專利名稱：氣化器注射器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請總體上涉及諸如煤或石油焦的含碳材料的氣化。更具體地講，本申請涉及用于獲得所述含碳材料氣化的高速效率的注射裝置和方法。
背景技術(shù)：
電力和電力系統(tǒng)正變得越來越普遍，并且越來越需要發(fā)現(xiàn)能源。例如，各種系統(tǒng)可以將各種石化化合物，例如含碳材料，如煤炭和石油焦轉(zhuǎn)化成電能。另外，所述石化化合物被用于生產(chǎn)各種其他材料，如可用于驅(qū)動(dòng)蒸汽驅(qū)動(dòng)的汽輪機(jī)的蒸汽。
將諸如煤炭和石油焦的含碳材料氣化成合成氣體(合成氣)，例如氫和一氧化碳的混合物，是在石化和氣體動(dòng)力汽輪機(jī)行業(yè)眾所周知的工業(yè)方法。在過去二十年中，夾帶流體煤炭氣化器業(yè)已成為合成氣生產(chǎn)的先進(jìn)方法。不過，這種夾帶流體氣化器不能利用快速混合注射器技術(shù)。由于不能使用這種技術(shù)，導(dǎo)致氣化器體積和氣化器資金成本比需要的更高。預(yù)計(jì)快速混合注射器技術(shù)能將所述夾帶流體氣化器體積降低大約一個(gè)數(shù)量級，即降低10％。通過顯著減少氣化器體積實(shí)現(xiàn)這種煤炭氣化器總成本的降低是非常需要的。
從1975年開始，Rocketdyne業(yè)已設(shè)計(jì)并且試驗(yàn)了多種用于煤炭氣化的快速混合注射器。大部分的設(shè)計(jì)和試驗(yàn)項(xiàng)目是在美國能源合同部門的指導(dǎo)下，在1975年到1985年之間進(jìn)行的。在這些DOE項(xiàng)目中使用的主要工作注射器是多部件五個(gè)一組的。每一個(gè)五個(gè)一組的(4-on-1)部件使用四個(gè)高速氣流，它們噴射在中央煤泥流上。所述四個(gè)氣流孔彼此間隔90度設(shè)置在環(huán)繞中央煤泥流的圓周上。氣體射流和中央煤泥流之間的噴射角通常為30度。每一個(gè)五個(gè)一組的部件的大小適合流動(dòng)大約4噸/小時(shí)(即100噸/天)的干煤炭，以便以3600噸/天的能力工作商業(yè)氣化器可以使用大約36個(gè)五個(gè)一組的部件。
一般，已知的用于煤炭氣化的快速混合注射器將氧氣和氧氣與氣流的混合物噴射在泥流上，它是有效的，但是會很快減弱，這是因?yàn)槌霈F(xiàn)的高煤炭/氧氣燃燒溫度非常接近朝向下面的局部氧化環(huán)境條件的注射器。在很多場合下，所述燃燒溫度可能超過5000。另外，這種已知的快速混合注射器在煤泥流中容易堵塞。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，提供了具有氣化室和注射組件的氣化器，它包括兩級泥流分離器和注射器面板，在它上面整合了冷卻系統(tǒng)。所述注射器組件被用于將高壓泥流注入氣化室，并且在氣化室中用高壓泥流沖擊高壓反應(yīng)劑，以便用高壓泥流沖擊高壓反應(yīng)劑，以便產(chǎn)生氣化反應(yīng)，該反應(yīng)能將所述泥流轉(zhuǎn)化成合成氣。
所述兩級泥流分離器包括主腔體，將主要泥流提供到它里面。主腔體包括多個(gè)第一級流體分離器，它們將主泥流分成多個(gè)二級泥流，這些泥流流入多個(gè)二級腔體，這些腔體是從位于第一級流體分離器遠(yuǎn)端的主腔體上延伸的。每一個(gè)二級腔體包括多個(gè)二級流體分離器，它們將每一個(gè)二級泥流分離成多個(gè)三級泥流，這些泥流流入從二級腔體的位于第二級流體分離器遠(yuǎn)端上延伸的多個(gè)流體注射管。所述三級流體作為高壓泥流通過泥流注射管注入氣化室。反應(yīng)劑通過整合在注射器面板上的多個(gè)環(huán)形沖擊孔以高壓噴射在每一個(gè)高壓泥流上。每一個(gè)環(huán)形沖擊孔環(huán)繞一個(gè)相應(yīng)的泥流注射管，它延伸通過注射器面板。具體地講，每一個(gè)環(huán)形沖擊孔產(chǎn)生高壓環(huán)形噴射，它能從360度方向環(huán)形沖擊相應(yīng)的泥流。就是說，所述泥流具有完整的360度的反應(yīng)劑噴射在它上面。
所導(dǎo)致的氣化反應(yīng)在注射器面板上或在靠近它的地方產(chǎn)生了極高溫度和摩擦力的物質(zhì)，例如礦渣。不過整合在注射器面板上的冷卻系統(tǒng)能夠?qū)⒆⑸淦髅姘灞３衷谧阋燥@著減弱或防止高溫和/或摩擦性物質(zhì)對注射器面板的損害的溫度下。
本發(fā)明的特征，功能和優(yōu)點(diǎn)可以通過本發(fā)明的各種實(shí)施方案分別實(shí)現(xiàn)，或者可以在其他實(shí)施方案中組合實(shí)現(xiàn)。


通過詳細(xì)說明和附圖可以全面理解本發(fā)明，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的包括注射器組件和氣化室的氣化系統(tǒng)的等軸示意圖；圖2是用在圖1所示注射器組件上的兩級泥流分離器的剖視圖；圖3是圖1所示注射器組件的剖視圖，表示用于所述注射器組件的注射器面板的冷卻系統(tǒng)的一種實(shí)施方案；圖4是圖3所示注射器面板的一部分等軸示意圖；圖5是圖1所示注射器組件的剖視圖，表示用于注射器面板冷卻系統(tǒng)的另一種實(shí)施方案。
圖6是圖5所示注射器面板一部分的反應(yīng)劑一側(cè)的等軸示意圖；圖7是圖5所示注射器面板一部分的氣化器一側(cè)的等軸示意圖；和圖8是表示利用圖1所示氣化系統(tǒng)氣化含碳材料的方法的流程圖。
在幾個(gè)附圖中，相應(yīng)的附圖標(biāo)記表示相應(yīng)的部件。
具體實(shí)施例方式
以下優(yōu)選實(shí)施方案僅僅是說明性質(zhì)的，并且并非要以任何方式限定本發(fā)明，它的應(yīng)用或用途。另外，正如下文所披露的，由所述優(yōu)選實(shí)施方案所提供的優(yōu)點(diǎn)，是說明性質(zhì)的，并非所有優(yōu)選實(shí)施方案都能提供相同的優(yōu)點(diǎn)或相同程度的優(yōu)點(diǎn)。
圖1表示氣化器系統(tǒng)10，它包括結(jié)合在氣化器18上的注射器組件14。注射器組件14適合將高壓泥流注入氣化室18，并且使高壓反應(yīng)劑沖擊在高壓泥流上，以便在氣化室18內(nèi)發(fā)生氣化反應(yīng)，該反應(yīng)能將泥流轉(zhuǎn)化成合成氣。注射器組件14使諸如煤炭或石油焦的含碳材料與泥流混合，如氮?dú)?，二氧化碳或合成氣，例如氮?dú)夂鸵谎趸嫉幕旌衔?，以便形成所述泥流。然后注射器組件14將所述泥流以高壓注入氣化室18，并且大體上同時(shí)將其他反應(yīng)劑，如氧氣和蒸汽注入氣化室18。具體地講，注射器組件14使其他反應(yīng)劑沖擊在所述泥流上，導(dǎo)致氣化反應(yīng)，該反應(yīng)能產(chǎn)生高能含量的合成氣，例如氫氣和一氧化碳。
正如本文所披露的，注射器組件14和氣化室18可以分別是完整的氣化系統(tǒng)的子系統(tǒng)，能夠用諸如煤炭或石油焦的含碳材料生產(chǎn)合成氣。例如，注射器組件14和氣化室18可以是子系統(tǒng)，即是在待批的專利申請流水號11/081,144中所披露的緊湊型高效一級氣化器系統(tǒng)的部件，該申請的標(biāo)題為緊湊型高效氣化器，申請日為2005年3月16日，轉(zhuǎn)讓給了波音公司，該申請被收作本文參考。
注射器組件14包括兩級泥流分離器22，和多個(gè)泥流注射管26，這些注射管是從兩級泥流分離器22上延伸出來的，并且通過注射器面板30。在典型實(shí)施方案中，注射器組件14包括36個(gè)泥流注射管26。泥流注射管26輸送來自注射組件14的高壓泥流，并且將泥流注入氣化室18。更具體地講，泥流注射管26是大體上空心的管，它的兩端是開放的，以便泥流能夠有效地并且不受妨礙地流動(dòng)。就是說，在泥流通過泥流注射管26時(shí)不進(jìn)行計(jì)量。另外，泥流通過泥流注射管26的流動(dòng)是稠相泥流流動(dòng)。注射器面板30包括用于冷卻面板30的冷卻系統(tǒng)，以便面板30能夠承受由氣化反應(yīng)產(chǎn)生的高溫和摩擦。注射器組件14還包括多個(gè)整合在注射器面板30上的環(huán)狀沖擊孔34。環(huán)狀沖擊孔34在圖4和5中可以更清楚地看出。每一個(gè)環(huán)狀沖擊孔34環(huán)繞一個(gè)相應(yīng)的泥流注射管26，并且它適合使反應(yīng)劑沖擊在由相應(yīng)的泥流注射管26注入的泥流上，以便產(chǎn)生氣化反應(yīng)。
參見圖2，兩級泥流分離器22包括主腔室38，它包括多個(gè)一級流體分離器42，和多個(gè)二級腔室46，它是從主腔室38的位于第一級流體分離器42的遠(yuǎn)端處延伸的。第一級流體分離器42分離泥流的主流并且將它導(dǎo)入多個(gè)二級流體，它們流入二級腔室46。由于所述泥流是稠相泥流，重要的是泥流的定向速度不會發(fā)生突然改變。泥流定向速度的突然改變會導(dǎo)致注射器組件14中的流體通道的封閉或堵塞。
具體地講，正如本文所披露的，對第一級流體分離器42(和第二級流體分離器50，在下文披露)進(jìn)行適當(dāng)?shù)某尚?，并且確定流體注射管26的大小是重要的，這是因?yàn)闅怏w/固體或液體/固體泥流的Bingham塑性性質(zhì)。含碳泥流不是流動(dòng)流體，更適合將它們劃分為Bingham塑料。含碳泥流不具有黏性，相反它們的特征是產(chǎn)生應(yīng)力，和剛性系數(shù)。因此任何時(shí)間，當(dāng)在兩級流體分離器22的內(nèi)壁上產(chǎn)生的剪切應(yīng)力都小于所述流體產(chǎn)生的應(yīng)力時(shí)，所述流體會堵塞所述兩級流體分離器22。這一問題會因?yàn)闇p弱由泥流中的摩擦性固體顆粒對管壁的腐蝕這一事實(shí)而變得更為復(fù)雜。必須保持泥流的速度低于預(yù)定的速度，例如，低于大約50英尺/秒，這又會產(chǎn)生等于或接近塑料屈服應(yīng)力的低的壁剪切應(yīng)力。
因此，在分離泥流并且將其導(dǎo)入二級流體時(shí)，將第一級流體分離器42設(shè)計(jì)成使得泥流的定向速度的變化不會超過大約10度。因此，每一個(gè)第一級流體分離器42與主腔室的中線C1形成角度α，該角度為大約5度-20度。另外，第一級流體分離器42在點(diǎn)48結(jié)合，以便所述流體通道不包括任何圓形或平端體，所述泥流顆?？赡軟_擊在它上面，并且導(dǎo)致注射器組件14中的流體通道的堵塞，例如，在二級腔室46中。因此，在泥流分離時(shí)，在流體通道上沒有急劇的收縮或擴(kuò)張。
另外，泥流注射管26的大小適合保持泥流注射管26內(nèi)的需要的泥流流動(dòng)速度，例如大約30英尺/秒。為了確保泥流和從環(huán)狀沖擊孔中流出的反應(yīng)劑流之間的良好混合，泥流注射管26具有合適的預(yù)定內(nèi)徑，例如大于大約0.500英寸。不過，由于泥流堵塞與泥流注射管26的內(nèi)徑相關(guān)，必須保持高于最小預(yù)定直徑，例如，高于大約0.200英寸。如果所述泥流利用氣體，如二氧化碳，氮?dú)猓瑲錃庾鳛槟嗔鬟\(yùn)送介質(zhì)，所述環(huán)狀沖擊孔34只需要確保噴射在泥流上的反應(yīng)劑之間的良好混合，因此，泥流注射管26可以具有較大的內(nèi)徑，例如，大約0.500英寸。不過，如果將水用作泥流運(yùn)送介質(zhì)，環(huán)狀沖擊孔34必須沖擊泥流，并且將泥流霧化成小的液滴。因此，泥流注射管26必須具有較小的內(nèi)徑，例如大約0.250英寸或更小。因此，對于進(jìn)入氣化室18的相同的泥流輸送速度來說，如果將水用作輸送介質(zhì)的話，注射器組件14將需要比將氣體用作運(yùn)送介質(zhì)時(shí)更大數(shù)量的泥流注射管26，和相應(yīng)的環(huán)狀沖擊孔34。
每一個(gè)二級腔室46包括多個(gè)第二階段的流體分離器50，它們能分離二級流體并且將它導(dǎo)入多個(gè)三級流體，它能流入泥流注射管26。泥流注射管26從二級腔室46在第二階段流體分離器50的遠(yuǎn)端延伸，并且以高壓將泥流注入氣化室18。與第一級流體分離器42類似，重要的是，在第二階段流體分離器50處沒有泥流的定向速度的突然改變。因此，將第二階段流體分離器50設(shè)計(jì)成當(dāng)泥流被分離并且被導(dǎo)入三級流體時(shí)，使得泥流的定向速度的改變不會超過大約10度。
因此，每一個(gè)第二階段流體分離器50與二級腔室46的中線C2形成角度β，該角度為大約5度-20度。另外，第二階段流體分離器50在點(diǎn)52結(jié)合，以便所述流體通道不包括任何圓形或平端體，流體顆?？赡苡绊懖⑶覍?dǎo)致它們與注射組件14中的流體通道橋接，例如，在二級腔室46中。
在一種典型實(shí)施方案中，第一級流體分離器42將主泥流分成六個(gè)二級泥流，并且將這六個(gè)二級泥流導(dǎo)入六個(gè)二級腔室46，所述腔室是從主腔室38上延伸而來的。類似地，每一個(gè)第二階段流體分離器50將相應(yīng)的二級泥流分成六個(gè)三級泥流，并且將相應(yīng)的六個(gè)三級泥流導(dǎo)入六個(gè)相應(yīng)的泥流注射管26，所述注射管是從相應(yīng)的二級腔室46上延伸而來的，因此，在該典型實(shí)施方案中，注射器組件14是36∶1的泥流分離器，因此，主泥流最終分成36個(gè)三級泥流，這些泥流被導(dǎo)入36個(gè)泥流注射管26。
參見圖3和4，在各種實(shí)施方案中，注射器面板30是用多孔金屬篩網(wǎng)制成的，具有通過它延伸的環(huán)狀沖擊孔34。在這種實(shí)施方案中，注射器面板30可以具有任何厚度和結(jié)構(gòu)，適合蒸發(fā)冷卻注射器面板30，以便注射器面板30能夠承受高的氣體溫度，例如接近5000和更高的溫度，并且承受由氣化反應(yīng)產(chǎn)生的摩擦。例如，注射器面板30的厚度可以為大約3/8-3/4英寸，并且是用rigimesh制成的。
最好參見圖4，環(huán)狀沖擊孔34包括多個(gè)孔34A，它們是從注射器面板30的反應(yīng)劑一側(cè)延伸而來的，穿過注射器面板30?？?4A在注射器面板30的氣化器側(cè)面58顯著匯合，以便形成在氣化器側(cè)面58中形成環(huán)狀孔。沖擊從泥流注射管26流出的泥流的反應(yīng)劑是在加壓，例如，大約1200psi的壓力下輸送到注射器組件14的反應(yīng)劑氣管圓頂62中的，通過反應(yīng)劑輸入氣管66輸送。反應(yīng)劑氣管圓頂62中的壓力迫使反應(yīng)劑通過環(huán)狀沖擊孔34，其中，反應(yīng)劑沖擊在從氣化室18內(nèi)的泥流注射管26中流出的泥流。
冷卻系統(tǒng)包括通過多孔金屬注射篩網(wǎng)注射器面板30蒸發(fā)反應(yīng)劑。更具體地講，注射器面板的多孔性使得反應(yīng)劑可以通過多孔的金屬篩網(wǎng)注射器面板30流出，從而冷卻注射器面板30。不過，所述多孔性是這樣的，流過注射器面板30的流體受到明顯的阻礙，或限制，以便在重力作用下只有較少的反應(yīng)劑進(jìn)入氣化室18，這種較少是相對反應(yīng)劑流過環(huán)狀沖擊孔34而言的。例如20英尺/秒與500英尺/秒。例如，輸送到反應(yīng)劑氣管圓頂62中的大約5％或20％的反應(yīng)劑通過多孔注射器面板30，而其余的大約80％-95％的反應(yīng)劑不受妨礙地通過環(huán)狀沖擊孔34。因此，注射器面板30是通過反應(yīng)劑流過多孔注射器面板30蒸發(fā)冷卻的，冷卻到低到足以防止損壞注射器面板30的溫度，例如低于大約1000。由于注射器面板30是蒸發(fā)冷卻的，就是說，反應(yīng)劑，例如蒸汽和氧氣流過多孔注射器面板30，制造面板30的材料只需要與反應(yīng)劑兼容就行，而不需要與通過氣化反應(yīng)所產(chǎn)生的所有其他氣體兼容。就是說，流過多孔注射器面板30的反應(yīng)劑防止了在氣化反應(yīng)中產(chǎn)生的輻射性更強(qiáng)和/或摩擦性更大的氣體和顆粒與多孔注射器面板30接觸。另外，反應(yīng)劑流過多孔注射器面板30，阻止了在多孔注射器面板30上發(fā)生的礦渣腐蝕，因?yàn)檎舭l(fā)流動(dòng)抑制了氣化室18中的所有循環(huán)區(qū)，否則會使得熔融的礦渣接觸多孔注射器面板30。
參見圖5，6和7，在各種其他實(shí)施方案中，注射器面板30包括反應(yīng)劑側(cè)板70，氣化器側(cè)板74，和它們之間的冷卻劑通道78。冷卻系統(tǒng)包括冷卻劑通道78，冷卻劑通過該通道在高壓條件下以適當(dāng)?shù)乃俣?，例如，大約1200psi和50英尺/秒運(yùn)動(dòng)，以便冷卻氣化器側(cè)板74。更具體地講，通過冷卻劑輸入氣管86將諸如蒸汽或水的冷卻劑輸送到環(huán)狀冷卻劑通道入口部分82A。冷卻劑從環(huán)狀冷卻劑通道入口部分82A通過分布在它們之間的冷卻劑輸入通道90流到冷卻劑通道78。然后，冷卻劑流過冷卻劑通道78，通過冷卻劑輸出通道94到達(dá)環(huán)狀冷卻劑通道出口部分82B，在這里冷卻劑通過冷卻劑出口氣管(未示出)排出注射器組件14。一般，環(huán)狀冷卻劑通道入口部分82A和環(huán)狀冷卻劑通道出口部分82B構(gòu)成了總的冷卻劑通道82，它被分成兩半，以便迫使冷卻劑通過輸送通道90和94流過冷卻劑通道78。
在典型實(shí)施方案中，將水用作冷卻劑。水是以大約1200psi的壓力，大約90-120的溫度輸送的。所述水冷卻劑通過冷卻劑通道78，冷卻氣化器側(cè)板74，并且以250-300的溫度離開注射器組件14。
在一種實(shí)施方案中，冷卻劑通道78，即位于反應(yīng)劑側(cè)板70和氣化器側(cè)板74之間的間隙大約為3/8-1/2英寸厚。氣化器側(cè)板74可以用任何金屬，合金或能夠承受灰塵攜帶的酸性氣體50和在低于大約500℃的溫度下摩擦的復(fù)合物制成，所述條件是通過氣化反應(yīng)在氣化器側(cè)板74上產(chǎn)生的。例如，氣化器側(cè)板74可以用過渡金屬制成，如銅或銅合金，如由北美Rockwell公司開發(fā)的NARloy-Z。另外，氣化器側(cè)板74可以具有適合保持低的導(dǎo)熱阻力的任何厚度，例如，大約0.025-0.250英寸。
繼續(xù)參見圖5，6和7，注射器組件14還包括多個(gè)沖擊圓錐部件98，這些部件延伸通過反應(yīng)劑側(cè)板70，冷卻劑通道78和氣化器側(cè)板74。沖擊圓錐部件98安裝在反應(yīng)劑側(cè)板70和氣化器側(cè)板74內(nèi)，與它們連接并且密封，以便冷卻劑流過冷卻劑通道78，不會泄露到反應(yīng)劑氣管圓頂62或氣化室18中。每一個(gè)沖擊圓錐部件98安裝在相應(yīng)一個(gè)泥流注射管26的末端周圍，并且包括一個(gè)環(huán)狀沖擊孔34。在典型實(shí)施方案中，泥流注射管26包埋在沖擊圓錐部件98中，并且用金屬孔密封環(huán)(未示出)密封。由于泥流注射管26沖擊圓錐部件98之間的任何泄露都只會流出其他的反應(yīng)劑，例如，蒸汽和氧氣從反應(yīng)劑氣管圓頂62流過氣化室18，沒有必要在泥流注射管26和沖擊圓錐部件98之間形成完全的密封，例如100％的防泄露。
從圖6和7中可以最清楚地看到，環(huán)狀沖擊孔34包括多個(gè)孔34B，它們從沖擊圓錐部件98的反應(yīng)劑側(cè)面102上延伸，通過沖擊圓錐部件98，并且大體上在沖擊圓錐部件98的氣化器側(cè)面106匯合，以便在氣化器側(cè)面106上形成環(huán)狀孔。噴射泥流的反應(yīng)劑從泥流注射管26中流出，并且在加壓條件下通過反應(yīng)劑入口氣管66(如圖3所示)輸送到注射器組件14的反應(yīng)劑氣管圓頂62。反應(yīng)劑氣管圓頂62中的壓力迫使反應(yīng)劑通過環(huán)狀沖擊孔34，其中，反應(yīng)劑噴射從氣化室18內(nèi)的泥流注射管26中流出的泥流。
圖8是流程圖200，表示利用根據(jù)本發(fā)明各種實(shí)施方案的氣化系統(tǒng)10氣化含碳材料的方法。首先，將主要泥流供應(yīng)到兩級泥流分離器22的主腔室38中，正如用202示出的。然后通過第一級流體分離器42將主泥流分成多個(gè)二級泥流，這些二級泥流流入二級腔室46，正如用204表示的。每一個(gè)二級泥流隨后通過第二級流體分離器50分成多個(gè)三級泥流，這些泥流流入多個(gè)泥流注射管26，正如用206表示的。然后將三級泥流注入氣化室18，并且通過由環(huán)狀沖擊孔34注入的環(huán)狀形狀的反應(yīng)劑噴霧被沖擊，正如用208表示的。反應(yīng)劑沖擊在泥流上，導(dǎo)致了氣化反應(yīng)，該反應(yīng)產(chǎn)生了高能含量合成氣體，例如，氫氣和一氧化碳，正如用210表示的。最后，對注射器面板30進(jìn)行冷卻，以便面板30能夠承受通過氣化反應(yīng)導(dǎo)致的高溫和摩擦，所述高溫和摩擦是通過使反應(yīng)劑沖擊在三級泥流上產(chǎn)生的，正如用212表示的。
在各種實(shí)施方案中，注射器面板30的冷卻是通過用多孔金屬制造注射器面板30，并且通過多孔的金屬面板30蒸發(fā)反應(yīng)劑進(jìn)行冷卻的。在所述實(shí)施方案中，環(huán)狀沖擊孔34設(shè)置在多孔注射器面板30內(nèi)，并且迫使反應(yīng)劑通過每一個(gè)環(huán)狀沖擊孔34。
在各種其他實(shí)施方案中，注射器面板30包括反應(yīng)劑側(cè)板70，氣化器側(cè)板74和位于它們之間的冷卻劑通道78。然后通過讓冷卻劑穿過冷卻劑通道78冷卻氣化器側(cè)板74對注射器面板30進(jìn)行冷卻。在所述實(shí)施方案中，環(huán)狀沖擊孔結(jié)合在注射器面板30上，以便每一個(gè)沖擊圓錐部件98延伸穿過反應(yīng)劑側(cè)板70，冷卻劑通道78和氣化器側(cè)板74。每一個(gè)圓錐部件98包括一個(gè)環(huán)狀沖擊孔34，該孔將環(huán)形形狀的反應(yīng)劑噴霧噴射在從相應(yīng)的泥流注射管26中流出的泥流上。
通過以上說明，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明的廣義的介紹能夠以多種形式實(shí)施。因此，盡管本發(fā)明業(yè)已結(jié)合它的具體實(shí)施例進(jìn)行了說明。本發(fā)明的實(shí)際范圍不應(yīng)當(dāng)局限于這些實(shí)施例，因?yàn)樵谘芯扛綀D，說明書和以下權(quán)利要求書之后，其他的改進(jìn)對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.用于氣化器的注射器組件，所述注射器組件包括兩級泥流分離器；從所述兩級泥流分離器上延伸的多個(gè)泥流注射管；注射器面板，具有通過它延伸的泥流注射管，并且包括用于冷卻注射面板的冷卻系統(tǒng)；整合在所述注射管面板上的多個(gè)環(huán)狀沖擊孔，每一個(gè)環(huán)狀沖擊孔環(huán)繞相應(yīng)的泥流注射管。
2.如權(quán)利要求1的注射器組件，其中，所述兩級泥流分離器包括包括多個(gè)第一級泥流分離器的主腔室；和在第一級泥流分離器的遠(yuǎn)端從主腔室延伸的多個(gè)二級腔室，每一個(gè)二級腔室包括多個(gè)第二級流體分離器，其中，多個(gè)泥流注射管從每一個(gè)所述二級腔室在第二級泥流分離器的遠(yuǎn)端延伸。
3.如權(quán)利要求1的注射器組件，其中，所述注射器面板包括多孔的金屬篩網(wǎng)，它具有穿過它延伸的環(huán)狀沖擊孔，以及包括多孔金屬篩網(wǎng)的冷卻系統(tǒng)，它通過讓反應(yīng)劑流過多孔金屬篩網(wǎng)面板進(jìn)行蒸發(fā)冷卻。
4.如權(quán)利要求1的注射器組件，其中，所述注射器面板包括反應(yīng)劑側(cè)板，氣化器側(cè)板，和位于反應(yīng)劑側(cè)板和氣化器側(cè)板之間的冷卻劑通道，并且冷卻系統(tǒng)包括冷卻劑通道，冷卻劑經(jīng)過該通道以冷卻氣化器側(cè)板。
5.如權(quán)利要求4的注射器組件，其中，氣化器側(cè)板包括過渡金屬。
6.如權(quán)利要求4的注射器組件，其中，所述注射器組件還包括多個(gè)延伸穿過反應(yīng)劑側(cè)板和氣化器側(cè)板的沖擊圓錐部件，每一個(gè)沖擊圓錐部件裝在一個(gè)泥流注射板的末端。
7.如權(quán)利要求6的注射器組件，其中，每一個(gè)沖擊圓錐部件包括一個(gè)環(huán)狀沖擊孔。
8.一種氣化器系統(tǒng)，所述氣化器包括氣化室，其中，通過高壓反應(yīng)劑沖擊高壓干燥的泥流，以便產(chǎn)生氣化反應(yīng)，該反應(yīng)將干燥的泥流轉(zhuǎn)化成合成氣體；和與氣化室連接的注射器組件，用于將高壓干燥泥流注入氣化室，并且使高壓反應(yīng)劑沖擊在高壓高燥泥流上，所述注射器組件包括兩級泥流分離器；從所述兩級泥流分離器上延伸的多個(gè)泥流注射管，適合將干燥的泥流注入氣化室；注射器面板，具有通過它延伸的泥流注射管，并且包括用于所述面板的冷卻系統(tǒng)，以便所述面板能夠承受通過氣化反應(yīng)產(chǎn)生的高壓和摩擦；整合在所述注射管面板上的多個(gè)環(huán)狀沖擊孔，每一個(gè)環(huán)狀沖擊孔環(huán)繞相應(yīng)的泥流注射管，適合使反應(yīng)劑沖擊在由相應(yīng)的泥流注射管注入的干燥泥流上，以便產(chǎn)生氣化反應(yīng)。
9.權(quán)利要求8的氣化器系統(tǒng)，其中，兩級泥流分離器包括主腔室，該主腔室包括多個(gè)第一級泥流分離器，適合將干燥泥流的主流分離并引導(dǎo)成多個(gè)二級泥流，它們流入在第一級泥流分離器的遠(yuǎn)端從主腔室延伸的多個(gè)二級腔室。
10.權(quán)利要求9的氣化器系統(tǒng)，其中，所述兩級泥流分離器的二級腔室包括多個(gè)第二級泥流分離器，適合將二級泥流分離并引導(dǎo)成多個(gè)三級泥流，它們流入每一個(gè)二級腔室在第二級流體分離器遠(yuǎn)端延伸的泥流注射管。
11.權(quán)利要求8的氣化器系統(tǒng)，其中，注射器面板包括多孔的金屬篩網(wǎng)，它具有通過它延伸的環(huán)狀沖擊孔，并且，所述冷卻系統(tǒng)包括多孔的金屬篩網(wǎng)注射器面板，該面板通過從它里面流過的反應(yīng)劑進(jìn)行蒸發(fā)冷卻。
12.權(quán)利要求8的氣化器系統(tǒng)，其中，注射器面板包括反應(yīng)器側(cè)板，氣化器側(cè)板和位于它們之間的冷卻劑通道，并且，所述冷卻系統(tǒng)包括冷卻劑通道，冷卻劑通過它流動(dòng)，以便冷卻氣化器側(cè)板。
13.權(quán)利要求12的氣化器系統(tǒng)，其中，所述氣化器側(cè)板包括過渡金屬。
14.權(quán)利要求12的氣化器系統(tǒng)，其中，注射器組件還包括多個(gè)通過反應(yīng)劑側(cè)板、冷卻劑通道和氣化器側(cè)板延伸的多個(gè)沖擊圓錐部件，每一個(gè)沖擊圓錐部件裝在所述泥流注射管之一的末端。
15.權(quán)利要求14的氣化器系統(tǒng)，其中，每一個(gè)沖擊圓錐部件包括一個(gè)環(huán)狀沖擊孔。
16.一種氣化含碳材料的方法，所述方法包括將主泥流輸送到注射器組件的兩級泥流分離器的主腔室；將主泥流分離成多個(gè)二級泥流，這些泥流流入從主腔室在多個(gè)第一級流體分離器的遠(yuǎn)端處延伸的多個(gè)二級腔室中；將每一個(gè)二級泥流分離成多個(gè)三級泥流，這些泥流流入從每一個(gè)二級腔室在多個(gè)第二級流體分離器遠(yuǎn)端處延伸的多個(gè)泥流注射管；通過泥流注射管將三級泥流注入與注射器組件連接的氣化室；在氣化室中通過整合在注射器組件面板上的多個(gè)環(huán)狀沖擊孔使反應(yīng)劑的多個(gè)環(huán)狀形狀的噴霧沖擊在一個(gè)相應(yīng)的三級泥流上，其中，每一個(gè)沖擊孔環(huán)繞相應(yīng)的泥流注射管；和冷卻所述面板，以便所述面板能夠承受通過氣化反應(yīng)導(dǎo)致的高溫和摩擦，所述氣化反應(yīng)是通過使反應(yīng)劑沖擊在三級泥流上產(chǎn)生的。
17.權(quán)利要求16的方法，其中，冷卻注射器組件面板包括生產(chǎn)所述多孔金屬面板；和通過所述多孔金屬面板蒸發(fā)反應(yīng)劑。
18.權(quán)利要求17的方法，其中，使每一個(gè)環(huán)形形狀的反應(yīng)劑噴霧沖擊包括在多孔金屬面板上形成環(huán)狀沖擊孔；和迫使反應(yīng)劑通過每一個(gè)環(huán)狀沖擊孔。
19.權(quán)利要求16的方法，其中，冷卻所述注射器面板包括將所述面板制作成包括反應(yīng)劑側(cè)板、氣化器側(cè)板和位于它們之間的冷卻劑通道；和讓冷卻劑通過所述冷卻劑通道，以便冷卻氣化器側(cè)板。
20.權(quán)利要求19的方法，其中，使每一個(gè)環(huán)形形狀的反應(yīng)劑噴霧沖擊包括將多個(gè)沖擊圓錐部件結(jié)合在注射器組件面板上，以便每一個(gè)沖擊圓錐部件延伸穿過反應(yīng)劑側(cè)板、冷卻通道和氣化器側(cè)板，其中，每一個(gè)圓錐部件包括一個(gè)環(huán)狀沖擊孔；和迫使反應(yīng)劑通過每一個(gè)環(huán)狀沖擊孔。
全文摘要
一種氣化器注射組件，包括兩級泥流分離器和在它上面整合了冷卻系統(tǒng)的注射器面板。所述兩級泥流分離器包括主腔室，在它里面提供主泥流。主腔室包括多個(gè)第一級分離器，該分離器將主泥流分離成多個(gè)二級泥流，這些泥流流入從主腔室上延伸的多個(gè)二級腔室，每一個(gè)二級腔室包括多個(gè)第二級泥流分離器，這些分離器將每一個(gè)二級泥流分離成多個(gè)三級泥流，這些泥流流入從二級腔室上延伸的多個(gè)泥流注射管。三級泥流是通過泥流注射管以高壓泥流形式注入氣化室的。反應(yīng)劑在高壓下以環(huán)形形狀的噴霧形式通過整合在注射器面板上的多個(gè)環(huán)狀沖擊孔沖擊在每一個(gè)高壓泥流上。整合在注射器面板上的冷卻劑系統(tǒng)將注射器面板保持在足以明顯減弱或防止通過所引起的氣化反應(yīng)產(chǎn)生的高溫和/或摩擦物質(zhì)損壞注射器面板的溫度下。
文檔編號C10J3/50GK1903998SQ200610077239
公開日2007年1月31日 申請日期2006年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月29日
發(fā)明者K·M·斯普勞斯, S·范漢吉, D·R·馬休斯 申請人:聯(lián)合工藝公司