CN103374419A - 用于改变用于给料供应系统的泵的系统和方法 - Google Patents

用于改变用于给料供应系统的泵的系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于改变用于给料供应系统的泵的系统和方法。一种系统包括给料供应系统，给料供应系统包括构造成沿着第一供应管道将第一给料供应给第一气化器的第一泵、构造成沿着第二供应管道将第二给料供应给第一气化器的第二泵，以及沿着第一管道回路设置的压力容器。给料供应系统构造成使第一给料循环通过第一管道回路，以在压力容器中使第一给料的第一压力升高到第一阈值压力。给料供应系统还构造成在第一压力达到第一阈值压力之后，控制从第二泵到第一泵的第一过渡。第一过渡包括从第二给料到第一给料的第一变化，第二给料和第一给料用于供应给第一气化器。

Description

用于改变用于给料供应系统的泵的系统和方法
技术领域
本文公开的主题涉及气化系统，并且更具体而言，涉及给料供应系统和方法。
背景技术
气化器将含碳物质转化成一氧化碳和氢的混合物，它被称为合成气体或合成气。例如，功率装置可包括一个或多个气化器，气化器使给料在高温下与氧和/或蒸汽反应而产生合成气，在将合成气用作燃料之前，可处理合成气。如将理解的那样，对气化器提供分布基本均匀、恒定和均质的气体和给料微粒会提高合成气转化过程的效率和稳定性。将不均匀或不一致的给料供应给气化器可导致磨损增加或不合需要的气化器状况，从而导致气化器停机。可惜的是，气化器也可由于给料供应系统的突然或有计划的对维护而停机。
发明内容
下面对在范围方面与原本声明的发明相当的某些实施例进行概述。这些实施例不意于限制声明的发明的范围，而是相反，这些实施例仅意于提供本发明的可能形式的简要概述。实际上，本发明可包括可能类似于或异于下面所阐述的实施例的各种形式。
在第一实施例中，一种系统包括给料供应系统，给料供应系统包括构造成沿着第一供应管道将第一给料供应给第一气化器的第一泵、构造成沿着第二供应管道将第二给料供应给第一气化器的第二泵，以及沿着第一管道回路设置的压力容器。给料供应系统构造成使第一给料循环通过第一管道回路，以在压力容器中使第一给料的第一压力升高到第一阈值压力。给料供应系统还构造成在第一压力达到第一阈值压力之后，控制从第二泵到第一泵的第一过渡。第一过渡包括从第二给料到第一给料的第一变化，第二给料和第一给料用于供应给第一气化器。
在第二实施例中，一种系统包括构造成控制通往第一气化器的给料供应的给料供应控制器。给料供应控制器构造成控制沿着第一供应管道从第一泵到第一气化器的第一给料的第一流；控制沿着第二供应管道从第二泵到第一气化器的第二给料的第二流；控制第一给料循环通过具有压力容器的第一管道回路，以在压力容器中使第一给料的第一压力升高到第一阈值压力；以及在第一压力达到第一阈值压力之后，控制从第二泵到第一泵的第一过渡。第一过渡包括从第二给料到第一给料的第一变化，第二给料和第一给料用于供应给第一气化器。
在第三实施例中，一种方法包括控制沿着第一供应管道从第一泵到第一气化器的第一给料的第一流；控制沿着第二供应管道从第二泵到第一气化器的第二给料的第二流；控制第一给料循环通过具有压力容器的第一管道回路，以在压力容器中使第一给料的第一压力升高到第一阈值压力；以及在第一压力达到第一阈值压力之后，控制从第二泵到第一泵的第一过渡。第一过渡包括从第二给料到第一给料的第一变化，第二给料和第一给料用于供应给第一气化器。
在另一个实施例中，所述压力控制系统包括联接到气体供应和出口上的压力控制器。
一种系统，包括：构造成控制通往第一气化器的给料供应的给料供应控制器，其中，所述给料供应控制器构造成：控制沿着第一供应管道从第一泵到所述第一气化器的第一给料的第一流；控制沿着第二供应管道从第二泵到所述第一气化器的第二给料的第二流；控制所述第一给料循环通过具有压力容器的第一管道回路，以在所述压力容器中使所述第一给料的第一压力升高到第一阈值压力；以及在所述第一压力达到所述第一阈值压力之后，控制从所述第二泵到所述第一泵的第一过渡，其中，所述第一过渡包括从所述第二给料到所述第一给料的第一变化，所述第二给料和所述第一给料用于供应给所述第一气化器。
在另一个实施例中，所述给料供应控制器构造成：控制所述第二给料循环通过具有所述压力容器的第二管道回路，以在所述压力容器中使所述第二给料的第二压力升高到第二阈值压力；以及在所述第二压力达到所述第二阈值压力之后，控制从所述第一泵到所述第二泵的第二过渡，其中，所述第二过渡包括从所述第一给料到所述第二给料的第二变化，所述第一给料和所述第二给料用于供应给所述第一气化器。
在另一个实施例中，所述给料供应控制器构造成通过逐渐增加从所述第一泵到所述第一气化器的所述第一给料的所述第一流，同时逐渐减少从所述第二泵到所述第一气化器的所述第二给料的所述第二流，来控制所述第一过渡。
在另一个实施例中，所述给料供应控制器构造成控制所述压力容器的压力控制系统，以增加所述压力容器中的压力，以使所述第一给料的所述第一压力升高到所述第一阈值压力。
在另一个实施例中，包括所述压力容器和所述压力控制系统。
在另一个实施例中，包括所述第一泵和所述第二泵。
一种方法，包括：控制沿着第一供应管道从第一泵到第一气化器的第一给料的第一流；控制沿着第二供应管道从第二泵到所述第一气化器的第二给料的第二流；控制所述第一给料循环通过具有压力容器的第一管道回路，以在所述压力容器中使所述第一给料的第一压力升高到第一阈值压力；以及在所述第一压力达到所述第一阈值压力之后，控制从所述第二泵到所述第一泵的第一过渡，其中，所述第一过渡包括从所述第二给料到所述第一给料的第一变化，所述第二给料和所述第一给料用于供应给所述第一气化器。
在另一个实施例中，包括通过逐渐增加从所述第一泵到所述第一气化器的所述第一给料的所述第一流，同时逐渐减少从所述第二泵到所述第一气化器的所述第二给料的所述第二流，来控制所述第一过渡。
在另一个实施例中，包括控制所述压力容器的压力控制系统，以增加所述压力容器中的压力，以使所述第一给料的所述第一压力升高到所述第一阈值压力，其中，所述压力控制系统包括联接到气体供应和出口上的压力控制器。
附图说明
当参照附图来阅读以下详细描述时，本发明的这些和其它特征、方面与优点将变得更好理解，在附图中，相同符号在所有图中表示相同部件，其中：
图1是整体气化联合循环(IGCC)功率装置的实施例的示意性框图，IGCC功率装置利用过渡式给料供应系统来将一种或多种给料供应给气化器；
图2是构造成将一种或多种给料供应给多个气化器的过渡式给料供应系统的实施例的示意性框图；
图3是过渡式给料供应系统的运行的实施例的示意图；
图4是运行过渡式给料供应系统的过程的实施例的流程图；以及
图5是如图4中显示的那样，两个泵在运行期间的流率-时间的实施例的曲线图。
部件列表
10IGCC系统
12过渡式给料供应系统
14气化器
16气体利用系统
18给料供应室
20泵系
22泵
24气体处理单元
26化学生产系统
28燃气涡轮系统
30下游过程
32负载
34供应管道
36管道回路
38压力容器
40压力控制系统
42阀
44控制器
46用户接口
60第一气化器
62第一气体利用系统
64第二气化器
66第二气体利用系统
70第一泵
72第一给料供应室
74第一供应管道
76第一管道回路
78第一马达
79第一泵系
80第二泵
82第二给料供应室
84第二供应管道
86第二管道回路
88第二马达
89第二泵系
90第三泵
92第三给料供应室
94第三供应管道
96第三管道回路
99第三泵系
100箭头
102阀
104阀
105喷射器
110箭头
112阀
114阀
115阀
116阀
118阀
119阀
120控制线路
122阀
124阀
130箭头
132传感器
134传感器线路
136压力控制器
138高压气体
140出口
142阀
143阀
144止回阀
145阀
146止回阀
148第一气化器阀
150箭头
152方法
154将进料A供应给气化器
156感测事件
158使进料B循环通过回路
160升高进料B的压力
162从A到B的过渡(多个阶段)
164将B引导到气化器
166减少进料A，增加进料B
168停止进料A
170隔离进料A
180曲线图
182初始阶段
186流率进料A
188压力进料A
190气化器压力
192事件的时间
196压力进料B
198初始压力进料B
200第二流率进料B
202时间
204阈值压力
206在阈值压力下的时间进料B 
210开始过渡
212过渡
214恒定流率
216压力
218停止进料A的时间。
具体实施方式
下面将对本发明的一个或多个具体实施例进行描述。为了致力于提供对这些实施例的简明描述，在说明书中可能不会对实际实现的所有特征进行描述。应当意识到的是，在任何这种实际实现的开发中，如在任何工程或设计项目中那样，必须作出许多特定于实现的决策来达到开发者的具体目的，诸如服从系统相关的约束及商业相关的约束，该具体目的可随不同的实现而改变。此外，应当意识到的是，这种开发工作可能是复杂和耗时的，但对受益于本公开的普通技术人员来说，这种开发工作将不过是设计、生产和制造的例行任务。
当介绍本发明的多种实施例的要素时，冠词“一”、“该”和“所述”意于表示存在一个或多个该要素的意思。术语“包括”、“包含”和“具有”意于为包括性的，并且表示除了列出的要素之外可存在另外的要素的意思。
给料供应系统可将给料供应给下游系统(例如反应器、气化器、锅炉)。本公开的实施例包括给料供应系统，给料供应系统可具有两个或更多个泵系(例如泵、管道、贮存器、阀等)。各个泵系可构造成将一种或多种给料供应给下游系统或多个下游系统。例如，第一泵系可供应第一给料，而第二泵系可供应第一给料和/或第二给料。过渡式给料供应系统可从对下游系统供应来自第一泵系的给料过渡到对下游系统供应来自第二泵系的给料，同时使下游系统保持基本稳定的运行。例如，控制器可使第二泵系脱机，以及使第一泵系联机，同时保持有基本恒定的给料流率和给料压力进入下游系统中。过渡式给料供应系统可利用压力容器和控制器来在泵系之间过渡。例如，控制器可逐渐增加来自第一泵系的第一给料的流率，以及逐渐减小来自第二泵系的第二给料的流率。在一些实施例中，下游系统可接收基本恒定的总给料流率，这包括第二给料的减小的流率，以及第一给料的增加的流率的一部分。在这个实施例中，压力容器也可在第一泵系的流率增加时接收第一给料的一部分。过渡式给料供应系统可包括多个泵系，以提供多个泵系和/或多种给料，由于维护或性能原因，可过渡到该多个泵系和/或多种给料。由于若干个原因，在不中断下游系统的运行的情况下改变供应给料的泵系可为合乎需要的。例如，可使一个泵系脱机，以对其进行维护(例如，计划维护或意外维护)，但下游系统可保持联机，因为使另一个泵系联机，以供应下游系统。多个泵系也可容许下游系统从一种给料供应过渡到另一种(例如，由于成本、可用性或性能原因)。例如，第一泵系可供应煤浆料给料，而第二泵系可供应农业废料。控制器可在下游系统启动时，引导第一泵供应煤浆料给料，然后在启动时期之后，过渡成供应农业废料。
图1是整体气化联合循环(IGCC)系统10的实施例的示意图，IGCC系统10利用过渡式给料供应系统12来供应下游系统(例如气化器14)。IGCC系统10产生和燃烧合成气体(即，合成气)，以产生电。IGCC系统10的元件可包括过渡式给料供应系统12、气化器14和气体利用系统16。IGCC系统10可利用许多燃料源，包括煤、石油焦、生物量、基于木材的材料、农业废料、焦油、沥青或其它含碳物。过渡式给料供应系统12可将至少一个燃料源存储在一个或多个给料供应室18中，诸如浆料罐、装料仓或其它贮存器。通过剁碎、碾磨、撕碎、粉碎、压块或造粒，可处理固体燃料，例如重新设置固体燃料大小或形状，以产生给料。另外，可将水或其它适当的液体添加到燃料源，以产生浆料给料。在其它实施例中，未对燃料源添加液体，从而产生干给料。
过渡式给料供应系统12可包括多个泵系20。各个泵系20可具有给料供应室18、泵22和供应管道34。各个泵系20可通过泵22和供应管道34，将给料从给料供应室18(例如浆料罐)传送到气化器14。气化器14可将给料转化成合成气，例如一氧化碳和氢的组合。可通过在升高的压力(例如大约2 MPa至11 MPa)下以及在升高的温度(例如大约700℃至1600℃)下使给料经受受控制的量的蒸汽和氧来完成这个转化，压力和温度取决于所利用的气化器14的类型。气化过程可包括经历高温分解过程的给料，借此加热给料。在高温分解过程期间，气化器14的内部的温度可在大约150℃至700℃的范围中，这取决于用来产生给料的燃料源。在高温分解过程期间加热给料会产生固体(例如炭)，以及残余气体(例如一氧化碳、氢和氮)。在高温分解过程中给料所留下的炭可仅占原始给料的重量的大约30%。
也可在气化器14中进行部分氧化过程。氧化过程可包括将氧引入到炭和残余气体。炭和残余气体与氧反应而形成二氧化碳和一氧化碳，这对气化反应提供热。在部分氧化过程期间的温度可在大约700℃至1600℃的范围中。在气化期间，蒸汽可被引入到气化器14中。炭可在范围为大约800℃至1100℃的温度下与二氧化碳和蒸汽反应而产生一氧化碳和氢。事实上，气化器利用蒸汽和氧，以允许待“燃烧”的给料中的一些产生一氧化碳，以及释放能量，能量驱动第二反应，第二反应将给料进一步转化成氢和额外的二氧化碳。
照这样，生成的气体由气化器14产生。这个生成的气体可包含大约85%的等比例的一氧化碳和氢，以及CH4、HCl、HF、COS、NH3、HCN和H2S(基于给料的硫含量)。这个生成的气体可被称为未经处理的、原始的或酸性合成气，因为它包含例如H2S。气化器14还可产生废料，诸如渣料。气体利用系统16的气体处理单元24可洗涤原始合成气，以通过例如酸性气体移除过程，从原始合成气中移除HCl、HF、COS、HCN和H2S。此外，气体处理单元24可从原始合成气中分离出盐。后续，来自气体处理单元24的气体可包括经处理的、脱硫的和/或纯化的合成气(例如已经从合成气中移除硫)，该合成气具有少量其它化学物质，例如NH3(氨)和CH4(甲烷)。然后这个经处理的合成气可传输到化学生产系统26、燃气涡轮系统28或下游过程30。例如，来自气体处理单元24的合成气可传输到燃气涡轮系统28的燃烧器室，以便驱动负载32(例如发电机)。
过渡式给料供应系统12可包括构造成沿着相应的多个供应管道34，将给料供应给气化器14的多个泵系20(例如2个、3个、4个、5个、6个或更多个)。泵系20的各个泵22可构造成沿着供应管道34，将给料从给料供应室18泵送气化器14。各个泵22还可构造成沿着管道回路36，将给料泵送通过压力容器38，以及将给料泵送回给料供应室18。给料供应室18可沿着管道回路36在泵22的上游。在一些实施例中，公共给料供应室18可在多个泵22的上游。在其它实施例中，各个泵22可具有在相应的泵22的上游的独立的给料供应室18。在一些实施例中，管道回路36包括供应管道34的至少一部分。如下面详细描述的那样，压力控制系统(PCS)40可联接到压力容器38上，以调整进入到压力容器38中的给料的流量，以及压力容器38内的压力。在一些实施例中，各个供应管道34和管道回路36可具有由控制器44控制的至少一个阀42，以调整通过供应管道34和管道回路36的流量。控制器44可包括处理器、存储器，以及存储在存储器中的代码或指令，以如下面论述的那样控制系统10的各方面。控制器44还可包括用户接口(UI)46，用户接口46构造成至少接收来自用户的输入(例如泵指令、阀指令、泵系20的计划停机时间)，或者显示器系统信息(例如温度、压力、流率、泵系运行、阀位置、给料料位、运行的持续时间等)。例如，控制器44可关闭供应管道34的阀42，以及控制沿着管道回路36的给料。控制器44还可控制各个泵20的运行。例如，控制器44可控制仅一个泵20，以将给料供应给各个气化器14，除了在给料的供应过渡到另一个泵20的期间。在这个过渡期间，在一个泵20逐渐增加给料供应，而另一个泵20逐渐减少给料供应时，两个泵20可将给料供应给气化器14。在一些实施例中，控制器44还可控制压力控制系统40。控制器44可控制压力控制系统40，以使压力基于下游系统(例如气化器24)的压力升高到阈值压力。在实施例中，在过渡之前，阈值压力可为与下游系统基本相同的压力。控制器44还可联接到气化器14和/或气体利用系统16上，以及控制气化器14和/或气体利用系统16。
如图2中示出的那样，IGCC系统10可包括多个气化器14(例如2个或更多个)，而给料供应系统12可包括多个泵系20(例如3个或更多个)。在实施例中，第一气化器14、60可将合成气供应给第一62气体利用系统16，而第二气化器14、64可将合成气供应给第二66气体利用系统16。在一些实施例中，第一气化器60和第二气化器64可将合成气供应给同一气体利用系统16。过渡式给料供应系统12不限于将给料供应给仅一个或两个气化器14，而是一些实施例可将给料供应给任何数量的气化器14或气体利用系统16。例如，其它IGCC系统10可包括2、3、4、5、6、7、8、9、10个或更多个气化器14，以及2、3、4、5、6、7、8、9、10个或更多个气体利用系统16，或者它们的任何组合。
过渡式给料供应系统12可包括用以将给料供应给多个气化器14的多个泵系20。在一些实施例中，如在图2中显示，过渡式给料供应系统12包括第一泵系79的第一泵70和第一给料供应室72、第二泵系89的第二泵80和第二给料供应室82，以及第三泵系99的第三泵90和第三给料供应室92。各个泵70、80和90可将相同或不同的给料供应给第一60气化器14和第二62气化器14。在一些实施例中，第一给料供应室72可与第二给料供应室82和/或第三给料供应室92相同。换句话说，可在泵系79、89和/或99之间共用公共给料供应室18。在实施例中，第一泵70可构造成通过第一供应管道74，将第一给料供应给第一气化器60和/或第二气化器64，第二泵80可构造成通过第二供应管道84，将第二给料供应给第一气化器60和/或第二气化器64，而第三泵90可构造成通过第三供应管道94，将第三给料供应给第一气化器60和/或第二气化器64。在一些实施例中，各个泵系79、89、99可构造成将相应的给料供应给第一气化器60或第二气化器64。在某些实施例中，各个气化器14可在除了在泵系20之间过渡的时间，接收来自仅一个泵系20的给料，如下面详细描述的那样。各个泵70、80和90还可构造成使其相应的给料分别沿着第一管道回路76、第二管道回路86和第三管道回路96，循环通过压力容器38。因而，压力容器38可沿着第一管道回路76、第二管道回路86和/或第三管道回路96设置。在一些实施例中，可存在不止一个压力容器38，而且各个压力容器38可沿着一个或多个管道回路36，管道回路36包括泵22和给料供应室18。压力控制系统40可联接到压力容器38上，以调整压力容器38中的压力和流量。
控制器44可控制通过过渡式给料供应系统12的给料流，以将给料流引导到压力容器38。在压力容器38内，压力控制系统40可使给料的压力升高到阈值压力，阈值压力可至少部分地基于下游系统(例如气化器14)的压力，控制器44针对该下游系统在给料和/或泵系20之间过渡。在一些实施例中，在压力容器38内的压力基本为(例如，±1%、2%、3%、4%或5%)阈值压力之后，控制器44可控制下游系统的给料供应从第一给料过渡到压力容器38内的给料。
过渡式给料供应系统12中的泵22的数量可在实施例之间改变。在一些实施例中，各个泵22可将给料供应给一个或多个气化器14。在某些实施例中，与IGCC系统10的气化器14的数量相比，过渡式给料供应系统12可包括至少多一个泵22。例如，泵/气化器比可包括(但不限于)2:1、3:2、4:3或5:4。过渡式给料供应系统12的泵22可冗余地构造成将给料供应给一个或多个气化器14，以容许使一个或多个泵22脱机，同时保持一个或多个气化器14的连续运行。照这样，冗余地构造的泵22可过渡成交替地将连续且稳定的给料供应供应给一个或多个气化器14，如在其它泵22停机时需要的那样。由于各个泵22可为泵系20的一部分，泵系79、89、99也可冗余地构造成在另一个泵系变得联机时，容许交替地使泵系79、89、99脱机。例如，具有三个泵系79、89、99的过渡式给料供应系统12可构造成将给料供应给两个气化器60、64。最初，第二泵系89可供应第一气化器60，而第三泵系99可供应第二气化器64。系统12可过渡成从第二泵系89供应第一气化器60变成从第一泵系79供应第一气化器60。当第二泵系89再次可运行时，系统12可过渡成从第三泵系99供应第二气化器64变成从第二泵系89供应第二气化器64。类似地，当第三泵系99再次可运行时，系统12可过渡成改变第一气化器60的来自第一泵系79的供应。多个泵系20中的各个可冗余地构造有压力容器38和压力控制系统40，以使相应的给料循环到压力容器38中，以使相应的给料的压力升高到阈值压力，以过渡成将相应的给料供应给下游系统(例如气化器14)，而代替另一个泵系20。因而，系统12可在运行时在供应给气化器14或泵系20的给料之间改变，而不中断气化器14的运行。
如下面详细论述的那样，具有比气化器14更多的泵系20或泵22的 IGCC系统10的控制器44可在泵系20或泵22之间方便地过渡给料供应，而不使气化器14停机。例如，控制器44可使对第一气化器60的供应从第二泵80的第二给料供应过渡到第一泵70的第一给料供应，同时使第三泵90保持对第二气化器64的第三给料供应。以类似的方式，控制器44可从第三泵90对第二气化器64供应第三给料供应过渡到从第一泵70对第二气化器64供应第一给料供应，同时使第二泵80保持对第一气化器60的第二给料供应。控制器44还可包括用户接口46，其构造成至少接收来自用户的输入或显示关于IGCC系统10的信息。
图3示出具有第一泵70和第二泵80的过渡式给料供应系统12的实施例。泵70、80可为正移位泵、浆料泵或离心泵。第一泵系79包括第一泵70、第一给料供应室72、第一给料供应管道74、第一回路管道76，以及驱动地联接到第一泵70上的第一马达78。第二泵系89包括第二泵80、第二给料供应室82、第二给料供应管道84、第二回路管道86，以及驱动地联接到第二泵80上的第二马达88。控制器44可监测运行过渡式给料供应系统12，这包括第一泵70和第一马达78、第二泵80和第二马达88、多个阀42的状态(例如打开/关闭)、供应管道74和84内的给料的压力和流率、管道回路76和86(包括压力容器38)内的给料的压力和流率、气化器14内的压力、气化器中的燃料/空气比，以及它们的组合。在这个实施例中，如箭头100显示的那样，在阀102和104沿着第二供应管道84打开时，第二泵80可沿着第二供应管道84，将第二给料从第二给料供应室82泵送到气化器14。在实施例中，第二供应管道84可通往多个出口(例如喷射器105)，到达气化器14。第二泵80可被第二马达88或其它驱动机构驱动。在初始阶段，仅第二泵80可运行，从而对气化器14供应第二给料。气化器14可在气化器14内的气化器压力下处理给料。第二泵80可在第二压力下将第二给料供应给气化器14，第二压力与气化器压力基本相同(或更大)。这可阻止从气化器14到过渡式给料供应系统12的逆流。
在第二泵80的运行期间，事件可使控制器44开始这样的过渡，即，从对气化器14供应来自第二泵系89的给料变成对气化器14供应来自第一泵系79的给料。在一些实施例中，事件可按计划进行，诸如例行维护或从第二给料到第一给料的过渡。在某些实施例中，事件可为意外的。意外事件可包括(但不限于)感测到流不规则性、感测到给料品质变化、感测到压力下降或浪涌、流堵塞，或者第二供应室82或第二供应管道84中的给料料位低、控制器或操作者监测到噪声，或者构件失效。此外，可为合乎需要的是转变给料的类型，或者混合给料，这是因为各种原因，除了别的之外，诸如下游系统(例如气化器、气体利用系统16)的效率、成本，或者给料供应室72或82中的给料料位。在一些实施例中，操作者可通过控制器44(例如，使用用户接口46)来启动事件，以开始过渡。在启动阶段中，在事件发生之后，控制器44可起动第一泵70，以及开始将第一给料泵送通过第一管道回路76，如箭头110指示的那样。在第一泵70启动之后，第一管道回路76中的第一给料可处于第一压力(例如101 kPa)，第一压力小于气化器14内的压力和第二供应管道84中的第二压力(例如，11000 kPa)。气化器14内的压力和第二压力可在大约3000 kPa至大约11000 kPa之间、大约5000 kPa至大约10000 kPa之间，或者大约7000 kPa至大约9000 kPa之间的范围中。在实施例中，在启动阶段，第一泵70不可将第一给料供应给气化器14，以便保持有压力稳定、基本恒定且均匀的第二给料流通往气化器14，以及防止进入第一泵系79中的逆流。在启动阶段，阀112、114、116和118可沿着第一管道回路76打开，以如箭头110显示的那样循环第一给料。过渡式给料供应系统12可具有多个阀42，以控制供应给至少一个下游系统(例如气化器14)的至少一种给料的流量。控制器44和/或操作者可控制各个阀42和泵系20，以沿着期望流径引导各个给料。控制器44可通过控制线路120而联接到各个阀42上。为了清楚，仅示出一些控制线路120。
在加压阶段，在第一给料开始循环通过第一管道回路76之后，控制器44可关闭阀116、118和122，以及打开阀124，以如箭头130显示的那样，控制进入到压力容器38中的第一给料。随着第一给料填充压力容器38，第一给料的第一压力可在压力容器38内增加。压力容器38内的传感器132、第一泵系79、第二泵系89、第一管道回路76、第二管道回路86、气化器14和气体利用系统16可监测各个相应的构件中的给料的压力、温度和流率。控制器44和/或压力控制系统40可沿着传感器线路134，接收来自传感器132的信号。压力控制系统40可通过压力控制器136来调整压力容器38内的压力，压力控制器136可喷射高压气体138，以增加压力容器38中的压力，或者通过出口140排出压力容器38中的高压气体138和/或给料，以降低压力容器38中的压力。在一些实施例中，高压气体138可包括氮、氦、氩和其它惰性气体。在阀124打开之前，压力控制器136可将压力容器38加压到初始压力。压力控制器136也可打开阀122和142，以将多余的第一给料释放到第一供应室72。在具有公共供应室82的实施例中，压力控制器136可打开阀143，以将多余的公共给料释放到公共供应室82，并且阀145可打开，以将公共给料供应给第一泵70。在一些实施例中，控制器44是压力控制器136。在一些实施例中，压力容器38可联接到止回阀144和146(例如单向阀)上，以使给料沿一个方向流过压力容器38。
当压力容器38中的第一压力达到第一阈值压力时，控制器44可沿着第一供应管道74打开第一气化器阀148，以容许第一给料的至少一部分流到气化器14，如箭头150显示的那样。来自第二泵80的第二给料可以部分减小的流率继续流动，如箭头100显示的那样。在一些实施例中，压力容器38的第一阈值压力可与第二供应管道84中的第二给料的第二压力和/或气化器14内的压力基本相同。在一些实施例中，气化器14可在高达11 MPa的压力下运行，从而在过渡阶段期间，压力容器38可使第一给料的压力升高到高达至少11 MPa的第一阈值压力。在其它实施例中，第一阈值压力可包括大约1 MPa、2 MPa、3 MPa、4 MPa、5 MPa、6 MPa、7 MPa、8 MPa、9 MPa、10 MPa或更高的压力。在这个过渡阶段，在第一阈值压力下将第一给料引入到气化器14可基本阻止第二给料逆流到第一供应管道74中，第一给料逆流到第二供应管道84中，压力浪涌进入气化器14中，以及它们的组合。在控制器44打开第一气化器阀148时，控制器44也可减缓第二泵80的运行，以及/或者限制第二给料流过第二气化器阀104。与限制流过第二气化器阀104相比，减缓第二泵80的运行可对第二泵系89造成更少磨损。
在过渡阶段中，控制器44可逐渐减小沿着箭头100的第二给料的流量，以及逐渐增加沿着箭头150的第一给料的流量，以基本保持有恒定流率的给料通往气化器14。例如，在初始阶段期间，第二泵80可以大约100吨/小时的初始流率，将第二给料供应给气化器14。在加压阶段期间，第一泵70可以大约30吨/小时，将第一给料泵送到压力容器38。当控制器44打开第一气化器阀148时，控制器44也可调节第二泵80的运行，以便以大约70吨/小时供应第二给料，以基本保持100吨/小时的流率。在一些实施例中，第一泵70和第二泵80可按介于大约10吨/小时至200吨/小时之间、大约20吨/小时至175吨/小时之间、大约30吨/小时至150吨/小时之间、大约40吨/小时至125吨/小时之间，或者大约50吨/小时至100吨/小时之间的流率，供应相应的给料。控制器44可调节第一泵70和第二泵80的运行，以实现从第二泵80逐渐过渡到第一泵70。第一泵70以第一流率泵送给料，而第二泵80则以第二速率泵送给料。控制器44引导第一流率和第二流率的混合，以在它们流到气化器14时，加总到期望流率。在过渡期间，第一流率和第二流率的总和可大于期望流率。例如，第一流率可为20吨/小时，第二流率可为90吨/小时，而期望流率可为100吨/小时。控制器44可将10吨/小时的第一流率引导到压力容器38，以及使其余的10吨/小时与第二流率(90吨/小时)混合，以满足期望流率(100吨/小时)。在过渡期间，控制器44可同时减小第二流率，增加第一流率以保持期望流率，以及将第一流率的任何过剩量引导到压力容器38。控制器44也可沿着第一供应管道74，将给料从压力容器38引导到第一给料供应室72，以使给料通过第一泵70而循环。因而，压力容器38可增加给料的压力，以及在过渡期间，接收过剩给料，以保持有基本恒定流率通往气化器14。
如上面描述的那样，控制器44可将通往气化器14的给料供应从第二泵系89过渡到第一泵系79。在过渡完成之后，过渡式给料供应系统12可构造成使得控制器44可将通往气化器14的给料供应从第一泵系79过渡到第二泵系89。在实施例中，控制器44可通过控制阀115(例如阀114)和控制阀104(例如阀148)，来从第一泵系79过渡回到第二泵系89，如上面描述的那样。在这个实施例中，第二泵80通过第二供应管道84和第二管道回路86，将给料供应给压力容器38，以使压力容器38的压力升高到阈值压力，而且控制器44可控制阀119(例如上面描述的阀118)，以过渡回到第二泵80。
基本恒定的流率可容许气化器14在过渡阶段期间以稳定的速率连续地运行。基本恒定的流率可为在期望流率的大约±1%、2%、3%、4%或5%内的流率。在一些实施例中，在多余的流量可排出和/或漏出的情况下，可容许有较大的流率。中断或不稳定的流可使气化器14中的传感器132跳脱，从而导致气化器14停机。在过渡阶段期间，在控制器44逐渐减小第二泵80的流率时，控制器44可逐渐增加第一泵70的流率，以保持通往气化器14的流率。控制器44可通过调节第一电动马达78和第二电动马达88的速度，来影响第一泵70和第二泵80的流率。与由于限制通过阀104的流而对阀104造成的磨损相比，减小泵80的流率可对泵80造成更少磨损。在一些实施例中，可手动地减小第二泵80的流率，并且控制器44可自动地增加第一泵70的流率，以保持恒定流率。
控制器44可通过许多传感器132、促动器和控制器，来监测和调节IGCC系统10内的状况。传感器132可包括(但不限于)压力传感器、流率传感器、温度传感器、位置传感器和给料供应室仪表。在一些实施例中，针对各个泵系79、89，控制器44可监测阀的压力、流率、温度、位置和给料供应料位，以及它们的组合。控制器44可在显示面板上显示监测状况，以通知操作者监测状况，以及提示操作者采取行动。在一些实施例中，控制器44可监测泵系79、89的意外事件。
在一些实施例中，过渡式给料供应系统12可过渡若干个小时。备选地，系统12可过渡5分钟至30分钟之间的过程。在过渡阶段结束时，控制器44可停止来自第二泵80的第二给料的流，以及在控制器44控制第一泵70，以按期望流率将第一给料供应给气化器14时，控制器44关闭第一回路阀114。在一些实施例中，控制器44可吹扫掉压力容器38和第一管道回路76的第一给料，以进行维护，或者准备下一次过渡。一旦第二泵80停止，控制器44可隔离和/或吹扫(例如，用惰性吹扫气体或水)第二泵系89，包括第二泵80、第二给料供应室82，以及第二供应管道84和第二管道回路86的至少一部分。在第二泵系89被隔离和修理和/或清洁之后，控制器44可构造成以与第二给料供应变成第一给料供应基本相同的方式，从第一给料供应变回到第二给料供应通往气化器14。
由于给料供应响应于事件而从一个泵系20过渡到另一个泵系20，泵系20可被隔离。隔离泵系20的计划维护或被迫维护可不影响气化器14的运行，或者需要气化器14的停机时间。在过渡式给料供应系统12的运行过程中，交替地使给料供应从一个泵系(例如89)变成另一个(例如79)可使气化器14的被迫停机时间减小大约1%至10%，大约1%至8%，或者大约1%至5%。在实施例中，随着时间的推移，与可能需要较少停机时间的单个较昂贵的泵系相比，具有上面描述的频繁的计划停机时间的冗余地构造的第一泵系79和第二泵系89运行起来可更廉价。另外，第一泵系79和第二泵系89可构造成一旦下游气体利用系统16充分地运行，就转换进料类型(即，从低硫到高硫，或者相反)。例如，在气体利用系统16启动时，一些给料可在较低的温度下提供较好的性能。作为另一个示例，一些给料可比其它给料更容易获得或更便宜。但是，一旦系统16的构件变暖，另一种给料就可提供最佳性能。
图4示出方法152的流程图，方法152用于运行过渡式给料供应系统12，以从进料流A变成进料流B，同时保持气化器14的运行。方法152可为计算机实现的过程，诸如在控制器44或其它基于处理器的计算装置上执行的过程。控制器44可借助于存储在存储器中的指令来执行方法152。在一些实施例中，操作者可通过图1中显示的控制器44的用户接口46来执行方法152。最初，进料泵A可沿着供应管道A，将进料流A供应154到气化器14。如上面论述的那样，控制器44可控制来自进料泵A的进料流A的流率和压力。当控制器44感测156到事件已经发生时，控制器44可控制进料泵B，以沿着管道回路B循环158进料流B。管道回路B可具有加压容器38，并且控制器44可将进料流B引导到加压容器38，以使进料流B的压力升高160到阈值压力。在实施例中，加压容器38可包括联接到气体供应138和出口140上的压力控制器136，以保持进料流B的压力。在一些实施例中，阈值压力可为气化器14中的压力和/或沿着供应管道A的进料流A的压力。一旦进料流B的压力达到阈值压力，控制器44可使气化器进料从进料泵A的进料流A过渡162到进料泵B的进料流B。在进料流过渡时，控制器44可沿着供应管道B，将进料流B引导164到气化器14。控制器44还可减少166来自泵A的进料流A，以及增加来自泵B的进料流B，同时基本保持气化器压力和流率。当来自进料泵A的进料流B基本为期望流率时，控制器44可停止168进料流A，以终止过渡162。可选地，控制器可隔离170进料泵A和供应管道A。当控制器44感测156到后续事件时，以及/或者在沿着进料流A修理或维修装备之后，方法152类似地可应用于使气化器进料从进料流B过渡162到进料流A。
图5是具有泵A和冗余泵B的过渡式给料供应系统的实施例的流率-时间的曲线图180。在初始阶段182处，泵A以第一流率186将给料A 184供应给气化器，而泵B不运行(即，脱机)。给料A 184的压力188可基本处于气化器压力190。这个初始阶段182可继续，直到计划维护或意外事件发生，如曲线图180上的时间192指示的那样。如上面论述的那样，意外事件可包括控制器感测到的事件，诸如流不规则性(例如间歇流)、给料品质改变(例如不规则的粒度、密度、一致性)、压力下降或浪涌、供应室中的给料料位低、流堵塞，或构件失效。在时间192处监测到事件之后，控制器可启动泵B，以使给料B 194循环通过管道回路。给料B在循环期间的压力196可为初始压力198。在循环通过管道回路的期间，来自泵B的给料B 194的流率可增加到第二流率200。
在泵B开始以第二流率200循环给料194时的时间202处，控制器可关闭管道回路的一部分，以将给料B 194引导到压力容器中。压力容器的压力控制可通过调节进入到压力容器中的高压气体的流率，调节从压力容器中排出的气体的流率，或者调节离开压力容器的给料B 194的流率，来调整压力容器内的给料B194的压力196的增加。其它压力控制系统可用来升高给料B 194的压力196，包括(但不限于)活塞、气囊，或者能用来增加压力的其它装置。在给料B 194的压力196在时间206处达到阈值压力204之后，在时间210处，控制器可将给料B 194中的至少一些引导到气化器中。在实施例中，阈值压力204可与气化器压力190和/或给料B 184的压力188相同。备选地，阈值压力204可在气化器压力190或给料A 184的压力188的大约1%、2%、3%、4%或5%内。例如，阈值压力204可比7000 kPa的气化器压力190大不到5%(例如7350kPa)，或者释压阀可降低气化器压力。在一些实施例中，气化器压力190的超过300 kPa的短暂下降可引起系统不稳定性，从而导致气化器停机。由于压降较小，处于高的气化器压力190(例如11000 kPa)的气化器可停机；但是，处于低的气化器压力190(例如3000kPa)的气化器的停机阈值可大于300 kPa。在过渡212期间，控制器可增加来自泵B的给料B 194的流率，调节被引导到气化器中的给料B的量，以及减小从泵A到气化器中的给料A 184的流率。在一些实施例中，控制器可将小部分流率的给料B 194引导到气化器中，并且引导其余部分流率的给料B 194通过管道回路和压力容器。在过渡期间，压力控制可将压力容器中的给料B 194的压力196保持为阈值压力204。照这样，控制器可使进入到气化器中的给料保持有恒定流率214和压力216，同时增加给料B 194的流率，以及减小给料B 184的流率。在进入到气化器中的给料A 184的流率停止且压力188下降时的时间218之后，控制器可隔离泵A，并且继续对气化器供应来自泵B的给料B 194。过渡式给料供应系统12已经使给料供应从给料A 184过渡到给料B 194。在从给料A 184过渡到给料B之后，控制器可构造成过渡回给料A 184或另一种给料。例如，相反，控制器可增加来自泵A的给料A 184的流率，调节被引导到气化器中的给料A的量，以及以与描述的基本类似的方式减小从泵B到气化器中的给料B 194的流率。
本发明的技术效果包括构造成将至少一种给料供应给至少一个气化器的给料供应系统和给料供应控制器，其中，给料供应系统可进行这样的过渡，即，改变来自给料供应系统的不同的泵的给料供应，同时使通往至少一个气化器的至少一种给料保持有基本恒定的压力和恒定的流率。在从供应来自一个泵的第二给料过渡到供应来自另一个泵的第一给料的期间，给料供应控制器可引导第一给料通过管道回路，管道回路可包括用以升高第一给料的压力的压力容器。一旦第一给料的压力与第二给料和/或下游系统(例如气化器)的压力基本相同，给料供应控制器就可逐渐减少对气化器的第二给料的供应，以及逐渐增加对气化器的第一给料的供应。在过渡期间，可按基本恒定的压力和基本恒定的流率，对气化器供应给料流。给料供应系统可由于计划事件或意外事件而安全地从供应一种给料过渡到供应另一个给料。
本书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域任何技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，以及实行任何结合的方法。本发明的可取得专利的范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这样的其它示例具有不异于权利要求的字面语言的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质性差异的等效结构要素，则它们意于处在权利要求的范围之内。

Claims (10)

1. 一种系统，包括：
给料供应系统，其包括：
　　构造成沿着第一供应管道将第一给料供应给第一气化器的第一泵；
　　构造成沿着第二供应管道将第二给料供应给所述第一气化器的第二泵；以及
　　沿着第一管道回路设置的压力容器，其中，所述给料供应系统构造成使所述第一给料循环通过所述第一管道回路，以在所述压力容器中使所述第一给料的第一压力升高到第一阈值压力，所述给料供应系统构造成在所述第一压力达到所述第一阈值压力之后，控制从所述第二泵到所述第一泵的第一过渡，并且所述第一过渡包括从所述第二给料到所述第一给料的第一变化，所述第二给料和所述第一给料用于供应给所述第一气化器。
2. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，包括所述第一气化器。
3. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，包括沿着所述第一管道回路设置在所述第一泵的上游的第一给料供应室。
4. 根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第一给料供应室包括第一浆料罐。
5. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述压力容器沿着第二管道回路设置，所述给料供应系统构造成使所述第二给料循环通过所述第二管道回路，以在所述压力容器中使所述第二给料的第二压力升高到第二阈值压力，所述给料供应系统构造成在所述第二压力达到所述第二阈值压力之后，控制从所述第一泵到所述第二泵的第二过渡，并且所述第二过渡包括从所述第一给料到所述第二给料的第二变化，所述第一给料和所述第二给料用于供应给所述第一气化器。
6. 根据权利要求5所述的系统，其特征在于，包括沿着所述第一管道回路设置在所述第一泵的上游的第一给料供应室，以及沿着所述第二管道回路设置在所述第二泵的上游的第二给料供应室。
7. 根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第一给料和所述第二给料彼此基本相同。
8. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述给料供应系统构造成通过逐渐增加从所述第一泵到所述第一气化器的所述第一给料的第一流，同时逐渐减少从所述第二泵到所述第一气化器的所述第二给料的第二流，来控制所述第一过渡。
9. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述给料供应系统包括：
构造成沿着第三供应管道将第三给料供应给第二气化器的第三泵，所述给料供应系统构造成使所述第一给料循环通过所述第一管道回路，以在所述压力容器中使所述第一给料的所述第一压力升高到第二阈值压力，所述给料供应系统构造成在所述第一压力达到所述第二阈值压力之后，控制从所述第三泵到所述第一泵的第二过渡，并且所述第二过渡包括从所述第三给料到所述第一给料的第二变化，所述第三给料和所述第一给料用于供应给所述第二气化器。
10. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，包括联接到所述压力容器上的压力控制系统，其中，所述压力控制系统构造成增加所述压力容器中的压力，以使所述第一给料的所述第一压力升高到所述第一阈值压力。
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