。
[0141]在某些實施方式中，熱控制器包括熱交換器，所述熱交換器被配置成將所述混合物的溫度升高至至少所述自燃溫度。在某些實施方式中，所述熱交換器布置在所述反應(yīng)室內(nèi)。在某些實施方式中，熱交換器被配置成在所述混合物在所述反應(yīng)室內(nèi)后將所述混合物加熱至所述自燃溫度之上。在某些實施方式中，反應(yīng)室被配置成在不使用催化劑的情況下在所述氣體混合物的熄火溫度之下維持所述混合物的氧化。在某些實施方式中，該系統(tǒng)還包括至少一個渦輪機或活塞發(fā)動機，所述渦輪機或活塞發(fā)動機接收來自所述反應(yīng)室的氣體并使所述氣體膨脹。在某些實施方式中，該氣體混合物包含氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己烷和一氧化碳中的至少一種。
[0142]在某些實施方式中，本文所述的氧化器包括具有進口和出口的反應(yīng)室，所述進口被配置成接受具有低能量含量(LEC)燃料以及高能量含量(HEC)燃料氣體、含氧化劑(OC)氣體、含稀釋劑(DC)氣體中的至少一種的混合物的氣體，所述氣體混合物處于低于所述氣體混合物的自燃溫度的溫度；熱控制器，所述熱控制器被配置成將所述氣體加熱至至少第一氣體混合物的自燃溫度，所述第一氣體混合物包含具有與確定范圍的低能量含量(LEC)燃料和高能量含量(HEC)燃料混合的氧化劑的氣體；噴注器，所述噴注器被配置成在所述第一氣體被加熱至至少第一氣體混合物的自燃溫度后注入LEC燃料氣體和HEC燃料的第二氣體混合物，其中所述噴注器以一定的注入速率注入一定比率的LEC和HEC氣體，選擇所述注入速率以產(chǎn)生與當(dāng)所述氣體被注入至反應(yīng)室中時第一氣體混合物基本上相同比率的LEC和HEC氣體；其中所述反應(yīng)室被配置成以在小于所述第二氣體混合物的點火延遲時間的時間內(nèi)產(chǎn)生基本上均質(zhì)的第一氣體混合物的速率將注入的第二氣體與包含氧化劑的加熱氣體混合并在自燃的第一氣體混合物氧化的同時允許第一氣體混合物自燃和將所述第一氣體混合物的溫度維持在熄火溫度之下。
[0143]在某些實施方式中，熱控制器包括熱交換器，所述熱交換器被配置成將所述混合物的溫度升高至至少所述自燃溫度。在某些實施方式中，所述熱交換器布置在所述反應(yīng)室內(nèi)。在某些實施方式中，反應(yīng)室被配置成在不使用催化劑的情況下維持所述第一氣體混合物在所述反應(yīng)室內(nèi)的氧化。在某些實施方式中，反應(yīng)室被配置成在不使用催化劑的情況下在所述氣體混合物的熄火溫度之下維持所述第二氣體混合物的氧化。在某些實施方式中，該系統(tǒng)還包括至少一個渦輪機或活塞發(fā)動機，所述至少一個渦輪機或活塞發(fā)動機被配置成接收來自所述反應(yīng)室的氣體并使所述氣體膨脹。在某些實施方式中，第一氣體混合物包含氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己烷和一氧化碳中的至少一種。
[0144]這些概念的一個或多個實施方式的細(xì)節(jié)在附圖和下面的描述中給出。從說明書和附圖以及從權(quán)利要求中這些概念的其他特征、目的和優(yōu)點將是明顯的。如本文所述，上面提及的或下面描述的各個實施方式可以一起使用并與本文所述或提議的其他實施方式結(jié)合使用。對不同實施方式的單獨討論不應(yīng)當(dāng)理解為意指所述實施方式是截然不同的或不能被結(jié)合，除非另外明確地描述，因為在一個部分、附圖、章節(jié)或段落中描述的實施方式可以與他處描述的其他實施方式結(jié)合。
[0145]附圖簡述
[0146]包括附圖以提供進一步的理解并且將其加入并構(gòu)成本說明書的一部分，附圖舉例說明公開的實施方式以及與其描述一起用來解釋公開的實施方式的原理。
[0147]圖1-1A是用于處置含有VOC的廢物流的常規(guī)燃燒或補充燃燒氧化器系統(tǒng)的示意性圖示。
[0148]圖1-1B是常規(guī)催化氧化器系統(tǒng)的示意性圖示。
[0149]圖1-1C是包括同流換熱器的常規(guī)氧化器系統(tǒng)的示意性圖示。
[0150]圖1-1D是常規(guī)再生式氧化器系統(tǒng)的示意性圖示。
[0151]圖1-2A是空氣-甲烷混合物的點火能的圖。
[0152]圖1-2B是各種燃燒和氧化過程的反應(yīng)溫度的圖。
[0153]圖1-3是根據(jù)本公開的某些方面預(yù)先混合的空氣-燃料混合物的逐步氧化的圖。
[0154]圖1-4A是根據(jù)本公開的某些方面當(dāng)注入至預(yù)先加熱的空氣中時燃料混合物的逐步氧化的圖。
[0155]圖1-4B是根據(jù)本公開的某些方面用來加熱外部流體的逐步氧化過程的圖。
[0156]圖1-4C是根據(jù)本公開的某些方面多級逐步氧化過程的圖。
[0157]圖1-5是根據(jù)本公開的某些方面預(yù)先混合的空氣-燃料混合物的示例性逐步氧化過程的流程圖。
[0158]圖1-6是根據(jù)本公開的某些方面被注入至預(yù)先加熱的空氣中的燃料混合物的示例性逐步氧化過程的流程圖。
[0159]圖1-7是根據(jù)本公開的某些方面的示例性預(yù)先混合氧化系統(tǒng)的示意圖。
[0160]圖1-8是根據(jù)本公開的某些方面示例性注入逐步氧化系統(tǒng)的示意圖。
[0161]圖1-9是根據(jù)本公開的某些方面示例性渦輪機-驅(qū)動的發(fā)電系統(tǒng)的示意性圖示。
[0162]圖1-10是根據(jù)本公開的某些方面另一渦輪機-驅(qū)動的發(fā)電系統(tǒng)的示意性圖示。
[0163]圖1-11是根據(jù)本公開的某些方面利用直接燃料或空氣-燃料混合物的示例性GO反應(yīng)室的剖視圖。
[0164]圖1-12示意性地描繪根據(jù)本公開的某些方面通過具有噴霧器的逐步氧化系統(tǒng)的流動。
[0165]圖1-13是根據(jù)本公開的某些方面多級GO反應(yīng)室的示意性圖示。
[0166]圖1-14是根據(jù)本公開的某些方面流化床GO反應(yīng)室的示意性圖示。
[0167]圖1-15A是根據(jù)本公開的某些方面再循環(huán)床GO反應(yīng)室的示意性圖示。
[0168]圖1-15B是根據(jù)本公開的某些方面另一再循環(huán)床GO反應(yīng)室的示意性圖示。
[0169]圖1-16是根據(jù)本公開的某些方面利用煙道氣再循環(huán)的GO反應(yīng)室的示意性圖示。
[0170]圖1-17A和17B描繪了根據(jù)本公開的某些方面具有結(jié)構(gòu)化的反應(yīng)元件的GO反應(yīng)室。
[0171]圖2-1是根據(jù)本公開的某些方面與熱交換器聯(lián)接以向工業(yè)過程提供工藝加熱的氧化器的示意性圖示。
[0172]圖2-2是根據(jù)本公開的某些方面與加熱室聯(lián)接以加熱工藝物料的氧化器的示意性圖示。
[0173]圖2-3是根據(jù)本公開的某些方面包括內(nèi)部熱交換器的氧化器的示意性圖示，工藝氣體通過所述內(nèi)部熱交換器。
[0174]圖2-4是根據(jù)本公開的某些方面包括多個內(nèi)部熱交換器的氧化器的另一個實施方式的示意性圖示，工藝氣體通過所述多個內(nèi)部熱交換器。
[0175]圖2-5是根據(jù)本公開的某些方面包括多個逐步氧化區(qū)帶的氧化器的示意性圖示，所述逐步氧化區(qū)帶具有鄰接的反應(yīng)區(qū)帶，其中分批的工藝物料被加熱。
[0176]圖2-6是根據(jù)本公開的某些方面包括多個逐步氧化區(qū)帶的氧化器的示意性圖示，所述逐步氧化區(qū)帶具有鄰接的反應(yīng)區(qū)帶，其中工藝物料的連續(xù)流被加熱。
[0177]圖2-7A和2-7B是根據(jù)本公開的某些方面氧化器元件的實例設(shè)計細(xì)節(jié)的透視圖和截面圖。
[0178]圖2-8是根據(jù)本公開的某些方面利用圖2-7A和2_7B的氧化器的溫度作圖。
[0179]圖2-9是根據(jù)本公開的某些方面使用圖2-7A和2_7B的氧化器元件的氧化器組合件的透視圖。
[0180]圖3-1是根據(jù)本公開的某些方面示例性Schnepel循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的示意圖。
[0181]圖3-2是根據(jù)本公開的某些方面圖3-1的發(fā)電系統(tǒng)的概念圖示。
[0182]圖3-3至3-10是根據(jù)本公開的某些方面Schnepel循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的附加實施方式的示意性圖示。
[0183]圖4-1是根據(jù)本公開的某些方面的三級逐步氧化器流體加熱器系統(tǒng)。
[0184]圖4-2是根據(jù)本公開的某些方面三級逐步氧化器流體加熱器系統(tǒng)的另一個實施方式。
[0185]圖4-3是根據(jù)本公開的某些方面單級回?zé)崾搅黧w加熱系統(tǒng)的另一個實施方式。
[0186]圖4-4是根據(jù)本公開的某些方面蒸汽發(fā)生系統(tǒng)的兩級水管類型的另一個實施方式。
[0187]圖4-5是根據(jù)本公開的某些方面流體加熱系統(tǒng)的兩級火管類型的另一個實施方式。
[0188]圖4-6示意性地描繪根據(jù)本公開的某些方面通過具有噴霧器的逐步氧化系統(tǒng)的流動，所述逐步氧化系統(tǒng)生成蒸汽。
[0189]圖5-1是根據(jù)本公開的某些方面結(jié)合了蒸汽發(fā)生和附加燃料注入的示例性逐步氧化系統(tǒng)的示意圖。
[0190]圖5-2是根據(jù)本公開的某些方面結(jié)合了蒸汽發(fā)生和聯(lián)合發(fā)電的示例性逐步氧化系統(tǒng)的不意圖。
[0191]圖5-3是根據(jù)本公開的某些方面結(jié)合了具有中間冷卻的雙重壓縮機的示例性逐步氧化系統(tǒng)的示意圖。
[0192]圖5-4是根據(jù)本公開的某些方面結(jié)合了啟動器逐步氧化器的示例性逐步氧化系統(tǒng)的示意圖。
[0193]圖5-5是根據(jù)本公開的某些方面結(jié)合了多點注水的示例性逐步氧化系統(tǒng)的示意圖。
[0194]圖5-6是各種系統(tǒng)的廢氣的典型氣體含量的圖。
[0195]詳述
[0196]下面的描述公開了用于氧化包含可氧化燃料的氣體的系統(tǒng)的實施方式。在某些實施方式中，該系統(tǒng)包括氧化器，所述氧化器可以運轉(zhuǎn)以逐步氧化燃料同時將氧化器內(nèi)的溫度維持在熄火溫度之下，使得顯著限制不合乎需要的污染物，例如氮氧化物(NOx)和一氧化碳(CO)的形成。該燃料期望地以所述燃料的自燃溫度或接近該自燃溫度進入氧化器。該系統(tǒng)特別適于在可持續(xù)的逐步氧化過程中利用具有低能量含量的燃料(諸如甲烷含量低于5% )以驅(qū)動渦輪機，該渦輪機進一步驅(qū)動發(fā)電機和驅(qū)動系統(tǒng)中的壓縮機。
[0197]在下面的詳述中，給出了大量的具體細(xì)節(jié)以提供對本公開的理解。然而，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員要理解的是本公開的實施方式可以在不需要一些具體細(xì)節(jié)的情況下實施。在其他例子中，公知的結(jié)構(gòu)和技術(shù)未詳細(xì)顯示以便不使本公開難以理解。
[0198]根據(jù)驅(qū)動使用低能量含量流體(諸如含甲烷氣體)作為主燃料并使用高能量含量流體諸如天然氣或市售丙烷作為輔助燃料的發(fā)電機的渦輪機系統(tǒng)，提出了本文公開的方法和系統(tǒng)的某些實施方式。本公開中的任何內(nèi)容不應(yīng)當(dāng)解釋為將本文公開的任何方法或系統(tǒng)的應(yīng)用限制于特定的主燃料或輔助燃料或此特定構(gòu)造的渦輪機系統(tǒng)，除非這樣具體說明?？梢允褂帽绢I(lǐng)域技術(shù)人員已知的其他構(gòu)造的渦輪機-壓縮機系統(tǒng)，并且可以將本文公開的組件和原理應(yīng)用于這些其他系統(tǒng)。
[0199]根據(jù)與驅(qū)動發(fā)電機的往復(fù)式-活塞系統(tǒng)聯(lián)接的氧化器，提出了本文公開的方法和系統(tǒng)的某些實施方式。本公開中的任何內(nèi)容不應(yīng)當(dāng)解釋為限制本文公開的任何方法或系統(tǒng)的關(guān)于渦輪機系統(tǒng)的應(yīng)用，諸如在運轉(zhuǎn)的一部分期間使用輔助燃料，應(yīng)用于往復(fù)式-活塞系統(tǒng)或往復(fù)式-活塞和渦輪機系統(tǒng)的組合，除非這樣具體說明。
[0200]根據(jù)集成工藝設(shè)備，提出了本文公開的方法和系統(tǒng)的某些實施方式，所述集成工藝設(shè)備利用單獨地具有或集成有材料加工功能的GO過程。本公開中的任何內(nèi)容不應(yīng)當(dāng)解釋為限制本文公開的任何方法或系統(tǒng)的關(guān)于渦輪機系統(tǒng)或往復(fù)式-活塞系統(tǒng)的應(yīng)用，諸如在運轉(zhuǎn)的一部分期間使用輔助燃料統(tǒng)，應(yīng)用于集成工藝設(shè)備或往復(fù)式-活塞系統(tǒng)、渦輪機系統(tǒng)和集成工藝設(shè)備中的一種或多種的組合，除非這樣具體說明。
[0201]在本文中，術(shù)語“NOx”是指氮的氧化物的組，包括一氧化氮和二氧化氮(NO和N02)。存在至少三種形成NOx的公認(rèn)工藝。當(dāng)燃燒空氣中存在的氧和氮在燃燒區(qū)帶的高溫區(qū)域中分離并隨后反應(yīng)形成氮的氧化物時形成“熱力型NOx”。當(dāng)燃料碎片攻擊分子氮以形成產(chǎn)物諸如HCN和N(然后它們被氧化以形成NOx)時在火焰峰附近形成“快速型NOx”。當(dāng)含有氮的燃料燃燒時，由含有氮的燃料化合物，例如，胺和氰基種類形成“燃料型NOx”。雙原子氮(N2)不被認(rèn)為是將生成燃料型NOx的結(jié)合燃料的氮。
[0202]在本文中，術(shù)語“可燃的”是指材料的特性，其中當(dāng)所述材料和氧在確定范圍的相對量內(nèi)存在時，所述材料將在放熱的自持反應(yīng)或自蔓延反應(yīng)中與氧結(jié)合。其可能需要引發(fā)事件，諸如火花或火焰，以引發(fā)放熱反應(yīng)。
[0203]在本文中，術(shù)語“可燃性下限”(LFL)，有時稱為“爆炸下限”，和“可燃性上限”(UFL)，有時稱為“富可燃性極限”或“爆炸上限”，是指火焰可以存在的體積燃料濃度。在LFL之下的濃度或在UFL之上的濃度將不會使焰色反應(yīng)持續(xù)或傳播。
[0204]在本文中，術(shù)語“低能量含量燃料”(LEC燃料)是指包含可燃?xì)怏w作為次要組分和包含惰性氣體作為主要組分的氣體。LEC燃料的非限制性實例是從垃圾填埋場或其他廢物處置場排放的含甲烷氣體。例如，LEC甲烷氣體典型地含有少于約30%甲烷，但可以含有低至1-5%甲烷。
[0205]在本文中，術(shù)語“高能量含量燃料”(HEC燃料)是指包含可燃?xì)怏w作為主要組分的氣體。HEC燃料可以含有天然與主要組分混合的、惰性的，或可以經(jīng)濟地除去的次要組分。HEC燃料的一個非限制性實例是“市售的丙烷，”其組成在局部地區(qū)會變化，但通常含有>85%丙烷(C3H8)并且允許至多10%丙烯，至多10%乙烷(C2H8)，至多2.5% 丁烷(C4H10)和更重的烴，并且可以含有?0.01%氣味劑，通常是乙硫醇。HEC燃料的第二個非限制性實例是“天然氣”，其中典型的未精煉組合物可以含有少至70%的甲烷和總量為20%以上的乙烷、丙烷、和丁烷以及較小量的二氧化碳(C02)、氧(02)、氮(N2)和硫化氫(H2S)。第三個非限制性實例是填埋氣體，其包含多于約50%的甲烷，余量為C02、N2和少量的02。
[0206]在本文中，術(shù)語“氧化劑”是指包含足以支持可燃燃料的燃燒或氧化的氧的氣體。氧化劑的非限制性實例是環(huán)境空氣。
[0207]在本文中，術(shù)語“稀釋劑”是指大體惰性的氣體。稀釋劑的非限制性實例是市售的C02、N2和H20。稀釋劑可以在氧化產(chǎn)物或燃料反應(yīng)物中存在。
[0208]在本文中，術(shù)語“大體惰性的”用來指當(dāng)供應(yīng)以火源時不含有足夠的可燃物質(zhì)或氧以支持燃燒或氧化的物質(zhì)或混合物。
[0209]在本文中，術(shù)語“可燃濃度”是指混合物中存在的可燃物質(zhì)的量，其中所述濃度通常以混合物中可燃物質(zhì)與總氣體的比率來表示。
[0210]在本文中，術(shù)語“逐步氧化”是指其中物質(zhì)與氧在放熱反應(yīng)中結(jié)合，同時該物質(zhì)在整個過程期間保持在確定的溫度之下的過程。這種確定的溫度的非限制性實例為2300° F，其中處于此溫度之下的氧化過程將不形成相對于空氣污染法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)而言通常大量的NOx。
[0211]在本文中，術(shù)語“空氣-燃料混合物”是指可燃燒燃料和氧化劑的混合物，并且優(yōu)選地指包含空氣的氣態(tài)混合物。除非另外指明，空氣-燃料混合物被認(rèn)為大體是均質(zhì)的。在某些情況下，LEC或HEC燃料與環(huán)境空氣混合以形成空氣-燃料混合物。在某些情況下，LEC燃料可以含有被認(rèn)為是空氣-燃料混合物的足量的氧和燃料，而無需進一步添加空氣或燃料。
[0212]在本文中，術(shù)語“自燃”是指在包含可燃物質(zhì)和氧化劑的混合物中氧化或燃燒過程的自發(fā)引發(fā)。自燃溫度是在缺少火源的情況下發(fā)生氧化或燃燒過程的最小溫度并且可以取決于壓力和/或氧和混合物的燃料濃度。
[0213]在本文中，術(shù)語“自燃延遲時間”是指在自燃溫度之上的溫度，混合物氧化和釋放大部分其放熱能的時間量。作為說明，甲烷的自燃溫度為約1000° F。如果將甲烷和空氣的混合物升高至1000° F，則其最終將反應(yīng)以產(chǎn)生H20和C02。然而，如果將此同一混合物升高至更高的溫度，例如1200° F，則點火延遲時間可以為2秒。如果將混合物升高至1400° F，則延遲可以為100毫秒。自燃延遲時間隨著溫度升高通常指數(shù)性地加快，并且是燃料和氧濃度的函數(shù)。自燃延遲時間可以利用化學(xué)動力學(xué)軟件程序使用復(fù)雜動力學(xué)機制計算，所述復(fù)雜動力學(xué)機制可以包括幾百種反應(yīng)和幾十種分子和原子團種類。
[0214]在本文中，術(shù)語“預(yù)先混合的”是指在將混合物弓I入至其中將發(fā)生氧化或燃燒的室中之前，混合空氣和可燃物質(zhì)，諸如LEC或HEC燃料，以形成大體上均質(zhì)的空氣-燃料混合物。
[0215]在本文中，術(shù)語“短停留時間”相對于燃燒設(shè)備定義，所述燃燒設(shè)備諸如常規(guī)內(nèi)燃機、燃?xì)廨啓C燃燒室、往復(fù)式發(fā)動機、鍋爐燃燒器，等。在這些常規(guī)的燃燒室中，燃燒過程在一定的時期內(nèi)完成，所述時期典型地充分低于I秒，通常低于100毫秒，并且可以低于10毫秒。具有接近于I秒或超過I秒的停留時間的過程被稱為具有“長停留時間”。
[0216]在本文中，術(shù)語“揮發(fā)性有機化合物”(VOC)是指當(dāng)處于40-120° F范圍內(nèi)的溫度時將進入氣相并且在放熱反應(yīng)中可以與氧結(jié)合的有機化合物。VOC的實例包括，但不限于，丙酮、丙烯醛、丙烯腈、烯丙醇、氯丙烯、苯、1-丁烯、氯苯、1-2 二氯乙烷、乙烷、乙醇、丙烯酸乙酯、乙烯、甲酸乙酯、乙硫醇、甲烷、氯甲烷，甲乙酮、丙烷、丙烯、甲苯、三乙胺、乙酸乙烯酯和氯乙烯。
[0217]在本文中，術(shù)語“最大反應(yīng)溫度”是指化學(xué)氧化反應(yīng)的最大溫度，其包括傳熱或功損失或增加。例如，如果在反應(yīng)發(fā)生的同時去除熱量，則最大反應(yīng)溫度將小于絕熱反應(yīng)溫度。同樣，如果增加熱量，則最大反應(yīng)溫度可以高于絕熱反應(yīng)溫度。
[0218]在本文中，“火焰應(yīng)變速率(flame strain rate) ”或“火焰拉伸”是指通過拉伸或彎曲對火焰鋒的湍流應(yīng)變的聯(lián)接，其從火焰蜂移除熱量。高的火焰拉伸速率可以利用強的剪切層來形成，并且如果應(yīng)變速率足夠高，則可以撲滅火焰。
[0219]在本文中，術(shù)語“絕熱反應(yīng)溫度”是指由在沒有任何功、傳熱或動力學(xué)或勢能變化的情況下發(fā)生的完全化學(xué)氧化反應(yīng)產(chǎn)生的溫度。其有時被稱為恒定-體積絕熱反應(yīng)溫度。
[0220]在本文中，術(shù)語“熄火溫度”是指基本上均勻混合的空氣-燃料混合物的溫度，在該溫度之下火焰將不會通過該混合物傳播。在一些情況下，作為例子并且如本文所示，在空氣-燃料混合物的任何特定溫度時熄火溫度可以等于LFL。
[0221]逐步氣化
[0222]圖1-2A是空氣-甲烷混合物的點火能的圖。在按甲烷的體積計在約5-15%的范圍內(nèi)甲烷和空氣的混合物是可燃的?；瘜W(xué)當(dāng)量的甲烷和空氣的混合物，即，具有恰好足夠的氧以與甲烷結(jié)合的混合物為9.5體積％。圖1-2A示出化學(xué)當(dāng)量的空氣-甲烷混合物55需要最小的點火能并且在較低和較高的甲烷濃度下需要增加的能量來點燃混合物。
[0223]圖1-2B是各種燃燒和氧化過程的反應(yīng)溫度的圖，如系統(tǒng)60所繪。在區(qū)帶I中，燃燒必須通過能量源來傳播。利用混合物的流動源，如在燃燒裝置中典型的那樣，使燃燒穩(wěn)定的能量源必須關(guān)于時間相對恒定。此能量源典型地通過在回流區(qū)帶中形成熱燃燒產(chǎn)物的局部熱袋(hot local pocket)來形成。這些區(qū)帶在非流線體或其他幾何特征(V-溝槽、角落回流區(qū)帶)后面形成。第二種方法是將一部分混合物充分地渦旋使得發(fā)生“渦旋破碎”，并且在渦旋的混合物內(nèi)部或后面形成回流區(qū)帶。這些類型的火焰穩(wěn)定技術(shù)在燃燒領(lǐng)域中是公知的。熱回流區(qū)帶充當(dāng)連續(xù)的火源以保持區(qū)帶I中預(yù)先混合的燃料和空氣混合物持續(xù)燃
Jyti ο
[0224]在圖1-2B的區(qū)帶2中，火焰，即使當(dāng)由火花或其他火源引發(fā)，也將不通過空氣-燃料混合物傳播。均勻的空氣-燃料混合物太貧燃(lean)而不能燃燒。在此區(qū)帶中使預(yù)先混合的空氣-燃料混合物反應(yīng)的一種方法是降低與催化劑反應(yīng)的活化能。另一種方法是在燃燒室內(nèi)提供局部較富燃的混合物。此局部性將具有可燃濃度，并且因此具有與區(qū)帶I中一致的反應(yīng)溫度。此較富燃的混合物燃燒并且在燃燒室內(nèi)保持火焰，然而，將反應(yīng)傳播至燃燒室內(nèi)的貧燃區(qū)域中將不會因火焰?zhèn)鞑ザl(fā)生，并且將不得不使用氣體混合技術(shù)來執(zhí)行。
[0225]區(qū)帶I和區(qū)帶2被指示在一定溫度范圍內(nèi)的熄火溫度的線分隔。不能利用預(yù)先混合的燃料濃度來維持火焰，所述預(yù)先混合的燃料濃度產(chǎn)生在此線之下的絕熱反應(yīng)溫度。為了在此上膨脹，如果在區(qū)帶I中以預(yù)先混合的火焰起始并且緩慢地降低燃料濃度，則火焰溫度將降低，在此情況下火焰溫度是顯示為圖1-2的Y軸的最大反應(yīng)溫度。當(dāng)所述溫度達到熄火溫度線時，火焰將熄滅。
[0226]圖1-2B中的區(qū)帶3中的均勻空氣-燃料混合物將相對快速地自燃和反應(yīng)。此“無火焰燃燒”象限的挑戰(zhàn)是均勻地混合燃料和空氣并在空氣-燃料混合物點燃前使該混合物達到所需的溫度。例如，如果在低于自燃極限的溫度混合燃料和空氣，如區(qū)帶I中點“62”所示，則任何意外的火點燃仍然在區(qū)帶I中的混合物。另外，一旦空氣-燃料混合物在點“62”處被充分混合，則空氣-燃料混合物被例如，熱交換器或其他加熱方法加熱至點“64”。
[0227]無火焰燃燒的專業(yè)人員通過在區(qū)帶3中將燃料與熱空氣混合避免了在低溫下混合而不發(fā)生燃燒的挑戰(zhàn)。為了避免在達到均勻混合物之前發(fā)生點燃，通過使用兩種技術(shù)中的一種來延緩自燃。一種技術(shù)是將燃料注入至空氣和再循環(huán)煙道氣的混合物中。煙道氣相對于空氣具有過量的C02和H20以及減少量的02。降低的02濃度將延緩自燃，由此允許燃料與空氣-煙道氣混合物的混合物達到大體上均勻的組合物。
[0228]第二種技術(shù)是誘發(fā)“火焰應(yīng)變速率”或“火焰拉伸”以延緩自燃。應(yīng)變的火焰是在具有強剪切層的高度湍流的流動中發(fā)生的火焰。它們形成湍流-化學(xué)相互作用，延緩了反應(yīng)，并且在極端情況下可以撲滅火焰。為了實現(xiàn)火焰拉伸，將燃料注入至湍流的空氣流中，例如，空氣從噴嘴中高速噴出，并且將燃料注入至噴出的空氣物流中。在空氣-燃料混合物的流動變得非湍流之前，空氣-燃料混合物達到大體上均勻的組合物，并且在此混合期過程中火焰拉伸導(dǎo)致自燃的延緩。能夠?qū)煞N技術(shù)結(jié)合起來，并且將燃料注入至氧化劑的射流中，所述射流包含空氣和再循環(huán)煙道氣的混合物，由此通過02濃度的減少和火焰拉伸兩者來延緩氧化劑-燃料混合物的自燃，由此獲得在室內(nèi)廣泛分布的反應(yīng)。
[0229]區(qū)帶I中火焰結(jié)構(gòu)的一個方面是氧化反應(yīng)在相對窄的反應(yīng)區(qū)帶中發(fā)生，稱為火焰鋒。在此局部性中，來自燃燒后區(qū)帶的熱量和來自火焰的化學(xué)原子團通過分子擴散和湍流擴散兩者擴散至未反應(yīng)的氣體中。在區(qū)帶2中，在催化劑附近局部發(fā)生反應(yīng)，并且稱為不均勻燃燒。僅區(qū)帶3和4能夠由于引發(fā)反應(yīng)的自燃而發(fā)生體積分布的反應(yīng)，與來自現(xiàn)有火焰的熱反饋相反。
[0230]區(qū)帶4是其中燃料濃度太低而不能維持火焰并且不足夠熱以發(fā)生自燃的區(qū)域，即，在熄火溫度線下方。逐步氧化適合于此區(qū)帶中燃料的氧化。與區(qū)帶1-2相反,區(qū)帶4中的反應(yīng)可以在整個反應(yīng)器體積/燃燒室體積內(nèi)相對均勻地發(fā)生，而沒有界限清楚的‘反應(yīng)火焰鋒’。
[0231]圖1-3是根據(jù)本公開的某些方面示例性逐步氧化過程的示意圖。圖1-3示出在恒壓下對于均勻空氣-燃料混合物的火焰反應(yīng)行為的多個區(qū)域，編號為72，74，75，76a, 76b和78?？v坐標(biāo)是空氣-燃料混合物的溫度，而橫坐標(biāo)是空氣-燃料混合物中燃料的濃度。當(dāng)空氣-燃料混合物的溫度增加時，LFL變得較低，即較貧燃的可燃濃度。當(dāng)溫度增加時，UFL變得較高，即，較富燃的可燃濃度。可以看出當(dāng)溫度增加時，較寬范圍的可燃濃度變得可燃。
[0232]區(qū)帶72是其中混合物將不會自燃的區(qū)域，但在引入足夠的能量源后火焰將通過空氣-燃料混合物傳播。能量引入的通常形式是來自火花塞點火裝置的火花，盡管可以使用其他裝置諸如諸如電熱塞或電離的等離子體。
[0233]區(qū)帶74位于LFL下方和自燃溫度之下。在此區(qū)域中，即使被火花引發(fā)，火焰也將不通過混合物傳播。
[0234]區(qū)帶76分成兩個區(qū)帶76a和76b以說明至完成反應(yīng)的時間。如果火花在區(qū)帶76a或76b內(nèi)發(fā)生，則火焰將被引發(fā)并將通過空氣-燃料混合物傳播。區(qū)帶76a或76b中的空氣-燃料混合物也可以自燃，因為在這些溫度下空氣-燃料混合物所包含的能量超過了空氣-燃料混合物的活化能，如前面關(guān)于圖1-2B所討論的?；旌衔飳l(fā)生自燃的最小溫度(假定有足夠時間)已知為自燃溫度(AIT)。區(qū)帶76由AIT以及UFL和LFL定界，并且具有在區(qū)帶76b或76a內(nèi)的可燃濃度和溫度的任何混合物將發(fā)生自燃。區(qū)帶76a中空氣-燃料混合物的燃燒將在短于短停留時間的時間范圍內(nèi)自燃和反應(yīng)。處于區(qū)帶76b中的可燃濃度和溫度的空氣-燃料混合物也將自燃和反應(yīng)，但將在與長停留時間一致的時間范圍內(nèi)反應(yīng)。
[0235]在區(qū)帶78中，火花或其他能量源將不引發(fā)火焰，火焰也不通過空氣-燃料混合物傳播。能夠通過為使氧化反應(yīng)完成提供足夠時間來通過自燃氧化燃料。區(qū)帶78中這些反應(yīng)的時間與長停留時間相一致。
[0236]區(qū)帶75與大多數(shù)燃燒裝置無關(guān)?；鹧娌荒芡ㄟ^區(qū)帶75中的空氣-燃料的傳播，因為可燃燒組合物不太富燃。如果要在區(qū)帶75中高于自燃溫度的一部分中引發(fā)氧化過程，則沒有足夠的空氣來完成燃料的氧化，并且氧化過程將自我熄滅，導(dǎo)致未燃燒的燃料從燃燒裝置中排出。
[0237]在某些方面，在點80起始的過程將空氣-燃料混合物加熱至高于自燃溫度的溫度，由點82指示。反應(yīng)室，諸如圖1-11的反應(yīng)室500，被配置成氧化空氣-燃料混合物并將所述反應(yīng)室內(nèi)的絕熱溫度和最大反應(yīng)溫度維持在空氣-燃料混合物的熄火溫度之下，如仍然在LFL下方的連接點82和84的虛線所指示。
[0238]圖1-4A是根據(jù)本公開的某些方面當(dāng)注入至預(yù)熱的空氣中時燃料混合物的逐步氧化的圖。在此過程中，在區(qū)帶74中在“92”點處的環(huán)境空氣通過各種方式(熱交換，壓縮)加熱至區(qū)帶78中的點“94”。然后將燃料(可以是LEC燃料、稀釋的HEC燃料或HEC和LEC燃料的混合物)添加至熱空氣，由此將空氣-燃料混合物從點“94”移動至點“96”，點“96”將在圖1-3的區(qū)帶76a內(nèi)，其中空氣-燃料混合物將發(fā)生自燃，并且由于點“96”在圖1_3的區(qū)帶76a內(nèi)，燃燒反應(yīng)將迅速地發(fā)生，與短停留時間相符。當(dāng)燃燒過程進行時，空氣-燃料的溫度將升高，同時可燃?xì)怏w的濃度下降并且該過程將遵循從點“96”至點“98”的箭頭。當(dāng)點“98”在熱力型NOx形成溫度上方時，此過程將產(chǎn)生比保持在熱力型NOx形成溫度之下的過程更大量的NOx。
[0239]然而，如果將稀釋劑，諸如再循環(huán)煙道氣，添加至空氣，則所得空氣-稀釋劑混合物的氧含量減小。熱的再循環(huán)煙道氣的使用還可以輔助將空氣從點“92”加熱至點“94”。向空氣添加稀釋劑，以及在將燃料混合進空氣-稀釋劑混合物中使用火焰拉伸混合技術(shù)，將可燃性上限和下限移動至如圖1-4A中所示的標(biāo)注為“UFL(空氣+稀釋劑+拉伸)”和“ LFL (空氣+稀釋劑+拉伸)”的新線。
[0240]隨著添加稀釋劑和使用火焰拉伸混合技術(shù)，點“96”不再在區(qū)帶76a中而是在區(qū)帶76b中，其中反應(yīng)過程將被延緩，比在區(qū)帶76a中更長?；旌衔飪?nèi)的稀釋劑減少了溫度升高使得該過程遵循從點“96”至點“99”的箭頭，并且保持在熱力型NOx形成溫度下方。因此，稀釋劑的使用可以減少由燃燒/氧化過程產(chǎn)生的NOx量。
[0241]在某些方面，在點92起始的過程將空氣加熱至由點82指示的溫度，該溫度在目標(biāo)空氣-燃料混合物的自燃溫度之上。然后將燃料注入至熱空氣中，使空氣-燃料混合物到達點97。反應(yīng)室，諸如圖1-11的反應(yīng)室500，被配置成氧化空氣-燃料混合物并將反應(yīng)室內(nèi)的絕熱溫度維持在混合物的熄火溫度之上，將反應(yīng)室內(nèi)的最大反應(yīng)溫度維持在混合物的熄火溫度之下，如快速過渡到LFL之下的連接點97和98的虛線所指示。
[0242]圖1-4B是根據(jù)本公開的某些方面用來加熱外部流體的逐步氧化過程的圖120。在點92處環(huán)境空氣被加熱至點94，其中燃料被注入至預(yù)熱的空氣中使空氣-燃料混合物達到點96。當(dāng)空氣-燃料混合物在自燃溫度之上時，將開始逐步氧化，而同時，空氣-燃料混合物將熱量傳遞至外部流體，例如，通過圖5-3的蒸汽盤管5220，使得當(dāng)燃料濃度也下降至點122時空氣-燃料混合物的溫度下降。然后將空氣-燃料混合物移動遠離外部流體，并且繼續(xù)逐步氧化而不損失熱量至外部流體，使得當(dāng)燃料濃度繼續(xù)下降時空氣-燃料混合物的溫度升高，從而在燃料已經(jīng)完全被消耗的情況下移動至點124。
[0243]圖1-4C是根據(jù)本公開的某些方面多級逐步氧化過程的圖130。環(huán)境溫度空氣-燃料混合物在點132處被加熱至在自燃溫度之上的點134，使得起始逐步氧化并且空氣-燃料混合物前進至點136，在該點處燃料完全被消耗。熱空氣-稀釋劑混合物經(jīng)過熱交換器并被移除熱量，從而將空氣-稀釋劑混合物移動至點138。將額外的燃料注入至空氣-稀釋劑混合物中，從而將混合物移動至點140。當(dāng)混合物仍然在自燃溫度之上時，起始逐步氧化過程，并且該過程沿線移動至點142，在該點處燃料再次被完全消耗?？梢钥闯鰺峥諝?稀釋劑混合物可以如前面那樣再次通過熱交換器循環(huán)，并且點142-138-140的環(huán)路重復(fù)多次直至混合物中的所有氧被消耗，一直保持峰反應(yīng)溫度在熱力型NOx形成溫度之下。
[0244]圖1-5和1-6是根據(jù)本公開的某些方面示例性逐步氧化過程的流程圖。圖1-5公開了預(yù)混過程100，其中氧化劑、稀釋劑以及LEC和HEC燃料被混合，然后加熱至自燃溫度，由此起始燃料的逐步氧化。圖1-5的過程的【具體實施方式】可以包括所公開步驟中的僅一些步驟或可以具有與圖1-5中所繪不同的次序的這些步驟。作為例子，大多數(shù)完成的過程在步驟102開始，其中LEC燃料，例如，填埋氣體在步驟102提供。
[0245]在步驟104將氧化劑，例如空氣，添加至LEC燃料。在一些方面，添加的氧化劑的量取決于LEC燃料中可燃?xì)怏w的濃度以便達到所得氧化劑-LEC燃料混合物中可燃?xì)怏w的目標(biāo)濃度。在一些方面，添加的氧化劑的量取決于LEC燃料中的氧濃度以便達到所得氧化劑-LEC燃料混合物中氧的最小濃度。在一些方面，LEC燃料中可燃?xì)怏w和/或氧的濃度至少被周期地測量，并且響應(yīng)于此測量調(diào)整在步驟104添加的氧化劑的量。
[0246]在步驟106可以任選地添加HEC燃料。在一些方面，添加的HEC燃料的量取決于氧化劑-LEC燃料混合物中可燃?xì)怏w的濃度以便達到所得氧化劑-LEC-HEC燃料混合物中可燃?xì)怏w的目標(biāo)濃度。在一些方面，氧化劑-LEC燃料混合物中可燃?xì)怏w的濃度至少被周期地測量，并且響應(yīng)于此測量調(diào)整在步驟106添加的HEC燃料的量。
[0247]步驟108向氧化劑-燃料混合物添加稀釋劑，諸如再循環(huán)煙道氣。在某些方面，調(diào)整稀釋劑的量以達到所得氧化劑-燃料-稀釋劑混合物中可燃?xì)怏w的目標(biāo)濃度。在某些方面，再循環(huán)煙道氣還向氧化劑-燃料混合物添加熱量，從而減少了后面在步驟112將添加的熱量的量。在一些方面，氧化劑-燃料混合物中可燃?xì)怏w的濃度至少被周期地測量，并且響應(yīng)于此測量調(diào)整在步驟108中添加的稀釋劑的量。氧化劑、LEC和HEC燃料、和稀釋劑在步驟110混合成大體上均勻的混合物。在某些方面，在步驟104、106和108中的一個或多個后遞增地發(fā)生混合。在步驟112中加熱均勻的氧化劑-燃料-稀釋劑混合物直至混合物的溫度達到至少所述混合物的自燃溫度。氧化劑-燃料-稀釋劑混合物在步驟114中自燃并且在步驟116中逐步氧化直至混合物中的燃料和氧不再反應(yīng)并且因此過程100結(jié)束。
[0248]圖1-6公開了燃料-注入過程150其中氧化劑和稀釋劑被混合，然后加熱至自燃溫度，于是LEC和HEC燃料的混合物被注入至氧化劑-稀釋劑混合物中并混合。圖1-6的過程的【具體實施方式】可以包括所公開步驟中的僅一些步驟或可以具有與圖1-6中所繪不同的次序的這些步驟。作為例子，大多數(shù)完成的過程在步驟104a開始，其中提供氧化劑。在步驟108將稀釋劑添加至氧化劑和在步驟IlOa混合，并在步驟112中加熱至至少目標(biāo)氧化劑-稀釋劑-燃料混合物的自燃溫度。在一些方面，添加的稀釋劑的量取決于氧化劑中氧的濃度以便達到所得氧化劑-稀釋劑混合物中氧的目標(biāo)濃度。在某些方面，當(dāng)稀釋劑是再循環(huán)是再循環(huán)煙道氣時，再循環(huán)煙道氣還向氧化劑添加熱量，由此減少了后面在步驟112中將添加的熱量的量。
[0249]在平行過程中，在步驟102中提供LEC燃料并且在步驟106中添加HEC燃料和在步驟IlOb混合。在一些方面，添加的HEC燃料的量取決于LEC燃料中可燃?xì)怏w的濃度以便達到所得LEC-HEC燃料混合物中可燃?xì)怏w的目標(biāo)濃度。在一些方面，LEC燃料中可燃?xì)怏w的濃度至少被周期地測量，并且響應(yīng)于此測量調(diào)整在步驟106添加的HEC燃料的量。
[0250]在步驟152中將LEC-HEC燃料混合物注入至熱的氧化劑-稀釋劑混合物并在步驟IlOc中混合。在某些方面，步驟IlOc的混合包括將氧化劑-稀釋劑混合物通過引起湍流的射流提供至氧化室并將燃料混合物注入至湍流的氧化劑-稀釋劑混合物流中。在步驟I1c中氧化劑-稀釋劑混合物和燃料混合物在湍流中快速混合，然后在步驟114中自燃和在步驟116中逐步氧化直至混合物中的燃料和氧不再反應(yīng)，并且過程150因此結(jié)束。
[0251]圖1-7是根據(jù)本公開的某些方面示例性預(yù)混氧化系統(tǒng)200的示意圖。在此實施例中，從垃圾填埋場202通過集氣管道系統(tǒng)204獲得LEC燃料并且作為LEC燃料流206a提供。在某些方面，例如如果LEC燃料流206a的甲烷含量小于確定的百分比，則在混合機208a中加入HEC燃料210，產(chǎn)生LEC-HEC燃料混合物206b。在某些方面，例如如果LEC-HEC燃料混合物206b的氧含量小于確定的百分比，則在混合機208b中加入氧化劑212，例如空氣，產(chǎn)生氧化劑-燃料混合物206c。在某些方面，例如如果氧化劑-燃料混合物206c的氧含量大于確定的范圍，則在混合機208c中加入稀釋劑214，例如再循環(huán)煙道氣，產(chǎn)生氧化劑-稀釋劑-燃料混合物206d。在某些方面，提供混合機220以進一步混合氧化劑-稀釋劑-燃料混合物206d，由此產(chǎn)生勻化的氧化劑-稀釋劑-燃料混合物206e。在某些方面，提供壓縮機或鼓風(fēng)機222以加壓和加熱勻化的氧化劑-稀釋劑-燃料混合物206e，由此產(chǎn)生加壓的勻化的氧化劑-稀釋劑-燃料混合物206f，將加壓的勻化的氧化劑-稀釋劑-燃料混合物206f引入至氧化器224中。在逐步氧化過程結(jié)束后，廢氣226離開氧化器224。在某些方面，放出一部分廢氣226以提供稀釋劑214。剩余的廢氣226提供至其他系統(tǒng)或排放至大氣。
[0252]圖1-8是根據(jù)本公開的某些方面示例性預(yù)混氧化系統(tǒng)300的示意圖。系統(tǒng)300的許多元件是與之前討論的系統(tǒng)200所共同的，并且關(guān)于圖1-8不再重復(fù)對它們的描述。在系統(tǒng)300中，利用壓縮機或鼓風(fēng)機222a單獨地壓縮和加熱氧化劑212，并將所得的加壓的氧化劑304提供至氧化器224。在某些方面，在加入壓縮機222a至之前將稀釋劑(未顯示在圖1-8中)加入至氧化劑212。單獨地，利用單獨的壓縮機或鼓風(fēng)機222b將LEC-HEC燃料混合物206b壓縮并加熱以產(chǎn)生加壓的燃料混合物302，將加壓的燃料混合物302注入至氧化器224內(nèi)的壓縮的氧化劑-稀釋劑混合物304。關(guān)于后面的附圖討論將燃料混合物302注入至氧化器內(nèi)的氧化劑-稀釋劑混合物304的方法。
[0253]圖1-9是根據(jù)本公開的某些方面示例性渦輪機-驅(qū)動的發(fā)電系統(tǒng)的示意性圖示。系統(tǒng)400的許多元件是與之前討論的系統(tǒng)所共同的，并且關(guān)于圖1-9不再重復(fù)對它們的描述。在系統(tǒng)400中，在壓縮機410的進口處提供氧化劑-稀釋劑-燃料混合物206d，壓縮機410與軸412聯(lián)接，而軸412也聯(lián)接至渦輪機414和至發(fā)電機416。來自壓縮機410的加壓的氧化劑-稀釋劑-燃料混合物206f通過熱交換器418，其中混合物206f從廢氣420吸收熱量。將加熱的混合物206g提供至氧化器224。將廢氣226提供至渦輪機414，渦輪機從熱的壓縮廢氣226提取部分能量，由此通過軸412驅(qū)動壓縮機410和發(fā)電機416。在某些方面，將來自渦輪機的一部分廢氣放出以提供稀釋劑214并且剩余的廢氣420通過之前提到的熱交換器418，然后通過第二熱交換器422，其中廢氣在被排到環(huán)境之前通過水430的流動被進一步冷卻。加熱的水430，在通過熱交換器422后，可以用于有益的用途諸如熱水供應(yīng)、建筑采暖或其他應(yīng)用。
[0254]圖1-10是根據(jù)本公開的某些方面另一渦輪機-驅(qū)動的發(fā)電系統(tǒng)的示意性圖示。系統(tǒng)450的許多元件是與之前討論的系統(tǒng)所共同的，并且關(guān)于圖1-10不再重復(fù)對它們的描述。系統(tǒng)450包括分別在氧化器224之前和之后的加溫器燃燒室454和潤輪機燃燒室456。HEC燃料452選擇性地提供至加溫器燃燒室454和渦輪機燃燒室456中的每一個。使用這些燃燒室454、456以啟動氧化器-驅(qū)動的渦輪機的運轉(zhuǎn)的方法記述在之前參考的美國專利申請 13/289，996 中。
[0255]圖1-11是根據(jù)本公開的某些方面示例性GO反應(yīng)室500的剖視圖。GO反應(yīng)室500具有容器510，在某些方面，容器510被配置成承受加壓的內(nèi)部氣體。在此實施例中，塔514沿容器510的中心軸線定位，并且被配置成在外部的端部接受通過進口 515的氧化劑-稀釋劑-燃料混合物530流。多個分配管516聯(lián)接至塔514使得氧化劑-稀釋劑-燃料混合物530從所述塔進入分配管516。每個分配管516包括多個注入孔(在圖1_11中看不到)，所述多個注入孔允許混合物530從分配管516進入容器510的內(nèi)部。容器的內(nèi)部至少部分地填充以多孔介質(zhì)512。此介質(zhì)512從GO過程吸收熱量，然后將此熱量釋放至未反應(yīng)的混合物530，從而將未反應(yīng)的混合物530的溫度升高至自燃溫度之上。多孔介質(zhì)512還發(fā)揮作用以將來自之前階段的氧化產(chǎn)物與通過管道516注入的未反應(yīng)的氧化劑-稀釋劑-燃料混合物混合。
[0256]在某些方面，GO反應(yīng)室500包括一個或多個二次進口 518，氧化劑、燃料或其混合物可以通過二次進口 518直接注入至容器510的內(nèi)部。在某些方面，GO反應(yīng)室500包括一個或多個加熱器522，所述加熱器522可以用來加熱多孔介質(zhì)512。在某些方面，GO反應(yīng)室500包括一個或多個傳感器524，所述傳感器被配置成測量容器510內(nèi)的一個或多個點處氣體的溫度、氧含量或燃料含量中的一個或多個。
[0257]在某些方面，GO反應(yīng)室500包括傳感器524，所述傳感器524包括溫度傳感元件并輸出代表反應(yīng)室500內(nèi)的溫度的信號。在某些方面，GO反應(yīng)室500包括傳感器525，所述傳感器525包括溫度傳感元件并且輸出代表氧化劑-稀釋劑-燃料混合物530的溫度的信號。在某些實施方式中，來自傳感器524和525的溫度信號被控制器529接受，當(dāng)反應(yīng)室500內(nèi)的溫度達到熄火溫度時控制器529輸出信號532以降低反應(yīng)室500內(nèi)的溫度，使得所述溫度保持在熄火溫度之下。在某些實施方式中，反應(yīng)室500內(nèi)的溫度的調(diào)整通過調(diào)整氧化劑-稀釋劑-燃料混合物530的流動、氧化劑-稀釋劑-燃料混合物530的組成、氧化劑-稀釋劑-燃料混合物530的溫度、輔助空氣-燃料混合物540的流動、輔助空氣-燃料混合物540的組成、輔助空氣-燃料混合物540的溫度、廢氣通過出口 520的流動、冷卻劑通過內(nèi)部熱交換器的流動諸如圖2-3中所示(未顯示在圖1-11中)，或引入至反應(yīng)室500中的非可燃流體通過注入子系統(tǒng)的流動(未顯示在圖1-11中)中的一個或多個來實現(xiàn)。在某些方面，信號532提供至控制模塊531，所述控制模塊531被配置成控制氧化劑_稀釋劑-燃料混合物530的流量、組成和溫度中的至少一個。
[0258]在某些方面，檢測模塊527被配置成檢測何時發(fā)生下列各項中的至少一個:反應(yīng)室500內(nèi)的反應(yīng)溫度、例如傳感器524處的溫度、達到或超過反應(yīng)室500內(nèi)氧化劑-稀釋劑-燃料混合物的熄火溫度以及反應(yīng)室進口溫度，即，傳感器525處氧化劑-稀釋劑-燃料混合物530的溫度，達到或下降至低于自燃閾值。
[0259]在某些方面，控制器529包括校正模塊528，校正模塊528基于檢測模塊527輸出指令以改變下列中的至少一個:從反應(yīng)室移除熱量和反應(yīng)室500內(nèi)塔514的進口處氧化劑-稀釋劑-燃料混合物530的溫度。在某些方面，校正模塊528被配置成將反應(yīng)溫度內(nèi)的實際溫度，例如在傳感器524處，維持在低于熄火溫度的溫度和/或?qū)⑦M口溫度維持在燃料的自燃閾值之上。在某些方面，控制器529被配置成將在至塔514的進口處氧化劑-稀釋劑-燃料混合物530的溫度維持在自燃閾值之上，使得反應(yīng)室500內(nèi)的氣體在不使用催化劑的情況下氧化。在某些方面，控制器529被配置成測定下列中的至少一個:反應(yīng)室內(nèi)的溫度的減小以保持在熄火溫度之下，和在至塔514的進口處氧化劑-稀釋劑-燃料混合物530的溫度的增加以將氧化劑-稀釋劑-燃料混合物530的溫度維持在自燃閾值之上。
[0260]在某些方面，控制器529被配置成使得當(dāng)在至塔514的進口處氧化劑-稀釋劑_燃料混合物530的溫度達到或下降至低于氧化劑-稀釋劑-燃料混合物530的自燃閾值，控制器529輸出信號532使得向氧化劑-稀釋劑-燃料混合物530添加額外的熱量，使得在至塔514的進口處氧化劑-稀釋劑-燃料混合物530的溫度維持在自燃閾值之上，并且反應(yīng)室500在不使用催化劑的情況下維持反應(yīng)室500內(nèi)燃料的氧化。在某些實施方式中，校正模塊528基于檢測模塊527輸出指令以改變反應(yīng)室內(nèi)的氣體的停留時間，例如通過減少氧化劑-稀釋劑-燃料混合物530的流動和/或改變反應(yīng)室內(nèi)的自燃延遲時間，例如通過調(diào)整化劑-稀釋劑-燃料混合物530的組成或利用加熱器522增加反應(yīng)室500內(nèi)的溫度，所述自燃延遲時間足以使氧化劑-稀釋劑-燃料混合物530在反應(yīng)室500內(nèi)的同時發(fā)生自燃和氧化。
[0261]在某些方面，檢測模塊527被配置成檢測何時所述氣體的反應(yīng)室進口溫度達到或下降至低于使得單獨所述反應(yīng)室將不支持所述燃料的氧化的水平，并且校正模塊528被配置成基于檢測模塊527改變所述氣體在所述反應(yīng)室內(nèi)的停留時間和/或所述反應(yīng)室內(nèi)的自燃延遲時間，其足以使所述氣體在反應(yīng)室500內(nèi)的同時發(fā)生自燃和氧化。
[0262]在一些實施方式中，反應(yīng)室內(nèi)燃料或氣體混合物的溫度可以在可燃性下限或熄火溫度之上。在這些情況下，例如，將HEC燃料氣體混合至反應(yīng)室中，混合物經(jīng)過可燃性區(qū)域可能存在一定的時間段，所述可燃性區(qū)域在可燃性上限之下和可燃性下限之上。盡管此區(qū)域內(nèi)的停留時間在一些情況下可能不是合乎需要的，但此區(qū)域內(nèi)混合物的停留時間可以通過改變混合物的溫度或改變混合物的流動來減少。在一些情況下，熱量可以從反應(yīng)室抽出以降低混合物的溫度至可燃性下限或熄火溫度之下，使得可燃性區(qū)域內(nèi)混合物的停留時間小于自燃延遲時間。在一些情況下，可以增加混合物通過反應(yīng)室的流量以減少反應(yīng)室內(nèi)混合物的停留時間；此反應(yīng)室內(nèi)混合物的減少的停留時間可以相當(dāng)于暴露于反應(yīng)室內(nèi)的溫度的混合物的減少的停留時間，所述反應(yīng)室內(nèi)的溫度在可燃性區(qū)域內(nèi)，并且如果該停留時間小于自燃延遲時間則是可接受的。在一些情況下，可以向混合物增加熱量使得反應(yīng)暫時地移動至可燃性區(qū)域持續(xù)相對于自燃延遲時間短暫的時間段。
[0263]在一些情況下，可以控制通過反應(yīng)室的混合物的溫度或流動中的至少一個使得燃料在可燃性區(qū)域內(nèi)的停留時間小于自燃延遲時間的5%。在一些情況下，燃料在可燃性區(qū)域內(nèi)的停留時間可以在自燃延遲時間的約5% -約10%。在一些情況下，燃料在可燃性區(qū)域內(nèi)的停留時間可以在自燃延遲時間的約10%-約20%。在一些情況下，燃料在可燃性區(qū)域內(nèi)的停留時間可以在自燃延遲時間的約15%-約25%。在一些情況下，燃料在可燃性區(qū)域內(nèi)的停留時間可以在自燃延遲時間的約25%-約50%。在一些情況下，燃料在可燃性區(qū)域內(nèi)的停留時間可以在自燃延遲時間的約30 % -約75 %。
[0264]在某些方面，控制模塊531被配置成在進口 515處或之前將氧化劑-稀釋劑-燃料混合物530的溫度升高至氧化劑-稀釋劑-燃料混合物530的自燃溫度或所述自燃溫度之上。在某些實施方式中，反應(yīng)室500被配置成氧化氧化劑-稀釋劑-燃料混合物530并將絕熱溫度維持在氧化劑-稀釋劑-燃料混合物530的自燃溫度之上并將反應(yīng)室500的最大實際溫度維持在氧化劑-稀釋劑-燃料混合物530的熄火溫度之下。
[0265]在某些方面，氧化器500被配置成通過在圖1-11中未顯示的系統(tǒng)中將具有LEC燃料的氣體與包含HEC燃料的氣體、包含氧化劑的氣體和包含稀釋劑的氣體的組中的一種或多種混合而形成氧化劑-稀釋劑-燃料混合物530，同時所有氣體處于低于被混合的任一種氣體的自燃溫度的溫度。氧化器500還被配置成將氧化劑-稀釋劑-燃料混合物530的溫度增加至至少氧化劑-稀釋劑-燃料混合物530的自燃溫度并允許氧化劑-稀釋劑-燃料混合物530自燃，然后在自燃的氧化劑-稀釋劑-燃料混合物530氧化的同時將氧化劑-稀釋劑-燃料混合物530的溫度維持在熄火溫度之下。
[0266]在某些方面，氧化器500內(nèi)的多孔介質(zhì)512被配置成將所述反應(yīng)室的內(nèi)部溫度維持在熄火溫度下并將所述燃料的反應(yīng)室進口溫度維持高于所述燃料的自燃溫度。在某些方面，從氧化器500的進口至出口的至少一個流動路徑被配置成引導(dǎo)氧化劑-稀釋劑-燃料混合物530通過多孔介質(zhì)512的比氧化劑-稀釋劑-燃料混合物530的自燃溫度更熱的一部分直至氧化劑-稀釋劑-燃料混合物530達到高于氧化劑-稀釋劑-燃料混合物530的自燃溫度的溫度，于是所述流動路徑被進一步被配置成引導(dǎo)氧化的氧化劑-稀釋劑-燃料混合物530沿與第一流動路徑大體上相反的路徑至出口，例如使用內(nèi)部擋流板諸如圖2-7B中顯示的管子1055/1060。
[0267]在一些實施方式中，控制器529可以引導(dǎo)氧化系統(tǒng)的其他部分。例如，控制器529可以引導(dǎo)的其他控制記述于共同在審的于2011年11月4日提交的美國專利申請系列號13/289，989和于2011年11月4日提交的13/289，996 (兩件申請均整體地通過引用并入本文，其程度以所述申請內(nèi)的教導(dǎo)與本說明書的教導(dǎo)沒有不一致為度)。
[0268]圖1-12示意性地描繪根據(jù)本公開的某些方面通過具有噴霧器的逐步氧化系統(tǒng)4500的流動。圖1-12的過程和元件關(guān)于圖1-11的氧化器500進行描述。當(dāng)空氣4502和燃料4220流過氧化器時發(fā)生下列的過程:
[0269]1.燃料/空氣混合機4510由空氣4502和燃料4220中的一種或兩種形成初始的貧燃空氣-燃料混合物。
[0270]2.加熱器4512將空氣-燃料混合物加熱達接近自燃溫度的溫度。通過對混合物的壓縮以及熱交換也可以添加熱量。在一些實施方式中，可以通過引入加熱的氣體(例如，煙道氣)添加熱量。
[0271]3.第一階段逐步氧化器可以包括加熱器522 (圖1_11)或加熱器4516(圖1_12)，例如導(dǎo)燃燃燒器(pilot burner),以引發(fā)逐步氧化4518。在某些方面,此加熱器是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的各種類型的電加熱器。此加熱器的輸出是包含未被消耗的O2以及CO2和H2O的氧化產(chǎn)物的熱氣體。由于流入此第一氧化器4518的燃料和空氣的部分很小，因此需要較少的熱量將混合物加熱至自燃溫度之上以引發(fā)氧化反應(yīng)。在某些方面，通過利用上游的啟動器-燃燒室預(yù)先加熱多孔介質(zhì)向第一階段添加熱量。然后預(yù)熱的介質(zhì)加熱4516中的燃料/空氣混合物以啟動氧化。由于僅小部分的流通過加熱器4516中的加熱的介質(zhì)，熱條件和與流動方向相反的能量輻射能夠?qū)⒔橘|(zhì)溫度維持足夠高以繼續(xù)加熱所述流。此階段使反應(yīng)穩(wěn)定(anchor)。
[0272]4.分流-混合-氧化階段4530，例如如圖1_11的噴霧器514的臂516中所發(fā)生的，其中空氣-燃料混合物的一部分被分離，與來自前一過程的熱氣體混合，并且逐步氧化，顯示為過程4514、4520和4518。由于來自氧化器4518的之前氧化的氣體是熱的，典型地高于1400° F但低于2300° F，因此它們的作用是加熱來自混合機4520中的分流管4514的未反應(yīng)的燃料和空氣，并且起始此下一氧化階段的氧化。
[0273]5.重復(fù)階段4530氧化來自LEC源4220的所有燃料使得在最后的氧化器4518后沒有燃料剩余。在穩(wěn)定的第一階段中用于啟動氧化過程的逐級方式和之后氣體的各個氧化部分是逐步氧化過程。
[0274]圖1-13是根據(jù)本公開的某些方面多級GO反應(yīng)室600的示意性圖示。在此實施例中，室600包括4個反應(yīng)室602a、602b、602c和602d，這四個室串聯(lián)地聯(lián)接在一起。在此實施例中，將空氣-燃料混合物604，例如LEC燃料的流提供至4個反應(yīng)室602a、602b、602c和602d中的每一個中。在某些方面，提供至每個反應(yīng)室602a、602b、602c和602d中的空氣-燃料混合物604的量是不同的。在某些方面，將一種或多種不同的空氣-燃料混合物(未顯示在圖1-12中)提供至下游反應(yīng)室602b、602c和602d。在某些方面，將氧化劑(未顯示在圖1-13中)單獨地提供至下游反應(yīng)室602b、602c和602d中的一個或多個。在某些方面，將HEC燃料(未顯示在圖1-13中)單獨地提供至反應(yīng)室602a、602b、602c和602d中的一個或多個。
[0275]圖1-14是根據(jù)本公開的某些方面流化床GO反應(yīng)室700的示意性圖示，在此實施例中，反應(yīng)室700包括至少部分填充以介質(zhì)720的容器710，當(dāng)在介質(zhì)720的底部處引入氣體時，介質(zhì)720被流化。當(dāng)空氣-燃料-稀釋劑混合物604通過流化的介質(zhì)720時該混合物604逐步氧化，并且作為廢氣226在頂部被移除。流化的介質(zhì)在容器710內(nèi)循環(huán)，將來自氧化廢產(chǎn)物的熱量傳遞至進口反應(yīng)物。容器710的廢物端(靠近廢氣226)附近的流化的顆粒720被氧化的熱產(chǎn)物加熱。然后將流化的介質(zhì)有意地或無意地傳送至氧化容器710的進口端。加熱的流化介質(zhì)然后將它們的熱量施加到進入的較冷的、未反應(yīng)的空氣-燃料-稀釋劑混合物604以加熱該流，如對于GO過程所教導(dǎo)的。因此流化的介質(zhì)720的作用是將來自氧化產(chǎn)物的熱量傳遞至空氣-燃料-稀釋劑反應(yīng)物。有多種方式用于實施流化床來移動密閉的化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)周圍的熱量，特別是當(dāng)與GO過程的分級注入結(jié)合時，并且實施流化床是如何實現(xiàn)加熱的一個實施例(參見，例如，圖1-12，4512，4516)。
[0276]圖1-15A是根據(jù)本公開的某些方面再循環(huán)床GO反應(yīng)室800的示意性圖示。在此實施例中，反應(yīng)室800包括至少部分地填充以介質(zhì)820的容器810。介質(zhì)820的一部分810a在容器810的底部處至少周期地被移除，并且通過傳遞系統(tǒng)820運輸至容器810的頂部，在其中該部分810a返回至容器810的內(nèi)部。同時，空氣-燃料混合物604的流在容器810的底部被引入并且向上穿過介質(zhì)820。混合物604當(dāng)穿過介質(zhì)820時逐步氧化并且在頂部作為廢氣226被移除。當(dāng)隨著部分810a在底部被移除在容器810內(nèi)的介質(zhì)820向下移動時，最熱的介質(zhì)820，即，在位于容器810內(nèi)的介質(zhì)820的上部上的介質(zhì)820朝向進口移動，由此抵消了進入的空氣-燃料混合物604局部冷卻介質(zhì)820的趨勢。從底部被移除的冷的介質(zhì)部分810a被遞送至頂部，在頂部處該部分810a被熱的氧化氣體加熱。
[0277]圖1-15B是根據(jù)本公開的某些方面另一再循環(huán)床GO反應(yīng)室801的示意性圖示。在此實施方式中，再循環(huán)部分810b從床820的熱的部分吸出，例如床820的深度的中點，并且通過管道822循環(huán)，其中從再循環(huán)部分810b提取熱量824。提供冷卻的部分810b返回室801，例如在頂部處以便落到床820的上部上。此種從再循環(huán)部分810b提取熱量從反應(yīng)室801吸取熱量。在某些方面，控制部分810b的流量以將所述反應(yīng)室801的內(nèi)部溫度維持在熄火溫度之下。
[0278]圖1-16是根據(jù)本公開的某些方面利用煙道氣再循環(huán)的GO反應(yīng)室850的示意性圖示。容器810和介質(zhì)820類似于圖1-15的GO氧化器800的那些。然而，在圖1_16的實施例中，廢氣226的部分852，在本文中也稱為煙道氣，進行再循環(huán)并在容器810的底部提供以便加熱進入的空氣-燃料混合物604和穩(wěn)定容器810內(nèi)的GO過程，以及向進入的空氣-燃料混合物604提供額外的稀釋劑。
[0279]在某些方面，GO反應(yīng)室850包括氧傳感器，諸如圖1_11的傳感器524，其被配置成測定反應(yīng)室850內(nèi)的氧含量水平并且提供表示氧含量水平的信號。在某些方面，控制器(未顯示在圖1-16中)接受氧含量水平信號并基于所述氧含量水平輸出指令將接收自反應(yīng)室的出口并含有來自反應(yīng)室內(nèi)的燃料氧化的產(chǎn)物氣的煙道氣852引入至反應(yīng)室850中。
[0280]在某些實施方式中，氧化器可以包括反應(yīng)室進口，所述反應(yīng)室進口被配置成接受具有具有低能量含量(LEC)燃料以及高能量含量(HEC)燃料、含氧化劑(OC)氣體和含稀釋劑(DC)氣體的組中的至少一種的混合物的氣體。氣體混合物可以被調(diào)節(jié)成處于低于氣體混合物的自燃溫度的溫度。氧化器還可以包括布置在所述反應(yīng)室內(nèi)的熱交換介質(zhì)。所述介質(zhì)可以被配置成將所述反應(yīng)室的內(nèi)部溫度維持在熄火溫度之下并將所述燃料的反應(yīng)室進口溫度維持高于所述燃料的自燃溫度。反應(yīng)室可以提供從進口至出口的通過所述室的至少一個流動路徑。所述流動路徑可以被配置成引導(dǎo)氣體經(jīng)過第一路徑通過比氣體混合物的自燃溫度更熱的介質(zhì)進入進口直至氣體混合物達到高于氣體混合物的自燃溫度的溫度，其中所述流動路徑進一步被配置成引導(dǎo)氧化的氣體混合物經(jīng)過第二路徑通過所述介質(zhì)至出口，所述第二路徑大體上與所述第一路徑相反。此實施例圖示于圖2-7A至2-9。
[0281]在某些實施方式中，本文所述的氧化方法包括以下的步驟:經(jīng)由室進口接收至反應(yīng)室中，所述進口被配置成接受具有低能量含量(LEC)燃料以及高能量含量(HEC)燃料氣體、含氧化劑(OC)氣體和含稀釋劑(DC)氣體的組中的至少一種的混合物的氣體，所述氣體混合物處于低于所述氣體混合物的自燃溫度的溫度；通過布置在所述反應(yīng)室內(nèi)的熱交換介質(zhì)將所述反應(yīng)室的內(nèi)部溫度維持在熄火溫度之下，通過使熱量傳遞通過所述熱交換介質(zhì)將燃料的反應(yīng)室進口溫度維持高于所述燃料的自燃溫度，和引導(dǎo)氣體經(jīng)過第一路徑通過比所述氣體混合物的自燃溫度更熱的介質(zhì)進入進口中直至所述氣體混合物達到在所述氣體混合物的自燃溫度之上的溫度；和引導(dǎo)所述氣體經(jīng)過第二路徑通過所述介質(zhì)至室出口，所述第二路徑大體上與所述第一路徑相反。
[0282]在某些實施方式中，反應(yīng)室被配置成在不使用催化劑的情況下沿著所述第一和第二流動路徑中的至少一個維持所述氣體混合物的氧化。在某些實施方式中，反應(yīng)室被配置成通過在所述反應(yīng)室外部循環(huán)熱交換介質(zhì)而在所述氣體混合物的熄火溫度下維持所述混合物的氧化。在某些實施方式中，系統(tǒng)還包括至少一個渦輪機或活塞發(fā)動機，其被配置成接收來自所述反應(yīng)室出口的氣體并使所述氣體膨脹。在某些實施方式中，氣體混合物包含氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己烷和一氧化碳中的至少一種。
[0283]在某些實施方式中，所述的氧化器可以包括反應(yīng)室進口，所述反應(yīng)室進口被配置成接受具有具有低能量含量(LEC)燃料以及高能量含量(HEC)燃料、含氧化劑(OC)氣體和含稀釋劑(DC)氣體的組中的至少一種的混合物的氣體。氣體混合物可以被調(diào)節(jié)成處于低于氣體混合物的自燃溫度的溫度。氧化器還可以具有熱控制器，所述熱控制器被配置成將氣體混合物的溫度增加至至少所述氣體混合物的自燃溫度，由此允許所述氣體混合物自燃并在自燃的氣體混合物氧化的同時將所述氣體混合物的溫度維持在熄火溫度之下。
[0284]在本文所述的氧化燃料的一些方法中，包括以下的步驟:將具有低能量含量(LEC)燃料的氣體與包含高能量含量(HEC)燃料的氣體、包含氧化劑的氣體和包含稀釋劑的氣體的組中的一種或多種混合以形成氣體混合物，其中所有氣體處于低于被混合的任一種氣體的自燃溫度的溫度；將氣體混合物的溫度增加至至少所述氣體混合物的自燃溫度并允許所述氣體混合物自燃；和在自燃的氣體混合物氧化的同時將所述氣體混合物的溫度維持在熄火溫度之下。
[0285]在某些實施方式中，氧化器可以包括進口，所述進口被配置成接受具有低能量含量(LEC)燃料以及高能量含量(HEC)燃料氣體、含氧化劑(OC)氣體和含稀釋劑(DC)氣體的組中的至少一種的混合物的氣體。所述氣體混合物可以被調(diào)節(jié)成處于低于所述氣體混合物的自燃溫度的溫度?？刂破?例如，熱控制器)可以被配置成將所述氣體加熱至至少第一氣體混合物的自燃溫度，所述第一氣體混合物包含具有與確定范圍的低能量含量(LEC)燃料和高能量含量(HEC)燃料混合的氧化劑的氣體。進口(例如，噴注器)還可以被配置成在所述第一氣體被加熱至至少第一氣體混合物的自燃溫度后注入LEC燃料氣體和HEC燃料的第二氣體混合物。所述進口或噴注器可以以一定的注入速率注入一定比率的LEC和HEC氣體，選擇所述注入速率以產(chǎn)生與當(dāng)所述氣體被注入至反應(yīng)室中時第一氣體混合物基本上相同比率的LEC和HEC氣體。反應(yīng)室可以被配置成以在小于所述第二氣體混合物的點火延遲時間的時間內(nèi)產(chǎn)生基本上均質(zhì)的第一氣體混合物的速率將注入的第二氣體與包含氧化劑的加熱氣體混合并在自燃的第一氣體混合物氧化的同時允許第一氣體混合物自燃和將所述第一氣體混合物的溫度維持在熄火溫度之下。
[0286]在某些實施方式中，本文所述的氧化方法包括以下步驟:將包含氧化劑的氣體加熱至至少第一氣體混合物的自燃溫度，所述第一氣體混合物具有包含與確定范圍的低能量含量(LEC)燃料和高能量含量(HEC)燃料混合的氧化劑的氣體；在加熱后注入所述LEC燃料氣體和所述HEC燃料的第二氣體混合物，其中選擇LEC和HEC氣體的比率和注入速率以產(chǎn)生與當(dāng)注入至包含氧化劑的加熱氣體時第一氣體混合物比率基本相同的比率；以在小于所述第二氣體混合物的點火延遲時間同時允許所述第一氣體混合物自燃的時間內(nèi)產(chǎn)生基本上均質(zhì)的第一氣體混合物的速率將注入的第二氣體與包含氧化劑的加熱氣體混合；和在自燃的第一氣體混合物氧化的同時將所述第一氣體混合物的溫度維持在熄火溫度之下。
[0287]圖1-17A和17B描繪根據(jù)本公開的某些方面具有結(jié)構(gòu)化反應(yīng)元件864的GO反應(yīng)室860。圖1-17A是容器862的示意性圖示，所述容器862在此實施例中包含結(jié)構(gòu)化反應(yīng)元件864的疊層。
[0288]圖1-17B示出示例性結(jié)構(gòu)化反應(yīng)元件864，其形成為具有多個孔868的盤866，盤866的厚度穿過所述孔868。在某些實施方式中，盤866的邊緣升高以便提供堆疊的元件864之間的間隙，從而允許當(dāng)空氣-燃料混合物穿過反應(yīng)元件864的疊層時空氣-燃料混合物在孔之間的側(cè)向流動。當(dāng)在容器862中堆疊時，元件864可以繞中心點隨機旋轉(zhuǎn)式的鄰近元件864的孔868不排成行，由此提供通過元件864的疊層的更蜿蜒的路徑。
[0289]作為容器862內(nèi)的結(jié)構(gòu)化介質(zhì)的另一個實施例(圖1-17A)，擠出的金屬或陶瓷諸如堇青石將用于從所述流的下游，出口 226附近將熱量傳導(dǎo)至所述流的上游。這將用于將進口空氣-燃料混合物604加熱至自燃溫度值之上并引發(fā)氧化反應(yīng)。
[0290]作為熱源的逐步氧化器
[0291]圖2-1是根據(jù)本公開的某些方面與熱交換器1010聯(lián)接以向工業(yè)過程提供工藝加熱的氧化器224的示意性圖示。在圖2-1中，逐步氧化反應(yīng)物氣體604被接納至氧化器224中并經(jīng)歷逐步氧化，并且作為產(chǎn)物氣1015離開，所述產(chǎn)物氣1015穿過熱交換器1010，在其中排出熱量，并且產(chǎn)物氣作為廢氣1030以降低的溫度被排放至大氣。進入熱交換器1010的另一通路的是冷卻流體1020，例如空氣、水或工業(yè)流體，其被有益地加熱并且作為熱流體1025離開，所述熱流體1025流至其使用點(未顯示于圖2-1)。熱交換器1010可以被配置成同向流動、逆流、交叉流動，或本文所述和圖示的其他熱交換器選項中的任一種或本領(lǐng)域中可能已知的其他方式。逐步氧化反應(yīng)產(chǎn)物1015(由無污染物的熱氣體組成)被引導(dǎo)至熱交換器，所述熱交換器有益地加熱空氣物流從而為個人舒適度將生活空間升溫，或加熱一定體積的水用于家庭使用，或加熱需要加熱的任何工業(yè)物料。
[0292]圖2-2是根據(jù)本公開的某些方面與加熱室1050聯(lián)接以加熱工藝物料1055的氧化器224的示意性圖示?？諝?燃料混合物604被接納至氧化器224中，在其中其經(jīng)歷逐步氧化并作為產(chǎn)物氣1015離開，之后其進行至加熱室1050，在其中物料1055被熱氣體有益地加熱，之后所述氣體作為廢氣1030離開加熱室，并且排放至大氣。物料1055可以使用有益熱量通過解凍、熔化、蒸發(fā)、升華、干燥、烘烤、固化、燒結(jié)或的煅燒中的一種或多種加工。在類似的實施方式中(未顯示于圖2-2)，其中通風(fēng)足以防止有害水平的氧缺乏，將熱的逐步氧化反應(yīng)產(chǎn)物引導(dǎo)至占據(jù)空間中用于舒適取暖。在另一個類似的實施方式中(未顯示于圖2-2),將熱的產(chǎn)物引導(dǎo)至吸收冷卻器中以為吸收-冷凍循環(huán)提供動能(motive energy)。
[0293]圖2-3是根據(jù)本公開的某些方面包括流體穿過其中的內(nèi)部熱交換器1060的氧化器224的示意性圖示。熱交換器1060布置在氧化器224反應(yīng)室內(nèi)部?？諝?燃料混合物604被接納至氧化器224中并經(jīng)歷逐步氧化。冷的流體1020進入熱交換器1060并且由逐步氧化過程生成的一部分熱能通過熱交換器1060傳遞至流體。冷卻的產(chǎn)物氣作為廢氣1030離開。熱的流體1025離開熱交換器1060并且被引導(dǎo)至其使用點(未顯示于圖2-3)。氧化器224的一個示例實施方式包括內(nèi)部襯有管子的容器，在容器中空氣通過所述管子傳送。
[0294]在某些實施方式中，使用下述各項中的一個從氧化器224的反應(yīng)室吸取熱量:為至少部分在熱交換器1060中蒸發(fā)的液體的冷流體1020，為氣體的冷流體1020，或為液體的增加溫度不會蒸發(fā)的冷流體1020。在某些實施方式中，通過下列各項中的一個或多個調(diào)整從氧化器224的反應(yīng)室吸取的熱量的量:控制冷流體1020的流量，控制熱流體1025的流量，或控制冷流體1020和熱流體1025中至少一個的溫度。在某些方面，冷流體1020處于低于氧化器224內(nèi)的內(nèi)部溫度的溫度，其中反應(yīng)室被配置成將內(nèi)部溫度維持高于空氣-燃料混合物604內(nèi)的燃料的自燃溫度并低于空氣-燃料混合物604的燃料的熄火溫度。
[0295]圖2-4是根據(jù)本公開的某些方面包括多個內(nèi)部熱交換器1060的氧化器224的另一個實施方式的示意性圖示。類似于圖2-3，空氣-燃料混合物604被接納入氧化器224中，在氧化器224中發(fā)生逐步氧化并且一部分熱能通過熱交換器1070傳遞至冷流體1020，所述熱交換器1070布置在逐步氧化器224的內(nèi)部。在某些實施方式中，熱交換器1060包括多個散熱表面(未顯示于圖2-4)，所述散熱表面靠近氧化器容器的外周布置于內(nèi)部以吸收大多數(shù)有益熱，否則所述有益熱可能通過不佳的壁絕緣損失至環(huán)境。
[0296]圖2-5是根據(jù)本公開的某些方面包括多個逐步氧化區(qū)帶1075A-1075C的氧化器224示意性圖示，所述逐步氧化區(qū)帶1075A-1075C具有鄰接的反應(yīng)區(qū)帶1080A-1080C，其中分批的工藝物料被加熱。空氣-燃料混合物604以三個獨立的反應(yīng)物物流1090A、1090B和1090C被接納入氧化器224，所述反應(yīng)物物流1090A、1090B和1090C分別被弓I導(dǎo)至逐步氧化區(qū)帶1075A-1075C,在這些逐步氧化區(qū)帶中發(fā)生逐步氧化并從氣體釋放放熱能。粒狀的工業(yè)物料(在圖2-5中看不到)布置在反應(yīng)區(qū)帶1080A-1080C內(nèi)，在這些反應(yīng)區(qū)帶內(nèi)它們被反應(yīng)物氣體流化，并且以分批地方式被有益地加熱。一小部分散熱表面以下面的方式放置使得其吸收來自逐步氧化過程的足夠有益熱以將局部溫度降低至可能對內(nèi)部部件發(fā)生損害的點之下。將來自逐步氧化過程的產(chǎn)物氣重新合并成單一廢氣流1030，其離開至大氣或其他終端用途。在類似的實施方式中(未顯示于圖2-5)，提供額外的散熱表面以便允許逐步氧化過程以較高的能量釋放密度運轉(zhuǎn)(并且由此，較小的總反應(yīng)器體積)而不會使內(nèi)部部件過熱和損壞。
[0297]圖2-6是根據(jù)本公開的某些方面包括多個逐步氧化區(qū)帶1075A-1075C的氧化器224的示意性圖示，所述逐步氧化區(qū)帶1075A-1075C具有鄰接的反應(yīng)區(qū)帶1120A-1120C，其中工藝物料1105的連續(xù)流被加熱。如在圖2-5中那樣，空氣-燃料混合物604以三個單獨的反應(yīng)物物流1090A、1090B和1090C被接納入氧化器224，所述反應(yīng)物物流1090A、1090B和1090C分別被引導(dǎo)至逐步氧化區(qū)帶1075A-1075C,在這些逐步氧化區(qū)帶中發(fā)生逐步氧化并從氣體釋放放熱能，接著產(chǎn)物氣物流重新合并成排放至大氣的單一廢氣1030。冷的、未反應(yīng)的、粒狀的工業(yè)物料1105A-1105C被接納入反應(yīng)區(qū)帶1120A-1120C，在這些反應(yīng)區(qū)帶內(nèi)物料被逐步氧化反應(yīng)物氣體流化，并且以連續(xù)的方式被加熱成有益改變的狀態(tài)111OA-1110C，后者從氧化器224移除。
[0298]在每個反應(yīng)區(qū)帶1120A-1120C的下游側(cè)上是擋流板1085A-1085C，所述擋流板保留一部分被有益加熱的粒狀物料并允許余下的物料1110A-1110C離開氧化器224，在其中改變的物料被收集用于以后使用(未顯示于圖2-6)。逐步氧化過程的多個階段中的每個在粒狀工藝物料的循環(huán)流化床的存在下獨立地進行，其與反應(yīng)的逐步氧化氣體同時交換熱量，同時物料1105A-1105C本身因來自逐步氧化氣體的熱量經(jīng)歷干燥、固化、燒結(jié)、煅燒或其他熱引發(fā)的改變?？梢栽诿總€逐步氧化階段中以分批或連續(xù)的方式進行循環(huán)流化床過程，所述過程有益地改變粒狀物料。在連續(xù)過程中，冷的、未反應(yīng)的粒狀物料1105A-1105C的添加速率應(yīng)當(dāng)足夠小以確保逐步氧化過程不被猝滅和熄滅。在某些實施方式中，被連續(xù)添加至反應(yīng)區(qū)帶1120A-1120C的冷的未反應(yīng)粒狀物料1105A-1105C的質(zhì)量速率為進入反應(yīng)區(qū)帶1120A-1120C的逐步氧化氣體的質(zhì)量流率的1-20%。
[0299]圖2-7A和2-7B是根據(jù)本公開的某些方面氧化器元件1150的實例設(shè)計細(xì)節(jié)的透視圖和截面圖。使用兩個同心管道1055和1060來形成工藝流動路徑，其中在點A處進入內(nèi)管道1060的進入的空氣-燃料混合物604流動通過較小的管道1060，然后在點B處離開內(nèi)管道1060，并且在內(nèi)管道1060和外管道1055之間逆流，同時繼續(xù)逐步氧化，然后在點C處作為完全氧化的產(chǎn)物氣離開氧化器元件1150。當(dāng)空氣-燃料混合物604流動通過內(nèi)管道1060時，由逆流經(jīng)過管道1060的外部的熱的產(chǎn)物氣通過管道1060的壁加熱所述混合物。
[0300]圖2-8是根據(jù)本公開的某些方面利用圖2-7A和2_7B的氧化器的溫度作圖。進入的空氣-燃料混合物在點A處處于溫度1\。當(dāng)啟動逐步氧化反應(yīng)時，在通過內(nèi)管道1060的流動的初始部分期間通過來自在內(nèi)管道1060和外管道1055之間逆流的熱氣體的傳熱將所述混合物加熱至溫度T2。當(dāng)大部分反應(yīng)已經(jīng)發(fā)生時，逐步氧化過程中化學(xué)能的放熱釋放將溫度升高至Τ3。然后氣體進入兩個同心管道1055和1060之間的中間段，并且逆流回初始流中。氣體溫度可以因繼續(xù)的逐步氧化而繼續(xù)稍微增加，或當(dāng)熱量損失至外管道1055時減少。然后氣體保持移動并與進入(較冷的)的空氣-燃料混合物604通過內(nèi)管道1060的壁交換熱能，由此將產(chǎn)物氣冷卻至Τ4。
[0301]圖2-9是根據(jù)本公開的某些方面使用圖2-7Α和2_7Β的氧化器元件的氧化器組合件的截面圖。組合件1200包括布置在殼體1205中的多個元件1150，在此實施例中，所述殼體是圓柱體容器。在某些實施方式中，容器1205是圓形以外的形狀。在某些實施方式中，容器1205被加壓。兩個實心截面板1210和1220跨越容器1205的內(nèi)部放置。內(nèi)管道1160穿透板1210，外管道1055附接于板1220。設(shè)置單獨的通道1225穿過板1220。流動通過容器1205的空氣-燃料混合物604進入內(nèi)管道1060的每個中，如前面關(guān)于圖2-7Α和2-7Β所討論的，穿過管道1060和1055，然后經(jīng)過外管道1055的外面并通過通道1225。當(dāng)空氣-燃料混合物604轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物氣時，混合物行進通過容器1205的相同長度三次:(I)通過內(nèi)管道1060，(2)在內(nèi)管道和外管道1060和1055之間，和(3)通過外管道1055的外部和容器1025之間的體積。這提供了額外的熱交換并且促進較高的效率和較小體積的氧化器組合件1200。
[0302]用于往復(fù)式發(fā)動機的SCHNEPEL循環(huán)
[0303]圖3-1是根據(jù)本公開的某些方面示例性Schnepel循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)3000的示意圖。如關(guān)于圖1-7的空氣-燃料混合物206e所述，包含LEC燃料、HEC燃料、氧化劑和稀釋劑的混合物的空氣-燃料混合物3005被提供至壓縮機汽缸3010，所述汽缸具有活塞3030a，所述活塞3030a通過連接桿3032聯(lián)接至機軸3034，該機軸3034大體上類似于具有往復(fù)式汽缸的常規(guī)內(nèi)燃機中見到的機軸。在某些方面，壓縮機汽缸3010是如虛線框3036所指示的傳動總成3036的一部分，所述傳動總成作為總成，大體上類似于具有往復(fù)式汽缸的常規(guī)內(nèi)燃機的部分。當(dāng)活塞3030a在壓縮機汽缸3010內(nèi)下降時，空氣-燃料混合物3005通過可控進氣管閥門(未顯示于圖3-1)被吸進內(nèi)部空間3015中。當(dāng)活塞3030a在其沖程的底部附近時，進氣管閥門關(guān)閉。當(dāng)活塞3030a上升時，內(nèi)部體積3015減小，由此壓縮空氣-燃料混合物3005。當(dāng)活塞3030a達到指定的點時，出口閥門(未顯示于圖3_1)開放并將內(nèi)部空間3015連接至管線3040，由此允許壓縮的空氣-燃料混合物3005流入管線3040。在此實施例中，壓縮的空氣-燃料混合物3005穿過同流換熱器3045，然后穿過管線3050進入熱交換器3055，然后進入管線3060并進入氧化器224中。
[0304]如前所述，空氣-燃料混合物3005在氧化器224內(nèi)逐步氧化并作為熱的燃燒產(chǎn)物氣在管線3065中離開。此熱氣體被發(fā)送至熱交換器3055的第二側(cè)，其中所述熱氣體將其一部分熱能傳遞至進入的空氣-燃料混合物3050。產(chǎn)物氣現(xiàn)在通過管線3070流動至膨脹器汽缸3020的內(nèi)部空間3025。
[0305]在操作中，當(dāng)活塞3030b處于或剛好經(jīng)過上止點時，進口閥門(未顯示于圖3-1)開放使得熱的加壓的產(chǎn)物氣可以流入內(nèi)部空間3025。當(dāng)機軸3034旋轉(zhuǎn)且活塞3030b在膨脹器汽缸3020內(nèi)下降時，熱的加壓的產(chǎn)物氣繼續(xù)流入內(nèi)部空間3025，從而對于整個沖程維持內(nèi)部空間3025內(nèi)的恒壓。
[0306]在操作的某些方面，進口閥門在活塞3030b到達其行程的底部之前之前關(guān)閉。當(dāng)活塞從其中間點行進至下止點時，由于擴大的體積腔，氣體壓力減小并且冷卻。
[0307]壓縮機汽缸3010和膨脹器汽缸3020聯(lián)接至共用機軸3034并且彼此偏離機軸3034約180度旋轉(zhuǎn)，S卩，當(dāng)活塞3030a處于其沖程的底部時活塞3030b處于其沖程頂部。在此實施例中，當(dāng)壓縮機汽缸3010的內(nèi)部空間3015中的空氣-燃料混合物3005初始地處于大氣壓，同時內(nèi)部空間3025中的壓力處于在壓縮機汽缸3010中的壓縮沖程結(jié)束時將達到的最大壓力或附近時，在活塞3030b下降而活塞3030a上升的同時對于大多數(shù)180度旋轉(zhuǎn)存在力不平衡。就是這種力不平衡驅(qū)動機軸3034的旋轉(zhuǎn)。此力也驅(qū)動發(fā)電機416的旋轉(zhuǎn)，由此產(chǎn)生動力。在某些方面，發(fā)電機416生成電力。在某些方面，發(fā)電機416生成加壓的額流體或產(chǎn)生機械功。當(dāng)壓縮機汽缸3010的活塞3030a到達其沖程的頂部時，存在短的時期，其中內(nèi)部空間3015中的壓力大致等于內(nèi)部空間3025中的壓力。盡管在此時期期間沒有凈驅(qū)動力，但旋轉(zhuǎn)的機軸的慣性(可能包括飛輪(未顯示于圖3-1)以提供增加的旋轉(zhuǎn)慣性)將攜帶機軸經(jīng)過上止點，此后，壓縮機汽缸3010吸入新的空氣-燃料混合物3005并且膨脹室汽缸消耗通過管線3080和通過同流換熱器3045來自內(nèi)部空間3025的氣體，之后該氣體作為廢氣3085排出。
[0308]在某些方面，驅(qū)動組合件3036被稱為分開式循環(huán)往復(fù)式發(fā)動機，其具有接收空氣-燃料混合物3005的進氣管，壓縮機汽缸3010被稱作與往復(fù)式發(fā)動機聯(lián)接的壓縮室，并且內(nèi)部空間3015被稱作往復(fù)活塞室。在某些方面，氧化器224被稱作氧化室，所述氧化室被配置成經(jīng)由第一進口接收來自所述壓縮室的混合物并且在不使用催化劑的情況下在低于所述混合物的熄火溫度并且足以氧化所述混合物的內(nèi)部溫度下維持所述混合物的氧化。在某些方面，膨脹室汽缸3020被稱作膨脹室，所述膨脹室接收來自氧化室的加熱的氧化產(chǎn)物氣并且使膨脹室內(nèi)的產(chǎn)物氣膨脹，由此驅(qū)動所述往復(fù)式發(fā)動機。
[0309]圖3-2是根據(jù)本公開的某些方面圖3-1的發(fā)電系統(tǒng)3000的概念圖示。發(fā)動機總成3036的中央安裝有氧化器224，氧化器在一端通過同流換熱器3045和熱交換器3055附接。在此實施例中，LEC燃料，諸如來自遠處的垃圾填埋場202 (未顯示于圖3-2)，通過管線3007提供，并且在指示的盒子中形成空氣-燃料混合物3005。
[0310]圖3-3是根據(jù)本公開的某些方面Schnepel循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)3100的另一個實施方式的示意性圖示。系統(tǒng)3100的許多元件與系統(tǒng)3000是共同的，并且關(guān)于圖3-3不再重復(fù)對它們的描述。系統(tǒng)3100包括與壓縮機3105聯(lián)接的潤輪機3110。壓縮機3105與往復(fù)活塞壓縮機3010串聯(lián)發(fā)揮作用使得與具有壓縮機3105的系統(tǒng)3000相比，活塞壓縮機3010的壓縮率減小，提供足夠的壓縮使來自活塞壓縮機3010的輸出達到系統(tǒng)壓力。在某些方面，系統(tǒng)3100的系統(tǒng)壓力高于系統(tǒng)3000的系統(tǒng)壓力，從而提供效率。壓縮機3105的輸出經(jīng)過熱交換器3055并進入氧化器224中。氧化器224的輸出經(jīng)過渦輪機3110，然后經(jīng)過熱交換器3055，然后進入活塞膨脹器3020，之后加壓的氣體排至環(huán)境。在圖3-3的圖下方的表格中作為說明提供了在圖3-3中所示的系統(tǒng)3100中在各個編號的點處流體的絕對壓力和溫度。
[0311]圖3-4是根據(jù)本公開的某些方面Schnepel循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)3150的另一個實施方式的示意性圖示。系統(tǒng)3150的許多元件與系統(tǒng)3100是共同的，并且關(guān)于圖3-4不再重復(fù)對它們的描述。在此實施例中，空氣-燃料混合物3005通過壓縮機3105加壓，然后提供至活塞壓縮機3010，其是系統(tǒng)3100的構(gòu)造的反轉(zhuǎn)。在圖3-4的圖下方的表格中提供了在圖3_4中所示的系統(tǒng)3500中在各個編號的點處流體的壓力和溫度。
[0312]圖3-5是根據(jù)本公開的某些方面Schnepel循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)3200的另一個實施方式的示意性圖示。系統(tǒng)3200的許多元件與之前給出的系統(tǒng)是共同的，并且關(guān)于圖3-5不再重復(fù)對它們的描述。在此實施方式中，來自氧化器224的輸出經(jīng)管線發(fā)送至活塞膨脹器3020，然后通過熱交換器3055至渦輪機3110，之后氣體被排放。
[0313]圖3-6是根據(jù)本公開的某些方面Schnepel循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)3250的另一個實施方式的示意性圖示。系統(tǒng)3250的許多元件與之前給出的系統(tǒng)是共同的，并且關(guān)于圖3-6不再重復(fù)對它們的描述。在此實施方式中，空氣-燃料混合物3005在渦輪機-驅(qū)動的壓縮機3105中壓縮，然后進一步在活塞壓縮機3010中壓縮。來自氧化器224的廢氣經(jīng)過熱交換器3055，然后通過活塞膨脹器3020，之后經(jīng)過渦輪機3110并被排放。
[0314]圖3-7是根據(jù)本公開的某些方面Schnepel循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)3300的另一個實施方式的示意性圖示。系統(tǒng)3300的許多元件與之前給出的系統(tǒng)是共同的，并且關(guān)于圖3-7不再重復(fù)對它們的描述。此實施方式類似于系統(tǒng)3250,不同之處在于來自氧化器224的輸出提供至活塞膨脹器3020，然后傳到熱交換器3055。
[0315]圖3-8是根據(jù)本公開的某些方面Schnepel循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)3350的另一個實施方式的示意性圖示。系統(tǒng)3350的許多元件與之前給出的系統(tǒng)是共同的，并且關(guān)于圖3-8不再重復(fù)對它們的描述。此實施方式類似于系統(tǒng)3250不同之處在于來自氧化器224的輸出提供至熱交換器3055，然后經(jīng)過渦輪機3110，之后到達活塞膨脹器3020，之后氣體被排放。
[0316]圖3-9是根據(jù)本公開的某些方面Schnepel循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)3400的另一個實施方式的示意性圖示。系統(tǒng)3400的許多元件與之前給出的系統(tǒng)是共同的，并且關(guān)于圖3-9不再重復(fù)對它們的描述。此實施方式類似于系統(tǒng)3200不同之處在于來自氧化器224的輸出提供至熱交換器3055，然后經(jīng)過渦輪機3110，之后到達活塞膨脹器3020，之后氣體被排放。
[0317]圖3-10是根據(jù)本公開的某些方面Schnepel循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)3450的另一個實施方式的示意性圖示。系統(tǒng)3450的許多元件與之前給出的系統(tǒng)是共同的，并且關(guān)于圖3-10不再重復(fù)對它們的描述。此實施方式類似于系統(tǒng)3200不同之處在于來自氧化器224的輸出提供至熱交換器3055，然后經(jīng)過活塞膨脹器3020，之后到達渦輪機3110，之后氣體被排放。
[0318]使用逐步氧化的工藝設(shè)備
[0319]圖4-1是根據(jù)本公開的某些方面的三級逐步氧化器流體加熱器系統(tǒng)4000。預(yù)先混合的空氣-燃料混合物4005提供至一連串三個氧化器4010a、401b和4010c。在某些方面，所述三個氧化器4010a、401b和401c在尺寸和構(gòu)造上是不同的。在某些方面，所述三個氧化器4010a、401b和4010c基本上是相同的?？諝?燃料混合物4005進入第一氧化器4010a，在此燃料被空氣中的一部分氧消耗，并產(chǎn)生熱的燃燒產(chǎn)物4035a。產(chǎn)物4035a含有氧，因為到氧化器的燃料的比例是貧的，即，過量的空氣。熱的燃燒產(chǎn)物4035a被引導(dǎo)通過第一流體熱交換器4020a其中熱量從熱的燃燒產(chǎn)物4035a傳遞至導(dǎo)熱流體，在此實施例中為水430，所述導(dǎo)熱流體作為較熱的流體離開，在此實施例中為蒸汽4040。在某些方面，提供導(dǎo)熱流體，諸如油或氣體，代替水430，并且輸出是熱的導(dǎo)熱流體。
[0320]在某些方面，第一氧化器4010a被稱作第一反應(yīng)室，其被配置成在第一反應(yīng)室內(nèi)在不使用催化劑的情況下維持第一燃料(即，空氣-燃料混合物4005的燃料組分)的逐步氧化，同時將所述第一反應(yīng)室內(nèi)的第一內(nèi)部溫度維持在所述第一燃料的熄火溫度之下。
[0321]產(chǎn)物氣4035a然后進入第二氧化器4010b并與LEC燃料4007混合。在某些方面，LEC燃料4007與氧化劑、稀釋劑或煙道氣和HEC燃料(它們中的任一個均未顯示在圖4_1中)中的一種混合，然后提供至氧化器4010b。所得混合物的燃料被混合物中的一部分氧消耗，并產(chǎn)生熱的燃燒產(chǎn)物4035b。熱的燃燒產(chǎn)物4035b被引導(dǎo)至第二流體加熱器4020b，其中熱量從熱的燃燒產(chǎn)物4035b傳遞至水430的單獨流，水430作為蒸汽4040離開，其與來自第一熱交換器4020a的蒸汽4040混合。
[0322]在某些方面，第二氧化器4010b被稱作第二反應(yīng)室，其被配置成在不使用催化劑的情況下在逐步氧化過程中維持第二燃料(即，熱的燃燒產(chǎn)物4035a中的剩余燃料和新引入的LEC燃料4007)的逐步氧化。在某些方面，第二氧化器4010b包括氧傳感器(未顯示于圖4-1)，其與為控制器(未顯示于圖4-1)的一部分的處理器聯(lián)接，其中處理器被配置成測定氧含量水平。
[0323]產(chǎn)物氣4035b或煙道氣然后進入第三氧化器4010c并與額外的LEC燃料4007混合。在某些方面，被提供至氧化器4010c的LEC燃料4007與氧化劑、稀釋劑或煙道氣和HEC燃料(未顯示在圖4-1中)中的一種混合，然后提供至氧化器4010c。在某些方面，提供至氧化器4010c的空氣-燃料混合物與提供至氧化器4010b的空氣-燃料混合物不同。氧化器4010c中所得混合物中的燃料被混合物中的一部分氧消耗，并產(chǎn)生熱的燃燒產(chǎn)物4035c。這些熱的燃燒產(chǎn)物4035c被引導(dǎo)至第三流體熱交換器4020c，其中熱量從熱的燃燒產(chǎn)物4035c傳遞至水430的單獨流，水430作為蒸汽4040離開，其與來自第一和第二熱交換器4020a和4020b的蒸汽4040混合。
[0324]逐步氧化的多個階段傳熱至流體以降低氣體溫度，和引入新燃料(圖4-1)可以用來將氣體溫度限制在熱力型NOx溫度閾值之下，同時減少由熱的燃燒產(chǎn)物4035c消耗的氧的量。高效率，如通過從燃料4005和4007傳遞至蒸汽4040的能量的量測量，提供了經(jīng)由熱的燃燒產(chǎn)物4035c離開系統(tǒng)4000的氧含量盡可能低，典型地3-5體積％。還提供了離開的熱的燃燒產(chǎn)物4035c盡可能冷。如果要嘗試在一個步驟中氧化燃料，則燃料-與-空氣比率將接近于化學(xué)計量值，將產(chǎn)生高溫。例如，處于化學(xué)計量比例的甲烷的絕熱反應(yīng)溫度為3484° F，大大高于形成熱力型NOx的閾值2300° F。圖4_1的分階段過程冷卻來自三個氧化器4010a、401b和4010c的各個氣體流4035a、4035b、4035c使得更多的燃料可以被引入和氧化，并且大多數(shù)氧可以從系統(tǒng)中以H2O和CO2的形式移除，而不會形成高溫和熱力型NOx。
[0325]從輸入源(在此實施例中為水430)至輸出(在此實施例中為蒸汽4040)的流體流的其他配置對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。系統(tǒng)4000可以具有更少或更多數(shù)目的氧化器和熱交換器。一個或多個熱交換器4020a、4020b等可以串聯(lián)地連接以增加輸出流體的溫度。提供至每個氧化器4010a、4010b等的空氣-燃料混合物可以是不同的，并且可以響應(yīng)于對燃燒產(chǎn)物流4035a、4035b等中氧的測量而調(diào)整。
[0326]逐步氧化器流體加熱器配置4000在三個階段中和通過流體對熱能的俘獲促進了燃料和空氣的有效氧化。第一階段包括第一逐步氧化器，其能夠?qū)崿F(xiàn)燃料的逐步氧化并產(chǎn)生熱的低排放的產(chǎn)物氣物流，所述產(chǎn)物氣物流被引導(dǎo)至第一流體加熱器中，其中第一流體物流被有益地加熱。為了減少或消除進入第一階段氧化器4010a的燃料-空氣混合物4005的閃回和爆炸的可能性，空氣-燃料混合物4005中燃料的濃度限制于燃料的可燃性下限濃度的約20-90%。在某些方面，合乎需要的是將燃料含量限制于25-50%。在某些方面，可能存在有可適用的消防安全標(biāo)準(zhǔn)，其限制了可允許的空氣-燃料混合物4005的燃料濃度。
[0327]在第一氧化器4010a中的燃料氧化后，產(chǎn)物氣4035a含有約11_19%氧，加上二氧化碳和水蒸氣，處于約1500-2300° F的溫度。在某些方面，控制氧化過程使得產(chǎn)物氣4035a的溫度為1600-2000° F。在其一部分熱量傳遞至熱交換器4020a中的導(dǎo)熱流體后，產(chǎn)物氣4035a處于700-1300° F的溫度，且更優(yōu)選900-1200° F。在這種減小的溫度，燃料物流4007可以混合進產(chǎn)物氣4035a中，而不經(jīng)歷瞬時反應(yīng)，所述瞬時反應(yīng)在1400° F或之上的溫度下可能發(fā)生。盡管如此混合的產(chǎn)物氣4035a和燃料4007的溫度足夠高以在0.01至5秒的點火延遲后引發(fā)氧化反應(yīng)。在某些方面，點火延遲為0.1-0.5秒。
[0328]在點火延遲已經(jīng)發(fā)生后，混合物將進入第二氧化器4010b，其是用于發(fā)生燃料的有效氧化的優(yōu)選位置。第二氧化器4010b在優(yōu)選1600-2000° F的溫度生成具有2-16%氧的熱產(chǎn)物氣物流4035b，其被引導(dǎo)至第二流體加熱器4020b，在此處其一部分熱能被傳遞至導(dǎo)熱流體。產(chǎn)物氣4035b的溫度然后降低至900-1200° F，并且LEC燃料4007的第二物流混合進產(chǎn)物氣4035b，而沒有提前反應(yīng)。燃料4007和產(chǎn)物氣4035b的混合物進入第三氧化器4010c，其中重復(fù)氧化過程，產(chǎn)生具有1.5-14%氧的廢氣4035c。在某些方面，兩個階段至八個階段的逐步氧化緊接著流體加熱可以結(jié)合在一起，最終目標(biāo)是產(chǎn)生具有1.5-5%氧和約150-700° F的溫度的最終產(chǎn)物氣物流。在某些方面，最終產(chǎn)物氣物流的溫度為約250-400° F。加熱的流體物流可以合并在一起，如圖4-1中所示，或分開。
[0329]圖4-2根據(jù)本公開的某些方面三級逐步氧化器流體加熱器系統(tǒng)4100的另一個實施方式的示意圖?？諝?燃料混合物4005進入第一氧化器4110a，在此燃料被空氣-燃料混合物4005中的一部分氧消耗，產(chǎn)生的熱量經(jīng)過第一蒸汽盤管4120a并將液體水4130a的物流煮沸以生成飽和蒸汽4105。冷卻的產(chǎn)物氣4035a離開第一氧化器4110a并與額外的LEC或HEC燃料和稀釋劑4007混合，其中混合物進入第二逐步氧化器4110b。類似于第一氧化器41 1a中的反應(yīng)，燃料-產(chǎn)物氣混合物中的燃料被混合物中的一部分氧消耗，產(chǎn)生的熱量經(jīng)過第二蒸汽盤管4120b并將液體水4030的第二物流煮沸以生成飽和蒸汽4105。冷卻的產(chǎn)物氣4035b離開第二氧化器4110b并與額外的燃料4007混合，其中混合物進入第三氧化器4110c，其中重復(fù)該過程，加熱第三蒸汽盤管4120c中的液體水4130以生成飽和蒸汽4105。
[0330]對于本領(lǐng)域技術(shù)人員很顯然的是流體加熱器系統(tǒng)4100可以利用多種導(dǎo)熱流體使用。例如，可以使用油來從氧化器4110A、4110b等中的一個或多個中吸收熱量。不同類型的熱交換流體的獨立流可以單獨地提供至氧化器4110a、4110b等中的一個或多個，并且提供用于被外部系統(tǒng)(未顯示于圖4-2)單獨使用，在某些方面，熱交換盤管4120A、4120B等中的一個或多個可以串聯(lián)連接。
[0331]部分冷卻的產(chǎn)物氣4035c被引導(dǎo)至節(jié)熱器4140其中產(chǎn)物氣4035c中的可利用熱量將過冷液體水物流4150的溫度升高至稍低于水的飽和溫度的溫度。冷卻的產(chǎn)物氣4035d被排放至大氣。
[0332]盡管類似于圖4-1的更為普遍的流體加熱器，系統(tǒng)4100的一個區(qū)別特征是流體加熱元件(即，蒸汽盤管)安裝至與逐步氧化器相同的裝置中。在每個階段的出口處優(yōu)選的溫度范圍和氧水平于之前的實施方式相同。最后的熱回收裝置，即，節(jié)熱器4140，添加至產(chǎn)物氣物流的后端以在氣體排放至大氣前從所述氣體提取盡可能多的熱量。蒸汽盤管4120a、4120b、4120c可以包埋在氧化器4110a、4110b、4110c的多孔陶瓷床中或懸掛在所述床的頂部上方。在某些方面，可以在逐步氧化區(qū)帶和蒸汽發(fā)生區(qū)帶之間添加額外的床高度或多孔的部分輻射屏蔽罩以幫助確保在逐步氧化反應(yīng)結(jié)束前，氣體不被蒸汽盤管4120a、4120b、4120c的相對冷的表面猝滅。
[0333]圖4-3是根據(jù)本公開的某些方面單級回?zé)崾秸羝l(fā)生系統(tǒng)4200的另一個實施方式的示意性圖示。空氣4210被引導(dǎo)至同流換熱器3045的冷側(cè)，在該處其接收熱量并作為預(yù)先加熱的空氣物流離開，所述預(yù)先加熱的空氣物流與其中加入了 LEC燃料4220的減少的氧、再循環(huán)產(chǎn)物氣物流4225合并。在某些方面，LEC燃料4220包括HEC燃料。在某些方面，LEC或HEC燃料可以在進入同流換熱器3045之前與空氣4210混合。
[0334]空氣-燃料-稀釋劑混合物進入氧化器224，在此燃料被一部分氧消耗并產(chǎn)生熱量。
[0335]液體水物流4230在節(jié)熱器3055中被加熱以形成熱的水物流，其被引導(dǎo)至蒸汽盤管4240。來自氧化過程的一部分熱量通過蒸汽盤管4240傳遞至熱水，由此形成用于有益用途的蒸汽4242。部分冷卻的產(chǎn)物氣離開氧化器224并且分成兩個物流。一部分產(chǎn)物氣被引導(dǎo)通過再循環(huán)鼓風(fēng)機4245，在此產(chǎn)物氣以稍高的壓力離開，并且如上所述與空氣-燃料物流合并。剩余部分的產(chǎn)物氣經(jīng)過節(jié)熱器3055，在此更多的熱量被移除，由此加熱進入的水4230，并且冷卻的產(chǎn)物氣然后經(jīng)過同流換熱器3045的熱側(cè)，在此移除額外的熱量，由此加熱進入的空氣4210，然后完全冷卻的產(chǎn)物氣離開至大氣。
[0336]通過產(chǎn)物氣4225的再循環(huán)，系統(tǒng)4200通過將進入氧化器224的混合物的氧濃度維持小于12% (并且優(yōu)選小于9% )，從而抑制預(yù)先混合的空氣-燃料混合物的閃回和爆炸。再循環(huán)提供的氧化器進口溫度在700-1300° F的范圍內(nèi)，并且優(yōu)選900-1200° F。通過再循環(huán)，本實施方式還生成了等于廢氣流的1.5-4.0倍，優(yōu)選2.0-3.0倍的通過氧化器的總熱氣體流量。較大的熱氣體流量允許在氧化器224內(nèi)安裝更大的導(dǎo)熱表面積和產(chǎn)生更大量的蒸汽。執(zhí)行至蒸汽盤管的傳熱的氣體物流的比熱(cp)也大于具有較少CO2、較少H2O和較多O2的氧化產(chǎn)物的比熱。較大的比熱產(chǎn)生較大的傳熱潛力，在冷的和熱的物流之間具有固定的溫差。
[0337]系統(tǒng)4200結(jié)合了節(jié)熱器3055，所述節(jié)熱器3055通過將水4230的溫度升高至剛好低于其沸點而從產(chǎn)物氣物流回收熱量。系統(tǒng)4200還結(jié)合了同流換熱器3045，所述同流換熱器3045通過在燃燒空氣進入氧化器224之前將其預(yù)先加熱而回收額外的熱量。此同流換熱器3045減少或消除了加入以啟動氧化器224內(nèi)的逐步氧化過程的輔助加熱的量，并且還減少了廢氣中熱量的損失。
[0338]圖4-4是根據(jù)本公開的某些方面蒸汽發(fā)生系統(tǒng)4300的兩級水管類型的示意性圖示?？諝?燃料混合物4005在氧化器4321的底部進口處提供?？諝?燃料混合物4005流過噴霧器樹4322并進入多孔介質(zhì)512，在此發(fā)生逐步氧化并且所有燃料被一部分氧消耗。熱產(chǎn)物煙道氣的一部分4315離開床512并且通過蒸汽盤管4325，在此從氣體移除熱量，同時熱氣體的較小部分4314通過核心區(qū)帶，在此沒有布置蒸汽盤管，并且也沒有熱量被移除。第一蒸汽盤管4325布置在外殼的外周周圍，使得在外殼的中心軸線附近向上流動的產(chǎn)物氣4314將仍然處于高溫并且充當(dāng)用于正好在上段中發(fā)生的第二階段逐步氧化的火源。
[0339]將額外的LEC燃料或HEC燃料與稀釋劑4220注入至氧化器4321的中間區(qū)帶，并且與產(chǎn)物氣4315混合以形成氧化劑-稀釋劑-燃料混合物4316，該混合物通過多個水平輻條進入倒置噴霧器錐體4324，所述水平輻條穿透錐體4324的壁。這些輻條具有多個注射孔從而將混合物4316以接近均勻的方式分布。熱的氣體部分4314通過底部的開口進入倒置的噴霧器錐體4324并且用于啟動混合物物流4316的逐步氧化，由此消耗額外的燃料并生成減少的氧、熱產(chǎn)物物流4317。
[0340]產(chǎn)物物流4317被引導(dǎo)通過蒸汽盤管4326，在此從產(chǎn)物物流4317移除熱量，該產(chǎn)物物流4317然后作為冷卻的產(chǎn)物氣4318離開氧化器4321。處于近飽和狀態(tài)的水4353被接納入蒸汽盤管4325和4326中的每一個中并且作為飽和的蒸汽物流4354離開。兩級水管式逐步氧化器蒸汽發(fā)生器4300被布置在單個外殼中，并且裝配有用于在第二階段減少氣體壓降的裝置。垂直外殼結(jié)合了用于氧化燃料并形成熱的產(chǎn)物氣物流的第一逐步氧化器，緊接著是第一組蒸汽盤管(水管)以從產(chǎn)物物流移除熱量。
[0341]引導(dǎo)至最后的盤管4326的水或蒸汽的量可以大于之前的階段以在氣體流4317作為廢氣4318排出至大氣之前從氣體流4317除去盡可能多的熱量。盡管當(dāng)產(chǎn)物氣離開第一階段或中間階段(4316)時將產(chǎn)物氣溫度維持高于900° F是合乎需要的，但在多級系統(tǒng)的最后階段下降至900° F之下并不是個問題，因為隨后不存在逐步氧化器需要高于900° F的溫度。蒸汽發(fā)生表面積和或任何節(jié)熱器表面積可以根據(jù)需要大至達到在最后階段中移除熱量的目的。
[0342]圖4-5是根據(jù)本公開的某些方面蒸汽發(fā)生系統(tǒng)4400的兩級火管類型的示意性圖示?？諝?燃料混合物4005進入噴霧器樹4422的底部區(qū)帶?？諝?燃料混合物4005流過噴霧器樹4422并進入多孔陶瓷512的床，在此發(fā)生逐步氧化，并且所有燃料被一部分氧消耗。熱的產(chǎn)物氣4419離開多孔介質(zhì)512并進入火管4425，在此通過環(huán)繞的水4451從氣體移除熱量。
[0343]將額外的LEC或HEC燃料4220和任選的稀釋劑(未顯示)與冷卻的產(chǎn)物物流4419混合以形成氧化劑-稀釋劑-燃料混合物，氧化劑-稀釋劑-燃料混合物被接納入第二噴霧器4426和多孔介質(zhì)512的第二床，其中所述額外燃料被消耗并且生成減少的氧、熱的產(chǎn)物物流4415，該產(chǎn)物物流4415被引導(dǎo)通過或火管4429，在此通過環(huán)繞的水4451移除熱量。冷卻的產(chǎn)物氣4415在穩(wěn)壓室4430中收集并作為冷卻的廢氣物流4417離開氧化器。兩個逐步氧化區(qū)帶具有絕緣的壁4424、4428以防止反應(yīng)物氣體的過度冷卻，過度冷卻會導(dǎo)致逐步氧化反應(yīng)的不合乎需要的猝滅。處于過冷或近飽和狀態(tài)的水4451被接納入逐步氧化器外殼4401中并作為飽和的蒸汽4452離開。在某些方面，加入額外的加熱表面用于使蒸汽4452過熱至基本上高于其沸點的溫度。在某些方面，水4451被加壓，導(dǎo)致更高的飽和蒸汽溫度。
[0344]通過將最終廢氣物流中的氧降低至1.5-5.0%同時將出口氣體溫度降低至250-400° F，總循環(huán)效率估算為85-90%，這表示相對于常規(guī)蒸汽發(fā)生器的改進，常規(guī)蒸汽發(fā)生器以80-86 %的循環(huán)效率運轉(zhuǎn)。對于相同的可用熱輸出，增加的循環(huán)效率對應(yīng)于減少的燃料利用。
[0345]通過將逐步氧化溫度維持低于約2300° F，并且優(yōu)選低于2000° F，減少了熱力型NOx的形成。常規(guī)燃燒器的火焰的最大反應(yīng)溫度超過2300° F并且生成比逐步氧化過程實質(zhì)上更多的NOx。
[0346]在某些方面，電加熱元件(未顯示于圖4-5)位于一個或兩個氧化器階段的進口處以幫助啟動在該位置處空氣-燃料混合物4005或氧化劑-稀釋劑-燃料混合物的氧化。
[0347]在某些方面，多孔陶瓷介質(zhì)512的量減小或不存在，并且允許反應(yīng)溫度在開口體積中變得較高。此外，如果移除多孔介質(zhì)，則更大部分的總流可以分布至最后的噴霧器4426。
[0348]在某些方面，將內(nèi)部壓力保持足夠低使得燃料可以在每個階段僅使用輸送管壓力加入，即，無需氣體增壓器。
[0349]在某些方面，加入節(jié)熱器或同流換熱器(未顯示于圖4-4或4-5)從而冷凝由產(chǎn)物氣燃燒的水分，或可選地使水留在汽相中。
[0350]在某些方面，類似于圖1-13中所示的系統(tǒng)的流化床(未顯示于圖4-4或4-5)替代多孔介質(zhì)512以促進氧化器4321、4401中的熱反饋和點火并增強至蒸汽盤管的傳熱。其他選項包括煙道氣再循環(huán)和結(jié)構(gòu)化介質(zhì)，類似于圖1-15和1-16A/16B中所示的系統(tǒng)。
[0351]圖4-6示意性地描繪根據(jù)本公開的某些方面通過具有噴霧器的逐步氧化系統(tǒng)4600的流動。圖4-6的過程和元件關(guān)于圖1-12的系統(tǒng)4500描述，其中完成步驟1_6，其被顯示為接收來自系統(tǒng)4500的點A的輸出。在某些方面，將空氣4602和燃料4220混合，例如使用類似于系統(tǒng)4500的混合機4510的混合機，并且代替圖4-6的點A提供。由點A進入的氣體混合物經(jīng)歷下面的過程步驟:
[0352]7.離開下段的熱氣體分成部分4315和4314，其中部分4315通過熱交換器，諸如圖4-4的盤管4325，并且從熱氣體提取一部分熱量，由此將氣體冷卻至接近自燃溫度的溫度。此階段利用提取的熱量來生成蒸汽或蒸發(fā)另一液體。
[0353]8.在此實施例中，將燃料4220注入至物流4314和4315兩者中。4314部分足夠熱以引發(fā)在每個階段4630中混合的各部分中的逐步氧化。
[0354]混合循環(huán)和逐步氣化
[0355]圖5-1是根據(jù)本公開的某些方面結(jié)合了蒸汽發(fā)生和附加燃料注入的示例性逐步氧化系統(tǒng)5100的示意圖。壓縮機410聯(lián)接至軸，所述軸進一步聯(lián)接至渦輪機414和發(fā)電機416，如前面在圖1-9中所示。將空氣-燃料混合物5102提供至壓縮機410，壓縮機410向熱交換器418提供加壓的空氣-燃料混合物206f，熱交換器418利用來自渦輪機廢氣420的熱量加熱此混合物206f。熱的加壓混合物206g被傳送至氧化器224中。在某些方面，附加的空氣-燃料混合物5104被注入至氧化器中。在某些方面，空氣-燃料混合物5104包括僅LEC或HEC燃料?？諝?燃料混合物206g和5104在氧化器224中逐步氧化，并且熱的煙道氣226排至渦輪機414。在通過渦輪機中，從熱的煙道氣226提取能量，并且冷卻的、膨脹的渦輪機廢氣420返回至熱交換器418。在通過熱交換器418后，煙道氣420可以仍然包含游離氧。額外的空氣-燃料混合物5112被注入至管道燃燒器5110內(nèi)的煙道氣420以重新加熱所述煙道氣以產(chǎn)生熱的煙道氣5111，然后煙道氣5111通過熱交換器422，其中熱量從熱的煙道氣5111傳遞至水430，從而產(chǎn)生蒸汽5108，蒸汽5108提供至終端用途(未顯示于圖5-1)。冷卻的煙道氣現(xiàn)在作為廢氣流5106排至環(huán)境。在某些方面，空氣-燃料混合物5102僅包含空氣并且燃料從空氣-燃料混合物5104提供。
[0356]圖5-2是根據(jù)本公開的某些方面結(jié)合了蒸汽發(fā)生和聯(lián)合發(fā)電的示例性逐步氧化系統(tǒng)5200的示意圖。系統(tǒng)5200的許多元件是與之前討論的系統(tǒng)5100所共同的，并且關(guān)于圖5-2不再重復(fù)對它們的描述。在系統(tǒng)5200中，蒸汽發(fā)生盤管5220嵌入氧化器224中。在氧化器224內(nèi)從氧化過程提取熱量減小最大反應(yīng)溫度，從而減少NOx形成，同時生成蒸汽5204。然后將空氣-燃料混合物5104注入至氧化器224內(nèi)的冷卻的氣體，該氧化器224是盤管5220的“下游”，從而允許額外的燃燒以便降低進入渦輪機414中的廢氣226中的氧水平。此額外燃料的注入和減少廢氣226內(nèi)的氧的進一步燃燒增加了通過渦輪機414的質(zhì)量流量，增加了廢氣226的比熱，并減少了比熱的比率，從而增加了渦輪機414的功率輸出。系統(tǒng)5200去除了管道燃燒器5110，同時仍然從盤管5220產(chǎn)生蒸汽。當(dāng)盤管5220在系統(tǒng)5200的峰溫度工作時，蒸汽5204將處于比在系統(tǒng)5100中產(chǎn)生的蒸汽5108更高的溫度或壓力。
[0357]在某些方面，將蒸汽5230注入至氧化器224內(nèi)的工作流體。在氧化器224內(nèi)在逐步氧化過程中注入蒸汽可以幫助減少排放同時燃燒近化學(xué)計量的空氣-燃料比率。在某些方面，由于存在惰性的水蒸氣，蒸汽5230的注入允許預(yù)先混合的空氣-燃料混合物206g更接近化學(xué)計量比率，而不超過空氣-燃料混合物206g的可燃范圍。在某些方面，以在氧化器224內(nèi)形成漩渦流型的方式注入蒸汽，進一步輔助逐步氧化過程。在某些方面，通過具有徑向孔并且圍繞在氧化器224的周長布置的軸向管道(未顯示于圖5-2)引入蒸汽5230。在某些方面，來自盤管5220的蒸汽5204作為蒸汽5230返回，并且如果蒸汽5204處于等于或大于氧化器224內(nèi)的壓力的壓力，則存在較少的附加能量損失，因為蒸汽5230已經(jīng)被加壓。
[0358]圖5-3是根據(jù)本公開的某些方面結(jié)合了具有中間冷卻的雙重壓縮機410，5308的示例性逐步氧化系統(tǒng)5300的示意圖。系統(tǒng)5300的許多元件與之前討論的系統(tǒng)5100和5200是共同的，并且關(guān)于圖5-3不再重復(fù)對它們的描述。中間冷卻器5304的使用允許跨越壓縮機410和5308較高總壓縮，從而提高了系統(tǒng)5300的效率。中間冷卻器5304冷卻物流5302，物流5302進一步被5308壓縮。進入壓縮機5308的較低溫度減少了用于壓縮氣體的熱力學(xué)功，即，功率。中間冷卻器允許在5310的流處于比沒有中間冷卻器5304時將存在的溫度更低的溫度。這允許在同流換熱器418中回收更多的熱能。在同流換熱器418中回收的能量的量與渦輪機廢氣420和同流換熱器進口溫度5310之間的溫差成正比。
[0359]圖5-4是根據(jù)本公開的某些方面結(jié)合了啟動器逐步氧化器的示例性逐步氧化系統(tǒng)的示意圖。系統(tǒng)5400的許多元件是之前討論的系統(tǒng)5100、5200和5300所共同的，并且關(guān)于圖5-4不再重復(fù)對它們的描述?？諝?燃料混合物5102作為溫?zé)岬膲嚎s的空氣-燃料混合物5408的流提供至氧化器224的進口。啟動器氧化器5420的使用允許主氧化器224升高至工作溫度，即，高于溫?zé)岬膲嚎s的空氣-燃料混合物5408的自燃溫度，與使用常規(guī)燃燒器在明火中燃燒HEC燃料相比具有減少量的NOx形成(例如，圖1-10)。啟動器氧化器5420設(shè)置有空氣-燃料混合物5428的供應(yīng)，和在某些實施方式中，利用鼓風(fēng)機5422的加壓。熱的燃燒產(chǎn)物氣，即，煙道氣，從啟動器氧化器5420的出口提供至氧化器224上的進口。在某些實施方式中，來自啟動器氧化器5420的煙道氣通過相同的進口作為溫?zé)岬膲嚎s的空氣-燃料混合物5408進入氧化器224。設(shè)置閥門5426用來當(dāng)主氧化器224達到運轉(zhuǎn)溫度并且壓縮機/渦輪機410/414子系統(tǒng)啟動時切斷此啟動子系統(tǒng)。在系統(tǒng)5400中，濾器5402和5424設(shè)置用來移除來自各個空氣-燃料混合物5102和5428的顆粒物和其他不合乎需要的組分。
[0360]使用圖5-4的啟動器逐步氧化器的優(yōu)點包括減少在系統(tǒng)啟動期間標(biāo)準(zhǔn)污染物(例如NOx)的排放。其還允許現(xiàn)場使用天然LEC氣體，而不是對啟動燃燒系統(tǒng)保留燃料的單獨HEC供應(yīng)。
[0361]圖5-5是根據(jù)本公開的某些方面結(jié)合了水430注入的多個點5504、5510、5516和5522的示例性逐步氧化系統(tǒng)5500的示意圖。系統(tǒng)5500的許多元件是與之前討論的系統(tǒng)5100-5400所共同的，并且關(guān)于圖5-1至圖5_4不再重復(fù)對它們的描述。每個注入點5504，5510, 5516和5522之后的過程將蒸發(fā)掉至工藝輸入氣體中的一些量的水，同時由于注入水蒸發(fā)的潛熱而冷卻工藝輸出氣體流。水注入可以根據(jù)策略僅在單個位置，或與其他水注入位置組合進行。
[0362]在位置5504處的水注入可以用來冷卻壓縮機410的進口流物流溫度。較低的進口溫度增加進入汽輪機循環(huán)的流體的密度，增加功率輸出。較冷的壓縮機進口溫度還減少用來壓縮氣體5508的功(功率)，使更多的軸功率412可用來驅(qū)動發(fā)電機416。
[0363]在位置5510，5516處并進入熱交換器418的水注入增加渦輪機循環(huán)的功率輸出。液態(tài)水的壓縮，如典型地通過泵進行，可以比在壓縮機410中壓縮氣態(tài)混合物更有效。由于煙道氣的質(zhì)量流的較大量，渦輪機414將產(chǎn)生更多的功。在本領(lǐng)域中這些循環(huán)有時稱為“濕空氣循環(huán)”。系統(tǒng)5500因此可以放大循環(huán)中水注入的有益效果，同時由于逐步氧化器過程不產(chǎn)生熱力型NOx。
[0364]同流換熱器418中水的注入和蒸發(fā)可以表現(xiàn)出多于在前面段落中列舉的熱力學(xué)循環(huán)性能優(yōu)點。同流換熱器418容易地被廢氣流5526加熱。水的蒸發(fā)可以增加在5512和5514之間的流的有效傳熱系數(shù)，由此實現(xiàn)較小的物理熱交換器。
[0365]根據(jù)在此提供的說明，也可以使用用于注入水的其他實施方式和方法。例如，將水注入至氧化系統(tǒng)中的其他系統(tǒng)和方法記述在于2011年3月15日提交的美國申請系列號13/048，796中，其全部內(nèi)容通過引用合并于本文中，其程度以該申請的教導(dǎo)不與本說明書不一致為度。
[0366]圖5-6是各種系統(tǒng)的廢氣的氣體含量的圖5600?？梢钥闯觯Ｒ?guī)汽輪機通常利用廢氣物流中大于約9質(zhì)量％的殘余游離氧工作。通過在同時生成蒸汽的同時使用圖5-2和圖5-3的氧化器中的逐步氧化技術(shù)，離開氧化器和汽輪機循環(huán)的氧含量將較低，優(yōu)選在1.5-5%范圍。圖5-6顯示此大大低于常規(guī)汽輪機的范圍。因此，在逐步氧化器/蒸汽發(fā)生器，例如圖5-2的系統(tǒng)5200中同時生成無污染物的煙道氣和蒸汽在本領(lǐng)域中是新穎的。并且如在本文中之前所討論的，較低的氧和較高水平的CO2和H2O對布雷頓汽輪機循環(huán)是有益的。
[0367]對逐步氧化系統(tǒng)的控制可以以多種方式進行。在某些方面，確保完全氧化的方法改變氧化器容器內(nèi)燃料和空氣混合物的停留時間。在某些方面，汽輪機提供逐步氧化器并且該汽輪機被配置成使用，例如，變速發(fā)生器和功率電子器件或功率變換器，改變其轉(zhuǎn)速，如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的那樣。在某些方面，風(fēng)扇供給燃料和空氣混合物至氧化器，例如如圖2-1中所示，并且風(fēng)扇由變速驅(qū)動器提供動力，降低風(fēng)扇速度以增加氧化器內(nèi)部的停留時間。
[0368]在一些實施方式中，本文所述的氧化系統(tǒng)可以用于以靈活、有效和清潔的方式氧化燃料。本文所述的氧化反應(yīng)提供了用于氧化廢物料和由此防止或最小化空氣污染的方法。例如，如何可以使用該氧化反應(yīng)的方法和系統(tǒng)提供在于2011年5月25日提交的美國專利申請系列號13/115，910和于2011年5月25日提交的13/115,902中，兩件申請的全部內(nèi)容通過引用合并于本文中，其程度以它們的教導(dǎo)不與在此提供的描述不一致為度。
[0369]提供前面的描述使得本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍疚乃龅母鱾€方面。盡管前面已經(jīng)描述了何為最佳模式和/或其他實施例，要理解對這些方面的各種修改對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將是很顯然的，并且本文所定義的總體原理可以適用于其他方面。另外，盡管各個實施方式在不同的章節(jié)、段落中并且關(guān)于不同的附圖描述，但除非另外表明，則各個實施方式可以與其他所述的實施方式結(jié)合。因此，權(quán)利要求不意在限于本文所顯示的各個方面，而是要符合與權(quán)利要求一致的全部范圍，其中以單數(shù)提及一個要素不意在表示“一個和僅一個”，除非具體那么說明，而是表示“一個或多個”。除非具體另外指明，術(shù)語“一組”和“一些”是指一個或多個。標(biāo)題和子標(biāo)題，如果有的話，僅為方便使用，并不用于限制本公開。
[0370]要理解的是在公開的過程中步驟的具體次序或?qū)哟问鞘纠苑绞降呐e例說明?；谠O(shè)計優(yōu)先度，要理解所述過程中步驟的具體次序或?qū)哟慰梢灾嘏?。一些步驟可以同時進行。附帶的方法權(quán)利要求以相同次序給出了各個步驟的要素，并且不意在限于所給出的具體次序或?qū)哟巍?br> [0371]術(shù)語諸如“頂部”、“底部”、“前面”、“后面”等當(dāng)在本公開中使用時應(yīng)當(dāng)理解為是指任意的參考系，而不是普通的重力參考系。因此，頂面、底面、前表面和后表面可以在重力參考系中向上、向下、對角線地、或水平地延伸。
[0372]短語諸如“方面”不暗示這種方面對于主題的技術(shù)是必不可少的，或該方面適用于主題的技術(shù)的所有配置。涉及一個方面的公開內(nèi)容可以適用于所有配置，或一個或多個配置。短語諸如方面可以指一個或多個方面以及反之亦然。短語諸如“實施方式”不暗示這個實施方式對于主題的技術(shù)是必不可少的，或該實施方式適用于主題的技術(shù)的所有配置。涉及一個實施方式的公開內(nèi)容可以適用于所有實施方式，或一個或多個實施方式。短語這種實施方式可以指一個或多個實施方式以及反之亦然。
[0373]詞“示例性”在本文中用來意指“充當(dāng)實施例或舉例說明”。本文中描述為“示例性”的任何方面或設(shè)計不一定被解釋為相對于其他方面或設(shè)計是優(yōu)選的或有利的。
[0374]如在本文中使用，表述“A、B和C中的至少一個”或“A、B或C中的至少一個”的列舉意在指僅A、僅B、僅C或A、B和C的任意組合，包括A、B和C的全部。
[0375]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知或以后會知曉的在整個本公開中描述的各個方面的要素的所有結(jié)構(gòu)性和功能性等效形式明確地通過引用合并于本文中并且意在被權(quán)利要求所涵蓋。此外，本文公開的所有內(nèi)容不意在貢獻于公眾，不管這種公開是否明確地記述在權(quán)利要求中。權(quán)利要求要素不應(yīng)根據(jù)35 U.S.C.§112第6段的規(guī)定來理解，除非所述要素明確地使用短語“用于…的裝置(means) ”來記述，或在方法權(quán)利要求的情況下，該要素使用短語“用于…的步驟”明確地記述。此外，就在說明書或權(quán)利要求使用術(shù)語“包括”、“具有”等而言，這些術(shù)語意在是以類似于術(shù)語“包括”的方式是開放性的，如當(dāng)在權(quán)利要求中采用“包括”作為過渡文字時對“包括”所解釋的那樣。
【權(quán)利要求】
1.一種用于氧化燃料的系統(tǒng)，包括: 具有反應(yīng)室的氧化器，所述反應(yīng)室具有進口和出口，所述反應(yīng)室被配置成通過所述進口接收包含可氧化燃料的氣體，所述氧化器被配置成在不使用催化劑的條件下維持氧化過程; 檢測模塊，所述檢測模塊檢測何時發(fā)生下列中的至少一個:(a)所述反應(yīng)室內(nèi)的反應(yīng)溫度達到所述反應(yīng)室內(nèi)的所述燃料的熄火溫度或(b)反應(yīng)室進口溫度達到自燃閾值；和 校正模塊，所述校正模塊基于所述檢測模塊輸出指令以改變下列中的至少一個:(i)從所述反應(yīng)室移除熱量或(ii)所述反應(yīng)室的所述進口溫度； 其中所述校正模塊被配置成下列中的至少一個:(i)將所述反應(yīng)溫度內(nèi)的實際溫度維持在所述熄火溫度之下或(ii)將所述進口溫度維持在所述燃料的所述自燃閾值之上。
2.權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述校正模塊輸出指令以通過熱交換器從所述反應(yīng)室移除熱量。
3.權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述校正模塊輸出指令以通過流體從所述反應(yīng)室移除熱量。
4.權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述校正模塊輸出指令以升高所述進口溫度。
5.權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，進一步包括放置在所述反應(yīng)室內(nèi)的熱交換器。
6.權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述反應(yīng)室被配置成維持所述可氧化燃料在所述熄火溫度下氧化。
7.權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述校正模塊輸出指令以當(dāng)所述反應(yīng)室內(nèi)的溫度超過2300° F時從所述反應(yīng)室移除熱量。
8.權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進一步包括渦輪機，所述渦輪機接收來自所述反應(yīng)室的氣體并使所述氣體膨脹。
9.權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進一步包括壓縮機，在燃料混合物被引入至所述反應(yīng)室之前，所述壓縮機接收并壓縮包含所述燃料混合物的氣體。
10.權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述可氧化燃料包含下列中的至少一種:氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己烷和一氧化碳。
11.一種用于氧化燃料的系統(tǒng)，包括: 具有反應(yīng)室的氧化器，所述反應(yīng)室具有進口和出口，所述反應(yīng)室被配置成通過所述入口接收包含可氧化燃料的氣體，所述氧化器被配置成在在不使用催化劑的條件下維持氧化過程； 檢測模塊，所述檢測模塊檢測何時發(fā)生下列中的至少一個:(a)所述反應(yīng)室內(nèi)的反應(yīng)溫度達到所述反應(yīng)室內(nèi)的所述燃料的熄火溫度和(b)反應(yīng)室進口溫度達到自燃閾值；和 校正模塊，所述校正模塊基于所述檢測模塊輸出指令以實現(xiàn)下列中的至少一個:(i)將所述反應(yīng)溫度內(nèi)的實際溫度維持在所述熄火溫度之下或(ii)將所述進口溫度維持在所述燃料的所述自燃閾值之上。
12.權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述校正模塊輸出指令至熱交換器以從所述反應(yīng)室移除熱量。
13.權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述校正模塊輸出指令以通過流體從所述反應(yīng)室移除熱量。
14.權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述校正模塊輸出指令以升高所述進口溫度。
15.權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，進一步包括放置在所述反應(yīng)室內(nèi)的熱交換器。
16.權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述反應(yīng)室被配置成在所述熄火溫度之下維持所述可氧化燃料的氧化。
17.權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述校正模塊輸出指令以當(dāng)所述反應(yīng)室內(nèi)的溫度超過2300° F時從所述反應(yīng)室移除熱量。
18.一種用于氧化燃料的系統(tǒng)，包括: 具有反應(yīng)室的氧化器，所述反應(yīng)室具有進口和出口，所述反應(yīng)室被配置成通過所述進口接收包含可氧化燃料的氣體，所述氧化器被配置成在不使用催化劑的條件下維持氧化過程;和 處理器，所述處理器檢測何時發(fā)生下列中的至少一個:(a)所述反應(yīng)室內(nèi)的反應(yīng)溫度達到所述反應(yīng)室內(nèi)的所述燃料的熄火溫度和(b)反應(yīng)室進口溫度下降達到自燃閾值。
19.權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，進一步包括校正模塊，所述校正模塊基于所述處理器，通過從所述反應(yīng)室移除熱量來降低所述反應(yīng)室內(nèi)的實際溫度以保持在所述燃料的所述熄火溫度之下。
20.權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，進一步包括校正模塊，所述校正模塊基于所述處理器，通過增加所述可氧化燃料在所述反應(yīng)室內(nèi)的停留時間將所述進口溫度升高至所述燃料的所述自燃閾值之上。
21.一種用于氧化燃料的氧化器，包括: 反應(yīng)室，所述反應(yīng)室具有(i) 一個或多個進口，所述一個或多個進口被配置成引導(dǎo)燃料、氧化劑或稀釋劑中的至少一種氣體進入所述反應(yīng)室中，和(ii) 一個或多個出口，所述一個或多個出口被配置成引導(dǎo)來自所述反應(yīng)室的反應(yīng)產(chǎn)物；和 加熱器，所述加熱器被配置成在一個或多個進口處或一個或多個進口之前將所述至少一種氣體中的一種或多種的溫度維持在所述反應(yīng)室內(nèi)的所得混合物的自燃溫度之上，所述所得混合物包含燃料、氧化劑或稀釋劑中的至少一種氣體； 其中所述反應(yīng)室被配置成(a)氧化所述混合物和(b)維持所述反應(yīng)室內(nèi)的絕熱溫度在所述混合物的熄火溫度之上并將所述反應(yīng)室內(nèi)的最大反應(yīng)溫度維持在所述混合物的所述熄火溫度之下。
22.權(quán)利要求21所述的氧化器，進一步包括吸熱器，所述吸熱器被配置成從所述反應(yīng)室移除熱量。
23.權(quán)利要求22所述的氧化器，其中所述吸熱器被配置成通過生成蒸汽從所述反應(yīng)室移除熱量。
24.權(quán)利要求21所述的氧化器，其中所述反應(yīng)室包括單一進口。
25.權(quán)利要求24所述的氧化器，其中所述氧化器被配置成改變將所述混合物通過所述單一進口引入至所述反應(yīng)室中的流量。
26.權(quán)利要求21所述的氧化器，其中所述加熱器包括熱交換器，所述熱交換器在所述一個或多個進口處或所述一個或多個進口之前將來自所述反應(yīng)產(chǎn)物的熱量傳遞至所述混合物。
27.權(quán)利要求21所述的氧化器，其中所述加熱器被配置成在所述一個或多個進口處或所述一個或多個進口之前將稀釋劑與燃料混合。
28.權(quán)利要求21所述的氧化器，其中所述氧化器被配置成利用來自所述反應(yīng)產(chǎn)物的熱量來產(chǎn)生蒸汽。
29.權(quán)利要求21所述的氧化器，其中所述氧化器被配置成利用來自所述反應(yīng)產(chǎn)物的熱量來驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電。
30.權(quán)利要求29所述的氧化器，其中所述氧化器被配置成通過渦輪機或活塞發(fā)動機驅(qū)動發(fā)電機，所述渦輪機或活塞發(fā)動機被配置成使來自所述反應(yīng)室的所述反應(yīng)產(chǎn)物膨脹。
31.權(quán)利要求21所述的氧化器，其中所述氧化器被配置成利用來自所述反應(yīng)產(chǎn)物的熱量來加熱未通過所述氧化器的物料。
32.權(quán)利要求21所述的氧化器，其中所述氧化器被配置成改變將所述反應(yīng)產(chǎn)物從所述反應(yīng)室引導(dǎo)通過所述出口的流量。
33.權(quán)利要求21所述的氧化器，其中所述氧化器被配置成改變將燃料、氧化劑或稀釋劑中的至少一種氣體中的一種或多種通過所述一個或多個進口引入至所述反應(yīng)室中的流量。
34.權(quán)利要求21所述的氧化器，進一步包括調(diào)節(jié)器，所述調(diào)節(jié)器被配置成改變在所述進口處或所述進口附近所述混合物的流動或所述混合物的壓力中的至少一個。
35.權(quán)利要求21所述的氧化器，進一步包括調(diào)節(jié)器，所述調(diào)節(jié)器被配置成改變在所述一個或多個進口處或所述一個或多個進口附近燃料、氧化劑或稀釋劑中的至少一個的溫度、流量或壓力中的至少一個。
36.一種用于氧化燃料的氧化器，包括: 反應(yīng)室，所述反應(yīng)室具有(i)進口，所述進口被配置成引導(dǎo)燃料、氧化劑或稀釋劑中的至少一種氣體進入所述反應(yīng)室，和(ii)出口，所述出口被配置成引導(dǎo)來自所述反應(yīng)室的反應(yīng)產(chǎn)物； 用于在所述進口處或所述進口之前將進氣的溫度維持在所述反應(yīng)室內(nèi)的所得混合物的自燃溫度之上的裝置，所述所得混合物包含燃料、氧化劑或稀釋劑中的至少一種氣體； 其中所述反應(yīng)室被配置成(a)氧化所述混合物和(b)將所述反應(yīng)室內(nèi)的絕熱溫度維持在所述混合物的熄火溫度之上并將所述反應(yīng)室內(nèi)的最大反應(yīng)溫度維持在所述混合物的所述熄火溫度之下。
37.權(quán)利要求36所述的氧化器，其中所述反應(yīng)室包括多個進口。
38.權(quán)利要求36所述的氧化器，其中所述反應(yīng)室包括多個出口。
39.權(quán)利要求36所述的氧化器，其中用于升高溫度的所述裝置包括熱交換器，在所述進口處或所述進口之前所述熱交換器將來自所述反應(yīng)產(chǎn)物的熱量傳遞至所述混合物。
40.權(quán)利要求36所述的氧化器，其中用于升高溫度的所述裝置被配置成在所述進口處或所述進口之前將稀釋劑與燃料混合。
41.權(quán)利要求36所述的氧化器，其中所述氧化器被配置成利用來自所述反應(yīng)產(chǎn)物的熱量來產(chǎn)生蒸汽。
42.權(quán)利要求36所述的氧化器，其中所述氧化器被配置成利用來自所述反應(yīng)產(chǎn)物的熱量來驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電。
43.權(quán)利要求42所述的氧化器，其中所述氧化器被配置成通過渦輪機或活塞發(fā)動機驅(qū)動發(fā)電機，所述渦輪機或活塞發(fā)動機被配置成使來自所述反應(yīng)室的所述反應(yīng)產(chǎn)物膨脹。
44.權(quán)利要求36所述的氧化器，其中所述氧化器被配置成利用來自所述反應(yīng)產(chǎn)物的熱量來加熱未通過所述氧化器的物料。
45.權(quán)利要求36所述的氧化器，其中所述氧化器被配置成改變將所述混合物通過所述進口引入至所述反應(yīng)室中的流量。
46.權(quán)利要求36所述的氧化器，其中所述氧化器被配置成改變將所述反應(yīng)產(chǎn)物從所述反應(yīng)室引導(dǎo)通過所述出口的流量。
47.權(quán)利要求36所述的氧化器，進一步包括調(diào)節(jié)器，所述調(diào)節(jié)器被配置成改變在所述進口處或所述進口附近所述混合物的流動或所述混合物的壓力中的至少一個。
48.權(quán)利要求36所述的氧化器，進一步包括吸熱器，所述吸熱器在所述混合物氧化期間或所述混合物氧化之后從所述反應(yīng)室移除熱量。
49.一種用于氧化燃料的氧化器，包括: 反應(yīng)室，所述反應(yīng)室具有(i) 一個或多個進口，所述一個或多個進口被配置成將燃料、氧化劑或稀釋劑中的至少一種氣體引導(dǎo)進入所述反應(yīng)室中和(ii) 一個或多個出口，所述一個或多個出口被配置成引導(dǎo)來自所述反應(yīng)室的反應(yīng)產(chǎn)物； 調(diào)節(jié)器，所述調(diào)節(jié)器被配置成在所述一個或多個進口處或所述一個或多個進口之前將所述至少一種氣體中的一種或多種的溫度維持在所述反應(yīng)室內(nèi)的所得混合物的自燃溫度之下，所述所得混合物包含燃料、氧化劑或稀釋劑中的至少一種氣體；和 布置在所述反應(yīng)室內(nèi)的熱交換器，所述熱交換器被配置成在所述一個或多個進口處或所述一個或多個進口附近加熱進入的所得混合物，使得所述反應(yīng)室內(nèi)所述所得混合物的溫度增加至所述自燃溫度之上； 其中所述反應(yīng)室被配置成(a)氧化所述混合物和(b)將所述反應(yīng)室內(nèi)的絕熱溫度維持在所述混合物的熄火溫度之下并將所述反應(yīng)室內(nèi)的最大反應(yīng)溫度維持在所述混合物的所述熄火溫度之下。
50.權(quán)利要求49所述的氧化器，其中所述反應(yīng)室包括單一進口。
51.權(quán)利要求50所述的氧化器，其中所述氧化器被配置成改變將所述混合物通過所述一個或多個進口引入至所述反應(yīng)室中的流量。
52.權(quán)利要求49所述的氧化器，其中所述氧化器被配置成改變將燃料、氧化劑或稀釋劑中的至少一種氣體中的一種或多種通過所述一個或多個進口引入至所述反應(yīng)室中的流量。
53.權(quán)利要求49所述的氧化器，進一步包括加熱器，所述加熱器在所述一個或多個進口處或所述一個或多個進口之前將來自所述反應(yīng)產(chǎn)物的熱量傳遞至所述混合物。
54.權(quán)利要求49所述的氧化器，其中所述調(diào)節(jié)器被配置成在所述一個或多個進口處或所述一個或多個進口之前將稀釋劑與燃料混合。
55.權(quán)利要求49所述的氧化器，其中所述氧化器被配置成利用來自所述反應(yīng)產(chǎn)物的熱量來產(chǎn)生蒸汽。
56.權(quán)利要求49所述的氧化器，其中所述氧化器被配置成利用來自所述反應(yīng)產(chǎn)物的熱量來驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電。
57.權(quán)利要求56所述的氧化器，其中所述氧化器被配置成通過渦輪機或活塞發(fā)動機驅(qū)動發(fā)電機，所述渦輪機或活塞發(fā)動機被配置成使來自所述反應(yīng)室的所述反應(yīng)產(chǎn)物膨脹。
58.權(quán)利要求49所述的氧化器，其中所述氧化器被配置成利用來自所述反應(yīng)產(chǎn)物的熱量來加熱未通過所述氧化器的物料。
59.權(quán)利要求49所述的氧化器，其中所述氧化器被配置成改變將所述反應(yīng)產(chǎn)物從所述反應(yīng)室引導(dǎo)通過所述出口的流量。
60.權(quán)利要求49所述的氧化器，進一步包括控制器，所述控制器被配置成改變在所述進口處或所述進口附近所述混合物的流動或所述混合物的壓力中的至少一個。
61.權(quán)利要求49所述的氧化器，進一步包括控制器，所述控制器被配置成改變在所述一個或多個進口處或所述一個或多個進口附近燃料、氧化劑或稀釋劑中的至少一種的溫度、流量或壓力中的至少一個。
62.一種用于氧化燃料的氧化器，包括: 反應(yīng)室，所述反應(yīng)室具有(i)進口，所述進口被配置成引導(dǎo)燃料、氧化劑或稀釋劑中的至少一種氣體至所述反應(yīng)室中，和(ii)出口，所述出口被配置成引導(dǎo)來自所述反應(yīng)室的反應(yīng)產(chǎn)物； 用于在所述進口處或所述進口之前將進氣的溫度維持在所述反應(yīng)室內(nèi)的所得混合物的自燃溫度之下的裝置，所述所得混合物包含燃料、氧化劑或稀釋劑中的至少一種氣體；和 布置在所述反應(yīng)室內(nèi)的熱交換器，所述熱交換器被配置成在一個或多個進口處或一個或多個進口附近加熱進入的所得混合物，使得所述反應(yīng)室內(nèi)的所述所得混合物的溫度增加至所述自燃溫度之上； 其中所述反應(yīng)室被配置成(a)氧化所述混合物和(b)將所述反應(yīng)室內(nèi)的絕熱溫度維持在所述混合物的熄火溫度之下并將所述反應(yīng)室內(nèi)的最大反應(yīng)溫度維持在所述混合物的所述熄火溫度之下。
63.權(quán)利要求62所述的氧化器，其中所述反應(yīng)室包括多個進口。
64.權(quán)利要求62所述的氧化器，其中所述反應(yīng)室包括多個出口。
65.權(quán)利要求62所述的氧化器，其中用于維持溫度的所述裝置包括熱交換器，所述熱交換器在所述進口處或所述進口之前將來自所述反應(yīng)產(chǎn)物的熱量傳遞至所述混合物。
66.權(quán)利要求62所述的氧化器，其中用于維持溫度的所述裝置被配置成在所述進口處或所述進口之前將稀釋劑與燃料混合。
67.權(quán)利要求62所述的氧化器，其中所述氧化器被配置成利用來自所述反應(yīng)產(chǎn)物的熱量來產(chǎn)生蒸汽。
68.權(quán)利要求62所述的氧化器，其中所述氧化器被配置成利用來自所述反應(yīng)產(chǎn)物的熱量來驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電。
69.權(quán)利要求68所述的氧化器，其中所述氧化器被配置成通過渦輪機或活塞發(fā)動機驅(qū)動發(fā)電機，所述渦輪機或活塞發(fā)動機被配置成使來自所述反應(yīng)室的所述反應(yīng)產(chǎn)物膨脹。
70.權(quán)利要求62所述的氧化器，其中所述氧化器被配置成利用來自所述反應(yīng)產(chǎn)物的熱量來加熱未通過所述氧化器的物料。
71.權(quán)利要求62所述的氧化器，其中所述氧化器被配置成改變將所述混合物通過所述進口引入至所述反應(yīng)室中的流量。
72.權(quán)利要求62所述的氧化器，其中所述氧化器被配置成改變將所述反應(yīng)產(chǎn)物從所述反應(yīng)室引導(dǎo)通過所述出口的流量。
73.權(quán)利要求62所述的氧化器，進一步包括控制器，所述控制器被配置成改變在所述進口處或所述進口附近所述混合物的流動或所述混合物的壓力中的至少一個。
74.一種用于氧化燃料的氧化器，包括: 反應(yīng)室，所述反應(yīng)室具有(i) 一個或多個進口，所述一個或多個進口被配置成將燃料、氧化劑或稀釋劑中的至少一種氣體引導(dǎo)至所述反應(yīng)室中，和(ii) 一個或多個出口，所述一個或多個出口被配置成引導(dǎo)來自所述反應(yīng)室的反應(yīng)產(chǎn)物；和 調(diào)節(jié)器，所述調(diào)節(jié)器被配置成在所述一個或多個進口處或所述一個或多個進口之前將所述至少一種氣體中的一種或多種的溫度維持在所述反應(yīng)室內(nèi)的所得混合物的自燃溫度之下，所述所得混合物包含燃料、氧化劑或稀釋劑中的至少一種氣體； 布置在所述反應(yīng)室內(nèi)的熱交換器，所述熱交換器被配置成在所述一個或多個進口處或所述一個或多個進口附近加熱進入的所得混合物，使得所述反應(yīng)室內(nèi)的所述所得混合物的溫度增加至所述自燃溫度之上；和 吸熱器，所述吸熱器在所述反應(yīng)室內(nèi)部的所述混合物增加至所述自燃溫度之上后從所述反應(yīng)室移除熱量； 其中所述反應(yīng)室被配置成(a)氧化所述混合物和(b)將所述反應(yīng)室內(nèi)的絕熱溫度維持在所述混合物的熄火溫度之上并將所述反應(yīng)室內(nèi)的最大反應(yīng)溫度維持在所述混合物的所述熄火溫度之下。
75.權(quán)利要求74所述的氧化器，其中所述吸熱器被配置成通過生成蒸汽從所述反應(yīng)室移除熱量。
76.權(quán)利要求74所述的氧化器，其中所述熱交換器包括所述反應(yīng)室內(nèi)的多孔介質(zhì)。
77.權(quán)利要求74所述的氧化器，其中所述熱交換器包括所述反應(yīng)室內(nèi)的流體介質(zhì)。
78.權(quán)利要求74所述的氧化器，其中所述熱交換器包括循環(huán)通過所述反應(yīng)室的介質(zhì)。
79.權(quán)利要求74所述的氧化器，其中所述熱交換器包括套管式熱交換器。
80.權(quán)利要求74所述的氧化器，其中所述反應(yīng)室包括單一進口。
81.權(quán)利要求74所述的氧化器，其中所述調(diào)節(jié)器被配置成在所述一個或多個進口處或所述一個或多個進口之前將稀釋劑與燃料混合。
82.權(quán)利要求74所述的氧化器，其中所述氧化器被配置成利用來自反應(yīng)產(chǎn)物的熱量來驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電。
83.權(quán)利要求74所述的氧化器，其中所述氧化器被配置成通過渦輪機或活塞發(fā)動機驅(qū)動發(fā)電機，所述渦輪機或活塞發(fā)動機被配置成使來自所述反應(yīng)室的反應(yīng)產(chǎn)物膨脹。
84.權(quán)利要求74所述的氧化器，其中所述氧化器被配置成利用來自反應(yīng)產(chǎn)物的熱量來加熱未通過所述氧化器的物料。
85.權(quán)利要求74所述的氧化器，其中所述氧化器被配置成改變將燃料、氧化劑或稀釋劑中的至少一種氣體中的一種或多種通過所述一個或多個進口引入至所述反應(yīng)室中的流量。
86.權(quán)利要求74所述的氧化器，其中所述氧化器被配置成改變將所述反應(yīng)產(chǎn)物從所述反應(yīng)室引導(dǎo)通過所述出口的流量。
87.權(quán)利要求74所述的氧化器，進一步包括調(diào)節(jié)器，所述調(diào)節(jié)器被配置成改變在所述進口處或所述進口附近所述混合物的流動或所述混合物的壓力中的至少一個。
88.一種用于氧化燃料的氧化器，包括: 反應(yīng)室，所述反應(yīng)室具有(i)進口，所述進口被配置成引導(dǎo)燃料、氧化劑或稀釋劑中的至少一種氣體至所述反應(yīng)室中，和(ii)出口，所述出口被配置成引導(dǎo)來自所述反應(yīng)室的反應(yīng)產(chǎn)物；和 用于在所述一個或多個進口處或所述一個或多個進口之前將所述至少一種氣體中的一種或多種的溫度維持在所述反應(yīng)室內(nèi)的所得混合物的自燃溫度之下的裝置，所述所得混合物包含燃料、氧化劑或稀釋劑中的至少一種氣體； 布置在所述反應(yīng)室內(nèi)的熱交換器，所述熱交換器被配置成在所述一個或多個進口處或所述一個或多個進口附近加熱進入的所得混合物，使得所述反應(yīng)室內(nèi)部的所得混合物的溫度增加至所述自燃溫度之上；和 用于在所述反應(yīng)室內(nèi)部的所述混合物增加至所述自燃溫度之上后從所述反應(yīng)室移除熱量的裝置； 其中所述反應(yīng)室被配置成(a)氧化所述混合物和(b)將所述反應(yīng)室內(nèi)的絕熱溫度維持在所述混合物的熄火溫度之上并將所述反應(yīng)室內(nèi)的最大反應(yīng)溫度維持在所述混合物的所述熄火溫度之下。
89.權(quán)利要求88所述的氧化器，其中所述用于移除熱量的裝置被配置成通過生成蒸汽從所述反應(yīng)室移除熱量。
90.權(quán)利要求88所述的氧化器，其中所述熱交換器包括所述反應(yīng)室內(nèi)的多孔介質(zhì)。
91.權(quán)利要求88所述的氧化器，其中所述熱交換器包括所述反應(yīng)室內(nèi)的流體介質(zhì)。
92.權(quán)利要求88所述的氧化器，其中所述熱交換器包括循環(huán)通過所述反應(yīng)室的介質(zhì)。
93.權(quán)利要求88所述的氧化器，其中所述反應(yīng)室包括多個進口。
94.權(quán)利要求88所述的氧化器，其中所述反應(yīng)室包括多個出口。
95.權(quán)利要求88所述的氧化器，其中所述用于維持的裝置被配置成在所述進口處或所述進口之前將稀釋劑與燃料混合。
96.權(quán)利要求88所述的氧化器，其中所述氧化器被配置成利用來自反應(yīng)產(chǎn)物的熱量來驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電。
97.權(quán)利要求88所述的氧化器，其中所述氧化器被配置成通過渦輪機或活塞發(fā)動機驅(qū)動發(fā)電機，所述渦輪機或活塞發(fā)動機被配置成使來自所述反應(yīng)室的反應(yīng)產(chǎn)物膨脹。
98.權(quán)利要求88所述的氧化器，其中所述氧化器被配置成利用來自反應(yīng)產(chǎn)物的熱量來加熱未通過所述反應(yīng)室的物料。
99.權(quán)利要求88所述的氧化器，其中所述氧化器被配置成改變將燃料、氧化劑或稀釋劑中的至少一種氣體中的一種或多種通過所述進口弓I入至所述反應(yīng)室中的流量。
100.權(quán)利要求88所述的氧化器，其中所述氧化器被配置成改變將反應(yīng)產(chǎn)物從所述反應(yīng)室引導(dǎo)通過所述出口的流量。
101.權(quán)利要求88所述的氧化器，進一步包括調(diào)節(jié)器，所述調(diào)節(jié)器被配置成改變在所述進口處或所述進口附近所述混合物的流動或所述混合物的壓力中的至少一個。
102.一種用于氧化燃料的系統(tǒng)，包括: 具有反應(yīng)室的氧化器，所述反應(yīng)室具有進口和出口，所述反應(yīng)室被配置成通過所述進口接收包含可氧化燃料的氣體，所述氧化器被配置成維持所述燃料在所述反應(yīng)室內(nèi)的逐步氧化；和 用于從所述反應(yīng)室吸取熱量的裝置，使得當(dāng)所述反應(yīng)室內(nèi)的絕熱反應(yīng)溫度達到熄火溫度時，從所述反應(yīng)室吸取熱量以將所述反應(yīng)室內(nèi)的實際溫度降低至不超過所述熄火溫度的溫度。
103.權(quán)利要求102所述的系統(tǒng)，其中所述用于從反應(yīng)室吸取熱量的裝置包括熱交換器。
104.權(quán)利要求102所述的系統(tǒng)，其中所述用于從反應(yīng)室吸取熱量的裝置包括流體。
105.權(quán)利要求102所述的系統(tǒng)，其中所述用于從反應(yīng)室吸取熱量的裝置包括用于生成蒸汽的裝置。
106.權(quán)利要求102所述的系統(tǒng)，其中所述用于吸取熱量的裝置被配置成當(dāng)所述反應(yīng)室內(nèi)的實際溫度增加至所述熄火溫度時從所述反應(yīng)室吸取熱量。
107.權(quán)利要求102所述的系統(tǒng)，進一步包括用于在所述反應(yīng)室的所述進口處將所述氣體的溫度升高至所述燃料的所述自燃溫度之上的裝置。
108.權(quán)利要求107所述的系統(tǒng)，其中所述裝置包括所述氧化器內(nèi)的熱交換器。
109.權(quán)利要求102所述的系統(tǒng)，其中所述反應(yīng)室被配置成在不使用催化劑的情況下維持所述可氧化燃料的逐步氧化。
110.權(quán)利要求102所述的系統(tǒng)，其中所述裝置被配置成當(dāng)所述反應(yīng)室內(nèi)的溫度超過2300° F時從所述反應(yīng)室吸出熱量。
111.權(quán)利要求102所述的系統(tǒng)，進一步包括渦輪機，所述渦輪機接收來自反應(yīng)室出口的氣體并使所述氣體膨脹。
112.權(quán)利要求102所述的系統(tǒng)，進一步包括壓縮機，在將所述燃料混合物引入至所述反應(yīng)室之前，所述壓縮機接收并壓縮包含所述燃料混合物的氣體。
113.權(quán)利要求102所述的系統(tǒng)，其中所述可氧化燃料包含氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己烷和一氧化碳中的至少一種。
114.一種用于氧化燃料的系統(tǒng)，包括: 具有反應(yīng)室的氧化器，所述反應(yīng)室具有進口和出口，所述反應(yīng)室被配置成通過所述進口接收包含可氧化燃料的氣體，所述氧化器被配置成維持所述反應(yīng)室內(nèi)的逐步氧化過程；和 熱交換器，所述熱交換器被配置成當(dāng)所述反應(yīng)室內(nèi)的絕熱反應(yīng)溫度達到熄火溫度時從所述反應(yīng)室吸取熱量，使得所述反應(yīng)室內(nèi)的實際溫度降低至不超過所述熄火溫度的水平。
115.權(quán)利要求114所述的系統(tǒng)，其中所述熱交換器被配置成當(dāng)所述反應(yīng)室的實際溫度增加至所述熄火溫度時從所述反應(yīng)室吸取熱量。
116.權(quán)利要求114所述的系統(tǒng)，進一步包括渦輪機，所述渦輪機接收來自所述反應(yīng)室的氣體并使所述氣體膨脹。
117.權(quán)利要求114所述的系統(tǒng)，進一步包括壓縮機，在將燃料混合物引入至所述反應(yīng)室之前所述壓縮機接收并壓縮包含所述燃料混合物的氣體。
118.權(quán)利要求114所述的系統(tǒng)，其中所述熱交換器被配置成在所述反應(yīng)室的所述進口處將所述氣體的溫度升高至所述燃料的自燃溫度之上。
119.權(quán)利要求114所述的系統(tǒng)，其中所述熱交換器包括被引入至所述反應(yīng)室中的流體。
120.權(quán)利要求118所述的系統(tǒng)，其中所述熱交換器被配置成從所述反應(yīng)室排空所述流體。
121.權(quán)利要求114所述的系統(tǒng)，其中所述熱交換器包括用于生成蒸汽的裝置。
122.權(quán)利要求114所述的系統(tǒng)，其中所述反應(yīng)室被配置成在不使用催化劑的情況下維持所述可氧化燃料的逐步氧化。
123.權(quán)利要求114所述的系統(tǒng)，其中所述熱交換器被配置成當(dāng)所述反應(yīng)室內(nèi)的溫度超過2300° F時從所述反應(yīng)室吸出熱量。
124.權(quán)利要求114所述的系統(tǒng)，其中所述可氧化燃料包含氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己烷和一氧化碳中的至少一種。
125.—種用于氧化燃料的方法，包括: 將包含可氧化燃料的氣體接收至具有反應(yīng)室的氧化器中，所述反應(yīng)室具有進口和出口，所述反應(yīng)室被配置成維持所述燃料在所述反應(yīng)室內(nèi)的逐步氧化過程；和 當(dāng)所述反應(yīng)室內(nèi)的絕熱反應(yīng)溫度達到熄火溫度時從所述反應(yīng)室吸取熱量，使得所述反應(yīng)室內(nèi)的實際溫度不超過所述熄火溫度。
126.權(quán)利要求125所述的方法，進一步包括在渦輪機中使來自所述反應(yīng)室的氣體膨脹。
127.權(quán)利要求125所述的方法，進一步包括在將燃料混合物引入至所述反應(yīng)室之前利用壓縮機壓縮所述燃料。
128.權(quán)利要求125所述的方法，其中從反應(yīng)室吸取熱量包括將流體引入至所述反應(yīng)室中。
129.權(quán)利要求128所述的方法，進一步包括從所述反應(yīng)室排空所述流體。
130.權(quán)利要求129所述的方法，其中所述流體以蒸汽的形式從所述反應(yīng)室排空。
131.權(quán)利要求125所述的方法，其中所述反應(yīng)室在不使用催化劑的情況下維持所述可氧化燃料的逐步氧化。
132.權(quán)利要求125所述的方法，其中當(dāng)所述反應(yīng)室內(nèi)的溫度超過2300°F時從所述反應(yīng)室吸出熱量。
133.權(quán)利要求125所述的方法，其中所述可氧化燃料包含氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己烷和一氧化碳中的至少一種。
134.一種用于氧化燃料的方法，包括: 將包含可氧化燃料的氣體接收至具有反應(yīng)室的氧化器中，所述反應(yīng)室具有進口和出口，所述反應(yīng)室被配置成維持所述反應(yīng)室內(nèi)的溫度以逐步氧化所述反應(yīng)室內(nèi)的燃料；和降低所述反應(yīng)室內(nèi)的溫度，使得所述反應(yīng)室內(nèi)的實際溫度保持在熄火溫度之下。
135.權(quán)利要求134所述的方法，其中降低溫度包括從所述反應(yīng)室吸取熱量。
136.權(quán)利要求134所述的方法，進一步包括在渦輪機中使來自所述反應(yīng)室的氣體膨脹。
137.權(quán)利要求134所述的方法，進一步包括在將燃料混合物引入至反應(yīng)室之前利用壓縮機壓縮所述燃料。
138.權(quán)利要求134所述的方法，其中降低溫度包括將流體引入至所述反應(yīng)室中。
139.權(quán)利要求138所述的方法，進一步包括從所述反應(yīng)室排空所述流體。
140.權(quán)利要求139所述的方法，其中所述流體以蒸汽的形式從所述反應(yīng)室排空。
141.權(quán)利要求134所述的方法，其中所述反應(yīng)室在不使用催化劑的情況下維持所述可氧化燃料的逐步氧化。
142.權(quán)利要求134所述的方法，其中降低溫度使得所述反應(yīng)室內(nèi)的溫度不超過2300。F。
143.權(quán)利要求134所述的方法，其中所述可氧化燃料包含氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己烷和一氧化碳中的至少一種。
144.一種用于氧化燃料的方法，包括: 測定氧化器的反應(yīng)室內(nèi)的溫度，所述反應(yīng)室具有進口和出口并且被配置成維持可氧化燃料的逐步氧化；和 當(dāng)所述反應(yīng)室內(nèi)的溫度達到熄火溫度時輸出用以降低所述反應(yīng)室內(nèi)的溫度使得所述溫度保持在所述熄火溫度之下的信號。
145.權(quán)利要求144所述的方法，其中所述信號包括用以從所述反應(yīng)室移除熱量的指令。
146.權(quán)利要求144所述的方法，其中所述信號包括用以通過將流體引入至所述反應(yīng)室中來降低所述溫度的指令。
147.權(quán)利要求146所述的方法，其中所述信號包括用以從所述反應(yīng)室排空所述流體的指令。
148.權(quán)利要求147所述的方法，其中用以從反應(yīng)室排空所述流體的指令包括排空蒸汽形式的所述流體。
149.權(quán)利要求144所述的方法，進一步包括基于所述可氧化燃料的數(shù)據(jù)反復(fù)計算所述反應(yīng)室內(nèi)的絕熱反應(yīng)溫度。
150.權(quán)利要求144所述的方法，其中當(dāng)所述反應(yīng)室內(nèi)的溫度超過2300°F時輸出用以降低所述反應(yīng)室內(nèi)的溫度的信號。
151.權(quán)利要求144所述的方法，其中當(dāng)所述溫度達到氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己烷和一氧化碳中的至少一種的熄火溫度時輸出用以從所述反應(yīng)室吸取熱量的信號。
152.權(quán)利要求144所述的方法，其中當(dāng)所述溫度增加至所述熄火溫度時輸出用以從所述反應(yīng)室吸取熱量的信號。
153.—種用于氧化燃料的方法，包括: 測定氧化器的反應(yīng)室內(nèi)的溫度，所述反應(yīng)室具有進口和出口并且被配置成維持可氧化燃料的逐步氧化；和當(dāng)所述反應(yīng)室內(nèi)的溫度達到熄火溫度時輸出信號至熱交換器以從所述反應(yīng)室吸取熱量。
154.權(quán)利要求153所述的方法，其中所述信號包括用以通過將液體引入至所述反應(yīng)室來從所述反應(yīng)室吸取熱量的指令。
155.權(quán)利要求154所述的方法，其中所述信號包括用以從所述反應(yīng)室排空所述流體的指令。
156.權(quán)利要求155所述的方法，其中用以從所述反應(yīng)室排空所述流體的指令包括用以排空蒸汽形式的所述流體的指令。
157.權(quán)利要求153所述的方法，其中當(dāng)所述反應(yīng)室內(nèi)的溫度超過2300°F時輸出用以從所述反應(yīng)室吸取熱量的信號。
158.權(quán)利要求153所述的方法，其中當(dāng)所述溫度超過氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己烷和一氧化碳中的至少一種的熄火溫度時輸出用以從所述反應(yīng)室吸取熱量的信號。
159.—種用于氧化燃料的方法，包括: 測定氧化器的反應(yīng)室內(nèi)的溫度，所述反應(yīng)室具有進口和出口并且被配置成維持可氧化燃料的逐步氧化；和 利用傳感器測定何時所述反應(yīng)室內(nèi)的溫度達到所述反應(yīng)室內(nèi)的所述燃料的熄火溫度。
160.權(quán)利要求159所述的方法,進一步包括當(dāng)計算的所述反應(yīng)室內(nèi)的絕熱反應(yīng)溫度超過所述熄火溫度時輸出用以降低所述反應(yīng)室內(nèi)的溫度的信號。
161.權(quán)利要求160所述的方法，其中所述計算的絕熱反應(yīng)溫度基于所述可氧化燃料和所述反應(yīng)室內(nèi)的氧化劑。
162.權(quán)利要求160所述的方法，其中所述信號包括用以從所述反應(yīng)室移除熱量的指令。
163.權(quán)利要求160所述的方法，其中所述信號包括用以通過將液體引入至所述反應(yīng)室來降低溫度的指令。
164.權(quán)利要求160所述的方法，其中當(dāng)所述反應(yīng)室內(nèi)的溫度超過2300°F時輸出用以降低所述反應(yīng)室內(nèi)的溫度的信號。
165.權(quán)利要求160所述的方法，其中當(dāng)所述溫度超過氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己烷和一氧化碳中的至少一種的熄火溫度時輸出用以從所述反應(yīng)室吸取熱量的信號。
166.一種用于氧化燃料的方法，包括: 將包含可氧化燃料的氣體接收至具有反應(yīng)室的氧化器中，所述反應(yīng)室具有進口和出口，所述反應(yīng)室被配置成維持所述氣體的氧化過程；和 當(dāng)出現(xiàn)下列中的至少一個時:(a)所述反應(yīng)室內(nèi)的實際溫度達到或增加至所述燃料的熄火溫度和(b)所述反應(yīng)室進口溫度達到或下降至低于所述燃料的自燃閾值，改變下列中的至少一個:(i)從所述反應(yīng)室移除熱量，和(ii)所述反應(yīng)室的進口溫度。
167.權(quán)利要求166所述的方法，其中保持所述反應(yīng)室的實際溫度低于所述熄火溫度。
168.權(quán)利要求166所述的方法，其中所述反應(yīng)室的所述進口溫度增加至將在不使用催化劑的情況下支持所述燃料氧化的水平。
169.權(quán)利要求166所述的方法，其中所述進口溫度增加至所述自燃閾值之上。
170.權(quán)利要求166所述的方法，其中通過位于所述反應(yīng)室內(nèi)的熱交換器增加所述氣體的溫度。
171.權(quán)利要求166所述的方法，進一步包括在渦輪機或活塞發(fā)動機中使來自所述反應(yīng)室出口的氣體膨脹。
172.權(quán)利要求166所述的方法，進一步包括在將燃料混合物引入至所述反應(yīng)室之前利用壓縮機壓縮所述燃料。
173.權(quán)利要求166所述的方法，其中從所述反應(yīng)室移除熱量包括將液體引入至所述反應(yīng)室中。
174.權(quán)利要求173所述的方法，進一步包括從所述反應(yīng)室排空所述液體。
175.權(quán)利要求174所述的方法，其中將所述液體以蒸汽的形式從所述反應(yīng)室排空。
176.權(quán)利要求166所述的方法，其中所述反應(yīng)室在不使用催化劑的情況下維持所述可氧化燃料的逐步氧化。
177.權(quán)利要求166所述的方法，其中當(dāng)所述反應(yīng)室內(nèi)的溫度超過2300°F時從所述反應(yīng)室移除熱量。
178.權(quán)利要求166所述的方法，其中所述可氧化燃料包含氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己烷和一氧化碳中的至少一種。
179.一種用于氧化燃料的方法，包括: 將包含可氧化燃料的氣體接收至具有反應(yīng)室的氧化器中，所述反應(yīng)室具有進口和出口，所述反應(yīng)室被配置成維持逐步氧化過程；和 增加下列中的至少一個:(i)當(dāng)所述反應(yīng)室內(nèi)的絕熱反應(yīng)溫度達到所述燃料的熄火溫度時從所述反應(yīng)室移除熱量；和(ii)當(dāng)反應(yīng)室進口溫度降至所述燃料的自燃閾值之下時的所述反應(yīng)室的進口溫度。
180.權(quán)利要求179所述的方法，其中所述反應(yīng)室的實際溫度保持在所述熄火溫度之下。
181.權(quán)利要求179所述的方法，其中反應(yīng)室的進口溫度升高至在不使用催化劑的情況下將支持所述燃料氧化的水平。
182.權(quán)利要求179所述的方法，其中所述進口溫度升高至所述自燃溫度之上。
183.權(quán)利要求179所述的方法，其中通過位于所述反應(yīng)室外部的熱交換器增加氣體溫度，并且所述氣體在被引入至所述反應(yīng)室中之前通過所述熱交換器。
184.一種用于氧化燃料的方法，包括: 將包含可氧化燃料的氣體接收至具有反應(yīng)室的氧化器中，所述反應(yīng)室具有進口和出口，所述反應(yīng)室被配置成在不使用催化劑的情況下維持逐步氧化過程；和 增加下列中的至少一個:(i)當(dāng)所述反應(yīng)室內(nèi)的反應(yīng)溫度達到所述燃料的熄火溫度時從所述反應(yīng)室移除熱量，使得所述反應(yīng)室的實際溫度保持在所述熄火溫度之下；和(ii)當(dāng)反應(yīng)室進口溫度降至所述燃料的自燃閾值之下時的所述反應(yīng)室的進口溫度，使得所述反應(yīng)室的進口溫度保持于在不使用催化劑的情況下將支持所述燃料氧化的水平之上。
185.權(quán)利要求184所述的方法，其中所述進口溫度保持在所述自燃溫度之上。
186.—種用于氧化燃料的系統(tǒng)，包括: 具有反應(yīng)室的氧化器，所述反應(yīng)室具有進口和出口，所述反應(yīng)室被配置成通過所述進口接收包含可氧化燃料的氣體以及維持所述反應(yīng)室內(nèi)的氧化過程； 檢測模塊，所述檢測模塊檢測何時所述氣體的反應(yīng)室進口溫度達到或下降至低于進入第一反應(yīng)室的氣體的自燃閾值；和 校正模塊，所述校正模塊基于所述檢測模塊輸出指令，以改變所述氣體的進口溫度從而將所述進口溫度維持在自燃閾值之上，使得所述反應(yīng)室內(nèi)的氣體在不使用催化劑的情況下氧化。
187.權(quán)利要求186所述的系統(tǒng)，其中所述校正模塊輸出指令至熱交換器以升高所述進口溫度。
188.權(quán)利要求187所述的系統(tǒng)，其中所述熱交換器布置在所述反應(yīng)室內(nèi)。
189.權(quán)利要求186所述的系統(tǒng)，其中所述反應(yīng)室被配置成保持所述氣體在所述反應(yīng)室內(nèi)的所述燃料的熄火溫度之下氧化。
190.權(quán)利要求186所述的系統(tǒng)，進一步包括渦輪機或活塞發(fā)動機，所述渦輪機或活塞發(fā)動機接收來自所述反應(yīng)室的氣體并使所述氣體膨脹。
191.權(quán)利要求186所述的系統(tǒng)，進一步包括壓縮機，在將燃料混合物引入至所述反應(yīng)室之前所述壓縮機接收并壓縮包含所述燃料混合物的氣體。
192.權(quán)利要求186所述的系統(tǒng)，其中所述可氧化燃料包含氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己烷和一氧化碳中的至少一種。
193.—種用于氧化燃料的系統(tǒng)，包括: 具有反應(yīng)室的氧化器，所述反應(yīng)室具有進口和出口，所述反應(yīng)室被配置成通過所述進口接收包含可氧化燃料的氣體以及維持所述反應(yīng)室內(nèi)的氧化過程； 檢測模塊，所述檢測模塊檢測何時所述氣體的反應(yīng)室進口溫度向所述燃料的自燃閾值降低；和 校正模塊，所述校正模塊基于所述檢測模塊，維持所述進口溫度在所述自燃閾值之上。
194.權(quán)利要求193所述的系統(tǒng)，其中所述校正模塊輸出指令至熱交換器以維持所述進口溫度。
195.權(quán)利要求194所述的系統(tǒng)，其中所述熱交換器布置在所述反應(yīng)室內(nèi)。
196.權(quán)利要求193所述的系統(tǒng)，其中所述反應(yīng)室被配置成維持所述反應(yīng)室內(nèi)的實際溫度在所述燃料的熄火溫度以下。
197.權(quán)利要求193所述的系統(tǒng)，進一步包括渦輪機或活塞發(fā)動機，所述渦輪機或活塞發(fā)動機接收來自所述反應(yīng)室的氣體并使所述氣體膨脹。
198.權(quán)利要求193所述的系統(tǒng)，進一步包括壓縮機，在將包含燃料混合物的氣體引入至所述反應(yīng)室之前所述壓縮機接收并壓縮所述氣體。
199.權(quán)利要求193所述的系統(tǒng)，其中所述可氧化燃料包含氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己烷和一氧化碳中的至少一種。
200.一種用于氧化燃料的系統(tǒng)，包括: 具有反應(yīng)室的氧化器，所述反應(yīng)室具有進口和出口，所述反應(yīng)室被配置成通過所述進口接收包含可氧化燃料的氣體以及維持氧化過程；和 熱交換器，所述熱交換器將反應(yīng)室進口溫度維持在所述燃料的自燃閾值之上，使得所述燃料在所述反應(yīng)室內(nèi)在所述自燃閾值之上和所述燃料的熄火溫度之下氧化。
201.權(quán)利要求200所述的系統(tǒng)，進一步包括檢測模塊，所述檢測模塊檢測何時所述反應(yīng)室進口溫度達到所述自燃閾值。
202.權(quán)利要求200所述的系統(tǒng)，其中所述熱交換器布置在所述反應(yīng)室內(nèi)。
203.權(quán)利要求200所述的系統(tǒng)，進一步包括渦輪機或活塞發(fā)動機，所述渦輪機或活塞發(fā)動機接收來自所述反應(yīng)室的氣體并使所述氣體膨脹。
204.權(quán)利要求200所述的系統(tǒng)，進一步包括壓縮機，在將燃料混合物引入至所述反應(yīng)室之前所述壓縮機接收并壓縮包含所述燃料混合物的氣體。
205.權(quán)利要求200所述的系統(tǒng)，其中所述可氧化燃料包含氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己烷和一氧化碳中的至少一種。
206.一種用于氧化燃料的方法，包括: 在具有進口和出口的反應(yīng)室中測定在下列中的至少一個:(i)所述反應(yīng)室中燃料的實際反應(yīng)溫度，和(ii)所述反應(yīng)室的進口溫度，所述反應(yīng)室被配置成維持可氧化燃料的氧化過程； 利用傳感器測定何時發(fā)生下列中的至少一個:(a)所述實際反應(yīng)溫度達到或超過所述燃料的熄火溫度，和(b)所述進口溫度達到或下降至低于所述燃料的自燃閾值；和 測定下列中的至少一個:(i)所述反應(yīng)室內(nèi)的所述實際反應(yīng)溫度的降低以保持低于所述熄火溫度，和(ii)所述進口溫度的增加，以維持所述進口溫度在所述自燃閾值之上。
207.權(quán)利要求206所述的方法，其中所述實際反應(yīng)溫度的降低包括從所述反應(yīng)室移除熱量。
208.權(quán)利要求207所述的方法，其中從所述反應(yīng)室移除熱量包括將流體引入至所述反應(yīng)室中。
209.權(quán)利要求208所述的方法，其中移除熱量還包括從所述反應(yīng)室排空所述流體。
210.權(quán)利要求209所述的方法，其中所述反應(yīng)室被配置成排空蒸汽形式的所述流體。
211.權(quán)利要求206所述的方法，其中所述進口溫度的增加包括引導(dǎo)所述燃料通過熱交換器。
212.權(quán)利要求211所述的方法，其中所述熱交換器布置在所述反應(yīng)室內(nèi)。
213.權(quán)利要求206所述的方法，其中所述熄火溫度為約2300°F。
214.權(quán)利要求206所述的方法，其中所述可氧化燃料包含氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己烷和一氧化碳中的至少一種。
215.一種用于氧化燃料的方法，包括: 在具有進口和出口的反應(yīng)室中測定下列中的至少一個:(i)所述反應(yīng)室中所述燃料的實際反應(yīng)溫度，或(ii)所述進口處氣體的進口溫度，所述反應(yīng)室被配置成維持可氧化燃料的氧化過程； 測定何時發(fā)生下列中的至少一個:(a)所述實際反應(yīng)溫度達到或超過所述燃料的熄火溫度或(b)反應(yīng)室進口溫度達到或下降至低于所述燃料的自燃閾值；和 輸出指令用以下列中的至少一個:(i)降低所述反應(yīng)室內(nèi)的所述實際溫度或減少所述實際溫度的增加以保持在所述熄火溫度之下，或(ii)增加所述進口溫度從而高于所述燃料的所述自燃閾值。
216.權(quán)利要求215所述的方法，其中所述輸出包括用于從所述反應(yīng)室移除熱量的指令。
217.權(quán)利要求216所述的方法，進一步包括通過將流體引入至所述反應(yīng)室中從所述反應(yīng)室移除熱量。
218.權(quán)利要求217所述的方法，其中移除熱量還包括從所述反應(yīng)室排空所述流體。
219.權(quán)利要求218所述的方法，其中所述流體以蒸汽的形式從所述反應(yīng)室排空。
220.權(quán)利要求215所述的方法，其中所述輸出包括通過引導(dǎo)所述燃料通過熱交換器來增加所述進口溫度。
221.權(quán)利要求215所述的方法，其中所述熱交換器布置在所述反應(yīng)室內(nèi)。
222.權(quán)利要求215所述的方法，其中所述熄火溫度為約2300°F。
223.權(quán)利要求215所述的方法，其中所述可氧化燃料包含氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己烷和一氧化碳中的至少一種。
224.—種用于氧化燃料的方法，包括: 將包含可氧化燃料的氣體接收至具有反應(yīng)室的氧化器中，所述反應(yīng)室具有進口和出口，所述反應(yīng)室被配置成維持氧化過程；和 當(dāng)所述氣體的反應(yīng)室進口溫度達到或下降至低于所述燃料的自燃閾值時，向所述氣體引入額外的熱量使得(i)所述進口溫度保持在所述自燃閾值之上，和(ii)所述反應(yīng)室在不使用催化劑的情況下維持所述燃料在所述反應(yīng)室內(nèi)的氧化。
225.權(quán)利要求224所述的方法，其中所述額外的熱量由熱交換器引入。
226.權(quán)利要求225所述的方法，其中所述熱交換器布置在所述反應(yīng)室內(nèi)。
227.權(quán)利要求224所述的方法，其中所述反應(yīng)室在所述燃料的熄火溫度之下維持所述可氧化燃料的氧化。
228.權(quán)利要求224所述的方法，進一步包括渦輪機或活塞發(fā)動機，所述渦輪機或活塞發(fā)動機接收來自所述反應(yīng)室的氣體并使所述氣體膨脹。
229.權(quán)利要求224所述的方法，進一步包括壓縮機，在將燃料混合物引入至所述反應(yīng)室之前所述壓縮機接收并壓縮包含所述燃料混合物的氣體。
230.權(quán)利要求224所述的方法，其中所述可氧化燃料包含氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己烷和一氧化碳中的至少一種。
231.一種用于氧化燃料的方法，包括: 將包含可氧化燃料的氣體接收進具有第一反應(yīng)室的氧化器中，所述第一反應(yīng)室具有進口和出口，所述第一反應(yīng)室被配置成維持所述燃料的氧化過程；和 當(dāng)所述氣體的反應(yīng)室進口溫度達到或下降至低于所述燃料的自燃閾值時，將所述進口溫度增加至高于所述自燃閾值的水平。
232.權(quán)利要求231所述的方法，其中所述反應(yīng)室在不使用催化劑的情況下維持所述燃料在所述反應(yīng)室內(nèi)的逐步氧化。
233.權(quán)利要求231所述的方法，其中所述進口溫度通過熱交換器增加。
234.權(quán)利要求233所述的方法，其中所述熱交換器布置在所述反應(yīng)室內(nèi)。
235.權(quán)利要求231所述的方法，其中所述反應(yīng)室被配置成在所述燃料的熄火溫度之下維持所述燃料的氧化。
236.權(quán)利要求231所述的方法，進一步包括渦輪機或活塞發(fā)動機，所述渦輪機或活塞發(fā)動機接收來自所述反應(yīng)室的氣體并使所述氣體膨脹。
237.權(quán)利要求231所述的方法，進一步包括壓縮機，在將燃料混合物引入至所述反應(yīng)室之前所述壓縮機接收并壓縮包含所述燃料混合物的氣體。
238.權(quán)利要求231所述的方法，其中所述可氧化燃料包含氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己烷和一氧化碳中的至少一種。
239.—種用于氧化燃料的方法，包括: 在具有進口和出口的反應(yīng)室中測定何時包含可氧化燃料的氣體在所述進口處的進口溫度達到或下降至低于所述燃料的自燃閾值，所述反應(yīng)室被配置成維持氧化過程；和 輸出信號以增加所述氣體的所述進口溫度，使得所述進口溫度保持在所述自燃閾值之上。
240.權(quán)利要求239所述的方法，其中所述信號包括用于利用熱交換器加熱所述氣體的指令。
241.權(quán)利要求240所述的方法，其中所述熱交換器布置在所述反應(yīng)室內(nèi)。
242.權(quán)利要求239所述的方法，其中所述反應(yīng)室被配置成在所述燃料的熄火溫度之下維持所述燃料的氧化。
243.權(quán)利要求239所述的方法，其中所述反應(yīng)室被配置成在約2300°F之下維持所述燃料的氧化。
244.權(quán)利要求239所述的方法，進一步包括渦輪機或活塞發(fā)動機，所述渦輪機或活塞發(fā)動機接收來自所述反應(yīng)室的氣體并使所述氣體膨脹。
245.權(quán)利要求239所述的方法，進一步包括壓縮機，在將燃料混合物引入至所述反應(yīng)室之前所述壓縮機接收并壓縮包含所述燃料混合物的氣體。
246.權(quán)利要求239所述的方法，其中所述可氧化燃料包含氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己烷和一氧化碳中的至少一種。
247.一種在系統(tǒng)中氧化燃料的方法，所述系統(tǒng)將包含可氧化燃料的氣體接收至具有反應(yīng)室的氧化器中，所述反應(yīng)室具有進口和出口，所述反應(yīng)室被配置成在不使用催化劑的情況下維持所述燃料的逐步氧化，所述方法包括檢測何時所述氣體的反應(yīng)室進口溫度達到或下降至低于所述氣體的自燃閾值，并輸出指令以增加所述進口溫度，使得所述氣體進口溫度保持在所述自燃溫度之上，同時所述反應(yīng)室內(nèi)的溫度保持在所述熄火溫度之下。
248.權(quán)利要求247所述的方法，其中所述指令通過熱交換器增加至所述氣體的傳熱。
249.權(quán)利要求248所述的方法，其中所述熱交換器布置在所述反應(yīng)室內(nèi)。
250.權(quán)利要求247所述的方法，其中所述反應(yīng)室被配置成在所述燃料的熄火溫度之下維持所述燃料的氧化。
251.權(quán)利要求247所述的方法，其中所述反應(yīng)室被配置成在約2300°F之下維持所述燃料的氧化。
252.權(quán)利要求247所述的方法，進一步包括渦輪機或活塞發(fā)動機，所述渦輪機或活塞發(fā)動機接收來自所述反應(yīng)室的氣體并使所述氣體膨脹。
253.權(quán)利要求247所述的方法，進一步包括壓縮機，在將包含燃料混合物的氣體引入至所述反應(yīng)室之前所述壓縮機接收并壓縮所述氣體。
254.一種用于氧化燃料的方法，包括: 在具有進口和出口的反應(yīng)室中，利用傳感器測定何時在所述進口處包含可氧化燃料的氣體的進口溫度達到所述氣體的自燃閾值，所述反應(yīng)室被配置成維持氧化過程； 其中所述反應(yīng)室內(nèi)的實際溫度保持在低于所述熄火溫度且高于所述自燃閾值的水平，使得在所述反應(yīng)室內(nèi)維持所述燃料的逐步氧化。
255.權(quán)利要求254所述的方法，進一步包括輸出信號以增加所述氣體的所述進口溫度從而保持在所述自燃閾值之上。
256.權(quán)利要求254所述的方法，其中所述信號包括用于通過熱交換器增加至所述氣體的傳熱的指令。
257.權(quán)利要求256所述的方法，其中所述熱交換器布置在所述反應(yīng)室內(nèi)。
258.—種用于氧化燃料的系統(tǒng)，包括: 具有反應(yīng)室的氧化器，所述反應(yīng)室具有進口和出口，所述反應(yīng)室被配置成(a)通過所述進口接收包含可氧化燃料的氣體，和(b)維持所述氣體的氧化過程；和 布置在所述反應(yīng)室內(nèi)的熱交換介質(zhì)，所述介質(zhì)被配置成(i)將所述反應(yīng)室的內(nèi)部溫度維持在熄火溫度之下和(ii)將所述燃料的反應(yīng)室進口溫度維持高于所述燃料的自燃溫度； 其中所述介質(zhì)被配置成在所述反應(yīng)室外部循環(huán)并且由此從所述反應(yīng)室吸取熱量從而將所述內(nèi)部溫度維持在所述熄火溫度之下。
259.權(quán)利要求258所述的系統(tǒng)，其中所述介質(zhì)的循環(huán)被配置成在所述進口處加熱氣體并將所述燃料的所述進口溫度維持在所述自燃溫度之上。
260.權(quán)利要求258所述的系統(tǒng)，其中所述介質(zhì)的循環(huán)被配置成從所述反應(yīng)室內(nèi)的所述氣體吸取熱量從而將所述氣體的所述內(nèi)部溫度維持在所述氣體的所述熄火溫度之下。
261.權(quán)利要求258所述的系統(tǒng)，其中所述介質(zhì)包括循環(huán)通過所述反應(yīng)室的多個鋼結(jié)構(gòu)。
262.權(quán)利要求258所述的系統(tǒng)，其中所述介質(zhì)包括循環(huán)通過所述反應(yīng)室的流體。
263.權(quán)利要求258所述的系統(tǒng)，其中所述介質(zhì)循環(huán)的速度基于所述內(nèi)部溫度和所述進口溫度中的至少一個。
264.權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中當(dāng)所述介質(zhì)在所述反應(yīng)室外部循環(huán)時由所述介質(zhì)吸取熱量。
265.一種用于氧化燃料的系統(tǒng)，包括: 具有反應(yīng)室的氧化器，所述反應(yīng)室具有進口和出口，所述反應(yīng)室被配置成通過所述進口接收包含可氧化燃料的氣體，所述氧化器被配置成維持所述氣體在所述反應(yīng)室內(nèi)的氧化過程；和 再循環(huán)通路，所述再循環(huán)通路將至少一部分產(chǎn)物氣在所述反應(yīng)室內(nèi)氧化后引向所述反應(yīng)室的進口并且在所述進口處將所述產(chǎn)物氣引入所述反應(yīng)室中； 其中所述產(chǎn)物氣的引入將所述氣體的進口溫度增加至所述氣體的自燃溫度之上。
266.權(quán)利要求265所述的系統(tǒng)，其中所述產(chǎn)物氣的再循環(huán)降低所述反應(yīng)室內(nèi)的氧含量水平。
267.權(quán)利要求265所述的系統(tǒng)，其中再循環(huán)的產(chǎn)物氣的量基于所述進口溫度。
268.權(quán)利要求265所述的系統(tǒng),其中再循環(huán)的產(chǎn)物氣的量基于所述反應(yīng)室的內(nèi)部溫度。
269.一種用于氧化燃料的系統(tǒng)，包括: 具有反應(yīng)室的氧化器，所述反應(yīng)室具有進口和出口，所述反應(yīng)室被配置成通過所述進口接收包含可氧化燃料的氣體，所述氧化器被配置成維持所述氣體在所述反應(yīng)室內(nèi)的氧化過程；和 布置在所述反應(yīng)室內(nèi)的熱交換介質(zhì)，所述介質(zhì)被配置成(i)將所述反應(yīng)室的內(nèi)部溫度維持在熄火溫度之下和(ii)將所述燃料的反應(yīng)室進口溫度維持高于所述燃料的自燃溫度。
270.權(quán)利要求269所述的系統(tǒng)，其中所述熱交換介質(zhì)包括流體。
271.權(quán)利要求269所述的系統(tǒng)，其中所述流體進行循環(huán)，并且所述介質(zhì)的循環(huán)被配置成在所述進口處加熱氣體并將所述氣體的所述進口溫度保持在所述氣體的所述自燃溫度之上。
272.權(quán)利要求269所述的系統(tǒng)，其中所述熱交換介質(zhì)包括砂子。
273.權(quán)利要求269所述的系統(tǒng)，其中所述熱交換介質(zhì)包括多個均勻堆疊的結(jié)構(gòu)。
274.權(quán)利要求269所述的系統(tǒng)，其中所述熱交換介質(zhì)包括多個層疊盤，每個具有多個允許所述氣體流過的孔。
275.權(quán)利要求269所述的系統(tǒng)，其中熱交換介質(zhì)被配置成將所述反應(yīng)室內(nèi)的熱量導(dǎo)向所述進口，由此通過所述進口接收的氣體被加熱至所述自燃溫度之上。
276.—種分開式循環(huán)往復(fù)式發(fā)動機，包括: 進氣管，所述進氣管接收空氣-燃料混合物，所述混合物包含空氣和氣體燃料的混合物； 與所述往復(fù)式發(fā)動機聯(lián)接的壓縮室，所述壓縮室壓縮往復(fù)活塞室中的所述混合物；氧化室，所述氧化室被配置成經(jīng)由第一進口接收來自所述壓縮室的混合物并且在不使用催化劑的情況下在低于所述混合物的熄火溫度并且足以氧化所述混合物的內(nèi)部溫度下維持所述混合物的氧化；和 膨脹室，所述膨脹室接收來自所述氧化室的氧化產(chǎn)物氣并且經(jīng)由往復(fù)活塞使所述膨脹室內(nèi)的所述產(chǎn)物氣膨脹。
277.權(quán)利要求276所述的系統(tǒng)，其中所述氧化室被配置成將所述混合物的進口溫度維持在所述混合物的自燃溫度之上。
278.權(quán)利要求276所述的系統(tǒng)，進一步包括熱交換器，所述熱交換器被配置成從所述產(chǎn)物氣吸取熱量并且在將所述混合物引入至所述氧化室之前加熱所述混合物。
279.權(quán)利要求278所述的系統(tǒng)，其中所述熱交換器包括套管式熱交換器。
280.權(quán)利要求276所述的系統(tǒng)，進一步包括布置在所述氧化室內(nèi)的熱交換介質(zhì)。
281.權(quán)利要求280所述的系統(tǒng)，其中所述介質(zhì)被配置成通過將熱量導(dǎo)向所述氧化室的進口將所述氧化室的內(nèi)部溫度維持在熄火溫度之下，并且其中所述氧化室的進口處的介質(zhì)由被引入至所述氧化室中的所述混合物冷卻。
282.權(quán)利要求276所述的系統(tǒng)，其中所述燃料包含氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己烷和一氧化碳中的至少一種。
283.—種分開式循環(huán)往復(fù)式發(fā)動機，包括: 往復(fù)循環(huán)，所述往復(fù)循環(huán)包括(i)至少一個其中具有往復(fù)活塞的壓縮室和(ii)至少一個其中具有往復(fù)活塞的膨脹室；和 加熱循環(huán)，所述加熱循環(huán)包括(i)接收包含空氣和氣體燃料的混合物的氣體空氣-燃料混合物的進氣管，所述進氣管被配置成將所述混合物引向所述壓縮室；(ii)反應(yīng)室，所述反應(yīng)室被配置成接收來自所述壓縮室的混合物并且在不使用催化劑的情況下在足以氧化所述混合物的內(nèi)部反應(yīng)室溫度下維持所述混合物的氧化； 其中所述膨脹室被配置成接收來自所述反應(yīng)室的氧化產(chǎn)物氣并經(jīng)由所述往復(fù)活塞使所述膨脹室內(nèi)的所述產(chǎn)物氣膨脹。
284.權(quán)利要求283所述的系統(tǒng)，其中所述反應(yīng)室包括進口，并且所述反應(yīng)室被配置成在所述進口處將所述混合物的進口溫度維持在所述混合物的自燃溫度之上。
285.權(quán)利要求283所述的系統(tǒng)，進一步包括熱交換器，所述熱交換器被配置成從所述反應(yīng)室的產(chǎn)物氣吸取熱量并在將所述混合物引入至所述反應(yīng)室中之前加熱所述混合物。
286.權(quán)利要求285所述的系統(tǒng)，其中所述熱交換器包括套管式熱交換器。
287.權(quán)利要求285所述的系統(tǒng)，其中所述產(chǎn)物氣被引導(dǎo)回所述反應(yīng)室中并與被引入至所述反應(yīng)室中的所述空氣-燃料混合物結(jié)合。
288.權(quán)利要求283所述的系統(tǒng)，進一步包括布置在所述反應(yīng)室內(nèi)的熱交換介質(zhì)。
289.權(quán)利要求288所述的系統(tǒng)，其中所述介質(zhì)被配置成通過將熱量導(dǎo)向所述反應(yīng)室的進口將所述反應(yīng)室的所述內(nèi)部溫度維持在所述混合物的熄火溫度之下，并且其中所述氧化室的進口處的介質(zhì)由被引入至所述氧化室中的所述混合物冷卻。
290.權(quán)利要求283所述的系統(tǒng)，其中所述燃料包含氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己烷和一氧化碳中的至少一種。
291.一種用于氧化燃料的方法，包括: 接收通過進氣管的氣體空氣-燃料混合物，所述混合物包含空氣和氣體燃料的混合物； 利用壓縮室壓縮所述混合物，所述壓縮室與往復(fù)式發(fā)動機聯(lián)接并在往復(fù)活塞室中壓縮所述混合物； 在反應(yīng)室中氧化所述混合物，所述反應(yīng)室被配置成經(jīng)由進口接收來自所述壓縮室的混合物并且在不使用催化劑的情況下在所述反應(yīng)室的內(nèi)部溫度下維持所述燃料的氧化；和 在與所述往復(fù)活塞室聯(lián)接的往復(fù)活塞室中使來自所述反應(yīng)室的經(jīng)加熱的產(chǎn)物氣膨脹，由此驅(qū)動所述往復(fù)式發(fā)動機。
292.權(quán)利要求291所述的方法，其中將所述反應(yīng)室的所述內(nèi)部溫度維持在所述燃料的熄火溫度之下。
293.權(quán)利要求292所述的方法，進一步包括當(dāng)所述反應(yīng)室中的溫度達到或升高至所述熄火溫度之上時從所述反應(yīng)室移除熱量。
294.權(quán)利要求291所述的方法，其中將在所述進口處的所述混合物的溫度維持在所述混合物的自燃溫度之上。
295.權(quán)利要求291所述的方法，進一步包括在所述反應(yīng)室中氧化所述混合物之前通過熱交換器加熱所述混合物。
296.權(quán)利要求295所述的方法，其中所述熱交換器位于所述反應(yīng)室內(nèi)。
297.權(quán)利要求296所述的方法，其中所述反應(yīng)室的進口處所述混合物的進口溫度在所述混合物的自燃溫度之下。
298.權(quán)利要求296所述的方法，其中在所述熱交換器內(nèi)將所述混合物加熱至所述自燃溫度之上的溫度。
299.—種用于氧化燃料的方法，包括: 在與往復(fù)式發(fā)動機聯(lián)接的往復(fù)活塞壓縮室中壓縮空氣-燃料混合物，所述空氣-燃料混合物包含空氣和氣體燃料的混合物； 在反應(yīng)室中在所述燃料的自燃溫度之上和在所述燃料的熄火溫度之下氧化所述混合物，所述反應(yīng)室被配置成經(jīng)由進口接收來自所述壓縮室的混合物；和 在與所述往復(fù)式發(fā)動機聯(lián)接的往復(fù)活塞室中使來自所述反應(yīng)室的產(chǎn)物氣膨脹，由此驅(qū)動所述往復(fù)式發(fā)動機。
300.權(quán)利要求299所述的方法，其中將所述反應(yīng)室的內(nèi)部溫度維持在所述混合物的熄火溫度之下。
301.權(quán)利要求300所述的方法，進一步包括當(dāng)所述反應(yīng)室中的絕熱溫度達到或升高至所述熄火溫度之上時從所述反應(yīng)室移除熱量。
302.權(quán)利要求299所述的方法，其中將在所述進口處所述混合物的溫度維持在所述混合物的自燃溫度之上。
303.權(quán)利要求299所述的方法，進一步包括在所述反應(yīng)室中氧化所述燃料之前通過熱交換器加熱所述混合物。
304.權(quán)利要求303所述的方法，其中所述熱交換器位于所述反應(yīng)室內(nèi)。
305.權(quán)利要求304所述的方法，其中在所述反應(yīng)室的進口處所述混合物的進口溫度在所述混合物的自燃溫度之下。
306.權(quán)利要求304所述的方法，其中在所述熱交換器內(nèi)將所述混合物加熱至所述自燃溫度之上的溫度。
307.一種用于氧化燃料的方法，包括: 引導(dǎo)包含空氣和氣體燃料的混合物的空氣-燃料混合物以在與往復(fù)式發(fā)動機聯(lián)接的往復(fù)式壓縮活塞中壓縮； 將來自所述壓縮活塞的所述混合物引導(dǎo)至反應(yīng)室中，所述反應(yīng)室被配置成在所述混合物的自燃溫度之上和所述混合物的熄火溫度之下在所述反應(yīng)室內(nèi)逐步氧化所述混合物；和 在與所述往復(fù)式發(fā)動機聯(lián)接的往復(fù)式膨脹活塞中引導(dǎo)來自所述反應(yīng)室的產(chǎn)物氣膨脹，由此驅(qū)動所述往復(fù)式發(fā)動機。
308.權(quán)利要求307所述的方法，進一步包括利用傳感器測定何時所述反應(yīng)室內(nèi)的溫度達到或超過所述熄火溫度。
309.權(quán)利要求308所述的方法，進一步包括當(dāng)所述反應(yīng)室中的溫度達到所述熄火溫度時引導(dǎo)從所述反應(yīng)室移除熱量，使得所述反應(yīng)室中的溫度保持在所述熄火溫度之下。
310.權(quán)利要求307所述的方法，進一步包括將所述反應(yīng)室內(nèi)的內(nèi)部溫度維持在約2300° F 之下。
311.一種用于氧化燃料的方法，包括: 測定反應(yīng)室內(nèi)的氧含量水平，所述反應(yīng)室具有進口和出口并且被配置成在不使用催化劑的情況下逐步氧化氣體混合物中的燃料； 基于測定的氧含量水平輸出指令以將煙道氣引入至所述反應(yīng)室中，所述煙道氣接收自所述反應(yīng)室的出口并且含有來自所述反應(yīng)室內(nèi)所述燃料氧化的產(chǎn)物氣。
312.權(quán)利要求311所述的方法，其中引入所述煙道氣包括將所述煙道氣與所述氣體混合物混合。
313.權(quán)利要求311所述的方法，進一步包括確定是否所述反應(yīng)室內(nèi)的內(nèi)部溫度達到所述燃料的熄火溫度。
314.權(quán)利要求313所述的方法，進一步包括當(dāng)所述反應(yīng)室內(nèi)的絕熱溫度達到所述燃料的所述熄火溫度時輸出指令以降低所述反應(yīng)室內(nèi)的所述內(nèi)部溫度。
315.權(quán)利要求314所述的方法，其中所述指令包括從所述反應(yīng)室移除熱量。
316.權(quán)利要求311所述的方法，其中所輸出的指令被配置成改變所述反應(yīng)室內(nèi)所述燃料的熄火溫度。
317.權(quán)利要求311所述的方法，進一步包括測定所述反應(yīng)室進口處所述氣體混合物的進口溫度。
318.權(quán)利要求317所述的方法，進一步包括當(dāng)所述進口溫度達到所述燃料的自燃溫度時增加所述進口處所述氣體混合物的溫度，使得所述進口溫度維持在所述自燃溫度之上。
319.權(quán)利要求318所述的方法，其中增加溫度包括在所述反應(yīng)室進口處或所述反應(yīng)室進口附近將所述煙道氣與所述氣體混合物混合。
320.一種用于氧化燃料的方法，包括: 測定下列中的至少一個:(i)反應(yīng)室內(nèi)的氧含量水平，所述反應(yīng)室具有進口和出口并且被配置成在不使用催化劑的情況下逐步氧化氣體混合物中的燃料和(ii)所述反應(yīng)室進口處所述氣體混合物的進口溫度； 基于下列中的至少一個:(i)所測定的氧含量水平和(ii)所述進口溫度，當(dāng)發(fā)生下列中的至少一個時:(a)所測定的氧含量水平達到或超出預(yù)定閾值和(b)所述進口溫度達到或低于所述燃料的自燃溫度，將接收自所述反應(yīng)室的出口并且含有來自所述反應(yīng)室內(nèi)所述燃料氧化的經(jīng)加熱的產(chǎn)物氣的煙道氣弓I入至所述反應(yīng)室中。
321.權(quán)利要求320所述的方法，其中引入所述煙道氣包括將所述煙道氣與所述氣體混合物混合。
322.權(quán)利要求320所述的方法，進一步包括確定是否所述反應(yīng)室內(nèi)的內(nèi)部溫度達到所述燃料的熄火溫度。
323.權(quán)利要求322所述的方法，進一步包括當(dāng)所述反應(yīng)室內(nèi)的絕熱溫度達到所述燃料的所述熄火溫度時降低所述反應(yīng)室內(nèi)的所述內(nèi)部溫度。
324.權(quán)利要求323所述的方法，其中降低所述內(nèi)部溫度包括從所述反應(yīng)室移除熱量。
325.權(quán)利要求320所述的方法，進一步包括通過減少所述反應(yīng)室內(nèi)的氧含量增加所述反應(yīng)室內(nèi)的所述熄火溫度。
326.一種用于氧化燃料的方法，包括: 利用處理器測定反應(yīng)室內(nèi)的氧含量水平，所述反應(yīng)室具有進口和出口并且被配置成在不使用催化劑的情況下逐步氧化氣體混合物中的燃料；和 基于所測定的氧含量水平，將接收自所述反應(yīng)室的出口并且含有來自所述反應(yīng)室內(nèi)所述燃料氧化的經(jīng)加熱的產(chǎn)物氣的煙道氣弓I入至所述反應(yīng)室中。
327.權(quán)利要求326所述的方法，其中引入所述煙道氣包括將所述煙道氣與所述氣體混合物混合。
328.權(quán)利要求327所述的方法，其中所述煙道氣與所述氣體混合物在所述反應(yīng)室進口處或所述反應(yīng)室進口附近混合。
329.權(quán)利要求326所述的方法，進一步包括確定是否所述反應(yīng)室內(nèi)的內(nèi)部溫度達到或超過所述燃料的熄火溫度。
330.權(quán)利要求329所述的方法，進一步包括當(dāng)所述反應(yīng)室內(nèi)的絕熱溫度達到或超過所述燃料的所述熄火溫度時降低所述反應(yīng)室內(nèi)的所述內(nèi)部溫度。
331.權(quán)利要求330所述的方法，其中降低所述內(nèi)部溫度包括從所述反應(yīng)室移除熱量。
332.權(quán)利要求331所述的方法，進一步包括通過改變所述反應(yīng)室內(nèi)的氧含量改變所述反應(yīng)室內(nèi)的所述熄火溫度。
333.一種用于氧化燃料的方法，包括: 在被配置成在不使用催化劑的情況下維持逐步氧化過程的具有進口和出口的第一反應(yīng)室中，確定何時在所述反應(yīng)室進口處包含可氧化燃料的氣體混合物的進口溫度達到或下降至低于所述燃料的自燃溫度；和 當(dāng)確定所述進口溫度達到或下降至低于所述燃料的所述自燃溫度時，通過在所述進口處或所述進口附近將包含來自所述反應(yīng)室的至少部分氧化的產(chǎn)物氣的煙道氣引入至所述氣體混合物中增加所述氣體混合物的所述進口溫度。
334.一種用于氧化燃料的方法，包括: 在第一反應(yīng)室中逐步氧化第一氣體混合物中的第一燃料，所述第一反應(yīng)室被配置成在不使用催化劑的情況下維持所述第一反應(yīng)室內(nèi)所述第一燃料的逐步氧化； 將包含來自所述第一反應(yīng)室中所述第一燃料氧化的經(jīng)加熱的產(chǎn)物氣的煙道氣引入至第二反應(yīng)室中； 將第二燃料引入至所述第二反應(yīng)室中；和 在不使用催化劑的情況下在所述第二反應(yīng)室中在逐步氧化過程中氧化所述第二燃料； 其中所述第一反應(yīng)室內(nèi)的第一內(nèi)部溫度維持在所述第一燃料的熄火溫度之下。
335.權(quán)利要求334所述的方法，進一步包括將所述第二反應(yīng)室內(nèi)的第二內(nèi)部溫度維持在所述第二燃料的熄火溫度之下。
336.權(quán)利要求335所述的方法，進一步包括當(dāng)所述第二反應(yīng)室內(nèi)的絕熱溫度達到或超過所述第二反應(yīng)室內(nèi)的所述第二燃料的熄火溫度時降低所述第二反應(yīng)室內(nèi)的所述第二內(nèi)部溫度。
337.權(quán)利要求336所述的方法，其中降低所述第二內(nèi)部溫度包括從所述第二反應(yīng)室移除熱量。
338.權(quán)利要求335所述的方法，其中所述第二燃料的熄火溫度高于所述第一燃料的熄火溫度。
339.權(quán)利要求334所述的方法，進一步包括當(dāng)所述第一反應(yīng)室內(nèi)的絕熱溫度達到或超過所述第一反應(yīng)室內(nèi)的所述第一燃料的熄火溫度時降低所述第一反應(yīng)室內(nèi)的第一內(nèi)部溫度。
340.權(quán)利要求339所述的方法，其中降低所述第一內(nèi)部溫度包括從所述第一反應(yīng)室移除熱量。
341.權(quán)利要求334所述的方法，進一步包括測定在所述第一反應(yīng)室進口處所述氣體混合物的第一進口溫度。
342.權(quán)利要求341所述的方法，進一步包括當(dāng)所述第一進口溫度達到或下降至低于所述第一反應(yīng)室內(nèi)所述第一燃料的自燃溫度時增加所述第一進口溫度，使得所述第一進口溫度維持在所述自燃溫度之上。
343.權(quán)利要求334所述的方法，進一步包括測定第二反應(yīng)室進口處的第二進口溫度。
344.權(quán)利要求343所述的方法，進一步包括當(dāng)所述第二進口溫度達到或下降至低于所述第二反應(yīng)室內(nèi)所述第二燃料的自燃溫度時增加所述第二進口溫度，使得所述第二進口溫度維持在所述自燃溫度之上。
345.權(quán)利要求344所述的方法，其中增加所述第二進口溫度包括引入所述煙道氣以與所述第二燃料在所述第二反應(yīng)室進口處或所述第二反應(yīng)室進口附近混合。
346.一種用于氧化燃料的方法，包括: 在第一反應(yīng)室中逐步氧化第一氣體混合物中的第一燃料，所述第一反應(yīng)室被配置成在不使用催化劑的情況下維持所述第一反應(yīng)室內(nèi)所述第一燃料的逐步氧化； 將包含來自所述第一反應(yīng)室中所述第一燃料氧化的經(jīng)加熱的產(chǎn)物氣的煙道氣引入至第二反應(yīng)室中，所述第二反應(yīng)室被配置成在不使用催化劑的情況下維持逐步氧化； 利用處理器測定所述第二反應(yīng)室內(nèi)的氧含量水平； 將第二燃料引入至所述第二反應(yīng)室中；和 在不使用催化劑的情況下在所述第二反應(yīng)室中在逐步氧化過程中氧化所述第二燃料。
347.權(quán)利要求346所述的方法，其中引入至所述第二室內(nèi)的煙道氣在所述第二室內(nèi)的量和分布基于所測定的氧含量水平。
348.權(quán)利要求346所述的方法，其中所述第一反應(yīng)室內(nèi)的第一內(nèi)部溫度維持在所述第一燃料的熄火溫度之下。
349.權(quán)利要求346所述的方法，進一步包括將所述第二反應(yīng)室內(nèi)的第二內(nèi)部溫度維持在所述第二燃料的熄火溫度之下。
350.權(quán)利要求349所述的方法，進一步包括當(dāng)所述第二反應(yīng)室內(nèi)的絕熱溫度達到或超過所述第二反應(yīng)室內(nèi)的所述第二燃料的熄火溫度時降低所述第二反應(yīng)室內(nèi)的所述第二內(nèi)部溫度。
351.權(quán)利要求350所述的方法，其中降低所述第二內(nèi)部溫度包括從所述第二反應(yīng)室移除熱量。
352.權(quán)利要求346所述的方法，進一步包括當(dāng)所述第一反應(yīng)室內(nèi)的絕熱溫度達到或超過所述第一反應(yīng)室內(nèi)的所述第一燃料的熄火溫度時降低所述第一反應(yīng)室內(nèi)的第一內(nèi)部溫度。
353.權(quán)利要求352所述的方法，其中降低所述第一內(nèi)部溫度包括從所述第一反應(yīng)室移除熱量。
354.權(quán)利要求346所述的方法，進一步包括測定在所述第一反應(yīng)室進口處所述氣體混合物的第一進口溫度。
355.權(quán)利要求354所述的方法，進一步包括當(dāng)所述第一進口溫度達到或下降至低于所述第一反應(yīng)室內(nèi)所述第一燃料的自燃溫度時增加所述第一進口溫度，使得所述第一進口溫度維持在所述自燃溫度之上。
356.權(quán)利要求346所述的方法，進一步包括測定第二反應(yīng)室進口處的第二進口溫度。
357.權(quán)利要求356所述的方法，進一步包括當(dāng)所述第二進口溫度達到或下降至低于所述第二反應(yīng)室內(nèi)所述第二燃料的自燃溫度時增加所述第二進口溫度，使得所述第二進口溫度維持在所述自燃溫度之上。
358.權(quán)利要求357所述的方法，其中增加所述第二進口溫度包括引入所述煙道氣以與所述第二燃料在所述第二反應(yīng)室進口處或所述第二反應(yīng)室進口附近混合。
359.一種用于氧化燃料的系統(tǒng)，包括: 具有第一進口和第一出口的第一反應(yīng)室，所述第一反應(yīng)室被配置成接收包含第一可氧化燃料的第一氣體，所述第一反應(yīng)室被配置成維持所述第一燃料的逐步氧化過程；和 具有第二進口和第二出口的第二反應(yīng)室，所述第二反應(yīng)室被配置成接收包含第二可氧化燃料的第二氣體，所述第二反應(yīng)室被配置成維持所述第二燃料的逐步氧化過程； 其中所述第一反應(yīng)室和第二反應(yīng)室被配置成將各自反應(yīng)室中的內(nèi)部溫度維持在各自燃料的熄火溫度之下； 其中所述第二反應(yīng)室被配置成將包含來自所述第一反應(yīng)室中所述第一燃料氧化的經(jīng)加熱的產(chǎn)物氣的煙道氣通過所述第二進口接收至所述第二反應(yīng)室中。
360.權(quán)利要求359所述的系統(tǒng),進一步包括布置在至少一個所述反應(yīng)室內(nèi)的熱交換介質(zhì)，所述介質(zhì)被配置成將所述反應(yīng)室的內(nèi)部溫度維持在絕熱熄火溫度之下。
361.權(quán)利要求359所述的系統(tǒng)，其中所述第一反應(yīng)室和第二反應(yīng)室中的至少一個被配置成當(dāng)各自反應(yīng)室內(nèi)的絕熱溫度達到或超過各自燃料的熄火溫度時減少各自內(nèi)部溫度。
362.權(quán)利要求361所述的系統(tǒng)，其中第一反應(yīng)室和第二反應(yīng)室中的至少一個被配置成通過熱交換器從各自反應(yīng)室移除熱量來減少各自內(nèi)部溫度。
363.權(quán)利要求362所述的系統(tǒng)，其中所述熱交換器包括引入至各自反應(yīng)室中的流體。
364.權(quán)利要求363所述的系統(tǒng)，其中所述熱交換器被配置成從各自反應(yīng)室排空所述流 體。
365.權(quán)利要求363所述的系統(tǒng)，其中所述熱交換器包括用于生成蒸汽的裝置。
366.權(quán)利要求363所述的系統(tǒng)，其中所述熱交換器被配置成當(dāng)各自反應(yīng)室內(nèi)的溫度超過2300° F時從各自反應(yīng)室吸出熱量。
367.權(quán)利要求359所述的系統(tǒng)，其中所述第一反應(yīng)室被配置成當(dāng)所述第一進口處的第一進口溫度達到或下降至低于所述第一燃料的自燃溫度時增加所述第一進口處所述第一氣體的溫度。
368.權(quán)利要求359所述的系統(tǒng)，其中所述第二反應(yīng)室被配置成當(dāng)所述第二進口處的第二進口溫度達到或下降至低于所述第二燃料的自燃溫度時增加所述第二進口處所述第二氣體的溫度。
369.權(quán)利要求359所述的系統(tǒng)，其中所述第二反應(yīng)室被配置成當(dāng)所述第二進口處所述第二氣體的第二進口溫度達到或下降至低于所述第二燃料的自燃溫度時將所述煙道氣與所述第二氣體混合。
370.權(quán)利要求359所述的系統(tǒng)，其中所述煙道氣在所述第二反應(yīng)室內(nèi)的分布基于下列中的至少一個:(i)所述第二進口處所述第二氣體的第二進口溫度和(ii)所述第二反應(yīng)室的內(nèi)部溫度。
371.權(quán)利要求359所述的系統(tǒng)，進一步包括接收來自至少一個所述反應(yīng)室的氣體的渦輪機或活塞發(fā)動機。
372.權(quán)利要求371所述的系統(tǒng)，其中所述渦輪機接收來自所述第二反應(yīng)室的氣體。
373.權(quán)利要求359所述的系統(tǒng)，進一步包括壓縮機，在燃料混合物被引入至所述反應(yīng)室中的至少一個中之前，所述壓縮機接收并壓縮包含所述燃料混合物的氣體。
374.權(quán)利要求373所述的系統(tǒng)，其中所述壓縮機被配置成在將所述第二氣體引入至所述第二反應(yīng)室中之前壓縮所述第二氣體。
375.一種用于氧化燃料的系統(tǒng)，包括: 具有反應(yīng)室的氧化器，所述反應(yīng)室被配置成接收包含可氧化燃料的氣體混合物并在所述反應(yīng)室內(nèi)在逐步氧化過程中氧化所述包含可氧化燃料的氣體混合物； 進口，所述進口被配置成在所述氧化過程中將流體引入至所述反應(yīng)室中，所述流體處于低于所述反應(yīng)室的內(nèi)部溫度的進口溫度，使得所述流體當(dāng)被引入至所述反應(yīng)室時被加熱；和 出口，所述出口被配置成從所述反應(yīng)室抽出經(jīng)加熱的流體； 其中所述反應(yīng)室被配置成將所述內(nèi)部溫度維持在所述燃料的自燃溫度之上和所述燃料的熄火溫度之下。
376.權(quán)利要求375所述的系統(tǒng)，其中進口被配置成將液體引入至所述反應(yīng)室中。
377.權(quán)利要求376所述的系統(tǒng)，其中所述液體通過穿過所述反應(yīng)室內(nèi)的一個或多個盤管被引入至所述反應(yīng)室中。
378.權(quán)利要求377所述的系統(tǒng)，其中所述盤管不與所述反應(yīng)室流體連通。
379.權(quán)利要求376所述的系統(tǒng)，其中通過將所述液體注入至所述反應(yīng)室中將所述液體弓I入至所述反應(yīng)室中，使得所述液體與所述氣體混合物在所述反應(yīng)室內(nèi)混合。
380.權(quán)利要求375所述的系統(tǒng)，其中所述進口被配置成將所述流體作為氣體引入至所述反應(yīng)室中。
381.權(quán)利要求380所述的系統(tǒng)，其中所述氣體通過穿過所述反應(yīng)室內(nèi)的一個或多個盤管被引入至所述反應(yīng)室中。
382.權(quán)利要求381所述的系統(tǒng)，其中所述盤管不允許所述氣體和所述氣體混合物在所述反應(yīng)室內(nèi)混合。
383.權(quán)利要求380所述的系統(tǒng)，其中通過將所述氣體注入至所述反應(yīng)室中將所述氣體引入至所述反應(yīng)室中，使得所述氣體與所述氣體混合物在所述反應(yīng)室內(nèi)混合。
384.權(quán)利要求375所述的系統(tǒng)，其中所述出口被配置成將加熱的流體作為氣體從所述反應(yīng)室中抽出。
385.權(quán)利要求384所述的系統(tǒng)，其中所述出口被配置成再引導(dǎo)所述氣體進入所述反應(yīng)室中，使得所述氣體與所述氣體混合物在所述反應(yīng)室內(nèi)混合。
386.權(quán)利要求375所述的系統(tǒng)，其中當(dāng)所述反應(yīng)室內(nèi)的絕熱反應(yīng)溫度達到熄火溫度時，將所述流體弓I入至所述反應(yīng)室中。
387.權(quán)利要求375所述的系統(tǒng)，其中所述進口溫度低于所述燃料的自燃溫度。
388.權(quán)利要求375所述的系統(tǒng)，其中所述可氧化燃料包含氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己烷和一氧化碳中的至少一種。
389.一種用于氧化燃料的方法，包括: 將包含可氧化燃料的氣體混合物引導(dǎo)至具有反應(yīng)室的氧化器，所述反應(yīng)室被配置成接收所述燃料并在所述反應(yīng)室內(nèi)在逐步氧化過程中氧化所述燃料，所述反應(yīng)室被配置成將內(nèi)部溫度維持在所述燃料的自燃溫度之上和所述燃料的熄火溫度之下； 在所述氧化過程期間將流體引入至所述反應(yīng)室中，所述流體處于低于所述反應(yīng)室的內(nèi)部溫度的進口溫度，使得所述流體當(dāng)被引入至所述反應(yīng)室時被加熱；和 從所述反應(yīng)室抽出經(jīng)加熱的流體。
390.權(quán)利要求389所述的方法，其中所述流體作為液體被引入至所述反應(yīng)室中。
391.權(quán)利要求390所述的方法，其中所述液體通過穿過所述反應(yīng)室內(nèi)的一個或多個盤管被引入至所述反應(yīng)室中。
392.權(quán)利要求390所述的方法，其中所述液體被注入至所述反應(yīng)室中，使得所述液體與所述氣體混合物在所述反應(yīng)室內(nèi)混合。
393.權(quán)利要求389所述的方法，其中所述流體作為氣體被引入至所述反應(yīng)室中。
394.權(quán)利要求393所述的方法，其中通過使所述氣體穿過所述反應(yīng)室內(nèi)的一個或多個盤管將所述氣體引入至所述反應(yīng)室中。
395.權(quán)利要求393所述的方法，其中將所述氣體注入至所述反應(yīng)室中，使得所述氣體與所述氣體混合物在所述反應(yīng)室內(nèi)混合。
396.權(quán)利要求389所述的方法，其中將加熱的流體作為加熱的氣體從所述反應(yīng)室中抽出。
397.權(quán)利要求396所述的方法，進一步包括將所述加熱的氣體再引導(dǎo)至所述反應(yīng)室中，使得所述加熱的氣體與所述氣體混合物在所述反應(yīng)室內(nèi)混合。
398.權(quán)利要求389所述的方法，其中所述可氧化燃料包含氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己烷和一氧化碳中的至少一種。
399.一種用于氧化燃料的氧化器，包括: 反應(yīng)室，所述反應(yīng)室具有(i) 一個或多個進口，所述一個或多個進口被配置成將燃料、氧化劑或稀釋劑中的至少一種氣體引導(dǎo)進入所述反應(yīng)室中和(ii) 一個或多個出口，所述一個或多個出口被配置成引導(dǎo)來自所述反應(yīng)室的反應(yīng)產(chǎn)物；和 加熱器，所述加熱器被配置成在所述一個或多個進口處或所述一個或多個進口之前將所述至少一種氣體中的一種或多種的溫度維持在所述反應(yīng)室內(nèi)的所得混合物的自燃溫度之上，所述所得混合物包含燃料、氧化劑或稀釋劑中的至少一種氣體； 其中所述反應(yīng)室被配置成(a)氧化所述混合物和(b)將所述反應(yīng)室內(nèi)的絕熱溫度和最大反應(yīng)溫度維持在所述混合物的熄火溫度之下。
400.權(quán)利要求399所述的氧化器，其中所述反應(yīng)室包括單一進口。
401.權(quán)利要求400所述的氧化器，其中所述氧化器被配置成改變將所述混合物通過所述進口引入至所述反應(yīng)室中的流量。
402.權(quán)利要求399所述的氧化器，其中所述加熱器包括熱交換器，所述熱交換器在所述一個或多個進口處或所述一個或多個進口之前將來自所述反應(yīng)產(chǎn)物的熱量傳遞至所述混合物。
403.權(quán)利要求399所述的氧化器，其中所述加熱器被配置成在所述一個或多個進口處或所述一個或多個進口之前將氧化劑或稀釋劑中的至少一種與燃料混合。
404.權(quán)利要求399所述的氧化器，其中所述氧化器被配置成利用來自所述反應(yīng)產(chǎn)物的熱量來產(chǎn)生蒸汽。
405.權(quán)利要求399所述的氧化器，其中所述氧化器被配置成利用來自所述反應(yīng)產(chǎn)物的熱量來驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電。
406.權(quán)利要求405所述的氧化器，其中所述氧化器被配置成通過渦輪機或活塞發(fā)動機驅(qū)動發(fā)電機，所述渦輪機或活塞發(fā)動機被配置成使來自所述反應(yīng)室的所述反應(yīng)產(chǎn)物膨脹。
407.權(quán)利要求399所述的氧化器，其中所述氧化器被配置成利用來自所述反應(yīng)產(chǎn)物的熱量來加熱未通過所述氧化器的物料。
408.權(quán)利要求399所述的氧化器，其中所述氧化器被配置成改變將所述燃料、氧化劑或稀釋劑中的至少一種氣體中的一種或多種通過所述一個或多個進口引入至所述反應(yīng)室中的流量。
409.權(quán)利要求399所述的氧化器，其中所述氧化器被配置成改變將所述反應(yīng)產(chǎn)物從所述反應(yīng)室引導(dǎo)通過所述出口的流量。
410.權(quán)利要求400所述的氧化器，進一步包括調(diào)節(jié)器，所述調(diào)節(jié)器被配置成改變所述進口處或所述進口附近所述混合物的流動或所述混合物的壓力中的至少一個。
411.權(quán)利要求399所述的氧化器，進一步包括調(diào)節(jié)器，所述調(diào)節(jié)器被配置成改變一個或多個進口處或一個或多個進口附近燃料、氧化劑或稀釋劑中的至少一種的溫度、流量或壓力中的至少一個。
412.一種用于氧化燃料的氧化器，包括: 反應(yīng)室，所述反應(yīng)室具有(i)進口，所述進口被配置成引導(dǎo)燃料、氧化劑或稀釋劑中的至少一種氣體進入所述反應(yīng)室中，和(ii)出口，所述出口被配置成引導(dǎo)來自所述反應(yīng)室的反應(yīng)產(chǎn)物；和 用于在所述進口處或所述進口之前將進氣的溫度維持在所述反應(yīng)室內(nèi)的所得混合物的自燃溫度之上的裝置，所述所得混合物包含燃料、氧化劑或稀釋劑中的至少一種氣體； 其中所述反應(yīng)室被配置成(a)氧化所述混合物和(b)將所述反應(yīng)室內(nèi)的絕熱溫度和最大反應(yīng)溫度維持在所述混合物的熄火溫度之下。
413.權(quán)利要求412所述的氧化器，其中所述反應(yīng)室包括多個進口。
414.權(quán)利要求412所述的氧化器，其中所述反應(yīng)室包括多個出口。
415.權(quán)利要求412所述的氧化器，其中用于升高溫度的所述裝置包括熱交換器，所述熱交換器在所述進口處或所述進口之前將來自所述反應(yīng)產(chǎn)物的熱量傳遞至所述混合物。
416.權(quán)利要求412所述的氧化器，其中用于升高溫度的所述裝置被配置成在所述進口處或所述進口之前將稀釋劑與燃料混合。
417.權(quán)利要求412所述的氧化器，其中所述氧化器被配置成利用來自所述反應(yīng)產(chǎn)物的熱量來產(chǎn)生蒸汽。
418.權(quán)利要求412所述的氧化器，其中所述氧化器被配置成利用來自所述反應(yīng)產(chǎn)物的熱量來驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電。
419.權(quán)利要求418所述的氧化器，其中所述氧化器被配置成通過渦輪機或活塞發(fā)動機驅(qū)動發(fā)電機，所述渦輪機或活塞發(fā)動機被配置成使來自所述反應(yīng)室的所述反應(yīng)產(chǎn)物膨脹。
420.權(quán)利要求412所述的氧化器，其中所述氧化器被配置成利用來自所述反應(yīng)產(chǎn)物的熱量來加熱未通過所述氧化器的物料。
421.權(quán)利要求412所述的氧化器，其中所述氧化器被配置成改變將所述混合物通過所述進口引入至所述反應(yīng)室中的流量。
422.權(quán)利要求412所述的氧化器，其中所述氧化器被配置成改變將所述反應(yīng)產(chǎn)物從所述反應(yīng)室引導(dǎo)通過所述出口的流量。
423.權(quán)利要求412所述的氧化器，進一步包括調(diào)節(jié)器，所述調(diào)節(jié)器被配置成改變所述進口處或所述進口附近所述混合物的流動或所述混合物的壓力中的至少一個。
424.權(quán)利要求412所述的氧化器，其中所述氧化器被配置成改變將所述燃料、氧化劑或稀釋劑中的至少一種氣體中的一種或多種通過一個或多個進口引入至所述反應(yīng)室中的流量。
425.一種用于氧化燃料的系統(tǒng)，包括: 具有第一進口和第一出口的第一反應(yīng)室，所述第一反應(yīng)室被配置成通過所述第一進口接收包含可氧化燃料的第一氣體，所述第一反應(yīng)室被配置成維持所述第一氣體的逐步氧化和通過所述第一出口傳遞煙道氣；和 與所述第一反應(yīng)室分開的第二反應(yīng)室，所述第二反應(yīng)室具有第二進口和第二出口，所述第二反應(yīng)室被配置成通過所述第二進口接收包含可氧化燃料的第二氣體和所述煙道氣，所述第二反應(yīng)室被配置成維持所述第二氣體的逐步氧化； 其中所述煙道氣從所述第一出口傳遞至所述第二進口直至所述第二反應(yīng)室內(nèi)的內(nèi)部溫度在所述第二氣體的自燃溫度之上。
426.權(quán)利要求425所述的系統(tǒng)，其中在所述內(nèi)部溫度高于所述自燃溫度后所述煙道氣不從所述第一出口傳遞至所述第二進口。
427.權(quán)利要求425所述的系統(tǒng)，其中所述第一反應(yīng)室或第二反應(yīng)室中的至少一個被配置成當(dāng)各自反應(yīng)室內(nèi)的內(nèi)部溫度達到或超過各自燃料的熄火溫度時降低各自內(nèi)部溫度。
428.權(quán)利要求427所述的系統(tǒng)，其中第一反應(yīng)室或第二反應(yīng)室中的至少一個被配置成通過從各自反應(yīng)室移除熱量減少各自內(nèi)部溫度。
429.權(quán)利要求428所述的系統(tǒng)，其中第一反應(yīng)室或第二反應(yīng)室中的至少一個被配置成通過熱交換器移除熱量。
430.權(quán)利要求429所述的系統(tǒng)，其中所述熱交換器包括引入至各自反應(yīng)室中的流體。
431.權(quán)利要求429所述的系統(tǒng)，其中所述熱交換器被配置成從各自反應(yīng)室排空所述流體。
432.權(quán)利要求429所述的系統(tǒng)，其中所述熱交換器包括用于生成蒸汽的裝置。
433.權(quán)利要求429所述的系統(tǒng)，其中所述熱交換器被配置成當(dāng)各自反應(yīng)室內(nèi)的溫度超過2300° F時從各自反應(yīng)室吸出熱量。
434.權(quán)利要求425所述的系統(tǒng)，其中所述第二反應(yīng)室被配置成當(dāng)在所述第二進口處所述第二氣體的溫度達到或下降至低于所述第二燃料的自燃溫度時將所述煙道氣與所述第二氣體混合。
435.權(quán)利要求425所述的系統(tǒng)，進一步包括渦輪機或活塞發(fā)動機，所述渦輪機或活塞發(fā)動機接收來自至少一個所述反應(yīng)室的氣體。
436.權(quán)利要求435所述的系統(tǒng)，其中所述渦輪機接收并膨脹來自所述第二反應(yīng)室的氣體。
437.權(quán)利要求425所述的系統(tǒng)，進一步包括在將氣體引入至所述反應(yīng)室中的至少一個之前接收并壓縮所述氣體的壓縮機。
438.權(quán)利要求437所述的系統(tǒng)，其中所述壓縮機被配置成在將所述第二氣體引入至所述第二反應(yīng)室中之前壓縮所述第二氣體。
439.一種用于氧化燃料的系統(tǒng)，包括: 具有出口的第一反應(yīng)室，所述第一反應(yīng)室被配置成維持包含可氧化燃料的第一氣體的逐步氧化，以及將反應(yīng)產(chǎn)物傳遞通過所述第一出口 ；和 與所述第一反應(yīng)室分開的第二反應(yīng)室，所述第二反應(yīng)室具有進口，所述進口被配置成接收包含可氧化燃料的第二氣體和所述反應(yīng)產(chǎn)物，所述第二反應(yīng)室被配置成(i)維持所述第二氣體的逐步氧化和(ii)通過所述進口接收來自所述第一反應(yīng)室的所述反應(yīng)產(chǎn)物，同時所述第二反應(yīng)室內(nèi)的內(nèi)部溫度低于所述第二氣體的自燃溫度。
440.權(quán)利要求439所述的系統(tǒng)，其中在所述內(nèi)部溫度高于所述自燃溫度后所述反應(yīng)產(chǎn)物不從所述第一反應(yīng)室傳遞至所述第二反應(yīng)室。
441.權(quán)利要求439所述的系統(tǒng)，其中當(dāng)各自反應(yīng)室內(nèi)的內(nèi)部溫度達到或超過各自燃料的熄火溫度時所述第一反應(yīng)室或第二反應(yīng)室中的至少一個被配置成降低各自內(nèi)部溫度。
442.權(quán)利要求441所述的系統(tǒng)，其中第一反應(yīng)室或第二反應(yīng)室中的至少一個被配置成通過從各自反應(yīng)室移除熱量減少各自內(nèi)部溫度。
443.權(quán)利要求439所述的系統(tǒng)，其中所述第二反應(yīng)室被配置成當(dāng)在所述進口處所述第二氣體的溫度達到或下降至低于所述第二燃料的自燃溫度時將所述反應(yīng)產(chǎn)物與所述第二氣體混合。
444.權(quán)利要求439所述的系統(tǒng)，進一步包括渦輪機或活塞發(fā)動機，所述渦輪機或活塞發(fā)動機接收來自至少一個所述反應(yīng)室的氣體。
445.權(quán)利要求444所述的系統(tǒng)，其中所述渦輪機接收并膨脹來自所述第二反應(yīng)室的氣體。
446.權(quán)利要求439所述的系統(tǒng)，進一步包括在將氣體引入至所述反應(yīng)室中的至少一個之前接收并壓縮所述氣體的壓縮機。
447.權(quán)利要求446所述的系統(tǒng)，其中所述壓縮機被配置成在將所述第二氣體引入至所述第二反應(yīng)室中之前壓縮所述第二氣體。
448.一種用于氧化燃料的系統(tǒng)，包括: 具有反應(yīng)室的氧化器，所述反應(yīng)室具有進口和出口，所述反應(yīng)室被配置成通過所述進口接收包含可氧化燃料的氣體以及維持氧化過程； 檢測模塊，所述檢測模塊檢測何時所述氣體的反應(yīng)室溫度達到或下降至低于所述反應(yīng)室內(nèi)所述氣體的自燃閾值，使得所述反應(yīng)室將不氧化所述燃料；和 校正模塊，所述校正模塊基于所述檢測模塊輸出指令，改變下列中的至少一個:(i)所述氣體在所述反應(yīng)室內(nèi)的停留時間和(ii)足以使所述氣體在所述反應(yīng)室內(nèi)同時自燃和氧化的在所述反應(yīng)室內(nèi)的自燃延遲時間。
449.權(quán)利要求448所述的系統(tǒng)，其中所述校正模塊被配置成通過改變所述氣體通過所述反應(yīng)室的流動改變所述氣體在所述反應(yīng)室內(nèi)的停留時間。
450.權(quán)利要求449所述的系統(tǒng)，其中所述校正模塊被配置成通過減少所述氣體通過所述反應(yīng)室的流動增加所述氣體在所述反應(yīng)室內(nèi)的停留時間。
451.權(quán)利要求449所述的系統(tǒng)，其中所述校正模塊被配置成通過使所述氣體從所述反應(yīng)室的出口至所述進口再循環(huán)流動，增加所述氣體在所述反應(yīng)室內(nèi)的停留時間。
452.權(quán)利要求448所述的系統(tǒng)，其中所述校正模塊被配置成通過改變所述反應(yīng)室內(nèi)的氣體溫度改變所述反應(yīng)室內(nèi)的自燃延遲時間。
453.權(quán)利要求452所述的系統(tǒng)，其中所述校正模塊被配置成通過利用加熱器增加所述反應(yīng)室內(nèi)的氣體溫度減少所述反應(yīng)室內(nèi)的自燃延遲時間。
454.權(quán)利要求452所述的系統(tǒng)，其中所述校正模塊被配置成通過使產(chǎn)物氣從所述出口至所述進口循環(huán)減少所述反應(yīng)室內(nèi)的自燃延遲時間。
455.權(quán)利要求448所述的系統(tǒng)，其中所述反應(yīng)室被配置成在不使用催化劑的情況下在所述熄火溫度之下維持所述可氧化燃料的氧化。
456.權(quán)利要求448所述的系統(tǒng)，進一步包括渦輪機或活塞發(fā)動機，所述渦輪機或活塞發(fā)動機接收來自所述反應(yīng)室的氣體并使所述氣體膨脹。
457.權(quán)利要求448所述的系統(tǒng)，進一步包括在將燃料混合物引入至所述反應(yīng)室之前接收并壓縮包含所述燃料混合物的氣體的壓縮機。
458.權(quán)利要求448所述的系統(tǒng)，其中所述可氧化燃料包含氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己烷和一氧化碳中的至少一種。
459.一種用于氧化燃料的系統(tǒng)，包括: 具有反應(yīng)室的氧化器，所述反應(yīng)室具有進口和出口，所述反應(yīng)室被配置成通過所述進口接收包含可氧化燃料的氣體以及維持氧化過程； 檢測模塊，所述檢測模塊檢測何時所述氣體的反應(yīng)室溫度達到或下降至低于所述反應(yīng)室內(nèi)所述氣體的自燃閾值，使得所述反應(yīng)室將不氧化所述燃料；和 校正模塊，所述校正模塊被配置成利用處理器并且基于所述檢測模塊測定下列中的至少一個的改變:(i)所述氣體在所述反應(yīng)室內(nèi)的停留時間和(ii)足以使所述氣體在所述反應(yīng)室內(nèi)同時自燃和氧化的在所述反應(yīng)室內(nèi)的自燃延遲時間； 其中所述氧化器被配置成，基于所述停留時間和所述自燃延遲時間中至少一個的改變，在所述氣體在所述反應(yīng)室內(nèi)的同時氧化所述氣體。
460.權(quán)利要求459所述的系統(tǒng)，其中所述校正模塊被配置成通過改變所述氣體通過所述反應(yīng)室的流動改變所述氣體在所述反應(yīng)室內(nèi)的停留時間。
461.權(quán)利要求460所述的系統(tǒng)，其中所述校正模塊被配置成通過減少所述氣體通過所述反應(yīng)室的流動增加所述氣體在所述反應(yīng)室內(nèi)的停留時間。
462.權(quán)利要求460所述的系統(tǒng)，其中所述校正模塊被配置成通過使所述氣體從所述反應(yīng)室的出口至所述進口再循環(huán)流動，增加所述氣體在所述反應(yīng)室內(nèi)的停留時間。
463.權(quán)利要求459所述的系統(tǒng)，其中所述校正模塊被配置成通過改變所述反應(yīng)室內(nèi)的氣體溫度改變所述反應(yīng)室內(nèi)的自燃延遲時間。
464.權(quán)利要求459所述的系統(tǒng)，其中所述校正模塊被配置成通過利用加熱器增加所述反應(yīng)室內(nèi)的氣體溫度減少所述反應(yīng)室內(nèi)的自燃延遲時間。
465.權(quán)利要求459所述的系統(tǒng)，其中所述校正模塊被配置成通過使產(chǎn)物氣從所述出口至所述進口循環(huán)減少所述反應(yīng)室內(nèi)的自燃延遲時間。
466.權(quán)利要求459所述的系統(tǒng)，其中所述反應(yīng)室被配置成在不使用催化劑的情況下在所述熄火溫度之下維持所述可氧化燃料的氧化。
467.一種用于氧化燃料的系統(tǒng)，包括: 具有反應(yīng)室的氧化器，所述反應(yīng)室具有進口和出口，所述反應(yīng)室被配置成通過所述進口接收包含可氧化燃料的氣體以及維持氧化過程；和 模塊，所述模塊基于對反應(yīng)室溫度的檢測輸出指令，以增加下列中的至少一個:(i)所述氣體在所述反應(yīng)室內(nèi)的停留時間和(ii)所述反應(yīng)室內(nèi)的反應(yīng)溫度，使得所述燃料在所述反應(yīng)室內(nèi)的同時發(fā)生氧化。
468.權(quán)利要求467所述的系統(tǒng)，其中所述模塊被配置成通過改變所述氣體通過所述反應(yīng)室的流動改變所述氣體在所述反應(yīng)室內(nèi)的停留時間。
469.權(quán)利要求468所述的系統(tǒng)，其中所述模塊被配置成通過減少所述氣體通過所述反應(yīng)室的流動增加所述氣體在所述反應(yīng)室內(nèi)的停留時間。
470.權(quán)利要求468所述的系統(tǒng)，其中所述模塊被配置成通過使所述氣體從所述反應(yīng)室的出口至所述進口再循環(huán)流動，增加所述氣體在所述反應(yīng)室內(nèi)的停留時間。
471.權(quán)利要求467所述的系統(tǒng)，其中所述模塊被配置成通過利用加熱器增加所述反應(yīng)室內(nèi)的氣體溫度減少所述反應(yīng)室內(nèi)的自燃延遲時間。
472.權(quán)利要求467所述的系統(tǒng)，其中所述校正模塊被配置成通過使產(chǎn)物氣從所述出口至所述進口循環(huán)，減少所述反應(yīng)室內(nèi)的自燃延遲時間。
473.—種用于氧化燃料的方法,包括: 在將包含可氧化燃料的氣體接收至反應(yīng)室中的氧化系統(tǒng)中檢測何時所述氣體的反應(yīng)室溫度達到或下降至低于使得所述反應(yīng)室單獨將不支持所述燃料氧化的水平，所述反應(yīng)室具有進口和出口并且被配置成維持氧化過程；和 基于檢測模塊改變下列中的至少一個:(i)所述氣體在所述反應(yīng)室內(nèi)的停留時間和(ii)足以使所述氣體在所述反應(yīng)室內(nèi)的同時自燃和氧化的在所述反應(yīng)室內(nèi)的自燃延遲時間。
474.權(quán)利要求473所述的方法，其中通過改變所述氣體通過所述反應(yīng)室的流動在所述反應(yīng)室內(nèi)改變所述氣體的停留時間。
475.權(quán)利要求474所述的方法，其中通過減少所述氣體通過所述反應(yīng)室的流動在所述反應(yīng)室內(nèi)改變所述氣體的停留時間。
476.權(quán)利要求474所述的方法，其中通過使所述氣體從所述反應(yīng)室的出口至所述進口再循環(huán)流動，在所述反應(yīng)室內(nèi)改變所述氣體的停留時間。
477.權(quán)利要求473所述的方法，其中通過改變所述反應(yīng)室內(nèi)的氣體溫度改變所述反應(yīng)室內(nèi)的自燃延遲時間。
478.權(quán)利要求477所述的方法，其中通過利用加熱器增加所述反應(yīng)室內(nèi)的氣體溫度在所述反應(yīng)室內(nèi)減少所述自燃延遲時間。
479.權(quán)利要求477所述的方法，其中通過使產(chǎn)物氣從所述出口至所述進口循環(huán)減少所述自燃延遲時間。
480.權(quán)利要求473所述的方法，其中在不使用催化劑的情況下所述反應(yīng)室在所述熄火溫度之下維持所述可氧化燃料的氧化。
481.權(quán)利要求473所述的方法，進一步包括在渦輪機或活塞發(fā)動機中使來自所述反應(yīng)室的產(chǎn)物氣膨脹。
482.權(quán)利要求473所述的方法，進一步包括在將所述氣體引入至所述反應(yīng)室之前壓縮所述氣體。
483.權(quán)利要求473所述的方法，其中所述可氧化燃料包含氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己烷和一氧化碳中的至少一種。
484.—種用于氧化燃料的方法,包括: 在將包含可氧化燃料的氣體接收至反應(yīng)室中的氧化系統(tǒng)中檢測何時所述氣體的反應(yīng)室溫度達到或下降至低于使得所述反應(yīng)室單獨將不支持所述燃料的逐步氧化的水平，所述反應(yīng)室具有進口和出口并且被配置成維持氧化過程；和 基于檢測模塊改變足以使所述氣體在所述反應(yīng)室內(nèi)的同時自燃和氧化的在所述反應(yīng)室內(nèi)的自燃延遲時間。
485.權(quán)利要求484所述的方法，其中改變所述自燃延遲時間包括將額外的熱量引入至所述反應(yīng)室中，從而將內(nèi)部室溫度增加至將維持所述燃料氧化的水平。
486.權(quán)利要求484所述的方法，進一步包括通過改變所述氣體通過所述反應(yīng)室的流動改變所述氣體在所述反應(yīng)室內(nèi)的停留時間。
487.權(quán)利要求484所述的方法，進一步包括通過減少所述氣體通過所述反應(yīng)室的流動改變所述氣體在所述反應(yīng)室內(nèi)的停留時間。
488.權(quán)利要求484所述的方法，進一步包括通過使所述氣體從所述反應(yīng)室的出口至所述進口再循環(huán)流動，改變所述氣體在所述反應(yīng)室內(nèi)的停留時間。
489.權(quán)利要求484所述的方法，其中在不使用催化劑的情況下所述反應(yīng)室在所述熄火溫度之下維持所述可氧化燃料的氧化。
490.權(quán)利要求484所述的方法，進一步包括在渦輪機或活塞發(fā)動機中使來自所述反應(yīng)室的產(chǎn)物氣膨脹。
491.權(quán)利要求484所述的方法，其中所述可氧化燃料包含氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己烷和一氧化碳中的至少一種。
492.一種用于氧化燃料的方法，包括當(dāng)氣體的反應(yīng)室溫度達到或下降至低于使得所述反應(yīng)室單獨將不支持可氧化燃料氧化的溫度水平時，通過將熱源引入至所述反應(yīng)室中從而將內(nèi)部反應(yīng)室溫度增加至將維持所述燃料氧化的水平來維持所述燃料的氧化。
493.權(quán)利要求492所述的方法，其中增加所述內(nèi)部溫度減少自燃延遲時間。
494.權(quán)利要求492所述的方法，進一步包括通過改變所述氣體通過所述反應(yīng)室的流動改變所述氣體在所述反應(yīng)室內(nèi)的停留時間。
495.權(quán)利要求492所述的方法，進一步包括通過減少所述氣體通過所述反應(yīng)室的流動改變所述氣體在所述反應(yīng)室內(nèi)的停留時間。
496.權(quán)利要求492所述的方法，進一步包括通過使所述氣體從所述反應(yīng)室的出口至所述進口再循環(huán)流動，改變所述氣體在所述反應(yīng)室內(nèi)的停留時間。
497.權(quán)利要求492所述的方法，其中在不使用催化劑的情況下所述反應(yīng)室在所述熄火溫度之下維持所述可氧化燃料的氧化。
498.權(quán)利要求492所述的方法，進一步包括在渦輪機或活塞發(fā)動機中使來自所述反應(yīng)室的產(chǎn)物氣膨脹。
499.權(quán)利要求492所述的方法，其中所述可氧化燃料包含氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己烷和一氧化碳中的至少一種。
500.—種氧化燃料的方法，包括: 將具有低能量含量(LEC)燃料的氣體與包含高能量含量(HEC)燃料的氣體、包含氧化劑的氣體和包含稀釋劑的氣體的組中的一種或多種混合以形成氣體混合物，其中所有氣體處于低于被混合的任一種氣體的自燃溫度的溫度； 將所述氣體混合物的溫度增加至至少所述氣體混合物的自燃溫度并允許所述氣體混合物自燃；和 在自燃的氣體混合物氧化的同時將所述氣體混合物的溫度維持在熄火溫度之下。
501.權(quán)利要求500所述的方法，其中所述氣體混合物通過熱交換器升高至至少所述自燃溫度。
502.權(quán)利要求501所述的方法，其中所述熱交換器位于反應(yīng)室內(nèi)，所述反應(yīng)室在不使用催化劑的情況下維持所述氣體混合物的氧化。
503.權(quán)利要求500所述的方法，其中所述氣體混合物在反應(yīng)室內(nèi)升高至至少所述自燃溫度，所述反應(yīng)室在不使用催化劑的情況下維持所述氣體混合物的氧化。
504.權(quán)利要求503所述的方法，其中所述反應(yīng)室在所述氣體混合物的熄火溫度之下維持所述混合物的氧化。
505.權(quán)利要求503所述的方法，進一步包括利用渦輪機或活塞發(fā)動機使氣體膨脹，所述渦輪機或活塞發(fā)動機接收來自所述反應(yīng)室的氣體。
506.權(quán)利要求503所述的方法，其中所述氣體混合物包含氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己烷和一氧化碳中的至少一種。
507.—種氧化方法,包括: 將第一氣體混合物加熱至至少所述第一氣體混合物的自燃溫度，所述第一氣體混合物包含與確定范圍的低能量含量(LEC)燃料氣體和高能量含量(HEC)燃料氣體混合的氧化劑； 在加熱后注入所述LEC燃料氣體和所述HEC燃料氣體的第二氣體混合物，其中選擇將所述LEC和HEC燃料氣體注入所述第二氣體混合物的速率以產(chǎn)生與LEC燃料和HEC燃料氣體與所述第一氣體混合物的比率基本相同的比率； 在小于所述第二氣體混合物的點火延遲時間同時允許所述第一氣體混合物自燃的時間內(nèi)以產(chǎn)生基本上均質(zhì)的第一氣體混合物的速率將所述第二氣體混合物與加熱的第一氣體混合物混合；和 在自燃的第一氣體混合物氧化的同時將所述第一氣體混合物的溫度維持在熄火溫度之下。
508.權(quán)利要求507所述的方法，其中所述第一氣體混合物通過熱交換器升高至至少所述自燃溫度。
509.權(quán)利要求508所述的方法，其中所述熱交換器位于反應(yīng)室內(nèi)，所述反應(yīng)室在不使用催化劑的情況下維持所述第一氣體混合物的氧化。
510.權(quán)利要求507所述的方法，其中所述第一氣體混合物升高至至少所述反應(yīng)室內(nèi)的所述自燃溫度，所述反應(yīng)室在不使用催化劑的情況下維持所述氣體混合物的氧化。
511.權(quán)利要求510所述的方法，其中所述反應(yīng)室在所述氣體混合物的熄火溫度下維持所述第二氣體混合物的氧化。
512.權(quán)利要求510所述的方法，進一步包括利用渦輪機或活塞發(fā)動機使氣體膨脹，所述渦輪機或活塞發(fā)動機接收來自所述反應(yīng)室的氣體。
513.權(quán)利要求510所述的方法，其中所述第一氣體混合物包含氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己烷和一氧化碳中的至少一種。
514.—種氧化方法,包括: 將包含低能量含量(LEC)燃料以及高能量含量(HEC)燃料氣體、含氧化劑(OC)氣體和含稀釋劑(DC)氣體的組中的至少一種的氣體混合物接收至反應(yīng)室進口中，所述氣體混合物在被接收進入所述進口之前的初始溫度低于所述混合物的自燃溫度； 通過布置在所述反應(yīng)室內(nèi)的熱交換介質(zhì)將所述反應(yīng)室的內(nèi)部溫度維持在熄火溫度之下； 通過使熱量傳遞通過所述熱交換介質(zhì)將反應(yīng)室進口溫度維持高于所述混合物的自燃溫度；和 引導(dǎo)進入所述進口的所述混合物經(jīng)過第一路徑通過比所述混合物的自燃溫度更熱的介質(zhì)，直至所述混合物達到在所述混合物的自燃溫度之上的溫度；和 引導(dǎo)所述混合物通過第二路徑至反應(yīng)室出口，所述第二路徑大體上與所述第一路徑相反。
515.權(quán)利要求514所述的方法，其中所述反應(yīng)室在不使用催化劑的情況下維持所述氣體混合物的氧化。
516.權(quán)利要求514所述的方法，其中通過使所述熱交換介質(zhì)在所述反應(yīng)室外部循環(huán)，所述反應(yīng)室在所述氣體混合物的熄火溫度之下維持所述混合物的氧化。
517.權(quán)利要求514所述的方法，進一步包括利用渦輪機或活塞發(fā)動機使氣體膨脹，所述渦輪機或活塞發(fā)動機接收來自所述反應(yīng)室出口的氣體。
518.權(quán)利要求514所述的方法，其中所述氣體混合物包含氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己烷和一氧化碳中的至少一種。
519.—種氧化器,包括: 具有進口和出口的反應(yīng)室，所述進口被配置成接受包含低能量含量(LEC)燃料以及高能量含量(HEC)燃料、含氧化劑(OC)氣體和含稀釋劑(DC)氣體的組中的至少一種的氣體混合物，所述氣體混合物處于低于所述氣體混合物的自燃溫度的初始溫度； 布置在所述反應(yīng)室內(nèi)的熱交換介質(zhì)，所述介質(zhì)被配置成(i)將所述反應(yīng)室的內(nèi)部溫度維持在熄火溫度之下和(ii)維持反應(yīng)室進口溫度高于所述混合物的自燃溫度；和 從所述進口的第一流動路徑，所述第一流動路徑被配置成引導(dǎo)進入所述進口的所述混合物通過比所述混合物的自燃溫度更熱的介質(zhì)，直至所述混合物達到所述氣體混合物的自燃溫度之上的溫度，和所述第一流動路徑之后的第二流動路徑，所述第二流動路徑被配置成引導(dǎo)氧化的氣體混合物至所述出口，所述第二流動路徑大體上與所述第一流動路徑相反。
520.權(quán)利要求519所述的系統(tǒng)，其中所述反應(yīng)室被配置成在不使用催化劑的情況下沿著所述第一流動路徑和第二流動路徑中的至少一個維持所述氣體混合物的氧化。
521.權(quán)利要求519所述的系統(tǒng)，其中所述反應(yīng)室被配置成通過在所述反應(yīng)室外部循環(huán)熱交換介質(zhì)在所述氣體混合物的熄火溫度下維持所述混合物的氧化。
522.權(quán)利要求519所述的系統(tǒng)，進一步包括渦輪機或活塞發(fā)動機中的至少一個，所述渦輪機或活塞發(fā)動機中的至少一個被配置成接收來自所述反應(yīng)室出口的氣體并使所述氣體膨脹。
523.權(quán)利要求519所述的系統(tǒng)，其中所述氣體混合物包含氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己烷和一氧化碳中的至少一種。
524.—種氧化器,包括: 具有進口和出口的反應(yīng)室，所述進口被配置成接受包含低能量含量(LEC)燃料以及高能量含量(HEC)燃料氣體、含氧化劑(OC)氣體和含稀釋劑(DC)氣體的組中的至少一種的氣體混合物，所述氣體混合物處于低于所述混合物的自燃溫度的溫度；和 熱控制器，所述熱控制器被配置成(i)將所述氣體混合物的溫度增加至至少所述混合物的自燃溫度，從而允許所述氣體混合物自燃，和(ii)在自燃的氣體混合物氧化的同時將所述氣體混合物的溫度維持在熄火溫度之下。
525.權(quán)利要求524所述的系統(tǒng)，其中所述熱控制器包括熱交換器，所述熱交換器被配置成將所述混合物的溫度升高至至少所述自燃溫度。
526.權(quán)利要求525所述的系統(tǒng)，其中所述熱交換器布置在所述反應(yīng)室內(nèi)。
527.權(quán)利要求526所述的系統(tǒng)，其中所述熱交換器被配置成在所述混合物在所述反應(yīng)室內(nèi)后將所述混合物加熱至所述自燃溫度之上。
528.權(quán)利要求524所述的方法，其中所述反應(yīng)室被配置成在不使用催化劑的情況下在所述氣體混合物的熄火溫度之下維持所述混合物的氧化。
529.權(quán)利要求524所述的方法，進一步包括渦輪機或活塞發(fā)動機中的至少一個，所述渦輪機或活塞發(fā)動機中的至少一個接收來自所述反應(yīng)室的氣體并使所述氣體膨脹。
530.權(quán)利要求524所述的方法，其中所述氣體混合物包含氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己烷和一氧化碳中的至少一種。
531.—種氧化器,包括: 具有進口和出口的反應(yīng)室，所述進口被配置成接受包含低能量含量(LEC)燃料以及高能量含量(HEC)燃料氣體、含氧化劑(OC)氣體、含稀釋劑(DC)氣體中的至少一種的第一氣體混合物，所述氣體混合物處于低于所述混合物的自燃溫度的初始溫度； 熱控制器，所述熱控制器被配置成將所述第一氣體混合物加熱至至少所述第一氣體混合物的自燃溫度，使得所述第一氣體混合物自燃；和 噴注器，所述噴注器被配置成在所述第一氣體混合物被加熱至至少所述自燃溫度后注入包含LEC燃料氣體和HEC燃料的第二氣體混合物，其中所述噴注器以一定的注入速率注入一定比率的LEC和HEC氣體以形成所述第二氣體混合物，選擇所述注入速率以產(chǎn)生和所述LEC氣體與高能量含量(HEC)燃料氣體、含氧化劑(OC)氣體和含稀釋劑(DC)氣體中的至少一種與所述第一氣體混合物的比率基本上相同比率的LEC和HEC氣體與所述第二混合物； 其中所述反應(yīng)室被配置成(i)以在小于所述第二氣體混合物的自燃延遲時間的時間內(nèi)產(chǎn)生基本上均質(zhì)的第三氣體混合物的速率將注入的第二氣體混合至自燃的第一氣體混合物中和(ii)在自燃的第一氣體混合物氧化的同時將所述第一氣體混合物的溫度維持在熄火溫度之下。
532.權(quán)利要求531所述的系統(tǒng)，其中所述熱控制器包括熱交換器，所述熱交換器被配置成將所述混合物的溫度升高至至少所述自燃溫度。
533.權(quán)利要求532所述的系統(tǒng)，其中所述熱交換器布置在所述反應(yīng)室內(nèi)。
534.權(quán)利要求531所述的系統(tǒng)，其中所述反應(yīng)室被配置成在不使用催化劑的情況下維持所述第一氣體混合物在所述反應(yīng)室內(nèi)的氧化。
535.權(quán)利要求531所述的系統(tǒng)，其中所述反應(yīng)室被配置成在不使用催化劑的情況下在所述氣體混合物的熄火溫度之下維持所述第二氣體混合物的氧化。
536.權(quán)利要求531所述的系統(tǒng)，進一步包括渦輪機或活塞發(fā)動機中的至少一個，所述渦輪機或活塞發(fā)動機中的至少一個被配置成接收來自所述反應(yīng)室的氣體并使所述氣體膨脹。
537.權(quán)利要求531所述的系統(tǒng)，其中所述第一氣體混合物包含氫、甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、丙烷、丙烯、丙二烯、正丁烷、異丁烷、1-丁烯、丁二烯、異戊烷、正戊烷、乙炔、己烷和一氧化碳中的至少一種。
【文檔編號】F23N5/02GK104272026SQ201380024025
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2013年3月8日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月9日
【發(fā)明者】J·阿姆斯壯, D·哈姆林, B·A·馬斯洛夫, S·朗普, R·馬丁, M·朔尼貝利, J·佩里, J·瓦茨, T·R·丹尼森 申請人:能源核心發(fā)電公司