產生和汽化用於燃燒的液態烴燃料的集成系統和方法
2023-07-01 15:27:01 1
專利名稱：：產生和汽化用於燃燒的液態烴燃料的集成系統和方法產生和汽化用於燃燒的液態烴燃料的集成系統和方法相關申請資料本申請要求於2006年5月1日提交的第60/746,136號美國臨時申請的優先權，其全部內容引入本文作為參考，如同詳細列出一樣。灶整體煤氣化聯合循環(IntegratedGasificationCombinedCycle)(IGCC)技術將複雜的煤氣化加工廠與燃燒合成氣的燃燒渦輪的聯合循環發電廠結合在一起。IGCC過程通常涉及兩階段的燃燒操作，其通常包括階段之間的清除。第一階段使用氣化器(gasifier),在這裡，通過限制氧化劑的供應進行煤的部分氧化。其它方法如蒸汽轉化也可以用於產生產合成氣。然後，通常將由此產生的合成氣，主要為CO和H2的混合物，淨化以除去諸如硫的雜質，並送至第二階段。在第二階段中，使合成氣在燃燒渦輪中燃燒以完成氧化並產生能量。可以使用煤以外的碳源產生合成氣。這種所謂的燃氣輪機/聯合循環(gasturbine/combinedcycle)(GT/CC)技術對各種含碳原料如液態和固體烴、生物質、瀝青、輪胎、焦炭殘餘物等同樣起作用。對IGCC廠極其重要的是整個系統-氣化單元和燃燒渦輪的集成。因為儲存大量的合成氣不切實際，所以只要氣化廠在運行，燃燒渦輪就必須保持運行。關閉燃燒渦輪通常需要氣化廠的立即關閉。也難以僅在部分負荷下運轉氣化廠，因而必須在至少基本負荷配置下運轉燃燒渦輪。這些是明顯的運行限制。源自煤的合成氣與天然氣(800-1000BTU/scfLHV)相比熱值很低(115-125BTU/scfLHV)。因此，燃燒合成氣的燃燒渦輪上的燃燒部件的改進的部件。加上工廠的成本以及產生搡作員額外的維修問題，這些改進的成本是相當高的。可以將合成氣轉化成烴，而不由於其能量值而燃燒合成氣。這些所謂的天然氣制合成油(gas-to-liquid)(GTL)和煤制油(coal-to-liquid)(CTL)的方法是眾所周知的。有若干方法可以用於進行這種轉化。Fischer-Tropsch法只是實例之一，其中CO和H2被催化形成烴。Fischer-Tropsch法產生的烴包括C廣C扁或更高，大部分為約CVC,然而，在過去的15年裡，液體燃料還不是燃燒渦輪的備選燃料。這是因為與燃燒氣體燃料如天然氣相比，較高水平的汙染通常與燃燒液體燃料相關。傳統上，液體燃料以非預混合(或擴散)模式燃燒，這導致了燃燒室內溫度較高區域的產生。由於非預混合燃燒能夠增加汙染物如NOx的量，已經開發用於燃氣輪機的預混合燃燒室。這些允許更好地控制燃燒室內的溫度場。另外，將水和蒸汽引入燃燒室以便在以非預混合模式燃燒液體燃料時減少NOx化合物的排放的實踐還對燃燒渦輪部件的效率和使用期限有不利影響。第7,089,745號美國專利，其內容引入本文作為參考，公開了用於燃燒的液體燃料的汽化系統及使用方法。附圖簡述圖1示出現有技術IGCC廠的結構圖。圖2示出本發明一實施方案的結構圖。圖3示出本發明另一實施方案的結構圖。圖4示出本發明另一實施方案的結構圖。圖5示出本發明一實施方案的結構圖。圖6示出本發明另一實施方案的結構圖。圖7示出本發明另一實施方案的結構圖。圖8示出本發明另一實施方案的結構圖。圖9示出本發明另一實施方案的結構圖。若干實施方案的描述如圖2所示，在本發明的一實施方案提供了方法，其包括將合成氣6轉化成液體燃料25，使用液體燃料25和第一氣體35產生燃料氣體45，所述第一氣體35的氧含量低於環境空氣的氧含量，並使燃料氣體45與第二氣體55接觸以形成燃燒氣體65,所述第二氣體55包含至少一種氧化劑。將碳源la送至氣化單元5，其中引入02、空氣、H20、C02或其組合2。雜質7可以除去，合成氣6形成。在轉化單元20中將合成氣6轉化成液體燃料。使用液體燃料25和第一氣體35在汽化單元30中產生燃料氣體45,第一氣體35的氧含量低於環境空氣的氧含量。在預混合單元40中使燃料氣體45與第二氣體55接觸以形成燃燒氣體65，第二氣體55包含至少一種氧化劑。燃燒氣體65可以在到達燃燒裝置50中的火焰鋒(未示出)之前形成(預混合模式)，或在燃燒裝置50中的火焰鋒處形成(非預混合模式)。碳源la沒有特別的限制。除了煤1以外，可以使用其它碳源la。可以由其產生合成氣6的碳源la的某些實例包括一種或多種的煤、褐煤(lignite)、褐煤(browncoal)、無煙煤、次煙煤、顆粒碳(particulatecarbon)、化石燃料、固體烴、液態烴、殘油、低API比重指數燃料油(lowAPIgravityfueloil)、焦油妙、油、頁巖油、VacResid、石油焦炭、原油(petroleumbottom)、瀝青(asphalt)、API瀝青、焦炭殘餘物、天然氣、蠟、垃圾(waste)、瀝青(bitumen)、ORIMULSIONTM(瀝青的水乳濁液)、生物質、碳水化合物、cellulosistics、泥煤、玉米、麥稈、木材、木材殘餘物、肥料、汙水汙泥、稻殼、稻草、燕麥殼、松樹皮、輪胎和/或源自輪胎的燃料、糠醛渣、燕麥殼、柳枝稷、橄欖樹廢物(olivewaste)、sansa、全樹廢物(wholetreewaste)、甘蔗渣、未經整理的乾燥汙泥(undigesteddriedsewagesludge)、經整理的乾燥汙泥(digesteddriedsewagesludge)、；也趁製造業的4裡邊(carpetmanufacturingselvage)、消費後的地趁、雞糞、火雞糞(turkeylitter)、強化地板灰塵(laminateflooringdust)、J成市糹錄色廢物(urbangreenwaste)、糹氏漿汙泥(pulpsludge)、玉米秸稈、乙醇廠乾燥的酒糟等，及其混合物。氣化單元5沒有特別的限制，只要它將碳源la轉化成合成氣6。氣化單元5可以是固定床、流化床、循環流化床或氣流床型。在氣化單元5中，使碳源la與02、空氣、H20、蒸汽或C02或其組合的進料2結合。儘管未示出，但是在一實施方案中，氣化單元5的02進料2可以在空氣分離器單元(ASU)中產生，如眾所周知的那樣。轉化碳源la能夠包括一種或多種部分氧化、催化部分氧化、蒸汽轉化、自熱重整、二氧化碳重整、水煤氣變換、變壓吸附或它們的組合。如圖2所示，能夠將雜質7如渣、汞、鹼金屬、固體、煤煙、灰塵、灰燼、硫、酸性氣體(acidgas)、H2S、COS、NH3、HCN、HBr、HC1、HF、CS2等除去或回收利用。可以將其它組分如C02、H20、CH4、N2、石蠟、乙烷、丙烷和烯烴、乙烷、丙烯、焦油、有機化合物等除去和/或回收利用，如果需要的話。除去這些的方法是本領域已知的。合成氣6還能夠包括由生物質的氣化產生的所謂的"氣化煤氣"。可以將由此產生的合成氣6清洗並乾燥以供給轉化單元20,所述合成氣6主要是H2和CO的混合物。在這點上，氣化單元5和轉化單元20是流動性連接的。如圖2所示，可以將合成氣6送至轉化單元20並轉化成液體燃料25。將合成氣6轉化成烴的方法是眾所周知的。在一實施方案中，轉化單元20包括Fischer-Tr叩sch反應器。Fischer-Tropsch("FT，，)法是將CO和H2催化成烴的實例之一。FT產物和由CO和H2之間的類似反應製得的產物包括C!-C2(K)或更高的烴，大部分是約CrC5，直鏈、高沸點烴，中沸點油，柴油，綠色柴油，L-P氣，石腦油，煤油，噴氣燃料，JP-5，JP-8,JP-4，油#1,燃料油#2，含氧化合物，煤衍生液體，尾氣，廢水等，及其混合物。例如圖2中示出的轉化單元20的Fischer-Tropsch反應器的類型沒有特別的限制。FT反應器的某些實例包括列管式固定床反應器、Arge反應器、薩索改進的synthol(Sasoladvancedsynthol)(SAS)反應器、薩索淤漿蒸餾(Sasolslurryphasedistillate)(SSPD)反應器、高溫Fischer-Tropsch(在300-330。C下使用流化催化劑)、低溫Fischer-Tropsch(在200_230。C下使用列管式固定床反應器)、液流床反應器、固定流化床反應器和漿態鼓泡床反應器。在一未示出的實施方案中，可以作為FT或類似方法的副產物產生並可以含有一種或多種的CO、H2、C02、CH4、C2H6、H20、N2、Ar和其它氣態烴的尾氣可以回收利用或適當再循環至本文中的一個或多個單元或步驟。在另一實施方案中，尾氣中的一種或多種上述組分可以回收利用或再循環至本文中的一個或多個單元或步驟。只要它們源自合成氣，許多液體燃料25適合用於本文所述的系統和方法。術語"液體燃料"應當理解為包括在環境條件下通常為液態的烴以及已經通過冷卻和/或加壓^t液化的氣態烴。這樣的液體燃料25可以包含一種或多種液態和/或液化的氣態烴，高級烴含量增加的液化天然氣，液化C2、C3、C4，液態Cs、C6、C7、C8、C9和高級烴，直鏈中沸點和高沸點烴，含有至少50%重量比的烴分子的"高級烴燃料"含有至少兩個碳，柴油，綠色柴油，L-P氣，石腦油，煤油，噴氣燃料，JP-5,JP-8，JP-4,燃料油#1，燃料油#2含氧化合物，煤4汙生液體等，及其混合物。在一實施方案中，液體燃料25包括在環境條件下通常為液態的烴。在另一實施方案中，液體燃料25包^^已經通過冷卻和/加壓液化的氣態烴。在另一實施方案中，液體燃料25包括在環境條件下通常為液態的烴和已經通過冷卻和/或加壓液化的氣態烴的混合物。如圖2所示，將液體燃料25送至汽化單元30。使用液體燃料25和第一氣體35在汽化單元中產生燃料氣體45。在汽化單元30中，液體燃料25與第一氣體35接觸並混合。液體燃料25也被汽化。接觸和汽化的發生順序沒有特別的限制。在某些實施方案中，接觸和汽化同時發生，例如當將第一氣體35預先加熱至足夠汽化液體燃料25的溫度時。在其它實施方案中，在與第一氣體354妾觸之前例如通過加熱液體燃料25將液體燃料25部分或全部汽化。在某些實施方案中，在接觸和汽化前將第一氣體35加壓和/或加熱。適當的汽化單元30的實例如美國專利7,089,745所述，其已引入本文作為參考。儘管未在圖2中示出，在一實施方案中，在將液體燃料25送至汽化單元30之前能夠將其送至儲存容器中並儲存一段時間。在未在圖2中示出的另一實施方案中，液體燃料25能夠通過卡車、鐵路、管道、或船運輸至汽化單元30。在另一實施方案中，能夠經由儲存容器和通過卡車、鐵路、管道或船的運輸的結合將液體燃料25送至汽化單元30。在另一實施方案中，將液體燃料25直接進料至汽化單元30。在這點上，轉化單元20流動性地連接到汽化單元30。第一氣體35的氧含量低於環境空氣的氧含量。在一實施方案中，在環境溫度和壓力下第一氣體35的氧含量低於約21%02。在一實施方案中，在環境溫度和壓力下第一氣體35的氧含量為0或基本上為0至低於約21%。這種範圍包括其間的所有值和子範圍，包括0、基本上為0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20和低於約21%。在一實施方案中，第一氣體35的氧含量低於極限氧指數。極限氧指數(LOI)是局部環境中的氧濃度，低於所述濃度時材料不會支持燃燒，並因不同類型的液體燃料而不同。LOI通常是約10%至約14%，對於許多高級烴燃料而言大約是13%。在一實施方案中，第一氣體35的02含量低於14%。這包括其間的所有值和子範圍，包括低於14、13、12、11、10、9、8、7、6%及以下。限制第一氣體35中氧的量會推遲或抑制自燃的發生。第一氣體35中的含氧量減少得越多，就越抑制或推遲自燃。然而，氧含量低時需要更多的功(即能量)來產生氣流，這減小了系統的綜合效率。因此，在某些實施方案中，第一氣體35中的氧含量足夠低以至於抑制或推遲自燃。在一實施方案中，第一氣體35中的氧含量足夠低，以至於不支持燃料氣體45的燃燒。在一實施方案中，第一氣體35中的氧含量足夠低，以至於推遲或減少燃燒氣體65的自燃。只要含有減少量的氧，第一氣體35的組成就沒有特別的限制。第一氣體35的非限制性的實例包括一種或多種的惰性氣體、氮、氬、氫、一氧化碳、二氧化碳、NOx、SOx、烴、曱烷、乙烷、丙烷、丁烷、氨、空氣分離器單元供給的氣體、廢氣、熱廢氣75、冷廢氣125、合成氣6，或其組合。在一實施方案中，第一氣體35能夠由本文的一種或多種的單元或燃燒裝置供給。在一實施方案中，第一氣體35是由空氣分離器單元(未示出)產生的N2。這提供了否則會是廢產物的物質的有益用途。大部分氣化方法在煤的部分氧化中使用接近於純的氧以產生合成氣。這種氧通過將氧與氮從環境空氣中分離的空氣分離器單元(ASU)產生。由ASU產生的氮通常被視為廢產物，偶爾被注入燃燒合成氣的燃燒渦輪所燃燒的潔淨合成氣中以試圖減少NOx排放。然而，在一實施方案中，預期能夠將所有或一部分氮用於第一氣體35以產生燃料氣體45。通過使用已可得自ASU的廢氮，本發明的方法的能量需求大大減少。然而，仍然值得注意的是，存在於燃燒天然氣的燃燒渦輪中的低NOx燃燒部件不需要另外補充氮，與燃燒合成氣的燃燒渦輪的部件需求相反。在一實施方案中，能夠計量並控制第一氣體35的量、壓力、溫度和組成中的一種或多種。控制和/或計量氣體的方法是已知的。如圖2所示，燃料氣體45—旦產生，即被進料至預混合單元40。在預混合單元40中，使燃料氣體45與第二氣體55接觸以形成燃燒氣體65。第二氣體55含有至少一種氧化劑。在一實施方案中，第二氣體55含有至少一種氧化劑，其量足以維持燃燒氣體65中的燃燒。氧化劑沒有特別的限制。氧化劑的非限制性實例包括環境空氣、氧氣、二氧化氮、臭氧等，及其組合。第二氣體55中氧的量可以等於或大於環境空氣中氧的量，或約21%。這種範圍包括其間的所有值和子範圍，包括21%、大於21%、22、23、24、25、26、27、28、29、30、35、40、50、60、70、80、90、95、96、97、98、99、基本上為100%和100%的氧(02)。在一實施方案中，第二氣體55由ASU供給。在另一實施方案中，第二氣體55可以是環境空氣。在另一實施方案中，第二氣體55可以由壓縮機供給。可選地，第二氣體55可以是這些的組合。儘管未示出，在一實施方案中，除了向預混合單元40供給第二氣體55以便與燃料氣體45混合，或者，除了在燃燒裝置50中的火焰鋒處使燃料氣體45與第二氣體55接觸以外，能夠將氧化劑、壓縮的氧化劑、壓縮的含氧氣體或氧加至在燃燒裝置50中燃燒的燃料的下遊。向燃燒後的排放流加入另外的氧化劑如氧，能夠通過促進排氣流(圖3中的75)中未燃燒燃料和/或一氧化碳的氧化來減少汙染物。在一實施方案中，將燃燒裝置50設置為使燃料氣體45與第二氣體55在火焰鋒處接觸。這樣，燃燒氣體65可以在火焰鋒處形成。在另一實施方案中，當使用預混合單元40時，燃燒氣體65在到達火焰鋒(未示出)之前形成，所述火焰鋒在燃燒裝置50中。在一實施方案中，火焰鋒在燃燒裝置50的主燃區(未示出)出現。預混合模式，其中燃燒氣體65在到達火焰鋒之前形成，可以由於促進混合和溫度較低而導致汙染物排放較少。非預混合模式，其中燃料氣體45和第二氣體55在燃燒裝置50的火焰鋒處接觸，可以導致汙染物排放較多。可以將燃燒裝置50設置為預混合模式或非預混合模式。例如，燃燒裝置50可以是燃氣輪機。可以將燃燒裝置設置為擴散燃燒、富油-烊熄-貧油(RichQuenchLean)(RQL)燃燒或預混合的燃燒。當為非預混合模式時，可以將燃燒裝置50設置為在擴散燃燒模式下運行。在這些情況下，使用擴散燃燒室。當為預混合模式時，燃燒裝置50可以使用"富油-烊熄-貧油(RichQuenchLean)"("RQL，，)或預混合燃燒室。這些類型的燃燒室是本領域已知的。可以根據需要將圖2中的燃燒氣體65進料至燃燒裝置50。另一實施方案提供了系統，其包括被設置為用來將合成氣6轉變成液體燃料25的轉化單元20、被設置為用來使用液體燃料25和第一氣體35產生燃料氣體45的汽化單元30和被設置為用來使燃料氣體45與第二氣體55接觸並形成燃燒氣體65的預混合單元40，所述第一氣體35中的氧含量^^於環境空氣的氧含量，所述第二氣體55包含至少一種氧化劑。這種實施方案的一實例如圖3所示。如圖3所示，在一實施方案中，在將液體燃料25送至汽化單元30之前能夠將其送至儲存容器並儲存一段時間。在另一實施方案中，液體燃料25能夠通過卡車、鐵路、管道或船運輸至汽化單元30。在另一實施方案中，能夠經由儲存容器和通過卡車、鐵路、管道或船的運輸的結合將液體燃料25送至汽化單元30。液體燃料25易於儲存和運輸，並且優勢在於顯著減少了將天然氣制合成油或煤制油過程與發電過程集成的需要。這還具有消除了將天然氣制合成油或煤制油過程與發電定位在一處的需要的優勢。在另一實施方案中，如圖4所示，將液體燃料25直接進料至汽化單元30。在這點上，轉化單元20流動性地連接到汽化單元30。如圖3所示，將燃燒氣體65進料至可以是天然氣燃燒裝置的燃燒裝置50。產生電能105。將熱廢氣75進料至餘熱鍋爐60。任選地，作為替代，能夠將全部或部分熱廢氣75用作第一氣體35中的稀釋氣體。在一實施方案中，一部分廢氣75為餘熱鍋爐60提供熱量，一部分被用作第一氣體35中的稀釋氣體。另外，能夠將廢氣75用於加熱或汽化燃料氣體45。餘熱鍋爐60加熱水進料85以產生高壓蒸汽135和冷廢氣125。能夠將冷廢氣125排至煙囪(未示出)並丟棄，或者可以根據需要將其再循環至本文所述的一個或多個單元。例如，可以將冷廢氣用作第一氣體35中的稀釋劑。將高壓蒸汽135進料至蒸汽渦輪70以產生電能105和低壓蒸汽145。如果需要的話，可以將低壓蒸汽用於本文所述的一個或多個單元。例如，低壓蒸汽可以用於供應給氣化單元5的進料2中。另一實施方案提供了方法，其包括將合成氣6分成第一和第二部分6a和6b，將合成氣6的第一部分6a轉變成液體燃料25，-使用液體燃料25與第一氣體35產生燃料氣體45，所述第一氣體35的氧含量低於環境空氣的氧含量，使燃料氣體45與第二氣體55接觸以形成燃燒氣體65，所述第二氣體55包含至少一種氧化劑，以及用改進的燃燒裝置80燃燒合成氣6的第二部分6b。改進的燃燒裝置80的實例是改進的燃氣輪機80a。根據這種方法的一實施方案如圖7所述。另一實施方案提供了系統，其包括被設置為用來將合成氣6分成第一和第二部分6a和6b的分離器單元100,被設置為用來將合成氣6的第一部分6a轉變成液體燃料25的轉化單元20,被設置為用來〗吏用液體燃料25和第一氣體35產生燃料氣體45的汽化單元30，所述第一氣體35的氧含量低於環境空氣的氧含量，被設置為用來使燃料氣體45與第二氣體55接觸並形成燃燒氣體65的預混合單元40，所述第二氣體55包含至少一種氧化劑，以及被設置為用來燃燒合成氣6的第二部分6b的改進的燃燒裝置80。改進的燃燒裝置80的一實例是改進的燃氣輪機80a,所述改進的燃燒裝置80被改進以燃燒合成氣6。根據這種系統的一實施方案如圖7所述。如圖7所示，提供了將合成氣6分成第一和第二部分6a和6b的分離器100。這在來自於燃燒合成氣的燃燒裝置80和燃燒燃燒燃料的燃燒裝置50的多聯產電力和蒸汽動力方面具有優勢。另一實施方案提供了系統，其包括被設置為用來將全部或部分合成氣6的流送至第一燃燒裝置和轉化單元20中的一個或兩個的轉換單元，所述轉化單元20被設置為用來將合成氣6轉變成液體燃料25，被設置為用來由液體燃料25和第一氣體35產生燃料氣體45的汽化單元30，所述第一氣體的氧含量低於環境空氣的氧含量，以及被設置為用來使燃料氣體45與第二氣體55接觸並形成燃燒氣體65的預混合單元40，所述第二氣體55包含至少一種氧化劑。這樣的系統的實例如圖8所示。另一實施方案提供了方法，其包括將合成氣6的第一流送至第一燃燒裝置用於燃燒，此後將全部或部分第一流轉換使之離開第一燃燒裝置以產生合成氣6的第二流，將合成氣6的第二流轉變成液體燃料25，使用液體燃料25和第一氣體35產生燃料氣體45，所述第一氣體35的氧含量低於環境空氣的氧含量，以及使燃料氣體45與第二氣體55接觸以形成燃燒氣體65,所述第二氣體55包含至少一種氧化劑。另一實施方案提供了方法，其包括將合成氣6分成第一和第二部分6a和6b,將合成氣6的第一部分6a轉變成液體燃料25，使用液體燃料25和第一氣體35產生燃料氣體45，所述第一氣體35的氧含量低於環境空氣的氧含量，使燃料氣體45與第二氣體55接觸以形成燃燒氣體65,所述第二氣體55包含至少一種氧化劑，以及用改進的燃燒裝置80燃燒合成氣6的第二部分6b。煤制油(CTL)方法產生的液體燃料25以多種方式在燃燒性能和汙染物排放方面優於從原油中提煉的等價燃料(見表1)。表I.Fischer-Tropsch柴油燃料的特性tableseeoriginaldocumentpage18tableseeoriginaldocumentpage19使液體燃料25與第一氣體35接觸並汽化(在本文中有時被稱為LPP法)，將液體燃料25轉變成可以在常規天然氣乾式低排放燃燒部件中燃燒的燃料氣體55(在本文中有時被稱為合成天然氣或"LPPGASTM")。本發明的方法和系統能夠避免需要水或蒸汽以實現低NOx排放水平。通過使用合成氣6產生燃燒氣體65，氣化單元5會不再需要燃燒渦輪80的連續或基本負荷運行。如果減少燃燒渦輪80的負荷，所產生的過量液體燃料25必要時會儲存在附近的罐中或者會經由管道、卡車或火車等進行分配。如果燃燒渦輪80完全關閉，氣化單元5和轉化單元20能夠繼續運行、儲存或分配部分負荷運行時所產生的液體燃料25。通過本發明，能夠利用一種或多種燃燒天然氣的常規渦輪，每一渦輪均與LPP滑道裝置(skid)(或汽化單元30)組合以便將液體燃料25轉變成會被常規燃燒渦輪燃燒的LPPGAStm。lpptm制動器/常規燃燒渦輪部件必要時能夠以"峰值模式(peakingmode)"運行，並會允許整個工廠對電負荷變化作出反應而無須改變合成氣6的產生速率。燃氣輪機能夠以聯合循環模式運行，如圖7和圖8所示，或以簡單循環配置運行。也能夠將氣化/煤制油(CTL)廠和發電廠完全分離(見圖9)。煤衍生液體(coalliquids)會在氣化/CTL廠產生並被運輸至用LPPTM技術裝備的獨立燃燒渦輪。這會提供允許氣化/CTL廠位於任何位置的額外優勢，所述任何位置包括鄰近煤源的位置。位置鄰近煤源會減少煤的運輸費用，並會有助於處理氣化廠產生的渣廢產物。通過本發明，能夠將過量的煤衍生液體輕易地運輸至包括LPP技術的獨立燃燒渦輪。本發明具有另外的優勢。如果煤氣化工廠不需要多餘的氣化器，就能夠顯著減少工廠資產成本。煤氣化工廠的氣化器部件部分在非常高的溫度和壓力下運行。已經發現氣化器部件的可靠性在於，工廠經濟學可能需要建設多餘的氣化器作為主氣化器出故障或需要維修的情況下的"熱備份"。由於維修氣化器需要的時間長，因此需要備用氣化器，而且維修氣化器時不能儲存所產生的合成氣6待用。在典型的IGCC工廠中，氣化器部件能夠花費數千萬或數億美元。另一優勢在於CTL和發電廠的所有權及運行可以分開。有關IGCC廠的問題之一是煤的氣化過程是複雜的化學過程，因此電力工業對其沒有廣泛的經驗。通過本發明，能夠將煤的氣化/CTL廠與發電廠分開。這允許由加工廠擁有並運轉氣化/CTL廠，而公用事業^^司或獨立的發電商能夠運轉燃燒渦輪廠以及LPPtm制動器。採用貧油(lean)、預混合燃燒的乾式低排放(DLE)系統在燃燒渦輪中使用天然氣很成功，從而符合了嚴格的排放標準。然而，由於燃料汽化和空氣預混合的複雜性，DLE系統中液體燃料的燃燒仍然是挑戰性任務。在一實施方案中，在燃燒諸如煤油和燃料油的液體燃料時，貧油、預混合、預汽化(LPPTM)燃燒實現了低汙染物排放。在另一實施方案中，液體燃料25能夠通過直接轉化法產生，這避免了合成氣中間體的使用並避免了用FT或其它方法轉化的需要。因此，在一實施方案中，可以用這些直接轉化方法代替氣化5和轉化20。這些直接轉化方法是本領域已知的。直接轉化方法的非限制性實例包括煤的直接轉化、煤的溶劑精製、煤的液體溶劑精製、生物質的直接轉化、廢木的直接轉化等。在生物質、廢木等的直接轉化中，可以在惰性氣氛中由熱解生物質、廢木等產生熱解油。由這些直接轉化方法產生的液體燃料25的類型的非限制性實例包括用溶劑精煉的煤燃料、用液體溶劑精煉的煤燃料、熱解油等，及其組合。煤1碳源la進料2合成氣6合成氣6第一部分6a合成氣6第二部分6b雜質7轉化單元20液體燃料25汽化單元30第一氣體35預混合單元40燃料氣體45燃燒裝置50燃燒渦輪50a第二氣體55餘熱鍋爐60燃燒氣體65蒸汽渦輪70熱廢氣75改進的燃燒裝置80改進的燃燒渦4侖80a水850295分離器單元100電能105冷廢氣125高壓蒸汽135低壓蒸汽145轉換單元200權利要求1.方法，其包括將合成氣轉變成液體燃料，使用所述液體燃料和第一氣體產生燃料氣體，所述第一氣體的氧含量低於環境空氣的氧含量，以及使所述燃料氣體與第二氣體接觸以形成燃燒氣體，所述第二氣體包含至少一種氧化劑。2.如權利要求1所述的方法，其還包括由碳源產生所述合成氣，所述碳源選自煤、褐煤、褐煤、無煙煤、次煙煤、顆粒碳、化石燃料、固體烴、液態烴、殘油、低API比重指數燃料油、焦油砂油、頁巖油、VacResid、石油焦炭、原油、瀝青、API瀝青、焦炭殘餘物、天然氣、蠟、垃圾、瀝青、ORIMULSIONTM、生物質、碳水化合物、cellulosistics、泥煤、玉米、麥稈、木材、木材殘餘物、肥料、汙水汙泥、稻殼、稻草、燕麥殼、松樹皮、輪胎和/或源自輪胎的燃料、糠醛渣、燕麥殼、柳枝稷、橄欖樹廢物、sansa、全樹廢物、甘蔗渣、未經整理的乾燥汙泥、經整理的乾燥汙泥、地毯製造業的鑲邊、消費後的地毯、雞糞、火雞糞、強化地板灰塵、城市綠色廢物、紙漿汙泥、玉米秸稈、乙醇廠乾燥的酒糟等，及其混合物。3.如權利要求l所述的方法，其中將所述合成氣轉變成液體燃料包括Fisher-Tropsch法。4.如權利要求1所述的方法，其中在使所述液體燃料與所述第一氣體接觸之前將所述液體燃料汽化。5.如權利要求l所述的方法，其中通過使液體燃料與所述第一氣體接觸將液體燃料汽化。6.如權利要求1所述的方法，其中所述第一氣體流包含一種或多種的惰性氣體、氮、氬、氫、一氧化碳、二氧化碳、NOx、S0x、烴、曱烷、乙烷、丙烷、丁烷、廢氣、氨、空氣分離器單元供給的氣體、廢氣、熱廢氣、冷廢氣、合成氣或其組合。7.如權利要求l所述的方法，其中所述第一氣體流中的所述氧含量足夠低以至於不支持所述燃料氣體的燃燒。8.如權利要求l所述的方法，其中所述第一氣體流基本上不含氧。9.如權利要求l所述的方法，其中所述第一氣體流中的所述氧含量足夠低以至於推遲或減少所述燃燒氣體的自燃。10.如權利要求1所述的方法，其還包括，在產生所述燃料氣體之前，將所述液體燃料送至儲存容器，在所述儲存容器中儲存所述液體燃料一段時間，以及從所述儲存容器中取出所述液體燃料。11.如權利要求1所述的方法，其還包括，在產生所述燃料氣體之前，通過卡車、鐵路、管道或船，或其組合運輸所述液體燃料。12.如權利要求1所述的方法，其中所述燃燒氣體在到達燃燒裝置中的火焰鋒之前形成。13.方法，其包括將合成氣分成第一和第二部分，將合成氣的所述第一部分轉變成液體燃料，使用所述液體燃料與第一氣體產生燃料氣體，所述第一氣體的氧含量低於環境空氣的氧含量，使所述燃料氣體與第二氣體接觸以形成燃燒氣體，所述第二氣體包含至少一種氧化劑，以及用第一燃燒裝置燃燒合成氣的所述第二部分。14.如權利要求B所述的方法，其中所述第一燃燒裝置包括改進的燃氣輪機以燃燒合成氣。15.如權利要求13所述的方法，其中所述燃燒氣體在到達第二燃燒裝置的火焰鋒之前形成。16.如權利要求13所述的方法，其還包括燃燒第二燃燒裝置中的所述燃燒氣體，所述第二燃燒裝置包括燃氣輪機。17.如權利要求13所述的方法，其還包括，在產生所述燃料氣體之前，將所述液體燃料送至儲存容器，在所述儲存容器中儲存所述液體燃料一段時間，以及從所述儲存容器中取出所述液體燃料。18.如權利要求B所述的方法，其還包括，在產生所述燃料氣體之前，通過卡車、鐵路、管道或船，或其組合運輸所述液體燃料。19.方法，其包"fe:將合成氣的第一流送至第一燃燒裝置用於燃燒，以及此後將全部或部分所述第一流轉換使之離開所述第一燃燒裝置，以產生合成氣的第二流，將合成氣的所述第二流轉變成液體燃料，使用所述液體燃料和第一氣體產生燃料氣體，所述第一氣體的氧含量低於環境空氣的氧含量，以及使所述燃料氣體與第二氣體接觸以形成燃燒氣體，所述第二氣體包含至少一種氧化劑。20.如權利要求19所述的方法，其中所述第一燃燒裝置包括改進的燃氣輪機以燃燒合成氣。21.如權利要求19所述的方法，其中所述燃燒氣體在達到第二燃燒裝置中的火焰鋒之前形成。22.如權利要求19所述的方法，其還包括燃燒第二燃燒裝置中的所述燃燒氣體，所述第二燃燒裝置包括燃氣輪機。23.如權利要求19所述的方法，其還包括，在產生所述燃料氣體之前，將所述液體燃料送至儲存容器，在所述儲存容器中儲存所述液體燃料一段時間，以及從所述儲存容器中取出所述液體燃料。24.如權利要求19所述的方法，其還包括，在產生所述燃料氣體之前，通過卡車、鐵路、管道或船，或其組合運輸所述液體燃料。25.系統，其包括轉化單元，其被設置為用來將合成氣轉變成液體燃料，汽化單元，其被設置為用來使用所述液體燃料和第一氣體產生燃料氣體，所述第一氣體中的氧含量低於環境空氣的氧含量，以及預混合單元，其被設置為用來使所述燃料氣體與第二氣體接觸並形成燃燒氣體，所述第二氣體包含至少一種氧化劑。26.如權利要求25所述的系統，其還包括被設置為用來由碳源產生所述合成氣的氣化單元。27.如權利要求25所述的系統，其還包括被設置為用來由碳源產生所述合成氣的氣化單元，所述碳源選自煤、褐煤、褐煤、無煙煤、次煙煤、顆粒碳、化石燃料、固體烴、液態烴、殘油、低API比重指數燃料油、焦油妙-油、頁巖油、VacResid、石油焦炭、原油、瀝青、API瀝青、焦炭殘餘物、天然氣、蠟、垃圾、瀝青、ORIMULSIONTM、生物質、碳水化合物、cellulosistics、泥煤、玉米、麥稈、木材、木材殘餘物、肥料、汙水汙泥、稻殼、稻草、燕麥殼、松樹皮、輪胎和/或源自輪胎的燃料、糠醛渣、燕麥殼、柳枝稷、橄欖樹廢物、sansa、全樹廢物、甘蔗渣、未經整理的乾燥汙泥、經整理的乾燥汙泥、地毯製造業的鑲邊、消費後的地毯、雞糞、火雞糞、強化地板灰塵、城市綠色廢物、紙漿汙泥、玉米秸稈、乙醇廠乾燥的酒糟等，及其混合物。28.如權利要求25所述的系統，其中所述轉化單元被設置為用來使用Fisher-Tropsch法將所述合成氣轉變成液體燃料。29.如權利要求25所述的系統，其中所述汽化單元還被設置為用來汽化所述液體燃料。30.如權利要求25所述的系統，其還包括設置為用來儲存所述液體燃料的儲存容器。31.如權利要求25所述的系統，其還包括用於運輸所述液體燃料的運輸系統，所述運輸系統選自卡車、鐵路、管道、船及其組合。32.如權利要求25所述的系統，其中所述轉化單元與所述汽化單元流動性地連接。33.如權利要求25所述的系統，其還包括用於燃燒所述燃燒氣體的燃燒裝置。34.系統，其包括分離器單元，其被設置為用來將合成氣分成第一和第二部分，轉化單元，其被設置為用來將合成氣的所述第一部分轉變成液體燃料，汽化單元，其被設置為用來使用所述液體燃料和第一氣體產生燃料氣體，所述第一氣體的氧含量低於環境空氣的氧含量，預混合單元，其被設置為用來使所述燃料氣體與第二氣體接觸並形成燃燒氣體，所述第二氣體包含至少一種氧化劑，以及第一燃燒裝置，其被設置為用來燃燒合成氣的所述第二部分。35.系統，其包括轉換單元，其被設置為用來將全部或部分合成氣的流送至第一燃燒裝置和轉化單元中的一個或兩個，所述轉化單元，所述轉化單元被設置為用來將所述合成氣轉變成液體燃泮牛，汽化單元，其被設置為用來由所述液體燃料和第一氣體產生燃料氣體，所述第一氣體的氧含量低於環境空氣的氧含量，以及預混合單元，其被設置為用來使所述燃料氣體與第二氣體接觸並形成燃燒氣體，所述第二氣體包含至少一種氧化劑。36.系統，其包括轉化單元，其被設置為用來將合成氣轉變成液體燃料，汽化單元，其被設置為用來使用所述液體燃料和第一氣體產生燃料氣體，所述第一氣體的氧含量低於環境空氣的氧含量，以及燃燒裝置，其被設置為用來使所述燃料氣體與第二氣體在火焰鋒處接觸，所述第二氣體包含至少一種氧化劑。37.系統，其包括分離器單元，其被設置為用來將合成氣分成第一和第二部分的，轉化單元，其被設置為用來將合成氣的所述第一部分轉變成液體燃料，汽化單元，其被設置為用來使用所述液體燃料和第一氣體產生燃料氣體，所述第一氣體的氧含量低於環境空氣的氧含量，燃燒裝置，其被設置為用來使所述燃料氣體與第二氣體在火焰鋒處接觸，所述第二氣體包含至少一種氧化劑以及第一燃燒裝置，其被設置為用來燃燒合成氣的所述第二部分。38.系統，其包括轉換單元，其被設置為用來將全部或部分合成氣的流送至第一燃燒裝置和轉化單元中的一個或兩個，所述轉化單元，所述轉化單元被設置為用來將所述合成氣轉變成液體燃料，汽化單元，其被設置為用來由所述液體燃料和第一氣體產生燃料氣體，所述第一氣體的氧含量低於環境空氣的氧含量，燃燒裝置，其被設置為用來使所述燃料氣體與第二氣體在火焰鋒處接觸，所述第二氣體包含至少一種氧化劑。全文摘要本發明提供了方法，其包括將合成氣轉變成液體燃料，使用液體燃料和第一氣體產生燃料氣體，所述第一氣體的氧含量低於環境空氣的氧含量，以及使燃料氣體與第二氣體接觸以形成燃燒氣體，所述第二氣體包含至少一種氧化劑。本發明還提供了實施該方法的系統。文檔編號C07C27/06GK101437780SQ200780015985公開日2009年5月20日申請日期2007年5月1日優先權日2006年5月1日發明者理察·J·羅比,萊奧·D·埃斯金,麥可·J·拉默託夫斯基,麥可·S·克拉森申請人:Lpp燃料有限公司