[发明专利]改进的气化进料注射器和相关方法

说明书

发明背景

本发明涉及通常与燃气涡轮发电站有关的燃料气化设备(fuelgasification apparatus)，具体而言，涉及用于向锅炉或其它燃烧装置中引入燃料组分的进料注射器(feed injector)。

常常将蒸汽加到氧气流中并将含黑水(black water)的蒸汽和/或烟灰加到燃料流中。本发明为一种装置，该装置旨在在进料注射器本身当中增进蒸汽与氧气的混合和/或增进燃料与黑水流的混合。

发明内容

根据本发明的示范性实施方案，将混合装置引入到常规进料注射器中，以增进原料流的良好混合。在示范性实施方案中，将多个静态螺旋扭转混合元件(static，helically-twisted mixing element)加在注射器径向最内层管的外表面上，以确保在注射器中央管和中间管之间的中部环带中流动的燃料和黑水流均匀地混合(乳化)，并均匀地输送至注射器端部(injector tip)周围的所有位置。在示范性实施方案中，将六组或六组以上的混合器元件加在中央管的外表面上。使这些混合元件沿中央管或筒位于距离注射器端部尽可能远的位置，例如，在距离注射器端部约12英寸以内。这种定位使燃料中的黑水再凝聚(re-agglomeration)的概率最小化。在示范性构形中，多对或多组的混合元件沿左手和右手方向排列，各混合元件环绕中央管外周延伸约180°。

因而，一方面，示范性实施方案包括用于气化过程的进料注射器，该进料注射器包括会聚于出口端的多根同心管，多根同心管中的至少一根在内侧的管子(interior tube)具有固定在其外表面上的多个静态螺旋扭转混合元件。

另一方面，示范性实施方案包括用于气化设备的进料注射器，在所述气化设备中混合不同的燃料组分流，所述进料注射器包括：会聚于所述注射器出口端的多根同心设置管，所述多根同心设置管限定了至少两个环形通道和一个中央通道；和固定在所述多根同心设置管中的在内侧的管子上的多个静态螺旋扭转混合元件，所述混合元件左右手交替成对排列。

再一方面，示范性实施方案包括经由进料注射器向燃烧装置供给燃料组分的方法，该方法包括(a)提供进料注射器，该进料注射器包括会聚于出口端的多根同心管，所述同心管包括外管、中间管和中央管，从而形成两个环形通道和一个中央通道；(b)在两个环形通道中的径向上在内侧的一个通道内，将多个静态螺旋扭转混合元件固定到至少中央管的外周表面上；以及(c)经由两个环形通道和中央通道供给燃料组分，而经由所述出口端排出。

现将结合下述附图对本发明进行详细地说明。

附图说明

图1为常规气化器进料注射器的侧视图；

图2为图1所示的注射器的左端正视图；

图3为穿过图1所示注射器的端部的局部截面图；

图4为根据本发明的示范性实施方案引入静态混合元件的气化器进料注射器的简化侧视图；

图5为取自图4所示注射器的中央管的局部侧视图；以及

图6为如图5所示的中央管的透视图。

具体实施方案

图1～3示例了常规气化器进料注射器10，其通常包括第一径向外管或筒12、第二中间管或筒14和中央管或筒16。外筒12从注射器的前端部18向后延伸至大约注射器的中间位置，其在此终止于第一管接头20(coupling)。第一外筒具有邻近管接头20的进口22。中间筒14从端部18向后超过管接头20延伸至第二管接头24，筒14在此终止。邻近管接头24，筒14具有进口26。径向中央管或筒16从前端部18向后超过第一和第二管接头20、24延伸至第三管接头28，中央管或筒16在此终止。邻近管接头28，中央管或筒16具有进口30。从而，所述构形形成会聚于前端部18的三个纵向排列的同心通道或环带32、34和中央通道36。在典型的气化过程中，进口22作为向径向外环带32供给氧气/蒸汽的主进口；进口26作为向中间或中部环带34供给燃料/蒸汽或水(黑水)的主进口；以及进口30作为向径向内通道或中央通道36供给氧气/蒸汽的次进口。所述具体进料组分仅是示范性的。

冷却旋管(cooling coil)38环绕注射器的端部，经进口40向该旋管供水，水经出口42离开该旋管。就这点而言(To this point)，该说明将应用于已知的气化器注射器。