例如低温蒸馏技术将空气42分成组分气体。ASU 40将氧气38和氮气44从空气42中分离，并且将分离的氧气38传递至气化器34中。ASU 40还可将分离的氮气44传递至系统10的另一个部分中或者传递至储存器和/或另一个设施中。
[0017]在示例性实施例中，生成的合成气流46和渣36是由气化器34产生的。将渣36运送至产生作为产品待售的粗渣50的粗渣处理系统48中，并且将合成气流46运送至冷却器52中以用于进行冷却和热传递。在示例性实施例中，冷却器52可为独立的单元，或者冷却器52可与气化器34 —体成型。将合成气流46的第一部分54运送至洗涤器56中，以用于去除某种微粒物质和其他污染物。在示例性实施例中，可使用任何合适的洗涤技术。随后，将清洁的合成气58从洗涤器56输送至膨胀器60中，以通过合成气流54的膨胀来促进能量回收。可将合成气流54进一步冷却、纯化、和/或清洁(未示出)并且引导到电力系统或电力岛62中，以用于发电和/或用于生产化工产品。例如，电源岛62的一部分可包括但不限于燃气涡轮机64，所述燃气涡轮机64适合于使用合成气流54作为燃料并且将所述燃料转化成转动能，所述转动能可通过发电机65转化成电能。
[0018]在示例性实施例中，发电系统10包括蒸汽涡轮发动机66和热回收蒸汽发生(HRSG)系统68。蒸汽涡轮发动机66可驱动负载70，所述负载70可为用于产生电能的发电机。将来自燃气涡轮发动机64的热排气72运输至HRSG 68中，并且用于对水进行加热并产生蒸汽，所述蒸汽用于为蒸汽涡轮发动机66供能以用于发电。此外，如在本说明书中更详细描述的，还可将由HRSG 68产生的高压、高温蒸汽供应至可使用所述蒸汽的其他过程中，如通过管线74供应至气化器34、干燥单元18和/或热解单元22中。可替代地或此外，热传递管线76可连接至气化器34和/或冷却器52以将热传递流体(例如，水或蒸汽)供应至干燥单元18和/或热解单元22中，从而提供它们的至少一部分加热需求。
[0019]图2示出用于产生合成天然气(SNG)的系统10的一部分的详细示意图。如本说明书中所述，系统10包括干燥单元18、热解单元22、浆料制备单元28、气流床气化器34和冷却器52。在不例性实施例中，冷却器52是急冷和福射组合式合成气体冷却器(RSC)。然而，冷却器52可为使得系统10能够按照本说明书中所述起作用的任何类型的冷却器。气流床气化器34产生为一种主要含有CO和H2的流46的合成气，所述流46在冷却器52中冷却以产生冷却的合成气流49，所述冷却的合成气流49分流成第一部分的合成气54和第二部分的合成气78。热合成气流78的一部分作为再循环合成气流80再循环至蒸汽热解单元22中，以提供用于热解单元22中进行的热解过程的至少一部分的加热需求。在一个实施例中，热解单元22充当热交换器，以使得再循环合成气流80在不与热解气体26或焦炭24混合的情况下，在分开的通道中流到单元22周围或者流过所述单元22。在示例性实施例中，诸如当将低级碳用作燃料时，再循环合成气80与由热解过程产生的热解气体26混合，并且之后从热解单元22中运送出去。
[0020]在示例性实施例中，将富含烃的合成气流82运送至副产物去除系统83中，所述副产物去除系统83包括焦油回收单元84、油回收单元94以及与焦油回收单元84和油回收单元94两者流体连通的水箱86。副产物去除系统83定位在热解单元22与压缩系统27之间。流82的热解气体部分含有烃，所述烃在与合成气流80结合时引起液体副产物如焦油88和轻质油90的形成。需要去除这类副产物，因为它们对系统10的下游部件可能是有害的，并且还因为这类副产物在其他商业应用中具有重大价值。
[0021]在示例性实施例中，焦油回收单元84配置用于使用来自水箱86的水30来将焦油88从富含烃的合成气流82中分离出来。将作为合成气流82的副产物的焦油88从单元84中去除，并且焦油回收单元84将水30引导回到水箱86中。在示例性实施例中，将部分处理的无焦油合成气流92向下游引导至油回收单元94中，所述油回收单元94配置用于从合成气流92中去除轻质油90。油回收单元94接收来自水箱86的水30，并将油90从合成气流92中分离，以形成完全处理的清洁的合成天然气流96。油回收单元94将水30引导回到水箱86中，并将作为流92的副产物的油90从单元94中去除。可将焦油88和油90引导至气化器34中，以供用作二次燃料，或者引导出系统83以用在其他应用中。水30因焦油88和油90的去除而将具有高化学需氧量，所述水30通常难以处理来用于水的进一步使用。然而，可将来自焦油回收单元84和油回收单元94的水30在不需要进一步处理的情况下再循环并引导至浆料制备单元28中，以用于形成浆料原料32。在示例性实施例中，将合成天然气流96引导至气流床气化器34中，以供用作二次气化器进料。在替代性实施例中，将合成天然气流96向下游引导来加入到合成气流49的第一部分54中，之后向下游引导来进行进一步处理。可替代地，可将合成天然气流96送入天然气联合循环(NGCC)发电设备的燃气涡轮机的燃烧器中，并且将所述合成天然气流96点燃以为燃气涡轮机供能，以用于发电或通常作为SNG产品销售。
[0022]在操作中，研磨单元16接收来自燃料源12的低级原料14(例如，低级煤或甘蔗渣生物质)以供应给干燥单元18。在干燥单元18中将原料14加热和干燥以产生供应至热解单元22中的干燥原料20。干燥原料20在通过热能源加热的热解单元22中经历热解过程。在示例性实施例中，热合成气再循环流80为热解过程提供主要的热能源，并且蒸汽管线74、热传递管线76、和/或其他任何合适的热源向热解单元22提供用于热解过程的补充热能源。
[0023]在热解期间，将水分、挥发成分和烃基本上从原料20中去除以产生焦炭24。热解过程实质上通过减少原料20的氧含量和含水量来将原料20从低级燃料升级为固定碳24。本说明书中描述的热解过程扩大了气化中使用的燃料的选择，以包括传统上不在气化系统中使用的低成本且低品级的燃料(如低级煤)和生物质燃料(如甘蔗渣)。将固定碳24之后供应至楽料制备单元28中，在所述楽料制备单元28中，所述固定碳24与水30或其他任何合适的液体混合以形成合适的浆料原料32。如上所述，当将甘蔗渣用作原料时，可将热解气体26冷凝，并且可将回收的水作为水30引入浆料制备单元28中。另外，水30可通过将研磨的但未以其他方式处理的甘蔗渣原料引入浆料制备单元28中来提供。研磨操作破坏了甘蔗渣的蜂窝状结构，以使得在未处理的甘蔗渣中天然存在的水分提供用于产生浆料32的外部水30。将浆料原料32运送至气流床气化器34中，在所述气流床气化器34中，原料32与从ASU 40排出的氧气38混合，并且经历高温、高压气化过程以产生合成气46和渣36 ο
[0024]在示例性实施例中，将渣36引导至粗渣处理单元48中，以产生粗渣50，并且将合成气流46输送至冷却器52中，在所述冷却器52中使用热传递流体(例如，水)进行热传递。从合成气流46中去除的热能之后可通过管线74和/或管线76传递至系统10的另一个部分中。在示例性实施例中，干燥单元18和热解单元22的至少一部分的加热需求是由HRSG管线74和/或热传递管线76供应的。
[0025]在示例性实施例中，冷却的合成气流49从冷却器52中去除并且分流成第一合成气流54和第二合成气流78。将合成气流54运送至流54被洗涤的洗涤器56中，并且将所得的清洁的合成气58送至膨胀器60中和/或进行进一步的清洁/冷却。将合成气58引导至电力岛62，以通过燃气涡轮机64产生电能。可将所得的涡轮排气72朝向HRSG68引导，以促进蒸汽的产生，所述蒸汽之后被引导至蒸汽涡轮机66中以通过负载70 (例如，发电机)产生额外的电能。系统10包括控制器(未示出)，所述控制器有助于根据所需的系统操作和要求来控制经过第一流54和第二流78的合成气流的相对比例。可替代地，可将合成气49仅引导至第一流54或第二流78中。
[0026]在示例性实施例中，将第二合成气流78作为再循环合成气流80运送至热解单元22中，以促进加热热解单元22。在一个实施例中，热解单元充当热交换器，以使得流80在加热期间并不与原料20混合。可替代地，再循环流80将干燥原料20加热、并且与从原料20分离的热解气体26混合，以形成从热解单元22引导的富含烃的合成气流82。流82的热解气体部分含有烃，所述烃在与合成气流80结合时形成液体副产物，如焦油88和轻质油90。位于热解单元22下游的焦油回收单元84配置用于使用来自水箱86