專利名稱：用于進(jìn)料噴射器多冷卻通道的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體涉及聯(lián)合循環(huán)功率系統(tǒng)，并且更具體地涉及用于冷卻進(jìn)料噴射器的 方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
至少一些已知的用于發(fā)電的聯(lián)合循環(huán)功率系統(tǒng)包括與至少一個(gè)產(chǎn)生功率的渦輪 系統(tǒng)相集成的氣化系統(tǒng)。例如，已知的氣化器將燃料、空氣或氧氣、蒸汽和/或石灰石 的混合物轉(zhuǎn)化成部分被氧化氣體(有時(shí)稱為“合成氣”)的輸出。合成氣供應(yīng)到燃?xì)鉁u 輪發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒器，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)為發(fā)電機(jī)提供功率，發(fā)電機(jī)供應(yīng)電功率到電網(wǎng)。來 自至少一些已知燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣供應(yīng)到熱回收蒸汽發(fā)生器，其產(chǎn)生蒸汽用于驅(qū)動(dòng) 蒸汽渦輪。由蒸汽渦輪產(chǎn)生的功率還驅(qū)動(dòng)提供附加電功率到電網(wǎng)的發(fā)電機(jī)。至少一些已知?dú)饣到y(tǒng)使用至少一個(gè)進(jìn)料噴射器以供應(yīng)燃料進(jìn)入聯(lián)接在氣化系 統(tǒng)內(nèi)的反應(yīng)容器。已知進(jìn)料噴射器暴露于反應(yīng)容器內(nèi)的溫度極限。具體地，已知進(jìn)料噴 射器的尖端暴露于可抑制進(jìn)料噴射器的有效操作和/或縮短進(jìn)料噴射器的使用壽命的反 應(yīng)溫度。此外，已知進(jìn)料噴射器還暴露于在反應(yīng)容器內(nèi)流動(dòng)的合成氣中的腐蝕元素。隨 著時(shí)間的推移，暴露于這種元素可不利地影響操作和/或縮短已知進(jìn)料噴射器的使用壽 命。為了有助于防止對(duì)進(jìn)料噴射器的損壞，至少一些已知?dú)饣到y(tǒng)使用閉合回路水 系統(tǒng)以供應(yīng)冷卻水到進(jìn)料噴射器。然而，冷卻系統(tǒng)沒有集成到進(jìn)料噴射器并且冷卻系統(tǒng) 和噴射器之間的分離允許對(duì)噴射器的熱損壞。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)實(shí)施例中，進(jìn)料噴射器包括導(dǎo)管和冷卻通路，導(dǎo)管包括沿導(dǎo)管的縱向軸 線延伸到遠(yuǎn)端開口的流動(dòng)通路，冷卻通路集成到導(dǎo)管并且包圍遠(yuǎn)端開口。冷卻通路構(gòu)造 成周向地圍繞遠(yuǎn)端開口引導(dǎo)冷卻劑流，其中，冷卻通路包括多個(gè)軸向隔開的流動(dòng)室。在另一個(gè)實(shí)施例中，冷卻噴射器尖端的方法包括供應(yīng)冷卻劑流到形成在噴射器 尖端中的第一流動(dòng)室，引導(dǎo)冷卻劑流穿過形成在第一流動(dòng)室中的多個(gè)軸向?qū)R、徑向隔 開的冷卻劑通路，并且引導(dǎo)冷卻劑流穿過軸向隔開的第二流動(dòng)室。在又一個(gè)實(shí)施例中，氣化器包括壓力容器和延伸穿過壓力容器的進(jìn)料噴射器。 進(jìn)料噴射器包括在進(jìn)料噴射器的遠(yuǎn)端處的噴嘴尖端。進(jìn)料噴射器還包括包圍遠(yuǎn)端開口的 集成冷卻通路，其中，冷卻通路構(gòu)造成周向地圍繞遠(yuǎn)端開口引導(dǎo)冷卻劑流。冷卻通路至 少包括第一、第二和第三軸向隔開的流動(dòng)室。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的示例性聯(lián)合循環(huán)功率系統(tǒng)的示意圖；圖2是可與圖1中示出的聯(lián)合循環(huán)功率系統(tǒng)一起使用的示例性氣化器的示意性側(cè)視圖；圖3是圖2中示出的進(jìn)料噴射器的示例性實(shí)施例的側(cè)視截面圖；圖4是沿圖3中示出的線A-A截取的進(jìn)料噴射器的平面圖；圖5是沿圖3中示出的線B-B截取的進(jìn)料噴射器的平面圖；以及圖6是沿圖3中示出的線C-C截取的進(jìn)料噴射器的平面圖。
具體實(shí)施例方式以下詳細(xì)描述通過示例而不是通過限制示出本公開。該描述清楚地使本領(lǐng)域技 術(shù)人員能夠形成和使用本公開，并且描述本公開的若干實(shí)施例、修改、變更、替代和使 用，包括目前被認(rèn)為是實(shí)施本公開的最佳實(shí)施方式。本公開描述為應(yīng)用于優(yōu)選實(shí)施例， 即提供多通道冷卻到進(jìn)料噴射器以改善系統(tǒng)性能。然而，應(yīng)預(yù)期的是，本公開具有到在 工業(yè)、商業(yè)和住宅應(yīng)用中的管道系統(tǒng)和管道系統(tǒng)構(gòu)件的普遍應(yīng)用。圖1是示例性已知聯(lián)合循環(huán)功率系統(tǒng)50的示意圖。系統(tǒng)50通常包括主空氣壓 縮機(jī)52、以流體連通的方式聯(lián)接到壓縮機(jī)52的空氣分離單元54、以流體連通的方式聯(lián)接 到空氣分離單元54的氣化器56、以流體連通的方式聯(lián)接到氣化器56的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī) 10以及蒸汽渦輪58。在操作中，壓縮機(jī)52壓縮被引導(dǎo)到空氣分離單元54的環(huán)境空氣。在一些實(shí)施 例中，除壓縮機(jī)52之外或替代地，來自燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮機(jī)12的壓縮空氣供應(yīng)到空氣 分離單元54?？諝夥蛛x單元54使用壓縮空氣以產(chǎn)生氧氣由氣化器56使用。更具體地， 空氣分離單元54將壓縮空氣分離成分離的氧氣(02)流和有時(shí)稱為“過程氣體”的氣態(tài) 副產(chǎn)物。由空氣分離單元54產(chǎn)生的過程氣體包括氮?dú)獠⑶冶疚闹袑⒎Q為“氮?dú)膺^程氣 體”(NPG)。NPG也可包括其它氣體，諸如但不限制于氧氣和/或氬氣。例如，在一 些實(shí)施例中，NPG包括在大約95%與大約100%之間的氮?dú)狻?2流被引導(dǎo)到氣化器56 用于產(chǎn)生部分被氧化氣體，本文中稱為“合成氣”作為燃料由燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10使用， 如以下更加詳細(xì)所描述的。在一些已知系統(tǒng)50中，至少一些NPG流從空氣分離單元54 排出到大氣。而且，在一些已知系統(tǒng)50中，一些NPG流被注入燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒器 14內(nèi)的反應(yīng)區(qū)(未示出)以有助于控制發(fā)動(dòng)機(jī)10的排放，并且更具體地以有助于降低燃 燒溫度和降低來自發(fā)動(dòng)機(jī)10的一氧化氮排放。在示例性實(shí)施例中，系統(tǒng)50包括壓縮機(jī) 60，用于在注入反應(yīng)區(qū)之前壓縮氮?dú)膺^程氣體流。氣化器56將燃料、由空氣分離單元54供應(yīng)的02、蒸汽和/或石灰石的混合物轉(zhuǎn) 化成作為燃料由燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10使用的合成氣的輸出。盡管氣化器56可使用任何燃 料，但是在一些已知系統(tǒng)50中，氣化器56使用煤、石油焦、殘油、油乳劑、浙青砂和/ 或其它類似燃料。在一些已知系統(tǒng)50中，由氣化器56產(chǎn)生的合成氣包括二氧化碳。在 示例性實(shí)施例中，由氣化器52產(chǎn)生的合成氣在被引導(dǎo)到燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒器14用于其 燃燒之前在清潔裝置62中進(jìn)行清潔。二氧化碳(C02)可在清潔期間從合成氣中分離， 并且在一些已知系統(tǒng)50中，可排出到大氣。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10驅(qū)動(dòng)供應(yīng)電功率到電網(wǎng) (未示出)的發(fā)電機(jī)64。來自燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的廢氣被引導(dǎo)到熱回收蒸汽發(fā)生器66， 其產(chǎn)生蒸汽用于驅(qū)動(dòng)蒸汽渦輪58。由蒸汽渦輪58產(chǎn)生的功率驅(qū)動(dòng)提供電功率到電網(wǎng)的發(fā) 電機(jī)68。在一些已知系統(tǒng)50中，來自熱回收蒸汽發(fā)生器66的蒸汽供應(yīng)到氣化器56用于產(chǎn)生合成氣。此外，在示例性實(shí)施例中，系統(tǒng)50包括泵70，其從蒸汽發(fā)生器66供應(yīng)蒸汽72 到氣化器56內(nèi)的輻射合成氣冷卻器(未示出)以有助于冷卻在氣化器56內(nèi)流動(dòng)的合成 氣。蒸汽72被引導(dǎo)穿過輻射合成氣冷卻器，其中，水72轉(zhuǎn)化成蒸汽74。蒸汽74然后 返回至蒸汽發(fā)生器66用于在氣化器56或蒸汽渦輪58內(nèi)使用。圖2是示例性先進(jìn)固體移除氣化器200的示意圖，其包括集成的輻射合成氣冷卻 器300。氣化器200可與諸如系統(tǒng)50(圖1中示出)的功率系統(tǒng)一起使用。在示例性實(shí) 施例中，氣化器200包括上部殼體202、下部殼體204以及在它們之間延伸的大致圓柱形 的容器主體206。進(jìn)料噴射器208貫穿上部殼體202以使燃料流能夠被引導(dǎo)進(jìn)入氣化器 200。更具體地，流過噴射器208的燃料途經(jīng)限定在噴射器208中的一個(gè)或更多個(gè)通路 209并且以預(yù)定樣式212通過噴嘴210排入限定在氣化器200中的反應(yīng)區(qū)214。燃料在進(jìn) 入噴嘴210之前可與其它物質(zhì)混合，和/或當(dāng)從噴嘴210排出時(shí)可與其它物質(zhì)混合。例 如，燃料在進(jìn)入噴嘴210之前可與從系統(tǒng)50的過程中回收的細(xì)料(fine)混合和/或燃料 可在噴嘴210處或在噴嘴210下游與諸如空氣或氧氣的氧化劑混合。在示例性實(shí)施例中，反應(yīng)區(qū)214限定為豎直定向的、大體圓柱形的空間，其以 串行流體連通的方式與噴嘴210大致對(duì)齊。反應(yīng)區(qū)214的外圍由耐熱壁216限定，耐熱 壁216包括諸如耐熱鎳鉻鐵合金管道218的結(jié)構(gòu)基底以及大致抵抗包含在反應(yīng)區(qū)214內(nèi)的 高溫和高壓的作用的耐熱覆層220。在示例性實(shí)施例中，耐熱壁216的出口端222包括收 斂式出口噴嘴224，其有助于在反應(yīng)區(qū)214中維持預(yù)定的背壓，同時(shí)允許在反應(yīng)區(qū)214中 生成的氧化產(chǎn)物和合成氣離開反應(yīng)區(qū)214。氧化產(chǎn)物可包括氣態(tài)副產(chǎn)物、通常形成在耐熱 覆層220上的熔渣和/或懸浮地?cái)y帶在氣態(tài)副產(chǎn)物中的精細(xì)顆粒物質(zhì)。在離開反應(yīng)區(qū)214之后，可流動(dòng)的熔渣和固體熔渣重力供給進(jìn)入聯(lián)接到底部殼 體204的閉鎖式料斗226。閉鎖式料斗226維持將可流動(dòng)的熔渣淬火成易碎固體材料的水 位，易碎固體材料當(dāng)從氣化器200移除時(shí)可被打碎成更小碎片。在示例性實(shí)施例中，閉 鎖式料斗226捕獲離開反應(yīng)區(qū)214的精細(xì)顆粒的近似百分之九十。在示例性實(shí)施例中，環(huán)形通路228至少部分地圍繞反應(yīng)區(qū)214。通路228由在內(nèi) 圍的耐熱壁216和圓柱形殼體230部分地限定，圓柱形殼體230在第一通路228的徑向外 圍處與反應(yīng)區(qū)214大致共軸地對(duì)齊。第一通路228在頂部通過上部凸緣232密封。氣態(tài) 副產(chǎn)物和任何殘余精細(xì)顆粒從在反應(yīng)區(qū)214中的向下方向234被引導(dǎo)到在通路228中的向 上方向236。在出口噴嘴224處的快速改變方向有助于從氣態(tài)副產(chǎn)物中分離精細(xì)顆粒和進(jìn) 行熔渣分離。氣態(tài)副產(chǎn)物和任何殘余精細(xì)顆粒被引導(dǎo)向上穿過通路228至出口 238。當(dāng)氣態(tài)副 產(chǎn)物被引導(dǎo)穿過通路228時(shí)，熱量可從氣態(tài)副產(chǎn)物和精細(xì)顆粒中回收。例如，在一個(gè)實(shí) 施例中，氣態(tài)副產(chǎn)物以近似華氏2500°的溫度進(jìn)入通路228并且以近似華氏1800°的溫 度離開通路228。氣態(tài)副產(chǎn)物和精細(xì)顆粒穿過出口 238從通路228排出并且被引導(dǎo)進(jìn)入 第二環(huán)形通路240，其中，氣態(tài)副產(chǎn)物和精細(xì)顆粒改變方向到向下的流動(dòng)方向241。當(dāng)氣 態(tài)副產(chǎn)物和精細(xì)顆粒流過通路240時(shí)，使用例如過熱管242可回收熱量，過熱管242將來 自氣態(tài)副產(chǎn)物流和精細(xì)顆粒的熱量傳遞到流過過熱管242的蒸汽。例如，在一個(gè)實(shí)施例 中，氣態(tài)副產(chǎn)物以近似華氏1800°的溫度進(jìn)入通路240并且以近似華氏1500°的溫度離開通路240。當(dāng)氣態(tài)副產(chǎn)物流和精細(xì)顆粒到達(dá)通路240的底端244時(shí)，通路240朝閉鎖式料斗 226收斂。更具體地，在底端244處，氣態(tài)副產(chǎn)物流和精細(xì)顆粒被引導(dǎo)向上穿過使氣態(tài)副 產(chǎn)物流和精細(xì)顆粒降低過熱的噴水246。從氣態(tài)副產(chǎn)物流和精細(xì)顆粒中移除的熱量?jī)A向 于蒸發(fā)噴水246并且使精細(xì)顆粒聚集，使得精細(xì)顆粒形成落入下部殼體204中的較大的灰 塊。氣態(tài)副產(chǎn)物流和殘余精細(xì)顆粒在反方向上被引導(dǎo)朝向包圍底端244的穿孔板248。 水位維持為高于穿孔板248以有助于從氣態(tài)副產(chǎn)物流中移除附加精細(xì)顆粒。當(dāng)氣態(tài)副產(chǎn) 物流和殘余精細(xì)顆粒滲透過穿孔板248時(shí)，包含在流中的精細(xì)顆粒夾在水中并且被攜帶 穿過穿孔進(jìn)入形成在底部殼體204中的儲(chǔ)槽。限定在閉鎖式料斗226與底部殼體204之 間的間隙250使精細(xì)顆粒能夠流入閉鎖式料斗226，其中，有助于精細(xì)顆粒從氣化器200 中移除。夾帶物分離器254環(huán)繞下部殼體204的上端。更具體地，分離器254高于穿孔 板248并且高于覆蓋穿孔板248的水位。夾帶物分離器254可以是例如氣旋式或離心式 分離器，其包括使流過其中的氣態(tài)副產(chǎn)物和殘余精細(xì)顆粒進(jìn)行漩渦運(yùn)動(dòng)的切向進(jìn)口或?qū)?向葉片。顆粒通過離心力向外投向分離器254的壁，其中，精細(xì)顆粒聚結(jié)并且重力供給 到分離器底部殼體204。此外，任何殘余精細(xì)顆粒沖擊網(wǎng)墊，與其它顆粒聚集并且被沖到 底部殼體204?？蛇x地，夾帶物分離器254可為葉片類型，諸如人字形分離器或撞擊式分離 器。在人字形分離器中，氣態(tài)副產(chǎn)物經(jīng)過葉片之間并且被迫以曲折形或鋸齒形樣式移 動(dòng)。夾帶的顆粒和任何液滴不能跟隨氣體流線，并且在聚結(jié)之前撞擊葉片表面，其中， 顆粒重力供給進(jìn)入底部殼體204。諸如鉤狀物和袋狀物的特征可增加到葉片的側(cè)面以有助 于改善顆粒和液滴捕集。此外，可堆集人字形格柵以提供一系列分離級(jí)。類似地，當(dāng)氣 態(tài)副產(chǎn)物和精細(xì)顆粒經(jīng)過彎曲葉片時(shí)，撞擊式分離器形成氣旋運(yùn)動(dòng)。自旋運(yùn)動(dòng)形成，其 使夾帶顆粒和任何液滴被迫靠向容器壁，其中，夾帶顆粒和任何液滴可收集在底部殼體 204 中。氣態(tài)副產(chǎn)物流和任何殘余精細(xì)顆粒進(jìn)入分離器254，其中，大致全部任何殘余夾 帶顆粒和/或液滴從氣態(tài)副產(chǎn)物流中移除。氣態(tài)副產(chǎn)物流穿過出口 256離開氣化器200 用于進(jìn)一步處理。圖3是進(jìn)料噴射器208 (圖2中示出)的示例性實(shí)施例的側(cè)視截面圖。在示例性 實(shí)施例中，進(jìn)料噴射器208包括大致圓柱形的導(dǎo)管302和在噴嘴210處終止的收斂式遠(yuǎn)端 304。圖3中二維地示出進(jìn)料噴射器的僅僅一部分。圖3中的視圖圍繞縱向軸線306旋 轉(zhuǎn)以形成遠(yuǎn)端304的三維視圖。遠(yuǎn)端304包括相對(duì)于軸線306收斂的徑向內(nèi)部側(cè)壁308 和側(cè)壁308的直徑相對(duì)的部分(圖3中未示出)。徑向外部側(cè)壁310相對(duì)于內(nèi)側(cè)壁308傾 斜地延伸以形成發(fā)散環(huán)形通道312，其圍繞遠(yuǎn)端304周向地延伸接近噴嘴210。在示例性實(shí)施例中，通道312通過可聯(lián)接到側(cè)壁308和310的端蓋316在遠(yuǎn)側(cè) 開口 314處封閉以形成第一流動(dòng)室318，其構(gòu)造成引導(dǎo)冷卻劑流周向地圍繞諸如噴嘴210 的遠(yuǎn)端開口。在示例性實(shí)施例中，端蓋316在周向焊件320和322處聯(lián)接到側(cè)壁308和 310。在可選實(shí)施例中，使用其它聯(lián)接方法。端蓋316包括端壁324、徑向內(nèi)部側(cè)壁326 和徑向外部側(cè)壁328。側(cè)壁326和328中的每個(gè)構(gòu)造成配合到側(cè)壁308和310，分別用于配合端蓋316到遠(yuǎn)端304。端蓋316包括徑向內(nèi)部隔離壁330和徑向外部隔離壁332，其 各大致垂直地從端壁324延伸。隔離壁330和332圍繞端壁324周向地延伸。環(huán)形頂圈 334聯(lián)接到側(cè)壁326和328，使得頂圈334的表面336與隔離壁330和332的遠(yuǎn)端配合。 描述的各種側(cè)壁和蓋子形成圍繞遠(yuǎn)端304周向地延伸的多個(gè)冷卻劑通路337。第二環(huán)形頂蓋338在側(cè)壁308與310之間聯(lián)接以形成與第一流動(dòng)室318軸向隔開 的第二流動(dòng)室340。第三軸向隔開的流動(dòng)室342也形成在頂蓋338與側(cè)壁308和310之 間。三個(gè)流動(dòng)室318、340和342使用第一流動(dòng)端口 344和第二流動(dòng)端口 346而處于串行 流體連通，該第一流動(dòng)端口 344形成在頂圈334中，以允許流從第一室318到第二流動(dòng)室 340，第二流動(dòng)端口 346形成在第二流動(dòng)室340與第三流動(dòng)室342之間的頂蓋338中。冷卻劑進(jìn)口 348聯(lián)接到側(cè)壁328中的進(jìn)口孔口 350以允許冷卻劑流入徑向外部通 路337。在可選實(shí)施例中，冷卻劑進(jìn)口 348聯(lián)接到徑向內(nèi)部通路341。冷卻劑出口 352 聯(lián)接到穿過側(cè)壁310的出口孔口 354，使得冷卻劑可從第三流動(dòng)室342流入冷卻劑出口 352。在示例性實(shí)施例中，冷卻劑通過圍繞噴射器208的外圍周向地延伸的冷卻回路356 供應(yīng)到冷卻劑進(jìn)口 348。冷卻回路356包括較大直徑管道358的多個(gè)圈，其過渡到冷卻管 道360的較小圈的另外多個(gè)圈。冷卻回路356包圍進(jìn)料噴射器208的外圍，包括大致圓 柱形的導(dǎo)管302和通道312的至少一部分。在操作中，冷卻劑流循環(huán)通過冷卻回路356。冷卻劑流的至少一部分被引導(dǎo)穿 過冷卻劑進(jìn)口 348并且進(jìn)入徑向外部通路337。冷卻劑流被周向地引導(dǎo)穿過外部通路337 并且進(jìn)入附近的徑向內(nèi)部通路339。冷卻劑流以同樣的方式被周向地引導(dǎo)穿過每個(gè)徑向 內(nèi)部通路直到冷卻劑流到達(dá)最內(nèi)部的通路，在示例性實(shí)施例中為通路341。冷卻劑流然 后被引導(dǎo)穿過端口 344進(jìn)入第二流動(dòng)室340。冷卻劑流被周向地引導(dǎo)穿過第二流動(dòng)室340 至端口 346，在此處，冷卻劑流被引導(dǎo)進(jìn)入第三流動(dòng)室342。冷卻劑流被周向地引導(dǎo)穿過 第三流動(dòng)室342至冷卻劑出口 352，在此處，冷卻劑流被引導(dǎo)進(jìn)入冷卻回路356的冷卻劑 返回部分。圖4是沿線A-A(圖3中示出)截取的進(jìn)料噴射器208的平面圖。進(jìn)料噴射器 208包括大致同心地圍繞軸線306的側(cè)壁326和328與隔離壁330和332布置。隔離壁330 和332不完全地包圍導(dǎo)管209，而是包括開口以允許冷卻劑流從徑向外部通路被引導(dǎo)到附 近的徑向內(nèi)部通路以有助于冷卻劑的螺旋流穿過第一流動(dòng)室318。在示例性實(shí)施例中，流 動(dòng)室318使用在鄰近的側(cè)壁和隔離壁之間延伸的分流器壁以三通路螺旋進(jìn)行構(gòu)造。第一 分流器壁402在側(cè)壁328與隔離壁332之間聯(lián)接以將流從通路337引導(dǎo)到通路339。第 二分流器壁404在隔離壁332與隔離壁330之間聯(lián)接以將流從通路339引導(dǎo)到通路341。 第三分流器壁406在隔離壁330與側(cè)壁326之間聯(lián)接以防止從通路339直接到端口 344的 短路流。圖5是沿線B-B (圖3中示出)截取的進(jìn)料噴射器208的平面圖。分流器壁502 在側(cè)壁310與側(cè)壁308之間聯(lián)接以防止從端口 344直接到端口 346的短路流。圖6是沿線C-C (圖3中示出)截取的進(jìn)料噴射器208的平面圖。第三流動(dòng)室 342將流從端口 346引導(dǎo)到出口 352。以上描述的冷卻氣化器進(jìn)料噴射器的方法和系統(tǒng)節(jié)省成本并且高度可靠。該方 法和系統(tǒng)有助于進(jìn)料噴射器使用多冷卻通道路徑進(jìn)行冷卻，以基于相對(duì)反應(yīng)區(qū)的位置或路徑提供最佳冷卻流。系統(tǒng)包括在進(jìn)料噴射器尖端底部表面附近的冷卻通道中的螺旋路 徑，并且在第二和第三層通道中通道截面面積增加以有助于消除噴射器壁的變薄和提供 增強(qiáng)的冷卻。因此，本發(fā)明的以上描述的實(shí)施例有助于以節(jié)省成本的并且可靠的方式操 作部分氧化系統(tǒng)。 盡管本公開的實(shí)施例依據(jù)各種特定實(shí)施例進(jìn)行描述，但是將認(rèn)識(shí)到的是，本公 開的實(shí)施例可與在權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的改變一起進(jìn)行實(shí)踐。
權(quán)利要求
1.一種進(jìn)料噴射器，包括導(dǎo)管，其包括沿所述導(dǎo)管的縱向軸線延伸到遠(yuǎn)端開口的流動(dòng)通路；和冷卻通路，其集成到所述導(dǎo)管并且包圍所述遠(yuǎn)端開口，所述冷卻通路構(gòu)造成周向地 圍繞所述遠(yuǎn)端開口引導(dǎo)冷卻劑流，所述冷卻通路包括多個(gè)軸向隔開的流動(dòng)室。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進(jìn)料噴射器，其特征在于，所述冷卻通路在所述通路朝向所 述遠(yuǎn)端開口的方向上發(fā)散。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進(jìn)料噴射器，其特征在于，所述多個(gè)軸向隔開的流動(dòng)室包括 包圍所述遠(yuǎn)端開口的第一流動(dòng)室。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的進(jìn)料噴射器，其特征在于，所述第一流動(dòng)室包括多個(gè)軸向?qū)?齊、徑向隔開的流動(dòng)通路。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的進(jìn)料噴射器，其特征在于，徑向內(nèi)部流動(dòng)通路與軸向?qū)R的 徑向外部流動(dòng)通路以流體連通的方式聯(lián)接。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的進(jìn)料噴射器，其特征在于，所述第一流動(dòng)室包括穿過多個(gè)軸 向?qū)R、徑向隔開的流動(dòng)通路的徑向螺旋流動(dòng)路徑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的進(jìn)料噴射器，其特征在于，所述徑向螺旋流動(dòng)路徑包括徑向 朝外螺旋流動(dòng)路徑，其穿過鄰近所述導(dǎo)管的徑向內(nèi)部第一流動(dòng)通路、穿過鄰近的徑向外 部第二流動(dòng)通路并且穿過徑向最外部第三流動(dòng)通路。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的進(jìn)料噴射器，其特征在于，徑向最外部流動(dòng)通路與軸向隔開 的鄰近流動(dòng)室以流體連通的方式聯(lián)接。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的進(jìn)料噴射器，其特征在于，所述徑向螺旋流動(dòng)路徑包括徑向 朝內(nèi)螺旋流動(dòng)路徑，其穿過鄰近所述導(dǎo)管的徑向最外部第一流動(dòng)通路、穿過鄰近的徑向 內(nèi)部第二流動(dòng)通路并且穿過徑向內(nèi)部第一流動(dòng)通路。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的進(jìn)料噴射器，其特征在于，徑向最內(nèi)部流動(dòng)通路與軸向隔 開的鄰近流動(dòng)室以流體連通的方式聯(lián)接。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進(jìn)料噴射器，其特征在于，所述多個(gè)軸向隔開的流動(dòng)室包 括軸向地鄰近所述第一流動(dòng)室的第二流動(dòng)室，所述第二流動(dòng)室包圍所述導(dǎo)管。
12.—種冷卻噴射器尖端的方法，所述方法包括供應(yīng)冷卻劑流到形成在所述噴射器尖端中的第一流動(dòng)室；引導(dǎo)所述冷卻劑流穿過形成在所述第一流動(dòng)室中的多個(gè)軸向?qū)R、徑向隔開的冷卻 劑通路；以及引導(dǎo)所述冷卻劑流穿過軸向隔開的第二流動(dòng)室。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法還包括引導(dǎo)所述冷卻劑流從 所述第二流動(dòng)室穿過軸向隔開的第三流動(dòng)室。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，引導(dǎo)所述冷卻劑流穿過多個(gè)軸向?qū)?齊、徑向隔開的冷卻劑通路包括引導(dǎo)所述冷卻劑流，其中，每個(gè)隨后的通路的截面面積 從在前的通路的截面面積發(fā)生變化。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，引導(dǎo)所述冷卻劑流穿過軸向隔開的第 二流動(dòng)室包括引導(dǎo)所述冷卻劑流，其中，所述第二流動(dòng)室的截面面積不同于所述第一流 動(dòng)室的截面面積。
16.—種氣化器，包括壓力容器；和進(jìn)料噴射器，其延伸穿過所述壓力容器并且包括在所述進(jìn)料噴射器的遠(yuǎn)端處的噴嘴 尖端，所述進(jìn)料噴射器還包括包圍所述遠(yuǎn)端開口的集成冷卻通路，所述冷卻通路構(gòu)造成 周向地圍繞所述遠(yuǎn)端開口引導(dǎo)冷卻劑流，所述冷卻通路至少包括第一、第二和第三軸向 隔開的流動(dòng)室。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的氣化器，其特征在于，所述第一流動(dòng)室包括多個(gè)軸向?qū)?齊、徑向隔開的流動(dòng)通路。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的氣化器，其特征在于，徑向內(nèi)部流動(dòng)通路與軸向?qū)R的徑 向外部流動(dòng)通路以流體連通的方式聯(lián)接。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的氣化器，其特征在于，所述第一流動(dòng)室包括穿過多個(gè)軸向 對(duì)齊、徑向隔開的流動(dòng)通路的徑向螺旋流動(dòng)路徑。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的氣化器，其特征在于，所述多個(gè)軸向隔開的流動(dòng)室包括軸 向地鄰近所述第一流動(dòng)室的第二流動(dòng)室，所述第二流動(dòng)室包圍所述導(dǎo)管。
全文摘要
提供用于進(jìn)料噴射器的方法和系統(tǒng)。進(jìn)料噴射器包括導(dǎo)管和冷卻通路，導(dǎo)管包括沿導(dǎo)管的縱向軸線延伸到遠(yuǎn)端開口的流動(dòng)通路，冷卻通路集成到導(dǎo)管并且包圍遠(yuǎn)端開口。冷卻通路構(gòu)造成周向地圍繞遠(yuǎn)端開口引導(dǎo)冷卻劑流，其中，冷卻通路包括多個(gè)軸向隔開的流動(dòng)室。
文檔編號(hào)F02C3/28GK102015086SQ200980116057
公開日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2009年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月30日
發(fā)明者S·R·帕倫特, S·S·泰拉, 郭屹 申請(qǐng)人:通用電氣公司