TW477812B - System and method for oil fuel burning integrated combined cycle power generation - Google Patents

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Tsuyoshi Okada
Yoshinori Mashiko
Makoto Inomata
Tomoyoshi Sasaki
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Description

477812 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（ 發明背景 發明領域 本發明係有關於一種油料燃燒整合組合式循環發電之 系統及方法。 相關技術說明 於整合組合式循環發電中，其中油料燃燒用於發電， 經由使用燃燒燃料氣體所得燃燒氣體轉動燃氣輪機進行發 電；以及進一步經由使用由燃氣輪機排放出的高溫廢氣回 收廢熱產生的水蒸氣轉動蒸汽輪機進一步進行發電。此種 類型的整合組合式循環發電可達成約49%的粗加熱值熱效 率而實現有效能量利用。 組合發電系統用以進行此種整合組合式循環發電之技 術以及製造燃氣輪機燃油之燃料製造系統述於 JP-A-9-189206等等。例如jp-A_9_1892〇6敘述於燃料製造系 統中，原油被蒸餾而分離成為低沸點餾分及高沸點餾分， 低沸點餾分使用幫浦進給至燃油槽，然後燃油由油槽經由 輸送管線送至發電系統之燃氣輪機系統的燃燒氣而推動燃 氣輪機’同時高沸點餾分用做為鍋爐燃料用以推動蒸汽輪 機。 它方面，為了由一單位卡洛里進給油產生儘量大量動 力’須以高速由進給油中提取出燃氣輪機用的輕油部份。 但若輕油係以高速提取，則殘油變成黏性高，以及進一步 雜質如重金屬如釩及硫等含量增加。 當使用含有此種重金屬之殘油做為鍋爐燃料時，锅爐4 I τ AwtT--------- $ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 477812 五、發明說明（2 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 燃燒氣焰溫升高至約13〇〇t，此溫度 ::::::，_括—著於：【屬 =雜質 下馮鍋爐燃枓時，需要準 的銷爐燃燒爐，以防出 w 有特殊構造 乂防出現過度鬲溫部份，其 以及當燃燒銷爐燃料時須添加、… 斗古鬥日§ , r , ^如鎮。如此造成成本 升冋問4，例如操作成本及構造成本增高。 =使用殘油進行鍋爐發電的效率低抵4〇%或以 率係低於—般燃氣輪機發電的效率。因此即使得 自進給油的輕油部制作為燃氣輪機發電的_，以及殘 油(重油)用作為鍋爐發電燃料’總效率仍低抵約 48%。 發明概述 因此本發明之一目的係提供一種改良式油料辦燒整合 組合式循環發電系統，其可有效利用進給油進行發電。 本，明之另—目的係、提供-種改良式油料燃燒整合組 合式循環發電方法，其可有效利用進給油進行發電。 根據本發明之一特徵方面提供一種油料燃燒整合組合 式循環發電系統，該系統包含：一種燃料製造系統包含一 分離裝置用以將原油及/或重油組成的進給油分離成為輕 油部份及重油部份，及一精煉裝置用以精煉輕油部份獲得 燃油；一氣化系統用以氣化重油部份製造含氫氣及一氧化 碳氣的合成氣；一燃氣輪機發電系統用以使用燃油及合成 氣做為燃料推動燃氣輪機進行發電；以及一蒸汽輪機發電 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）
-----------裝.1 請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂-· 477812 ， A7
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 系統用以使用由燃氣輪機廢氣中回收的熱量產生 動蒸汽輪機進行發電。 i t 可配置成燃料製造系統包含一油槽用以儲存燃油，以 及燃氣輪機發電系統需要來自氣化系統穩定供應合成氣作 為基礎燃料’以及進一步需要由油槽供應燃油作為視電力 需要而調整發電量用的輔助燃料。 可配置成分離裝置包含一種蒸餾裝置及一種溶劑脫去 瀝青裝置，以及該精煉裝置包含一加氫處理單元用以精煉 輕油部份而滿足燃氣輪機的燃料規格。 進-步配置成燃氣輪機發電系統包含一壓縮燃氣輪機 連結至燃氣輪機用以製造壓縮空氣進給燃氣輪機的燃燒 氣，以及氣化糸統使用來自壓縮輪機進給的壓縮空氣進行 重油部份的部份氧化。 可配置成油料燃燒整合組合式循環發電系統進一步包 含一部氧氣分離單元設置於燃氣輪機發電系統與氣化系統 間，其中讜燃氣輪機發電系統包含一壓縮輪機連結至燃氣 輪機用以產生壓縮空氣欲進給至燃氣輪機的燃燒氣，其中 氧氣分離單元進行由壓縮燃氣輪機進給的壓縮空氣部份低 溫分離氧氣，以及其中氣化系統進行使用由氧氣分離單元 進給的氧氣對重油部份執行部份氧化。 可配置成油料燃燒整合組合式循環發電系統進一步包 含一種氧氣製造單元用以使用壓力擺盪吸附方法而由空氣 中分離氧氣，其中氣化系統使用由氧氣製造單元進給的氧 氣進行重油部份的部份氧化。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 6 ：:!------------tl------^--- f請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁)
經濟部智慧財產局員工消費合作社印制π 可配置成分離裝置包含一蒸餾裝置及_溶劑脫去瀝青 裝置，進給至氣化系統的重油部份為藉溶劑脫去瀝青裝置 由蒸餾裝置所得進給油重油部份分離的殘質，以及該殘質 均勻为政於水以及進給氣化糸統作為水聚液燃料。 可配置成燃氣輪機發電系統具有一種發電容量，該發 電容量係大於使用氣化系統製造的全部合成氣數量所可獲 得的發電量。 可配置成燃氣輪機發電系統進行液相燃油以及氣相合 成氣的混合式燃燒。 可配置成燃氣輪機發電系統包含多部燃氣輪機，包括 由合成氣推動的燃氣輪機以及由燃油推動的燃氣輪機。 可配置成合成氣穩定進給對應燃氣輪機作為基本燃 料’其中燃油係進給對應燃氣輪機作為輔助燃料，用以視 電力需求而調整發電量。 根據本發明之另一特徵方面，提供一種油料燃燒整合 組合式循環發電方法，該方法包含：一燃料製造步驟，將 原油及/或重油組成的進給油大致全量分離成一種可滿足 燃氣輪機燃料規格的輕油部份以及一種重油部份，重油部 份為進給油由其中分離輕油部份後所得的殘質；一氣化步 驟，該步驟大致將重油部份總量經由部份氧化氣化而產生 含有氫氣及一氧化碳氣的合成氣；一燃氣輪機發電步驟， 該步驟係基於所供應的大致全部合成氣數量作為基本燃料 進行發電以及進一步基於供應作為輔助燃料的輕油部份進 行發電’輕油部份係用於視電力需求調節發電量；以及一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公釐） ^--------^---------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 部 縮 477812 五、發明說明（ f气輪機發電步驟，該步驟係藉燃氣輪機發電步驟所得古 溫廢氣製造的水蒸氣進行發電。 门 我置錢化步驟將重油部份均μ散於水中而獲得 水水液燃料，此時當辦料製造 點-於· 士 所得重油部份具有軟化 二請Ce,，氣化步驟將重油部份均句分散於水 水水液Μ，以及賴氣化讀液燃料而產生合成氣；去 軟化點係咼於1 1〇。匸而不高於14〇 产 、田 份形成為乳液燃料，及然後氣化乳、：化步驟將重油部 以;，、心化錢燃料製造合成氣體； 以“权化點不高於lin：時，氣化步驟維持重 於纖態’然後氣化重油部份製造合成氣。 如同 可配置成燃料製造步驟包含一蒸館分離步驟、— 脫去瀝青分離步驟及一精練 1八“ 〜_心由加氫處理而精煉 =刀離步驟以及溶劑脫去遞青分離步驟所得的輕油 ^可配置成氣化步驟使用燃氣輪機發電步驟產生的壓 二氣而進行部份氧化。 可配置成油料燃燒整合組合式循環發電方法進— 含經由低溫分離而由燃氣輪機發電步驟產生的壓縮空= 氧化。八中孔化/驟係使用產生的氣體進行部份 人可配置成油料燃燒整合組合式循環發電方法進一牛〜 3使用壓力«吸附方法製造氧氣之步驟 使用製造的氧氣進行部份氧化。 ；v 可配置成燃料製造步驟包含_蒸鶴分離步驟，該 本紙張尺度適时關家鮮(CNS)A4規格（210 I Γ --------t--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（6 ) 係將進…由分離成為第一輕油部份及第一重油部份；以及 一溶舰去遞青分離步驟，該步驟係將第—重油部份分離 成為弟-輕油部份及第二重油部份，其遞青之軟化點係高 於140°C;以及氣化步驟將第二重油部份均句分散人水中而 產生水漿液燃料，及然後經由部份氧化氣化水漿液燃料。 可配置成燃氣輪機發電步驟進行混合式燃燒用以同時 燃燒於液相的輕油部份以及於氣相的合成氣。 可配置成燃氣輪機發電步驟分別使用合成氣進行發電 以及使用輕油部份進行發電；以及使用合成氣的發電係進 行作為基本發電，而使用輕油部份的發電係進行作為補充 基本發電的輔助發電。 圖式之簡單說明 由後文洋細說明部份連同附圖將更完整了解本發明。 附圖中： 第1圖為略圖示意顯示根據本發明之較佳具體實施例 之一種油料燃燒整合組合式循環發電系統之整體構造； 第2圖為略圖示意顯示結合於第1圖所示油料燃燒整合 組合式循環發電系統之部份氧化單元之構造； 第3圖為略圖示意顯示整合於第丨圖所示油料燃燒整合 組合式循環發電系統之發電系統之一例；.以及 第4圖為略圖示意顯示整合於第1圖所示油料燃燒整合 組合式循環發電系統之發電系統之另_例。 較佳具體實施例之說明 現在參照附圖說明本發明之較佳具體實施例。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 9 ^--------^--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 477812 五 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 發明說明（7 ) 第1圖為略圖示意顯示根據本發明之較佳具體實施例 之-，油料燃燒整合組合式猶環發電系統之签體構造。 弟1圖中，進給油1於燃油製造系統2 〇之分離系統2被分 離成輕油部份及重油部份。由輕油部份，於加氫處理單元 31獲仔燃油（輕精煉油）3〇。燃油3〇暫時儲存於中間油槽 32 ’及然後於需要時供給發電系統7之燃氣輪機發電系統 5(參考第3圖）作為燃氣輪機燃料。它方面，重油部份係於 氣化系統4氣化因而獲得合成氣5〇。合成氣5〇也用作為燃氣 輪機燃料。如此於本具體實施例中，油料燃燒整合組合式 循％發電系統可大致利用全部進給油總量來產生燃氣輪機 燃料。 進給油1可為原油或重油，或原油與重油之混合物。重 由也匕括大氣壓殘油或真空殘油。於後文說明假定進給油 例如阿拉伯超輕質原油含有較少雜質因而可回收大量燃氣 輪機燃料係用作為進給油丨。進給油首先於脫鹽區段（圖中 未顯示）進行脫鹽處理。於脫鹽處理中，進給油與水共同混 a而將鹽及泥巴物質移轉入水相，如此去除可能對燃氣輪 機&成不良景彡響的驗金屬。如此被脫鹽後的進給油1送至分 離系統2。 於分離系統2，進給油1首先進給至大氣壓蒸餾塔2!作 為二、备裳置’於该處進給油1被分離成為具有彿點例如低於 340 C至370°C之輕油（大氣壓輕油）22以及具有較高沸點之 大氣壓殘油23。隨後大氣壓殘油23於加熱爐（圖中未顯示） 被加熱至預定溫度，及然後進給至真空蒸餾塔作為蒸顧裳 本紙張尺度刺中規格(210 x 297公餐) 10 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ' m mmem Mm— mmmee »Mm§ ϋ fen n f ^ 1 ϋ 11 ·ϋ tt·— —Bi IM-— I i 外"812
置，於該種大氣壓殘油23被分離為真空輕油25，真空輕油 為大氣壓殘油23之輕質成分且具有大氣壓沸點例如低於 565°C以及真空殘油（重油部份）26做為重油成分。 由於如前述，相對高品質進給油用於本具體實施例， 故真空殘油26可進-步於溶義_青單元27作為溶劑提 取裝置，分離成脫去瀝青油28作為輕油部份以及重油部份 29成為殘質。此種分離進行時例如係將真”油％及溶劑 由塔之上端及下端供給入塔内而達成其間的逆流接觸，藉 此根據對溶劑的溶解度差異而將真空殘祕分離成為輕油 部份及重油部份。如此所得輕油部份之脫去遞青油Μ連同 真空輕油25混合人輕油以進給用作為精煉裝置之加氮處 理單元3卜前述操作係於分離系統2進行用以儘可能回收大 置輕質部份’此種操作稱做為深部壓延 給油一積比之輕油部份於分離系統2被J收= 油。如此回收大量輕油部份後作為殘質的重油部份29高度 ㈣4 &獲得固❹青’具有遞青軟化點不低於例如刚
--------------裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂： --線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 於加氫處理單元3卜輕油22(混合真空輕油25以及脫去 遞青油28)以及*氫氣工廠（圖中未顯示）送纟的壓縮氣氣 通過觸媒床’因而去除“輕油22之煙分子的雜質例如小 量金屬、硫及氮。雜質去除後的輕油（輕質精煉油22)於常 溫係呈液相且儲存於中間油槽32作為燃油3〇，燃油於需要 時供給燃氣輪機發電系統5。 燃油30係對應可滿足申請專利範圍引述的燃氣輪機燃 本紙張尺度顧巾關家鮮（CNS)A4祕咖χ 297公髮） 11 477812 五、發明說明（9 料規格之燃氣輪機燃油或輕油部份。 它方面，重油部份29進給氣化系統4,由於於常溫時難 以就此處理（亦即儲存/轉運）重油部份29，重油部份29於前 處理單元41被形成為漿液。於前處理單元41，重油部份29 例如呈冷固體瀝青形式被研細，及然後使用殘質_水混合裝 置被添加水及分散劑而形成為殘質—水漿液4〇。 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 装液40之黏度藉殘質-水混合物裝置調整而於部份氧 化單元42被氣化。第2圖為略圖示意顯示部份氧化單元42 的構造。於部份氧化單元42，漿液40及高壓水蒸氣事先被 加熱及連·同氧氣注入反應器43，然後於處理條件下例如 1200 C至1500°C以及2至85千克/平方厘米，經由部份氧化 反應被分離成為淤渣及氣體，該氣體含有一氧化碳及氫氣 作為主要部份。如此所得氣體利用水於設置於反應器43底 側的急冷室利用水快速冷卻至例如2〇(rc至26(rc，因而去 除大半未反應碳。然後氣體被送至清潔塔44，於該處些微 剩餘的未反應碳完全被去除，及然後送至熱交換器45，於 該處氣體被冷卻至常溫。隨後於酸氣體吸附塔46，硫化氫 被選擇性吸附，以及部份酸氣如二氧化碳也被吸附，因此 獲得合成氣50，合成氣由高純度一氧化碳氣及氫氣組成其 可用作為燃氣輪機的燃料。介於氣化系統4與發電系統7間 。又置擴大器（圖中未顯示），用以於需要時降低合成氣5〇之 壓力。 於氧氣分離單元62由空氣中分離的氧氣用於部份氧化 單元42。當部份氧化單元42需要的氧量例如超過1〇〇〇〇牛頓 1本紙張尺―用中規格（21心297公髮
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 求j 3可3^’使用空氣低溫處理單元作為氧氣分離單元 62。空氣低溫處理單元於極低溫液化空氣且將空氣分選而 分離成為氧氣及氮氣，適合用於獲得高純度氧氣。至於用 於氧氣分離單元62之空氣，則利用欲用於燃氣輪機燃燒用 的壓縮空氣（容後詳述）。 " 第3圖為略圖顯示結合於第丨圖所示油料燃燒整合組合 式循環發電系統之發電系統7之一例。 第3圖中，發電系統7係呈組合式循環發電系統的形 式’其中合併使用燃氣輪機（放大輪機）71以及蒸汽輪機 74。二氣藉與燃氣輪機71同軸轉動的壓縮輪機壓縮。壓 縮空氣進給燃燒器7 0而燃燒燃氣輪機的燃料，因而藉燃燒 氣體推動燃氣輪機71，因此於發電機72產生電力。 經由壓縮輪機70a所得壓縮空氣經由管路配置進給至 氧氣分離單元62，管路配置係在燃燒器7〇上游分支。特別 壓縮輪機70a將例如約20至30千克/平方厘米之壓縮空氣進 、、’6於燃燒器7 0供燃燒’部份壓縮空氣也進給至氧氣分離單 元62。 它方面，由燃氣輪機71排放出的高溫廢氣進給至廢熱 回收鍋爐73，因而藉廢氣的熱量產生水蒸氣。水蒸氣推動 蒸汽輪機74故於發電機75產生電力。雖然輪機71及74於第3 圖有其本身的輸出軸，但也可配置成彼此同軸。 第3圖中，燃燒器70、壓縮輪機70a、燃氣輪機7 1、以 及發電機7 2組成燃氣輪機發電系統5，而廢熱回收鋼爐7 3、 蒸汽輪機74及發電機75組成蒸汽輪機發電系統5a。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 13 I I I I ----I 111 訂· II--I 111 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 477812
五、發明說明（11 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第3圖僅顯示一部燃氣輪機71於燃氣輪機發電系統5。 另外也可配置多部燃氣輪機，以及欲操作的燃氣輪機數目 控制成可視需要調整發電量。 以第3圖為例，呈液相之燃油3〇以及呈氣相之合成氣5〇 同時供給燃氣輪機71進行混合燃燒。 第4圖為略圖示意顯示結合於第1圖所示油料燃燒整合 組合式循環發電系統之發電系統7之另一例。 第4圖中’燃氣輪機發電系統5包括m部燃氣輪機gta 1 至GTAm各自使用合成氣50做為燃料，以及η部燃氣輪機 GTB1至GTBn各自使用燃油3〇做為燃料。雖然圖中未顯 示，但蒸汽輪機發電系統5&之配置也如同第3圖之實例。 第4圖之實例中，燃氣輪機GTA1至GTAm係驅動作為 基本負載’亦即用於工廠輸出；而燃氣輪機GTB 1至GTBn 係被驅動作為輔助輸出用以於需要量較高時補充工廠輸 出。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 壓力調整後的合成氣（C〇+H2)50經由管路配置進給至 燃氣輪機GTA1至GTAm進行發電。由於合成氣被用作為基 本燃料’故無論需求幅度如何，恆常被供給燃氣輪機GTA1 至GTAm，即使於夜間需求量較小時亦如此。本具體實施 例中’由於約60至80%容積比進給油被製造為燃氣輪機燃 油’故當需要大規模發電時，部份燃油被用作為輔助燃料 用以調節發電量。此例中，燃油根據需要量的變化由中間 油慢32被進給至一或多部燃氣輪機GTB 1至GTBn。使用此 種配置，可涵蓋由小規模至大規模的發電，且即使於尖峰 14 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） I m2
五、發明說明（I2 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 品求期間也可確保電力供應的穩定。 根據前述本發明之較佳具體實施例，進給油丨被分離成 輕油部份及重油部份，纟中輕油部份用以獲得燃氣輪機燃 料油’以及重油部份被氣化而獲得合成氣，合成氣被用作 為燃氣輪機燃料。人，.此一單位卡洛里進給油可用作為燃氣 輪機燃料而大致並無浪費，故可達成高發電效率。進一步 由於大致未產生廢料，故對環保亦佳。 進一步如第4圖之實例，全部難以儲存的合成氣被用作 為基本負載發電用燃料，而可儲存於中間油槽的燃氣輪機 燃油係用作為輔助發電用以於例如尖峰需求時補充基於合 成氣的發電。如此可涵蓋寬廣發電需求。 進一步，進給氧氣至部份氧化單元42之氧氣分離單元 62適合進行連續操作，原因在於其包括低溫製程，因而其 與頻繁開始/終止的操作製程不同。此外溫度變化時構成部 份氧化單元42之反應爐43的磚變硬化。有鑑於此，較佳施 用合成氣作為基本燃料。 當製造氣態高濃度氧氣時，空氣低溫加工單元要求例 如至少約5千克/平方厘米之壓縮空氣。本具體實施例中， 由於進、、’6 备§空氣至燃氣輪機的壓縮輪機7 〇 a亦係用作為 進給壓縮空氣至氧氣分離單元的裝置，故無須分開設置壓 縮裝置。由於'空氣壓縮機昂貴，如此就成本而言較為有利。 除空氣低溫加工單元外，可使用例如利用pSA (壓力擺盪吸 附）方法的氧氣製造單元作為氧氣分離單元62。此種氧氣製 造單元係使用氮氣吸附劑根據PSA方法吸附氮氣而由空 --------^---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
A7 B7 五、發明說明（U ) 部 智 員 費 印 制 中分離氧氣，適合用於部份氧化需要的氧量為10000牛頓立 =米/小時或以下的案例。由於無須壓縮空氣，故較佳使用 壓縮鍋爐70a進給壓縮空氣至氧氣製造單元。 前述本發明之較佳具體實施例中，係使用相對高品質 ρ^γ拉伯起輕質原油作為進給油丨，以及分離系統2進行深部 壓延。但例如視進給油1之品質而定，雜質如釩或鎳之含 里，欲藉分離系統2提取的輕油部份的比例改變。於此種情 兄下由於鈒會損傷燃氣輪機的輪葉，故須依據進給油内 之釩含量而變更輕油部份之分離比(壓延程度），藉此抑制 經由加氫處理所得的精煉油之釩含量。由於重油部份(殘質） 的性質例如黏度也隨壓延程度而改變，故須根據殘質性質 遠擇殘質的前處理方法。如此依據進給油種類而定，控制 由進給油回收輕油部份之速率，結果作為殘質之重油部份 之回收速率也隨之改變。 於前述本發明之較佳具體實施例中，燃料製造方法所 得之重油係用於氣化過程做為燃料。但根據重油性質進行 前處理。特別當重油之遞青軟化點超過140t時重油被研細 及加水及分散劑欲形成為均勾分散/混合水聚液燃料。當重 油之遞青軟化點係高於110t而不高於140。0時，重油於熔 化狀態與乳化劑均勻混合預備形成為乳液燃料。進一步當 重油之遞青軟化點不高於11()t時’未進行前處理，重油被 進給至氣化過程做為燃料同時於高溫狀態維持流動性。 例如當阿拉伯輕質原油用作為進給油】時，進仏至氣化 •系統4之重油部份29之遞青軟化點變成約略不低於11〇1而 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱 訂 發明說明（14 ) 不南於14G°C(中等壓延程度）。如此可進行乳液前處理而將 重油29形成為乳液燃料。它方面例如當阿拉伯重質原油用 作為進、’σ油1捋，重油部份29變成於3〇〇艽之黏度不高於儿 厘史（cSt)以及軟化點不高於n(rc (淺壓延程度）。此種情況 下，重油部份29可經加熱而維持於高溫狀態，然後進給至 部份氧化單元42而無須如第丨圖以虛線a表示進行前處理 同時維持流動性。 可配置成於燃氣輪機發電系統5之燃氣輪機之燃燒係 設置有燃油進給噴嘴及合成氣進給噴嘴，怪常進行合成氣 的供應同時視需要時進行燃油的供應。 前述具體實施例中「大致全量」表示全部數量，但於 分離過程、精煉過程、氣化過程等減少的小量除外，以及 系統操作本身用掉的自行消耗量除外。 前述較佳具體實施例中，含約1〇〇%氧濃度之純氧用於 部:氧化單元42進行部份氧化。取而代之，可使用含3〇% 氧濃度之空氣以及含30%至1〇〇〇/。之中間氧濃度之富氧空 氣。 使用空氣時，無須使用昂貴的氧氣分離單元62因此可 簡北系統構造及降低系統成本。 <實例1> 包括11 ppm重金屬之10000 bbl/D阿拉伯超輕質原油 之大氣壓殘油用作為進給油，燃料係使用第丨圖所示油料燃 燒整合組合式循環發電系統製造，結果回收84%容積比精 煉油。精煉油暫時儲存於油槽且於尖峰電力需求時用作^ A7 五、」 " (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 燃氣輪機燃油。它方面得自重油部份（殘質）之13%容積比油 遞^之，化點高（150。〇,如此被形成為水衆液，然後於部 份乳化單元氣化成為合成氣待用於燃氣輪機發電系統作為 基本燃料。當組合燃氣輪機發電以及蒸汽輪機發電而進行 組合式循環發電時，系統僅使用基本燃料產生約30百萬 瓦，而併用燃氣輪機燃油最高可產生330百萬瓦。 <實例2> 包括32 ppm重金屬之10000 bbl/D阿拉伯超輕質原油 之大氣壓殘油用作為進給油，燃料係使用第丨圖所示油料燃 燒整合組合式循環發電系統製造，結果回收76q/〇容積比精 煉油。精煉油暫時儲存於油槽且於尖峰電力需求時用作為 燃氣輪機燃油。它方面得自重油部份（殘質）之21%容積比油 瀝青之軟化點低（丨3〇°c )，如此不適合形成為水漿液。因此 油瀝青藉混合機形成為乳液然後於部份氧化單元氣化成為 合成氣欲用於燃氣輪機發電系統作為基本燃料。當如實例i 進行組合式循環發電時，系統僅使用基本燃料產生約$ 〇百 萬瓦’而並用燃氣輪機燃油最高可產生320百萬瓦。 〈實例3> 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 包括110 ppm重金屬之10000 bbl/D阿拉伯超輕質原油 之大氣壓殘油用作為進給油，燃料係使用第1圖所示油料燃 燒整合組合式循環發電系統製造，結果回收66%容積比精 煉油。精煉油暫時儲存於油槽且於尖蜂電力需求時用作為 燃氣輪機燃油。它方面得自重油部份（殘質）之32%容積比油 瀝青之軟化點為80°C以及於300°C之黏度為24厘史，如此於 18 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 477812 A7 B7 五、發明說明（l6 ) 南溫您可移轉。因而將油瀝青直接送至部份氧化單元同時 維持於高溫態及氣化成為合成氣欲用於燃氣輪機發電系統 作為基本燃料。當如實例1進行組合式循環發電時，系統僅 、使用基本燃料產生約7〇百萬瓦，而並用燃氣輪機燃油最高 可產生310百萬瓦。 雖然已經就較佳具體實施例說明本發明，但本發明並 非囿限於此，可未悖離如隨附之申請專利範圍界定之本發 ^ 明之原理以多種方式具體實施。 ______________裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂： ;線- 經濟部智慧W產局員工消費仓竹相印枭 19 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 477812 A7 B7_ 五、發明說明（17 ) 元件標號對照 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
1...進給油 2...分離系統 4.…氣化糸統 5，5a...燃氣輪機發電系統 7...發電系統 20...燃油製造系統 21...大氣壓蒸餾塔 22...大氣壓輕油 2 3...大氣壓殘油 24…真空蒸餾塔 25…真空輕油 26…真空殘油 27…溶劑脫瀝青單元 28…脫去瀝青油 29…重油部分 30…燃油 3 1...加氫處理單元 32…中間油槽 40...殘質-水漿液 41...前處理單元 42...部分氧化單元 43...反應爐 44...清潔塔 45...熱交換器 46...酸氣吸附塔 50...合成氣 62...氧氣分離單元 70...燃燒器 70a...壓縮輪機 71...燃氣輪機 72...發電機 73...廢熱回收鍋爐 74...蒸汽輪機 75...發電機 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20

Claims (1)

  1. 477812 1·種油料燃燒整合组合式猶環發電系統，該系統包含： 種燃料製造系統包含_分離裝置用以將原油及/ 或重/由、、且成的進給油分離成為輕油部份及重油部份，及 一精煉裝置用以精煉輕油部份獲得燃油； 虱化系統用以氣化重油部份製造含氫氣及一氧 化碳氣的合成氣； 一燃氣輪機發電系統用以使用燃油及合成氣做為 燃料推動燃氣輪機進行發電；以及 一蒸汽輪機發電系統用以使用由燃氣輪機廢氣中 回收的熱1產生的氫氣推動蒸汽輪機進行發電。 2·如申請專利範圍第丨項之油料燃燒整合組合式循環發電 系統，其中燃料製造系統包含一油槽用以儲存燃油，以 及燃氣輪機發電系統需要來自氣化系統穩定供應合成 氣作為基礎燃料，以及進一步需要由油槽供應燃油作為 視電力需要而調整發電量用的輔助燃料。 3.如申請專利範圍第1項之油料燃燒整合組合式循環發電 系統，其中分離裝置包含一種蒸餾裝置及一種溶劑脫去 遞青裝置’以及其中該精煉裝置包含一加氫處理單元用 以精煉輕油部份而滿足燃氣輪機的燃料規格。 4·如申請專利範圍第1項之油料燃燒整合組合式循環發電 系統，其中燃氣輪機發電系統包含一壓縮燃氣輪機連結 至燃氣輪機用以製造壓縮空氣進給燃氣輪機的燃燒 氣’以及其中氣化系統使用來自壓縮輪機進給的壓縮空 本氏張尺度翻中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公髮）"' ' - l·------·;-------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 M濟部智慧財產局員工消費合作社印製 477812 C8 _____ __________D8____ 六、申請專利範圍 氣進行重油部份的部份氧化。 5· ^申請專利範圍第〗項之油料燃燒整合組合式循環發電 糸統，進一步包含一部氧氣分離單元設置於燃氣輪機發 電系統與乳化系統間，其中該燃氣輪機發電系統包含一 壓縮輪機連結至燃氣輪機用以產生壓縮空氣欲進給至 燃乳輪機的燃燒氣，其中氧氣分離單元進行由壓縮燃氣 輪機進給的壓縮空氣部份低溫分離氧氣，以及其中氣化 系、’先進订使用由氧氣分離單元進給的氧氣對重油部份 執行部份氧化。 6.如申叫專利範圍第丨項之油料燃燒整合組合式循環發電 系、’先進步包含一種氧氣製造單元用以使用壓力擺盪 吸附方法而由空氣中分離氧氣，其中氣化系統使用由氧 氣製造單元進給的氧氣進行重油部份的部份氧化。 7·如申请專利範圍第丨項之油料燃燒整合組合式循環發電 系統’其中分離裝置包含一蒸餾裝置及一溶劑脫去瀝青 玫置’進給至氣化系統的重油部份為藉溶劑脫去瀝青裝 置由蒸鶴裝置所得進給油重油部份分離的殘質，以及該 •殘質均勻分散於水以及進給氣化系統作為水漿液燃料。 8_如申讀專利範圍第1項之油料燃燒整合組合式循環發電 系統，其中燃氣輪機發電系統具有一種發電容量，該發 電容量係大於使用氣化系統製造的全部合成氣數量所 可獲得的發電量。 9·如申請專利範圍第丨項之油料燃燒整合組合式循環發電 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------^---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 22 4//812 A8 B8 C8
    六、申請專利範圍 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 系統，其中燃氣輪機發電系統進行液相燃油以及氣相合 成氣的混合式燃燒。 10.如申請專利範圍第丨項之油料燃燒整合組合式循環發電 系統’其中燃氣輪機發電系統包含多部燃氣輪機，包括 由合成氣推動的燃氣輪機以及由燃油推動的燃氣輪機。 11·如申請專利範圍第10項之油料燃燒整合組合式循環發 電系統’其中合成氣穩定進給對應燃氣輪機作為基本燃 料’其中燃油係進給對應燃氣輪機作為輔助燃料，用以 視電力需求而調整發電量。 12. —種油料燃燒整合組合式循環發電方法，該方法包含： 一燃料製造步驟，將原油及/或重油組成的進給油 大致全量分離成一種可滿足燃氣輪機燃料規格的輕油 部份以及一種重油部份，重油部份為進給油由其中分離 輕油部份後所得的殘質； 一氣化步驟，該步驟大致將重油部份總量經由部份 氧化氣化而產生含有氫氣及一氧化碳氣的合成氣； 一燃氣輪機發電步驟，該步驟係基於所供應的大致 全部合成氣數量作為基本燃料進行發電以及進一步基 於供應作為輔助燃料的輕油部份進行發電，輕油部份係 用於視電力需求調節發電量；以及 一蒸汽輪機發電步驟，該步驟係藉燃氣輪機發電步 驟所得高溫廢氣製造的水蒸氣進行發電。 13.如申請專利範圍第12項之油料燃燒整合組合式循環發 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 9 訂---------線.
    本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297 23 477812 A8B8C8D8 ，經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 電方法’其中當燃料製造步驟所得重油部份具有軟化點 同於140 c日寺’氣化步驟將重油部份均勾分散於水而形 “漿液燃料，以及然後氣化水漿液燃料而產生合成 乱，田叙化點係高於11(rc*不高於140〇<::時，氣化步驟 . 將㈣部份形成為乳液燃料，及然後氣化乳液燃料製造 。成乱體’以及當軟化點不高於110。。時，氣化步驟維 I 持重油部份如同於高溫狀態，然後氣化重油部份製造合 成氣。 如申明專利耗圍第12項之油料燃燒整合組合式循環發 電方法其中燃料製造步驟包含一蒸館分離步驟、一溶 d脫去瀝青分離步驟及一精煉步驟用以經由加氫處理 而精煉蒸餘分離步驟以及溶劑脫去遞青分離步驟所得 的輕油部份。 * 15. 如申請專利範"12項之油料燃燒整合組合式循環發 L '、中氣化步驟使用燃氣輪機發電步驟產生的壓 ’縮空氣而進行部份氧化。 16. 如申請專利範圍第12項之油料燃燒整合組合式循環發 一方去其中油料燃燒整合組合式循環發電方法進一步 -’由低碰_刀雔而由燃氣輪機發電步驟產生的壓縮 ' U製造氧氣之步驟’其中氣化步驟係使用產生的氣體 ' 進行部份氧化。 」申叫專利粑圍第12項之油料燃燒整合組合式循環發 電方法’其中油料燃燒整合組合式循環發電方法進一步 +gi^^NS〉A4 規格⑵㈣97 __--- 丨丨丨丨 11111 · I 111 — I I .1^ ·1111111· *5^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 24 477812 A8 B8 C8 D8
    經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 包含使用壓力擺盪吸附方法製造氧氣之步驟，其中氣化 步驟使用製造的氧氣進行部份氧化。 18. 如申請專利範圍第12項之油料燃燒整合組合式循環發 電方法，其中燃料製造步驟包含一蒸餾分離步驟，該步 驟係將進給油分離成為第一輕油部份及第一重油部 伤，以及/容劑脫去瀝青分離步驟，該步驟係將第一重 油部份分離成為第二輕油部份及第二重油部份，其瀝青 之軟化點係高於i4〇r ;以及氣化步驟將第二重油部份 均勻分散入水中而產生水漿液燃料，及然後經由部份氧 化氣化水漿液燃料。 19. 如申請專利範圍第12項之油料燃燒整合組合式循環發 電方法，其中燃氣輪機發電步驟進行混合式燃燒用以同 時燃燒於液相的輕油部份以及於氣相的合成氣。 20. 如申請專利範圍第12項之油料燃燒整合組合式循環發 電方法，其中燃氣輪機發電步驟分別使用合成氣進行發 電以及使用輕油部份進行發電；以及使用合成氣的發電 係進行作為基本發電，而使用輕油部份的發電係進行作 為補充基本發電的輔助發電。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線.
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