[发明专利]混合反应器进料的方法和系统

说明书

发明背景

总体而言，本发明涉及气化系统，具体而言，涉及用于将进料注入气化器的先进方法和设备。

至少一些已知的气化器将燃料、空气或氧气、液态水和/或蒸汽和/或熔渣的混合物转化成部分氧化气体的产出物，有时称为“合成气”。在整体气化联合循环(IGCC)发电系统中，将合成气供应到燃气涡轮发动机的燃烧器，所述燃烧器为发电机提供动力，发电机将电力供应给电力网络。可将来自燃气涡轮发动机的排气供应到产生蒸汽以驱动蒸汽涡轮机的热回收蒸汽发生器。由蒸汽涡轮机产生的动力还驱动为电力网络提供电力的发电机。

通过将进料源连接到进料喷嘴的进料注入器将燃料、空气或氧气、液态水和/或蒸汽和/或熔渣添加物自不同来源注入气化器中。各进料源单独穿过进料注入器并在喷嘴下游的反应区中连接在一起。为了使反应在短时间内完成，使进料驻留在反应区中，需要进行进料各组分的紧密混合。至少一些已知的气化进料注入器包括以高速喷射进料组分以促使雾化，然而，这类方法减少可用的反应时间并趋于抑制完全反应。

发明概述

在一个实施方案中，进料注入器系统包括围绕纵轴基本同心的多个环形通道和旋流构件，所述环形通道引导流体从各自的源经其基本轴向地流到反应区，所述旋流构件延伸入限定在所述多个环形通道中的至少一个中的流体流动路径，所述旋流构件经构造以对流过所述至少一个环形通道的流体赋予圆周流向。

在另一实施方案中，组装气化器进料注入器的方法包括提供围绕纵轴具有第一外径的第一进料管道，所述第一管道包括供料端、出料端和在其间延伸的长度，和提供具有第一内径的第二进料管道，所述第二管道包括供料端、出料端和在其间延伸的长度。所述方法还包括在沿第一管道的长度的某位置处将具有桨叶状体的旋流构件与第一管道的外表面连接，所述旋流构件相对于纵轴以斜角沿第一管道的外表面延伸并将第一管道插入第二管道，以使得第一管道与第二管道基本同心对准。

在又一实施方案中，气化系统包括用于使燃料部分氧化的压力容器和经构造以将燃料注入所述压力容器的进料注入器，其中所述进料注入器还包括引导流体从各自的源经其基本轴向地流到反应区的多个环形流道和延伸入限定在所述多个环形通道中的至少一个中的流体流动路径的旋流构件，所述旋流构件经构造以对流过所述至少一个环形通道的流体赋予圆周流向。

附图简述

图1为示例性已知整体气化联合循环(IGCC)发电系统的示意图；

图2为可与图1所示的系统一起使用的先进固体去除气化器的示例性实施方案的示意图；

图3为根据本发明的一个实施方案图2所示的进料注入器的放大横截面图；

图4为沿视线4-4得到的图3所示的进料注入器的横截面图；

图5A、5B和5C为可与图2中所示的进料注入器208一起使用的示例性旋流构件的侧视图；

图6为利用发散尖端(diverging tip)构造的注入器出口部分的横截面图；和

图7为改进之后图6中的注入器出口部分的横截面图。

发明详述

以下详细说明举例但并非限制地说明了本发明。该描述清楚地能够使本领域的技术人员明白并使用本发明，描述了本发明的多个实施方案、改进、变化、替代和用途，包括当前认为是实施本发明的最佳方式者。将本发明描述为以优选的实施方案实施，即，将进料注入反应器的系统和方法。然而，预期本发明对于工业、商业和住宅应用中的管线系统具有通用应用。