[发明专利]用于控制空气分离单元的系统和方法

说明书

技术领域

本文中所公开的主题涉及空气系统，更具体地涉及用于控制空气分离单元(ASU)的系统和方法，并且更具体而言涉及在气化装置和设施中可见的ASU。

背景技术

ASU可在诸如炼油厂、石油化工厂或发电站的设施中使用，以将大气分离成其主要组分，例如氧和氮。这些设施中的一些可包括部分氧化系统，其用由ASU提供的氧部分地氧化燃料以产生热量和/或能量。例如，整体气化联合循环(IGCC)功率装置包括一个或多个气化器，其将原料在高温下与来自一个或多个ASU的氧反应以产生合成气，合成气又可用作燃气涡轮中的燃料以产生生成功率的能量。ASU通常是昂贵的，其贡献了IGCC的总成本的相当大一部分。此外，由ASU进行的空气分离过程消耗了大量能量，从而降低气化过程的效率。

发明内容

在范围方面与初始要求保护的发明相一致的某些实施例总结如下。这些实施例不意图限制要求保护的发明的范围，相反，这些实施例意图仅提供本发明的可能形式的简短总结。实际上，本发明可包括可类似于或不同于下文所述实施例的各种形式。

在第一实施例中，一种系统包括空气分离单元和纯度控制系统，空气分离单元构造成将空气分离成富氧流和富氮流，纯度控制系统构造成接收指示用于部分氧化系统的目标稀释剂水平的输入。纯度控制系统构造成控制空气分离单元以基于目标稀释剂水平调整富氧流的氧百分比和氮百分比。

在第二实施例中，一种系统包括空气分离控制系统，其构造成控制空气分离单元以将空气分离成富氧流和富氮流。空气分离控制系统构造成接收指示用于氧依赖系统的氮的目标稀释剂水平的输入。空气分离控制系统构造成基于目标稀释剂水平调整富氧流的氧百分比和氮百分比。

在第三实施例中，一种方法包括：将空气经由空气分离单元分离成富氧流和富氮流；接收指示用于部分氧化系统的目标稀释剂水平的输入；以及基于该目标稀释剂水平控制从空气分离单元产生的富氧流的氧百分比和氮百分比。

附图说明

当参考附图阅读下面的具体实施方式时，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，在所有图中类似的标记表示类似的部件，在附图中：

图1是根据一个实施例的ASU和纯度控制系统的框图；

图2是流程图，其示出了根据本发明的一个实施例的用于操作ASU的方法；

图3是根据一个实施例的向一个或多个气化器供应氧的ASU的框图；以及

图4是包括ASU和纯度控制系统的IGCC功率装置的实施例的框图。

具体实施方式

下面将描述本发明的一个或多个特定实施例。为了提供这些实施例的简要说明，可能无法在本说明书中描述实际实施方案的所有特征。应当理解，诸如在任意工程或设计项目中的任何这种实际实施方案的改进中，大量的针对实施方案的决定都应被做出以实现改进者的具体目标，例如遵守随各个实施方案而不同的与系统相关和与商业有关的限制。此外，应当理解，这样的改进可能是复杂且耗时的，但对于受益于本公开的有益效果的本领域普通技术人员来说，这些都是设计、制造和生产中的常规任务。

在介绍本发明的各种实施例的元件时，冠词“一个”、“一种”、“该”和“所述”意图表示这些元件中的一个或多个。术语“包含”、“包括”和“具有”旨在为包括性的并且意味着可能有除了所列元件之外的额外的元件。

如下面所详细讨论的，所公开的实施例包括涉及ASU的系统和方法，ASU构造成将空气分离成富氧流和富氮流。“富”流可包括超过大约50%的所述组分。例如，富氧流可包括超过大约50%的氧。富氧流的其余组分可主要包括氮和氩。ASU也可能够将空气分离成其它流，例如富氩流。虽然ASU可使用多种技术来分离空气，但下面详细讨论的各种实施例可在不考虑ASU使用的具体技术的情况下被应用。