KR19990044256A - 에멀젼 연료 및 가스 터빈에 사용하는 그의 용도 - Google Patents

에멀젼 연료 및 가스 터빈에 사용하는 그의 용도 Download PDF

Info

Publication number
KR19990044256A
KR19990044256A KR1019980701492A KR19980701492A KR19990044256A KR 19990044256 A KR19990044256 A KR 19990044256A KR 1019980701492 A KR1019980701492 A KR 1019980701492A KR 19980701492 A KR19980701492 A KR 19980701492A KR 19990044256 A KR19990044256 A KR 19990044256A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
oil
emulsion
water
less
turbine
Prior art date
Application number
KR1019980701492A
Other languages
English (en)
Inventor
피터 제레미 도드
알랜 스톡웰
Original Assignee
도드 피. 제이
쿼드라이즈 리미티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 도드 피. 제이, 쿼드라이즈 리미티드 filed Critical 도드 피. 제이
Publication of KR19990044256A publication Critical patent/KR19990044256A/ko

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/32Liquid carbonaceous fuels consisting of coal-oil suspensions or aqueous emulsions or oil emulsions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/32Liquid carbonaceous fuels consisting of coal-oil suspensions or aqueous emulsions or oil emulsions
    • C10L1/328Oil emulsions containing water or any other hydrophilic phase
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)

Abstract

탄화수소 수중유 에멀젼, 특히 나트륨 이온을 1 ppm 이하로 함유한 에멀젼은 가스 터빈에 사용하기 위한 신규 연료를 제공한다. 저비용과 함께 비교적 높은 효율은 가스 터빈 연료로서 이러한 에멀젼을 사용할 때 중요한 이점을 나타낸다.

Description

에멀젼 연료 및 가스 터빈에 사용하는 그의 용도
화석 연료 발전소는 두가지 카테고리, 즉 증기열 발전소와 가스 터빈 발전소로 고려될 수 있다. 증기열 발전소에서는 연료를 태워 보일러의 물을 가열하고 터빈을 가동하는 증기를 생성한다음; 터빈이 전기를 생성하는 발전기를 가동시킨다. 어떤 경우에는, 증기를 응축하여 재사용을 위해 보일러로 회송한다(소위 "폐쇄 사이클"). 증기열 발전소에서 연료의 전기 전환 효율은 약 30% 정로로 낮다.
가스 터빈 발전소에서, 연료, 이를테면 가스 또는 오일을 가스 터빈의 연소기에서 연소하여 얻어진 연소 가스가 터빈을 가동하고 터빈은 발전기를 가동한다. 이 방법의 효율은 비교적 낮으며(약 30%) 많은 가스 터빈 발전소는 추가 단계를 포함하며, 이 추가 단계에서 물을 증기로 가열하는데 뜨거운 연소 가스를 사용하고, 그후 증기는 추가 발전기를 가동시키는데 사용된다. 이러한 추가 단계는 폐쇄 사이클일 수 있다. 두 번째 단계는 가스 터빈 발전소의 효율을 50% 이상으로 증가시킨다. 이러한 시스템은 "결합 사이클" 시스템으로 알려져 있다.
정유 잔유(refinery bottom)는 원유의 유용한 생성물로 전환시 일부분으로서 정유소에서 상압 증류, 진공 증류 및 다른 공정을 수행한 후 남은 잔류 물질이다. 이러한 정유 잔유는 발전소에서 연소시킴으로서 사용될 수 있다. 공교롭게도, 이들 잔류 물질은 점도가 높기 때문에 취급하기 곤란하며, 이들 물질이 연료유의 성분으로서 사용된다면, 보통 원유의 증류시 얻어진 보다 가치 있는 생성물을 감소시킨다. 정유 잔유의 품질은 이들을 유도하는 원유의 품질에 크게 의존하며 연료로서 정유 잔유의 사용에 대한 비용 효과는 원유 증류에서 보다 가치 있는 성분의 비율에 따르며, 정유 잔유가 폐기되어야 함에 따라 이러한 용도에 별도의 방법이 거의 없지만, 가치 있는 성분은 그만큼 줄어들게 된다.
일반적으로, 정유 잔유에 원유의 바람직하지 못한 성분이 농축될 수 있다는 사실은 피할 수 없다. 이러한 바람직하지 못한 성분은 황 및 바나듐과 니켈과 같은 중금속을 포함한다. 이들 성분은 발전소의 배기물에서 발견될 수 있는 산화황과 산화바나듐과 같은 바람직하지 못한 연소 생성물의 형성을 유발할 수 있다. 일반적으로, 이러한 배기물은 대기로 배출될 수 있기 전에 세정될 필요가 있다. 이러한 보조 처리는 액체 연료의 에너지 총전환 효율을 감소시킬 수 있다.
당연히, 높은 전환율로써 전기를 생산하기 위해, 원유의 정유 과정에서 폐기물인, 정유 잔유를 효과적으로 사용하는 것이 크게 요망되고 있다.
많은 양의 물을 함유한 에멀젼 연료는 정유 잔유 보다 취급성이 좋다. 이와 관련하여, 문헌 GB-A-974,042 호는 고점도의 석유를 포함한 수중유 에멀젼 연료에 관한 것이며, 이 석유는 점도가 77℉ (25℃)에서 150 S.S.F. 이하인 에멀젼을 60 부피% 포함한다. GB-A-974,042 호에서는 종래의 증기열 연소기에서 이러한 수중유 에멀젼의 사용을 제안하고 있다.
또한, 선행 기술에 있어서, DE-A-275479 호에서는 가스 터빈에서 물 함량이 3 내지 8%인 유중수 에멀젼의 사용을 제안하고 있다. 이러한 에멀젼은 연속 유상내에 물의 액체입자(droplet)로 구성되며, 적어도 정유 잔유의 사용이 예상될 수 있는 한, 기재 연료로서 정유 잔유로부터 제조된 유중수 에멀젼이 이러한 기재 연료로부터 제조된 수중유 에멀젼 보다 점도가 상당히 높을 것이다. 사실, 유중수 에멀젼의 점도와 기재 연료 자체의 점도 사이에 거의 차이는 없을 것이다.
본 발명은 에멀젼 연료 (emulsion fuel) 와 가스 터빈에 사용하는 그의 용도에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 한정되는 것은 아니지만, 본 발명은 원유로부터 유도된 점성 탄화수소를 기재로 하거나 직접-제조된 고점도 제품을 기재로 한 에멀젼 연료 및 가스 터빈에 사용하는 그의 용도에 관한 것이다.
본 발명의 첫 번째 일예에서, 나트륨 이온을 1 ppm 이하로 함유하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈에서 연료로서 사용하기 위한 탄화수소 수중유 에멀젼이 제공된다.
본 발명의 두 번째 일예에 따라, 터빈의 연소기에서 탄화수소 수중유 에멀젼을 연소하는 것을 포함하는 가스 터빈의 가동 방법이 제공된다.
본 발명의 세 번째 일예에 따라, 터빈의 연소기에서 수중유 에멀젼을 연소시킴으로써 가스 터빈을 가동하는데 탄화수소 수중유 에멀젼의 용도가 제공된다.
오일은 바람직하게는 가스 터빈용 연료로서 수중유 에멀젼의 정유 잔유 물질의 특징이 있는 물리 특성을 가진 정유 잔유 물질 또는 탄화수소 오일을 포함한다. 그러나, 본 발명의 이러한 일예는 이 오일에 한정되지 않는다. 실제로, 저밀도 오일, 이를테면 디이젤은 수중유 에멀젼에 사용될 수 있다.
수중유 에멀젼은 에멀젼용 물 원료로서 나트륨 이온이 1 ppm 이하인 물을 사용하고 및/또는 과량의 나트륨 이온의 오일을 세척함으로써 나트륨 이온을 1 ppm 이하로 함유할 수 있다. 실제로, 본 발명은 탈이온수 또는 나트륨 이온 함량이 낮은 다른 물의 사용을 포함할 수 있다. 본 발명에 따라, "수중유 에멀젼"이란 그의 범위내에 수/알코올중유 에멀젼을 포함하는 것으로 이해된다.
본 발명은 특히 다음의 바람직한 특징을 가진 유상의 수중유 에멀젼의 용도에 관한 것이다. 오일은 바람직하게는 15℃에서 밀도가 750 내지 1050 ㎏/㎥, 보다 바람직하게는 980 내지 1020 ㎏/㎥이다. 25℃에서 오일의 동점도는 바람직하게는 5 x 103내지 5 x 106cSt, 보다 바람직하게는 20 ℃에서 1 x 104내지 1 x 106cSt이다. 오일은 더욱 바람직하게는 나트륨, 바나듐 및 니켈의 함량이 각각 0 내지 500 (본 발명의 첫 번째 일예에서 100 이하), 0 내지 600, 및 0 내지 150 ppm이며, 보다 바람직하게는 0 내지 10, 0 내지 100 및 0 내지 20 ppm이다.
광범위한 점성 탄화수소는 상기 특성을 가지고 있다. 따라서, 경유, 중(中)유, 중(重)유 및 특중유, 비투멘 (bitumen)(천연 및 제조품 두가지 다), 모든 등급의 정유 잔유(예 연료유, 상압, 진공, 비스브리커(visbreaker), 진공 플래싱 비스브리커(vacuum flashed visbreaker), 침전 아스팔트), 피치와 타르, 특히 타르 폰드(pond)제를 사용할 수 있다.
탄화수소는 아스팔텐을 0 내지 100 w/w%, 바람직하게는 0 내지 20 w/w%의 양으로; 왁스를 0 내지 30 w/w%, 보다 바람직하게는 0 내지 10 w/w%의 양으로; 및 황을 0 내지 6, 바람직하게는 0 내지 4.5 w/w%의 양으로 함유할 수 있다.
상기에 언급된 바와 같이, 수중유 에멀젼에 사용된 오일은 원유의 처리 결과 생성될 수 있다. 전형적인 이러한 처리는 다음과 같다. 원유를 가공용 정유소로 이송한다. 처리, 이를테면 탈염 처리를 수행한 후, 원유를 상압 증류시키고, 즉 상압하에 원유로부터 제품이 증류될 때까지 가열한다. 이 공정으로부터 가치 있는 경질 제품은 가솔린, 케로센 및 가스유를 포함한다. 이 공정으로부터 가치가 덜한 잔류 제품을 수중유 에멀젼 제조시 원료로서 사용하거나 진공 증류 칼럼에 공급할 수 있다. 후자의 경우에, 잔류 제품을 추가로 가열하나, 이 때 진공하에 수행한다. 다시, 보다 경질인 제품을 제조할 뿐만아니라 점성 잔류 제품도 제조한다. 다시, 수중유 에멀젼 제조용 원료로서 사용하거나 비스브리커에 의해 그리고 가능하게는 아스팔트 제조 설비로 추가 처리시킬 수 있는 것은 점성 잔류 제품이다. 선택된 공정이 어떤 것이든지, 잔류 폐기물이 항상 각 단계에서 제조될 것이며 원하는 에멀젼 연료의 제조에 사용될 수 있는 것은 이 물질이다.
폐기물을 적당한 온도에서 저장할 수 있다. 그러나, 이 폐기물은 물과 혼합하여 수중유 에멀젼을 형성하기 위해 냉각되고/약 100 ℃로 가열되어야 한다.
전형적인 수중유 에멀젼 연료용 원료는 아라비안(Arabian) 원유(경유, 중(中)유 또는 중(重)유)로부터 제조된 잔류물이다. 아라비안 경유의 진공 잔류물은 전형적으로 다음의 화학 및 물리적 특성을 가지고 있다:
C-85.0 중량%; H-10.7 중량%; N-0.34 중량%; S-3.9 중량%; 회분-0.01 중량%; 바나듐 63 ppm; 니켈 17 ppm; 철 1 ppm; 나트륨 <1 ppm; 6 내지 10의 중량 °API; 100 ℃에서 점도 350 cSt.
다른 원료는 천연 비투멘 이를테면 알베르타(Alberta)에서 또는 베네주엘라의 오리노코(Orinoco) 지방에서 생성된 것들이다. 베네주엘라산 천연 비투멘의 분석 내용은 US-A4,801,304 호에 제시되어 있다.
수중유 에멀젼을 형성하기 위한 전형적인 방법에서, 정지 믹서, 인라인(in-line) 기계적 믹서 또는 이들 두가지의 조합 믹서를 이용하여, 물 및 오일과 물 사이의 계면장력을 감소시키는 물질, 예를들어 계면활성제 및/또는 폴리머와 아직 유체인 탄화수소 폐잔류물 또는 직접-제조된 탄화수소이 혼합되는 지점으로 이 물질을 펌핑한다.
제조된 수중유 에멀젼은 전형적으로 오일/물 비 (w/w)가 65:35 내지 90:10, 바람직하게는 70:30 내지 85:15일 것이다. 200 ㎛ 이하, 바람직하게는 100 ㎛ 이하의 오일 액체입자 크기가 예상된다. 액체입자 크기는 광범위한 변수내에서 달라질 수 있지만 에멀젼이 직경 150 ㎛ 이상의 오일 액체입자를 3 % w/w 이하, 보다 바람직하게는 2 % w/w 이하로 함유하는 것이 바람직하다. 에멀젼 자체는 바람직하게는 밀도가 15℃에서 825 내지 1050, 보다 바람직하게는 980 내지 1020 ㎏/㎥이며 25℃에서 그리고 100 sec-1이하에서 점도가 2000 cSt 이하, 보다 바람직하게는 1000 cSt 이하이다. 본 발명에 따라 조작함으로써, 총발열량이 28 내지 32 MJkg-1, 보다 바람직하게는 29 내지 31 MJkg-1이고 순발열량이 26 내지 30 MJkg-1, 바람직하게는 27-29 MJkg-1인 액체 연료를 제조할 수 있다.
본 발명의 실시에 있어서 사용될 가장 바람직한 수중유 에멀젼은 수분이 약 30 중량%이고, 평균 액체입자 크기가 10 내지 70 ㎛이며 가능하게는 연소-증진 첨가제가 알칼리 금속 함량이 100 ppm 이하인 것을 특징으로 하며, 여기서 연소-증진 첨가제는 바람직하게는 수용성이고, 보다 바람직하게는 Mg 염 이를테면 마그네슘 니트레이트 또는 마그네슘 설페이트이다.
계면활성제가 에멀젼을 제조하는데 이용될 때, 이 계면활성제는 음이온성 계면활성제, 비이온성 계면활성제 및 양이온성 계면활성제, 또는 이들의 혼합물 중에서 선택될 수 있다. 계면활성제는 탄화수소 잔류물의 0.1 내지 5.0 중량%, 바람직하게는 탄화수소 잔류물의 0.1 내지 1.0 중량%의 양으로 첨가된다. 이 공정에서 사용하는데 적합한 비이온성 계면활성제는 에톡실화 알킬페놀, 에톡실화 알코올, 에톡실화 소르비탄 에스테르 및 이들의 혼합물을 포함한다. 사용될 수 있는 양이온성 계면활성제는 지방 디아민의 히드로클로라이드, 이미다졸린, 에톡실화 아민, 아미도-아민, 사차 암모늄 화합물 및 이들의 혼합물을 포함한다. 사용될 수 있는 음이온성 계면활성제는 에스테르화 긴사슬 카복실산, 황산 에스테르 및 에스테르화 설폰산 및 이들의 혼합물을 포함한다. 바람직한 음이온성 계면활성제는 알킬 아릴 설포네이트 및 알킬 아릴 설페이트와 이들의 혼합물로 대표된다.
수중유 에멀젼의 제조에 다양한 특정 방법이 이용될 수 있다. 한가지 특정 방법은 WO85/034646 호에 기재되어 있으며 여기서 혼합은 10 내지 1000 sec-1의 낮은 전단 조건하에 수행되며 이러한 방식으로 평균 액체입자 직경이 2 내지 50 ㎛인 계면 박막에 의해 분리된 크게 일그러진 오일 액체 입자를 포함한 에멀젼을 형성한다. 또다른 방법은 GB-A-2262054 호에 기재되어 있으며 여기서는 크기가 10 내지 40 ㎛인 비교적 큰 오일 액체입자와 크기가 5 ㎛ 이하이거나 동일한 작은 액체입자의 두가지 모두를 함유한 이모드 수중유 에멀젼의 제조를 기술하고 있다. 에멀젼을 형성하는 추가 방법이 이전에 언급된 GB-A-974,042 호에서 알려져 있다.
제조되는 수중유 에멀젼은 바로 사용될 수 있거나 이 에멀젼이 가스 터빈에서 연소되게 하는 연소 설비의 위치에 다시 저장되도록 파이프라인, 바지 또는 외양 선박에 의한 운송 전에 저장될 수 있다.
본 발명의 구체예에 따라, 에멀젼을 가스 터빈의 연소실에 공급하고 이 연소실에서 에멀젼이 에너지로 전환된다.
다음 두가지 형태의 가스 터빈이 사용될 수 있다: 배기 가스가 대기로 바로 방출되는, 개방 사이클로 조작된 가스 터빈, 또는 배기 가스를 열회수 증기 발생기로 통과시켜 대기로 배출하기 전에 추가의 열을 빼내는 , 결합 사이클로 조작된 가스 터빈. 개방 사이클로 조작된 가스 터빈에서 연소된 수중유 에멀젼의 열효율은 일반적으로 설비의 디자인과 조작 조건에 따라 종래의 증기열 발전소의 열효율과 유사하며, 즉 약 30 내지 40%이다. 그러나, 수중유 에멀젼을 연소하는 바람직한 모드는 결합 사이클의 가스 터빈이며, 여기서 열효율이 약 40 내지 50+%가 성취될 수 있다.
에멀젼 연료의 연소는 터빈의 디자인에 따르는 온도와 압력에서 난류 확산 불꽃으로 진행된다. 연료내에 물의 존재로 연소의 초기 단계에서 피크 불꽃 온도와 산소 조건이 감소된다. 그 결과, 열- 및 연료-유래 NOx의 두가지 모두는 대등한 중질 연료유 또는 유중수 에멀젼로써 얻어지는 것 보다 낮은 수준으로 그 형성이 감소된다.
터빈 날의 부식을 유발하는, 오산화 바나듐의 형성을 감소시키기 위하여, 종래에는 수용성 또는 보다 고가인 유용성 마그네슘 화합물이 연소실의 바로 상류에서 연료에 별도로 주입된다. 이들 마그네슘 화합물은 첫째, 실제로 필요하다면, 연료용 점도 개질제로서, 및 둘째, 터빈 날을 보호하는데 필요한 중요한 부식 방지제로서의 두가지 목적을 만족시킨다. 그러나, 수중유 에멀젼은 에멀젼이 형성될 때 저렴한 수용성 마그네슘 화합물이 첨가될 수 있다는 장점이 있다. 따라서, 필수 방지제가 첨가된 수중유 에멀젼의 사용은 연소 단계에서 방지제를 첨가하는데 사용된 추가 설비에 대한 필요성이 없다.
정유 잔유의 황 함량이 높기 때문에, 이산화황 및 삼산화황이 이러한 정유 잔유로부터 형성된 수중유 에멀젼의 연소 중에 형성될 것이며 배기 가스에 존재할 것이다. 따라서, 배기 가스를 적합한 연도가스 탈황화(FGD) 공정을 이용하여 처리할 수 있다. 이 공정은 결합 사이클 플랜트의 하류에서 바로 일어난다.
요약하면, 첨부 도면과 관련되며 이 도면은 수중유 에멀젼의 제조와 사용에 잇어서 여러 단계를 보여주는 플로우 다이아그램이다.
첫 번째 단계에서, 원유를 유전에서 생성한다. 그후 정유소에서 또는 유전에서 가공하여 에멀젼을 형성하는데 사용하는 잔류물을 제조한다. 별도로, 에멀젼은 직접 추출된 물질, 예를들어, 중질, 특중질 또는 천연 비투멘으로부터 형성될 수 있으며, 이 경우에 정유 단계가 생략될 수 있다. 다음에, 수중유 에멀젼을 제조하며; 이것은 정유소에서 또는 발전소에서 일어날 수 있으며, 직접-생성된 물질의 경우에는 유전에서 일어날 수 있다. 그후 얻어진 수중유 에멀젼을 가스 터빈에서 연소시켜 에너지를 생산한다. 그후 배기 가스를 결합 사이클의 제이의 발전 단계를 위한 폐열 보일러에서 증기를 끌어올리는데 사용한다. 끝으로, 연소 가스를 대길로 배출하기 전에 연도가스 탈황화 유니트에서 세정한다.
본 발명에 따라 작업함으로써, 이러한 에멀젼의 사용이 이전에 예상되지 못했던 분야에서 수중유 에멀젼로써 작업하는 것에 대해 이점이 얻어진다.
따라서, 고점도 정유 잔유를 수중유 에멀젼용 기재 연료로서 사용할 때, 에멀젼이 기재 연료 또는 이 기재 연료로부터 제조된 유중수 에멀젼 보다 상당히 낮은 점도를 가진다는 점에서 이러한 에멀젼의 용이한 취급 특성으로부터 이점이 얻어진다. 수중유 에멀젼은 또한 연소기의 상류에서 보다 낮은 관로압(line pressure)를 유도한다. 수중유 에멀젼은 점도가 보다 낮기 때문에, 연소기의 상류에서 관로(lines)가 기재 연료와 또는 유중수 에멀젼과 동일한 정도로 가열될 필요는 없다.
보다 구체적으로는, 바람직한 일예에서, 이전에 가스 터빈 연소에서 실용적이고 경제적인 적용에서 찾아낸 것 보다 저렴하고, 저품질이며, 고밀도이고 점성인 오일을 사용한다. 수중유 에멀젼에 대해 연소기에서 가능한 점도 상한치는 약 15 cSt일 것이다.
연소 특성이 관련되는 한, 가스 터빈에서 연소가 수행되고 있을 때 존재하는 연료의 미리 세분화된(pre-atomised) 특성 때문에, 매우 양호한 탄소 전소가 성취될 수 있다. 언급된 바와 같이, 연료내에 물의 존재는 피크 불꽃 온도가 낮아지고 생성된 NOx 및 미립 물질의 감소가 당연하다는 것을 의미한다. 더구나, 터빈 날은 유중수 에멀젼 또는 연료내에 물이 없는 중질 또는 점성 연료 보다 수중유 에멀젼에서 빈번하게 세정될 필요가 없다. 연소 첨가제에 관련되는 한, 유용성인 연소 첨가제 보다 상당히 저렴한 수용성 연소 첨가제를 사용할 수 있다.
Na+1 ppm 이하를 함유한 수중유 에멀젼을 사용하면 터빈 날의 부식을 최소화하는 목적에 유용하다는 것을 알아낸 바 있다.
요약하면, 본 발명에 따라 가스 터빈 조작에서 실용적이고 경제적으로 사용하는 것이 이전에 예상된 바 없는 저비용의 에너지 원료를 사용한다. 결합된 가스 터빈 증기 또는 다른 이차 사이클 형태에서, 가스 터빈이 저비용의 탄화수소 원료의 사용으로 인해 종래의 증기열 발전소에 비해, 그리고 고비용의 제조와 비교하여 연료를 에너지로 전환하는데 보다 큰 효율을 얻을 때, 조작은 실용적으로 경제성이 있다. 이러한 저비용의 탄화수소 원료의 사용은 몇가지 응용면에서, 개방 사이클의 가스 터빈 조작에서 유화 연료를 사용하는 것이 경제적일 수 있다는 사실을 의미한다.

Claims (23)

  1. 나트륨 이온을 1 ppm 이하로 함유하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈에서 연료로서 사용하기 위한 탄화수소 수중유 에멀젼.
  2. 제 1 항에 있어서, 탈이온수중유 에멀젼인 에멀젼.
  3. 제 1 또는 2 항에 있어서, 오일의 15 ℃에서 밀도가 750 내지 1050 ㎏/㎥, 바람직하게는 980 내지 1020 ㎏/㎥인 에멀젼.
  4. 전항 중의 어느 한 항에 있어서, 오일의 동점도가 20 ℃에서 5 x 103내지 5 x 106cSt, 바람직하게는 1 x 104내지 1 x 106cSt인 에멀젼.
  5. 전항 중의 어느 한 항에 있어서, 오일에서 바나듐 및 니켈의 함량이 각각 0 내지 600 및 0 내지 150 ppm, 바람직하게는 각각 0 내지 100 및 0 내지 20 ppm인 에멀젼.
  6. 전항 중의 어느 한 항에 있어서, 오일이 경질, 중(中)질, 중(重)질 또는 특중질 원유, 비투멘, 연료유, 상압, 진공, 비스브리커, 진공 플래싱 비스브리커 및 침전 아스팔트 중에서 선택된 정유 잔유, 피치 및 타르인 에멀젼.
  7. 전항 중의 어느 한 항에 있어서, 오일이 아라비안 경질, 중(中)질 또는 중(重)질 원유인 에멀젼.
  8. 전항 중의 어느 한 항에 있어서, 오일/물 비 (w/w)가 65:35 내지 90:10, 바람직하게는 70:30 내지 85:15인 에멀젼.
  9. 전항 중의 어느 한 항에 있어서, 오일 액체입자 크기가 200 ㎛ 이하, 바람직하게는 100 ㎛ 이하인 에멀젼.
  10. 전항 중의 어느 한 항에 있어서, 직경 150 ㎛ 이상인 오일 액체입자가 3% w/w 이하, 보다 바람직하게는 2% w/w 이하의 범위로 존재하는 에멀젼.
  11. 전항 중의 어느 한 항에 있어서, 밀도가 15 ℃에서 825 내지 1050, 바람직하게는 980 내지 1020 ㎏/㎥인 에멀젼.
  12. 전항 중의 어느 한 항에 있어서, 25 ℃에서 100 sec-1이하에서의 점도가 2000 cSt 이하, 바람직하게는 1000 cSt 이하인 에멀젼.
  13. 전항 중의 어느 한 항에 있어서, 총발열량이 28 내지 32 MJkg-1, 바람직하게는 29 내지 31 MJkg-1이고 순발열량이 26 내지 30 MJkg-1, 바람직하게는 27 내지 29 MJkg-1인 에멀젼.
  14. 전항 중의 어느 한 항에 있어서, 계면활성제를 탄화수소 오일의 0.1 내지 5.0 중량%의 양으로 함유하는 에멀젼.
  15. 전항 중의 어느 한 항에 있어서, 추가로 수용성 또는 유용성 마그네슘 화합물을 함유하는 에멀젼.
  16. 터빈의 연소기에서 탄화수소 수중유 에멀젼을 연소시키는 것을 포함하는 가스 터빈을 가동하는 방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 에멀젼의 물이 나트륨 이온을 1 ppm 이하로 함유하는 방법.
  18. 제 16 항에 있어서, 에멀젼이 수용성 또는 유용성 마그네슘염을 함유하고, 에멀젼의 알칼리 금속 함량이 500 ppm 이하인 방법.
  19. 제 16 항에 있어서, 제 1 내지 15 항 중 어느 한 항의 탄화수소 수중유 에멀젼을 연소시키는 것을 포함하는 방법.
  20. 터빈의 연소기에서 탄화수소 수중유 에멀젼을 연소시킴으로써 가스 터빈을 가동하기 위한 탄화수소 수중유 에멀젼의 용도.
  21. 제 20 항에 있어서, 에멀젼이 제 1 내지 15 항 중 어느 한 항의 에멀젼인 용도.
  22. 제 20 또는 21 항에 있어서, 개방 사이클로 조작된 가스 터빈에서 사용하는 용도.
  23. 제 20 또는 21 항에 있어서, 가스 터빈이 증기 터빈을 가동하는데 이용된 터빈의 연소기로부터 가열 가스로서 결합 사이클로 조작되는 용도.
KR1019980701492A 1995-08-30 1996-08-30 에멀젼 연료 및 가스 터빈에 사용하는 그의 용도 KR19990044256A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB9517646.7 1995-08-30
GBGB9517646.7A GB9517646D0 (en) 1995-08-30 1995-08-30 Emulsion fuels and their use in gas turbines

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR19990044256A true KR19990044256A (ko) 1999-06-25

Family

ID=10779904

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019980701492A KR19990044256A (ko) 1995-08-30 1996-08-30 에멀젼 연료 및 가스 터빈에 사용하는 그의 용도

Country Status (10)

Country Link
US (1) US6663680B1 (ko)
EP (1) EP0865476A1 (ko)
JP (1) JPH11515037A (ko)
KR (1) KR19990044256A (ko)
CN (1) CN1198770A (ko)
AU (1) AU6830096A (ko)
CA (1) CA2230482A1 (ko)
GB (1) GB9517646D0 (ko)
ID (1) ID16443A (ko)
WO (1) WO1997008276A1 (ko)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69803864T3 (de) 1997-09-12 2006-06-01 Exxonmobil Research And Engineering Co. Wässrige emulsionen von fischer-tropschprodukten
US6284806B1 (en) 1997-09-12 2001-09-04 Exxon Research And Engineering Company Water emulsions of Fischer-Tropsch waxes
AU4328999A (en) * 1998-06-05 1999-12-20 Clean Fuels Technology, Inc. High stability fuel compositions
US7645305B1 (en) 1998-07-01 2010-01-12 Clean Fuels Technology, Inc. High stability fuel compositions
JP4555010B2 (ja) * 2004-07-15 2010-09-29 株式会社日立製作所 改質燃料焚きガスタービン及びその運転方法
ATE491861T1 (de) 2006-02-07 2011-01-15 Diamond Qc Technologies Inc Mit kohlendioxid angereicherte rauchgaseinspritzung zur kohlenwasserstoffgewinnung
US20070281251A1 (en) * 2006-05-19 2007-12-06 Diamond Qc Technologies Inc. Alternate atomizing medium for burning efficiency of emulsion fuels, heavy oils and bitumens
US8177864B1 (en) 2008-05-22 2012-05-15 Environmental Bio-Fuels, Inc. Fuel and fuel additive
US20100154430A1 (en) * 2008-12-22 2010-06-24 Krishan Lal Luthra System and method for operating a gas turbine using vanadium-containing fuels
US20100242490A1 (en) * 2009-03-31 2010-09-30 General Electric Company Additive delivery systems and methods
WO2011131706A1 (en) 2010-04-20 2011-10-27 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Process for operating a gas turbine
US20110259014A1 (en) * 2010-04-23 2011-10-27 General Electric Company Refinery residuals processing for integrated power, water, and chemical products
US20110314833A1 (en) * 2010-06-29 2011-12-29 Symonds Richard A Additive injection system for use with a turbine engine and methods of assembling same
US9296955B2 (en) 2010-09-20 2016-03-29 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Process and apparatus for co-production of olefins and electric power
WO2014158262A1 (en) 2013-03-14 2014-10-02 Rolls-Royce Corporation Algae-derived fuel/water emulsion
US10577553B2 (en) * 2017-08-09 2020-03-03 General Electric Company Water based product for treating vanadium rich oils
WO2022176130A1 (ja) * 2021-02-18 2022-08-25 日揮グローバル株式会社 発電プラントおよび発電プラントの運転方法
CN113956504B (zh) * 2021-11-01 2024-02-13 山东京博中聚新材料有限公司 一种丁基胶乳的制备方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2920948A (en) 1955-10-21 1960-01-12 Monsanto Chemicals Emulsified motor fuel
GB974042A (en) 1960-12-12 1964-11-04 Exxon Research Engineering Co Emulsion fuels
DE2757419A1 (de) 1977-01-14 1978-07-27 Seatrain Lines Inc Verfahren und vorrichtung zum aufbereiten von rueckstandsoel fuer die verwendung in einer gasturbine
US4412844A (en) 1979-06-20 1983-11-01 Nalco Chemical Company Stable oil dispersible magnesium hydroxide slurries
US4400177A (en) 1979-09-24 1983-08-23 Cottell Eric Charles Fuels and methods for their production
US4604188A (en) 1983-08-11 1986-08-05 Mobil Oil Corporation Thermal upgrading of residual oil to light product and heavy residual fuel
US4684372A (en) 1983-11-02 1987-08-04 Petroleum Fermentations N.V. Combustion of viscous hydrocarbons
GB8404347D0 (en) 1984-02-18 1984-03-21 British Petroleum Co Plc Preparation of emulsions
US4795478A (en) 1986-06-17 1989-01-03 Intevep, S.A. Viscous hydrocarbon-in-water emulsions
US4801304A (en) 1986-06-17 1989-01-31 Intevep, S.A. Process for the production and burning of a natural-emulsified liquid fuel
US4696638A (en) 1986-07-07 1987-09-29 Denherder Marvin J Oil fuel combustion
US5075040A (en) * 1988-11-07 1991-12-24 Denbar, Ltd. Aqueous solutions especially for cleaning high strength steel
US5419852A (en) 1991-12-02 1995-05-30 Intevep, S.A. Bimodal emulsion and its method of preparation
JP2872849B2 (ja) * 1991-12-20 1999-03-24 東北電力株式会社 ガスタービン空気圧縮機用洗浄剤組成物
JPH06322382A (ja) * 1993-03-17 1994-11-22 Kao Corp 重質油エマルジョン燃料組成物
EP0682101A1 (de) * 1994-03-17 1995-11-15 Gerhard Auer Wasser-Krafstoffemulsion für Brennkraftmaschinen

Also Published As

Publication number Publication date
CN1198770A (zh) 1998-11-11
WO1997008276A1 (en) 1997-03-06
JPH11515037A (ja) 1999-12-21
AU6830096A (en) 1997-03-19
US6663680B1 (en) 2003-12-16
ID16443A (id) 1997-10-02
CA2230482A1 (en) 1997-03-06
EP0865476A1 (en) 1998-09-23
GB9517646D0 (en) 1995-11-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR19990044256A (ko) 에멀젼 연료 및 가스 터빈에 사용하는 그의 용도
US5283001A (en) Process for preparing a water continuous emulsion from heavy crude fraction
Shaddix et al. Combustion properties of biomass flash pyrolysis oils: final project report
CA2404586C (en) Integrated process for bitumen recovery, separation and emulsification for steam generation
US5122353A (en) Reduction of sulfur emissions from coal-fired boilers
FR2600074A1 (fr) Procede pour la production et la combustion d&#39;un combustible liquide emulsionne naturel
AU738853B2 (en) Aqueous emulsion fuels from petroleum residuum-based fuel oils
DK175936B1 (da) Fremgangsmåde til anvendelse af et viskost carbonhydrid som et letantændeligt brændstof til en dieselmotor samt et letantændeligt brændstof til dieselmotorer
EP3565873B1 (en) Processes for power generation
US4834775A (en) Process for controlling sulfur-oxide formation and emissions when burning a combustible fuel formed as a hydrocarbon in water emulsion
EP0816476B1 (fr) Conbustible pour chaudières conventionnelles à base d&#39;huile végétale et à très basse teneur en soufre
US6223522B1 (en) Combined cycle power plant and method using both light and heavy oils
US4994090A (en) Process for controlling sulfur-oxide formation and emissions when burning a combustible fuel formed as a hydrocarbon in water emulsion
US20130227877A1 (en) Three-phase emulsified fuel and methods of preparation and use
WO2007144661A2 (en) Method for the generation of electrical power
RU2784229C1 (ru) Способ производства композитного топлива и установка для его реализации
Thompson The application of emulsified fuels in diesel engine designs: Experimental results and theoretical predictions
WO2022176130A1 (ja) 発電プラントおよび発電プラントの運転方法
KR900004506B1 (ko) 물중의 탄화수소 에멀젼으로서 형성된 가연성 연료 연소시 형성 및 배출되는 황 산화물 조절방법
CN115340892A (zh) 一种复合型表面活性剂乳化船用煤焦燃料油及制备方法
CN1903992A (zh) 一种焦化含酚废水处理的新工艺
JP3677236B2 (ja) 可燃性の水/炭化水素燃料混合物に用いられる添加剤
WO2011131706A1 (en) Process for operating a gas turbine
CN1053002C (zh) 改良高硫乳化油为低硫乳化油的工艺
CA1333331C (en) Process for controlling sulfur-oxide formation and emissions when burning a combustible fuel formed as a hydrocarbon in water emulsion

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid