具有保护性耐热插入件的燃料喷嘴制造技术

气化器的燃料喷嘴（１０）包括一外壳（７０），平齐装配在邻近喷嘴之出口部分（４０）的下游端上。环形的耐热插入件（７２）围绕在喷嘴出口上。环形耐热部件设置于燃料喷嘴之下游端的凹槽内，并通过定位销（１１０）或凸起（１４４）与沟槽（１７２）之间的螺纹状啮合定位在凹槽内，其中凸起（１４４）和沟槽（１７２）分别设置于凹槽和耐热部件互补的内部接合表面上。通过保护位于燃料喷嘴下游端的易损表面延长了燃料喷嘴的使用寿命。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
具有保护性耐热插入件的燃料喷嘴本专利技术涉及一种用于部分氧化的气化器的燃料喷嘴，尤其涉及一种在出口处设置有保护性耐热插入件的喷嘴，以防止燃料喷嘴在出口处的热损坏和热化学损坏。对含碳燃料例如煤、燃气和油的加工处理以产生氢气和一氧化碳的气态混合物，例如煤气、合成气体、还原性气体或可燃气体通常是在部分氧化的气化器内的高温条件下进行的，例如美国专利2,809,104所示的气化器。部分氧化的气化器通常包括环形通道式的燃料喷嘴，如授权给Stellaccio的美国专利4,443,230(4个环形通道的燃料喷嘴)和授权给Schlinger的美国专利4,491,456(5个环形通道的燃料喷嘴)所述。环形通道式的燃料喷嘴用于将可泵送的含碳燃料浆与含氧气体一起导入气化器的反应腔室内，其中含氧气体用于部分氧化。总之，包括含硫材料的水-煤泥浆通过燃料喷嘴的一个或多个环形通道被输送到气化器的反应腔室内。流过燃料喷嘴之其它环形通道的含氧气体与水-煤泥浆在燃料喷嘴的出口处相遇，并在约2400F.至3000F.的气化器之通常工作温度下自动点火。气化器内的通常压力为1至300个大气压。在气化器内的高温条件下，气态的硫化氢一般形成于对所输送的燃料中水-煤泥浆成分的加工处理过程中，对金属结构的燃料喷嘴而言，气态硫化氢是公知的腐蚀剂。而且还以水-煤浆与含氧气体反应的副产品的形式形成熔融渣，这种熔融渣对金属结构的燃料喷嘴具有腐蚀作用。此外，由于围绕燃料喷嘴之出口的反应区内燃料进给成分的自燃而在该区域内产生的高温使出口产生热腐蚀和由热引起的疲劳断裂。燃料喷嘴的出口一般在气化器内形成最高热梯度区域。-->由于硫化氢和熔融渣对燃料喷嘴尤其是对出口的腐蚀作用，以及对出口的热腐蚀和由热引起的出口疲劳破裂，因此经常会由于热损坏和热化学降解而在出口处产生燃料喷嘴的破裂或断裂。燃料喷嘴的这种热损坏和热化学降解降低了燃料喷嘴的使用寿命，而且还必须对其进行维修和更换。但是，由于在拆卸燃料喷嘴以对其进行更换或维修之前，气化器的工作必须暂时关闭一段时间，因此使燃料喷嘴的维修或更换既不方便而且花费又多。降低燃料喷嘴由于热和腐蚀剂而产生损坏的措施包括设置由耐热和耐磨材料(例如连接到燃料喷嘴之下游端的碳化钨和碳化硅)制成的截锥形保护层，如授权给Schlinger的美国专利4,491,456所示。但是，授权给Schlinger的美国专利4,491,456所述的截锥形保护层沿垂直方向固定，并可容易地从喷嘴上滑出。此外，用于将Schlinger的截锥形保护层固定于燃料喷嘴之出口端的粘接剂可能受到腐蚀及粘接失效。粘接材料的失效可能使截锥形保护层脱离燃料喷嘴。这样，用于将截锥形保护层固定到燃料喷嘴上的粘接剂之失效将会提前减少设置于燃料喷嘴出口端的Schlinger之截锥形保护层的使用寿命。由于截锥形保护层所形成的保护作用的提前损坏，因此燃料喷嘴的使用寿命也将降低。授权给Gehardus等人的加拿大申请2,084,035示出了一种用于制造合成气体的燃烧炉，这种燃烧炉的端面镀有陶瓷薄层，该陶瓷薄层通过一燕尾接头固定到位。该燕尾接头形成一厚度不均匀的出口壁，并包括一不希望存在的壁厚减小区域。壁厚减小的区域为易于产生断裂和热损坏的应力集中区域。燕尾接头处的不均匀壁厚还可能加速磨损和腐蚀。另外，该燕尾接头为陶瓷薄层形成了一狭窄的支撑颈部。该狭窄的支撑颈部是陶瓷薄层易于受损或易于从燃烧炉上脱开的区域。因此，就需要提供一种具有保护性耐热插入件的燃料喷嘴，其中耐热插入件可固定于燃料喷嘴的出口内，而且可以替代燃料喷嘴之最高热梯度区域内的金属。还需要提供一种具有保护性耐热插入件的燃料喷嘴，这种耐热插入件可在产生加速热疲劳腐蚀损坏的热和硫化氢-->的条件下保持在适当位置上，因此这种保护性耐热插入件的持久存在能够延长燃料喷嘴的使用寿命。本专利技术的一个目的在于：提供一种在出口处设置有热及热化学保护的燃料喷嘴；提供一种设置有防护性热及热化学插入件的燃料喷嘴，其中的插入件通过围绕出口锁定保护性插入件的固定装置而被固定在出口上，从而不会由于腐蚀剂或热现象而使固定装置产生提前失效，而且这种插入件和固定装置在一定范围内允许气化器起动过程中由热而产生的变形。本专利技术的另一目的在于通过使用与燃料喷嘴互锁的耐热材料的形状以较低的成本提供围绕燃料喷嘴的出口热及热化学保护。本专利技术的再一目的是提供一种设置有耐热插入件的燃料喷嘴，这种耐热插入件可替代可能被过程反应所损坏的金属件。本专利技术的又一目的在于提供一种可延长燃料喷嘴使用寿命的方法。本专利技术的另一目的是提供一种设置有保护性耐热插入件的燃料喷嘴，其中耐热插入件围绕燃料喷嘴平齐安装。本专利技术的其它目的和特征将在下文中具体说明。根据本专利技术，一环形耐热插入件在邻近喷嘴出口端部的下游端固定于燃料喷嘴上。一形成于燃料喷嘴下游端的凹槽容纳着环形耐热插入件。该凹槽的横截面可以是梯形，术语“梯形”可以理解为类似梯形的形状。其它合适横截面形状的凹槽也落入本专利技术的范围内。将环形耐热插入件定位于凹槽内包括通过锁定装置或锁紧装置将耐热插入件固定在燃料喷嘴上，这样就不需要胶合剂或粘接材料。该插入件不会超出燃料喷嘴的出口端表面延伸，而是平齐固定在出口端面上。在本专利技术的一个实施例中，环形的耐热插入件是一个通过锁紧销固定在凹槽内适当位置上的整体部件，其中锁紧销与围绕环形插入件之圆周形成的沟槽相结合。-->在本专利技术的第二实施例中，环形插入件为一个由多部分组成的结构。各个部分通过台阶状的凸起固定于梯形凹槽内的适当位置上，其中台阶状的凸起形成于凹槽的侧壁上并与形成于环形插入件各部分之相应侧壁上的圆周沟槽相啮合。在本专利技术的另一实施例中，当环形插入件的各个部分被装配在安装凹槽内之后，一金属卡环被固定于燃料喷嘴的出口端。该金属卡环完善了梯形凹槽的结构，而且还完善了用于将环形耐热件的多个部分固定于凹槽内的锁紧结构。环形耐热插入件的多个部分最好设置有台阶状的端部，当其定位于凹槽内时，这些台阶状部分相互啮合。插入件的台阶状部分消除了腐蚀性气体和熔融渣通过插入件部分进入下面的金属结构燃料喷嘴内的通道。在本专利技术的所有实施例中，环形耐热插入件可防止位于喷嘴出口端部的燃料喷嘴之下游区域受到由气化器之反应区内高温及腐蚀性化学条件而产生的热损坏和热化学损坏。因此，这种环形耐热插入件延长了燃料喷嘴的使用寿命，并相应延长了气化器的运行周期。因此，本专利技术包括下文所述的结构和方法，本专利技术的保护范围由所附权利要求书来限定。在附图中，图1为根据本专利技术的一个实施例，设置有环形耐热插入件的包括多个环形通道的燃料喷嘴之局部剖开正视图；图2为一部件分解图，该图示出了安装到燃料喷嘴之出口上之前的耐热插入件，为清楚起见，在本图中及下面的附图中省略了燃料喷嘴的内部环形通道；图3和4为通过销固定装置定位于出口上的环形插入件之放大的局部视图；图5为沿耐热插入件底端的底部剖视图，该图示出了安装环形耐热插入件之后的出口；-->图6为本专利技术另一实施例的部件分解立体视图，由多个部分组成的环形耐热插入件被定位，以安装在包括多个环形通道的燃料喷嘴之出口上；图7为由多个部分组成的环形耐热插入件安装到出口上之前的底面视图；图8为一个与图7类似的视图，该图示出了位于燃料喷嘴之出口处的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于气化器的燃料喷嘴，其包括：ａ）燃料喷嘴主体，其包括一上游端和一下游端；ｂ）同心的内部导管和外部导管从上游端延伸到下游端，以允许含氧气流和含碳燃料流从下游端分别流动；ｃ）燃料喷嘴的下游端包括一出口和下游端面，所述下游端表面 形成有一凹槽；ｄ）一环形的耐热插入件，固定于所述凹槽内，用于在下游端对燃料喷嘴形成热保护和热化学保护，所述环形耐热插入件具有一外露的端面，该端面与所述燃料喷嘴的下游端面基本共面。

【技术特征摘要】
US 1997-7-1 08/886,1891、一种用于气化器的燃料喷嘴，其包括：a)燃料喷嘴主体，其包括一上游端和一下游端；b)同心的内部导管和外部导管从上游端延伸到下游端，以允许含氧气流和含碳燃料流从下游端分别流动；c)燃料喷嘴的下游端包括一出口和下游端面，所述下游端表面形成有一凹槽；d)一环形的耐热插入件，固定于所述凹槽内，用于在下游端对燃料喷嘴形成热保护和热化学保护，所述环形耐热插入件具有一外露的端面，该端面与所述燃料喷嘴的下游端面基本共面。2、根据权利要求1所述的燃料喷嘴，其特征在于：所述凹槽为形成环形通道的沟槽。3、根据权利要求2所述的燃料喷嘴，其特征在于：所述环形耐热插入件为一个一体的部件，所述燃料喷嘴还包括固定装置，以将环形耐热插入件固定在所述沟槽内。4、根据权利要求3所述的燃料喷嘴，其特征在于：所述沟槽包括一侧壁，所述固定装置包括一穿过所述侧壁延伸到所述环形耐热插入件内的销。5、根据权利要求2所述的燃料喷嘴，其特征在于：所述出口包括一下游出口壁面，用于为源于燃料喷嘴的出口流量部分导向，所述沟槽包括相对的侧壁表面和一底面，所述侧壁表面之一平行于所述下游出口壁面，从而使所述下游出口壁面和所述侧壁表面之一之间的厚度基本从所述底面到所述下游端面保持均匀。6、根据权利要求2所述的燃料喷嘴，其特征在于：所述环形耐热插入件由三个插入件部分形成。7、根据权利要求6所述的燃料喷嘴，其特征在于：所述沟槽包括相对的壁面，所述固定装置包括一设置于所述沟槽至少一个壁面上的凸起部分，至少一个沟槽设置于所述插入件部分上，当所述插入件部分位于所述沟槽内时，其用于在隆起部分和沟槽之间形成内部接合，所述内部接合用于将所述插入件部分固定在所述沟槽内。8、根据权利要求7所述的燃料喷嘴，其特征在于：所述凸起部分围绕所述一个壁局部延伸，从而使预定弧度的所述一个壁上没有所述隆起。9、根据权利要求8所述的燃料喷嘴，其特征在于：所述预定的弧度略大于最大插入件部...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐纳德杜安布鲁克，迈克尔爱德华法里恩，盖伊托马斯德尔格雷戈，奥吉斯丁卡马齐，
申请(专利权)人：德士古发展公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]