用于进料注入器的热屏蔽件

申请号 CN201480016077.6 申请日 2014-02-24 公开(公告)号 CN105026522B 公开(公告)日 2017-06-30
申请人 通用电气公司; 发明人 C.G.布朗; W.A.泰伯; D.A.科拉尔;
摘要 系统包括 气化 进料注入器。该气化进料注入器包括末梢部分,该末梢部分具有外壁和进料出口,且该气化进料注入器的注入轴线延伸穿过该末梢部分的进料出口。该气化进料注入器还具有至少一个 紧 固件 ,该至少一个紧固件穿过该末梢部分的进料出口相对于该气化进料注入器的注入轴线从该外壁径向地延伸。该至少一个紧固件的附接 位置 远离该末梢部分的进料出口地 定位 。该系统还包括热屏蔽件,该热屏蔽件包括瓦,该瓦径向地配置在该至少一个紧固件上且通过将该瓦紧固至该至少一个紧固件而径向地固连至外壁。此外,该瓦围绕该末梢部分的远侧端部部分包裹。
权利要求

1.一种系统,其包括:
气化进料注入器,包括:
末梢部分,其包括外壁和进料出口,其中,所述气化进料注入器的注入轴线延伸穿过所述末梢部分的进料出口;和
至少一个固件,其相对于所述注入轴线从所述外壁径向地延伸,其中,所述至少一个紧固件的附接位置远离所述末梢部分的进料出口地定位;和
热屏蔽件,包括:
瓦,其径向地配置在所述至少一个紧固件上且通过将所述瓦紧固至所述至少一个紧固件而径向地固连至所述外壁,其中,所述瓦围绕所述末梢部分的远侧端部部分包裹;以及隔离层,其设置于所述外壁与所述瓦之间,其中所述隔离层具有第一表面和相对于所述第一表面设置的第二表面,所述第一表面直接接触所述外壁,所述第二表面直接接触所述瓦,并且其中所述至少一个紧固件延伸穿过所述瓦的部分,所述隔离层径向设置于所述瓦的所述部分内侧。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述瓦包括陶瓷瓦。
3.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述至少一个紧固件包括螺纹紧固件。
4.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述至少一个紧固件包括钩。
5.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述瓦包括开口,且所述至少一个紧固件延伸到所述开口中。
6.根据权利要求5所述的系统,其特征在于,所述热屏蔽件包括热屏蔽塞,所述热屏蔽塞在所述至少一个紧固件上方配置在所述开口内以密封所述开口。
7.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,包括配置在所述外壁与所述瓦之间的隔离层。
8.根据权利要求7所述的系统,其特征在于,所述隔离层包括可压缩纤维垫。
9.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述气化进料注入器包括第一多个紧固件,所述第一多个紧固件周向地围绕所述末梢部分的外壁配置在第一排中,其中,所述第一多个紧固件中的各紧固件从所述外壁径向地延伸,且各紧固件的附接位置远离所述末梢部分的进料出口地定位,且其中,所述热屏蔽件包括第一多个瓦,其中,所述第一多个瓦中的各瓦径向地配置在所述第一多个紧固件中的相应紧固件上且通过将所述第一多个瓦中的各瓦紧固至所述第一多个紧固件中的所述相应紧固件而径向地固连至所述外壁,且各瓦围绕所述末梢部分的远侧端部部分包裹。
10.根据权利要求9所述的系统,其特征在于,所述气化进料注入器包括主体部分和第二多个紧固件,所述主体部分位于所述末梢部分的上游且具有所述外壁,所述第二多个紧固件周向地围绕所述主体部分的外壁配置在第二排中,其中,所述第二多个紧固件中的各紧固件远离所述外壁径向地延伸,且其中,所述热屏蔽件包括第二多个瓦,且所述第二多个瓦中的各瓦径向地配置在所述第二多个紧固件中的相应紧固件上且通过将所述第二多个瓦中的各瓦紧固至所述第二多个紧固件中的所述相应紧固件而径向地固连至所述外壁。
11.根据权利要求9所述的系统,其特征在于,所述多个瓦中的各对相邻的瓦沿该对相邻的瓦之间的界面通过至少一个突出而与彼此互,所述至少一个突出与至少一个凹入匹配。
12.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,包括气化器,所述气化器具有所述气化进料注入器。
13.一种系统,其包括:
热屏蔽件,其用于气化进料注入器,包括:
至少一个陶瓷瓦,其构造成径向地配置到紧固件上;和隔离层,其设置于所述外壁与所述瓦之间,其中所述隔离层具有第一表面和相对于所述第一表面设置的第二表面,所述第一表面直接接触所述外壁,所述第二表面直接接触所述瓦,并且其中所述至少一个紧固件延伸穿过所述瓦的部分,所述隔离层径向设置于所述瓦的所述部分内侧;所述紧固件从所述气化进料注入器的末梢部分的外壁延伸,其中,所述紧固件穿过所述末梢部分的进料出口相对于所述气化进料注入器的注入轴线从所述外壁径向地延伸,且所述至少一个陶瓷瓦构造成通过将所述瓦紧固至所述紧固件而径向地固连至所述外壁,其中,所述至少一个陶瓷瓦构造成围绕所述末梢部分的远侧端部部分包裹。
14.根据权利要求13所述的系统,其特征在于,所述至少一个陶瓷瓦包括接收所述紧固件的开口。
15.根据权利要求14所述的系统,其特征在于,所述热屏蔽件包括热屏蔽塞,所述热屏蔽塞在所述紧固件上方配置在所述开口内以密封所述开口。
16.根据权利要求13所述的系统,其特征在于,所述热屏蔽件包括第一多个陶瓷瓦,且所述第一多个陶瓷瓦中的各陶瓷瓦构造成径向地配置到第一多个紧固件中的相应紧固件上,所述第一多个紧固件从所述气化进料注入器的末梢部分的外壁延伸,其中,所述第一多个紧固件中的各紧固件构造成相对于所述注入轴线从所述外壁径向地延伸,且所述第一多个紧固件形成第一排,所述第一排围绕所述末梢部分的外壁周向地配置,且其中,所述第一多个陶瓷瓦中的各陶瓷瓦构造成通过将所述第一多个陶瓷瓦中的各陶瓷瓦紧固至所述第一多个紧固件中的所述相应紧固件而径向地固连至所述外壁,且所述第一多个陶瓷瓦中的各陶瓷瓦构造成围绕所述末梢部分的远侧端部部分包裹。
17.根据权利要求16所述的系统,其特征在于,所述热屏蔽件包括第二多个陶瓷瓦,且所述第二多个陶瓷瓦中的各陶瓷瓦构造成径向地配置到第二多个紧固件中的相应紧固件上,所述第二多个紧固件从所述气化进料注入器的主体部分的外壁延伸,所述主体部分位于所述末梢部分的上游,其中,所述第二多个紧固件中的各紧固件构造成相对于所述注入轴线从所述外壁径向地延伸,且所述第二多个紧固件形成第二排,所述第二排围绕所述主体部分的外壁周向地配置,且其中,所述第二多个陶瓷瓦中的各陶瓷瓦构造成通过将所述第二多个陶瓷瓦中的各陶瓷瓦紧固至所述第二多个紧固件中的所述相应紧固件而径向地固连至所述外壁。
18.根据权利要求13所述的系统,其特征在于,所述至少一个陶瓷瓦包括互锁结构,所述互锁结构具有凹入和突出,其中,所述互锁结构构造成与所述热屏蔽件的相邻的瓦的匹配的互锁结构互锁。
19.一种方法,包括:
将具有第一开口的第一陶瓷瓦通过将第一紧固件插入到所述开口中来径向地配置到所述紧固件上,所述第一紧固件从气化进料注入器的末梢部分的外壁延伸,其中,所述第一紧固件穿过所述末梢部分的进料出口相对于所述气化进料注入器的注入轴线从所述外壁径向地延伸;和
通过将所述第一陶瓷瓦紧固至所述第一紧固件,来将所述第一陶瓷瓦径向地固连至所述外壁,其中,所述第一陶瓷瓦围绕所述末梢部分的远侧端部部分包裹
将隔离层设置于所述外壁与所述瓦之间,其中所述隔离层具有第一表面和相对于所述第一表面设置的第二表面,所述第一表面直接接触所述外壁,所述第二表面直接接触所述瓦,并且其中所述至少一个紧固件延伸穿过所述瓦的部分,所述隔离层径向设置于所述瓦的所述部分内侧。
20.根据权利要求19所述的方法,其特征在于,包括通过将热屏蔽塞在所述紧固件上方配置在所述开口内来密封所述至少一个陶瓷瓦的开口。

说明书全文

用于进料注入器的热屏蔽件

技术领域

[0001] 本文中公开的主旨涉及进料注入器,且更具体而言,涉及用于进料注入器的热屏蔽件。

背景技术

[0002] 多种反应器和燃烧系统使用进料注入器以将燃料或给料注入室、燃烧室中。例如,整体气化联合循环(IGCC)发电厂包括气化器,气化器具有一个或更多个进料注入器。进料注入器将含给料(诸如有机给料或煤浆)连同蒸汽一起供应到气化器中以生成合成气。一般而言,部分燃烧或气化反应反生在给料注入器的下游。然而,来自紧接进料注入器的燃烧的火焰和/或热可减少进料注入器的寿命,特别是如果进料注入器超越某些温度。例如,朝向末梢和/或接近火焰的其他位置,进料注入器可经历越来越大的温度。进料注入器的寿命可由于这种高温而减少。
发明内容
[0003] 在下面总结了在范围上与原要求保护的发明相适的某些实施例。这些实施例不意图限制要求保护的发明的范围,相反,这些实施例仅意图提供本发明的可能形式的简要总结。事实上,本发明可包括可与在下面提出的实施例类似或不同的多种形式。
[0004] 在第一实施例中,系统包括气化进料注入器。该气化进料注入器包括末梢部分,该末梢部分具有外壁和进料出口,且该气化进料注入器的注入轴线延伸穿过该末梢部分的进料出口。该气化进料注入器还具有至少一个固件,该至少一个紧固件相对于注入轴线从外壁径向地延伸。该至少一个紧固件的附接位置远离该末梢部分的进料出口地定位。该系统还包括热屏蔽件,该热屏蔽件包括瓦,该瓦径向地配置在该至少一个紧固件上且通过将该瓦紧固至该至少一个紧固件而径向地固连至外壁。此外,该瓦围绕该末梢部分的远侧端部部分包裹。
[0005] 在第二实施例中,系统包括用于气化进料注入器的热屏蔽件。该热屏蔽件包括至少一个陶瓷瓦,该至少一个陶瓷瓦构造成径向地配置到紧固件上,该紧固件从该气化进料注入器的末梢部分的外壁延伸。该紧固件穿过该末梢部分的进料出口相对于该气化进料注入器的注入轴线从该外壁径向地延伸,且该至少一个陶瓷瓦构造成通过将该瓦紧固至该紧固件而径向地固连至该外壁。此外,该至少一个陶瓷瓦构造成用于围绕该末梢部分的远侧端部部分包裹。
[0006] 在第三实施例中,方法包括将具有开口的至少一个陶瓷瓦通过将紧固件插入到该开口中来径向地配置到该紧固件上,该紧固件从气化进料注入器的末梢部分的外壁延伸。该紧固件穿过该末梢部分的进料出口相对于该气化进料注入器的注入轴线从该外壁径向地延伸。该方法还包括通过将该陶瓷瓦紧固至该紧固件而将该至少一个陶瓷瓦径向地固连至该外壁,其中,该至少一个陶瓷瓦围绕该末梢部分的远侧端部部分包裹。
附图说明
[0007] 当参照附图阅读下列详细描述时,本发明的这些和其他特征、方面和优点将变得更好理解,其中,遍及附图,相同的特征代表相同的部分,其中:
[0008] 图1是气化器的实施例的截面侧视图,该气化器装备有具有热屏蔽件的进料注入器;
[0009] 图2是图1的进料注入器的一部分的局部分解图;
[0010] 图3是具有多个紧固件的图1的进料注入器的一部分的实施例的局部透视图;
[0011] 图4是沿图2的4-4线取得的图1进料注入器的实施例的截面图;
[0012] 图5是图1的进料注入器的实施例的截面侧视图;
[0013] 图6是图1的进料注入器的一部分的实施例的透视图;
[0014] 图7是具有用于紧固件的钩的图1的进料注入器的一部分的实施例的透视图;且[0015] 图8是具有用于紧固件的钩的图1的进料注入器的实施例的截面侧视图。

具体实施方式

[0016] 下面将描述本发明的一个或更多个具体实施例。为了提供这些实施例的简明描述,可不在说明书中描述实际实现方式的所有特征。应当理解的是,在任何这种实际实现方式的开发中,如在任何工程或设计项目中一样,必须进行许多实现方式特定的决定以实现开发者的具体目标,例如服从系统相关和商业相关的约束,这些约束可从一个实现方式到另一个而改变。而且,应当理解的是,这种开发努可能是复杂且耗时的,但对于享有本公开的益处的本领域技术人员仍将是设计、制造和加工的例行工作。
[0017] 当介绍本发明的各种实施例的元件时,冠词“一”、“一个”、“该”和“所述”意图指存在一个或更多个元件。用语“包括”、“包含”和“具有”意图为包含的且意味着可存在除列出元件之外的附加元件。
[0018] 反应器或燃烧系统可利用进料注入器以将燃料或给料,且可选地将其他流体注入燃烧室中。如在本文中所使用的,燃烧可包括给料(例如含碳燃料)的部分或完全燃烧、气化、部分氧化、或其他反应。例如,(IGCC)发电厂可具有气化器,该气化器包括一个或更多个气化进料注入器。因为燃烧发生在进料注入器的末梢附近,所以末梢可暴露于直至接近1300到1500摄氏度(C)的温度。此外,热燃烧气体可向回朝进料注入器再循环。为了限制进料注入器暴露于高温、温度波动和高热应变,公开的实施例使进料注入器(例如气化进料注入器)装备热屏蔽件。
[0019] 为了解决这些问题,在下面描述的各种实施例中,进料注入器(例如,气化进料注入器)可包括热屏蔽件。气化进料注入器包括末梢部分,该末梢部分具有外壁和进料出口,且该气化进料注入器的注入轴线延伸穿过该末梢部分的进料出口。该气化进料注入器还包括相对于注入轴线从外壁径向地延伸的至少一个紧固件。该至少一个紧固件的附接位置定位为远离末梢部分的进料出口。系统还包括热屏蔽件,该热屏蔽件包括瓦,该瓦径向地位于该至少一个紧固件上且通过将瓦紧固至该至少一个紧固件而径向地固定至外壁。在某些实施例中,热屏蔽件可包括多个瓦,该多个瓦各自配置在相应的紧固件上。例如,多排瓦可围绕外壁周向地配置(例如,以堆叠的布置)。此外,瓦围绕末梢部分的远侧端部部分包裹,其可面对大量热的再循环气体。在某些实施例中,气化进料注入器包括陶瓷瓦,且紧固件为螺纹螺柱。瓦可经由至少一个螺纹紧固件(诸如螺母)径向地固定至外壁。此外,隔离层(诸如陶瓷纤维垫)可抑制来自进料注入器的振动且阻止热行进穿过热屏蔽件。以此方式,公开的实施例可增大进料注入器的寿命,减少停机时间,且增加整个工厂的操作效率。
[0020] 现在转到附图,图1是气化器10的截面侧视图,气化器10包括进料注入器12(例如,气化进料注入器)的实施例。如在下面所论述的,进料注入器12可包括由多个瓦组成的热屏蔽件14,其可利用多个紧固件(诸如螺纹螺柱)(见图2)紧固至进料注入器12的末梢部分16。热屏蔽件14可降低进料注入器12上的热应力,且可为用于进料注入器12的更坚固且容易耐用的热阻挡装置。在其他实施例中,进料注入器12可配置在类似的装置中,诸如,但不限于燃气涡轮发动机、燃烧发动机、燃烧系统、锅炉、熔炉、反应器、燃烧器或它们的任何组合。气化器10可具有轴向轴线或方向18、径向轴线或方向20、和周向轴线或方向22。气化器10包括封壳24(还称作壳),封壳24作用为用于气化器10的外罩或外壳。封壳24包括第一端部部分
26和第二端部部分28。中间部分30由封壳24的以下区段限定,该区段轴向地位于第一端部部分26与第二端部部分28之间。第一端部部分26和第二端部部分28分别包括圆顶形状的顶壁32和三形(例如,圆锥形)的底壁34。平行于轴线18的侧壁36(例如,环形侧壁)配置在顶壁32和底壁34之间的中间部分30中。
[0021] 示出的实施例还包括热屏障38,该热屏障38同心地配置在封壳24内侧。热屏障38和封壳24形成壁组件40,壁组件40将气化器10的外部42与气化器10的内部44分离。内部44包括气化室46、或燃烧室,在此可发生高温分解、燃烧、气化或它们的组合。壁组件40构造成用于在气化期间阻止热传递和气态成分从内部44泄漏至外部42。此外,热屏障38可构造成用于将封壳24的表面温度维持在期望温度范围内。此外,热屏障38可包括被动屏蔽、主动冷却、或它们的组合。例如,热屏障38或耐火隔离衬套可由在暴露于高温时维持其预定物理和化学特性的任何材料制成。
[0022] 在图1所例示的实施例中,进料注入器12配置在封壳24的第一端部部分26的顶壁32中。进料注入器12可配置在顶壁32中的颈部33(例如,轴)中,且在进料注入器12与颈部33之间可存在少量间隔。进料注入器12与出口48中纵向地偏离距离50且包括注入轴线52,注入轴线52决定源自进料注入器12的流的大体定向。进料注入器12可构造成用于将燃料、氧化剂(例如,氧、空气、富氧空气、少氧空气、或任何含氧混合物)、冷却气体(例如,二氧化碳、氮、或耐火气体)或燃料、氧和冷却气体的混合物注入气化室46中。例如,进料注入器12可将燃料以含碳给料(诸如煤、石油或生物质)的形式注入。事实上,进料注入器12可将适合于产生合成气体、或合成气的任何材料通过气化(例如,有机材料,诸如木头或塑料废料)而注入。在某些实施例中,燃料可为液体浆(诸如煤浆)。在其他实施例中,进料注入器12可将受控量的氧和/或蒸汽单独或者与合适的燃料组合地注入。
[0023] 在例示实施例中,注入轴线52平行于轴线18且垂直于气化器10的径向轴线20。换言之,注入轴线52平行于纵向轴线54。在使用期间,这种特征具有穿过气化室46沿大体朝下的方向(例如,下游流动方向)引导从进料注入器12出现的流体流的作用,如箭头56所指示的。在某些实施例中,注入轴线52可以以在大约0到45、0到34、0到24、或0到10度和它们之间的所有子范围之间的角度远离纵向轴线54地朝向。此外,进料注入器12的某些实施例可提供扩散喷雾,例如,源自进料注入器12的流体流可沿大体向下的方向(例如,下游流动方向)朝侧壁36朝外扩散,如由参考标号58指示的。
[0024] 在气化器10的例示实施例中,所得的合成气经由出口48沿大体由出口轴线60限定的路径从自气化器10排出。即,合成气经由气化器10底壁34中的位置离开气化器10。然而,应当注意的是,在本文中公开的气化器设计可与其中出口不配置在底壁中的多种其他气化系统一起使用。例如,公开的实施例可与曳带流气化器结合使用。在这种实施例中,穿过气化室46的流的方向可为向上穿过气化器10(即,沿与箭头56相反的方向)。在这些系统中,所得的合成气可离开位于气化器10顶壁32上或附近的出口,而溶渣可穿过底壁34离开。还例如,公开的实施例可用于流化床气化器中。类似地,因为流的方向为大体向上的,所以这种装置中的出口可位于气化器10顶壁32附近。
[0025] 图2是在2-2线内取得的、示出热屏蔽件14的图1的进料注入器12的末梢部分16的一部分的实施例的局部分解视图。热屏蔽件14可包括一个或更多个瓦80和紧固件82(例如,螺柱83)。在某些实施例中,紧固件82可包括钩(见图7和8)或任何其他类型的紧固件82。已从热屏蔽件14中分解出两个瓦80,以更清晰地例示热屏蔽件14的紧固构件。如在图1中所提及的,进料注入器12可配置在颈部33中,从而围绕进料注入器12留下少量间隔。燃料行进穿过进料注入器12,向外穿过环形开口或进料出口86,且到气化室46中。瓦80可阻止来自气化室46的再循环气体沿轴向18方向与进料注入器12的底面84接触,且从而使其远远高于颈部33且也从径向20方向损坏进料注入器12。进料注入器12的末梢部分16可包括多个紧固件
82,诸如螺柱83(如所描绘的)或钩(见图7和8),它们从进料注入器12的外壁88相对于气化进料注入器12的注入轴线52径向地20延伸,且各紧固件82可对应于相应的热阻挡瓦80。螺柱83构造成将瓦80径向地紧固至进料注入器12。各螺柱83可包括螺纹,且可行进到瓦80中的开口90中。一个螺柱83可保持一个瓦80,或者在某些情形中,多个螺柱83可紧固单个瓦
80。一旦螺柱83已行进到瓦80中的开口90中,则紧固件或多个紧固件82(诸如垫圈92和螺母
94)可通过拧到螺柱83的远侧端部96上,且其径向地20朝内上紧直到瓦80被径向地固定在合适的位置中,从而将瓦80固连至螺柱83。各瓦80中的开口19可置于瓦80的中央,或任何其他合适的位置,且其可为埋头孔,该埋头孔允许螺柱83上的紧固件82(例如,垫圈92和螺母
94)从瓦80的外表面97凹入。
[0026] 各热屏蔽瓦80可覆盖进料注入器12末梢部分16的一部分,以便末梢部分16的外壁88大体上被覆盖,以阻止热和/或腐蚀性燃烧气体损坏进料注入器12。尽管图2中示出的实施例包括八个此种瓦80,但是可使用任意数量的瓦80。例如,热屏蔽件14可具有大约1到
100、2到50、3到25、4到15或5到10个瓦80。瓦80可以以任何期望的布置以覆盖表面的方式分布在进料注入器12的外壁88上。在某些实施例中,期望以一系列的排、列或环的形式布置瓦
80。在示出的实施例中,瓦80布置在两个周向22排99中(例如,以堆叠布置的形式)。例如,第一多个螺柱83可周向地围绕外壁88布置在第一排98中。瓦80可紧固至各螺柱83,且各瓦80可周向地22围绕末梢部分16的远侧端部部分100包裹。第二多个螺柱83可在主体部分103中相对于穿过进料注入器12的燃料流在末梢部分16的上游(例如,轴向地18偏移)和第一多个螺柱83的上游布置在第二周向排102中。瓦80可径向地紧固至第二多个螺柱83的各螺柱83。
瓦80的额外的排99诸如这些可在末梢部分16上游紧固至主体部分103以使得能够覆盖外壁
88的更大区域。例如,各例示的瓦80可为楔形瓦、截头饼形瓦、弧形瓦、或圆形节段瓦,其为围绕末梢部分16的瓦80的环形布置的节段。作为又一示例,各瓦80可为完整的环形瓦。
[0027] 尽管瓦80可由任何适合的材料构造,但在一些实施例中,瓦80可由诸如与进料注入器12相比具有更高的耐热性(接近1370摄氏度)、更高的热传导系数、和/或更低的热膨胀系数的陶瓷(例如,金刚砂、氮化等)的材料构造。作为非限制性示例,瓦80可由陶瓷、合成物或它们的组合(诸如金刚砂、矾土、氮化莫来石)构造。这些材料可有效地限制去往进料注入器12末梢部分16(例如,沿径向方向20)的热传递,且结果,瓦80在气化反应期间可用作用于末梢部分16的热屏障(或热屏蔽件)。瓦80还可描述为耐热瓦、耐腐蚀瓦、耐磨损瓦、防护瓦或耐应力瓦。
[0028] 瓦80可构造成具有基本上相似的厚度,以便降低跨过热屏蔽件14的温度梯度。此外,瓦80可形成一体的(例如,齐平的)面104。换言之,瓦80可紧密地布置,且通常没有瓦80可与任何其他瓦80相比沿径向20方向显著地突出更多。这种布置可进一步降低跨过热屏蔽件14的温度梯度。各瓦80可为正方形、矩形、四边形、圆形或具有为规则或不规则多边形的形状。具有相同或不同形状的瓦80可相邻地布置。瓦80可定形为符合进料注入器12的轮廓,该轮廓可包括冷却剂流体管道、和/或其他不规则形状特征。特别是,瓦80中的一些可围绕进料注入器12的远侧端部100包裹,以便保护进料注入器的侧部106和底面84二者。沿进料注入器12的底面84的瓦80可形成环形开口108,环形开口108大体围绕进料注入器12的进料出口86的环形开口延伸或反映该环形开口,以便瓦80和热屏蔽件14不与离开进料注入器12的燃料干扰。瓦80可经由瓦(见图4)上的凹入和突出的组合(例如,舌和构槽接头、燕尾件接头等)互,以便提供更有效率的热屏蔽件14。
[0029] 因为各螺柱83从进料注入器12径向地20延伸,故紧固在进料注入器12底面84附近的瓦80(例如,第一周向排98中的瓦)可定形为径向20朝内(例如,朝注入轴线52)延伸以包裹、弯曲、或定形成覆盖进料注入器12的侧部106和底部84二者的一部分。瓦80可具有高刚度,以当沿进料注入器12的底部84阻挡热时,甚至当瓦80仅径向地附接时(例如,在侧部106上),维持它们的形状。以此方式,紧固构件(例如,螺柱83、垫圈92、和螺母94)可不直接面对在气化室46中产生的热再循环气体,因此它们可具有更低的温度且经历降低的热应力。为了进一步降低紧固构件上的应力,热屏蔽塞(见图4)可在紧固构件上放置在开口90中。此外,隔离层(见图4)可用于隔离进料注入器12。因此,紧固构件可具有增大的寿命。此外,当进料注入器12插入气化器10中时,瓦80的径向20安装可帮助固持热屏蔽件14的瓦80防止滑离螺柱83,因为螺柱83大体垂直于气化器10的轴线52。
[0030] 图3是例示的具有多个紧固件82(例如,螺柱83)的进料注入器12的实施例的一部分的局部透视图。示出的是螺纹螺柱83,但应理解,可使用任何其他紧固件82(诸如钩(见图7和8))。螺柱83可由耐高温材料(例如钼、碳合金钢、铝、、或另一材料)形成。螺柱83还可具有耐热涂层(诸如锌、镉、、或涂层)。如上所述,螺柱83从进料注入器12径向地20延伸,且可在进料注入器12上以任何方式间隔,这将使多个瓦80能够覆盖进料注入器12的外壁88。例如,螺柱83可布置在一系列的排99、列中,或可在进料注入器上不规则地间隔。可使用任何数量的螺柱83,诸如大约1到100、2到50、3 5到25、或10到15个螺柱83。各螺柱83可焊接、硬焊或以其他方式附接至进料注入器12的外壁88,以便瓦80可紧固至它们。在示出的实施例中,螺柱83布置在两个周向22排99中,但可使用任何数量的排99,诸如大约1、2、3、4、5、
6、7、8、9、10或更多排99)。如上所述,各螺柱83可对应于一个瓦80,该瓦80可经由开口90而配置到螺柱83上。一旦螺柱80已配置到螺柱83上,则紧固件(诸如垫圈92和螺母94)可通过拧到螺柱83的远侧端部96上,且径向地20朝内上紧直到瓦80被固连在合适的位置,从而将瓦80紧固至外壁88。各螺柱83和/或各瓦80可被单独地移除、整修、并且/或者替换,且整修的或新的瓦80可安装到既存的或整修的螺柱83上。
[0031] 图4是沿图2中的4-4线取得的进料注入器12的实施例的截面视图,其具有瓦80、螺柱83、螺母94、垫圈92和开口90。如图所示,瓦80中的开口90可为具有第一部分128(例如,第一开孔)和第二部分130(例如,第二开孔)的埋头开口或孔。埋头孔可为扩大到另一同轴孔(例如,具有不同直径的第一和第二同轴开孔)的圆柱形、平底孔。瓦80中的埋头开口90的第一部分128可具有比第二部分130小的直径,第二部分130具有增大的直径131,以允许紧固件(诸如垫圈92和螺母94)与瓦80的外表面97齐平或低于其地搁置。在示出的实施例中,螺柱83完全地穿过第一部分128延伸且部分地延伸到第二部分130中。该构造可降低热屏蔽件14的紧固构件(例如螺柱83、垫圈92、和螺母94)上的热应力。为了提供对紧固构件的进一步热防护,开口90的第二部分130可具有例如由耐火铸件(诸如矾土铸件)制成的塞134。耐火铸件塞134可配合到开口90的第二部分130中,从而覆盖螺柱83的远侧端部96、垫圈92、和螺母94。塞134可与瓦80的外表面97齐平,且可阻止来自气化室46的热再循环气体接触螺柱
83、垫圈92和螺母94,从而降低它们的热应力且延长它们的寿命。因此,塞134可为热屏蔽塞、防护塞、耐热塞、耐腐蚀塞、或它们的任何组合。
[0032] 在一些实施例中,瓦80可围绕外壁88周向地22互锁,以阻止热在瓦80之间经过且到达进料注入器12。为了互锁,一个瓦80的互锁结构构造成与相邻瓦80的匹配互锁结构互锁(例如,各对相邻的瓦80沿该对相邻的瓦之间的表面利用与至少一个凹入匹配的至少一个突出而与彼此互锁)。例如,各瓦80的一个侧部135可具有突出136(例如,唇部),且第二侧部137(例如,相反侧部)可具有互补的凹入138(例如,凹陷、沟槽或腔)以接收该突出136。一个瓦80的突出136可配合到相邻瓦80的凹入138中,使得瓦90形成一体化的热屏蔽件14。一个或更多个(例如,1、2、3、4、5或更多个)突出136和/或凹入138可存在于瓦80的任何或所有边缘上。
[0033] 在某些实施例中,隔离层(诸如可压缩纤维垫140)可配置在瓦80和进料注入器12的外壁88之间。纤维垫140可为矾土纤维垫、陶瓷纤维垫、或任何其他类型的纤维垫。垫140可抑制气化器10中的(诸如来自穿过进料注入器12的流体流的)振动和/或燃烧动态以便保护热屏蔽件14,且还可提供隔离且减少或消除瓦80和进料注入器12之间的空间。垫140可具有开口141,以使紧固件82(例如,螺柱83)能够行进穿过其,且可以其他方式大体上定形和构造成配合进料注入器12的轮廓。
[0034] 图5是进料注入器12的实施例的局部截面侧视图,其具有围绕末梢部分16周向地22堆叠在两排99中的瓦80。如图所示,进料注入器12的外壁88由瓦80大体上完全覆盖。此外,瓦80和塞134形成一体或齐平的面104。如在图1中,第一周向排98覆盖末梢部分16的主体,且排98径向20朝内延伸,以覆盖远侧端部部分100的底面84。第二周向排102相对于穿过注入器12的燃料流配置在第一周向排98的上游(例如,轴向地18偏移),且任何数量的周向排99可进一步延伸到第二周向排102的上游,诸如大约1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20或更多个周向排99。
[0035] 图6示出进料注入器12的实施例,其中热屏蔽件的所有瓦80处于合适的位置。在该实施例中,热屏蔽件14包括三个周向排99的瓦80。如图所示,瓦80大体上完全覆盖进料注入器12的末梢部分16。因为紧固构件(例如,螺柱83、垫圈92和螺母94)在进料注入器12的径向侧部106上,在密封的埋头孔或开口90内(例如,由塞134覆盖),所以这些构件被保护免受气化器环境的影响。由于紧固构件上降低的热应力,故它们可具有更长的寿命。热屏蔽件14的瓦80可被移除、替换或整修而不移除或替换紧固构件,从而降低维持系统10的成本。
[0036] 图7示出使用钩142的热屏蔽件14的实施例,钩142可替换或对螺柱83进行补充,以将瓦80紧固至末梢16的外壁88。与螺柱83一样,可将具有任意形状的任何数量的钩142以任何合适的方式布置在进料注入器12的外壁88上。例如,取决于瓦80和排99的数量,注入器12可包括1、2、3、4、5或更多个钩142每个瓦80,且注入器12可包括1到100、2到50、3到25、或4到10个钩142。为了允许钩142将瓦80紧固至进料注入器12,各瓦中的开口90可为埋头的或以其他方式确定轮廓,以允许钩142行进穿过瓦80以将瓦80固定在合适位置。
[0037] 图8是紧固至钩142的瓦80的实施例的局部截面视图。如图所示,瓦80中的开口90可为埋头开口,如图4所描述的。因此,开口90可具有开口90的具有更小直径129的第一部分128(例如,第一开孔)和开口90的具有相对于第一直径129增大的直径131的第二部分130(例如,第二开孔)。钩142的突出部分(例如,突出144)可从钩142轴向地18延伸。当将瓦80安装到钩142上时,瓦80可径向20朝内(例如,朝进料注入器12)移动,直到钩142的突出144进入开口90的第二部分130。当突出144进入开口90的第二部分130时,瓦80可掉入突出144上方的位置,从而将瓦80紧固至进料注入器12。
[0038] 公开的实施例的技术效果包括气化进料注入器12,该气化进料注入器12包括:末梢部分16,其具有外壁88和进料出口86;和至少一个紧固件82,其穿过末梢部分16的进料出口86相对于气化进料注入器12的注入轴线46从外壁88径向地20延伸。紧固件82的附接位置远离末梢部分16的进料出口86地定位。系统还包括热屏蔽件14,热屏蔽件14包括瓦80,瓦80径向地20位于紧固件82上且通过将瓦80紧固至紧固件82而径向地20固连至外壁88。此外,瓦80环绕末梢部分16的远侧端部部分100包裹,该远侧端部部分100可面对大量热再循环气体。在某些实施例中,瓦80为陶瓷的且紧固件82为螺纹螺柱83。瓦80可经由至少一个螺纹紧固件(诸如螺母94)径向地20固连至外壁88。以此方式,公开的实施例可减小用于热屏蔽件14的紧固件82上的热应力,这可增大进料注入器12的寿命,减少停机时间,且增大整个工厂的操作效率。
[0039] 本书面说明使用示例以公开本发明,包括最佳实施方式,并且还使任何本领域技术人员能够实践本发明,包括制造并且使用任何设备或系统并且实行任何合并的方法。本发明的可取得专利的范围由权利要求限定,并且可包含其他本领域人员想到的示例。如果这些其他示例包括不与权利要求的字面语言不同的结构元件,或者如果这些其他示例包括与权利要求的字面语言无显著差别的等同结构元件,则这些其他示例意图在权利要求的范围内。
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