[发明专利]改进的气化进料注射器和相关方法

说明书

本申请是基于申请日为2006年4月11日，优先权日为2005年4月18日，申请号为200680012881.2(PCT/US2006/013507)，发明名称为：“改进的气化进料注射器和相关方法”的专利申请的分案申请。

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(fuel gasification 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。

本发明还包括以下内容：

实施方式1.一种用于气化设备的进料注射器，其包括会聚于出口端的多根同心管，所述多根同心管中的至少一根在内侧的管子具有固定在其外表面上的多个静态螺旋扭转混合元件。

实施方式2.实施方式1的进料注射器，其中所述多根同心管包括三根管，所述三根管包括中央管、径向中间管和径向外管，从而形成径向外环形通道、径向中间环形通道和中央通道，所述多个静态螺旋扭转混合元件固定在所述径向中间管和中央管中的至少一个的外表面上。

实施方式3.实施方式2的进料注射器，其中所述多个静态螺旋扭转混合元件固定在所述中央管的外表面上。

实施方式4.实施方式1的进料注射器，其中所述多个静态螺旋扭转混合元件包括轴向上邻近的多组螺旋扭转板，每组包括两块螺旋扭转板。

实施方式5.实施方式4的进料注射器，其中所述邻近的多组螺旋扭转板分别沿左手和右手方向排列。

实施方式6.实施方式4的进料注射器，其中所述螺旋扭转板中的每一个都环绕所述外表面延伸180°。

实施方式7.实施方式1的进料注射器，其中所述静态螺旋扭转混合元件焊接在所述外表面上。

实施方式8.实施方式4的进料注射器，其中所述螺旋扭转板中的每一个都焊接在所述外表面上。

实施方式9.实施方式2的进料注射器，其还包括所述径向外通道的氧气/蒸汽主进口；所述中央通道的氧气/蒸汽次进口；和所述径向中间通道的燃料/黑水/蒸汽进口。

实施方式10.实施方式1的进料注射器，其中所述出口端被冷却旋管环绕。