[发明专利]具有能减少热冲击破坏的预热鞘的燃料引射器喷嘴

说明书

本发明目的在于气化器应用的燃料引射器喷嘴，更为具体地说来，在于，当燃料引射器喷嘴安装在气化器的预热反应室内时，一种防止这样的燃料引射器喷嘴免遭热冲击破坏的装置和方法。

通常，气化过程是通过将一种颗粒状煤或焦炭的油、气或水基的碳质悬浮体(碳质进料)以及一种含氧气体，在从约2400°F至3000°F的运行温度下通入气化器的反应室而实现的。气化器的运行温度使含氧气体在碳质进料进入反应室时，就快速与其反应。

碳质进料一般以雾化形状与含氧气体一起从气化器的燃料引射器喷嘴分发进入反应室。由于在通常的气化器运行温度下，含氧气体和碳质进料具有自持放热反应，因此，燃料引射器喷嘴不设置点火器。爱佛尔司的美国专利4808197和司特拉显奥的美国专利4443230大致地揭示了诸如煤的碳质进料在气化器中产生包含氢和一氧化碳的称为合成气体的气态混合物的过程。

因为气化器的运行温度较高，有时必须修理或更换气化器的一件或多件零件，诸如燃料引射器喷嘴。从而气化器必须停工，燃料引射器喷嘴停止活动，以便使气化器冷却至所需的修理和更换工况能进行的温度。

通常，燃料引射器喷嘴建造成气化器的可拆卸零件，并在需要加速气化器结构物的修理，以及燃料引射器喷嘴的维修或更换时，从其中取出。

当气化器的修理或保养完成，并要继续进行气化器的运行时，实际中常用的是将气化器反应室的温度提高至重新开始气化过程之前的启动水平。这样，反应室必须预热至要求的启动温度，诸如约1600°F至约2400°F。

由于燃料引射器喷嘴可不含点火器，因此必须采用一种应用点火器进行运行的辅助预热燃烧器来预热气化器的反应室。已知的预热燃烧器常常应用丙烷气作为燃料。

预热燃烧器以这样的方式安装在气化器的进口端，即在预热燃烧器的运行将反应室温度已提高至要求的启动温度后，预热燃烧器得以随之卸走。预热过程的长短取决于反应室容器的大小和质量。

一旦反应室预热至要求的启动温度，通常将燃烧器从气化器中取走，使燃料引射器喷嘴得以安装。

在安装于预热气化器上之前，燃料引射器喷嘴通常要冷于气化器的启动温度。由于预装配燃料引射器喷嘴与气化器启动温度之间存在着显著的温差，因而在装置中燃料引射器喷嘴的温度以较高的速率增加。由于急剧的温度变化，热诱发的不同速率的物理膨胀会引起燃料引射器喷嘴元件的与膨胀相关的破裂。这样，当燃料引射器喷嘴安装在气化器上时，它几乎必然会遭到即刻的热冲击破坏。如文中所应用的，词语“热破坏”意欲包含热冲击破坏。

热破坏常常表现为裂缝的形成，例如在燃料引射器喷嘴出口孔周围的裂缝，喷嘴可包含耐熔元件。这样耐熔元件看来会发展小裂缝，并最终遭受形为耐熔材料的凸凹不平的露头的开裂。此外，在暴露于高温气化器气氛的燃料引射器喷嘴的金属结构元件中还可能发生热诱发的疲劳现象。

特别，装配期间燃料引射器喷嘴遭受的热破坏是在悄然之中加剧的，因为气化过程产生高度腐蚀性的液体熔渣和/或腐蚀气体，它们能渗入燃料引射器喷嘴的耐熔材料，加速燃料引射器喷嘴元件的恶化。燃料引射器喷嘴的使用寿命常常与燃料引射器喷嘴安装在气化器期间遭受的热破坏总数直接有关。而且燃料引射器喷嘴的使用寿命几乎总是受到燃料引射器装配期间发展的初始热破坏的危害。

因而希望减缓燃料引射器喷嘴的温度上升率，并在将喷嘴冷安装在处于启动温度下的气化器上时，将对燃料引射器喷嘴的热破坏降至最低。还希望当燃料引射器喷嘴已加热至启动温度，然后通过燃料引射器喷嘴将较冷的氧气和碳质射流加入至反应室时，能把对燃料引射器喷嘴的热破坏降至最低。

可指出的本发明的若干目的是，对气化器设置一种新型燃料引射器喷嘴；对气化器设置一种新型燃料引射器喷嘴，它包含热护套，用于减缓温升速率；对气化器设置一种新型燃料引射器喷嘴，它包含可逐渐毁坏的热护套，从而得以使燃料引射器喷嘴的主要结构元件在逐渐增高的温升速率下最终暴露至气化器的环境中；对气化器设置一种新型燃料引射器喷嘴，它得以使燃料引射器喷嘴在装配于燃料引射器喷嘴上的热护套逐渐或快速消散的同时进行运转；以及一种减低对气化器燃料引射器喷嘴的热冲击的新型方法。

按照本发明，围绕燃料引射器喷嘴设置在气化器反应室内的外侧部分设置预成型的热绝缘鞘。热绝缘鞘可包覆燃料引射器喷嘴的下游端或出口喷嘴端，并最好应用诸如可消耗的钢丝绳、焊料或耐火材料绳的紧固装置夹持定位。将热绝缘鞘的一些部位或全部用粘结剂粘结至燃料引射器喷嘴的主体外侧也是可行的。