CN105271118A - 制氢系统和方法 - Google Patents
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Abstract
制氢方法和设备，其使用来自燃气涡轮的燃气涡轮排气和来自强制通风扇的作为蒸汽重整炉中燃烧氧化剂的燃烧空气的组合流。包括提供通风空气的阀门组件，当燃气涡轮意外关闭时，快速地向重整器炉中提供其它燃烧空气。
Description
背景
通常需要燃气涡轮以产生电能用于新的工业装置，或扩展现有的工业操作装置。现场产生的电能可用于补充或用于替代来自局域运行电网的电力。
已知联合制氢设备联产电和有时还产生蒸汽。例如，AirProducts在PortArthur，Texas运行联合氢/联产装置，如描述于RobertPeltier的论文，“PortArthurIIIntegratedHydrogen/CogenerationFacility，PortArthur，Texas”，在POWERMagazine，2007年9月15日，可在线获取，http://www.powermag.com/Port-Arthur-II-Integrated-hydrogencogeneration-facility-Port-Arthur-Texas/。在该设备中，燃气涡轮排气分开，一部分进入热量回收蒸汽发生器作为燃烧氧化剂，其中产生蒸汽，和第二部分进入蒸汽甲烷重整器如燃烧氧化剂。
在较早的出版物中，Terrible等人公开了燃气涡轮与蒸汽甲烷重整器的组合，在论文“Considerusinghydrogenplantstocogeneratepowerneeds”，HydrocarbonProcessing，1999年12月。在该文中，公开了一种实施方案，其中来自燃气涡轮的废气进入重整器的辐射区。该文指出，在538℃下，燃气涡轮排气仍包含13%的氧并用作重整器的燃烧空气，且因为该流是热的，重整器的燃料消耗减少。
工业需要有效率的系统和方法用于制氢并联产电能。
工业需要利用来自燃气涡轮排气的热量用于改进的能量效率。
工业需要与燃气涡轮联合的制氢系统和方法的可靠操作，特别是当燃气涡轮意外停机时。
概要
本发明涉及生产含H2产物的设备和方法。本发明的若干方面概述如下。在下文中，本发明的具体方面概述如下。在括号中设定的附图标记和表达是指在以下进一步参考附图解释的示例实施方案。然而，附图标记和表达仅为说明性的且不将所述方面限制为示例实施方案的任何特定组分或特征。所述方面可如权利要求阐明，其中在括号中设定的附图标记和表达酌情被省略或被其它替代。
方面1.生产含H2产物的设备，所述设备包含：
燃气涡轮(10)，其具有从燃气涡轮(10)取出排气流(12)的出口；
强制通风扇(20)，其具有排出氧化剂流(21)的出口；
阀门组件(25)，其用于提供通风空气流(27)；和
重整器炉(30)，其操作连接到燃气涡轮(10)、强制通风扇(20)和阀门组件(25)，和操作布置用于接收来自燃气涡轮(10)的排气流(12)的至少一部分(19)、来自强制通风扇(20)的氧化剂流(21)的至少一部分和来自阀门组件(25)的通风空气流(27)。
方面2.方面1的设备，其进一步包含：
第二强制通风扇(60)，其具有用于排出第二氧化剂流(61)的出口；
第二阀门组件(65)，其用于提供第二通风空气流(67)；和
第二重整器炉(70)，其操作连接于燃气涡轮(10)、第二强制通风扇(60)和第二阀门组件(65)，和操作布置用于接收来自燃气涡轮(10)的排气流(12)的第二部分(59)、来自第二强制通风扇(60)的第二氧化剂流(61)的至少一部分和来自第二阀门组件(65)的第二通风空气流(67)。
方面3.方面1或方面2的设备，其中重整器炉(30)包含多个含催化剂的重整器管，其中多个含催化剂的重整器管操作布置用于接收重整器进料气流(34)，而重整器炉操作布置用于接收排气流(12)的至少一部分(19)、氧化剂流(21)的至少一部分、通风空气流(27)和燃料流(32)，所述燃料流(32)用于在多个含催化剂的重整器管外部的燃烧空间内将其燃烧，其中重整器炉具有第一出口，用于取出在多个含催化剂的重整器管中由重整器进料气流(34)形成的重整产物流(36)，和其中重整器炉(30)具有第二出口，用于从燃烧空间取出燃烧产物气流(38)，所述燃烧产物气流(38)通过燃料流(32)的燃烧形成。
方面4.方面2或方面3的设备，其中第二重整器炉(70)包含多个含催化剂的重整器管，其中第二重整器炉(70)的多个含催化剂的重整器管操作布置用于接收第二重整器进料气流(74)，和第二重整器炉操作布置用于接收排气流(12)的第二部分(59)、第二氧化剂流(61)的至少一部分、第二通风空气流(67)和第二燃料流(72)，所述第二燃料流(72)用于在第二重整器炉(70)的多个含催化剂的重整器管外部的燃烧空间内将其燃烧，其中第二重整器炉(70)具有第一出口，用于取出在第二重整器炉(70)的多个含催化剂的重整器管中由第二重整器进料气流(74)形成的第二重整产物流(76)，和其中第二重整器炉具有第二出口，用于从第二重整器炉(70)的燃烧空间取出第二燃烧产物气流，第二燃烧产物气流通过第二燃料流(72)的燃烧形成。
方面5.方面1-4任一项的设备，其进一步包含：
换热器(22)，其操作布置在强制通风扇(20)和重整器炉(30)之间，其中换热器(22)操作布置用于接收来自强制通风扇(20)的氧化剂流(21)的至少一部分，和重整器炉(30)操作布置用于接收来自换热器(22)的氧化剂流(21)的至少一部分。
方面6.方面5的设备，其中换热器(22)操作布置用于提供在氧化剂流(21)的至少一部分和以下至少之一之间的间接热传递：来自重整器炉(30)的燃烧产物气流(38)的部分或全部，和来自重整器炉(30)的多个含催化剂的重整器管的重整产物流(36)的部分或全部。
方面7.方面2-6任一项的设备，其进一步包含：
操作布置在第二强制通风扇(60)和第二重整器炉(70)之间的第二换热器(62)，其中第二换热器(62)操作布置用于接收来自第二强制通风扇(60)的第二氧化剂流(61)的至少一部分，和第二重整器炉(70)操作布置用于接收来自所述第二换热器(62)的第二氧化剂流(61)的至少一部分。
方面8.方面7的设备，其中第二换热器(62)操作布置用于提供在第二氧化剂流(61)的至少一部分和以下至少之一之间的间接热传递：来自第二重整器炉(70)的第二燃烧产物气流(78)的部分或全部，和来自第二重整器炉(70)的多个含催化剂的重整器管的第二重整产物流(76)的部分或全部。
方面9.方面1-8任一项的设备，其进一步包含：
引风扇(50)，其操作布置用于接收来自重整器炉(30)的燃烧产物气流(38)。
方面10.方面2-9任一项的设备，其进一步包含：
第二引风扇(90)，其操作布置用于接收来自第二重整器炉(70)的第二燃烧产物气流(78)。
方面11.方面1-10任一项的设备，其中阀门组件(25)适用于从燃气涡轮(10)排出包含氧化剂流(21)的至少一部分和排气流(12)的至少一部分的共混氧化剂流(26)。
方面12.方面2-11任一项的设备，其中第二阀门组件(65)适用于从燃气涡轮(10)排出包含第二氧化剂流(61)的至少一部分和排气流(12)的第二部分(59)的部分或全部的第二共混氧化剂流(66)。
方面13.方面1-12任一项的设备，其进一步包含：
阀门组件(15)，用于控制燃气涡轮(10)的排气流(12)，阀门组件(15)操作用于控制排气流(12)的至少一部分(19)的流速。
方面14.方面13的设备，其中阀门组件(15)用于控制燃气涡轮(10)的排气流(12)，进一步操作用于控制排气流的第二部分(59)的流速。
方面15.方面13或方面14的设备，其进一步包含：
燃气涡轮排气口(17)，其操作布置用于选择性地经由用于控制排气流(12)的阀门组件(15)接收来自燃气涡轮(10)的排气流(12)的部分或全部，其中用于控制排气流(12)的阀门组件(15)进一步操作用于选择性地将排气流(12)的至少一部分转向到燃气涡轮排气口(17)。
方面16.方面1-15任一项的设备，其进一步包含：
管道(16)，其操作布置用于将来自燃气涡轮(10)的排气流(12)的至少一部分(19)、来自强制通风扇(20)的氧化剂流(21)的至少一部分和来自阀门组件(25)的通风空气流(27)传输至重整器炉(30)；
传感器(24)，其响应管道(16)中的压力；和
控制器(100)，其操作连接到用于提供通风空气流(27)的阀门组件(25)和用于控制排气流(12)的阀门组件(15)的至少之一，控制器(100)操作连接到传感器(24)并响应来自传感器(24)的信号。
方面17.方面2-16任一项的设备，其进一步包含：
第二管道(56)，其操作布置用于将来自燃气涡轮(10)的排气流(12)的第二部分(59)、来自第二强制通风扇(60)的第二氧化剂流(61)的至少一部分和来自第二阀门组件(65)的第二通风空气流(67)传输至第二重整器炉(70)；
第二传感器(64)，其响应第二管道(56)中的压力；和
控制器(100)，其操作连接到用于提供第二通风空气流(67)的第二阀门组件(65)和用于控制排气流(12)的阀门组件(15)的至少之一，控制器(100)操作连接到第二传感器(64)并响应来自第二传感器(64)的信号。
方面18.方面1-17任一项的设备，其进一步包含：
处理单元(40)，其操作布置用于接收重整产物流(36)和燃烧产物气流(38)，所述处理单元包含以下至少之一：变换反应器、蒸汽发生系统、脱气器、变压吸附单元、脱CO2单元、低温分离器和分离鼓。
方面19.方面18的设备，其中处理单元(40)包含变压吸附单元。
方面20.方面2-19任一项的设备，其进一步包含：
第二处理单元(80)，其操作布置用于接收第二重整产物流(76)和第二燃烧产物气流(78)，所述第二处理单元(80)包含以下至少之一：变换反应器、蒸汽发生系统、脱气器、变压吸附单元、脱CO2单元、低温分离器和分离鼓。
方面21.方面20的设备，其中第二处理单元(80)包含与第一处理单元(40)的变压吸附单元分开的变压吸附单元。
方面22.方面16的设备，其进一步包含：
传感器(35)，其响应重整器炉(30)的燃烧空间中的压力，其中控制器(100)操作连接用于接收来自传感器(35)的信号；
其中引风扇(50)操作布置用于接收来自重整器炉(30)的燃烧产物气流(38)，其中引风扇(50)操作连接用于接收来自控制器(100)的信号，控制器(100)响应来自传感器(35)的信号，传感器(35)响应重整器炉(30)内的压力。控制器可配置用以改变引风扇的速度。
方面23.方面22的设备，其进一步包含：
传感器(52)，其响应来自重整器炉(30)的燃烧产物气流(38)中的氧浓度，其中控制器(100)操作连接用于接收来自传感器(52)的信号，传感器(52)响应燃烧产物气流(38)中的氧浓度；
其中引风扇操作连接用于接收来自控制器(100)的信号，控制器(100)响应来自传感器(52)的信号，传感器(52)响应燃烧产物气流(38)中的氧浓度。
方面24.方面16的设备，其进一步包含：
传感器(75)，其响应第二重整器炉(70)中的压力，其中控制器(100)操作连接用于接收来自传感器(75)的信号；
其中第二引风扇(90)操作布置用于接收来自第二重整器炉(70)的第二燃烧产物气流(78)，其中第二引风扇(90)操作连接用于接收来自控制器(100)的信号，控制器(100)响应来自传感器(75)的信号，传感器(75)响应第二重整器炉(70)中的压力。
方面25.方面24的设备，其进一步包含：
传感器(92)，其响应来自第二重整器炉(70)的第二燃烧产物气流(78)中的氧浓度，其中控制器(100)操作连接用于接收来自传感器(92)的信号，传感器(92)响应第二燃烧产物气流(78)中的氧浓度；
其中第二引风扇(90)操作连接用于接收来自控制器(100)的信号，控制器(100)响应来自传感器(92)的信号，传感器(92)响应第二燃烧产物气流(78)中的氧浓度。
方面26.方面1的设备，其进一步包含：
第二强制通风扇(160)，其具有用于排出第二氧化剂流(161)的出口；
用于提供第二通风空气流(167)的第二阀门组件(165)；和
热量回收蒸汽发生器(170)，其操作连接于燃气涡轮(10)、第二强制通风扇(160)和第二阀门组件(165)，和操作布置用于接收来自燃气涡轮(10)的排气流(12)的第二部分(159)、来自第二强制通风扇(160)的第二氧化剂流(161)的至少一部分和来自第二阀门组件(165)的第二通风空气流(167)。
方面27.方面26的设备，其进一步包含：
操作布置在第二强制通风扇(160)和热量回收蒸汽发生器(170)之间的第二换热器(162)，其中第二换热器(162)操作布置用于接收来自第二强制通风扇(160)的第二氧化剂流(161)的至少一部分，和热量回收蒸汽发生器(170)操作布置用于接收来自第二换热器(162)的第二氧化剂流(161)的至少一部分。
方面28.方面27的设备，其中第二换热器(162)操作布置用于提供在第二氧化剂流(161)的至少一部分和以下至少之一之间的间接热传递：来自重整器炉(30)的燃烧产物气流的部分或全部，和来自重整器炉(30)的多个含催化剂的重整器管的重整产物流的部分或全部。
方面29.方面26-28任一项的设备，其进一步包含：
第二引风扇(190)，其操作布置用于接收来自热量回收蒸汽发生器(170)的排气流(178)。
方面30.方面26-29任一项的设备，其进一步包含：
第二管道，其操作布置用于将来自燃气涡轮(10)的排气流(12)的第二部分(159)、来自第二强制通风扇(160)的第二氧化剂流(161)的至少一部分和来自第二阀门组件(165)的第二通风空气流(167)传输至热量回收蒸汽发生器(170)；
响应第二管道内的压力的第二传感器(164)；和
控制器(100)，其操作连接到用于提供第二通风空气流(167)的第二阀门组件(165)和用于控制排气流(12)的阀门组件(15)的至少之一，控制器(100)操作连接到第二传感器(164)并响应来自第二传感器(164)的信号。
方面31.方面30的设备，其进一步包含：
响应热量回收蒸汽发生器(170)中的压力的传感器(175)，其中控制器(100)操作连接用于接收来自传感器(175)的信号；
第二引风扇(190)操作布置用于接收来自热量回收蒸汽发生器(170)的排气流(178)，其中第二引风扇(90)操作连接用于接收来自控制器(100)的信号，控制器(100)响应来自传感器(75)的信号，所述传感器(75)响应热量回收蒸汽发生器(170)中的压力。
方面32.方面31的设备，其进一步包含：
响应来自热量回收蒸汽发生器(170)的排气流(178)中的氧浓度的传感器(192)，其中控制器(100)操作连接用于接收来自对排气流(178)中的氧浓度响应的传感器(192)的信号；
其中第二引风扇(190)操作连接用于接收来自控制器(100)的信号，控制器(100)响应来自传感器(192)的信号，传感器(192)响应排气流(178)中的氧浓度。
方面33.制氢方法，其包含：
第一操作方式，所述第一操作方式包含：
将来自强制通风扇(20)的氧化剂流(21)的第一量与来自燃气涡轮(10)的排气流(12)的至少一部分(19)的第一量共混以形成包含燃气涡轮排气的共混氧化剂流(26)的第一量；
将重整器进料气流(34)的第一量引入至重整器炉(30)中的多个含催化剂的重整器管内，在重整反应中使重整器进料气流(34)的第一量反应，所处的反应条件有效形成包含H2、CO、CH4和H2O的重整产物流(36)的第一量，并从所述重整器炉(30)的多个含催化剂的重整器管中取出重整产物流(36)的第一量；和
将燃料流(32)的第一量与包含燃气涡轮排气的共混氧化剂流(26)的第一量的至少一部分，在重整器炉(30)中在多个含催化剂的重整器管外部燃烧，所处的条件有效燃烧燃料流(32)的第一量以形成燃烧产物气流(38)的第一量，并产生热量以供应能量，使多个含催化剂的重整器管内部的重整器进料气流(34)的第一量反应，并从重整器炉(30)取出燃烧产物气流(38)的第一量；
第二操作方式，当来自燃气涡轮(10)的排气流(12)变得中断或变得另外不可用时，开始第二操作方式，第二操作方式包含：
打开阀门组件(25)并将通风空气流(27)的第一量与氧化剂流(21)的第二量共混以形成包含通风空气的共混氧化剂流(29)的第一量；
将重整器进料气流(34)的第二量引入至重整器炉(30)中的多个含催化剂的重整器管内，在重整反应中使重整器进料气流(34)的第二量反应，所处的反应条件有效形成包含H2、CO、CH4和H2O的重整产物流(36)的第二量，并从重整器炉(30)的多个含催化剂的重整器管中取出重整产物流(36)的第二量；和
将燃料流(32)的第二量与包含通风空气的共混氧化剂流(29)的第一量的至少一部分，在重整器炉(30)中在多个含催化剂的重整器管外部燃烧，所处的条件有效燃烧燃料流(32)的第二量以形成燃烧产物气流(38)的第二量，并产生热量以供应能量，用于使多个含催化剂的重整器管内部的重整器进料气流(34)的第二量反应，并从第一重整器炉(30)取出燃烧产物气流(38)的第二量。
方面34.方面33的方法，其中在第二操作方式开始时，阀门组件(25)打开至预定位置，所述预定位置取决于第二操作方式开始之前燃气涡轮的操作速率。
方面35.方面33或方面34的方法，其进一步包含：
将来自强制通风扇(20)的氧化剂流(21)的第一量通到换热器(22)，然后将来自所述强制通风扇(20)的氧化剂流(21)的第一量与排气流(12)的至少一部分(19)的第一量共混，从而加热来自所述强制通风扇(20)的氧化剂流(21)的第一量；和
将来自所述强制通风扇(20)的氧化剂流(21)的第二量通到所述换热器(22)，然后将通风空气流(27)的第一量与氧化剂流(21)的第二量共混，从而加热来自所述强制通风扇(20)的氧化剂流(21)的第二量。
方面36.方面35的方法，其中氧化剂流(21)在换热器(22)中通过与以下至少之一的间接热传递加热：来自重整器炉(30)的燃烧产物气流(38)的一部分或全部和来自重整器炉(30)的多个含催化剂的重整器管的重整产物流(36)的一部分或全部。
方面37.方面33-36任一项的方法
其中重整器炉(30)在多个含催化剂的重整器管外部具有压力；
其中第一操作方式还包含，将来自重整器炉(30)的燃烧产物气流(38)的第一量通到引风扇50，其中操作所述引风扇(50)，使得在重整器炉(30)中在多个含催化剂的重整器管外部的压力为-2.5kPag(-10英寸水柱)至+0.25kPag(+1英寸水柱)，或-1.5kPag(-6英寸水柱)至-0.5kPag(-2英寸水柱)，或-1kPag(-4英寸水柱)至-0.75kPag(-3英寸水柱)；和
其中第二操作方式还包含，将来自重整器炉(30)的燃烧产物气流(38)的第二量通到引风扇(50)，其中操作所述引风扇(50)，使得在重整器炉(30)中在多个含催化剂的重整器管外部的压力为-2.5kPag(-10英寸水柱)至+0.25kPag(+1英寸水柱)，或-1.5kPag(-6英寸水柱)至-0.5kPag(-2英寸水柱)，或-1kPag(-4英寸水柱)至-0.75kPag(-3英寸水柱)。
方面38.方面33-37任一项的方法，其进一步包含：
第三操作方式，所述第三操作方式在第二操作方式之后开始，当来自燃气涡轮的排气流不可用时实施第三操作方式，所述第三操作方式包含：
部分关闭阀门组件(25)，并将通风空气流(27)的第二量与氧化剂流(21)的第三量共混以形成包含通风空气的共混氧化剂流(29)的第二量；
将重整器进料气流(34)的第三量引入至重整器炉(30)中的多个含催化剂的重整器管内，使重整器进料气流(34)的第三量反应，所处的反应条件有效形成包含H2、CO、CH4和H2O的重整产物流(36)的第三量，并从所述重整器炉(30)的多个含催化剂的重整器管中取出重整产物流(36)的第三量；和
将燃料流(32)的第三量与包含通风空气的共混氧化剂流(29)的第二量的至少一部分，在重整器炉(30)中在多个含催化剂的重整器管外部燃烧，所处的条件有效燃烧燃料流(32)的第三量以形成燃烧产物气流(38)的第三量，并产生热量以供应能量，用于使多个含催化剂的重整器管内部的重整器进料气流(34)的第三量反应，并从重整器炉(30)取出燃烧产物气流(38)的第三量；
其中氧化剂流(21)的第一量具有时间-平均质量流速F1；
其中氧化剂流(21)的第二量具有时间-平均质量流速F2；
其中氧化剂流(21)的第三量具有时间-平均质量流速F3；
其中通风空气流(27)的第一量具有时间-平均质量流速G1；
其中通风空气流(27)的第二量具有时间-平均质量流速G2；和
其中F3>F1，F3>F2，和G1>G2。
方面39.方面38的方法，其进一步包含将来自强制通风扇(20)的氧化剂流(21)的第三量通到换热器(22)，然后将通风空气流(27)的第二量与氧化剂流(21)的第三量共混，从而加热来自强制通风扇(20)的氧化剂流(21)的第三量。
方面40.方面38或方面39的方法
其中重整器炉(30)在多个含催化剂的重整器管外部具有压力；
其中第一操作方式还包含，将来自重整器炉(30)的燃烧产物气流(38)的第一量通到引风扇(50)，其中操作所述引风扇(50)(即鼓风机的电机速度)，使得在重整器炉(30)中在多个含催化剂的重整器管外部的压力为-2.5kPag(-10英寸水柱)至+0.25kPag(+1英寸水柱)，或-1.5kPag(-6英寸水柱)至-0.5kPag(-2英寸水柱)，或-1kPag(-4英寸水柱)至-0.75kPag(-3英寸水柱)；
其中第二操作方式还包含，将来自重整器炉(30)的燃烧产物气流(38)的第二量通到引风扇(50)，其中操作所述引风扇(50)，使得在重整器炉(30)中在多个含催化剂的重整器管外部的压力为-2.5kPag(-10英寸水柱)至+0.25kPag(+1英寸水柱)，或-1.5kPag(-6英寸水柱)至-0.5kPag(-2英寸水柱)，或-1kPag(-4英寸水柱)至-0.75kPag(-3英寸水柱)；和
其中第三操作方式还包含，将来自重整器炉(30)的燃烧产物气流(38)的第三量通到引风扇(50)，其中操作所述引风扇(50)，使得在重整器炉(30)中在多个含催化剂的重整器管外部的压力为-2.5kPag(-10英寸水柱)至+0.25kPag(+1英寸水柱)，或-1.5kPag(-6英寸水柱)至-0.5kPag(-2英寸水柱)，或-1kPag(-4英寸水柱)至-0.75kPag(-3英寸水柱)。
方面41.方面38-40任一项的方法，其进一步包含排出模式，所述排出模式包含：
将来自强制通风扇(20)的氧化剂流的第四量与来自燃气涡轮(10)的排气流(12)的至少一部分(19)的第二量共混以形成包含燃气涡轮排气的共混氧化剂流(26)的第二量；
打开阀门组件(25)，并通过出口(18)排出共混氧化剂流(26)的第二量(如排出流(28))；
将重整器进料气流(34)的第四量引入至重整器炉(30)中的多个含催化剂的重整器管内，使重整器进料气流(34)的第四量反应，所处的反应条件有效形成包含H2、CO、CH4和H2O的重整产物流(36)的第四量，并从所述重整器炉(30)的多个含催化剂的重整器管中取出重整产物流(36)的第四量；和
将燃料流(32)的第四量与共混氧化剂流(26)的第二量的第二部分，在重整器炉(30)中在多个含催化剂的重整器管外部燃烧，所处的条件有效燃烧燃料流(32)的第四量以形成燃烧产物气流(38)的第四量，并产生热量以供应能量，用于使重整器的多个含催化剂的重整器管内部的重整器进料气流(34)的第四量反应，并从重整器炉(30)取出燃烧产物气流(38)的第四量。
方面42.方面41的方法，其进一步包含将来自强制通风扇(20)的氧化剂流(21)的第四量通到换热器(22)，然后将氧化剂流的第四量与来自燃气涡轮的排气流的至少一部分的第二量共混，从而加热来自强制通风扇(20)的氧化剂流的第四量。
方面43.方面33-42任一项的方法，其进一步包含燃气涡轮启动模式，燃气涡轮启动模式包含：
将来自燃气涡轮(10)的排气流(12)的启动量通到用于控制来自燃气涡轮(10)的排气流(12)的阀门组件(15)，其中用于控制排气流(12)的阀门组件(15)将排气流的启动量通过燃气涡轮排气口(17)排出，使得通过燃气涡轮排气口(17)排出的排气流(12)的启动量没有任何部分用作在第一重整器炉(30)或其它的重整器炉中燃烧的氧化剂。
方面44.方面33-43任一项的方法，其中第一操作方式还包含：
将来自第二强制通风扇(60)的第二氧化剂流(61)的第一量与来自燃气涡轮(10)的排气流(12)的第二部分(59)的第一量共混以形成包含燃气涡轮排气的第二共混氧化剂流(66)的第一量；
将第二重整器进料气流(74)的第一量引入至第二重整器炉(70)中的多个含催化剂的重整器管内，在重整反应中使第二重整器进料气流(74)的第一量反应，所处的反应条件有效形成包含H2、CO、CH4和H2O的第二重整产物流(76)的第一量，并从所述第二重整器炉(70)的多个含催化剂的重整器管中取出第二重整产物流(76)的第一量；和
将第二燃料流(72)的第一量与包含燃气涡轮排气的第二共混氧化剂流(66)的第一量的至少一部分，在第二重整器炉(70)中在第二重整器炉的多个含催化剂的重整器管外部燃烧，所处的条件有效燃烧第二燃料流(72)的第一量以形成第二燃烧产物气流(78)的第一量，并产生热量以供应能量，用于使第二重整器的多个含催化剂的重整器管内部的第二重整器进料气流(74)的第一量反应，并从所述第二重整器炉(70)取出第二燃烧产物气流(78)的第一量；
和其中所述第二操作方式进一步包含：
打开阀门组件(65)并将第二通风空气流(67)的第一量与第二氧化剂流(61)的第二量共混以形成包含通风空气的第二共混氧化剂流(69)的第一量；
将第二重整器进料气流(74)的第二量引入至第二重整器炉(70)中的多个含催化剂的重整器管内，使第二重整器进料气流(74)的第二量反应，所处的反应条件有效形成包含H2、CO、CH4和H2O的第二重整产物流(76)的第二量，并从第二重整器炉(70)的多个含催化剂的重整器管中取出第二重整产物流(76)的第二量；和
将第二燃料流(72)的第二量与包含通风空气的第二共混氧化剂流(69)的第一量的至少一部分，在第二重整器炉(70)中在第二重整器的多个含催化剂的重整器管外部燃烧，所处的条件有效燃烧第二燃料流(72)的第二量以形成第二燃烧产物气流(78)的第二量，并产生热量以供应能量，用于使第二重整器的多个含催化剂的重整器管内部的第二重整器进料气流(74)的第二量反应，并从所述第二重整器炉(70)取出第二燃烧产物气流(78)的第二量。
方面45.方面44的方法，其中在第二操作方式开始时，第二阀门组件(65)打开至第二阀门组件的预定位置，所述第二阀门组件的预定位置取决于第二操作方式开始之前燃气涡轮的操作速率。
方面46.方面44或方面45的方法，其进一步包含：将来自第二强制通风扇(60)的第二氧化剂流(61)的第一量通到第二换热器(62)，然后将来自第二强制通风扇(60)的第二氧化剂流(61)的第一量与排气流的第二部分的第一量共混，从而加热来自第二强制通风扇(60)的第二氧化剂流(61)的第一量；
将来自第二强制通风扇(60)的第二氧化剂流(61)的第二量通到第二换热器(62)，然后将第二通风空气流(67)的第一量与第二氧化剂流的第二量共混，从而加热来自第二强制通风扇(60)的第二氧化剂流的第二量。
方面47.方面44-46任一项的方法
其中第二重整器炉(70)在多个含催化剂的重整器管外部具有压力；
其中第一操作方式还包含，将来自第二重整器炉(70)的第二燃烧产物气流(78)的第一量通到第二引风扇(90)，其中操作第二引风扇(90)，使得在第二重整器炉(70)中在多个含催化剂的重整器管外部的压力为-2.5kPag(-10英寸水柱)至+0.25kPag(+1英寸水柱)，或-1.5kPag(-6英寸水柱)至-0.5kPag(-2英寸水柱)，或-1kPag(-4英寸水柱)至-0.75kPag(-3英寸水柱)；和
其中第二操作方式还包含，将来自第二重整器炉(70)的第二燃烧产物气流(78)的第二量通到第二引风扇(90)，其中操作第二引风扇(90)，使得在第二重整器炉(70)中在多个含催化剂的重整器管外部的压力为-2.5kPag(-10英寸水柱)至+0.25kPag(+1英寸水柱)，或-1.5kPag(-6英寸水柱)至-0.5kPag(-2英寸水柱)，或-1kPag(-4英寸水柱)至-0.75kPag(-3英寸水柱)。
方面48.方面38-47任一项的方法，其中第三操作方式还包含：
部分关闭第二阀门组件(65)，并将第二通风空气流(67)的第二量与第二氧化剂流的第三量共混以形成包含通风空气的第二共混氧化剂流(69)的第二量；
将第二重整器进料气流(74)的第三量引入至第二重整器炉(70)中的多个含催化剂的重整器管内，使第二重整器进料气流(74)的第三量反应，所处的反应条件有效形成包含H2、CO、CH4和H2O的第二重整产物流(76)的第三量，并从第二重整器炉(70)的多个含催化剂的重整器管中取出第二重整产物流(76)的第三量；和
将第二燃料流(72)的第三量与包含通风空气的第二共混氧化剂流(69)的第二量的至少一部分，在第二重整器炉(70)中在多个含催化剂的重整器管外部燃烧，所处的条件有效燃烧第二燃料流(72)的第三量以形成第二燃烧产物气流(78)的第三量，并产生热量以供应能量，用于使多个含催化剂的重整器管内部的第二重整器进料气流(74)的第三量反应，并从第二重整器炉(70)取出第二燃烧产物气流(78)的第三量；
其中第二氧化剂流(61)的第一量具有时间-平均质量流速F4；
其中第二氧化剂流(61)的第二量具有时间-平均质量流速F5；
其中第二氧化剂流(61)的第三量具有时间-平均质量流速F6；
其中第二通风空气流(67)的第一量具有时间-平均质量流速G3；
其中第二通风空气流(67)的第二量具有时间-平均质量流速G4；和
其中F6>F4，F6>F5，和G3>G4。
方面49.方面48的方法，其进一步包含将来自第二强制通风扇(60)的第二氧化剂流(61)的第三量通到第二换热器(62)，然后将第二通风空气流(67)的第二量与第二氧化剂流(61)的第三量共混，从而加热来自第二强制通风扇(60)的第二氧化剂流(61)的第三量。
方面50.方面49的方法，其中第二氧化剂流(61)在第二换热器(62)中通过与以下至少之一的间接热传递来加热：来自第二重整器炉(70)的第二燃烧产物气流(78)和来自第二重整器炉(80)的多个含催化剂的重整器管的第二重整产物流(76)。
方面51.方面48-50任一项的方法
其中第二重整器炉(70)在多个含催化剂的重整器管外部具有压力；
其中第一操作方式还包含，将来自第二重整器炉(70)的第二燃烧产物气流(78)的第一量通到第二引风扇(90)，其中操作第二引风扇(90)，使得在第二重整器炉(70)中在多个含催化剂的重整器管外部的压力为-2.5kPag(-10英寸水柱)至+0.25kPag(+1英寸水柱)，或-1.5kPag(-6英寸水柱)至-0.5kPag(-2英寸水柱)，或-1kPag(-4英寸水柱)至-0.75kPag(-3英寸水柱)；
其中第二操作方式还包含，将来自第二重整器炉(70)的第二燃烧产物气流(78)的第二量通到第二引风扇(90)，其中操作第二引风扇(90)，使得在第二重整器炉(70)中在多个含催化剂的重整器管外部的压力为-2.5kPag(-10英寸水柱)至+0.25kPag(+1英寸水柱)，或-1.5kPag(-6英寸水柱)至-0.5kPag(-2英寸水柱)，或-1kPag(-4英寸水柱)至-0.75kPag(-3英寸水柱)；和
其中第三操作方式还包含，将来自第二重整器炉(70)的第二燃烧产物气流(78)的第三量通到第二引风扇(90)，其中操作第二引风扇(90)，使得在第二重整器炉(70)中在多个含催化剂的重整器管外部的压力为-2.5kPag(-10英寸水柱)至+0.25kPag(+1英寸水柱)，或-1.5kPag(-6英寸水柱)至-0.5kPag(-2英寸水柱)，或-1kPag(-4英寸水柱)至-0.75kPag(-3英寸水柱)。
方面52.方面48-51任一项的方法，其进一步包含第二排出模式，第二排出模式包含：
将第二氧化剂流的第四量与来自燃气涡轮(10)的排气流(12)的第二部分(59)的第二量共混以形成包含燃气涡轮排气的第二共混氧化剂流(66)的第二量；
打开第二阀门组件(65)，并将第二共混氧化剂流(66)的第二量的第一部分通过第二出口(58)排出；
将第二重整器进料气流(74)的第四量引入至第二重整器炉(70)中的多个含催化剂的重整器管内，使第二重整器进料气流(74)的第四量反应，所处的反应条件有效形成包含H2、CO、CH4和H2O的第二重整产物流(76)的第四量，并从第二重整器炉(70)的多个含催化剂的重整器管中取出第二重整产物流(76)的第四量；和
将第二燃料流(72)的第四量与第二共混氧化剂流(66)的第二量的第二部分，在第二重整器炉(70)中在多个含催化剂的重整器管外部燃烧，所处的条件有效燃烧第二燃料流(72)的第四量以形成第二燃烧产物气流(78)的第四量，并产生热量以供应能量，用于使多个含催化剂的重整器管内部的第二重整器进料气流(74)的第四量反应，并从第二重整器炉(70)取出第二燃烧产物气流(78)的第四量。
方面53.方面52的方法，其进一步包含将来自第二强制通风扇(60)的第二氧化剂流(61)的第四量通到第二换热器(62)，然后将第二氧化剂流的第四量与来自燃气涡轮(10)的排气流(12)的第二部分(59)的第二量共混，从而加热来自强制通风扇(60)的第二氧化剂流的第四量。
方面54.方面33-53任一项的方法，其中来自重整器炉(30)的多个含催化剂的重整器管的重整产物流(36)的第一量、重整产物流(36)的第二量和重整产物流(36)的第三量的至少之一，在变压吸附器(40)中通过变压吸附分离以产生含H2产物(45)和副产物气体(33)，和其中第一燃料流(32)包含副产物气体(33)的至少一部分。
方面55.方面34-54任一项的方法，其中来自第二重整器炉(70)的多个含催化剂的重整器管的重整产物流(76)的第一量、重整产物流(76)的第二量和重整产物流(76)的第三量，在变压吸附器(80)中通过变压吸附分离以产生含H2产物(85)和副产物气体(73)，和其中第二燃料流(72)包含副产物气体(73)的至少一部分。
方面56.方面33-55任一项的方法，其进一步包含：
在第一操作方式期间，取得包含燃气涡轮排气的共混氧化剂流的第一压力数据；
在第一操作方式期间，取得对重整器炉中多个含催化剂的重整器管外部的压力响应的第二压力数据；
在第一操作方式期间，取得燃烧产物气流(38)的氧浓度数据；
打开和关闭阀门组件(25)，响应第一操作方式期间取得的第一压力数据、第一操作方式期间取得的第二压力数据和第一操作方式期间取得的氧浓度数据；
调节强制通风扇(20)的速度，响应第一操作方式期间取得的第一压力数据、第一操作方式期间取得的第二压力数据和第一操作方式期间取得的氧浓度数据；和
调节引风扇(50)的速度，响应第一操作方式期间取得的第一压力数据、第一操作方式期间取得的第二压力数据和第一操作方式期间取得的氧浓度数据。
方面57.方面33-56任一项的方法，其进一步包含：
在第二操作方式期间，取得包含通风空气的共混氧化剂流的第一压力数据；
在第二操作方式期间，取得对重整器炉中多个含催化剂的重整器管外部的压力响应的第二压力数据；
在第二操作方式期间，取得燃烧产物气流(38)的氧浓度数据；
打开和关闭阀门组件(25)，响应第二操作方式期间取得的第一压力数据、第二操作方式期间取得的第二压力数据和第二操作方式期间取得的氧浓度数据；
调节强制通风扇(20)的速度，响应第二操作方式期间取得的第一压力数据、第二操作方式期间取得的第二压力数据和第二操作方式期间取得的氧浓度数据；和
调节引风扇(50)的速度，响应第二操作方式期间取得的第一压力数据，第二操作方式期间取得的第二压力数据和第二操作方式期间取得的氧浓度数据。
方面58.方面38-57任一项的方法，其进一步包含：
在第三操作方式期间，取得包含通风空气的共混氧化剂流的第一压力数据；
在第三操作方式期间，取得对重整器炉中多个含催化剂的重整器管外部的压力响应的第二压力数据；
在第三操作方式期间，取得燃烧产物气流(38)的氧浓度数据；
打开和关闭阀门组件(25)，响应第三操作方式期间取得的第一压力数据、第三操作方式期间取得的第二压力数据和第三操作方式期间取得的氧浓度数据；
调节强制通风扇(20)的速度，响应第三操作方式期间取得的第一压力数据、第三操作方式期间取得的第二压力数据和第三操作方式期间取得的氧浓度数据；和
调节引风扇(50)的速度，响应第三操作方式期间取得的第一压力数据、第三操作方式期间取得的第二压力数据和第三操作方式期间取得的氧浓度数据。
方面59.方面44-58任一项的方法，其进一步包含：
在第一操作方式期间，取得包含燃气涡轮排气的第二共混氧化剂流(66)的第一压力数据；
在第一操作方式期间，取得对第二重整器炉(70)中多个含催化剂的重整器管外部的压力响应的第二压力数据；
在第一操作方式期间，取得第二燃烧产物气流(78)的氧浓度数据；
打开和关闭第二阀门组件(65)，响应第一操作方式期间取得的第二共混氧化剂流(66)的第一压力数据、第一操作方式期间取得的对第二重整器炉(70)中的压力响应的第二压力数据和第一操作方式期间取得的第二燃烧产物气流(78)的氧浓度数据；
调节强制通风扇(20)的速度，响应第一操作方式期间取得的第二共混氧化剂流(66)的第一压力数据、第一操作方式期间取得的对第二重整器炉(70)中的压力响应的第二压力数据和第一操作方式期间取得的第二燃烧产物气流(78)的氧浓度数据；和
调节引风扇(50)的速度，响应第一操作方式期间取得的第二共混氧化剂流(66)的第一压力数据、第一操作方式期间取得的对第二重整器炉(70)中的压力响应的第二压力数据和第一操作方式期间取得的第二燃烧产物气流(78)的氧浓度数据。
方面60.方面44-59任一项的方法，其进一步包含：
在第二操作方式期间取得包含通风空气的第二共混氧化剂流(66)的第一压力数据；
在第二操作方式期间，取得对第二重整器炉(70)内多个含催化剂的重整器管外部的压力响应的第二压力数据；
在第二操作方式期间，取得第二燃烧产物气流(78)的氧浓度数据；
打开和关闭第二阀门组件(65)，响应第二操作方式期间取得的第二共混氧化剂流(66)的第一压力数据、第二操作方式期间取得的对第二重整器炉(70)中的压力响应的第二压力数据和第二操作方式期间取得的第二燃烧产物气流(78)的氧浓度数据；
调节强制通风扇(20)的速度，响应第二操作方式期间取得的第二共混氧化剂流(66)的第一压力数据、第二操作方式期间取得的对第二重整器炉(70)中的压力响应的第二压力数据和第二操作方式期间取得的第二燃烧产物气流(78)的氧浓度数据；和
调节引风扇(50)的速度，响应第二操作方式期间取得的第二共混氧化剂流(66)的第一压力数据、第二操作方式期间取得的对第二重整器炉(70)中的压力响应的第二压力数据和第二操作方式期间取得的第二燃烧产物气流(78)的氧浓度数据。
方面61.方面48-60任一项的方法，其进一步包含：
在第三操作方式期间取得包含通风空气的第二共混氧化剂流(66)的第一压力数据；
在第三操作方式期间，取得对第二重整器炉(70)中多个含催化剂的重整器管外部的压力响应的第二压力数据；
在第三操作方式期间，取得第二燃烧产物气流(78)的氧浓度数据；
打开和关闭第二阀门组件(65)，响应第三操作方式期间取得的第二共混氧化剂流(66)的第一压力数据、第三操作方式期间取得的对第二重整器炉(70)中的压力响应的第二压力数据和第三操作方式期间取得的第二燃烧产物气流(78)的氧浓度数据；
调节强制通风扇(20)的速度，响应第三操作方式期间取得的第二共混氧化剂流(66)的第一压力数据、第三操作方式期间取得的对第二重整器炉(70)中的压力响应的第二压力数据和第三操作方式期间取得的第二燃烧产物气流(78)的氧浓度数据；和
调节引风扇(50)的速度，响应第三操作方式期间取得的第二共混氧化剂流(66)的第一压力数据、第三操作方式期间取得的对第二重整器炉(70)中的压力响应的第二压力数据和第三操作方式期间取得的第二燃烧产物气流(78)的氧浓度数据。
几个附图的简述
图1为说明了具有任选的第二重整器炉的本发明实施方案的工艺流程图。
图2为说明了具有任选的热量回收蒸汽发生器的本发明实施方案的工艺流程图。
优选实施方案详述
以下详述仅提供优选的示例性实施方案，而不旨在限制本发明的范围、应用或构造。相反地，优选示例性实施方案的以下详述为本领域技术人员提供了补充本发明的优选示例性实施方案的可实现的说明，应理解在不离开权利要求限定的本发明的范围的情况下，在要素的功能和排列上可进行不同的改变。
当应用于本说明书和权利要求描述的本发明的实施方案中的任何特征时，本文所用的冠词“一个”和“一种”是指一个或多个。“一个”和“一种”的使用未将意义限制为单一特征，除非特别声明这些限制。在单数或者复数名词或者名词短语前面的冠词“该”表示特定的具体特征，且可具有单数或者复数含义，取决于使用该词的上下文。
形容词“任意”是指无论什么数量的无差别的一个、一些或全部。
第一实体和第二实体之间放置的术语“和/或”指以下之一：(1)第一实体，(2)第二实体，和(3)第一实体与第二实体。放置在3个或更多实体的列举中的最后两个实体之间的术语“和/或”是指列举中的实体的至少之一，包括在该列举中实体的任意特定组合。
术语“多个”是指“两个或更多个”。
短语“至少一部分”是指“部分或全部”。流的至少一部分可具有相同的组成，每个物类的浓度与其衍生自的流相同。流的至少一部分可具有与其衍生自的流不同的组成。流的至少一部分可包括其衍生自的流的特定组分。
本文所用的流的“分开的部分”是具有与其取自的流相同的化学组成和物类浓度的部分。
本文所用的流的“分离的部分”是具有与其取自的流不同的化学组成和不同的物类浓度的部分。
本文所用的“第一”、“第二”、“第三”等用于区分多个步骤和/或特征，且不是指总数量，或时间和/或空间上的相对位置，除非明确声明如此。
术语“耗减的”是指所说明的气体比形成该气体的流具有更少的摩尔%浓度。“耗减的”是指所述流不完全缺乏所说明的气体。
术语“富”或“富集”是指所说明的气体比形成该气体的流具有更大的摩尔%浓度。
为了简单及清楚的目的，熟知的装置、线路和方法的详细说明被省略，以避免不必要的细节模糊本发明的描述。
本发明涉及生产含H2产物的设备和方法。设备可为氢和/或合成气生产设施。在制氢设施中，如本文所用，可生产经净化的氢产物和/或生产包含氢的合成气。
参考附图，其中遍及附图，类似的附图标记指代类似的要素，图1为显示了生产含氢产物的设备组件的工艺流程图。
所述设备包含燃气涡轮10，其具有用于从燃气涡轮10取出排气流12的出口。燃气涡轮为本领域熟知的且市售可得，例如来自GeneralElectricCompany。本领域技术人员可容易选择适合的燃气涡轮。空气和燃料（通常为天然气）引入到燃气涡轮中。通过燃气涡轮生产热排气流12和电力。通过燃气涡轮生产的电力可用于制氢设施和/或输出。
所述设备可包含阀门组件15，其用于控制来自燃气涡轮10的排气流12。阀门组件15包括活动部分，其打开、关闭或部分阻碍阀门组件15中的一个或多个口或通路。因为冠词“一个”是指“一个或多个”，阀门组件15可包含多于一个阀，如所示。阀门组件15可包含三通阀和/或四通阀。阀门组件15可操作用于控制排气流12的至少一部分19的流速。
设备可包含燃气涡轮排气口17(即，局部排气烟道)。燃气涡轮排气口17可操作布置用于经由阀门组件15从燃气涡轮10选择性接收排气流12的部分或全部，阀门组件15用于控制排气流12。阀门组件15可为分流气闸组件，且可在燃气涡轮的出口包括分流气闸以将废气引导至一个或多个重整器炉或燃气涡轮排气口17。
所述设备可包含控制器100。控制器100可为计算机、可编程逻辑控制器(PLC)等。可使用本领域已知的任何适合的控制器。因为冠词“一个”指“一个或多个”，控制器100可包含多于一个计算机和/或PLC。多控制器装置可按主/从关系或级联控制关系连接。
所述设备可包含传感器14，其操作连接于控制器100。传感器14可检测排气流12的特征。传感器14可为压力传感器。传感器14可为流速传感器。
控制器100可操作连接于阀门组件15，以响应来自传感器14的信号，控制阀门组件15的打开和关闭。
传感器14可为压力传感器，且可与控制器100一起作为自动压力控制器，其监控管压，并且如果管内的压力超过预定的最高压力则打开至涡轮排气口17的分流气闸。
传感器14可为流速传感器，且可与控制器100一起作为自动流速控制器，其监控流速，并且如果管内的流速超过预定的最大流率则打开至涡轮排气口17的分流气闸。
所述设备包含强制通风扇20，其具有用于排出氧化剂流21的出口。强制通风扇为本领域熟知的且市售可得，例如来自RobinsonFans或TLT-Babcock。本领域技术人员可容易地选择适合的强制通风扇。
排气流12的至少一部分19和氧化剂流21可在连接23处共混。
所述设备包含用于提供通风空气流27的阀门组件25。阀门组件25可以是所谓的气闸组件。阀门组件25包括活动部分，其打开、关闭或部分阻碍一个或多个阀门组件中的口或通路。阀门组件25可操作连接于具有开口的管，其可用作流体的入口和出口。所述开口可具有通气帽以阻止雨和其它不期望的物质从开口回到阀门组件25。
阀门组件25还可适于排出共混氧化剂流26，所述共混氧化剂流26包含氧化剂流21的至少一部分和来自燃气涡轮10的排气流12的至少一部分。
在正常操作条件下，阀门组件25是关闭的，并且通过燃气涡轮排气和来自强制通风扇20的氧化剂流21将燃烧氧化剂提供至重整器炉30，以便利用换热器22来加热氧化剂流21，用于改进的能量效率。来自阀门组件25的通风空气未经预热，通常意图在异常操作条件(即当燃气涡轮停机时)期间供应燃烧氧化剂。
所述设备包含重整器炉30。重整器炉操作连接于燃气涡轮10、强制通风扇20和阀门组件25。重整器炉30操作布置用于接收来自燃气涡轮10的排气流12的至少一部分19、来自强制通风扇20的氧化剂流21的至少一部分和来自阀门组件25的通风空气流27。排气流12的部分19可为分开的部分。
重整器炉30可以是所谓的催化蒸气重整炉，用于生产氢和/或合成气。催化蒸气重整炉还被称为蒸汽甲烷重整器，本文定义为用于将包含元素氢和碳的重整器进料在燃料燃烧提供的热量下通过与蒸汽在催化剂上反应转换为合成气的任意燃烧炉。重整器进料的原料可为天然气、甲烷、石脑油、丙烷、炼油厂燃料气体、炼油厂废气或本领域已知的其它适合的重整器原料。重整器进料可在预重整器中(未显示)预重整。预重整器可为绝热预重整器。催化蒸汽重整器和预重整器的适合的操作条件为本领域已知的。
具有多个含催化剂的重整器管的重整器炉，即管状重整器，为本领域熟知的。构造的适合材料和方法为已知的。在含催化剂的重整器管中的催化剂可为本领域已知的任何适合的催化剂，例如，包含镍的担载催化剂。
重整器炉30可包含多个含催化剂的重整器管，其中所述多个含催化剂的重整器管操作布置用于接收包含烃原料和蒸汽的重整器进料气流34，用于它们在重整催化剂上反应以形成重整产物流。如本文所用，重整产物流为由烃和蒸汽的重整反应形成的包含氢和一氧化碳的任意流。重整器炉30具有用于取出重整产物流36的出口，所述重整产物流36在多个含催化剂的重整器管中由重整器进料气流34的反应形成。含催化剂的重整器管中的操作温度可为入口处350℃-650℃和出口处750℃-950℃。含催化剂的重整器管中的操作压力可为1-50大气压。
重整器炉30操作布置用于接收排气流12的至少一部分19、氧化剂流21的至少一部分、通风空气流27和用于在多个含催化剂的重整器管外部的燃烧空间内将其燃烧的燃料流32。在操作期间的任意时间，不需要在同一时间将全部氧化剂蒸汽提供至重整器炉。例如，燃料可与排出气流的至少一部分和氧化剂流21的至少一部分燃烧，没有任何通风空气。或燃料可与氧化剂流21的至少一部分和通风空气流燃烧，没有任何排出气。或燃料可与排出气流的至少一部分和通风空气流燃烧，没有任何氧化剂流21。
重整器炉30具有用于从燃烧空间取出燃烧产物气流38的出口。燃烧产物气流38由燃料流32与不同的氧化剂流的任意组合燃烧形成。
重整产物流36和燃烧产物气流38还可在处理单元40中处理。重整产物流还可经处理以将更多的重整产物流转化为H2，产生含氧气体，和/或产生氢产物。含氧气体还可经处理以制备合成气产物。燃烧产物气流38还可经处理以回收废热，例如用于制备蒸汽。处理单元40操作布置用于接收重整产物流36和燃烧产物气流38。处理单元40可包含在制氢设施中用于处理重整产物和/或燃烧产物气体的任何已知装置。例如，处理单元40可包含一个或多个变换反应器、包括蒸汽鼓的蒸汽发生系统、多个换热器、脱气器、变压吸附单元、脱CO2单元、低温分离器(例如含氧气体冷箱)和分离鼓。
所述设备还可包含换热器22，其操作布置在强制通风扇20和重整器炉30之间。换热器22操作布置用于接收来自强制通风扇20的氧化剂流21的至少一部分，和重整器炉30操作布置用于接收来自换热器22的氧化剂流21的至少一部分。
氧化剂流21在换热器22中加热。氧化剂流可通过与任何适合的热流间接热传递来加热。氧化剂流21可通过与来自重整器炉30的燃烧产物气流38的部分或全部的间接热传递来加热。氧化剂流21和燃烧产物气流的部分或全部两者可通到换热器22，用于流之间的间接热传递。备选地，氧化剂流21可经由工作流体(即蒸汽)通过与燃烧产物气流38的部分或全部间接热传递来加热。例如，燃烧产物气流38可用于产生蒸汽，并将流的部分或全部通到换热器22以加热氧化剂流21。
氧化剂流21可通过与来自重整器炉30的重整产物流36的部分或全部的间接热传递来加热。氧化剂流21和重整产物流的部分或全部两者可通到换热器22，用于流之间的间接热传递。备选地，氧化剂流21可通过与重整产物流的部分或全部经由工作流体(即蒸汽)间接热传递来加热。例如，重整产物流36可用于产生蒸汽，并将流的部分或全部通到换热器22以加热氧化剂流21。
因为冠词“一个”是指“一个或多个”，多于一个换热器22可用于加热氧化剂流21。
所述设备可包含管道16，其操作布置用于将来自燃气涡轮10的排气流12的至少一部分19、来自强制通风扇20的氧化剂流21的至少一部分和来自阀门组件25的通风空气流27传输至重整器炉30。
所述设备可包含对管道16内的压力响应的传感器24。控制器100可操作连接到用于提供通风空气流27的阀门组件25和用于控制排气流12的阀门组件15的至少之一。控制器100可操作连接于传感器24，并响应来自传感器24的信号。传感器24可与控制器子单元组合以形成接收来自主控制器的控制指令的压力控制单元。当传感器24检测到压力小于预定下限目标压力时，控制器可命令阀门组件25打开以便允许通风空气通至重整器炉30。当传感器24检测到压力大于预定上限目标压力时，控制器可命令阀门组件25打开以便允许出口流28通过阀门组件25到出口18。当传感器24检测到压力在目标范围内时，控制器可命令阀门组件25关闭或保持关闭。
包含传感器24的压力控制单元可用作压力控制器，且连接用于改变强制通风扇20的风扇速度，以便将重整器炉30的燃烧空气压力保持在大气压力或稍微低于大气压力。变速粘性耦合可用于改变强制通风扇20的速度和流量。变速粘性耦合对来自控制器的速度命令的变化具有相对慢的响应时间，并且因此在扰动(例如燃气涡轮切断(trip))期间不能响应快速的变化条件。
当通过传感器24检测的压力减少至低于所需压力，压力控制单元可使强制通风扇20的风扇速度提高，并使阀门组件25打开更多。如果传感器24检测的压力提高太多(即正压)，压力控制单元还可使阀门组件25打开。
在燃气涡轮切断的情况下，来自阀门组件25的通风空气27用于保持燃烧空气供应至重整器炉30。在涡轮切断检测时，阀门组件25可打开至基于在切断时燃气涡轮操作速率的预定位置。阀门组件25/控制器100可设置回至自动压力控制，在最小的压力控制器(下限器)中具有较高压力设定点，以便将燃烧空气恢复流动至重整器炉并将压力扰动最小化。该设定点的初始目标可低于强制通风扇的压力控制器设定点约0.25kPa(1英寸水柱)，并且低于大气压力。通过设置强制通风扇的较高的压力设定点，强制通风扇速度增加，试图将燃烧空气压力回到它的标准设定点并减少来自阀门组件25的通风空气。强制通风扇可提高至强制通风扇20的最大能力。
在来自强制通风扇20的氧化剂被中断的情况下，阀门组件25可按类似的方式响应以向重整器炉30供应补充的燃烧氧化剂。
所述设备还可包含引风扇50，其操作布置用于接收来自重整器炉30的燃烧产物气流38。引风扇为本领域熟知的且市售可得，例如来自RobinsonFans或TLT-Babcock。本领域技术人员可容易地选择适合的引风扇。
所述设备还可包含传感器35，其对重整器炉30的燃烧空间内的压力响应。控制器100可操作连接用于接收来自传感器35的信号。引风扇50和/或强制通风扇20可操作连接于控制器100以接收来自控制器100的信号，控制器100响应来自传感器35的信号。控制器100可配置用以改变引风扇50的速度和/或强制通风扇20的速度，其响应重整器炉30的燃烧空间内的压力变化。
对于在常规平衡通风重整器炉中，重整器炉燃烧空间内的压力可通过引风扇50控制。引风扇50可通过变速粘性耦合操作，通过传感器35和控制器100的组合操控所述变速粘性耦合以改变风扇速度和引风扇能力，在重整器炉30的燃烧空间内保持所需的压力。通过传感器35测量，当重整器炉燃烧空间内的压力提高至高于目标上限压力时，控制器可使引风扇50的风扇速度提高。通过传感器35测量，当重整器炉燃烧空间内的压力减少至低于目标下限压力时，控制器可使引风扇50的风扇速度降低。
所述设备还可包含传感器52，其响应来自重整器炉30的燃烧产物气流38内的氧浓度。控制器100可操作连接用于接收来自传感器52的信号。引风扇50和/或强制通风扇20可操作连接于控制器100以接收来自控制器100的信号，控制器100响应来自传感器52的信号。控制器100可配置用以改变引风扇50的速度和/或强制通风扇20的速度，响应来自重整器炉30的燃烧产物气流内的氧浓度变化。
可控制燃烧产物气流38中的氧浓度以保证有足够的氧化剂提供至重整器炉来支持燃料的完全燃烧。因为强制通风扇在燃烧器上游保持恒定的燃烧氧化剂供应压力，有可能通过操控燃烧器下游的重整器炉压力来改变燃烧空气的流量。然后，在级联控制布置中，通过操控重整器炉压力控制的设定点来获得过量氧控制。
例如，当通过传感器52测量的氧浓度减少至低于目标下限氧浓度时，控制器减小重整器炉内的压力设定点来提高燃烧产物气流中的过量氧。控制器可使引风扇50的风扇速度提高。这导致跨燃烧器的更大的压差，其产生另外的燃烧氧化剂气流。该增加的燃烧氧化剂流导致在燃烧器上游的氧化剂供给管中压力的减少。传感器24，检测到在燃烧器上游的管中减少的压力，向控制器100发送信号，该信号提高强制通风扇20的风扇速度，从而增加氧化剂流21的流量。
相应地，当通过传感器52测量的氧浓度提高至高于目标上限氧浓度时，控制器提高重整器炉内的压力设定点来减少燃烧产物气流中的过量氧。控制器可使引风扇50的风扇速度减少。这导致跨燃烧器的较低的压差，其减少燃烧氧化剂气流。该减少的燃烧氧化剂流导致在燃烧器上游的氧化剂供给管中压力的增加。传感器24，检测到在燃烧器上游的管中增加的压力，向控制器100发送信号，该信号减少强制通风扇20的风扇速度，从而减少氧化剂流21的流量。
为了避免重整器炉30的高压或低压切断，上下限可应用于重整器炉30的设定点压力以阻止氧控制经由级联控制行为将压力控制驱动至切断状态。这可能是重要的，因为如强制通风扇20，引风扇可利用变速粘性耦合改变引风扇50的速度和流量。如上讨论，变速粘性耦合对来自控制器的速度命令变化具有相对慢的反应时间，且氧控制具有将重整器炉驱动至切断状态的可能性。
为了改进可靠性和效率，所述设备还可包含具有相关设备的第二重整器炉70，其中第二重整器炉还接收来自燃气涡轮10的排出气流12的一部分。
如重整器炉30，第二重整器炉70还可以是所谓的催化蒸气重整炉，用于生产氢和/或合成气。
第二重整器炉在系统中提供冗余，和可因此通过至少提供来自重整器炉中的一个的氢产物来改进可靠性，以防另一个重整器炉停机。
多个重整器炉还可对变动的制氢速率需求提供额外的灵活性。通过使重整器炉中的一个减产(turningdown)和/或空转，可更容易促进制氢速率的减产。
但是对于增加的重整器炉，出现了一些意外的稳定性问题。在一个重整器炉中的压力和流速的变化可影响另一个重整器炉的运行。迄今为止，现有技术未提供适合的流量控制方法或设备特征，用于处理多个重整器炉的流量稳定性，其中用于燃烧的氧化剂由普通的燃气涡轮提供。
对于第二重整器炉70，所述设备可包含具有用于排出第二氧化剂流61的出口的第二强制通风扇60，和用于提供第二通风空气流67的第二阀门组件65。第二重整器炉70可操作连接于燃气涡轮10、第二强制通风扇60和第二阀门组件65。第二重整器炉可操作布置用于接收来自燃气涡轮10的排气流12的第二部分59、来自第二强制通风扇60的第二氧化剂流61的至少一部分和来自第二阀门组件65的第二通风空气流67。排气流12的第二部分59可为分开的部分。在第二重整器炉70的运行期间的任何时间，第二重整器炉70可接收以下的一个或多个的任意组合：来自燃气涡轮10的排气流12的第二部分59、来自第二强制通风扇60的第二氧化剂流61的至少一部分和来自第二阀门组件65的通风空气流67。
排气流12的第二部分59和氧化剂流61可在连接63处共混。
在多个重整器炉的情况下，燃气涡轮排气管和阀门组件15可设计成向每个重整器炉提供燃气涡轮排出气流的相等的分流，当每个重整器炉在相同的生产速率下运行时，这是期望的。当重整器炉在相同或不同的生产速率下运行时，还可获得不对称的燃气涡轮排出气流的分流。
阀门组件15可操作用于控制排气流12的第二部分59的流速。
第二强制通风扇60为与强制通风扇20分开的装置。第二强制通风扇60可为与强制通风扇20相同的构造和型号，或其可为不同的构造和/或型号。
第二阀门组件65可以是所谓的气闸组件。第二阀门组件65包括活动部分，其打开、关闭或部分阻碍第二阀门组件65中的一个或多个口或通路。第二阀门组件65可操作连接于具有开口的管，所述开口可用作流体入口和出口。所述开口可具有通气帽来阻止雨和其它不需要的物质通过所述开口回到阀门组件65中。
第二阀门组件65还可适于排出包含第二氧化剂流61的至少一部分和来自燃气涡轮10的排气流12的第二部分59的共混氧化剂流66。
发明人已发现对多重整器炉的氧化剂流的流量控制通过阀门组件25和第二阀门组件65得以改进。
以上讨论考虑阀门组件25的操作相似适用于阀门组件65。
第二重整器炉70可包含多个含催化剂的重整器管。第二重整器炉70的多个含催化剂的重整器管可操作布置用于接收第二重整器进料气流74。第二重整器炉可操作布置用于接收排气流12的第二部分59、第二氧化剂流61的至少一部分、第二通风空气流67和第二用于在第二重整器炉70的多个含催化剂的重整器管外部的燃烧空间内将其燃烧的燃料流72。
在操作期间的任意时间，不需要在同一时间将所有的氧化剂流提供至第二重整器炉70。例如，燃料可与排出气流59的第二部分和氧化剂流61的至少一部分在没有任何通风空气下燃烧。或燃料可与氧化剂流61的至少一部分和通风空气流燃烧，而没有任何排气。或燃料可与排出气流的第二部分和通风空气流燃烧，而没有任何氧化剂流61。
第二重整器炉70可具有第一出口，用于取出在第二重整器炉70的多个含催化剂的重整器管中由第二重整器进料气流74形成的第二重整产物流76。在第二重整器炉70的含催化剂的重整器管中的操作温度可为入口处350℃-650℃和出口处750℃-950℃。在含催化剂的重整器管中的操作压力可为1-50大气压。
第二重整器炉可具有第二出口，其用于取出来自第二重整器炉70的燃烧空间的第二燃烧产物气流78，其中第二燃烧产物气流由第二燃料流72的燃烧形成。所述燃烧产物气流78由燃料流72与不同氧化剂流的任何组合的燃烧形成。
第二重整产物流76和第二燃烧产物气流78还可在第二处理单元80中处理。第二重整产物流还可经处理以将更多的重整产物流转化为H2，产生含氧气体，和/或产生氢产物。含氧气体还可经处理以制备合成气产物。第二燃烧产物气流78还可经处理以回收废热。第二处理单元80操作布置用于接收第二重整产物流76和第二燃烧产物气流78。第二处理单元80可包含在制氢设施中用于处理重整产物和/或燃烧产物气体的任何已知装置。例如，第二处理单元80可包含一个或多个变换反应器、包括蒸汽鼓的蒸汽发生系统、多个换热器、脱气器、变压吸附单元、脱CO2单元、含氧气体冷箱和分离鼓。
所述设备还可包含操作布置在第二强制通风扇60和第二重整器炉70之间的第二换热器62。第二换热器62(如果存在)操作布置用于接收来自第二强制通风扇60的第二氧化剂流61的至少一部分，和第二重整器炉70(如果存在)操作布置用于接收来自所述第二换热器62的第二氧化剂流61的至少一部分。
第二氧化剂流61可在第二换热器62中加热。第二氧化剂流可通过与任何适合的热流的间接热传递来加热。第二氧化剂流61可通过与来自第二重整器炉70的第二燃烧产物气流78的部分或全部的间接热传递来加热。第二氧化剂流61和第二燃烧产物气流78的部分或全部，两者都可通至第二换热器62用于流之间的间接热传递。备选地，第二氧化剂流61可通过与第二燃烧产物气流78的部分或全部经由工作流体(即蒸汽)的间接热传递来加热。例如，第二燃烧产物气流78可用于产生蒸汽，且蒸汽的部分或全部通至第二换热器62来加热第二氧化剂流61。
第二氧化剂流61可通过与来自第二重整器炉70的第二重整产物流76的部分或全部的间接热传递来加热。第二氧化剂流61和重整产物流的部分或全部，两者都可通至第二换热器62用于流之间的间接热传递。备选地，第二氧化剂流61可通过与第二重整产物流的部分或全部经由工作流体(即蒸汽)的间接热传递来加热。例如，第二重整产物流76可用于产生蒸汽，且蒸汽的部分或全部通至第二换热器62以加热第二氧化剂流61。
因为冠词“一个”是指“一个或多个”，多于一个换热器可用于加热氧化剂流61。
所述设备可包含第二管道56，其操作布置用于将来自燃气涡轮10的排气流12的第二部分59、来自第二强制通风扇60的第二氧化剂流61的至少一部分和来自第二阀门组件65的第二通风空气流67传输至第二重整器炉70。
所述设备可包含响应第二管道56中的压力的传感器64。控制器100可操作连接到用于提供第二通风空气流67的第二阀门组件65和用于控制排气流12的阀门组件15的至少之一。控制器100可操作连接于传感器64并响应来自传感器64的信号。传感器64可与控制器子单元组合来形成压力控制单元，其接收来自主控制器的控制指令。包含传感器64的压力控制单元还可操作连接用于改变强制通风扇60的风扇速度。以上讨论考虑包含传感器24的压力控制单元的操作相似适用于包含传感器64的压力控制单元。
所述设备还可包含第二引风扇90，其操作布置用于接收来自第二重整器炉70的第二燃烧产物气流78。第二引风扇90可为与引风扇50相同的构造和型号，或其可为不同的构造和/或型号。
所述设备还可包含对第二重整器炉70的燃烧空间内的压力响应的传感器75。控制器100可操作连接用于接收来自传感器75的信号。第二引风扇90和/或第二强制通风扇60可操作连接于控制器100，以接收来自控制器100的信号，控制器100响应来自传感器75的信号。控制器100可配置用以改变第二引风扇90的速度和/或第二强制通风扇60的速度，其对第二重整器炉70的燃烧空间内的压力变化有反应。
所述设备还可包含对来自第二重整器炉70的第二燃烧产物气流78内的氧浓度有反应的传感器92。控制器100可经连接有效用于接收来自传感器92的信号。第二引风扇90和/或第二强制通风扇60可操作连接于控制器100，以接收对来自传感器92的信号有反应的来自控制器100的信号。控制器100可配置用以改变第二引风扇90的速度和/或第二强制通风扇60的速度，其响应来自第二重整器炉70的第二燃烧产物气流78的氧浓度变化。
通过响应传感器75和92的控制器100控制强制通风扇60和引风扇90，如对相应的强制通风扇20、引风扇50和传感器35和52所述。
如上陈述，涡轮排气和燃烧空气管可设计成固有地向多个重整器提供涡轮排出气的平均分流。当重整器在不同的生产速率下运行时，然而，期望与所述装置的操作速率成比例地将排出气流分流至每个重整器。这通过使用偏差因子来实现，所述偏差因子由至每个重整器的相对进料流设定点来计算，以补偿强制通风扇的压力控制器设定点。偏差因子将减少更高操作速率重整器的强制通风扇压力设定点，以便降低它的燃烧空气流动路径内的相对压力。因此，较大比例的涡轮排出气将流向更高操作速率的重整器。偏差因子的变化速率受限，以保证引风扇控制可保持每个重整器内稳定的压力和过量氧含量。
参考图2，所述设备可包含具有用于排出氧化剂流161的出口的强制通风扇160、用于提供通风空气流167的阀门组件165，和操作连接于燃气涡轮10、强制通风扇160和阀门组件165的热量回收蒸汽发生器(HRSG)170。热量回收蒸汽发生器170(如果存在)操作布置用于接收来自燃气涡轮10的排气流12的部分159、来自强制通风扇160的氧化剂流161的至少一部分和来自阀门组件165的通风空气流167。排气流12的部分159可为分开的部分。
氧化剂流161可与排气流12的部分159在连接163处共混以形成包含燃气涡轮排气166的共混氧化剂流。氧化剂流161可与通风空气流167共混以形成包含通风空气的共混氧化剂流169。
热量回收蒸汽发生器和它们的操作是本领域熟知的。燃料172可与包含燃气涡轮排气的共混氧化剂流166和包含通风空气的共混氧化剂流169的至少之一在热量回收蒸汽发生器170中燃烧。水177可在热量回收蒸汽发生器170中加热，和经加热的水和/或蒸汽174可通至蒸汽鼓以便将蒸汽产物和水分离。来自蒸汽鼓的水可再循环至热量回收蒸汽发生器170以产生更多的蒸汽。
在具有HRSG的实施方案中，所述设备可包含换热器162，其操作布置在强制通风扇160和热量回收蒸汽发生器170之间。如图2所示，换热器162操作布置用于接收来自强制通风扇160的氧化剂流的至少一部分，和热量回收蒸汽发生器170操作布置用于接收来自换热器162的氧化剂流161的至少一部分。
氧化剂流161可在换热器162中通过氧化剂流161和温度大于氧化剂流161的任何适合的过程流之间的间接热传递来加热。换热器162可操作布置用于提供氧化剂流161的至少一部分与以下至少之一之间的间接热传递：来自重整器炉(30)的燃烧产物气流的部分或全部和来自重整器炉(30)的多个含催化剂的重整器管的重整产物流的部分或全部。
所述设备还可包含管道156，其操作布置用于将来自燃气涡轮10的排气流12的部分159、来自强制通风扇160的氧化剂流161的至少一部分和来自阀门组件165的通风空气流167传输至热量回收蒸汽发生器170。
所述设备可包含响应管道156中的压力的传感器164。控制器100可操作连接到用于提供通风空气流167的阀门组件165和用于控制排气流12的阀门组件15的至少之一。控制器100可操作连接于传感器164并响应来自传感器164的信号。传感器164可与控制器子单元组合来形成压力控制单元，其接收来自主控制器的控制指令。包含传感器164的压力控制单元还可操作连接用于改变强制通风扇60的风扇速度。以上讨论考虑了阀门组件25和包含传感器24的压力控制单元的操作，相似地适用于阀门组件165和包含传感器164的压力控制单元。
所述设备还可包含引风扇190，其操作布置用于接收来自热量回收蒸汽发生器170的排气流178。
所述设备还可包含响应热量回收蒸汽发生器170内的压力的传感器175。控制器100可操作连接用于接收来自传感器175的信号。引风扇190和/或强制通风扇160可操作连接于控制器100以接收来自控制器100的信号，控制器100响应来自传感器175的信号。控制器100可配置用以改变引风扇190的速度和/或强制通风扇160的速度，其响应热量回收蒸汽发生器170内的压力变化。引风扇190和/或强制通风扇160从而可操作用于控制HRSG170内的压力，其方式与引风扇50和/或强制通风扇20可操作用于控制重整器炉30内的压力的方式相似。
所述设备还可包含对来自热量回收蒸汽发生器170的排气流178内的氧浓度响应的传感器192。控制器100可操作连接用于接收来自对排气流178中的氧浓度响应的传感器192的信号。引风扇190和/或强制通风扇160可操作连接于控制器100以接收来自控制器100的信号，控制器100响应来自传感器192的信号。控制器100可配置用以改变引风扇190的速度和/或强制通风扇160的速度，响应来自热量回收蒸汽发生器170的燃烧产物气流178的氧浓度变化。引风扇190和/或强制通风扇160从而可操作用于控制对HRSG170的氧化剂供应，其方式与引风扇50和/或强制通风扇20可操作用于控制对重整器炉30的氧化剂供应的方式相似。
本发明还涉及用于生产含H2产物的方法。在所述方法中，可生产经纯化的氢产物(例如利用H2PSA)和/或可生产包含H2和CO的合成气产物。所述方法可使用上述用于生产含H2产物的设备来实施。
所述方法包含第一操作方式和第二操作方式。当来自燃气涡轮10的排气流12变为中断的或变为另外不可用时，开始第二操作方式。排气流中断的确认或检测可通过任何方法，例如，压力测量、流量测量和/或发电下降。
所述方法参考附图描述。
第一操作方式包含来自强制通风扇20的氧化剂流21的第一量与来自燃气涡轮10的排气流12的至少一部分19的第一量共混以形成包含燃气涡轮排气的共混氧化剂流26的第一量。氧化剂流21的第一量可由强制通风扇20通至换热器22，然后将来自强制通风扇20的氧化剂流21的第一量与排气流12的至少一部分19的第一量共混，从而加热氧化剂流21的第一量。共混氧化剂流26的第一量可包含来自阀门组件25的一些通风空气，但是可主要包含燃气涡轮排气和来自强制通风扇的氧化剂。
第一操作方式包含将重整器进料气流34的第一量引入至重整器炉30中的多个含催化剂的重整器管内，在重整反应中使重整器进料气流34的第一量反应，所处的反应条件有效用于形成包含H2、CO、CH4和H2O的重整产物流36的第一量，并从所述重整器炉30的多个含催化剂的重整器管中取出重整产物流36的第一量。
本领域技术人员已知用于重整的适合的反应条件。有效用于由重整器进料气流形成重整产物流的反应条件可包括含催化剂的重整器管内的操作温度，其范围为入口处350℃-650℃和出口处750℃-950℃，和含催化剂的重整器管内的操作压力，其范围为1-50atm。由重整器进料气流形成重整产物流的这些反应条件应用于本文描述的全部操作方式。
重整器进料气流可由本领域已知的任何适合的重整器原料形成，并且可在预重整器(未显示)中预重整。在含催化剂的重整器管中的催化剂可为本领域已知的任何适合的重整催化剂，例如镍基催化剂。
第一操作方式包含将燃料流32的第一量与包含燃气涡轮排气26的共混氧化剂流的第一量的至少一部分在重整器炉30内在多个含催化剂的重整器管外部燃烧，所处的条件有效用于燃烧燃料流32的第一量以形成燃烧产物气流38的第一量，并产生热量以供应能量，用于使多个含催化剂的重整器管内部的重整器进料气流34的第一量反应，并由重整器炉30取出燃烧产物气流38的第一量。有效用于燃烧燃料流的第一量的条件可包括任何适合的温度范围与压力范围，例如，温度范围为600℃-1500℃和压力范围为98kPa-102kPa(绝压)。
燃料流32中的燃料可为本领域已知的任何燃料。所述燃料可包含来自变压吸附器的尾气，其中变压吸附器用于将重整产物流36分离为氢产物流45和尾气流33。燃料流32还可包含修整燃料31，其可为天然气。
第一操作方式可包含将来自重整器炉30的燃烧产物气流38的第一量通至引风扇50。可操作引风扇50使得在第一操作方式期间，在重整器炉30内的多个含催化剂的重整器管外部(即燃烧空间)的压力处于对重整器炉已知的任何适合的压力范围内。在第一操作方式期间，在重整器炉30内的多个含催化剂的重整器管外部(即燃烧空间)的压力范围可为-2.5kPag(-10英寸水柱)至+0.25kPag(+1英寸水柱)或可为-1.5kPag(-6英寸水柱)至-0.5kPag(-2英寸水柱)或可为-1kPag(-4英寸水柱)至-0.75kPag(-3英寸水柱)。
第二操作方式包含打开阀门组件25，并将通风空气流27的第一量与氧化剂流21的第二量共混以形成包含通风空气的共混氧化剂流29的第一量。
第二操作方式包含将重整器进料气流34的第二量引入至重整器炉30中的多个含催化剂的重整器管内，在重整反应中使重整器进料气流34的第二量反应，所处的反应条件有效用于形成包含H2、CO、CH4和H2O的重整产物流36的第二量，并从所述重整器炉30的多个含催化剂的重整器管中取出重整产物流36的第二量。
第二操作方式包含将燃料流32的第二量与包含通风空气的共混氧化剂流29的第一量的至少一部分在重整器炉30内在多个含催化剂的重整器管外部燃烧，所处的条件有效用于燃烧燃料流32的第二量以形成燃烧产物气流38的第二量，并产生热量以供应能量，用于使多个含催化剂的重整器管内部的重整器进料气流34的第二量反应，并由第一重整器炉30取出燃烧产物气流38的第二量。有效用于燃烧燃料流的第二量的条件可包括任何适合的温度范围与压力范围，例如，温度范围为600℃-1500℃和压力范围为98kPa-102kPa(绝压)。
第二操作方式可包含将来自重整器炉30的燃烧产物气流38的第二量通至引风扇50。可操作引风扇50使得在第二操作方式期间，在重整器炉30内的多个含催化剂的重整器管外部(即燃烧空间)的压力处于对重整器炉已知的任何适合的压力范围内。在第二操作方式期间，在重整器炉30内的多个含催化剂的重整器管外部(即燃烧空间)的压力范围可为-2.5kPag(-10英寸水柱)至+0.25kPag(+1英寸水柱)或可为-1.5kPag(-6英寸水柱)至-0.5kPag(-2英寸水柱)或可为-1kPag(-4英寸水柱)至-0.75kPag(-3英寸水柱)。
在第二操作方式开始时，阀门组件25可打开至预定位置。预定位置可取决于第二操作方式开始之前的燃气涡轮的操作速率。燃气涡轮的操作速率特征可在于例如进入或离开燃气涡轮的一个或多个流速和/或燃气涡轮的轴速度的任一项。通过将阀门组件25打开至预定位置，所述过程可快速地提供来自通风空气的氧化剂的所需量，来补充由于作为氧化剂用于燃烧的损失燃气涡轮排气造成的缺乏。快速地补充燃烧氧化剂的损失可阻止重整器炉30的“切断”或不期望的停机。
氧化剂流21(第一量、第二量或其它量)可在换热器22中通过与来自重整器炉30的燃烧产物气流的部分或全部和/或来自重整器炉30的多个含催化剂的重整器管的重整产物流36的部分或全部进行间接热传递来加热。
在燃烧产物气体38和氧化剂流21之间的间接热传递可通过采用与氧化剂流21的间接热传递关系将燃烧产物气体38通至换热器22中来实现。燃烧产物气体38和氧化剂流21之间的间接热传递可使用工作流体实现，例如来自蒸汽发生系统的水/蒸汽。例如，热量可由燃烧产物气体38转移至锅炉给水以产生热锅炉给水和/或蒸汽，和热锅炉给水和/或蒸汽用于在换热器22中加热氧化剂流21。
在重整产物36和氧化剂流21之间的间接热传递可通过采用与氧化剂流21的间接热传递关系将重整产物36通至换热器22中来实现。重整产物36和氧化剂流21之间的间接热传递可使用工作流体实现，例如来自蒸汽发生系统的水/蒸汽。例如，热量可由重整产物36转移至锅炉给水以产生热锅炉给水和/或蒸汽，和热锅炉给水和/或蒸汽用于在换热器22中加热氧化剂流21。
所述方法可包含第三操作方式，其在第二操作方式之后开始。如第二操作方式，当来自燃气涡轮的排气流不可用时，实施第三操作方式。在第三操作方式期间，强制通风扇20的速度增加，使得得到的共混氧化剂流29包含氧化剂流21与通风空气流27的更大质量比，与第二操作方式期间的质量比相比。对于氧化剂流21在换热器22中加热的情况，这可能是特别重要的。
第三操作方式包含部分地关闭阀门组件25，并将通风空气流27的第二量与氧化剂流21的第三量共混以形成包含通风空气的共混氧化剂流29的第二量。来自强制通风扇20的氧化剂流21的第三量可通至换热器22中，然后将通风空气流27的第二量与氧化剂流21的第三量共混，从而加热来自强制通风扇20的氧化剂流21的第三量。
第三操作方式包含将重整器进料气流34的第三量引入至重整器炉30中的多个含催化剂的重整器管内，使重整器进料气流34的第三量反应，所处的反应条件有效用于形成包含H2、CO、CH4和H2O的重整产物流36的第三量，并从所述重整器炉30的多个含催化剂的重整器管中取出重整产物流36的第三量。
第三操作方式包含将燃料流32的第三量与包含通风空气的共混氧化剂流29的第二量的至少一部分在重整器炉30内在多个含催化剂的重整器管外部燃烧，所处的条件有效用于燃烧燃料流32的第三量以形成燃烧产物气流38的第三量，并产生热量以供应能量，用于使多个含催化剂的重整器管内部的重整器进料气流34的第三量反应，并由重整器炉30取出燃烧产物气流38的第三量。有效用于燃烧燃料流的第三量的条件可包括任何适合的温度范围与压力范围，例如，温度范围为600℃-1500℃和压力范围为98kPa-102kPa(绝压)。
第三操作方式特征在于F3>F1、F3>F2和G1>G2，其中F1为氧化剂流的第一量的时间平均质量流速，F2为氧化剂流的第二量的时间平均质量流速，F3为氧化剂流的第三量的时间平均质量流速，G1为通风空气流的第一量的时间平均质量流速，和G2为通风空气流的第二量的时间平均质量流速。
时间平均质量流速由通用方程以常规方式计算：
其中为时间平均质量流速，为瞬时质量流速，t为时间，其中指定的量(即，第一、第二、第三等)由t=t1至t=t2流动，其中t=t1在指定的量流动起始处，t=t2在指定的量流动结束处，和其中=t2-t1。
第三操作方式可包含将来自重整器炉30的燃烧产物气流38的第三量通至引风扇50。可操作引风扇50使得在第三操作方式期间，在重整器炉30内的多个含催化剂的重整器管外部(即燃烧空间)的压力处于对重整器炉已知的任何适合的压力范围内。在第三操作方式期间，在重整器炉30内的多个含催化剂的重整器管外部(即燃烧空间)的压力范围可为-2.5kPag(-10英寸水柱)至+0.25kPag(+1英寸水柱)或可为-1.5kPag(-6英寸水柱)至-0.5kPag(-2英寸水柱)或可为-1kPag(-4英寸水柱)至-0.75kPag(-3英寸水柱)。
在来自强制通风扇20的氧化剂气体和/或来自燃气涡轮的燃气涡轮排气的突然涌浪的情况下，所述方法可通过以排出模式经阀门组件25排出共混氧化剂流26的一部分来响应。
排出模式包含将来自强制通风扇20的氧化剂流的第四量与来自燃气涡轮10的排气流12的至少一部分19的第二量共混以形成包含燃气涡轮排气26的共混氧化剂流的第二量，并打开阀门组件25和通过出口18排出共混氧化剂流26的第二量的第一部分作为排出流28。来自强制通风扇20的氧化剂流21的第四量可通至换热器22，然后将氧化剂流的第四量与来自燃气涡轮的排气流的至少一部分的第二量共混，从而加热来自强制通风扇20的氧化剂流的第四量。
排出模式还包含将重整器进料气流34的第四量引入至重整器炉30中的多个含催化剂的重整器管内，使重整器进料气流34的第四量反应，所处的反应条件有效形成包含H2、CO、CH4和H2O的重整产物流36的第四量，并从所述重整器炉30的多个含催化剂的重整器管中取出重整产物流36的第四量。
排出模式还包含将燃料流32的第四量与包含燃气涡轮排气的共混氧化剂流26的第二量的第二部分在重整器炉30内在多个含催化剂的重整器管外部燃烧，所处的条件有效燃烧燃料流32的第四量以形成燃烧产物气流38的第四量，并产生热量以供应能量，用于使重整器的多个含催化剂的重整器管内部的重整器进料气流34的第四量反应，并由重整器炉30取出燃烧产物气流38的第四量。有效燃烧燃料流的第四量的条件可包括任何适合的温度范围与压力范围，例如，温度范围为600℃-1500℃和压力范围为98kPa-102kPa(绝压)。
所述方法还可包含燃气涡轮启动模式。所述气体启动模式包含将来自燃气涡轮10的排气流12的启动量通至阀门组件15。在燃气涡轮启动模式期间，阀门组件15将排气流的启动量排出通过燃气涡轮排气口17。因此，在第一重整器炉30或其它的重整器炉中，排气流12的启动量的任何部分都不用作燃烧氧化剂。
在生产重整产物流36的任何方式中，所述方法可包含在处理单元40中处理重整产物流36和燃烧产物气流38的附加步骤。预期已知用于处理重整产物流36和燃烧产物气流38的任意常规步骤。
处理单元40可包括一个或多个变换反应器，其中在重整中将重整产物变换以产生更多氢。在脱CO2单元中，CO2可从重整产物中去除和可从处理单元40取出CO2副产物流47。处理单元40可包括变压吸附器，其中重整产物流经分离产生氢产物流45和尾气33，其可用作重整器炉30中的燃料。补充水流41可引入到处理单元40以由来自重整产物流36和/或燃烧产物流38回收的热量制备蒸汽49。蒸汽流49可与烃原料流37组合以形成重整器进料流34。
所述方法还可包含换热器启动模式，其可特别地适合于寒冷气候。在换热器启动模式期间，氧化剂流21的部分11在换热器22中加热之后再循环至强制通风扇20的入口。足量的氧化剂流21再循环以将换热器22内的温度提升至凝固点以上或其它的预定目标温度。如果加热介质为水，将加热的氧化剂气流21的部分11再循环以阻止换热器22内的凝固。还可完成加热氧化剂气流21的部分11的再循环以帮助阻止换热器22的冷角腐蚀。
所述方法可包括利用第二重整器炉的过程步骤，并参考图1描述。
对于具有第二重整器炉70的实施方案，第一操作方式还包含将来自强制通风扇60的氧化剂流61的第一量与来自燃气涡轮10的排气流12的部分59的第一量共混以形成包含燃气涡轮排气的共混氧化剂流66的第一量。氧化剂流61的第一量可由强制通风扇60通至换热器62，然后将来自强制通风扇60的氧化剂流61的第一量与排气流12的部分59的第一量共混，从而加热氧化剂流61的第一量。共混氧化剂流66的第一量可包含来自阀门组件65的一些通风空气，但是主要可包含燃气涡轮排气和来自所述强制通风扇60的氧化剂。
具有第二重整器炉70的第一操作方式包含将重整器进料气流74的第一量引入至重整器炉70内的多个含催化剂的重整器管中，在重整反应中使重整器进料气流74的第一量反应，所处的反应条件有效形成包含H2、CO、CH4和H2O的重整产物流76的第一量，并从重整器炉70的多个含催化剂的重整器管中取出重整产物流76的第一量。重整器进料气流74可由蒸汽和本领域已知的任何适合的烃原料形成，并且可在预重整器(未显示)中预重整。在含催化剂的重整器管中的催化剂可为本领域已知的任何适合的重整催化剂，例如，镍基催化剂。
具有第二重整器炉70的第一操作方式包含将燃料流72的第一量与包含燃气涡轮排气的共混氧化剂流66的第一量的至少一部分在重整器炉70内在多个含催化剂的重整器管外部燃烧，所处的条件有效燃烧燃料流72的第一量以形成燃烧产物气流78的第一量，并产生热量以供应能量，用于使多个含催化剂的重整器管内部的重整器进料气流74的第一量的反应，并由重整器炉70取出燃烧产物气流78的第一量。有效燃烧燃料流72的第一量的条件可包括任何适合的温度范围与压力范围，例如，温度范围为600℃-1500℃和压力范围为98kPa-102kPa(绝压)。
燃料流72中的燃料可为本领域已知的任何燃料。所述燃料可包含来自变压吸附器的尾气，其中所述变压吸附器用于将重整产物流76分离为氢产物流85和尾气流73。燃料流72还可包含修整燃料71，其可为天然气。
具有第二重整器炉70的第一操作方式包含将来自重整器炉70的燃烧产物气流78的第一量通至引风扇90。可操作引风扇90使得在第一操作方式期间，在重整器炉70内的多个含催化剂的重整器管外部(即燃烧空间)的压力处于对重整器炉已知的任何适合的压力范围内。在第一操作方式期间，在重整器炉70内的多个含催化剂的重整器管外部(即燃烧空间)的压力范围可为-2.5kPag(-10英寸水柱)至+0.25kPag(+1英寸水柱)或可为-1.5kPag(-6英寸水柱)至-0.5kPag(-2英寸水柱)或可为-1kPag(-4英寸水柱)至-0.75kPag(-3英寸水柱)。
具有第二重整器炉70的第二操作方式包含打开阀门组件65，并将通风空气流67的第一量与氧化剂流61的第二量共混以形成包含通风空气的共混氧化剂流69的第一量。
具有第二重整器炉70的第二操作方式包含将重整器进料气流74的第二量引入至重整器炉70中的多个含催化剂的重整器管内，在重整反应中使重整器进料气流74的第二量反应，所处的反应条件有效形成包含H2、CO、CH4和H2O的重整产物流76的第二量，并从所述重整器炉70的多个含催化剂的重整器管中取出重整产物流76的第二量。
具有第二重整器炉70的第二操作方式包含将燃料流72的第二量与包含通风空气的共混氧化剂流69的第一量的至少一部分在多个含催化剂的重整器管外部的重整器炉70内燃烧，所处的条件有效燃烧燃料流72的第二量以形成燃烧产物气流78的第二量，并产生热量以供应能量，用于使多个含催化剂的重整器管内部的重整器进料气流74的第二量反应，并由第一重整器炉70取出燃烧产物气流78的第二量。有效燃烧燃料流的第二量的条件可包括任何适合的温度范围与压力范围，例如，温度范围为600℃-1500℃和压力范围为98kPa-102kPa(绝压)。
具有第二重整器炉70的第二操作方式可包含将来自重整器炉70的燃烧产物气流78的第二量通至引风扇90。可操作引风扇90使得在第二操作方式期间，在重整器炉70内的多个含催化剂的重整器管外部(即燃烧空间)的压力处于对重整器炉已知的任何适合的压力范围内。在第二操作方式期间，在重整器炉70内的多个含催化剂的重整器管外部(即燃烧空间)的压力范围可为-2.5kPag(-10英寸水柱)至+0.25kPag(+1英寸水柱)或可为-1.5kPag(-6英寸水柱)至-0.5kPag(-2英寸水柱)或可为-1kPag(-4英寸水柱)至-0.75kPag(-3英寸水柱)。
在第二操作方式开始时，阀门组件65可打开至预定位置。预定位置可取决于第二操作方式开始之前的燃气涡轮10的操作速率。燃气涡轮10的操作速率特征可在于，例如进入或离开燃气涡轮10的一个或多个流速和/或燃气涡轮的轴速度的任一项。通过将阀门组件65打开至预定位置，所述方法可快速地提供来自通风空气的氧化剂的所需量，来补充由于作为氧化剂用于燃烧的损失燃气涡轮排气造成的缺乏。快速地补充燃烧氧化剂的损失可阻止重整器炉70的“切断”或不期望的停机。
氧化剂流61(第一量、第二量或其它量)可在换热器62中通过与来自重整器炉70的燃烧产物气流78的部分或全部和/或来自重整器炉70的多个含催化剂的重整器管的重整产物流76的部分或全部进行间接热传递来加热。
在燃烧产物气体78和氧化剂流61之间的间接热传递可通过采用与氧化剂流61的间接热传递关系将燃烧产物气体78通至换热器62中来实现。燃烧产物气体78和氧化剂流61之间的间接热传递可使用工作流体实现，例如来自蒸汽发生系统的水/蒸汽。例如，热量可由燃烧产物气体78转移至锅炉给水以产生热锅炉给水和/或蒸汽，和热锅炉给水和/或蒸汽用于在换热器62中加热氧化剂流61。
在重整产物76和氧化剂流61之间的间接热传递可通过采用与氧化剂流61的间接热传递关系将重整产物76通至换热器62中来实现。重整产物76和氧化剂流61之间的间接热传递可使用工作流体实现，例如来自蒸汽发生系统的水/蒸汽。例如，热量可由重整产物76转移至锅炉给水以产生热锅炉给水和/或蒸汽，和热锅炉给水和/或蒸汽用于在换热器62中加热氧化剂流61。
当来自燃气涡轮的排气流12不可用时，也实施上述第三操作方式。在具有第二重整器炉70的第三操作方式期间，强制通风扇60的速度增加使得得到的共混氧化剂流69包含氧化剂流61与通风空气流67的更大质量比，与在第二操作方式期间的质量比相比。对于氧化剂流61在换热器62中加热的情况，这可能是特别重要的。
具有第二重整器炉70的第三操作方式包含部分地关闭阀门组件65，并将通风空气流67的第二量与氧化剂流61的第三量共混以形成包含通风空气的共混氧化剂流69的第二量。来自强制通风扇60的氧化剂流61的第三量可通至换热器62，然后将通风空气流67的第二量与氧化剂流61的第三量共混，从而加热来自强制通风扇60的氧化剂流61的第三量。
具有第二重整器炉70的第三操作方式包含将重整器进料气流74的第三量引入至重整器炉70中的多个含催化剂的重整器管内，使重整器进料气流74的第三量反应，所处的反应条件有效形成包含H2、CO、CH4和H2O的重整产物流76的第三量，并从重整器炉70的多个含催化剂的重整器管中取出重整产物流76的第三量。
具有第二重整器炉70的第三操作方式包含将燃料流72的第三量与包含通风空气的共混氧化剂流69的第二量的至少一部分在重整器炉70内在多个含催化剂的重整器管外部燃烧，所处的条件有效燃烧燃料流72的第三量以形成燃烧产物气流78的第三量，并产生热量以供应能量，用于使多个含催化剂的重整器管内部的重整器进料气流74的第三量反应，并由重整器炉70取出燃烧产物气流78的第三量。有效燃烧燃料流的第三量的条件可包括任何适合的温度范围与压力范围，例如，温度范围为600℃-1500℃和压力范围为98kPa-102kPa(绝压)。
具有第二重整器炉70的第三操作方式特征可在于F6>F4、F6>F5和G3>G4，其中F4为氧化剂流的第一量的时间平均质量流速，F5为氧化剂流的第二量的时间平均质量流速，F6为氧化剂流的第三量的时间平均质量流速，G3为通风空气流的第一量的时间平均质量流速，和G4为通风空气流的第二量的时间平均质量流速。
具有第二重整器炉70的第三操作方式可包含将来自重整器炉70的燃烧产物气流78的第三量通至引风扇90。可操作引风扇90使得在第三操作方式期间在重整器炉70内的多个含催化剂的重整器管外部(即燃烧空间)的压力处于对重整器炉已知的任何适合的压力范围内。在第三操作方式期间，在重整器炉30内的多个含催化剂的重整器管外部(即燃烧空间)的压力范围可为-2.5kPag(-10英寸水柱)至+0.25kPag(+1英寸水柱)或可为-1.5kPag(-6英寸水柱)至-0.5kPag(-2英寸水柱)或可为-1kPag(-4英寸水柱)至-0.75kPag(-3英寸水柱)。
在来自强制通风扇60的氧化剂气体和/或来自燃气涡轮10的燃气涡轮排气的突然涌浪的情况下，所述方法可通过以排出模式经阀门组件65排出共混氧化剂流66的一部分来响应。
具有第二重整器炉70的排出模式包含将来自强制通风扇60的氧化剂流61的第四量与来自燃气涡轮10的排气流12的部分59的第二量共混以形成包含燃气涡轮排气的共混氧化剂流66的第二量，和打开阀门组件65并通过出口58排出共混氧化剂流66的第二量的第一部分作为排出流68。来自强制通风扇60的氧化剂流61的第四量可通至换热器62，然后将氧化剂流的第四量与来自燃气涡轮10的排气流12的部分59的第二量共混，从而加热来自强制通风扇60的氧化剂流61的第四量。
具有第二重整器炉70的排出模式还包含将重整器进料气流74的第四量引入至重整器炉70中的多个含催化剂的重整器管内，使重整器进料气流74的第四量反应，所处的反应条件有效用于形成包含H2、CO、CH4和H2O的重整产物流76的第四量，并从重整器炉70的多个含催化剂的重整器管中取出重整产物流76的第四量。
具有第二重整器炉70的排出模式还包含将燃料流72的第四量与包含燃气涡轮排气的共混氧化剂流66的第二量的第二部分在重整器炉70内在多个含催化剂的重整器管外部燃烧，所处的条件有效燃烧燃料流72的第四量以形成燃烧产物气流78的第四量，并产生热量以供应能量，用于使重整器70的多个含催化剂的重整器管内部的重整器进料气流74的第四量的反应，并由重整器炉70取出燃烧产物气流78的第四量。有效燃烧燃料流的第四量的条件可包括任何适合的温度范围与压力范围，例如，温度范围为600℃-1500℃和压力范围为98kPa-102kPa(绝压)。
具有热量回收换热器170的实施方案还可包括排出模式，其中排出流168通过出口158由阀门组件65排出。
换热器启动模式可同等适用于强制通风扇60和换热器62。
所述方法还可包含一个或多个减产模式。
在具有两个重整器的减产模式的一个变化中，使一个重整器炉进入空转模式，其中基本无重整器进料气34在含催化剂的管中反应，而另一个重整器炉产生重整产物。该变化容易地提供减产至标准产能的50%。第二重整器炉还可减产至标准产能的约80%，导致相对减产至标准产能的40%。在任何减产模式期间的氧化剂供应可按需来自燃气涡轮排气或相应的强制通风扇。
实施例
实施例1-无阀门组件25
在实施例1中，通过燃气涡轮排气19初始提供燃烧氧化剂的摩尔氧流量的40%，和摩尔氧流量的60%由强制通风扇20提供。
没有阀门组件25，强制通风扇20响应燃气涡轮排气的意外损失并提供足够的氧化剂至重整器炉30用于燃烧所需的时间为约15秒。对足够的氧化剂响应所需的时间可由粘性耦合驱动的响应速度计算，使用的假设为，对于第一方式，其初始处在正常速度下。缺乏足够的燃烧氧化剂15秒，将导致由炉燃烧空间内的低压力或火焰损失造成的重整器炉停机。
实施例2-有阀门组件25
在实施例2中，通过燃气涡轮排气19初始提供燃烧氧化剂的摩尔氧流量的40%，和摩尔氧流量的60%由强制通风扇20提供。
具有使用气闸组件的阀门组件25，当系统意外失去燃气涡轮排气时，使用通风空气提供足够的氧化剂至重整器炉用于燃烧所需的时间为约2秒，通过分析阀门组件25由完全关闭位置到完全打开位置可获得的流量来测定。缺乏足够的燃烧氧化剂2秒将不会导致重整器炉停机，因为当涡轮排气减少时，可足够保持压力和氧化剂流速以阻止炉内的低炉压力和火焰损失。
Claims (18)
1.生产含H2产物的设备，所述设备包含：
燃气涡轮，其具有从所述燃气涡轮取出排气流的出口；
具有排出氧化剂流的出口的强制通风扇；
用于提供通风空气流的阀门组件；和
重整器炉，其操作连接于所述燃气涡轮、所述强制通风扇和所述阀门组件，和操作布置用于接收来自所述燃气涡轮的排气流的至少一部分、来自所述强制通风扇的氧化剂流的至少一部分、和来自所述阀门组件的通风空气流。
2.权利要求1的设备，其进一步包含：
第二强制通风扇，其具有排出第二氧化剂流的出口；
第二阀门组件，其用于提供第二通风空气流；和
第二重整器炉，其操作连接于所述燃气涡轮、所述第二强制通风扇和所述第二阀门组件，和操作布置用于接收来自所述燃气涡轮的排气流的第二部分、来自所述第二强制通风扇的第二氧化剂流的至少一部分、和来自所述第二阀门组件的第二通风空气流。
3.权利要求1的设备，其中所述重整器炉包含多个含催化剂的重整器管，其中所述多个含催化剂的重整器管操作布置用于接收重整器进料气流，和所述重整器炉操作布置用于接收所述排气流的至少一部分、所述氧化剂流的至少一部分、所述通风空气流和用于在燃烧空间中在所述多个含催化剂的重整器管外部将其燃烧的燃料流，其中所述重整器炉具有第一出口，用于取出在所述多个含催化剂的重整器管中由所述重整器进料气流形成的重整产物流，和其中所述重整器炉具有第二出口，用于从所述燃烧空间取出燃烧产物气流，所述燃烧产物气流通过所述燃料流的燃烧形成。
4.权利要求1的设备，其进一步包含：操作布置在所述强制通风扇和所述重整器炉之间的换热器，其中所述换热器操作布置用于接收来自所述强制通风扇的氧化剂流的至少一部分，和所述重整器炉操作布置用于接收来自所述换热器的氧化剂流的至少一部分。
5.权利要求1的设备，其进一步包含：
引风扇，其操作布置用于接收来自所述重整器炉的燃烧产物气流。
6.权利要求1的设备，其进一步包含：
管道，其操作布置用于传输来自所述燃气涡轮的排气流的至少一部分、来自所述强制通风扇的氧化剂流的至少一部分和从所述阀门组件到所述重整器炉的通风空气流；
传感器，响应管道中的压力；和
控制器，其操作连接到用于提供通风空气流的阀门组件和用于控制排气流的阀门组件的至少之一，所述控制器操作连接于所述传感器和响应来自所述传感器的信号。
7.权利要求1的设备，其进一步包含：
变压吸附单元，其操作布置用于接收来自所述重整器的重整产物流，以便由所述重整产物流形成氢产物流和副产物流。
8.权利要求3的设备，其进一步包含：
引风扇，其操作布置用于接收来自所述重整器炉的燃烧产物气流；
一个或多个传感器，其中所述一个或多个传感器为以下的至少一种：响应所述重整器炉的燃烧空间内的压力的传感器，和响应来自所述重整器炉的燃烧产物气流中的氧浓度的传感器；和
控制器，其操作连接用于接收来自所述一个或多个传感器的信号；
其中所述引风扇操作连接用于接收来自所述控制器的信号，所述控制器响应来自所述一个或多个传感器的信号。
9.权利要求2的设备，其中所述第二重整器炉包含多个含催化剂的重整器管，其中所述第二重整器炉的多个含催化剂的重整器管操作布置用于接收第二重整器进料气流，和所述第二重整器炉操作布置用于接收所述排气流的第二部分、所述第二氧化剂流的至少一部分、所述第二通风空气流和用于在燃烧空间内在所述第二重整器炉的多个含催化剂的重整器管外部将其燃烧的第二燃料流，其中所述第二重整器炉具有第一出口，用于取出在所述第二重整器炉的多个含催化剂的重整器管中由所述第二重整器进料气流形成的第二重整产物流，和其中所述第二重整器炉具有第二出口，用于从所述第二重整器炉的燃烧空间取出第二燃烧产物气流，所述第二燃烧产物气流通过所述第二燃料流的燃烧形成；
所述设备进一步包含:
操作布置在所述第二强制通风扇和所述第二重整器炉之间的第二换热器，其中所述第二换热器操作布置用于接收来自所述第二强制通风扇的第二氧化剂流的至少一部分，和所述第二重整器炉操作布置用于接收来自所述第二换热器的第二氧化剂流的至少一部分；
第二引风扇，其操作布置用于接收来自所述第二重整器炉的第二燃烧产物气流；
阀门组件，用于控制来自所述燃气涡轮的排气流，所述阀门组件操作用于控制所述排气流的至少一部分的流速和操作用于控制所述排气流的第二部分的流速；
第二管道，其操作布置用于传输来自所述燃气涡轮的排气流的第二部分、来自所述第二强制通风扇的第二氧化剂流的至少一部分和从所述第二阀门组件到所述第二重整器炉的第二通风空气流；
第二传感器，其响应所述第二管道中的压力；
控制器，其操作连接到用于提供所述第二通风空气流的第二阀门组件和用于控制所述排气流的阀门组件的至少之一，所述控制器操作连接于所述第二传感器和响应来自所述第二传感器的信号；和
变压吸附单元，其操作布置用于接收所述第二重整产物流，以便由所述重整产物流形成第二氢产物流和第二副产物流；
一个或多个传感器，其中所述一个或多个传感器为以下的至少一种：响应所述第二重整器炉的燃烧空间内的压力的传感器，和响应来自所述第二重整器炉的燃烧产物气流中的氧浓度的传感器，其中所述控制器操作连接用于接收来自所述一个或多个传感器的信号；和
其中所述引风扇操作连接用于接收来自所述控制器的信号，所述控制器响应来自所述一个或多个传感器的信号。
10.生产含H2产物的方法，所述方法包含：
第一操作方式，所述第一操作方式包含：
将来自强制通风扇的氧化剂流的第一量与来自燃气涡轮的排气流的至少一部分的第一量共混以形成包含燃气涡轮排气的共混氧化剂流的第一量；
将重整器进料气流的第一量引入至重整器炉中的多个含催化剂的重整器管，在重整反应中使所述重整器进料气流的第一量反应，所处的反应条件有效形成包含H2、CO、CH4和H2O的重整产物流的第一量，并从所述重整器炉的多个含催化剂的重整器管中取出所述重整产物流的第一量；和
将燃料流的第一量与包含燃气涡轮排气的共混氧化剂流的第一量的至少一部分，在所述重整器炉中在多个含催化剂的重整器管外部燃烧，所处的条件有效将所述燃料流的第一量燃烧以形成燃烧产物气流的第一量并产生热量以供应能量，用于使所述多个含催化剂的重整器管内部的重整器进料气流的第一量的反应，和从所述重整器炉取出所述燃烧产物气流的第一量；和
第二操作方式，当来自所述燃气涡轮的排气流变得不可用时，开始所述第二操作方式，所述第二操作方式包含：
打开阀门组件并将通风空气流的第一量与所述氧化剂流的第二量共混以形成包含通风空气的共混氧化剂流的第一量；
将所述重整器进料气流的第二量引入至所述重整器炉中的多个含催化剂的重整器管，在所述重整反应中使所述重整器进料气流的第二量反应，所处的反应条件有效形成包含H2、CO、CH4和H2O的重整产物流的第二量，并从所述重整器炉的多个含催化剂的重整器管中取出所述重整产物流的第二量；和
将所述燃料流的第二量与包含通风空气的共混氧化剂流的第一量的至少一部分，在所述重整器炉中在所述多个含催化剂的重整器管外部燃烧，所处的条件有效燃烧所述燃料流的第二量以形成所述燃烧产物气流的第二量并产生热量以供应能量，用于使所述多个含催化剂的重整器管内部的重整器进料气流的第二量反应，和从所述重整器炉取出所述燃烧产物气流的第二量。
11.权利要求10的方法，其中在所述第二操作方式开始时，所述阀门组件打开至预定位置，所述预定位置取决于所述第二操作方式开始之前所述燃气涡轮的操作速率。
12.权利要求10的方法，
其中所述重整器炉在多个含催化剂的重整器管外部具有压力；
其中所述第一操作方式还包含，将来自所述重整器炉的燃烧产物气流的第一量通到引风扇，其中操作所述引风扇，使得在所述重整器炉中在所述多个含催化剂的重整器管外部的压力为-2.5kPag(-10英寸水柱)至+0.25kPag(+1英寸水柱)，或-1.5kPag(-6英寸水柱)至-0.5kPag(-2英寸水柱)，或-1kPag(-4英寸水柱)至-0.75kPag(-3英寸水柱)；和
其中所述第二操作方式还包含，将来自所述重整器炉的燃烧产物气流的第二量通到所述引风扇，其中操作所述引风扇，使得在所述重整器炉中在所述多个含催化剂的重整器管外部的压力为-2.5kPag(-10英寸水柱)至+0.25kPag(+1英寸水柱)，或-1.5kPag(-6英寸水柱)至-0.5kPag(-2英寸水柱)，或-1kPag(-4英寸水柱)至-0.75kPag(-3英寸水柱)。
13.权利要求10的方法，其进一步包含：
将来自所述强制通风扇的氧化剂流的第一量通到换热器，然后将来自所述强制通风扇的氧化剂流的第一量与所述排气流的至少一部分的第一量共混，从而加热来自所述强制通风扇的氧化剂流的第一量；和
将来自所述强制通风扇的氧化剂流的第二量通到所述换热器，然后将所述通风空气流的第一量与所述氧化剂流的第二量共混，从而加热来自所述强制通风扇的氧化剂流的第二量。
14.权利要求10的方法，其进一步包含：
第三操作方式，所述第三操作方式在所述第二操作方式之后开始，当来自所述燃气涡轮的排气流不可用时实施所述第三操作方式，所述第三操作方式包含：
部分关闭所述阀门组件并将所述通风空气流的第二量与所述氧化剂流的第三量共混以形成包含通风空气的共混氧化剂流的第二量；
将所述重整器进料气流的第三量引入至所述重整器炉中的多个含催化剂的重整器管内，使所述重整器进料气流的第三量反应，所处的反应条件有效形成包含H2、CO、CH4和H2O的重整产物流的第三量，并从所述重整器炉的多个含催化剂的重整器管中取出所述重整产物流的第三量；和
将所述燃料流的第三量与包含通风空气的共混氧化剂流的第二量的至少一部分，在所述重整器炉中在所述多个含催化剂的重整器管外部燃烧，所处的条件有效燃烧所述燃料流的第三量以形成所述燃烧产物气流的第三量，并产生热量以供应能量，用于使所述多个含催化剂的重整器管内部的重整器进料气流的第三量反应，和从所述重整器炉取出所述燃烧产物气流的第三量；
其中所述氧化剂流的第一量具有时间-平均质量流速F1；
其中所述氧化剂流的第二量具有时间-平均质量流速F2；
其中所述氧化剂流的第三量具有时间-平均质量流速F3；
其中所述通风空气流的第一量具有时间-平均质量流速G1；
其中所述通风空气流的第二量具有时间-平均质量流速G2；和
其中F3>F1，F3>F2，和G1>G2。
15.权利要求10的方法，其中所述第一操作方式进一步包含：
将来自第二强制通风扇的第二氧化剂流的第一量与来自所述燃气涡轮的排气流的第二部分的第一量共混以形成包含燃气涡轮排气的第二共混氧化剂流的第一量；
将第二重整器进料气流的第一量引入至第二重整器炉中的多个含催化剂的重整器管内，在重整反应中使所述第二重整器进料气流的第一量反应，所处的反应条件有效形成包含H2、CO、CH4和H2O的第二重整产物流的第一量，并从所述第二重整器炉的多个含催化剂的重整器管中取出所述第二重整产物流的第一量；和
将第二燃料流的第一量与包含燃气涡轮排气的第二共混氧化剂流的第一量的至少一部分，在所述第二重整器炉中在所述第二重整器炉的多个含催化剂的重整器管外部燃烧，所处的条件有效燃烧所述第二燃料流的第一量以形成第二燃烧产物气流的第一量，并产生热量以供应能量，用于使所述第二重整器的多个含催化剂的重整器管内部的第二重整器进料气流的第一量反应，并从所述第二重整器炉取出所述第二燃烧产物气流的第一量；
和其中所述第二操作方式进一步包含：
打开第二阀门组件并将第二通风空气流的第一量与所述第二氧化剂流的第二量共混以形成包含通风空气的第二共混氧化剂流的第一量；
将所述第二重整器进料气流的第二量引入至所述第二重整器炉中的多个含催化剂的重整器管内，使所述第二重整器进料气流的第二量反应，所处的反应条件有效形成包含H2、CO、CH4和H2O的第二重整产物流的第二量，并从所述第二重整器炉的多个含催化剂的重整器管中取出所述第二重整产物流的第二量；和
将所述第二燃料流的第二量与包含通风空气的第二共混氧化剂流的第一量的至少一部分，在所述第二重整器炉中在所述第二重整器的多个含催化剂的重整器管外部燃烧，所处的条件有效燃烧所述第二燃料流的第二量以形成所述第二燃烧产物气流的第二量，并产生热量以供应能量，用于使所述第二重整器的多个含催化剂的重整器管内部的第二重整器进料气流的第二量反应，和从所述第二重整器炉取出所述第二燃烧产物气流的第二量。
16.权利要求10的方法，其中来自所述重整器炉的多个含催化剂的重整器管的所述重整产物流的第一量、所述重整产物流的第二量和所述重整产物流的第三量的至少之一在变压吸附器中通过变压吸附分离以产生含H2产物和副产物气体，和其中所述第一燃料流包含所述副产物气体的至少一部分。
17.权利要求10的方法，其进一步包含：
在所述第一操作方式期间，取得包含燃气涡轮排气的共混氧化剂流的第一压力数据；
在所述第一操作方式期间，取得第二压力数据，所述第二压力数据响应所述多个含催化剂的重整器管外部的重整器炉内的压力；
在所述第一操作方式期间，取得燃烧产物气流的氧浓度数据；
打开和关闭所述阀门组件，响应第一操作方式期间取得的第一压力数据、第一操作方式期间取得的第二压力数据和第一操作方式期间取得的氧浓度数据；
调节所述强制通风扇的速度，响应第一操作方式期间取得的第一压力数据、第一操作方式期间取得的第二压力数据和第一操作方式期间取得的氧浓度数据；和
调节引风扇的速度，响应第一操作方式期间取得的第一压力数据、第一操作方式期间取得的第二压力数据和第一操作方式期间取得的氧浓度数据。
18.权利要求10的方法，其进一步包含：
在所述第二操作方式期间，取得包含通风空气的共混氧化剂流的第一压力数据；
在所述第二操作方式期间，取得第二压力数据，所述第二压力数据响应所述重整器炉内所述多个含催化剂的重整器管外部的压力；
在所述第二操作方式期间，取得所述燃烧产物气流的氧浓度数据；
打开和关闭所述阀门组件，响应第二操作方式期间取得的第一压力数据、第二操作方式期间取得的第二压力数据和第二操作方式期间取得的氧浓度数据；
调节所述强制通风扇的速度，响应第二操作方式期间取得的第一压力数据、第二操作方式期间取得的第二压力数据和第二操作方式期间取得的氧浓度数据；和
调节所述引风扇的速度，响应第二操作方式期间取得的第一压力数据、第二操作方式期间取得的第二压力数据和第二操作方式期间取得的氧浓度数据。
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