进料注射器尖端盖的制作方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]本文中所公开的主题涉及进料注射器，更具体地，涉及用于气化进料注射器的尖端盖。
[0002]各种反应器和/或燃烧系统采用进料注射器来将原料注射至燃烧室中。例如，整体气化联合循环(IGCC)电厂包括带有一个或更多个进料注射器的气化器。进料注射器将燃料或诸如有机原料的原料与氧气和蒸汽一起供给至气化器中，以生成合成气。通常，气化反应发生在自进料注射器起的下游。然而，特别是如果进料注射器超过一定的温度，则极接近于进料注射器的来自反应的火焰和/或热可能缩短进料注射器的寿命。例如，进料注射器可能经受朝向尖端和/或接近于火焰的其他位置而越来越高的温度。即使在使用冷却技术时，也可能因这样的高温而缩短进料注射器的寿命。
【发明内容】
[0003]在下文中总结在范围上与原先主张的发明相当的某些实施例。这些实施例不旨在限制所主张的发明的范围，而是这些实施例旨在提供本发明的可能的形式的简短的概要。实际上，本发明可以包含可能与下文中所陈述的实施例类似或不同的各种形式。
[0004]在第一实施例中，系统包括气化进料注射器。气化进料注射器包括安置在气化进料注射器的流体出口区域处的尖端部分。尖端部分包括具有第一几何结构的第一邻接表面。系统还包括联接至气化进料注射器的尖端部分的尖端盖，其中尖端盖配置成在气化反应期间充当用于尖端部分的热障。尖端盖包括:第二邻接表面，其面向第一邻接表面且具有第二几何结构，其中第二几何结构基本上反映第一几何结构；以及外表面。外表面包括第三几何结构，其中第三几何结构相对于气化进料注射器而呈凸形。
[0005]在第二实施例中，方法包括将尖端盖联接至气化进料注射器的出口区域的尖端部分。尖端盖的厚度穿过尖端盖的主体的整个直径而变化。尖端盖配置成在气化反应期间充当用于尖端部分的热障。
[0006]在第三实施例中，设备包括具有带有第一环形开口的主体的尖端盖，并且主体的厚度沿径向地远离第一环形开口的方向增大。主体还具有安置于主体上的第一邻接表面，并且第一邻接表面具有基本上反映气化进料注射器的第二邻接表面的第二几何结构的第一几何结构。主体还包括围绕主体且径向地远离主体而周向地延伸的唇部，并且唇部具有比气化进料注射器的注射器直径更大的唇部直径。
【附图说明】
[0007]当参考附图来阅读以下详细描述时，将更好地理解本发明的这些及其他特征、方面以及优点，其中，遍及附图相同的字符表示相同的零件，其中:
图1是具有使用进料注射器的气化器的IGCC电厂的实施例的框图，进料注射器具有按照本实施例的尖端盖；
图2是具有尖端盖的进料注射器的实施例的轴向横截面； 图3是图2的尖端盖的实施例的正视图的图示；
图4是用高温螺钉来联接至图2的尖端盖的进料注射器的实施例的轴向横截面；
图5是用弹簧加载式调整片来联接至图2的尖端盖的进料注射器的实施例的轴向横截面；
图6是用高温粘合剂来联接至图2的尖端盖的进料注射器的实施例的轴向横截面；以及
图7是利用锥形面连接件来联接至图2的尖端盖的进料注射器的实施例的轴向横截面。
【具体实施方式】
[0008]将在下文中描述本发明的一个或更多个具体实施例。为了提供对这些实施例的简要的描述，可能在说明书中未描述实际的实施方式的所有特征。应了解，在任何这样的实际的实施方式的开发中，如在任何工程或设计项目中，必须作出许多实施方式特定的决策，以达到开发者的可能因实施方式而异的特定的目标，诸如对与系统相关的约束和与商业相关的约束的依从性。此外，应了解，这样的开发工作可能复杂且耗时，不过，对于得益于本公开的普通技术人员而言，将是设计、制作和制造的常规任务。
[0009]当介绍本发明的各种实施例的元件时，词语“一”、“一个”、“这个”、“该”以及“前述”旨在意指存在一个或更多个元件。术语“包含”、“包括”和“具有”旨在是包括的且意指除了所列出的元件以外，可能还存在另外的元件。
[0010]反应器或燃烧系统可以利用进料注射器来将原料或燃料以及其他诸如氧气和水的流体注射至室中(例如，来自气化或部分燃烧)。在本讨论中，术语燃料和原料可以互换地使用，并且，可以是指用于驱动反应、气化、部分燃烧或完全燃烧的任何物质。同样地，术语反应、燃烧和气化可以互换地使用，并且，可以是指一个或更多个化学反应、燃烧和/或气化。在某些实施例中，IGCC电厂可以具有包括一个或更多个气化进料注射器的气化器。因为在气化(例如，部分燃烧)的期间发生的某些过程发生在进料注射器的尖端附近，所以尖端可能暴露于高达大约1300摄氏度(° C)的温度。另外，热燃烧气体可以返回朝向进料注射器再循环。即使在注射器由针对高温而专门设计的材料制成的实施例中，这样的高温也可能对进料注射器造成损坏。因此，可以使用不同的冷却方法来延长进料注射器的寿命。例如，进料注射器尖端可以具有供冷却剂流动的整体式冷却剂室。另外，冷却盘管可以包围进料注射器的主体，以将冷却剂运送至冷却剂室。然而，这样的方法可能是不足的，这是因为进料注射器的外表面可能暴露于热再循环气体，而进料注射器的内表面与冷却剂接触。例如，冷却剂的温度可以是大约40 ° C，导致大约1260 ° C的温差。这样的大的温度梯度可能导致热应力，在一些情况下，热应力可能造成进料注射器的尖端附近的裂纹。在一些实施例中，高温和温度波动可能造成尖端附近的径向裂纹。另外，由高的温度梯度引起的高的应变力可能造成周向裂纹。针对强度而设计的较厚的冷却剂室壁可以抑制传热，有助于大的温度梯度。总的说来，这样的热应力可以缩短进料注射器的寿命。
[0011]考虑到前文，所公开的实施例包括联接至气化进料注射器的尖端部分的尖端盖。尖端部分可以位于气化进料注射器的流体出口区域处，并且，在气化反应的期间，盖可以充当用于尖端部分的热障(或热屏)。在某些实施例中，尖端盖可以使尖端部分与反应区完全地分离，并且，可以包括与尖端部分中的环形开口相对应的环形开口。
[0012]现在转向附图，图1是可以产生并燃烧合成气体(即，合成气)以发电的IGCC系统10的实施例的图。如在下文中所详细地讨论的，IGCC系统10可以包括气化进料注射器的实施例，该气化进料注射器包括尖端盖，该尖端盖可以是能够耐受超过在气化反应环境中那些发现的温度的温度的热障。在某些实施例中，尖端盖可以充当牺牲热障-能够定期或酌情替换的热障。尖端盖可以当作对尖端部分的热屏，降低热疲劳并减少由此产生的表面裂纹。虽然在IGCC系统10的背景下讨论尖端盖的本实施例，但IGCC系统10用作一个非限制性的示例，并且，应当理解，尖端盖可以用于使用气化的其他类型的系统中。IGCC系统10所使用的其他元件可以包括燃料源12，燃料源12可以是气体、固体或液体，并且，可以作为用于IGCC系统的能源而利用。通过非限制性的示例，燃料源12可以包括煤、石油焦、油、生物质、木质材料、农业废物、焦油、焦炉煤气以及沥青或其他含碳物料。
[0013]燃料源12的燃料可以传递至原料制备单元14。原料制备单元14可以例如改变燃料源12的尺寸或形状以生成原料。另外，可以将水或其他合适的液体(例如，酒精)添加至原料制备单元14中的燃料源12，以创建浆液原料。在其他实施例中，未将液体添加至燃料源，因而出产干燥原料。在另外的实施例中，如果燃料源12是液体，则可以省略原料制备单元14。
[0014]接下来，可以将原料传递至进料注射器(FI) 16，进料注射器16联接至气化器18 (例如，紧固至气化器18和/或在气化器18内)。虽然在具有利用本文中所公开的进料注射器和进料注射器尖端盖的气化器的IGCC系统的背景下讨论本实施例，但应当注意到，气化器18只不过是可以使用带有结构支架和如在下文中所详细地讨论的多个冷却剂通道的进料注射器16的燃烧室的一个示例。实际上，可以在反应或燃烧过程可能使注射器退化的各种其他背景下利用具有本公开的尖端盖的进料注射器16。在某些实施例中，进料注射器16以这样的方式将各种进料流与气化器18结合，