專利名稱：氣化系統(tǒng)和用于使燃料氣化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文中公開的主題涉及氣化，并且更特別地，涉及氣化供給噴射器。
背景技術(shù)：
各種燃燒系統(tǒng)使用供給噴射器將燃料噴射到燃燒室中。例如，整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)發(fā)電裝置包括具有一個(gè)或更多個(gè)供給噴射器的氣化器。供給噴射器將諸如有機(jī)原料的燃料連同氧和蒸汽一起供應(yīng)到氣化器中以產(chǎn)生合成氣。在某些系統(tǒng)中，燃料可為液體熔渣。當(dāng)液體熔渣不流動(dòng)或者不被使用時(shí)，包含液體熔渣的流動(dòng)路徑可由于沉積而變得堵塞，或者可易受氧化和焦化。另外，供給噴射器可構(gòu)造成僅以正?；蚋叩牧魉俟?yīng)燃料。然而，氣化器以較低燃料流速的操作可有利于減少在起動(dòng)或待命操作期間的排放物。不幸的是，現(xiàn)有燃料供給系統(tǒng)和供給噴射器系統(tǒng)可不適合于與液體熔渣燃料一起和/或以低燃料流速使用。

發(fā)明內(nèi)容
在下面概括在范圍上與最初要求權(quán)利的本發(fā)明相稱的某些實(shí)施例。這些實(shí)施例不意圖限制要求權(quán)利的本發(fā)明的范圍，而是相反地，這些實(shí)施例僅意圖提供本發(fā)明的可能形式的簡(jiǎn)要概括。實(shí)際上，本發(fā)明可包含可與在下面提出的實(shí)施例相似或不同的各種形式。在第一實(shí)施例中，系統(tǒng)包括氣化供給噴射器。氣化供給噴射器包括第一噴射器部分和第二噴射器部分，該第一噴射器部分構(gòu)造成以第一流速噴射第一燃料，該第二噴射器部分構(gòu)造成以第二流速噴射第二燃料。系統(tǒng)還包括燃料循環(huán)系統(tǒng)和控制器，該燃料循環(huán)系統(tǒng)構(gòu)造成使至少一種燃料循環(huán)，并且將至少一種燃料供應(yīng)到氣化供給噴射器，該控制器構(gòu)造成至少基于在氣化供給噴射器下游的壓力而使氣化供給噴射器從噴射第一燃料轉(zhuǎn)變?yōu)閲娚涞诙剂稀Ｔ诘诙?shí)施例中，系統(tǒng)包括液體燃料箱、第一流動(dòng)路徑、第二流動(dòng)路徑、清潔流體流動(dòng)路徑和吹掃氣體流動(dòng)路徑，該液體燃料箱構(gòu)造成存儲(chǔ)液體燃料，該第一流動(dòng)路徑構(gòu)造成以低流速將液體燃料從液體燃料箱供應(yīng)到氣化器噴射器的低流速部分，該第二流動(dòng)路徑構(gòu)造成以高流速將液體燃料從液體燃料箱供應(yīng)到氣化器噴射器的高流速部分，該清潔流體流動(dòng)路徑構(gòu)造成將清潔流體運(yùn)送到第一流動(dòng)路徑和第二流動(dòng)路徑，以選擇性地清潔第一流動(dòng)路徑和第二流動(dòng)路徑，該吹掃氣體流動(dòng)路徑構(gòu)造成將吹掃氣體運(yùn)送到第一流動(dòng)路徑和第二流動(dòng)路徑，以選擇性地吹掃第一流動(dòng)路徑和第二流動(dòng)路徑。 在第三實(shí)施例中，系統(tǒng)包括控制系統(tǒng)，其構(gòu)造成起動(dòng)氣化單元，以利用噴射器的低流速部分將第一燃料以低流速噴射到氣化單元的氣化器中來生產(chǎn)合成氣，當(dāng)氣化單元的第一壓力達(dá)到第一閾值時(shí)將合成氣重新引導(dǎo)到氣化單元的第一單元，當(dāng)氣化單元的第一單元的第二壓力達(dá)到第二閾值時(shí)將合成氣重新引導(dǎo)到氣化單元的第二單元，并且在氣化單元壓力達(dá)到第一閾值或第二閾值中的至少一個(gè)之后，起動(dòng)噴射器的高流速部分以將第二燃料以高流速噴射到氣化器中，以增大合成氣的流速。


當(dāng)參考附圖閱讀下列詳細(xì)描述時(shí)，將更好地理解本發(fā)明的這些和其它的特征、方面和優(yōu)點(diǎn)，其中，同樣的標(biāo)記在所有附圖中表示同樣的部件，其中:
圖1是根據(jù)實(shí)施例的包括供給噴射器的IGCC發(fā)電裝置的部分的方塊 圖2是根據(jù)實(shí)施例的氣化供給噴射器供給系統(tǒng)的方塊 圖3是用于將燃料供應(yīng)到供給噴射器的實(shí)施例的過程的流程 圖4是根據(jù)實(shí)施例的氣化供給噴射器供給系統(tǒng)的方塊 圖5是供給噴射器的內(nèi)部部分和外部部分的各種實(shí)施例的分解示意 圖6是可調(diào)節(jié)供給噴射器的實(shí)施例的軸向截面 圖7是具有冷卻末端和吹掃氣體通路的供給噴射器的實(shí)施例的軸向截面 圖8是用于操作供給噴射器的實(shí)施例的低流速部分和高流速部分的過程的流程圖；并且
圖9是在供給噴射器的實(shí)施例的起動(dòng)期間的燃料流速的曲線圖。部件列表 10IGCC發(fā)電裝置 12燃料
14氧 16氣化器 18高溫?zé)峄厥障到y(tǒng) 20驟冷系統(tǒng) 22熔渣移除系統(tǒng) 24熔渣
26合成氣洗漆系統(tǒng) 28細(xì)粉處理系統(tǒng) 30細(xì)粉
32低溫氣體冷卻(LTGC)/變換系統(tǒng)
34酸性氣體移除系統(tǒng)
36酸性氣體
38下游使用者
40正常操作流
42火焰
44燒盡氣體
46第一起動(dòng)路徑
48第二起動(dòng)路徑
50第三起動(dòng)路徑
52平行氣化鏈
56燃料循環(huán)系統(tǒng)
58氣化供給噴射器60上游側(cè)
62下游側(cè)
64第一通路
66第二通路
68第三通路
69第一部分
70第四通路
72第五通路
73第二部分
74燃料存儲(chǔ)箱
76燃料循環(huán)泵
78再循環(huán)流動(dòng)路徑
80燃料升壓泵
82高壓再循環(huán)流動(dòng)路徑
84第一再循環(huán)隔斷閥
86第二再循環(huán)隔斷閥
88再循環(huán)回壓閥
90回流閥
92第二流動(dòng)路徑
94第一隔斷閥
96第二隔斷閥
98止回閥
100第一流動(dòng)路徑
102第一隔斷閥
104第二隔斷閥
106止回閥
108清潔流體流動(dòng)路徑110清潔流體112止回閥114第二隔斷閥116第一隔斷閥118第三隔斷閥120吹掃氣體流動(dòng)路徑122吹掃氣體124止回閥126第二隔斷閥128第一隔斷閥130沖洗管線131閥132集存槽133閥134沖洗閥135傳感器136控制器
137第一燃料循環(huán)系統(tǒng)138信號(hào)
139第二燃料循環(huán)系統(tǒng)140致動(dòng)器150接頭160軸線
166第一部分的第一實(shí)施例
168內(nèi)部通路
169末端
170外部通路
171末端
172第一部分的第二實(shí)施例174中間通路
176第一部分的第三實(shí)施例178第一部分的第四實(shí)施例 180第一部分的第五實(shí)施例182中心體184末端
186第一部分的第六實(shí)施例187第二部分的第一實(shí)施例188內(nèi)部通路189外部通路
190第二部分的第二實(shí)施例191中間通路
192第二部分的第三實(shí)施例194第二部分的第四實(shí)施例196第二部分的第五實(shí)施例197分隔壁
198第二部分的第六實(shí)施例
210可調(diào)節(jié)供給噴射器
212低流速位置
214內(nèi)部通路
216中間通路
218外部通路220末端 222 開口
224指不內(nèi)部通路的移動(dòng)的箭頭
226高流速構(gòu)造
228距離
230供給噴射器
232冷卻末端
234吹掃氣體
236專用吹掃通路
250方法
252第一步驟
256第二步驟
260第三步驟
262第四步驟
280過程
282第一步驟
284第二步驟
286第三步驟
288第四步驟
290第五驟
300曲線圖
302時(shí)間
304燃料流速
306指示低流速操作的線
308新操作點(diǎn)
310指示轉(zhuǎn)變?yōu)檎２僮鳁l件的線 312指示正常操作條件的水平線。
具體實(shí)施例方式將在下面描述本發(fā)明的一個(gè)或更多個(gè)特定實(shí)施例。為了提供這些實(shí)施例的簡(jiǎn)明描述，可不在說明書中描述實(shí)際實(shí)施的所有特征。應(yīng)當(dāng)理解，在任何這種實(shí)際實(shí)施的開發(fā)中，如在任何工程或設(shè)計(jì)項(xiàng)目中，必須作出許多特定實(shí)施決定以實(shí)現(xiàn)開發(fā)者的特定目的，諸如符合系統(tǒng)相關(guān)且商業(yè)相關(guān)的約束，這可從一個(gè)實(shí)施變化到另一個(gè)實(shí)施。此外，應(yīng)當(dāng)理解，這種開發(fā)努力可為復(fù)雜且耗時(shí)的，但是對(duì)于受益于本公開的技術(shù)人員而言，仍將是設(shè)計(jì)、制作和制造的日常工作。當(dāng)介紹本發(fā)明的各種實(shí)施例的元件時(shí)，冠詞“一”、“一個(gè)”、“該”和“所述”意圖表示存在元件中的一個(gè)或更多個(gè)。用語“包括”、“包含”和“具有”意圖是包含的，并且表示可存在除了列出的元件之外的附加元件。如在下面詳細(xì)地討論的，公開的實(shí)施例包括具有多于一個(gè)噴射器部分的氣化供給噴射器。例如，氣化供給噴射器可包括以第一流速噴射第一燃料的第一噴射器部分。氣化供給噴射器還可包括以第二流速噴射第二燃料的第二噴射器部分。第一燃料可與第二燃料不同或相同。第一流速可對(duì)應(yīng)于低流速或起動(dòng)流速，并且第二流速可對(duì)應(yīng)于高流速或正常操作條件流速。在某些實(shí)施例中，第一燃料和第二燃料可彼此不同或彼此相同。另外，通過設(shè)置低流速噴射器部分，氣化供給噴射器可有助于IGCC發(fā)電裝置或利用合成氣的其它應(yīng)用遵守排放法規(guī)。例如，可必需的是將未處理合成氣發(fā)送到它可在其中安全地燃燒的火焰，直到氣化器處于足夠壓力。因此，通過在起動(dòng)期間以非常低的流速操作，通過燃燒未處理合成氣而由IGCC發(fā)電裝置產(chǎn)生的排放物可顯著地減少。因此，氣化供給噴射器利用低流速噴射器部分的操作可使IGCC發(fā)電裝置能夠在由排放法規(guī)設(shè)定的排放物閾值處或在其之下操作。除了以上描述的具有多個(gè)噴射器部分的氣化供給噴射器之外，IGCC發(fā)電裝置可包括燃料循環(huán)系統(tǒng)，其使液體燃料循環(huán)，并且將液體燃料供應(yīng)到氣化供給噴射器。通過使液體燃料循環(huán)，因?yàn)橐后w燃料不維持停滯，所以由液體燃料的沉積引起的堵塞可減少。另外，IGCC發(fā)電裝置可包括燃料控制器，其將信號(hào)發(fā)送到流控制元件，以至少基于在氣化供給噴射器下游的壓力而使氣化供給噴射器從噴射第一燃料轉(zhuǎn)變?yōu)閲娚涞诙剂?。例如，僅當(dāng)氣化器壓力達(dá)到閾值時(shí)，下游過程可接收由氣化器生產(chǎn)的合成氣。這在如下裝置中可為特別重要的，其中，在氣化鏈供給到共同下游單元中，并且供給到共同下游單元中的其它氣化鏈中的一個(gè)或更多個(gè)操作。因此，僅當(dāng)氣化器或第一下游過程(例如，在氣化器下游的第一過程)能夠?qū)⒑铣蓺廨斔偷较掠芜^程并且下游過程能夠接收合成氣時(shí)，燃料控制器可將信號(hào)發(fā)送到流控制元件，以從利用第一噴射器部分轉(zhuǎn)變?yōu)槔玫诙娚淦鞑糠?。因此，在一些?shí)施例中，燃料控制器還可與下游單元、其它氣化鏈和主控制系統(tǒng)中的一個(gè)或更多個(gè)連通，以使可對(duì)操作作出適當(dāng)調(diào)節(jié)，該其它氣化鏈構(gòu)造成將供給輸送到下游單元。在另外的實(shí)施例中，燃料循環(huán)系統(tǒng)可包括供應(yīng)清潔流體(例如水)和吹掃氣體的流動(dòng)路徑。清潔流體可用于清潔不使用時(shí)的包含液體燃料的 流動(dòng)路徑。另外，在移除液體燃料之后，吹掃氣體可用于從流動(dòng)路徑吹掃或者移除清潔流體。停滯液體燃料的堵塞和氧化和/或焦化可通過利用燃料循環(huán)系統(tǒng)從不使用時(shí)的流動(dòng)路徑移除液體燃料而減少或者消除?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)向附圖，圖1是IGCC發(fā)電裝置10的部分的實(shí)施例的圖，IGCC發(fā)電裝置10可生產(chǎn)和燃燒合成氣體，即，合成氣。如在下面詳細(xì)地討論的，IGCC發(fā)電裝置10可包括具有第一噴射器部分和第二噴射器部分的氣化供給噴射器的實(shí)施例、燃料循環(huán)系統(tǒng)以及燃料控制器。IGCC發(fā)電裝置10可包括燃料12，其可為液體或漿體形式的固體的懸浮液，其可用作用于IGCC發(fā)電裝置10的能量源。燃料10可包括煤、石油焦、油、生物質(zhì)、木基材料、農(nóng)業(yè)廢料、焦油、浙青或其它含碳材料。燃料12和氧14可移動(dòng)到氣化器16。氧14可包括但不受限于高純度氧、空氣、濃縮空氣或任何其它含氧混合物。具體地，氣化器16可包括供給噴射器，以將燃料12和氧14以促進(jìn)有效氣化的方式組合。因此，氣化器16可將燃料12轉(zhuǎn)換成合成氣，例如一氧化碳和氫的組合物。另外，氣化器16可生產(chǎn)其它氣體，諸如但不受限于CO2, H2O, N2、Ar、CH4, HCl、HF、COS、NH3> HCN和H2S。在某些實(shí)施例中，燃料12可包括多種燃料，諸如第一燃料和第二燃料，它們可彼此相同或不同。接下來，來自氣化器16的合成氣和副產(chǎn)物可在高溫?zé)峄厥障到y(tǒng)18中被部分冷卻。例如，高溫?zé)峄厥障到y(tǒng)18可包括熱交換器，其中，來自氣化器16的熱氣體提供熱以從水產(chǎn)生蒸汽。由高溫?zé)峄厥障到y(tǒng)18生產(chǎn)的蒸汽可使用在IGCC發(fā)電裝置10中的其它地方。接下來，來自高溫?zé)峄厥障到y(tǒng)18的冷卻氣體可在驟冷系統(tǒng)20中被進(jìn)一步冷卻。具體地，來自高溫?zé)峄厥障到y(tǒng)18的氣體可與驟冷系統(tǒng)中的水直接接觸，以從氣體部分地移除不需要的副產(chǎn)物。例如，氣化器16可產(chǎn)生熔渣，其可在驟冷步驟之后變成濕的灰燼材料。包含熔渣的水可從驟冷系統(tǒng)20傳遞到熔渣移除系統(tǒng)22。熔渣移除系統(tǒng)22可生產(chǎn)熔渣24，其可被丟掉或者用作路基或者作為另一種建筑材料。接下來，來自驟冷系統(tǒng)20的部分洗滌的合成氣可傳送到合成氣洗滌系統(tǒng)26，以利用附加的過程用水進(jìn)一步冷卻和洗滌。來自驟冷系統(tǒng)20和合成氣洗滌系統(tǒng)26 二者的過程用水以及來自熔渣移除系統(tǒng)22的熔渣水可積聚被稱為“細(xì)粉”的炭和細(xì)灰的小顆粒。因此，來自驟冷系統(tǒng)20和合成氣洗滌系統(tǒng)26的過程用水和來自熔渣移除系統(tǒng)22的熔渣水可傳送到細(xì)粉處理系統(tǒng)28以移除細(xì)粉30。細(xì)粉30可再循環(huán)到氣化器，或者像熔渣24 —樣，可被丟掉或者在IGCC發(fā)電裝置10外部使用。來自細(xì)粉處理系統(tǒng)28的水再循環(huán)到驟冷系統(tǒng)20和/或合成氣洗滌系統(tǒng)26。接下來，來自合成氣洗滌系統(tǒng)26的合成氣可傳送到低溫氣體冷卻(LTGC)/變換系統(tǒng)32。例如，LTGC/變換系統(tǒng)32可包括一個(gè)或更多個(gè)熱交換器，其將熱從合成氣傳遞到其它介質(zhì)，諸如來自鍋爐供給水系統(tǒng)的鍋爐供給水、蒸汽冷凝物或水。LTGC/變換系統(tǒng)32還可包括執(zhí)行水煤氣變換反應(yīng)的裝備，該水煤氣變換反應(yīng)包括使一氧化碳與水反應(yīng)以生產(chǎn)二氧化碳和氫。接下來，來自LTGC/變換系統(tǒng)32的合成氣可傳遞到酸性氣體移除系統(tǒng)34，其可從合成氣移除一種或更多種酸性氣體36。酸性氣體36的實(shí)例包括但不受限于硫化氫、硫化羰和二氧化碳。最后，來自酸 性氣體移除系統(tǒng)34的處理合成氣可傳送到一個(gè)或更多個(gè)下游使用者38，其中，它可用作例如諸如用于氨或羰基類化學(xué)物(oxochemicals)的生產(chǎn)的IGCC或化學(xué)合成裝置的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃料。從合成氣洗滌系統(tǒng)26穿過LTGC/變換系統(tǒng)32、酸性氣體移除系統(tǒng)34并到下游使用者38的合成氣的路徑可被稱為正常操作流40。然而，在氣化器16或IGCC發(fā)電裝置10的起動(dòng)和/或待命期間，可不使用正常操作流40。例如，LTGC/變換系統(tǒng)32和/或酸性氣體移除系統(tǒng)34可在起動(dòng)或接收合成氣之前具有待滿足的某些標(biāo)準(zhǔn)。因此，來自合成氣洗滌系統(tǒng)26的未處理合成氣可轉(zhuǎn)向到火焰42，以燃燒并作為燒盡氣體(flare off-gas)44排放到大氣?；鹧?2的使用可最小化成減少未處理合成氣的浪費(fèi)。具體地，在氣化器16的起動(dòng)期間，來自合成氣洗滌系統(tǒng)26的未處理合成氣可沿著第一起動(dòng)路徑46直接運(yùn)送到火焰42。一旦氣化器16和合成氣洗漆系統(tǒng)26例如處于穩(wěn)定狀態(tài)或運(yùn)轉(zhuǎn)(lined out)并且處于期望壓力，則在LTGC/變換系統(tǒng)32中接收未處理合成氣的壓力標(biāo)準(zhǔn)可被滿足，并且未處理合成氣可沿著第二起動(dòng)路徑48從火焰42轉(zhuǎn)向到LTGC/變換系統(tǒng)32。接著，來自LTGC/變換系統(tǒng)32的未處理合成氣可沿著第二起動(dòng)路徑48直接運(yùn)送到火焰42。一旦LTGC/變換系統(tǒng)32的操作處于穩(wěn)定狀態(tài)并且處于期望壓力，則未處理合成氣可沿著正常操作路徑40運(yùn)送到酸性氣體移除系統(tǒng)34和/或下游使用者38，該期望壓力可對(duì)應(yīng)于在酸性氣體移除系統(tǒng)34和/或其它下游使用者38中接收合成氣的壓力標(biāo)準(zhǔn)?？蛇x地，在酸性氣體移除系統(tǒng)34的處理之后，處理合成氣38可沿著第三起動(dòng)路徑50運(yùn)送到火焰42，直到處理合成氣38處于穩(wěn)定狀態(tài)并且處于期望壓力，其可對(duì)應(yīng)于在下游使用者38中接收處理合成氣38的壓力標(biāo)準(zhǔn)。在另外的實(shí)施例中，連續(xù)的合成氣接收系統(tǒng)中的每一個(gè)(例如，LTGC/變換系統(tǒng)32、酸性氣體移除系統(tǒng)34和/或下游使用者38)在IGCC發(fā)電裝置10的起動(dòng)之前或與其一致地操作，并且起動(dòng)速率保持足夠低，使得連續(xù)的合成氣接收系統(tǒng)均可在滿足相關(guān)接收準(zhǔn)則時(shí)容易地接收合成氣流，而無需燃燒。例如，酸性氣體移除系統(tǒng)34可利用惰性氣體預(yù)先加壓，并且在起動(dòng)和接收任何合成氣之前完全地操作?？蛇x地，一個(gè)或更多個(gè)平行氣化鏈52已經(jīng)可處于操作，該操作在氣化器16起動(dòng)的情況下共享一個(gè)或更多個(gè)下游單元(例如，包括但不受限于LTGC/變換系統(tǒng)32、酸性氣體移除系統(tǒng)34或下游使用者38的、在合成氣洗滌系統(tǒng)26下游的單元中的一個(gè)或更多個(gè))，使得對(duì)應(yīng)的下游單元已經(jīng)可操作。雖然在圖1中示出在合成氣洗滌系統(tǒng)下游的連接，但是平行氣化鏈52還可連接在例如LTGC/變換系統(tǒng)32、酸性氣體移除系統(tǒng)34或下游使用者38下游。如在下面詳細(xì)地討論的，氣化器16的供給噴射器可包括低流速部分和高流速部分。因此，供給噴射器的低流速部分可用于沿著第一起動(dòng)路徑46、第二起動(dòng)路徑48或第三起動(dòng)路徑50的起動(dòng)。當(dāng)使用第一起動(dòng)路徑46、第二起動(dòng)路徑48或第三起動(dòng)路徑50時(shí)，未處理合成氣引導(dǎo)到火焰42以燃燒成燒盡氣體44。排放法規(guī)可限制燒盡氣體44中的某些材料(諸如但不受限于硫化氫和硫化羰)的量或流速。傳送到火焰42的未處理合成氣的較低流速可減小在燒盡氣體44中排放的調(diào)節(jié)材料的流速。因此，供給噴射器的低流速部分的使用可便于IGCC發(fā)電裝置10在起動(dòng)和/或待命期間在排放閾值處或低于排放閾值的操作。在另外的實(shí)施例中，當(dāng)未處理合成氣未引導(dǎo)到火焰42而是相反地被容納時(shí)，可使用供給噴射器的低流速部分，直到在氣化器16、高溫?zé)峄厥障到y(tǒng)18、驟冷系統(tǒng)20、合成氣洗滌系統(tǒng)26、LTGC/變換系統(tǒng)32、酸性氣體移除系統(tǒng)34或下游使用者38中的任何一個(gè)內(nèi)滿足壓力標(biāo)準(zhǔn)。圖2是可與以上描述的IGCC發(fā)電裝置10的氣化器16 —起使用的燃料循環(huán)系統(tǒng)56的圖。具體地，燃料循環(huán)系統(tǒng)56聯(lián)接于可布置在氣化器16中的氣化供給噴射器58。氣化供給噴射器58包括上游側(cè)60和下游側(cè)62。供給噴射器58的下游側(cè)62可暴露于在氣化器16中產(chǎn)生的熱氣體。如圖2所示，供給 噴射器58包括多個(gè)通路(例如，同心通路)。具體地，供給噴射器58可包括關(guān)于彼此同心地配置的第一或中心通路64、第二通路66、第三通路68、第四通路70和第五通路72。在某些實(shí)施例中，第一通路64、第三通路68和第五通路72可將氧14運(yùn)送到下游側(cè)62，而第二通路66和第四通路70可將燃料12運(yùn)送到下游側(cè)62。在其它實(shí)施例中，燃料12和氧14可流動(dòng)穿過供給噴射器58的不同通路。供給噴射器58的第一或低流速部分69可包括可在氣化器16的起動(dòng)期間使用的第一通路64、第二通路66和第三通路68。第四通路70和第五通路72限定供給噴射器58的第二或高流速部分73，其可在供給噴射器58的正常操作期間使用。圖2中示出的供給噴射器58的第一部分69和第二部分73可構(gòu)造成以多個(gè)不同速率操作。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，第一部分69可構(gòu)造成以起動(dòng)速率和正常操作速率操作，該正常操作速率可或不可與起動(dòng)速率相同。相似地，第二部分73可構(gòu)造成以初始速率和正常操作速率操作，該正常操作速率可或不可與初始速率相同。例如，第一部分69的正常操作速率可在氣化器16的正常操作速率的2%到50%、5%到40%或10%到25%之間。第一部分69的起動(dòng)速率可在第一部分69的正常操作速率的10%到110%、30%到100%或50%到100%之間。第二部分73的初始速率可在氣化器16的正常操作速率的10%到110%、30%到100%或50%到100%之間。另外，在氣化器16的起動(dòng)期間，第一部分69可以以起動(dòng)速率操作，隨后以第一部分69的正常操作速率操作。接著，第二部分73可以以初始速率操作，隨后以第二部分73的正常操作速率操作。在某些實(shí)施例中，在第二部分73的操作期間，第一部分69可繼續(xù)以第一部分69的正常操作速率操作。在其它實(shí)施例中，如下所述，在第二部分73的操作期間，第一部分69可被切斷，并且利用吹掃氣體吹掃。在另外的實(shí)施例中，在氣化器16的起動(dòng)期間，第一部分69可以以起動(dòng)速率操作，并且第二部分73同時(shí)可以以初始速率操作。在又一些實(shí)施例中，第一部分69和第二部分73 二者可構(gòu)造成以僅大于以上描述的兩個(gè)速率操作。燃料循環(huán)系統(tǒng)56還包括燃料存儲(chǔ)箱74。在某些實(shí)施例中，燃料循環(huán)泵76可用于使燃料12從燃料存儲(chǔ)箱74循環(huán)穿過低壓再循環(huán)流動(dòng)路徑78，其使燃料12返回到燃料存儲(chǔ)箱74。在其它實(shí)施例中，燃料循環(huán)泵76可省略。燃料升壓泵80可用于將燃料從低壓再循環(huán)流動(dòng)路徑78傳遞到使燃料12返回到燃料存儲(chǔ)箱74的高壓再循環(huán)流動(dòng)路徑82，并且將燃料12供應(yīng)到供給噴射器58。在某些實(shí)施例中，燃料升壓泵80可為正排量泵。高壓再循環(huán)流動(dòng)路徑82可包括第一再循環(huán)隔斷閥84和第二再循環(huán)隔斷閥86。另外，高壓再循環(huán)流動(dòng)路徑82可包括再循環(huán)回壓閥88和回流閥90。關(guān)于與燃料循環(huán)系統(tǒng)56相關(guān)的清潔和吹掃操作在下面更詳細(xì)地描述圖2中示出的燃料循環(huán)系統(tǒng)56的閥84，86，88，90以及其它閥的作用。如圖2所示，第一或低流速流動(dòng)路徑100連接于高壓再循環(huán)流動(dòng)路徑82，第一或低流速流動(dòng)路徑100聯(lián)接于供給噴射器58的第一部分69。第一流動(dòng)路徑100包括第一隔斷閥102、第二隔斷閥104和止回閥106。第二或高流速流動(dòng)路徑92還聯(lián)接于高壓再循環(huán)流動(dòng)路徑82，第二或高流速流動(dòng)路徑92將燃料運(yùn)送到供給噴射器58的第二部分73。第二流動(dòng)路徑92包括第一隔斷閥94、第二隔斷閥96和止回閥98。接下來，清潔流體流動(dòng)路徑108聯(lián)接于第一流動(dòng)路徑100、第二流動(dòng)路徑92和高壓再循環(huán)流動(dòng)路徑82。具體地，清潔流體流動(dòng)路徑108將清潔流體110運(yùn)送穿過止回閥112、第一隔斷閥116、第二隔斷閥114和第三隔斷閥118。在某些實(shí)施例中，止回閥可位于閥114，116和118下游。清潔流體110的實(shí)例包括但不受限于水、冷凝物、鍋爐供給水等。相似地，吹掃氣體流動(dòng)路徑120將吹掃氣體122運(yùn)送穿過止回閥124、第一隔斷閥128和第二隔斷閥126到第一流動(dòng)路徑100和第二流動(dòng)路徑92。在某些實(shí)施例中，止回閥可位于閥126和128下游。吹掃氣體122的實(shí)例包括但不受限于氮、二氧化碳等。在某些實(shí)施例中，沖洗管線130可聯(lián)接于高壓再循環(huán)流動(dòng)路徑82。沖洗管線130可用于將材料運(yùn)送穿過沖洗閥134到集存槽132。另外，燃料循環(huán)系統(tǒng)56的某些實(shí)施例可包括控制器136，其可將信號(hào)138發(fā)送和/或接收到燃料循環(huán)系統(tǒng)56的各種閥和泵。此外，控制器136可從諸如傳感器135的布置在燃料循環(huán)系統(tǒng)56中的各種傳感器接收信號(hào)138，該各種傳感器可提供關(guān)于例如壓力、溫度、流速和/或成分的信息。在可選實(shí)施例中，低流速部分69可由第一燃料循環(huán)系統(tǒng)137供應(yīng)，并且高流速部分73可由第二燃料循環(huán)系統(tǒng)139供應(yīng)。第一燃料循環(huán)系統(tǒng)137和第二燃料循環(huán)系統(tǒng)139可均包括與示出用于燃料循環(huán)系統(tǒng)56的構(gòu)件相似的分離構(gòu)件，諸如分離的燃料升壓泵80、燃料存儲(chǔ)箱74、再循環(huán)流動(dòng)路徑78和燃料循環(huán)泵76。因此，在這種實(shí)施例中，燃料循環(huán)系統(tǒng)56包括第一燃料循環(huán)系統(tǒng)137和第二燃料循環(huán)系統(tǒng)139，其中，到供給噴射器58的燃料12的流速通過分離地調(diào)節(jié)第一燃料循環(huán)系統(tǒng)137和第二燃料循環(huán)系統(tǒng)139的兩個(gè)燃料升壓泵80的速度而控制。換言之，沒有一個(gè) 共享的再循環(huán)流動(dòng)路徑82用于供應(yīng)低流速部分69和高流速部分73 二者。在又一個(gè)可選實(shí)施例中，諸如閥131和133的與再循環(huán)回壓閥88相似的閥可布置在第二隔斷閥104和96中的每一個(gè)的上游或下游，以有助于調(diào)整分別到低流速部分69和高流速部分73的燃料12的流。圖3示出了可用于操作燃料循環(huán)系統(tǒng)56的過程280的流程圖。在第一步驟282中，燃料12可利用燃料升壓泵80循環(huán)穿過高壓再循環(huán)流動(dòng)路徑82。具體地，第一再循環(huán)隔斷閥84、第二再循環(huán)隔斷閥86和回流閥90開啟成使燃料12能夠流動(dòng)到燃料存儲(chǔ)箱74和從燃料存儲(chǔ)箱74流動(dòng)。另外，再循環(huán)回壓閥88可至少部分地或100%開啟成使燃料12能夠流動(dòng)穿過高壓再循環(huán)流動(dòng)路徑82，同時(shí)保持可需要用于控制的、在系統(tǒng)上的足夠背壓。第一隔斷閥102和94閉合成有助于防止燃料進(jìn)入第一流動(dòng)路徑100和第二流動(dòng)路徑92。另夕卜，沖洗閥134、吹掃氣體流動(dòng)路徑120的第一隔斷閥128和第二隔斷閥126，以及清潔流體流動(dòng)路徑108的第三隔斷閥118可閉合。此外，在第一步驟282之前，燃料12可已經(jīng)利用燃料循環(huán)泵76循環(huán)穿過低壓再循環(huán)流動(dòng)路徑78。燃料12的循環(huán)可有助于防止燃料12的停滯，其可引起燃料循環(huán)系統(tǒng)56的堵塞。接下來，在第二步驟284中，可清潔和吹掃第一流動(dòng)路徑100和第二流動(dòng)路徑92。具體地，清潔流體110可通過分別開啟第一隔斷閥116和第二隔斷閥114而引入到第一流動(dòng)路徑100和第二流動(dòng)路徑92中。另外，第二隔斷閥96和104開啟成使清潔流體110能夠至少部分地沖洗第一流動(dòng)路徑100和第二流動(dòng)路徑92并且進(jìn)入供給噴射器58。止回閥112有助于防止燃料12回流到清潔流體110中。在某些實(shí)施例中，若干止回閥可用于防止燃料12的回流。 接下來，吹掃氣體122可流動(dòng)穿過吹掃氣體流動(dòng)路徑120以有助于從第一流動(dòng)路徑100和第二流動(dòng)路徑92吹掃或移除清潔流體110。具體地，吹掃氣體122可通過分別開啟第一隔斷閥128和第二隔斷閥126而引入到第一流動(dòng)路徑100和第二流動(dòng)路徑92中。另夕卜，第二隔斷閥96和104閉合成提供在高壓再循環(huán)流動(dòng)路徑82與供給噴射器58之間的雙閥和緩沖區(qū)隔離。換言之，第一流動(dòng)路徑100和第二流動(dòng)路徑92 二者通過兩個(gè)閥(例如，用于第一流動(dòng)路徑100的第一隔斷閥102和第二隔斷閥104以及用于第二流動(dòng)路徑92的第一隔斷閥94和第二隔斷閥96)和位于兩個(gè)閥之間的清潔流體110的緩沖區(qū)與供給噴射器分離。另外，清潔流體110的供應(yīng)壓力可高于燃料12的最大可達(dá)到供應(yīng)壓力。因此，如果閥94，96，102或104中的任何一個(gè)泄漏，則燃料12將不可能進(jìn)入雙閥之間的空間。這種雙閥和緩沖區(qū)隔離可設(shè)置用于在燃料循環(huán)系統(tǒng)56與供給噴射器58之間的可靠分離。另外，當(dāng)使用用于隔離的雙閥和緩沖區(qū)配置時(shí)，上游閥(例如，閥102或94)可首先閉合，下游閥(例如，閥104或96)可其次閉合，并且清潔流體閥(例如，閥116或114)可最后開啟。止回閥106和98還有助于防止從供給噴射器58分別回流到第一流動(dòng)路徑100和第二流動(dòng)路徑92中。另外，止回閥124有助于防止清潔流體110回流到吹掃氣體122中。在某些實(shí)施例中，若干止回閥可用于防止清潔流體110的回流。在可選實(shí)施例中，清潔流體110的緩沖區(qū)可在啟動(dòng)燃料12的流動(dòng)之前建立。具體地，在第二隔斷閥96和104閉合的情況下，清潔流體110的流可沿著高壓再循環(huán)流動(dòng)路徑82啟動(dòng)到集存槽流動(dòng)路徑130和集存槽132。接著，第一隔斷閥94和102可閉合。使用該實(shí)施例有助于防止或最小化流動(dòng)到氣化器16中的清潔流體110的量。在又一些實(shí)施例中，步驟284在沒有上述步驟284的清洗部分的情況下被執(zhí)行(即，可僅吹掃第一流動(dòng)路徑100和第二流動(dòng)路徑92)。在第三步驟286中，燃料12和氧14供應(yīng)到供給噴射器58的第一部分69。首先，燃料12可引入到第一流動(dòng)路徑100中。具體地，第一隔斷閥102和第二隔斷閥104開啟成將燃料12引導(dǎo)到供給噴射器58中。另外，第一隔斷閥116和128可閉合成阻止清潔流體110和吹掃氣體122流動(dòng)到第一流動(dòng)路徑100中。此外，回壓閥88可略微閉合或進(jìn)一步調(diào)節(jié)成有助于將燃料12的部分從高壓再循環(huán)流動(dòng)路徑82引導(dǎo)到第一流動(dòng)路徑100。例如，回壓閥88可閉合到在大約20%到90%、40%到80%或50%到70%之間。換言之，回壓閥88可用于調(diào)節(jié)流動(dòng)穿過高壓再循環(huán)流動(dòng)路徑82的燃料12的流速與流動(dòng)穿過第一流動(dòng)路徑100的燃料12的流速的比值。在其它實(shí)施例中，回壓閥88可用于調(diào)節(jié)流動(dòng)穿過第一流動(dòng)路徑100的燃料12的流速與流動(dòng)穿過第二流動(dòng)路徑92的燃料12的流速的比值?？衫昧髁坑?jì)或相似的裝置確定流速。另外，控制器136可將信號(hào)138發(fā)送到諸如閥的流控制裝置，以在燃料12到達(dá)供給噴射器58的下游側(cè)62之后就將氧14引入到供給噴射器58的第一通路64和第三通路68。因此，供給噴射器58可利用供給噴射器58的第一部分69以低流速操作。例如，低燃料流速可在第一部分69的正常流速的大約10%到110%、30%到100%或50%到100%之間。另外，由于熱損失效應(yīng)，故與高生產(chǎn)量操作相比，保持氣化器溫度所需的氧與燃料的比值可在非常低的生產(chǎn) 量下為更高的。相反地，與高生產(chǎn)量操作相比，與燃料和氧供給物一起引入的溫度慢化劑的量可在非常低的生產(chǎn)量下為更低的。因此，控制器136還可用于隨著生產(chǎn)量增大而減小氧與燃料的比值和/或增大慢化劑供給速率，以便使氣化器16溫度保持在期望范圍內(nèi)。換言之，控制器136可用于在整個(gè)過程280中調(diào)節(jié)氧與燃料的比值和/或慢化劑供給速率，以使氣化器16溫度保持在期望范圍內(nèi)。此外，在第三步驟286期間，第二流動(dòng)路徑92可繼續(xù)利用吹掃氣體122吹掃。具體地，供給噴射器58的高流速部分73的第四通路70和第五通路72 二者可利用吹掃氣體122吹掃。在某些實(shí)施例中，吹掃氣體122的供應(yīng)壓力可高于氣化器16內(nèi)的最大可達(dá)到壓力，以有助于防止材料從氣化器16回流到吹掃氣體122的供應(yīng)中。此外，與在清洗期間或在清洗之后相比，吹掃氣體122的流速可在第一部分69的操作期間處于不同速率。在第四步驟288中，燃料12和氧14供應(yīng)到供給噴射器58的第二部分73。首先，燃料12可引入到第二流動(dòng)路徑92中。具體地，第一隔斷閥94和第二隔斷閥96開啟成將燃料12引導(dǎo)到供給噴射器58中。另外，第二隔斷閥114和126可閉合成阻止清潔流體110和吹掃氣體122流動(dòng)到第二流動(dòng)路徑92中。此外，回壓閥88可閉合成有助于將燃料12從燃料升壓泵80引導(dǎo)到第一流動(dòng)路徑100和第二流動(dòng)路徑92 二者。在一些實(shí)施例中，回壓閥88可維持略微開啟以保持燃料12穿過高壓再循環(huán)流動(dòng)路徑82的一些循環(huán)。另外，回壓閥88的閉合可通過控制器136緩慢地執(zhí)行以逐漸地增大穿過第二流動(dòng)路徑92和供給噴射器58的燃料12的流速。在第四步驟288的較高流速下，與低生產(chǎn)量操作相比，保持氣化器溫度所需的氧與燃料的比值可為較低的(取決于流速變化的量)。大體上，第二部分73的操作可產(chǎn)生氣化器16的生產(chǎn)量的有效階躍變化。然而，穿過第二流動(dòng)路徑92的燃料12的流速的增大速率可受限于有助于防止供給噴射器58的第一部分69的火焰(即，反應(yīng)區(qū)域)的撲滅。另外，控制器136可將信號(hào)138發(fā)送到諸如閥的流控制裝置，以在燃料12到達(dá)供給噴射器58的第二部分73的下游側(cè)62之后就將氧14引入到供給噴射器58的第五通路72?？刂破?36還可限制氧14的流速的增大速率，以與穿過第二流動(dòng)路徑92的燃料12的流速的增大一致，同時(shí)包含偏差以減小氧與燃料的比值，以使氣化器16溫度可保持在期望極限內(nèi)。另外，控制器136可增大溫度慢化劑的速率，同時(shí)還調(diào)節(jié)氧與燃料的比值，或者對(duì)應(yīng)地增大與第一部分69和第二部分73的操作相關(guān)的穿過氣化器16的燃料的總生產(chǎn)量，而不調(diào)節(jié)氧與燃料的比值。因此，供給噴射器58可利用供給噴射器58的第一部分69和第二部分73 二者以正常流速操作。在一些實(shí)施例中，第一部分69可被斷開并且利用吹掃氣體122進(jìn)行吹掃(例如，連續(xù)的吹掃)，同時(shí)使用第二部分73。在其它實(shí)施例中，僅第一部分69的選定通路被斷開并且利用吹掃氣體122吹掃。在第五步驟290中，當(dāng)前未用于使燃料12流動(dòng)到供給噴射器58的高壓再循環(huán)流動(dòng)路徑82的部分可利用清潔流體110清潔。具體地，第一再循環(huán)隔斷閥84可閉合成使高壓再循環(huán)流動(dòng)路徑82與第一流動(dòng)路徑100和第二流動(dòng)路徑92隔離。另外，再循環(huán)回壓閥88可完全開啟。此外，回流閥90可閉合成有助于防止清潔流體110進(jìn)入燃料存儲(chǔ)箱74，并且沖洗閥134可開啟成將燃料12和清潔流體110沿著集存槽流動(dòng)路徑130引導(dǎo)到集存槽132。此時(shí)，第三隔斷閥118可開啟成將清潔流體110引導(dǎo)到循環(huán)路徑82。第一隔斷閥116和第二隔斷閥114已經(jīng)閉合。燃料12的任何可能沉積和堵塞可通過從未用于使燃料12流動(dòng)到供給噴射器58的高壓再循環(huán)流動(dòng)路徑82的部分移除燃料12而避免。在吹掃完成之后，第二再循環(huán)隔斷閥86可閉合，并且第三隔斷閥118保持開啟以提供雙閥和緩沖區(qū)隔離。另外，回壓閥88可閉合。在可選實(shí)施例中，步驟284的清潔流體部分在步驟282之前執(zhí)行，其中，隔斷閥104和96閉合，并且清潔流體運(yùn)送穿過隔斷閥102和94，并且穿過閥86，88和134到集存槽132。清潔流體110的流保持達(dá)建立在閥102和104與閥94和96之間的清潔流體緩沖區(qū)的足夠時(shí)段，其包括閥102和94閉合所需的時(shí)間。另外，至少一個(gè)隔離閥使用在隔斷閥102和94上游的管道分支的上游，以有助 于最小化到升壓泵80的排出側(cè)的清潔流體110的流，同時(shí)建立緩沖區(qū)。這之后是步驟282，接著是步驟284的吹掃部分，并且接著是步驟286，288和 290。圖4是可與過程280 —起使用的燃料循環(huán)系統(tǒng)56的另一個(gè)實(shí)施例的方塊圖。在示出的實(shí)施例中，供給噴射器58包括較少通路。具體地，供給噴射器58包括第一通路64、第二通路66和第三通路68。第一通路64和第三通路68可將氧14運(yùn)送到下游側(cè)62,而第二通路66可將燃料12運(yùn)送到下游側(cè)62。第一通路64可在關(guān)于供給噴射器58的軸向方向上移動(dòng)。例如，控制器136可將信號(hào)138發(fā)送到致動(dòng)器140或相似機(jī)構(gòu)，以使第一通路64軸向地移動(dòng)。因此，第一通路64可朝向下游側(cè)62移動(dòng)以減小第二通路66的孔口或開口，由此減小燃料12的流速。使第一通路64遠(yuǎn)離下游側(cè)62移動(dòng)增大第二通路66的孔口，由此增大燃料12的流速。因此，第一通路64的軸向調(diào)節(jié)可用于使供給噴射器58在低流速模式(例如，第一通路64下降)與高流速模式(例如，第一通路64上升)之間切換。例如，低流速模式的流速可在低流速模式正常操作條件的流速的大約10%到110%、30%到100%或50%到100%之間。就此而論，在某些實(shí)施例中，第一流動(dòng)路徑100和第二流動(dòng)路徑92不可運(yùn)送到供給噴射器58的分離燃料通路。相反地，第一流動(dòng)路徑100和第二流動(dòng)路徑92可在供給噴射器58上游的接頭150處連結(jié)在一起。在其它實(shí)施例中，第一通路64可移動(dòng)成調(diào)節(jié)燃料12的速度而不是調(diào)節(jié)燃料12的流速，這可導(dǎo)致第一通路64的較少移動(dòng)，由此減少末端磨損。在這種實(shí)施例中，諸如圖2中示出的閥131和133的在供給噴射器58上游的閥可用于調(diào)節(jié)流動(dòng)穿過供給噴射器58的燃料12和其它流體的流速。在初始低生產(chǎn)量操作期間，這些附加閥可與再循環(huán)回壓閥88—起合作地操作，以調(diào)節(jié)在氣化器16與燃料存儲(chǔ)箱74之間的燃料12的比值。接著，當(dāng)燃料12的流速增大時(shí)，閥88可閉合，并且附加閥完全開啟，最后使用用于燃料升壓泵80的速度控制器來提供燃料12的最終流速。雖然在某些實(shí)施例中，低速率操作可用于待命操作，但是因?yàn)殚y88和附加閥的長(zhǎng)期完整性可較少出問題，所以低流速操作可僅受限于起動(dòng)。另外，當(dāng)操作處于關(guān)閉(turndown)模式時(shí)，燃料升壓泵80可以以它的正常低生產(chǎn)量(例如，正常操作條件的50%)操作，以使對(duì)使用閥來控制燃料12的流的需要減少。這種低流速操作還可應(yīng)用于圖2中示出的燃料循環(huán)系統(tǒng)56。在其它實(shí)施例中，供給噴射器58的通路中的一個(gè)或更多個(gè)可為可調(diào)節(jié)的。圖4中示出的燃料循環(huán)系統(tǒng)56的其它方面與關(guān)于圖2在上面描述的方面相似。圖5為供給噴射器58的第一部分69和第二部分73的實(shí)施例的各個(gè)截面圖的分解圖。如圖5所示，第一部分69和第二部分73的各個(gè)通路關(guān)于供給噴射器58的軸線160彼此同心。因此，通路可為圓形或環(huán)形通路，或便于本文中描述的氣化器系統(tǒng)的操作的任何形狀。在第一實(shí)施例166中，第一部分69包括內(nèi)部通路168和外部通路170。例如，內(nèi)部通路168可用于使氧14流動(dòng)，并且外部通路170可用于使燃料12流動(dòng)。如圖5所示，內(nèi)部通路168可遠(yuǎn)離外部通路170的末端171凹進(jìn)成設(shè)置用于燃料12和氧14的附加混合。第二實(shí)施例172包括內(nèi)部通路168、外部通路170和中間通路174。在某些實(shí)施例中，內(nèi)部通路168和外部通路170可用于使氧14流動(dòng)，并且中間通路174可用于使燃料12流動(dòng)。如圖5所示，通路168和174的末端可以以交錯(cuò)配置凹進(jìn)，以改進(jìn)燃料12和氧14的混合。在第三實(shí)施例176中，內(nèi)部通路168的末端169與外部通路170的末端171齊平。相似地，在第四實(shí)施例178中，內(nèi)部通路168、中間通路174和外部通路170的末端均彼此齊平。第三實(shí)施例176和第四實(shí)施例178可使用在不需要燃料12和氧14的附加混合的地方。第五實(shí)施例180包括中心本體182，其可布置在內(nèi)部通路168內(nèi)，并且用于使流動(dòng)穿過內(nèi)部通路168的材料分散成在中心體182的末端18 4處同心地對(duì)齊的發(fā)散噴霧型式(diverging spraypattern)。第一部分69的這種配置可設(shè)置用于流動(dòng)穿過第一部分69和第二部分73的燃料12與氧14之間的增強(qiáng)混合。具體地，圍繞中心本體182流動(dòng)的材料可以以發(fā)散噴霧型式(例如，發(fā)散錐形噴霧)出現(xiàn)，該材料與來自第二部分73中的通路的末端的、以會(huì)聚噴霧型式出現(xiàn)的材料劇烈地相互作用。相似地，第六實(shí)施例186包括中心本體182以及內(nèi)部通路168、中間通路174和外部通路170。第一部分69的各種實(shí)施例可與圖5中示出的第二部分73的實(shí)施例中的一個(gè)或更多個(gè)組合。出于簡(jiǎn)單起見，僅在圖5中示出第二部分73的實(shí)施例的截面圖的一半。換言之，圖5示出了在軸線160左邊的截面圖的一半。第二部分73關(guān)于第一部分69同心地配置。第二部分73的第一實(shí)施例187包括內(nèi)部通路188和外部通路189。因此，第一實(shí)施例187可用于使兩個(gè)脈流分離地流動(dòng)穿過第二部分73。第二實(shí)施例190包括內(nèi)部通路188、外部通路189和中間通路191。因此，第二實(shí)施例190可使三個(gè)脈流分離地流動(dòng)穿過第二部分73。如圖5所示，第一實(shí)施例187和第二實(shí)施例190包括通路的末端的交錯(cuò)配置，以有助于改進(jìn)混合。第三實(shí)施例192包括具有彼此齊平的末端的內(nèi)部通路188和外部通路189。相似地，第四實(shí)施例194包括具有齊平的末端的內(nèi)部通路188、中間通路191和外部通路189。第三實(shí)施例192和第四實(shí)施例194可使用在不需要流動(dòng)穿過第二部分73的材料的附加混合的地方。第五實(shí)施例196包括分隔壁197以及內(nèi)部通路188和外部通路189。因此，第五實(shí)施例196的分隔壁197可用于提供發(fā)散噴霧型式。相似地，第六實(shí)施例198包括分隔壁197以及內(nèi)部通路188、中間通路191和外部通路189。圖6示出了可調(diào)節(jié)供給噴射器210的實(shí)施例的兩個(gè)截面圖。具體地，可調(diào)節(jié)供給噴射器210示出為處于圖6左側(cè)的低流速位置212?？烧{(diào)節(jié)供給噴射器210包括內(nèi)部通路214、中間通路216和外部通路218，它們?nèi)筷P(guān)于軸線160彼此同心。因此，內(nèi)部通路214可為圓形通路，并且中間通路216和外部通路218可為環(huán)形通路。如在圖6左側(cè)示出的，通路214、216和218的末端220均彼此齊平。就此而論，材料通過其從中間通路216流出的開口 222的尺寸至少被內(nèi)部通路214稍微限制。內(nèi)部通路214可如箭頭224所示在軸向方向上遠(yuǎn)離末端220移動(dòng)，以使流動(dòng)穿過中間通路216的材料的流速能夠增大。在圖6右側(cè)，可調(diào)節(jié)供給噴射器210示出為處于高流速構(gòu)造226。如圖6所示，內(nèi)部通路214的末端220定位成遠(yuǎn)離中間通路216和外部通路218的末端220 —距離228。因此，由于現(xiàn)在能夠通過移動(dòng)內(nèi)部通路214而得到的較大開口 222，故流動(dòng)穿過中間通路216的材料可以以較高流速流動(dòng)。因此，可調(diào)節(jié)供給噴射器210可用于在氣化器16的操作期間設(shè)置用于低流速構(gòu)造和高流速構(gòu)造二者。圖7是供給噴射器230的軸向截面圖，其中，冷卻末端和吹掃通路關(guān)于軸線160同心地配置。具體地，冷卻末端232或冷卻導(dǎo)管布置在第一部分69與第二部分73之間，并且冷卻末端232可具有環(huán)形結(jié)構(gòu)。冷卻末端232可被稱為供給噴射器230的第三部分。在某些實(shí)施例中，冷卻末端232還可布置在第二部分73外部。因此，第一部分69和第二部分73二者設(shè)置有冷卻末端232。冷卻流體(例如，水)可循環(huán)穿過冷卻末端232以有助于冷卻供給噴射器230。另外，在某些實(shí)施例中，吹掃氣體234可流動(dòng)穿過專用吹掃通路236，其可環(huán)繞第一部分69和第二部分73 二者。吹掃通路236可被稱為供給噴射器230的第四部分。在某些實(shí)施例中，吹掃通路236可為環(huán)形通路。當(dāng)不使用第一部分69或第二部分73時(shí)，可使用吹掃通路236。例如，在起動(dòng)期間，可在不使用第二部分73的情況下使用第一部分69。因此，吹掃氣體234可流動(dòng)穿過第二部分73的吹掃通路236，以有助于防止在第二部分73的末端上的沉積物的累積 ?？稍跉饣?6的操作期間間歇地或連續(xù)地使用吹掃通路236。此外，吹掃氣體234可用于吹掃不使用的第一部分69或第二部分73的非操作過程流通路。吹掃氣體234的實(shí)例包括但不受限于氮、二氧化碳、蒸汽和相似的氣體。圖8是方法250的流程圖，方法250可用于利用在上面詳細(xì)描述的供給噴射系統(tǒng)56起動(dòng)氣化器16。在第一步驟252中，氣化單元利用供給噴射器58的第一或低流速部分69起動(dòng)，對(duì)于示例性實(shí)施例，該氣化單元包括氣化器16、高溫?zé)峄厥?8、驟冷20、熔渣移除
22、合成氣洗滌26和細(xì)粉移除28?？蛇x地，可調(diào)節(jié)供給噴射器210的第一通路64可調(diào)節(jié)成使燃料12以低流速流動(dòng)。生產(chǎn)的未處理合成氣用于使氣化單元加壓，同時(shí)還根據(jù)需要將未處理合成氣放出到火焰42。在第二步驟256中，當(dāng)諸如合成氣洗滌系統(tǒng)26中的氣化單元中的壓力達(dá)到第一閾值時(shí)，來自合成氣洗滌系統(tǒng)26的未處理合成氣重新引導(dǎo)到LTGC/變換系統(tǒng)32，并且過量的未處理合成氣在穿過LTGC/變換系統(tǒng)32之后傳送到火焰42。例如，在LTGC/變換系統(tǒng)32不接收來自另一個(gè)氣化鏈的未處理合成氣的情況下，第一閾值可在正常壓力的大約25%到100%、60%到90%或70%到85%之間，但是不低于LTGC/變換系統(tǒng)32的實(shí)際壓力。當(dāng)氣化器16在該段時(shí)間內(nèi)使用供給噴射器58的第一部分69時(shí)，來自火焰42的排放物可保持在低水平處。在第三步驟260中，當(dāng)LTGC/變換系統(tǒng)32中的壓力達(dá)到第二閾值時(shí)，來自LTGC/變換系統(tǒng)32的輸出從火焰42重新引導(dǎo)到酸性氣體移除系統(tǒng)34和下游使用者38。例如，在酸性氣體移除系統(tǒng)34不接收來自另一個(gè)氣化鏈的未處理氣體的情況下，第二閾值可在正常壓力的大約50%到100%、60%到90%或70到85%之間，但是不低于酸性氣體移除系統(tǒng)34的實(shí)際壓力。均因?yàn)闅饣?6使用供給噴射器58的第一部分69，并且現(xiàn)在處理氣體而不是未處理氣體從酸性氣體移除系統(tǒng)34運(yùn)送到火焰42，所以來自火焰42的排放物現(xiàn)在保持在較低水平處。在第四步驟262中，使用供給噴射器58的第二部分73。第一部分69的使用此時(shí)可停止或繼續(xù)。最后，一旦酸性氣體移除系統(tǒng)34中的壓力達(dá)到第三閾值壓力，則處理合成氣可運(yùn)送到下游使用者38，諸如IGCC發(fā)電裝置10中的燃?xì)鉁u輪，之后速率可逐漸地增大到正常操作條件，如在下面詳細(xì)地討論的。在其它實(shí)施例中，方法250可包括比圖8中示出的步驟更多或更少的步驟。另外，在某些實(shí)施例中，方法250的步驟可按不同的順序執(zhí)行，或者第一閾值壓力和第二閾值壓力可為可變或相同的。例如，如果下游系統(tǒng)(包括但不受限于LTGC/變換系統(tǒng)32或酸性氣體移除系統(tǒng)34)從已經(jīng)操作的氣化鏈接收合成氣，則來自以低流速起動(dòng)的氣化單元的合成氣可與來自已經(jīng)操作的氣化鏈的合成氣組合，并且運(yùn)送到與該合成氣相同的位置。此外，用于氣化單元起動(dòng)的閾值壓力可大致等于下游系統(tǒng)中的壓力。可選地，如果下游系統(tǒng)從已經(jīng)操作的氣化鏈接收合成氣，或者下游系統(tǒng)可對(duì)與利用高流速部分73增大生產(chǎn)量相關(guān)的任何不穩(wěn)定條件特別敏感，則在將合成氣從起動(dòng)的氣化單元重新引導(dǎo)到下游系統(tǒng)中之前，氣化單元的生產(chǎn)量可利用高流速部分73增大。換言之，氣化單元可利用低流速部分69起動(dòng)，合并到下游裝備中，并且接著切換成利用高流速部分73?？蛇x地，氣化單元可利用低流速部分69起動(dòng)，切換成利用高流速部分73,并且接著合并到下游裝備中。在合并到下游裝備中之前切換成利用高流速部分73可有助于防止任何突然的壓力或流沖擊傳播到其它操作氣化鏈或下游系統(tǒng)中。

圖9示出了用于氣化器16的起動(dòng)和操作的燃料12的流速對(duì)時(shí)間的曲線圖300。具體地，時(shí)間302示出在X軸上，并且燃料流速304示出在曲線圖300的Y軸上。如在上面討論的，氣化器16可僅利用供給噴射器58的第一部分69啟動(dòng)。該低流速操作以線306表示在曲線圖300上。如曲線圖300所示，線306描述在諸如10%的大致恒定的流速處的燃料12的起動(dòng)流速。在圖9中標(biāo)示為“通過第二部分的流速開始”的時(shí)間點(diǎn)處，供給噴射器58轉(zhuǎn)變?yōu)槔玫诙糠?3的新操作點(diǎn)308，并且流速經(jīng)歷大約50%的速率的階躍增大。在某些實(shí)施例中，操作點(diǎn)308可在大約12%到100%、15%到75%或20%到60%之間。最后，流速轉(zhuǎn)變?yōu)橛删€310表示的正常操作條件。具體地，正常操作條件由水平線312表示。在各種實(shí)施例中，線306和310的斜率以及操作點(diǎn)308和正常操作條件312的位置可與曲線圖300中示出的斜率和位置不同。另外，線306和310可為線性的、彎曲的、階梯形的等。該書面的描述使用實(shí)例以公開本發(fā)明(包括最佳模式)，并且還使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明(包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)并且執(zhí)行任何并入的方法)。本發(fā)明的可專利范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它實(shí)例。如果這些其它實(shí)例包括不與權(quán)利要求的字面語言不同的結(jié)構(gòu)元件，或者如果這些其它實(shí)例包括與權(quán)利要求的字面語言無顯著差別的等同結(jié)構(gòu)元件，則這些其它實(shí)例意圖在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種系統(tǒng)，其包括: 氣化供給噴射器，其包括: 第一噴射器部分，其構(gòu)造成以第一流速噴射第一燃料；和 第二噴射器部分，其構(gòu)造成以第二流速噴射第二燃料； 燃料循環(huán)系統(tǒng)，其構(gòu)造成使至少一種燃料循環(huán)，并且將所述至少一種燃料供應(yīng)到所述氣化供給噴射器；和 控制器，其構(gòu)造成至少基于在所述氣化供給噴射器下游的壓力而使所述氣化供給噴射器從噴射所述第一燃料轉(zhuǎn)變?yōu)閲娚渌龅诙剂稀?br> 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一流速小于所述第二流速。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一流速小于所述第二流速的大約100% O
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一噴射器部分和所述第二噴射器部分均包括至少一個(gè)燃料導(dǎo)管和至少一個(gè)氧導(dǎo)管，所述至少一個(gè)燃料導(dǎo)管構(gòu)造成噴射相應(yīng)的第一燃料或第二燃料，所述至少一個(gè)氧導(dǎo)管構(gòu)造成噴射氧。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一噴射器部分和所述第二噴射器部分均包括至少兩個(gè)同心導(dǎo)管。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一噴射器部分和所述第二噴射器部分均包括至少三個(gè)同心導(dǎo)管。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述氣化供給噴射器構(gòu)造成在所述第一噴射器部分或所述第二噴射器部分不操作時(shí)將連續(xù)吹掃氣體噴射穿過所述第一噴射器部分或所述第二噴射器部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器構(gòu)造成在所述壓力超過閾值時(shí)使所述氣化供給噴射器從噴射所述第一燃料轉(zhuǎn)變?yōu)閲娚渌龅诙剂稀?br> 9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括第三噴射器部分，其構(gòu)造成使冷卻劑循環(huán)穿過冷卻導(dǎo)管。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括第四噴射器部分，其構(gòu)造成將連續(xù)吹掃氣體噴射穿過專用吹掃氣體通路。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一噴射器部分或所述第二噴射器部分中的至少一個(gè)的至少一個(gè)通路構(gòu)造成在軸向方向上移動(dòng)，以調(diào)節(jié)所述第一流速或所述第二流速。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述燃料循環(huán)系統(tǒng)包括至少一個(gè)泵和燃料流動(dòng)路徑，所述至少一個(gè)泵構(gòu)造成使所述至少一種燃料循環(huán)，并且所述燃料流動(dòng)路徑構(gòu)造成將所述至少一種燃料供應(yīng)到所述氣化供給噴射器。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述燃料循環(huán)系統(tǒng)包括第一泵、第一燃料流動(dòng)路徑、第二泵和第二燃料流動(dòng)路徑，所述第一泵構(gòu)造成使所述第一燃料循環(huán)，所述第一燃料流動(dòng)路徑構(gòu)造成將所述第一燃料供應(yīng)到所述氣化供給噴射器，所述第二泵構(gòu)造成使所述第二燃料循環(huán)，所述第二燃料流動(dòng)路徑構(gòu)造成將所述第二燃料供應(yīng)到所述氣化供給噴射器。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器構(gòu)造成調(diào)節(jié)氧對(duì)燃料的比值或慢化劑流速，以控制具有所述氣化供給噴射器的氣化器的溫度。
15.—種系統(tǒng),其包括: 液體燃料箱，其構(gòu)造成存儲(chǔ)液體燃料； 第一流動(dòng)路徑，其構(gòu)造成以低流速將所述液體燃料從所述液體燃料箱供應(yīng)到氣化器噴射器的低流速部分； 第二流動(dòng)路徑，其構(gòu)造成以高流速將所述液體燃料從所述液體燃料箱供應(yīng)到所述氣化器噴射器的高流速部分； 清潔流體流動(dòng)路徑，其構(gòu)造成將清潔流體運(yùn)送到所述第一流動(dòng)路徑和所述第二流動(dòng)路徑，以選擇性地清潔所述第一流動(dòng)路徑和所述第二流動(dòng)路徑；和 吹掃氣體流動(dòng)路徑，其構(gòu)造成將吹掃氣體運(yùn)送到所述第一流動(dòng)路徑和所述第二流動(dòng)路徑，以選擇性地吹掃所述第一流動(dòng)路徑和所述第二流動(dòng)路徑。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括至少一個(gè)升壓泵，其構(gòu)造成將所述液體燃料從所述液體燃料箱傳遞到所述第一流動(dòng)路徑和所述第二流動(dòng)路徑中的至少一個(gè)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括: 液體燃料循環(huán)泵，其構(gòu)造成使所述液體燃料循環(huán)；和 再循環(huán)流動(dòng)路徑，其構(gòu)造成將所述液體燃料從所述液體燃料箱運(yùn)送到所述液體燃料循環(huán)泵、所述第一流動(dòng)路 徑、所述第二流路徑，并且運(yùn)送回到所述液體燃料箱。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述清潔流體包括水。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述吹掃氣體包括氮、二氧化碳或蒸汽中的至少一種或它們的組合。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括布置在所述再循環(huán)流動(dòng)路徑中的回壓閥，其中，所述回壓閥構(gòu)造成調(diào)節(jié)以下比值中的至少一個(gè)，即，流動(dòng)穿過所述再循環(huán)流動(dòng)路徑的所述液體燃料的第一流速與流動(dòng)穿過所述第一流動(dòng)路徑或所述第二流動(dòng)路徑的所述液體燃料的第二流速的比值，或流動(dòng)穿過所述第一流動(dòng)路徑的所述液體燃料的第三流速與流動(dòng)穿過所述第二流動(dòng)路徑的所述液體燃料的第四流速的比值。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述氣化器噴射器的低流速部分或高流速部分中的至少一個(gè)的至少一個(gè)通路構(gòu)造成在軸向方向上移動(dòng)，以調(diào)節(jié)所述低流速或所述高流速中的至少一個(gè)。
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述氣化器噴射器的低流速部分和高流速部分均包括至少兩個(gè)同心導(dǎo)管。
23.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一流動(dòng)路徑或所述第二流動(dòng)路徑中的至少一個(gè)包括泵和閥，所述閥構(gòu)造成至少部分地控制所述液體燃料的流速。
24.—種系統(tǒng),其包括: 控制系統(tǒng)，其構(gòu)造成: 起動(dòng)氣化單元，以利用噴射器的低流速部分將第一燃料以低流速噴射到所述氣化單元的氣化器中來生產(chǎn)合成氣； 當(dāng)所述氣化單元的第一壓力達(dá)到第一閾值時(shí)，將所述合成氣重新引導(dǎo)到所述氣化單元的第一單元；當(dāng)所述氣化單元的第一單元的第二壓力達(dá)到第二閾值時(shí)，將所述合成氣重新引導(dǎo)到所述氣化單元的第二單元；并且 在所述氣化單元壓力達(dá)到所述第一閾值或所述第二閾值中的至少一個(gè)之后，起動(dòng)所述噴射器的高流速部分以將第二燃料以高流速噴射到所述氣化器中，以增大所述合成氣的流速。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述低流速小于所述高流速的大約100% O
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)構(gòu)造成: 利用清潔流體清潔第一流動(dòng)路徑； 利用吹掃氣體吹掃所述第一流動(dòng)路徑；并且開啟第一燃料閥以將所述第一燃料運(yùn)送到所述第一流動(dòng)路徑；或者在所述第一燃料流動(dòng)路徑中利用所述清潔流體建立緩沖區(qū)；并且當(dāng)起動(dòng)利用所述噴射器的低流速部分的所述氣化器時(shí)，開啟所述第一燃料閥以將所述第一燃料運(yùn)送到所述第一流動(dòng)路徑。
27.根據(jù)權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)構(gòu)造成: 利用清潔流體清潔第二流動(dòng)路徑； 利用吹掃氣體吹掃所述第二流動(dòng)路徑；并且開啟第二燃料閥以將所述第二燃料運(yùn)送到所述第二流動(dòng)路徑；或者在所述第二燃料流動(dòng)路徑中利用所述清潔流體建立緩沖區(qū)；并且當(dāng)起動(dòng)所述噴射器的高流速部分時(shí)，開啟所述第二燃料閥以將所述第二燃料運(yùn)送到所述第二流動(dòng)路徑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氣化系統(tǒng)和用于使燃料氣化的方法。系統(tǒng)包括氣化供給噴射器。氣化供給噴射器包括第一噴射器部分和第二噴射器部分，該第一噴射器部分構(gòu)造成以第一流速噴射第一燃料，該第二噴射器部分構(gòu)造成以第二流速噴射第二燃料。系統(tǒng)還包括燃料循環(huán)系統(tǒng)和控制器，該燃料循環(huán)系統(tǒng)構(gòu)造成使至少一種燃料循環(huán)，并且將至少一種燃料供應(yīng)到氣化供給噴射器，該控制器構(gòu)造成至少基于在氣化供給噴射器下游的壓力而使氣化供給噴射器從噴射第一燃料轉(zhuǎn)變?yōu)閲娚涞诙剂稀?br> 文檔編號(hào)C10J3/50GK103215079SQ20131002606
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月18日
發(fā)明者T.F.萊寧格爾, J.S.史蒂芬森 申請(qǐng)人:通用電氣公司