蒸汽甲烷重整器及其控制方法、以及计算机可读存储介质与流程

本公开涉及蒸汽甲烷重整器，并且更具体地，涉及用于改善蒸汽甲烷重整器的启动稳定性并且优化所使用的循环气体的量的技术。

背景技术：

1、应该连续供应氢气的设施有时可以通过重整蒸汽甲烷来生产氢气。这种装备中的能量消耗和温度/压力的可变性对成本、生产质量和安全性具有影响。

2、基于现有天然气可用性和现有天然气基础设施，天然气重整已发展成先进和成熟的工艺。在美国生产的95%的氢气是使用天然气重整生产的。

3、蒸汽甲烷重整器（smr）是用于重整甲烷的装备，甲烷是使用蒸汽来生产氢并且排放碳的天然气的主要组分。在此时，生产的氢是灰色氢。如果在制造氢时捕捉/储存/使用所排放的碳，则灰色氢变成蓝色氢。

4、为了增加蒸汽甲烷重整器的效率，重要的是最小化在启动时使用的气体的消耗并且在初始启动时将系统的内部压力稳定为一定水平。

5、然而，因为现有技术仅提供了打开或关闭用于供应启动用气体的阀的功能，所以不能有效地控制所使用的启动用气体的量。

技术实现思路

1、已经做出本公开以解决在相关技术中出现的上述问题，同时保持由相关技术实现的优点不受影响。

2、本公开的各个方面提供了用于改善蒸汽甲烷重整器的启动稳定性并且优化所用循环气体的量的方法及其设备。

3、本公开的各个方面提供了一种蒸汽甲烷重整器，用于根据系统的内部压力适应性地控制启动用气体的流量，以改善启动稳定性并且优化所用循环气体的量。

4、本公开的各个方面提供了用于改善蒸汽甲烷重整器的启动稳定性并且优化用于使压力指示控制器和流量指示控制器联锁的循环气体的量以适应性地控制流量指示控制器的模式以最小化压力不稳定时间段并且最小化排放到蒸汽甲烷重整器的外部的启动气体的量的方法及其设备。

5、本公开要解决的技术问题不限于上述问题，并且本公开所属领域的技术人员从以下描述中将清楚地理解本文中未提及的任何其他技术问题。

6、根据本公开的各个方面，蒸汽甲烷重整器的方法可以包括：基于蒸汽甲烷重整器的启动，通过打开启动用气体的供应阀来供应启动用气体；将压力指示控制器的操作模式激活为自动模式，并且基于供应启动用气体时蒸汽甲烷重整器的内部压力达到目标值，由压力指示控制器控制压力控制阀，以使启动用气体的供应流量与排放到蒸汽甲烷重整器的外部的气体的流量相匹配。

7、根据本公开的各个方面，该方法还可以包括：基于内部压力达到目标值，将流量指示控制器的操作模式从自动模式切换为级联模式，并且开启流量指示控制器设定点（sp）计算器，以基于压力指示控制器的输出（op）确定流量指示控制器的sp。

8、根据本公开的各个方面，用于调节流量控制阀的开度的流量指示控制器和用于调节压力控制阀的开度的压力指示控制器可以基于切换为级联模式而彼此联锁。流量指示控制器sp计算器可以设定sp，使得压力指示控制器稳定地维持内部压力。

9、根据本公开的各个方面，该方法还可以包括：在级联模式下，通过联锁，将内部压力维持为目标值的同时降低启动用气体的供应流量。

10、根据本公开的各个方面，启动用气体的供应流量可以被降低至流量指示控制器的设定下限值。下限值可以是在级联模式下压力控制阀的开度为50%时的流量值。

11、根据本公开的各个方面，取决于系统的规格，级联模式下的启动用气体的供应流量可以被降低至能够稳定地维持内部压力的最低流量水平，并且可以理想地被降低至自动模式下的启动用气体的供应流量的20%的水平。

12、根据本公开的各个方面，在内部压力达到目标值之后，在启动用气体的供应流量大于排放到外部的气体流量时可能出现内部压力不稳定的时间段。基于内部压力达到目标值，启动用气体的供应流量可以被降低至使不稳定的时间段最小化的水平。

13、根据本公开的各个方面，取决于系统的规格，目标值可以设定为处于大于0巴且小于10巴的范围内的任一值，并且可以理想地设定为处于大于7巴且小于8巴的范围内的任一值。

14、根据本公开的各个方面，启动用气体可以包括氢气和氮气中的至少一种。

15、根据本公开的各个方面，蒸汽甲烷重整器可以包括：启动用气体的供应阀，基于蒸汽甲烷重整器的启动而打开该供应阀以将启动用气体供应至蒸汽甲烷重整器的内部；压力指示控制器，被配置为当供应启动用气体时监控蒸汽甲烷重整器的内部压力的变化并且控制内部压力；以及压力控制阀，根据压力指示控制器的输出（op）调节开度并且将启动用气体排放到蒸汽甲烷重整器的外部。压力指示控制器可以被配置为基于该内部压力达到预定目标值控制压力控制阀，使得启动用气体的供应流量与所排放的气体的流量彼此相同。

16、根据本公开的各个方面，在蒸汽甲烷重整器启动时，压力指示控制器的操作模式可以被激活为自动模式。

17、根据本公开内容的各个方面，蒸汽甲烷重整器还可以包括：调节启动用气体的供应流量的流量控制阀、控制流量控制阀的开度的流量指示控制器、以及基于压力指示控制器的op确定流量指示控制器的设定点（sp）的流量指示控制器sp计算器。基于内部压力达到目标值，流量指示控制器的操作模式可以从自动模式切换为级联模式以开启流量指示控制器sp计算器。

18、根据本公开的各个方面，流量指示控制器和压力指示控制器可以基于切换为级联模式而彼此联锁。流量指示控制器sp计算器可以设置sp，使得压力指示控制器稳定地维持内部压力。

19、根据本公开的各个方面，在级联模式下，压力指示控制器可以被配置为控制流量指示控制器，以通过联锁，将内部压力维持为目标值的同时降低启动用气体的供应流量。

20、根据本公开的各个方面，启动用气体的供应流量可以被降低至流量指示控制器的设定下限值。下限值可以是在级联模式下压力控制阀的开度为50%时的流量值。

21、根据本公开的各个方面，取决于系统的规格，级联模式下的启动用气体的供应流量可以被降低至能够稳定地维持内部压力的最低流量水平，并且可以理想地被降低至自动模式下的启动用气体的供应流量的20%的水平。

22、根据本公开的各个方面，在内部压力达到目标值之后，在启动用气体的供应流量大于排放到外部的气体流量时可能出现内部压力不稳定的时间段。基于内部压力达到目标值，启动用气体的供应流量可以被降低至使不稳定的时间段最小化的水平。

23、根据本公开的各个方面，取决于系统的规格，目标值可以设定为处于大于0巴且10巴的范围内的任一值，并且可以理想地设置为处于大于7巴且8巴的范围内的任一值。

24、根据本公开的各个方面，启动用气体可以包括氢气和氮气中的至少一种。

1.一种用于控制蒸汽甲烷重整器的方法，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

3.根据权利要求2所述的方法，

4.根据权利要求3所述的方法，还包括：

5.根据权利要求4所述的方法，

6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述级联模式下的所述启动用气体的所述供应流量被降低至能够稳定地维持所述内部压力的最低流量水平。

7.根据权利要求1所述的方法，

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述目标值被设定为处于大于0巴且小于10巴的范围内的任一值。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述启动用气体包括氢气和氮气中的至少一种。

10.一种非暂时性计算机可读存储介质，其上记录有用于执行根据权利要求1所述的方法的程序。

11.一种蒸汽甲烷重整器，包括：

12.根据权利要求11所述的蒸汽甲烷重整器，其中，在所述蒸汽甲烷重整器启动时，所述压力指示控制器的操作模式被激活为自动模式。

13.根据权利要求12所述的蒸汽甲烷重整器，还包括：

14.根据权利要求13所述的蒸汽甲烷重整器，

15.根据权利要求14所述的蒸汽甲烷重整器，其中，在所述级联模式下，所述压力指示控制器控制所述流量指示控制器，以通过所述联锁，将所述内部压力维持为所述目标值的同时降低所述启动用气体的所述供应流量。

16.根据权利要求15所述的蒸汽甲烷重整器，

17.根据权利要求15所述的蒸汽甲烷重整器，其中，所述级联模式下的所述启动用气体的所述供应流量被降低至能够稳定地维持所述内部压力的最低流量水平。

18.根据权利要求11所述的蒸汽甲烷重整器，

19.根据权利要求11所述的蒸汽甲烷重整器，其中，所述目标值被设定为处于大于0巴且小于10巴的范围内的任一值。

20.根据权利要求11所述的蒸汽甲烷重整器，其中，所述启动用气体包括氢气和氮气中的至少一种。