專利名稱：：產(chǎn)生和汽化用于燃燒的液態(tài)烴燃料的集成系統(tǒng)和方法產(chǎn)生和汽化用于燃燒的液態(tài)烴燃料的集成系統(tǒng)和方法相關(guān)申請資料本申請要求于2006年5月1日提交的第60/746,136號美國臨時申請的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容引入本文作為參考，如同詳細(xì)列出一樣。灶整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IntegratedGasificationCombinedCycle)(IGCC)技術(shù)將復(fù)雜的煤氣化加工廠與燃燒合成氣的燃燒渦輪的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠結(jié)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),在這里，通過限制氧化劑的供應(yīng)進(jìn)行煤的部分氧化。其它方法如蒸汽轉(zhuǎn)化也可以用于產(chǎn)生產(chǎn)合成氣。然后，通常將由此產(chǎn)生的合成氣，主要為CO和H2的混合物，凈化以除去諸如硫的雜質(zhì)，并送至第二階段。在第二階段中，使合成氣在燃燒渦輪中燃燒以完成氧化并產(chǎn)生能量?？梢允褂妹阂酝獾奶荚串a(chǎn)生合成氣。這種所謂的燃?xì)廨啓C(jī)/聯(lián)合循環(huán)(gasturbine/combinedcycle)(GT/CC)技術(shù)對各種含碳原料如液態(tài)和固體烴、生物質(zhì)、瀝青、輪胎、焦炭殘余物等同樣起作用。對IGCC廠極其重要的是整個系統(tǒng)-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(guān)閉燃燒渦輪通常需要氣化廠的立即關(guān)閉。也難以僅在部分負(fù)荷下運轉(zhuǎn)氣化廠，因而必須在至少基本負(fù)荷配置下運轉(zhuǎn)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(jìn)的部件。加上工廠的成本以及產(chǎn)生搡作員額外的維修問題，這些改進(jìn)的成本是相當(dāng)高的?？梢詫⒑铣蓺廪D(zhuǎn)化成烴，而不由于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。有若干方法可以用于進(jìn)行這種轉(zhuǎn)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(chǎn)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年里，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，較高水平的污染通常與燃燒液體燃料相關(guān)。傳統(tǒng)上，液體燃料以非預(yù)混合(或擴(kuò)散)模式燃燒，這導(dǎo)致了燃燒室內(nèi)溫度較高區(qū)域的產(chǎn)生。由于非預(yù)混合燃燒能夠增加污染物如NOx的量，已經(jīng)開發(fā)用于燃?xì)廨啓C(jī)的預(yù)混合燃燒室。這些允許更好地控制燃燒室內(nèi)的溫度場。另外，將水和蒸汽引入燃燒室以便在以非預(yù)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(nèi)容引入本文作為參考，公開了用于燃燒的液體燃料的汽化系統(tǒng)及使用方法。附圖簡述圖1示出現(xiàn)有技術(shù)IGCC廠的結(jié)構(gòu)圖。圖2示出本發(fā)明一實施方案的結(jié)構(gòu)圖。圖3示出本發(fā)明另一實施方案的結(jié)構(gòu)圖。圖4示出本發(fā)明另一實施方案的結(jié)構(gòu)圖。圖5示出本發(fā)明一實施方案的結(jié)構(gòu)圖。圖6示出本發(fā)明另一實施方案的結(jié)構(gòu)圖。圖7示出本發(fā)明另一實施方案的結(jié)構(gòu)圖。圖8示出本發(fā)明另一實施方案的結(jié)構(gòu)圖。圖9示出本發(fā)明另一實施方案的結(jié)構(gòu)圖。若干實施方案的描述如圖2所示，在本發(fā)明的一實施方案提供了方法，其包括將合成氣6轉(zhuǎn)化成液體燃料25，使用液體燃料25和第一氣體35產(chǎn)生燃料氣體45，所述第一氣體35的氧含量低于環(huán)境空氣的氧含量，并使燃料氣體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(zhì)7可以除去，合成氣6形成。在轉(zhuǎn)化單元20中將合成氣6轉(zhuǎn)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(chǎn)生燃料氣體45,第一氣體35的氧含量低于環(huán)境空氣的氧含量。在預(yù)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(dá)燃燒裝置50中的火焰鋒(未示出)之前形成(預(yù)混合模式)，或在燃燒裝置50中的火焰鋒處形成(非預(yù)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?？梢杂善洚a(chǎn)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(tài)烴、殘油、低API比重指數(shù)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、焦炭殘余物、天然氣、蠟、垃圾(waste)、瀝青(bitumen)、ORIMULSIONTM(瀝青的水乳濁液)、生物質(zhì)、碳水化合物、cellulosistics、泥煤、玉米、麥稈、木材、木材殘余物、肥料、污水污泥、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(jīng)整理的干燥污泥(undigesteddriedsewagesludge)、經(jīng)整理的干燥污泥(digesteddriedsewagesludge)、；也趁制造業(yè)的4裏邊(carpetmanufacturingselvage)、消費后的地趁、雞糞、火雞糞(turkeylitter)、強化地板灰塵(laminateflooringdust)、J成市纟錄色廢物(urbangreenwaste)、纟氏漿污泥(pulpsludge)、玉米秸稈、乙醇廠干燥的酒糟等，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(zhuǎn)化成合成氣6。氣化單元5可以是固定床、流化床、循環(huán)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(jìn)料2結(jié)合。盡管未示出，但是在一實施方案中，氣化單元5的02進(jìn)料2可以在空氣分離器單元(ASU)中產(chǎn)生，如眾所周知的那樣。轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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?qū)㈦s質(zhì)7如渣、汞、堿金屬、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?？梢詫⑵渌M分如C02、H20、CH4、N2、石蠟、乙烷、丙烷和烯烴、乙烷、丙烯、焦油、有機(jī)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(lǐng)域已知的。合成氣6還能夠包括由生物質(zhì)的氣化產(chǎn)生的所謂的"氣化煤氣"?？梢詫⒂纱水a(chǎn)生的合成氣6清洗并干燥以供給轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)化單元20并轉(zhuǎn)化成液體燃料25。將合成氣6轉(zhuǎn)化成烴的方法是眾所周知的。在一實施方案中，轉(zhuǎn)化單元20包括Fischer-Tr叩sch反應(yīng)器。Fischer-Tropsch("FT，，)法是將CO和H2催化成烴的實例之一。FT產(chǎn)物和由CO和H2之間的類似反應(yīng)制得的產(chǎn)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(zhuǎn)化單元20的Fischer-Tropsch反應(yīng)器的類型沒有特別的限制。FT反應(yīng)器的某些實例包括列管式固定床反應(yīng)器、Arge反應(yīng)器、薩索改進(jìn)的synthol(Sasoladvancedsynthol)(SAS)反應(yīng)器、薩索淤漿蒸餾(Sasolslurryphasedistillate)(SSPD)反應(yīng)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(yīng)器)、液流床反應(yīng)器、固定流化床反應(yīng)器和漿態(tài)鼓泡床反應(yīng)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(chǎn)物產(chǎn)生并可以含有一種或多種的CO、H2、C02、CH4、C2H6、H20、N2、Ar和其它氣態(tài)烴的尾氣可以回收利用或適當(dāng)再循環(huán)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(huán)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適合用于本文所述的系統(tǒng)和方法。術(shù)語"液體燃料"應(yīng)當(dāng)理解為包括在環(huán)境條件下通常為液態(tài)的烴以及已經(jīng)通過冷卻和/或加壓^t液化的氣態(tài)烴。這樣的液體燃料25可以包含一種或多種液態(tài)和/或液化的氣態(tài)烴，高級烴含量增加的液化天然氣，液化C2、C3、C4，液態(tài)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(huán)境條件下通常為液態(tài)的烴。在另一實施方案中，液體燃料25包^^已經(jīng)通過冷卻和/加壓液化的氣態(tài)烴。在另一實施方案中，液體燃料25包括在環(huán)境條件下通常為液態(tài)的烴和已經(jīng)通過冷卻和/或加壓液化的氣態(tài)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(chǎn)生燃料氣體45。在汽化單元30中，液體燃料25與第一氣體35接觸并混合。液體燃料25也被汽化。接觸和汽化的發(fā)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(fā)生，例如當(dāng)將第一氣體35預(yù)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(dāng)?shù)钠瘑卧?0的實例如美國專利7,089,745所述，其已引入本文作為參考。盡管未在圖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?qū)⑵渌椭羶Υ嫒萜髦胁Υ嬉欢螘r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(jīng)由儲存容器和通過卡車、鐵路、管道或船的運輸?shù)慕Y(jié)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(jìn)料至汽化單元30。在這點上，轉(zhuǎn)化單元20流動性地連接到汽化單元30。第一氣體35的氧含量低于環(huán)境空氣的氧含量。在一實施方案中，在環(huán)境溫度和壓力下第一氣體35的氧含量低于約21%02。在一實施方案中，在環(huán)境溫度和壓力下第一氣體35的氧含量為0或基本上為0至低于約21%。這種范圍包括其間的所有值和子范圍，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和低于約21%。在一實施方案中，第一氣體35的氧含量低于極限氧指數(shù)。極限氧指數(shù)(LOI)是局部環(huán)境中的氧濃度，低于所述濃度時材料不會支持燃燒，并因不同類型的液體燃料而不同。LOI通常是約10%至約14%，對于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含量低于14%。這包括其間的所有值和子范圍，包括低于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(fā)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(chǎn)生氣流，這減小了系統(tǒng)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于抑制或推遲自燃。在一實施方案中，第一氣體35中的氧含量足夠低，以至于不支持燃料氣體45的燃燒。在一實施方案中，第一氣體35中的氧含量足夠低，以至于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(chǎn)生的N2。這提供了否則會是廢產(chǎn)物的物質(zhì)的有益用途。大部分氣化方法在煤的部分氧化中使用接近于純的氧以產(chǎn)生合成氣。這種氧通過將氧與氮從環(huán)境空氣中分離的空氣分離器單元(ASU)產(chǎn)生。由ASU產(chǎn)生的氮通常被視為廢產(chǎn)物，偶爾被注入燃燒合成氣的燃燒渦輪所燃燒的潔凈合成氣中以試圖減少NOx排放。然而，在一實施方案中，預(yù)期能夠?qū)⑺谢蛞徊糠值糜诘谝粴怏w35以產(chǎn)生燃料氣體45。通過使用已可得自ASU的廢氮，本發(fā)明的方法的能量需求大大減少。然而，仍然值得注意的是，存在于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，能夠計量并控制第一氣體35的量、壓力、溫度和組成中的一種或多種?？刂坪?或計量氣體的方法是已知的。如圖2所示，燃料氣體45—旦產(chǎn)生，即被進(jìn)料至預(yù)混合單元40。在預(yù)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(huán)境空氣、氧氣、二氧化氮、臭氧等，及其組合。第二氣體55中氧的量可以等于或大于環(huán)境空氣中氧的量，或約21%。這種范圍包括其間的所有值和子范圍，包括21%、大于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(huán)境空氣。在另一實施方案中，第二氣體55可以由壓縮機(jī)供給?？蛇x地，第二氣體55可以是這些的組合。盡管未示出，在一實施方案中，除了向預(yù)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?qū)⒀趸瘎?、壓縮的氧化劑、壓縮的含氧氣體或氧加至在燃燒裝置50中燃燒的燃料的下游。向燃燒后的排放流加入另外的氧化劑如氧，能夠通過促進(jìn)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污染物。在一實施方案中，將燃燒裝置50設(shè)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(dāng)使用預(yù)混合單元40時，燃燒氣體65在到達(dá)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(qū)(未示出)出現(xiàn)。預(yù)混合模式，其中燃燒氣體65在到達(dá)火焰鋒之前形成，可以由于促進(jìn)混合和溫度較低而導(dǎo)致污染物排放較少。非預(yù)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(dǎo)致污染物排放較多?？梢詫⑷紵b置50設(shè)置為預(yù)混合模式或非預(yù)混合模式。例如，燃燒裝置50可以是燃?xì)廨啓C(jī)。可以將燃燒裝置設(shè)置為擴(kuò)散燃燒、富油-烊熄-貧油(RichQuenchLean)(RQL)燃燒或預(yù)混合的燃燒。當(dāng)為非預(yù)混合模式時，可以將燃燒裝置50設(shè)置為在擴(kuò)散燃燒模式下運行。在這些情況下，使用擴(kuò)散燃燒室。當(dāng)為預(yù)混合模式時，燃燒裝置50可以使用"富油-烊熄-貧油(RichQuenchLean)"("RQL，，)或預(yù)混合燃燒室。這些類型的燃燒室是本領(lǐng)域已知的?？梢愿鶕?jù)需要將圖2中的燃燒氣體65進(jìn)料至燃燒裝置50。另一實施方案提供了系統(tǒng)，其包括被設(shè)置為用來將合成氣6轉(zhuǎn)變成液體燃料25的轉(zhuǎn)化單元20、被設(shè)置為用來使用液體燃料25和第一氣體35產(chǎn)生燃料氣體45的汽化單元30和被設(shè)置為用來使燃料氣體45與第二氣體55接觸并形成燃燒氣體65的預(yù)混合單元40，所述第一氣體35中的氧含量^^于環(huán)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?qū)⑵渌椭羶Υ嫒萜鞑Υ嬉欢螘r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(jīng)由儲存容器和通過卡車、鐵路、管道或船的運輸?shù)慕Y(jié)合將液體燃料25送至汽化單元30。液體燃料25易于儲存和運輸，并且優(yōu)勢在于顯著減少了將天然氣制合成油或煤制油過程與發(fā)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(fā)電定位在一處的需要的優(yōu)勢。在另一實施方案中，如圖4所示，將液體燃料25直接進(jìn)料至汽化單元30。在這點上，轉(zhuǎn)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(jìn)料至可以是天然氣燃燒裝置的燃燒裝置50。產(chǎn)生電能105。將熱廢氣75進(jìn)料至余熱鍋爐60。任選地，作為替代，能夠?qū)⑷炕虿糠譄釓U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為余熱鍋爐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?qū)U氣75用于加熱或汽化燃料氣體45。余熱鍋爐60加熱水進(jìn)料85以產(chǎn)生高壓蒸汽135和冷廢氣125。能夠?qū)⒗鋸U氣125排至煙囪(未示出)并丟棄，或者可以根據(jù)需要將其再循環(huán)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(jìn)料至蒸汽渦輪70以產(chǎn)生電能105和低壓蒸汽145。如果需要的話，可以將低壓蒸汽用于本文所述的一個或多個單元。例如，低壓蒸汽可以用于供應(yīng)給氣化單元5的進(jìn)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(zhuǎn)變成液體燃料25，-使用液體燃料25與第一氣體35產(chǎn)生燃料氣體45，所述第一氣體35的氧含量低于環(huán)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(jìn)的燃燒裝置80燃燒合成氣6的第二部分6b。改進(jìn)的燃燒裝置80的實例是改進(jìn)的燃?xì)廨啓C(jī)80a。根據(jù)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(tǒng)，其包括被設(shè)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(shè)置為用來將合成氣6的第一部分6a轉(zhuǎn)變成液體燃料25的轉(zhuǎn)化單元20,被設(shè)置為用來〗吏用液體燃料25和第一氣體35產(chǎn)生燃料氣體45的汽化單元30，所述第一氣體35的氧含量低于環(huán)境空氣的氧含量，被設(shè)置為用來使燃料氣體45與第二氣體55接觸并形成燃燒氣體65的預(yù)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(shè)置為用來燃燒合成氣6的第二部分6b的改進(jìn)的燃燒裝置80。改進(jìn)的燃燒裝置80的一實例是改進(jìn)的燃?xì)廨啓C(jī)80a,所述改進(jìn)的燃燒裝置80被改進(jìn)以燃燒合成氣6。根據(jù)這種系統(tǒng)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。這在來自于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(lián)產(chǎn)電力和蒸汽動力方面具有優(yōu)勢。另一實施方案提供了系統(tǒng)，其包括被設(shè)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(zhuǎn)化單元20中的一個或兩個的轉(zhuǎn)換單元，所述轉(zhuǎn)化單元20被設(shè)置為用來將合成氣6轉(zhuǎn)變成液體燃料25，被設(shè)置為用來由液體燃料25和第一氣體35產(chǎn)生燃料氣體45的汽化單元30，所述第一氣體的氧含量低于環(huán)境空氣的氧含量，以及被設(shè)置為用來使燃料氣體45與第二氣體55接觸并形成燃燒氣體65的預(yù)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(tǒng)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于燃燒，此后將全部或部分第一流轉(zhuǎn)換使之離開第一燃燒裝置以產(chǎn)生合成氣6的第二流，將合成氣6的第二流轉(zhuǎn)變成液體燃料25，使用液體燃料25和第一氣體35產(chǎn)生燃料氣體45，所述第一氣體35的氧含量低于環(huán)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(zhuǎn)變成液體燃料25，使用液體燃料25和第一氣體35產(chǎn)生燃料氣體45，所述第一氣體35的氧含量低于環(huán)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(jìn)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(chǎn)生的液體燃料25以多種方式在燃燒性能和污染物排放方面優(yōu)于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<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>使液體燃料25與第一氣體35接觸并汽化(在本文中有時被稱為LPP法)，將液體燃料25轉(zhuǎn)變成可以在常規(guī)天然氣干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(fā)明的方法和系統(tǒng)能夠避免需要水或蒸汽以實現(xiàn)低NOx排放水平。通過使用合成氣6產(chǎn)生燃燒氣體65，氣化單元5會不再需要燃燒渦輪80的連續(xù)或基本負(fù)荷運行。如果減少燃燒渦輪80的負(fù)荷，所產(chǎn)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(jīng)由管道、卡車或火車等進(jìn)行分配。如果燃燒渦輪80完全關(guān)閉，氣化單元5和轉(zhuǎn)化單元20能夠繼續(xù)運行、儲存或分配部分負(fù)荷運行時所產(chǎn)生的液體燃料25。通過本發(fā)明，能夠利用一種或多種燃燒天然氣的常規(guī)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(zhuǎn)變成會被常規(guī)燃燒渦輪燃燒的LPPGAStm。lpptm制動器/常規(guī)燃燒渦輪部件必要時能夠以"峰值模式(peakingmode)"運行，并會允許整個工廠對電負(fù)荷變化作出反應(yīng)而無須改變合成氣6的產(chǎn)生速率。燃?xì)廨啓C(jī)能夠以聯(lián)合循環(huán)模式運行，如圖7和圖8所示，或以簡單循環(huán)配置運行。也能夠?qū)饣?煤制油(CTL)廠和發(fā)電廠完全分離(見圖9)。煤衍生液體(coalliquids)會在氣化/CTL廠產(chǎn)生并被運輸至用LPPTM技術(shù)裝備的獨立燃燒渦輪。這會提供允許氣化/CTL廠位于任何位置的額外優(yōu)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，并會有助于處理氣化廠產(chǎn)生的渣廢產(chǎn)物。通過本發(fā)明，能夠?qū)⑦^量的煤衍生液體輕易地運輸至包括LPP技術(shù)的獨立燃燒渦輪。本發(fā)明具有另外的優(yōu)勢。如果煤氣化工廠不需要多余的氣化器，就能夠顯著減少工廠資產(chǎn)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(jīng)發(fā)現(xiàn)氣化器部件的可靠性在于，工廠經(jīng)濟(jì)學(xué)可能需要建設(shè)多余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"。由于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(chǎn)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(shù)千萬或數(shù)億美元。另一優(yōu)勢在于CTL和發(fā)電廠的所有權(quán)及運行可以分開。有關(guān)IGCC廠的問題之一是煤的氣化過程是復(fù)雜的化學(xué)過程，因此電力工業(yè)對其沒有廣泛的經(jīng)驗。通過本發(fā)明，能夠?qū)⒚旱臍饣?CTL廠與發(fā)電廠分開。這允許由加工廠擁有并運轉(zhuǎn)氣化/CTL廠，而公用事業(yè)^^司或獨立的發(fā)電商能夠運轉(zhuǎn)燃燒渦輪廠以及LPPtm制動器。采用貧油(lean)、預(yù)混合燃燒的干式低排放(DLE)系統(tǒng)在燃燒渦輪中使用天然氣很成功，從而符合了嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。然而，由于燃料汽化和空氣預(yù)混合的復(fù)雜性，DLE系統(tǒng)中液體燃料的燃燒仍然是挑戰(zhàn)性任務(wù)。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(yù)混合、預(yù)汽化(LPPTM)燃燒實現(xiàn)了低污染物排放。在另一實施方案中，液體燃料25能夠通過直接轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生，這避免了合成氣中間體的使用并避免了用FT或其它方法轉(zhuǎn)化的需要。因此，在一實施方案中，可以用這些直接轉(zhuǎn)化方法代替氣化5和轉(zhuǎn)化20。這些直接轉(zhuǎn)化方法是本領(lǐng)域已知的。直接轉(zhuǎn)化方法的非限制性實例包括煤的直接轉(zhuǎn)化、煤的溶劑精制、煤的液體溶劑精制、生物質(zhì)的直接轉(zhuǎn)化、廢木的直接轉(zhuǎn)化等。在生物質(zhì)、廢木等的直接轉(zhuǎn)化中，可以在惰性氣氛中由熱解生物質(zhì)、廢木等產(chǎn)生熱解油。由這些直接轉(zhuǎn)化方法產(chǎn)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(jìn)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(zhì)7轉(zhuǎn)化單元20液體燃料25汽化單元30第一氣體35預(yù)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余熱鍋爐60燃燒氣體65蒸汽渦輪70熱廢氣75改進(jìn)的燃燒裝置80改進(jìn)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(zhuǎn)換單元200權(quán)利要求1.方法，其包括將合成氣轉(zhuǎn)變成液體燃料，使用所述液體燃料和第一氣體產(chǎn)生燃料氣體，所述第一氣體的氧含量低于環(huán)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(quán)利要求1所述的方法，其還包括由碳源產(chǎn)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(tài)烴、殘油、低API比重指數(shù)燃料油、焦油砂油、頁巖油、VacResid、石油焦炭、原油、瀝青、API瀝青、焦炭殘余物、天然氣、蠟、垃圾、瀝青、ORIMULSIONTM、生物質(zhì)、碳水化合物、cellulosistics、泥煤、玉米、麥稈、木材、木材殘余物、肥料、污水污泥、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(jīng)整理的干燥污泥、經(jīng)整理的干燥污泥、地毯制造業(yè)的鑲邊、消費后的地毯、雞糞、火雞糞、強化地板灰塵、城市綠色廢物、紙漿污泥、玉米秸稈、乙醇廠干燥的酒糟等，及其混合物。3.如權(quán)利要求l所述的方法，其中將所述合成氣轉(zhuǎn)變成液體燃料包括Fisher-Tropsch法。4.如權(quán)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(quán)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(quán)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(quán)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于不支持所述燃料氣體的燃燒。8.如權(quán)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(quán)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于推遲或減少所述燃燒氣體的自燃。10.如權(quán)利要求1所述的方法，其還包括，在產(chǎn)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(quán)利要求1所述的方法，其還包括，在產(chǎn)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(quán)利要求1所述的方法，其中所述燃燒氣體在到達(dá)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(zhuǎn)變成液體燃料，使用所述液體燃料與第一氣體產(chǎn)生燃料氣體，所述第一氣體的氧含量低于環(huán)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(quán)利要求B所述的方法，其中所述第一燃燒裝置包括改進(jìn)的燃?xì)廨啓C(jī)以燃燒合成氣。15.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述燃燒氣體在到達(dá)第二燃燒裝置的火焰鋒之前形成。16.如權(quán)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?xì)廨啓C(jī)。17.如權(quán)利要求13所述的方法，其還包括，在產(chǎn)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(quán)利要求B所述的方法，其還包括，在產(chǎn)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于燃燒，以及此后將全部或部分所述第一流轉(zhuǎn)換使之離開所述第一燃燒裝置，以產(chǎn)生合成氣的第二流，將合成氣的所述第二流轉(zhuǎn)變成液體燃料，使用所述液體燃料和第一氣體產(chǎn)生燃料氣體，所述第一氣體的氧含量低于環(huán)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(quán)利要求19所述的方法，其中所述第一燃燒裝置包括改進(jìn)的燃?xì)廨啓C(jī)以燃燒合成氣。21.如權(quán)利要求19所述的方法，其中所述燃燒氣體在達(dá)到第二燃燒裝置中的火焰鋒之前形成。22.如權(quán)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?xì)廨啓C(jī)。23.如權(quán)利要求19所述的方法，其還包括，在產(chǎn)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(quán)利要求19所述的方法，其還包括，在產(chǎn)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(tǒng)，其包括轉(zhuǎn)化單元，其被設(shè)置為用來將合成氣轉(zhuǎn)變成液體燃料，汽化單元，其被設(shè)置為用來使用所述液體燃料和第一氣體產(chǎn)生燃料氣體，所述第一氣體中的氧含量低于環(huán)境空氣的氧含量，以及預(yù)混合單元，其被設(shè)置為用來使所述燃料氣體與第二氣體接觸并形成燃燒氣體，所述第二氣體包含至少一種氧化劑。26.如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其還包括被設(shè)置為用來由碳源產(chǎn)生所述合成氣的氣化單元。27.如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其還包括被設(shè)置為用來由碳源產(chǎn)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(tài)烴、殘油、低API比重指數(shù)燃料油、焦油妙-油、頁巖油、VacResid、石油焦炭、原油、瀝青、API瀝青、焦炭殘余物、天然氣、蠟、垃圾、瀝青、ORIMULSIONTM、生物質(zhì)、碳水化合物、cellulosistics、泥煤、玉米、麥稈、木材、木材殘余物、肥料、污水污泥、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(jīng)整理的干燥污泥、經(jīng)整理的干燥污泥、地毯制造業(yè)的鑲邊、消費后的地毯、雞糞、火雞糞、強化地板灰塵、城市綠色廢物、紙漿污泥、玉米秸稈、乙醇廠干燥的酒糟等，及其混合物。28.如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中所述轉(zhuǎn)化單元被設(shè)置為用來使用Fisher-Tropsch法將所述合成氣轉(zhuǎn)變成液體燃料。29.如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中所述汽化單元還被設(shè)置為用來汽化所述液體燃料。30.如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其還包括設(shè)置為用來儲存所述液體燃料的儲存容器。31.如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其還包括用于運輸所述液體燃料的運輸系統(tǒng)，所述運輸系統(tǒng)選自卡車、鐵路、管道、船及其組合。32.如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中所述轉(zhuǎn)化單元與所述汽化單元流動性地連接。33.如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其還包括用于燃燒所述燃燒氣體的燃燒裝置。34.系統(tǒng)，其包括分離器單元，其被設(shè)置為用來將合成氣分成第一和第二部分，轉(zhuǎn)化單元，其被設(shè)置為用來將合成氣的所述第一部分轉(zhuǎn)變成液體燃料，汽化單元，其被設(shè)置為用來使用所述液體燃料和第一氣體產(chǎn)生燃料氣體，所述第一氣體的氧含量低于環(huán)境空氣的氧含量，預(yù)混合單元，其被設(shè)置為用來使所述燃料氣體與第二氣體接觸并形成燃燒氣體，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(shè)置為用來燃燒合成氣的所述第二部分。35.系統(tǒng)，其包括轉(zhuǎn)換單元，其被設(shè)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(zhuǎn)化單元中的一個或兩個，所述轉(zhuǎn)化單元，所述轉(zhuǎn)化單元被設(shè)置為用來將所述合成氣轉(zhuǎn)變成液體燃泮牛，汽化單元，其被設(shè)置為用來由所述液體燃料和第一氣體產(chǎn)生燃料氣體，所述第一氣體的氧含量低于環(huán)境空氣的氧含量，以及預(yù)混合單元，其被設(shè)置為用來使所述燃料氣體與第二氣體接觸并形成燃燒氣體，所述第二氣體包含至少一種氧化劑。36.系統(tǒng)，其包括轉(zhuǎn)化單元，其被設(shè)置為用來將合成氣轉(zhuǎn)變成液體燃料，汽化單元，其被設(shè)置為用來使用所述液體燃料和第一氣體產(chǎn)生燃料氣體，所述第一氣體的氧含量低于環(huán)境空氣的氧含量，以及燃燒裝置，其被設(shè)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(tǒng)，其包括分離器單元，其被設(shè)置為用來將合成氣分成第一和第二部分的，轉(zhuǎn)化單元，其被設(shè)置為用來將合成氣的所述第一部分轉(zhuǎn)變成液體燃料，汽化單元，其被設(shè)置為用來使用所述液體燃料和第一氣體產(chǎn)生燃料氣體，所述第一氣體的氧含量低于環(huán)境空氣的氧含量，燃燒裝置，其被設(shè)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(shè)置為用來燃燒合成氣的所述第二部分。38.系統(tǒng)，其包括轉(zhuǎn)換單元，其被設(shè)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(zhuǎn)化單元中的一個或兩個，所述轉(zhuǎn)化單元，所述轉(zhuǎn)化單元被設(shè)置為用來將所述合成氣轉(zhuǎn)變成液體燃料，汽化單元，其被設(shè)置為用來由所述液體燃料和第一氣體產(chǎn)生燃料氣體，所述第一氣體的氧含量低于環(huán)境空氣的氧含量，燃燒裝置，其被設(shè)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(fā)明提供了方法，其包括將合成氣轉(zhuǎn)變成液體燃料，使用液體燃料和第一氣體產(chǎn)生燃料氣體，所述第一氣體的氧含量低于環(huán)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(fā)明還提供了實施該方法的系統(tǒng)。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(yōu)先權(quán)日2006年5月1日發(fā)明者理查德·J·羅比,萊奧·D·埃斯金,邁克爾·J·拉默托夫斯基,邁克爾·S·克拉森申請人:Lpp燃料有限公司