CN101309857A - 使用由至少一个燃气轮机产生的含氧气体生产合成气的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于从燃气轮机产生的废气生产合成气的单元的燃烧装置供给氧化剂的方法。根据合成气生产单元的炉中的氧浓度和/或压力的值来控制引入燃烧装置的废气流量。本发明还涉及一种为用于从燃气轮机产生的废气生产合成气的单元的燃烧装置供给氧化剂的装置。

Description

使用由至少一个燃气轮机产生的含氧气体生产合成气的方法
技术领域
本发明涉及一种生产合成气和电力的工艺，其中使得能够进行合成气生成反应的燃烧所需的氧化剂包括由至少一个燃气轮机产生的含氧气体。
背景技术
本发明应用于人类活动的各种领域，如重化学药品、石油化学工业、精炼工业、能源工业，它们都与环境保护有关。所有这些工业都能将重质碳氢化合物转化成能用于生产合成气的化学物质。合成气是通过甲烷蒸汽重整(SMR)、碳氢化合物的部分氧化(POX)、自热重整(ATR)、对流重整、二次重整、或热交换重整得到的至少包含CO、H2、CH4、CO2、N2、Ar和H2O的气体混合物。为了提供合成气生成反应所必需的热，所有这些方法都进行燃烧反应。
本发明涉及其中存在至少一个燃气轮机的合成气生产场地。根据本发明，“燃气轮机”(GT)是指包括至少一个空气压缩机、至少一个燃烧室和膨胀式涡轮机的装置。该场地可以具有多个燃气轮机。在燃气轮机中，所产生的压缩空气与至少一种燃料一起被引入燃气轮机的燃烧室中并且所产生的烟道气经过快速涡轮机以使用发电机生成电力。一般地，这些气体然后经过废热锅炉以产生蒸汽。燃气轮机的燃料通常是天然气，但是可以包括由合成气生产单元产生的氢或合成气，或包括液态碳氢燃料。
发明内容
本发明的目的是提出一种通过将合成气生产工艺和废热发电单元组合起来而提高能量效率的合成气生产工艺。
为此，本发明涉及一种为用于从燃气轮机产生的废气生产合成气的单元的燃烧装置提供氧化剂的方法，在该方法中根据合成气生产单元的炉中的氧浓度和/或压力的值来控制引入燃烧装置的废气流量。
本发明还涉及一种用于实现上述方法的装置。
附图说明
通过阅读下面的说明，本发明的其它特征和优点将显露出来。本发明的示例性实施例作为非限制性示例给出并由附图示出，在附图中：
-图1至3是根据本发明的合成气生产工艺的至少三个可选方案的示意图，所述工艺也产生电力和预热空气；
-图4至8是用于将燃气轮机废气和次/辅助含氧气体分配到合成气反应器和与合成气生产单元相关联的热回收单元的装置的框图。
具体实施方式
因此，本发明涉及一种用于在包括至少一个燃气轮机的工业场地生产合成气的工艺，其中在用于生产合成气的燃烧反应中使用由燃气轮机产生的含氧气体：根据本发明，使得合成气生成反应能够进行的燃烧所必需的氧化剂包括由至少一个燃气轮机产生的含氧气体。使得能够进行粗合成气的生产的设备可以是蒸汽重整反应器(SMR)，后面跟随着二次重整反应器、或使用碳氢化合物来生产粗合成气的部分氧化(POX)反应器。粗合成气包括氢、一氧化碳、二氧化碳和其它化合物。该设备也可以包括用于执行ATR工艺或对流重整工艺的反应器。这些合成气生产反应发生在高温下，要求在反应器中燃烧以用于执行和维持合成反应。这种燃烧需要存在氧化剂，根据本发明，该氧化剂至少部分地由燃气轮机产生。使用被供给来自燃气轮机的废气和氧化剂的燃烧器来进行这种燃烧。氧化剂通常是天然气，但也可以是包含碳氢化合物的液体或固体。
这样，所述氧化剂是完全或部分地由来自燃气轮机的废气组成的含氧气体。实际上，燃气轮机产生在湿气时一般包括按体积计13％至16％的氧的废气。根据本发明，废气被回收并引入用于进行合成气生产反应所必需的燃烧的SMR、ATR、POX或对流重整器的燃烧器中。这些废气一般具有介于450℃和650℃之间的温度。
实现本发明的方法的一个直接结果是，在使合成气生成反应能够进行的燃烧过程中所产生的热可以用来生产蒸汽或预热空气。实际上，在某些情况下，由于使用来自燃气轮机的含氧气体，所述合成气生产工艺与在合成气生产中只使用空气来燃烧的方法相比产生过剩的热。通过使换热器中的流体与所生产的合成气和/或由合成气反应器中的燃烧所产生的烟道气和/或由燃气轮机中的燃烧所产生的烟道气相接触，这种过剩的热可用于加热任何类型的流体，特别是水或水蒸汽或空气。
根据本发明的一可选方案，可在热回收单元中使用部分由燃气轮机产生的含氧气体。当燃气轮机产生的含氧气体的量大于使合成气生成反应能够进行所要求的燃烧所需的量时应用此可选方案。于是所述过剩的含氧气体可在由热回收单元执行的燃烧中用作氧化剂。根据本发明，热回收单元可以是合成气生产装置中的燃烧气体热回收区。该区存在于所有合成气生产场地并且用于回收来自废气的热，该废气由使合成气生成反应能够进行的燃烧产生。在该区进行的燃烧是在合成气生产中使用的碳氢化合物以及由燃气轮机产生的含氧气体的燃烧。在本发明中该区被称为燃烧气体热回收区。热回收单元也可以是蒸汽生产单元或热回收蒸汽发生器(HRSG)。在此情况下，所产生的蒸汽可用于使用蒸汽轮机生成电力，或者也可用于使用蒸汽的工业过程(在该情况下，蒸汽是从该生产场地输出的产品)。热回收单元也可以是空气预热器。
根据本发明的一特定实施例，由燃气轮机的压缩机压缩的空气可在作为合成气生产设备的对流区的组成部分的换热器中被加热。
根据本发明，被引入合成气生产单元的燃烧器中的来自燃气轮机的废气流量是受控的。这种控制可由至少一个放置在用于将来自燃气轮机的废气分配到燃烧装置的装置上的控制装置来完成：该控制装置可以是放置在所述气体的分配管道上的阀或百叶窗(volet)，或者可以是放置在来自合成气生产单元的废气的出口处的抽风扇。该抽风扇在合成气生产单元的燃烧炉中产生真空，间接地导致来自燃气轮机的废气被吸入合成气生产单元的燃烧器中。
优选地，将引入燃烧装置的废气的流量控制成使得合成气生产单元的燃烧室下游的氧浓度按体积计在干气的2％和3％之间，和/或合成气生产单元的炉中的压力介于5mm H2O和-15mm H2O之间。在实践中，一般在合成气生产单元的燃烧室的下游放置氧压力传感器和/或氧浓度传感器以测量该浓度和压力。所述传感器与用于控制要被引入燃烧装置的废气的流量的装置通过反馈回路相连接，以便随动控制来自燃气轮机的废气的引入达到所述浓度和/或所述压力。
由于合成气生产单元的燃烧室相对于大气压力来说经常处于真空下，所以本发明有利地利用这个性质来确保来自燃气轮机的废气被引入合成气生产单元燃烧室的燃烧器中：这是容易理解的；不必使用压缩装置来将废气引入燃烧器中。
根据本发明，还可以控制使得合成气生成反应能够发生的燃烧所必需的含氧气体进入合成气生产单元的燃烧室中的引入过程。这样：
-根据本发明的方法，当燃气轮机运转时，将至少部分由燃气轮机产生的含氧气体引入合成气生产装置的燃烧室中，
-当燃气轮机不运转时，将大气或氧引入合成气生产装置的燃烧室中。当燃气轮机不运转时——例如在停机的情况下，这用于维持将含氧气体引入合成气生产单元的燃烧室中。在此情况下，燃烧室中所使用的含氧气体可以是大气。通常使用压力送风机引入该空气。在引入反应器之前，优选地例如使用燃烧器将该空气加热到离开燃气轮机的含氧气体的温度，该温度大约为450℃到650℃。次含氧气体也可以是从空气分离单元(ASU)流出的加压氧，这等价于进行氧燃烧。该氧也可以被引入合成气生产装置的二次重整器中。
根据一特定实施例，该方法还包括：
-当燃气轮机运转时，将至少部分由燃气轮机产生的含氧气体引入燃烧气体热回收区和/或蒸汽生产单元中，
-当燃气轮机不运转时，将大气引入燃烧气体热回收区和/或蒸汽生产单元中。
一般来说，所述大气在被引入合成气生产单元的燃烧室之前在燃烧气体热回收区中和/或在蒸汽生产单元中被加热。通常用燃烧器来加热所述大气。可以使用被供给至少部分由合成气生产装置产生的废气的燃烧器来加热被引入燃烧气体热回收区和/或蒸汽生产单元中的大气。所述废气的再循环用于在减少NOx分压力的同时增加蒸汽的产量。
本发明还涉及一种用于实现上述受控的进给方法、为用于从燃气轮机产生的废气生产合成气的单元的燃烧装置提供氧化剂的装置。所述装置包括至少两个管道：
-第一管道包括：
·与燃气轮机合作并且使得能够将废气引入所述第一管道的开口，
·与第二管道合作并且使得能够将存在于第一管道中的气体排到第二管道的开口，
·使得能够将存在于所述管道中的气体排到大气中的开口，
-第二管道包括：
·与第一管道合作并且使得能够将废气引入所述第二管道的开口，
·使得能够将次含氧气体引入所述第二管道的开口，
·用于控制使得能够将次含氧气体引入第二管道的开口、使该开口能够打开或关闭的装置，
·使得能够将存在于第二管道中的含氧气体排到合成气生产装置的燃烧室的开口，
·用于控制废气流量的装置。
用于控制引入次含氧气体用的开口的一种装置是(翻板)活门(trappe)。所述活门用于打开或关闭所述开口：开口打开以将次含氧气体引入所述管道，开口关闭以阻止次含氧气体被引入所述管道。用于控制引入次含氧气体用的开口的另一种装置是鼓风机。
用于调节进入第二管道的废气流的装置通常包括进口导流叶片或百叶窗。调节可以达到完全关闭来自燃气轮机的废气流。根据本发明的一优选实施例，用于调节流入第二管道的来自燃气轮机(3)的废气流量的装置受位于合成气生产单元的燃烧室下游的氧压力和/或浓度传感器随动控制。
本发明还涉及一种前述装置的可选方案，该可选方案使得能够将来自燃气轮机的废气和次含氧气体分配到合成气生产单元的燃烧装置，并且还分配到燃烧气体热回收区和/或蒸汽生产单元。根据该可选方案，所述装置包括三个管道，并且：
-第一管道包括与第三管道合作并且使得能够将存在于第一管道中的气体排到第三管道的另一开口，
-第三管道包括：
·与第一管道合作并且使得能够将主含氧气体引入所述第三管道的开口，
·使得能够将次含氧气体引入所述第二管道的开口，
·用于控制使得能够将次含氧气体引入第三管道的开口、使该开口能够打开或关闭的装置，
·使得能够将存在于第三管道中的含氧气体排到燃烧气体热回收区和/或蒸汽生产单元的开口。
该装置适于执行用来控制将燃烧所必需的含氧气体引入合成气生产装置的燃烧室的方法，该燃烧使得前述合成气生成反应能够进行。所述装置用于选择要被引入合成气生产单元的燃烧室和蒸汽生产单元的锅炉中的含氧气体的类型。用于控制使得能够将含氧气体引入第三管道的开口的装置与所述用于第二管道的装置类型相同。第三管道也可以包括用于调节废气流量的装置，该调节装置一般包括进口导流叶片或百叶窗。
所述可选装置的第一管道可包括用于在第二管道和第三管道之间划分来自燃气轮机的废气的装置，并且，优选地，所述划分装置由位于合成气生产单元的燃烧室下游的氧浓度传感器随动控制。这样，如果合成气生产单元的燃烧室下游的氧浓度太低，那么可将较多的来自燃气轮机的含氧废气引入通向合成气生产单元的燃烧装置的第二管道中，而将较少的含氧废气引入第三管道。
第一管道包括使得能够将存在于所述管道中的含氧气体排到大气中的开口。根据本发明，当燃气轮机处于部分负荷或空载下并且不产生废气时，存在于第一管道中的气体被排到大气中。当燃气轮机运转但是合成气生产单元处于部分负荷或停机时，也可以部分或全部排出气体。
前述装置通常包括设置于第二管道和第三管道中的烟道燃烧器。这些燃烧器用于加热含氧气体，尤其是当含氧气体是大气或氧时、或当通过加热存在于第三管道中的主含氧气体来增加蒸汽产量时，这是有用的。这样，与次含氧气体在管道中的流动方向相比，燃烧器一般放置在使得能够将次含氧气体引入管道中的开口下游的第二管道和第三管道中。
优选地，第一管道包括使得能够将存在于所述管道中的含氧气体排到大气中的开口。该使得能够将存在于所述(第一)管道中的含氧气体排到大气中的开口通常与包括用于控制废气流量的装置的管道相互合作。
图1至8示出根据本发明的装置和方法。在这些图中，附图标记意义如下：
1                  粗合成气
2                  来自燃气轮机的废气
21，22             含氧气体
3                  燃气轮机
4                  百叶窗
5                  燃烧气体热回收区
6                  来自合成气生产装置的蒸汽
7                  合成气生产装置
8                  大气
9，91，92，93，94  含氧气体管道
10                 使得能够引入主含氧气体的第一管道9的开口
11                 使得能够引入次含氧气体的第二管道91的开口
111                  活门或鼓风机
112                  使得能够引入次含氧气体的第三管道92的开口
113                  活门或鼓风机
12，121              蒸汽
120                  燃烧器
13                   蒸汽生产单元
14                   再循环到合成气生产单元中的蒸汽
15                   百叶窗
151                  使得能够将主含氧气体排到大气中的管道的开
                     口
16                   百叶窗
161                  使得能够将含氧气体排到第二管道91的第一管
                     道9的开口
162                  使得能够将含氧气体排到合成气生产装置的燃
                     烧室的第二管道91的开口
17                   用于回收来自合成气生产装置的蒸汽的单元
171                  二次重整器
172                  空气分离单元(ASU)
173                  供给到二次重整器的提纯的氧
174                  用于燃烧的加压的提纯的氧
175                  用于输出的气态或液态形式的提纯的氧
18                   碳氢化合物原材料和/或燃料
181，182，183        百叶窗
19                   冷却的合成气
191                  二氧化碳汽提塔
192                  低CO2合成气
20                   燃烧器
211                  使得能够将含氧气体排到第三管道92的第一管
                     道9的开口
212                  使得能够将含氧气体排到燃烧气体热回收区的
                     第三管道92的开口
23                   水
230                  被去除的CO2
24                   锅炉预热器
25                   热水
26                   合成气提纯单元(例如生产H2/CO混合比
                     介于1.1和2.1之间的oxogas合成气的隔膜)
261                  氢和一氧化碳分离单元
27                   输出的热空气
28                   提纯的合成气
280                  被去除的CO2
281                  提纯的氢
282                  提纯的CO
283                  用于再循环到合成气生产装置的被去除的CO2
284                  用于压缩和液化的被去除的CO2
285                  在合成气生产装置的燃烧室内用作燃料的吹扫
                     气体的混合物
286                  输出的合成气(例如，oxogas合成气)
29                   抽风扇
30                   燃烧产物
300                  废气再循环管道
31                   碳氢化合物预处理单元
32                   空气温度控制器
33                   来自提纯单元的吹扫气体的混合物
34                   在燃气轮机中用作燃料的合成气
35                   缩空气
36                  空气预热器
37                  燃烧产物
38                  发电机
39                  发电机
40，401             排气管
41                  来自燃气轮机的蒸汽
42                  固态或液态碳氢燃料
43                  从场地输出的蒸汽
44                  废气
45，46              百叶窗
47                  用于燃气轮机的蒸汽
48                  用于合成气生产装置的燃烧室的燃料混合物
49                  预热的碳氢化合物和蒸汽的混合物
50                  蒸汽轮机
51                  来自蒸汽轮机的蒸汽冷凝物
61                  来自用于从合成气生产装置回收蒸汽的单元的
                    蒸汽
71                  同于用于合成气生产的碳氢化合物原材料和/
                    或燃料
81，82              由鼓风机压缩的大气
100                 氧浓度分析器
101，102            反馈回路
103                 用于控制来自燃气轮机的废气流量的装置
104                 压力传感器
图1示出根据本发明的合成气生产工艺的示意图，该工艺也能够产生电力、蒸汽和预热空气。合成气1在单元7中利用碳氢燃料通过蒸汽重整、或通过部分氧化或气化、或通过自热重整或二次重整、或通过对流重整、或通过热交换重整从碳氢化合物18生产得到。燃烧使用含氧气体21作为氧化剂，该含氧气体21部分是由燃气轮机3产生的废气2。该燃气轮机被供给与用于合成气生成反应的碳氢化合物相同的碳氢化合物18或不同的碳氢化合物71，并且产生电力38和/或压缩空气35。
在单元7的燃烧室内使得合成气生成反应能够发生的燃烧所释放的热在燃烧气体热回收区5回收，该热生产蒸汽6并且加热压缩空气35产生预热空气27，该预热空气27由燃气轮机3的压缩机生成的压缩空气35流出。蒸汽6被添加到已经由用于从合成气生产装置回收蒸汽的单元17产生的蒸汽61中，所述单元17用于从冷却的合成气19回收废热。从燃气轮机3流出的废气2的一部分22进给到热回收单元5中，尤其是在合成气生产单元7的启动过程中。如果燃气轮机3不运转而且不产生含氧废气2，则大气8在单元7的燃烧室中和/或在燃烧气体热回收区5中用作氧化剂。该空气8一般使用被供给燃料18和/或71的燃烧器120和20预热。在此情况下，来自燃气轮机3的废气2通过排气管40排出。在这种布置中，由蒸汽回收单元17和燃烧气体热回收区5产生的蒸汽12的一部分121可以直接输出，而另一部分41在已经于蒸汽轮机50中膨胀以产生更多电力39和蒸汽冷凝物51之后输出。所产生的蒸汽12的另一部分14与碳氢化合物18在被引入单元7之前形成混合物48。
与在任何合成气生产单元中一样，废气37产生并被风扇29抽到排气管401中。在二氧化碳汽提塔191中提纯冷却的合成气19以产生包含大约50ppm的二氧化碳的合成气192。被去除的CO2的一部分280或全部280可通过与碳氢化合物和蒸汽14混合而再循环到合成气生产装置。被去除的CO2的另一部分284或全部280可以被压缩和液化以供输出。低CO2合成气的一部分34在燃气轮机3中用作燃料。低CO2合成气192的剩余部分在提纯单元26中提纯，该提纯单元26调节H2/CO比率以产生提纯的合成气28，该提纯的合成气28的一部分286被输出。从低CO2合成气192去除的产物33可以再循环到合成气生产单元7。提纯的合成气28也可被引入H2和CO分离单元261以便产生用于输出或压缩的提纯的氢281，以及用于输出或压缩的提纯的CO 282。从分离单元261流出的吹扫气体的混合物在合成气生产装置的燃烧室中用作燃料。
为了实现本发明，分析器100测量燃烧室下游的区域中的加压氧的浓度，并且压力传感器104测量炉7的出口处的氧浓度。用于控制来自燃气轮机的废气流量的装置103通过反馈回路101被随动控制为由分析器100和传感器104给出的值，并且增加或减少来自燃气轮机3的废气2的流量以使合成气生产单元的氧压力和浓度维持在正常的操作范围内。类似地，用于从合成气生产单元抽取燃烧产物37的风扇29通过反馈回路102被随动控制为由传感器104和分析器100给出的值，并且增加或减少风扇的速率以影响来自燃气轮机3的废气2的流量。
图2示出一合成气生产工艺的示意图，除了该工艺包括被供给碳氢燃料42和来自燃气轮机3的含氧废气2的一部分22的蒸汽生产单元13之外，其与图1的工艺类似。蒸汽生产单元13一般为燃烧不能用于燃气轮机3或合成气生产装置7的重质燃料或固体燃料42的锅炉。蒸汽生产单元13生产蒸汽，该蒸汽的一部分47与由用于从合成气生产装置回收蒸汽的单元17产生的蒸汽12相混合，剩余部分43与通过蒸汽轮机50膨胀的蒸汽41相混合。来自蒸汽生产单元13的废气44与来自单元7的燃烧产物37相混合。
对于图1和2中的两种构型，由于使用大气，即使燃气轮机关机合成气生产也能继续进行。也可以使用排气管40将燃气轮机与合成气生产单元分开。例如，即使合成气生产单元停止运转，仍然可以使用燃气轮机来产生电力和蒸汽。
图3示出一合成气生产工艺的示意图，除了此工艺包括单个含氧气体管道之外，其与图1的工艺类似。当来自燃气轮机的所有含氧气体足够供应对合成气生成反应来说必需的燃烧所需要的热时使用该流程图。
图4示出对应于图1的方法的示意图，其示出用于将主含氧气体和次含氧气体分配到合成气生产装置7的燃烧室中的装置的细节。三个管道9、91和92使得来自燃气轮机3的含氧废气2或大气8能够通过下述开口进行分配：
-开口10使得能够将来自燃气轮机3的含氧气体2引入管道9，
-开口161和开口211分别使得能够将含氧气体2的一部分21引入管道91和将含氧废气2的一部分22引入管道92，
-百叶窗16和4使得能够调节气体21和气体22的流量，
-开口11和开口112分别使得能够将大气8引入管道91和管道92，
-活门111和113用于选择或者将含氧气体21或22、或者将大气8引入各自的管道91或92，
-燃烧器120和20用于加热在管道91和92中流动的气体，
-开口162用于将管道91中存在的气体排到合成气生产装置7的燃烧室，
-开口212用于将管道92中存在的气体排到燃烧气体热回收区5，
-开口151用于将管道9中存在的含氧气体经由排气管40排到大气中，百叶窗15用于调节此流量。
如果燃气轮机3在运转并产生含氧气体，则活门111和113被安装成关闭开口11和112：这用于为单元7的燃烧室和燃烧气体热回收区5供给来自燃气轮机3的废气。通过使用百叶窗4和16，可以根据需要将或多或少的来自燃气轮机3的废气或者送到管道91和单元7的燃烧室，或者送到管道92和燃烧气体热回收区5。此外，由用于测量合成气生产单元的氧压力和/或浓度的传感器100通过反馈回路随动控制百叶窗16：可以根据此控制调节百叶窗16的开口/开度，以便调节在管道91中流动的来自燃气轮机3的废气2的流量。
如果燃气轮机3不运转，则活门111和113被安装成打开开口11和112并因此将大气(次含氧气体)供给到燃烧室7和燃烧气体热回收区5。在此情况下，燃烧器20和120用于预热大气。如果燃气轮机3不运转并且不产生含氧气体，则百叶窗4和16关闭，调节百叶窗15以经由排气管40将来自燃气轮机的气体排到大气中去。与此同时，活门111和113被安装成打开开口11和112并因此将大气(次含氧气体)供给到燃烧室7和燃烧气体热回收区5。
图5示出对应于图2的工艺的示意图，其示出用于将来自燃气轮机3的废气2和次含氧气体分配到合成气生产装置7的燃烧室中的装置的细节。这个流程图与图4中的流程图的不同之处在于该流程图包括蒸汽生产单元13，该蒸汽生产单元被供给燃料42并且通过从燃气轮机3流出的废气2的一部分22供给氧化剂。在此布置中，管道92用于将含氧气体供应给该蒸汽生产单元13，而不是从燃烧气体热回收区5获得含氧气体。
图6示出对应于图3的工艺的示意图，其示出用于将来自燃气轮机3的废气2和次含氧气体分配到合成气生产装置7的燃烧室中的装置的细节。这个流程图与图4和5中的流程图的不同之处在于该流程图不包括用于将含氧气体排到燃烧气体热回收区5或排到蒸汽生产单元13的管道92。
图7是图6中的实施例的可选方案，其中用于将次含氧气体引入管道91的开口11与能够将从ASU 172流出的纯氧174引入管道91的管道94相连接。ASU 172还将纯氧173供给到二次重整器171和提供氧175以供输出。
图8示出图4中的实施例的可选方案，其中来自合成气生产单元的燃烧产物30的一部分通过管道300送到管道90的燃烧器20中。百叶窗183用于调节该燃烧产物300的流量。燃烧产物的再循环用于降低火焰温度以及用于限制氮氧化物NOx的产量。燃烧产物再循环率可在15％和20％之间变化。已经观测到NOx排放物减少了约40％至55％。
通过实施本发明，已经发现在合成气生产装置中短暂地或持续地使用来自燃气轮机的含氧气体允许在所述合成气生产装置中使用单个热回收段，如图1、3、4、6、7和8所示，而通常必须使用两个(热回收段)。在某些情况下，与合成气生产单元和废热发电单元相独立的情况相比，合成气生产装置所使用的燃料的量减少了。还观察到在使用包括三个管道的本发明的装置期间通过在存在于第三管道中的燃烧器中进行二次燃烧可以提高所生产的蒸汽的量。本发明实际上用来调节用于生产蒸汽的流量、温度和压力，该蒸汽用于通过蒸汽轮机输出。
此外，燃料以及用于合作生产电力、蒸汽及合成气的碳氢化合物原材料和燃料以80％到90％的效率转化；独立的发电单元达不到这个转化率。从燃气轮机流出的热的含氧气体有助于减少合成气生产单元的燃烧室所需的燃料消耗。因此燃烧气体更易于生产额外的蒸汽，该额外的蒸汽能经过蒸汽轮机以生成更多的电力。本发明还用于产生预热空气，该预热空气可用于在某些工业工艺中再生催化剂。简而言之，通过增加蒸汽和电力的产量实现了热和电效率的急剧增加，同时伴随作为燃料的气体的消耗的下降。
根据本发明，从燃气轮机流出的含氧气体是热的这一事实用于减少合成气生产装置的燃烧室中的燃料消耗。燃烧气体热回收区也可以代替废热发电单元的蒸汽生产单元。一旦含氧气体和燃烧气体的热被回收，则冷却的废气由鼓风机抽取并通过排气管排出。在合成气生产装置17的蒸汽回收单元、燃烧气体热回收区5和蒸汽生产单元13中获得的蒸汽可以引入生产蒸汽和电力的背压式汽轮机中，或引入生产热水和电力的蒸汽冷凝式汽轮机中。
此外，燃气轮机的发电机生产能被辅助设施如风扇、压缩机和泵使用的电力，这些辅助设施存在于一体式设备中。
在图7所示的设置中，在燃气轮机停机的情况下，使用由ASU产生的氧来代替大气可得到以下优点：热回收单元的效率提高(由于不存在氮)、NOx排放降低、作为燃料使用的气体量减少。
本发明提供了工业场地的灵活性以及用于生产合成气、CO、氢、oxogas合成气(H2和CO成精确比率的混合物)、蒸汽、热空气和电力的宽的产品范围。
合成气生产装置可装配有废气处理***例如“NOx的选择性催化还原”(SCR)单元以控制从燃烧气体流出的NOx内容物，或用于清洗废气以去除二氧化碳、颗粒物和氧化硫的装置。

Claims (9)

1.一种为用于从燃气轮机(3)产生的废气(2)生产合成气(1)的单元的燃烧装置供给氧化剂的方法，其特征在于，根据合成气(1)生产单元的炉中的氧浓度和/或压力的值来控制引入燃烧装置的废气(2)流量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过至少一个控制装置(103)来控制引入燃烧装置的来自燃气轮机(3)的废气(2)的流量，所述控制装置(103)放置在用于将废气(2)分配到燃烧装置的装置上。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过至少一个在合成气(1)生产单元的出口处抽取燃烧产物(37)的抽风扇来控制引入燃烧装置的来自燃气轮机(3)的废气(2)的流量。
4.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，将引入燃烧装置的来自燃气轮机(3)的废气(2)的流量控制成使得合成气(1)生产单元的燃烧室下游的氧浓度按体积计在2％和3％之间。
5.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，将引入燃烧装置的来自燃气轮机(3)的废气(2)的流量控制成使得合成气(1)生产单元的燃烧室下游的压力介于-5mm H2O和-15mm H2O之间。
6.一种用于实现根据权利要求1至5中的一项所述的方法、为用于从燃气轮机(3)产生的废气(2)生产合成气(1)的单元的燃烧装置供给氧化剂的装置，其特征在于，该装置包括至少两个管道(9，91)，
-第一管道(9)包括：
·与燃气轮机(3)合作并且使得能够将来自燃气轮机(3)的废气(2)引入所述第一管道(9)的开口(10)，
·与第二管道(91)合作并且使得能够将存在于第一管道(9)中的气体排到第二管道(91)的开口(161)，
·使得能够将存在于所述第一管道(9)中的气体排到大气中的开口(151)，
-第二管道(91)包括：
·与第一管道(9)合作并且使得能够将来自燃气轮机(3)的废气(2)引入所述第二管道(91)的开口(161)，
·使得能够将次含氧气体(8)引入所述第二管道(91)的开口(11)，
·用于控制使得能够将次含氧气体(8)引入第二管道(91)的开口(11)、使该开口(11)能够打开或关闭的装置(111)，
·使得能够将存在于第二管道(91)中的含氧气体排到合成气生产单元的燃烧装置的开口(162)，
·用于调节来自燃气轮机(3)的废气(2)的流量的装置(16)。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，用于调节进入第二管道(91)的来自燃气轮机(3)的废气(2)的流量的装置(16)由位于合成气生产单元的燃烧室下游的氧压力和/或浓度传感器随动控制。
8.根据权利要求6或7所述的装置，该装置使得能够将来自燃气轮机(3)的废气(2)分配到燃烧气体热回收区(5)和/或蒸汽生产单元(13)，其特征在于，该装置包括三个管道(9，91，92)，并且：
-第一管道(9)包括与第三管道(92)合作并且使得能够将存在于第一管道(9)中的气体排到第三管道(92)的开口(211)，
-第三管道(92)包括：
·与第一管道(9)合作并且使得能够将来自燃气轮机(3)的废气(2)引入所述第三管道(92)的开口(211)，
·使得能够将次含氧气体(8)引入所述第二管道(92)的开口(112)，
·用于控制使得能够将次含氧气体(8)引入第三管道(92)的开口(112)、使该开口(112)能够打开或关闭的装置(113)，
·使得能够将存在于第三管道(92)中的含氧气体排到燃烧气体热回收区(5)和/或排到蒸汽生产单元(13)的开口(212)。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，第一管道(9)包括用于在第二管道(91)和第三管道(92)之间划分来自燃气轮机(3)的废气(2)的装置。
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