[发明专利]产生和汽化用于燃烧的液态烃燃料的集成系统和方法

说明书

相关申请资料

本申请要求于2006年5月1日提交的第60/746,136号美国临时申 请的优先权，其全部内容引入本文作为参考，如同详细列出一样。

背景

整体煤气化联合循环(Integrated Gasification Combined Cycle) (IGCC)技术将复杂的煤气化加工厂与燃烧合成气的燃烧涡轮的联合循 环发电厂结合在一起。IGCC过程通常涉及两阶段的燃烧操作，其通 常包括阶段之间的清除。第一阶段使用气化器(gasifier)，在这里，通过 限制氧化剂的供应进行煤的部分氧化。其它方法如蒸汽转化也可以用 于产生产合成气。然后，通常将由此产生的合成气，主要为CO和H₂的混合物，净化以除去诸如硫的杂质，并送至第二阶段。在第二阶段 中，使合成气在燃烧涡轮中燃烧以完成氧化并产生能量。

可以使用煤以外的碳源产生合成气。这种所谓的燃气轮机/联合循 环(gas turbine/combined cycle)(GT/CC)技术对各种含碳原料如液态和 固体烃、生物质、沥青、轮胎、焦炭残余物等同样起作用。

对IGCC厂极其重要的是整个系统-气化单元和燃烧涡轮的集成。 因为储存大量的合成气不切实际，所以只要气化厂在运行，燃烧涡轮 就必须保持运行。关闭燃烧涡轮通常需要气化厂的立即关闭。也难以 仅在部分负荷下运转气化厂，因而必须在至少基本负荷配置下运转燃 烧涡轮。这些是明显的运行限制。

源自煤的合成气与天然气(800-1000BTU/scf LHV)相比热值很低 (115-125BTU/scf LHV)。因此，燃烧合成气的燃烧涡轮上的燃烧部件 必须是对通常在燃烧天然气的燃烧涡轮上使用的燃烧部件作出相当大 的改进的部件。加上工厂的成本以及产生操作员额外的维修问题，这 些改进的成本是相当高的。

可以将合成气转化成烃，而不由于其能量值而燃烧合成气。这些 所谓的天然气制合成油(gas-to-liquid)(GTL)和煤制油(coal-to-liquid) (CTL)的方法是众所周知的。有若干方法可以用于进行这种转化。 Fischer-Tropsch法只是实例之一，其中CO和H₂被催化形成烃。 Fischer-Tropsch法产生的烃包括C₁-C₂₀₀或更高，大部分为约C₁-C₅₀。

然而，在过去的15年里，液体燃料还不是燃烧涡轮的备选燃料。 这是因为与燃烧气体燃料如天然气相比，较高水平的污染通常与燃烧 液体燃料相关。传统上，液体燃料以非预混合(或扩散)模式燃烧，这 导致了燃烧室内温度较高区域的产生。由于非预混合燃烧能够增加污 染物如NOx的量，已经开发用于燃气轮机的预混合燃烧室。这些允许 更好地控制燃烧室内的温度场。另外，将水和蒸汽引入燃烧室以便在 以非预混合模式燃烧液体燃料时减少NOx化合物的排放的实践还对 燃烧涡轮部件的效率和使用期限有不利影响。

第7,089,745号美国专利，其内容引入本文作为参考，公开了用于 燃烧的液体燃料的汽化系统及使用方法。

附图简述

图1示出现有技术IGCC厂的结构图。

图2示出本发明一实施方案的结构图。

图3示出本发明另一实施方案的结构图。

图4示出本发明另一实施方案的结构图。

图5示出本发明一实施方案的结构图。

图6示出本发明另一实施方案的结构图。

图7示出本发明另一实施方案的结构图。

图8示出本发明另一实施方案的结构图。

图9示出本发明另一实施方案的结构图。

若干实施方案的描述