气化器注射器制造技术

一种气化器注射组件，包括两级泥流分离器和在它上面整合了冷却系统的注射器面板。所述两级泥流分离器包括主腔室，在它里面提供主泥流。主腔室包括多个第一级分离器，该分离器将主泥流分离成多个二级泥流，这些泥流流入从主腔室上延伸的多个二级腔室，每一个二级腔室包括多个第二级泥流分离器，这些分离器将每一个二级泥流分离成多个三级泥流，这些泥流流入从二级腔室上延伸的多个泥流注射管。三级泥流是通过泥流注射管以高压泥流形式注入气化室的。反应剂在高压下以环形形状的喷雾形式通过整合在注射器面板上的多个环状冲击孔冲击在每一个高压泥流上。整合在注射器面板上的冷却剂系统将注射器面板保持在足以明显减弱或防止通过所引起的气化反应产生的高温和／或摩擦物质损坏注射器面板的温度下。

【技术实现步骤摘要】
气化器注射器对相关申请的交叉引用本申请总体上涉及美国专利申请号2004/0071618的主题，该申请的名称是用于连续输送并且将固体材料压缩成高压系统的方法和装置，申请日为2003年3月15日，该申请被转让给波音公司，并且将该申请收作本申请的参考。本专利技术的主题还与美国专利申请流水号10/677817相关，它的名称是气体发生器的再生冷却合成，申请日为2003年10月2日，目前已经授权，该申请的内容同样被收作本文参考。另外，本专利技术的主题涉及美国专利申请流水号11/081,144，标题是紧凑型高效气化器，申请日为2005年3月16日。最后，本专利技术的主题涉及标题为高压干燥煤泥挤压泵的美国专利，律师档案号为7784-000798，与本专利技术同时申请，它的内容同样被收作本申请的参考。
本申请总体上涉及诸如煤或石油焦的含碳材料的气化。更具体地讲，本申请涉及用于获得所述含碳材料气化的高速效率的注射装置和方法。
技术介绍
电力和电力系统正变得越来越普遍，并且越来越需要发现能源。例如，各种系统可以将各种石化化合物，例如含碳材料，如煤炭和石油焦转化成电能。另外，所述石化化合物被用于生产各种其他材料，如可用于驱动蒸汽驱动的汽轮机的蒸汽。将诸如煤炭和石油焦的含碳材料气化成合成气体(合成气)，例如氢和一氧化碳的混合物，是在石化和气体动力汽轮机行业众所周知的工业方法。在过去二十年中，夹带流体煤炭气化器业已成为合成气生产的先进方法。不过，这种夹带流体气化器不能利用快速混合注射器技术。由于不能使用这种技术，导致气化器体积和气化器资金成本比需要的更高。预计快速混合注射器技术能将所述夹带流体气化器体积降低大约一个数量级，即降低10％。通过显著减少气化器体积实现这种煤炭气化器总-->成本的降低是非常需要的。从1975年开始，Rocketdyne业已设计并且试验了多种用于煤炭气化的快速混合注射器。大部分的设计和试验项目是在美国能源合同部门的指导下，在1975年到1985年之间进行的。在这些DOE项目中使用的主要工作注射器是多部件五个一组的。每一个五个一组的(4-on-1)部件使用四个高速气流，它们喷射在中央煤泥流上。所述四个气流孔彼此间隔90度设置在环绕中央煤泥流的圆周上。气体射流和中央煤泥流之间的喷射角通常为30度。每一个五个一组的部件的大小适合流动大约4吨/小时(即100吨/天)的干煤炭，以便以3600吨/天的能力工作商业气化器可以使用大约36个五个一组的部件。一般，已知的用于煤炭气化的快速混合注射器将氧气和氧气与气流的混合物喷射在泥流上，它是有效的，但是会很快减弱，这是因为出现的高煤炭/氧气燃烧温度非常接近朝向下面的局部氧化环境条件的注射器。在很多场合下，所述燃烧温度可能超过5000。另外，这种已知的快速混合注射器在煤泥流中容易堵塞。
技术实现思路
根据本专利技术的优选实施方案，提供了具有气化室和注射组件的气化器，它包括两级泥流分离器和注射器面板，在它上面整合了冷却系统。所述注射器组件被用于将高压泥流注入气化室，并且在气化室中用高压泥流冲击高压反应剂，以便用高压泥流冲击高压反应剂，以便产生气化反应，该反应能将所述泥流转化成合成气。所述两级泥流分离器包括主腔体，将主要泥流提供到它里面。主腔体包括多个第一级流体分离器，它们将主泥流分成多个二级泥流，这些泥流流入多个二级腔体，这些腔体是从位于第一级流体分离器远端的主腔体上延伸的。每一个二级腔体包括多个二级流体分离器，它们将每一个二级泥流分离成多个三级泥流，这些泥流流入从二级腔体的位于第二级流体分离器远端上延伸的多个流体注射管。所述三级流体作为高压泥流通过泥流注射管注入气化室。反应剂通过整合在注射器面板上的多个环形冲击孔以高压喷射在每一个高压泥流上。每一个环形冲击孔环绕一个相应的泥流注射管，它延伸通过注射器面板。具体地讲，每一个环形冲击孔产生高压环形喷射，它能从360度方向环形冲击相应的泥流。就-->是说，所述泥流具有完整的360度的反应剂喷射在它上面。所导致的气化反应在注射器面板上或在靠近它的地方产生了极高温度和摩擦力的物质，例如矿渣。不过整合在注射器面板上的冷却系统能够将注射器面板保持在足以显著减弱或防止高温和/或摩擦性物质对注射器面板的损害的温度下。本专利技术的特征，功能和优点可以通过本专利技术的各种实施方案分别实现，或者可以在其他实施方案中组合实现。附图说明通过详细说明和附图可以全面理解本专利技术，其中：图1是根据本专利技术优选实施方案的包括注射器组件和气化室的气化系统的等轴示意图；图2是用在图1所示注射器组件上的两级泥流分离器的剖视图；图3是图1所示注射器组件的剖视图，表示用于所述注射器组件的注射器面板的冷却系统的一种实施方案；图4是图3所示注射器面板的一部分等轴示意图；图5是图1所示注射器组件的剖视图，表示用于注射器面板冷却系统的另一种实施方案。图6是图5所示注射器面板一部分的反应剂一侧的等轴示意图；图7是图5所示注射器面板一部分的气化器一侧的等轴示意图；和图8是表示利用图1所示气化系统气化含碳材料的方法的流程图。在几个附图中，相应的附图标记表示相应的部件。具体实施方式以下优选实施方案仅仅是说明性质的，并且并非要以任何方式限定本专利技术，它的应用或用途。另外，正如下文所披露的，由所述优选实施方案所提供的优点，是说明性质的，并非所有优选实施方案都能提供相同的优点或相同程度的优点。图1表示气化器系统10，它包括结合在气化器18上的注射器组件14。注射器组件14适合将高压泥流注入气化室18，并且使高压反应剂冲击在高压泥流上，以便在气化室18内发生气化反应，该反应能将泥流转化成合成气。注射器组件14使诸如煤炭或石油焦的含碳材料与泥流混-->合，如氮气，二氧化碳或合成气，例如氮气和一氧化碳的混合物，以便形成所述泥流。然后注射器组件14将所述泥流以高压注入气化室18，并且大体上同时将其他反应剂，如氧气和蒸汽注入气化室18。具体地讲，注射器组件14使其他反应剂冲击在所述泥流上，导致气化反应，该反应能产生高能含量的合成气，例如氢气和一氧化碳。正如本文所披露的，注射器组件14和气化室18可以分别是完整的气化系统的子系统，能够用诸如煤炭或石油焦的含碳材料生产合成气。例如，注射器组件14和气化室18可以是子系统，即是在待批的专利申请流水号11/081,144中所披露的紧凑型高效一级气化器系统的部件，该申请的标题为紧凑型高效气化器，申请日为2005年3月16日，转让给了波音公司，该申请被收作本文参考。注射器组件14包括两级泥流分离器22，和多个泥流注射管26，这些注射管是从两级泥流分离器22上延伸出来的，并且通过注射器面板30。在典型实施方案中，注射器组件14包括36个泥流注射管26。泥流注射管26输送来自注射组件14的高压泥流，并且将泥流注入气化室18。更具体地讲，泥流注射管26是大体上空心的管，它的两端是开放的，以便泥流能够有效地并且不受妨碍地流动。就是说，在泥流通过泥流注射管26时不进行计量。另外，泥流通过泥流注射管26的流动是稠相泥流流动。注射器面板30包括用于冷却面板30的冷却系统，以便面板30能够承受由气化反应产生的高温和摩擦。注射器组件14还包括多个整合在注射器面板30上的环状冲击孔34。本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于气化器的注射器组件，所述注射器组件包括：　　　　两级泥流分离器；　　　　从所述两级泥流分离器上延伸的多个泥流注射管；　　　　注射器面板，具有通过它延伸的泥流注射管，并且包括用于冷却注射面板的冷却系统；　　　　整合在所述注射管面板上的多个环状冲击孔，每一个环状冲击孔环绕相应的泥流注射管。

【技术特征摘要】
US 2005-4-29 11/1179111.用于气化器的注射器组件，所述注射器组件包括：两级泥流分离器；从所述两级泥流分离器上延伸的多个泥流注射管；注射器面板，具有通过它延伸的泥流注射管，并且包括用于冷却注射面板的冷却系统；整合在所述注射管面板上的多个环状冲击孔，每一个环状冲击孔环绕相应的泥流注射管。2.如权利要求1的注射器组件，其中，所述两级泥流分离器包括：包括多个第一级泥流分离器的主腔室；和在第一级泥流分离器的远端从主腔室延伸的多个二级腔室，每一个二级腔室包括多个第二级流体分离器，其中，多个泥流注射管从每一个所述二级腔室在第二级泥流分离器的远端延伸。3.如权利要求1的注射器组件，其中，所述注射器面板包括多孔的金属筛网，它具有穿过它延伸的环状冲击孔，以及包括多孔金属筛网的冷却系统，它通过让反应剂流过多孔金属筛网面板进行蒸发冷却。4.如权利要求1的注射器组件，其中，所述注射器面板包括反应剂侧板，气化器侧板，和位于反应剂侧板和气化器侧板之间的冷却剂通道，并且冷却系统包括冷却剂通道，冷却剂经过该通道以冷却气化器侧板。5.如权利要求4的注射器组件，其中，气化器侧板包括过渡金属。6.如权利要求4的注射器组件，其中，所述注射器组件还包括多个延伸穿过反应剂侧板和气化器侧板的冲击圆锥部件，每一个冲击圆锥部件装在一个泥流注射板的末端。7.如权利要求6的注射器组件，其中，每一个冲击圆锥部件包括一个环状冲击孔。8.一种气化器系统，所述气化器包括：气化室，其中，通过高压反应剂冲击高压干燥的泥流，以便产生气化反应，该反应将干燥的泥流转化成合成气体；和与气化室连接的注射器组件，用于将高压干燥泥流注入气化室，并且使高压反应剂冲击在高压高燥泥流上，所述注射器组件包括：两级泥流分离器；从所述两级泥流分离器上延伸的多个泥流注射管，适合将干燥的泥流注入气化室；注射器面板，具有通过它延伸的泥流注射管，并且包括用于所述面板的冷却系统，以便所述面板能够承受通过气化反应产生的高压和摩擦；整合在所述注射管面板上的多个环状冲击孔，每一个环状冲击孔环绕相应的泥流注射管，适合使反应剂冲击在由相应的泥流注射管注入的干燥泥流上，以便产生气化反应。9.权利要求8的气化器系统，其中，两级泥流分离器包括主腔室，该主腔室包括多个第一级泥流分离器，适合将干燥泥流的主流分离并引导成多个二级泥流，它们流入在第一级泥流分离器的远端从主腔室延伸的多个二级腔室。10.权利要求9的气化器系统，其中，所述两级泥...

【专利技术属性】
技术研发人员：KM斯普劳斯，S范汉吉，DR马休斯，
申请(专利权)人：联合工艺公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]