CN102373094B - 用于从喷射装置除热的设备及其组装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于从喷射装置除热的设备及其组装方法。具体而言，一种在反应器喷射器进给组件(319)中使用的喷射装置(300)包括联接到模块化顶端(334)上的多个大致同心导管(321/323/324/336/338/340)，该模块化顶端(334)包括多个大致环形喷嘴(348/350/352)。该喷射装置还包括外表面，该外表面延伸到空腔(302)中使其暴露于空腔内的热源。该喷射装置还包括限定在喷射装置(300)内的多个冷却通路。各冷却通路为外表面的径向内侧和轴向内侧中的一种。该喷射装置还包括至少一个冷却剂分配装置，其与多个冷却通路成流动连通地联接，以有助于从外表面的至少一部分除热。

Description

用于从喷射装置除热的设备及其组装方法
技术领域
本发明主要涉及喷射系统，例如气化系统中使用的那些喷射系统，并且更具体地涉及用于帮助从结合气化反应器使用的模块化顶端(tip)喷射装置除去热量的方法及设备。
背景技术
大多数公知的IGCC设备包括气化系统，该气化系统与至少一个功率生成涡轮系统形成为一体。例如，至少一些公知的气化系统将燃料、空气或氧气、蒸汽和/或CO2的混合物转化为合成气体或″合成气″。合成气导送至燃气涡轮发动机的燃烧器，该燃气涡轮发动机向发电机供能，而发电机将电功率供给至电网。来自至少一些公知燃气涡轮发动机的排气供给至产生蒸汽以驱动蒸汽轮机的热回收蒸汽发生器(HRSG)。由蒸汽轮机所产生的功率也驱动向电网提供电功率的发电机。
至少一些公知的气化系统包括喷射系统，该喷射系统向气化反应器供送过程流体，以促进至少一种放热反应。喷射系统可包括至少一个喷射装置，该喷射装置部分地暴露于这种放热反应以及相关的高温。这种高温可缩短喷射装置内一些构件的使用寿命期限。
发明内容
一方面，提供了一种组装在反应器喷射器进给组件中使用的喷射装置。该方法包括使喷射装置至少部分地延伸到空腔(cavity)中。该喷射装置包括联接到模块化顶端上的多个大致同心的导管，该模块化顶端包括多个冷却通路(channel)和限定于其中的多个大致环形的喷嘴。该方法还包括使至少一个冷却剂分配装置与多个冷却通路成流动连通，以有助于从喷射装置的外表面除热。
另一方面，提供了一种用于在反应器喷射器进给组件中使用的喷射装置。该喷射装置包括联接到模块化顶端上的多个大致同心的导管，该模块化顶端包括多个大致环形的喷嘴。该喷射装置还包括外表面，该外表面延伸到空腔中使得外表面暴露于空腔内的热源。该喷射装置还包括限定在喷射装置内的多个冷却通路。各冷却通路均为外表面的径向内侧和轴向内侧中的至少一种。该喷射装置还包括至少一个冷却剂分配装置，该冷却剂分配装置与多个冷却通路成流动连通地联接，以有助于从至少一部分的外表面除热。
又一方面，提供了一种气化设备。该气化设备包括至少一个含碳反应物源和至少一个氧化流体反应物源。该气化设备还包括至少一个气化反应器，该气化反应器包括与至少一个含碳反应物源和至少一个氧化流体反应物源成流动连通地联接的至少一个喷射装置。该至少一个喷射装置包括联接到模块化顶端上的多个大致同心的导管，该模块化顶端包括多个大致环形的喷嘴。该至少一个喷射装置还包括外表面，该外表面延伸到至少一个气化反应器中使得该外表面暴露于至少一个气化反应器内的热源。该至少一个喷射装置还包括限定在喷射装置内的多个冷却通路。各冷却通路均为外表面的径向内侧和轴向内侧中的至少一种。该至少一个喷射装置还包括至少一个冷却剂分配装置，该冷却剂分配装置与多个冷却通路成流动连通地联接，以有助于从至少一部分的外表面除热。
附图说明
图1为示例性气化设备的简图；
图2为可用于合成气体生成的气化反应器的示意性截面视图，该气化反应器例如可结合图1中所示的气化设备使用；
图3为可结合图2中所示的气化反应器使用的示例性喷射器进给组件的示意性透视图；
图4为图3中所示的示例性喷射器进给组件的分解视图；
图5为图3中所示的示例性喷射器进给组件的一部分的示意性透视图；
图6为沿区域6截取的可结合图5中的喷射器进给组件使用的喷射装置的顶端部分的示意性截面视图；
图7为图6中所示的示例性顶端部分的另一示意性截面视图；
图8为图6和图7中所示的示例性密封组件的示意性截面视图；
图9为可结合图5中所示的顶端部分使用的示例性适配器部分的示意性后视图；
图10为图6中所示的顶端部分的示意性截面视图；
图11为图10中所示的顶端部分内的多个冷却通路的示意性截面视图；
图12为可结合图5中所示的喷射器进给组件使用的喷射装置的备选顶端部分的前视图；以及
图13为组装图2、图3、图10和图12中所示的喷射装置的示例性方法的流程图。
零件清单
100整体气化联合循环(IGCC)动力生成设备
110燃气涡轮发动机
114涡轮
118第一发电机
120第一转子
130蒸汽涡轮发动机
132涡轮
134第二发电机
136第二转子
140蒸汽发生系统
142HRSG
144热传递设备
146蒸汽导管
148排出气体导管
150蒸汽导管
152烟道气体导管
200气化系统
202空气分离单元
204空气导管
206氮气导管
208气化反应器
210O2导管
211材料磨碎和制浆单元
212材料供送导管
213供水导管
214材料浆料导管
215渣料和碳化物处理单元
216热渣料流导管
217渣料导管
218热的粗合成气导管
219冷却的粗合成气导管
220粗合成气导管
221洗涤器和LTGC单元
222微粒导管
228清洁合成气导管
230酸性气体去除子系统
300喷射装置
302气化空腔
304壁
306头端盖
308头端部分
310尾端部分
312顶端部分
314开孔
316喷射装置轴向中心线
318气化空腔纵向中心线
319喷射器进给组件
320第一回流区
D1第一距离
321内部氧气(O2)供送(卡口)区段
322第二回流区
D2第二距离
323中部浆料(卡口)区段
324外部O2供送(卡口)区段
325O2旁通管线
326冷却流体入口歧管
327冷却流出出口歧管
328冷却流体旋管
329安装法兰
332卡口适配器部分
334模块化顶端
336外部GOX卡口适配器
338浆料卡口适配器
340内部GOX卡口适配器
341区段324端部
342区段323端部
343区段321端部
344浆料通路
345外部GOX通路
346内部GOX通路
348内部GOX喷嘴
350浆料喷嘴
352外部GOX喷嘴
353保持硬件
354顶端部分312的外表面
356径向外侧外表面
357密封组件
358密封组件
359密封组件
360密封组件
361密封组件
362转矩扳手
370冷却剂供送导管
374冷却剂返回导管
380配合端
382第一纵向间隙
384径向间隙
386第二纵向间隙
388第一密封压盖(gland)
390第二密封压盖
392多个密封件
394第一密封件
396第二密封件
452内部GOX顶端
454浆料顶端
470喷射器本体
490GOX中心体
492冷却剂辐条(spoke)
494冷却剂辐条
498支承销钉
500径向外侧冷却面板
502径向内侧冷却面板
600冷却流体供送仓室
602轴向内侧周向冷却通路
604轴向外侧周向冷却通路
606轴向内侧周向冷却表面
608轴向外侧周向冷却表面
610冷却流体返回仓室
612径向外侧冷却剂供送仓室
614冷却通路
616径向外侧冷却通路
618径向外侧冷却通路入口孔板
620径向外侧冷却剂返回仓室
622径向外侧冷却通路出口
624径向内侧冷却剂供送仓室
626径向内侧冷却通路
628径向内侧冷却通路入口孔板
630径向内侧冷却剂返回仓室
632径向内侧冷却通路出口
634分流壁
640多个孔
642多个孔
644通路壁
W通路径向宽度
D通路轴向深度
L通路径向长度
700备选顶端部分
702流体放泄系统
704模块化顶端
706内部环形部分
708外部环形部分
710环形喷射器
800方法
802将喷射装置至少部分地延伸到空腔中...
804将至少一个冷却剂分配装置流动...
具体实施方式
图1为使用喷射系统的示例性设备的简图，该设备具体而言为气化设备，且更具体而言是示例性整体气化联合循环(IGCC)动力生成设备100。作为备选，如本文所述的用以产生合成气体的方法和设备结合能够实现此种方法和设备的任何适合构造的任何设备使用，包括但不限于任何燃烧设备、化学处理设备以及食品处理设备。
在示例性实施例中，IGCC设备100包括燃气涡轮发动机110。涡轮114经由第一转子120可旋转地联接到第一发电机118上。涡轮114与至少一个燃料源和至少一个空气源(两者在下文中更为详细地描述)成流动连通地联接，且构造成用以分别从燃料源和空气源(两者均未在图1中示出)接收燃料和空气。涡轮114混合空气和燃料，产生热燃烧气体(未示出)，以及将气体内的热能转化成旋转能。旋转能经由转子120传输至发电机118，其中，发电机118将旋转能转化成电能(未示出)以传输至至少一个负载，包括但不限于电力网(未示出)。
IGCC设备100还包括蒸汽涡轮发动机130。在示例性实施例中，发动机130包括经由第二转子136可旋转地联接到第二发电机134上的蒸汽涡轮132。
IGCC设备100还包括蒸汽发生系统140。在示例性实施例中，系统140包括至少一个热回收蒸汽发生器(HRSG)142，其经由排出气体导管148接收来自涡轮114的排出气体(未示出)，该排出气体导管148供送在HRSG 142内所用的热量，以便从至少一个锅炉供水源产生一股或多股蒸汽流，该锅炉供水源包括但不限于至少一股加热锅炉供水流(未示出)。HRSG 142还经由至少一个蒸汽导管146与至少一个热传递设备144成流动连通地联接。设备144还与至少一个加热锅炉供送导管(未示出)成流动连通地联接，其中，设备144从该至少一个加热锅炉供送导管或单独的锅炉供水源(未示出)接收加热的锅炉供水(未示出)。HRSG 142经由导管146接收来自设备144的蒸汽(未示出)，其中，HRSG 142有助于将热能加至蒸汽。HRSG 142经由蒸汽导管150与涡轮132成流动连通地联接。在一个示例性实施例中，冷却的燃烧气体从HRSG 142经由烟道气体导管152排出至大气。作为备选，来自于HRSG 142的至少一部分过多的燃烧气体经导送以便在IGCC设备100中的其它位置使用。
导管150构造成用以将蒸汽(未示出)从HRSG 142导送至涡轮132。涡轮132构造成用以接收来自HRSG 142的蒸汽，且将蒸汽中的热能转化成旋转能。旋转能经由转子136传输至发电机134，其中，发电机134构造成有助于将旋转能转化成电能(未示出)以便传输至至少一个负载，该负载包括但不限于电力网。蒸汽冷凝，且作为锅炉供水经由冷凝物导管(未示出)返回。作为备选，来自HRSG 142、蒸汽涡轮132和/或热传递设备144的至少一部分蒸汽经导送以便在IGCC设备100中的其它位置使用。
IGCC设备100还包括气化系统200。在示例性实施例中，系统200包括经由空气导管204与空气源成流动连通地联接的至少一个空气分离单元202。空气源包括但不限于专用空气压缩机(未示出)以及通常与燃气涡轮发动机110相关联的压缩机(未示出)。单元202构造成用以将空气分离成一股或多股氧气(O2)流、氮气(N2)流以及其它成分流(均未示出)。其它成分流可经由通风口(未示出)释放，或收集在储存单元(未示出)中。在示例性实施例中，至少一部分N2经由N2导管导送到燃气涡轮114中以有助于燃烧。
系统200包括气化反应器208，该气化反应器208与单元202成流动连通地联接，且构造成用以接收经由O2导管210从单元202导送的O2。系统200还包括材料磨碎和制浆单元211。单元211分别经由含碳材料供送导管212和供水导管213与含碳材料源和水源(均未示出)成流动连通地联接。在示例性实施例中，含碳材料为石油焦或石油焦炭。此外，在示例性实施例中，单元211构造成用以将石油焦炭和水相混合以形成石油焦炭浆料流(未示出)，该石油焦炭浆料流经由石油焦炭浆料导管214导送至反应器208。作为备选，有助于IGCC设备100如本文所述那样操作的包括含碳固体物的任何材料都可使用。另外，作为备选，可使用包括固体、液体和气态燃料物质的非浆料燃料，包括燃料和其它材料的混合物，例如但不限于燃料和渣料添加物。
反应器208构造成用以分别经由导管214和210接收材料浆料流和O2流。反应器208还构造成有助于产生热的粗合成气体(合成气)流(未示出)。此外，反应器208还构造成用以产生作为合成气生成副产物的热渣料和焦化物(二者均未示出)。
反应器208经由热合成气导管218与热传递设备144成流动连通地联接。设备144构造成用以接收热的粗合成气流，且将至少一部分热量经由导管146传递至HRSG 142。随后，设备144产生冷却的粗合成气流(未示出)，该冷却的粗合成气流经由合成气导管219导送至洗涤器和低温气体冷却(LTGC)单元221。单元221构造成用以除去携带在粗合成气流内的渣料和焦化物部分(有时称为″微粒″)，且有助于经由微粒导管222除去微粒。微粒传送给废物收集系统(未示出)以进行最终处理和/或再循环回到气化反应器208中以利用微粒内未使用的碳含量。单元221还构造成用以进一步冷却粗合成气流。
设备144还有助于从热的粗合成气流中除去渣料和焦化物。具体而言，渣料和焦化物处理单元215经由热渣料导管216与设备144成流动连通地联接。单元215构造成用以使剩余的焦化物和渣料骤冷，同时使渣料破碎成小块，在其中，产生了渣料和焦化物去除流(未示出)并将其导送穿过导管217。以类似于上文所述的微粒的方式，渣料和焦化物导送至废物收集子系统(未示出)以便最终处理，和/或再循环回到气化反应器208以利用渣料和焦化物内未使用的碳。
系统200还包括酸性气体去除子系统230，其与单元221成流动连通地联接，且构造成用以经由粗合成气导管220接收冷却的粗合成气流。子系统230还构造成有助于从粗合成气流除去至少一部分酸性成分(未示出)，如下文进一步描述。此类酸性气体成分包括但不限于H2S和CO2。子系统230还构造成有助于将至少一些酸性气体成分分离成包括但不限于H2S和CO2的成分。在示例性实施例中，CO2未经再循环和/或隔离。作为备选，子系统230经由至少一个CO2导管(未示出)与反应器208成流动连通地联接，在该至少一个CO2导管中，CO2(未示出)流导送至反应器208的预定部分。经由子系统230除去此种CO2和H2S有助于产生清洁的合成气流(未示出)，该清洁合成气流经由清洁合成气导管228导送至燃气涡轮114。
在操作中，空气分离单元202经由导管204接收空气。空气分离成O2、N2以及其它成分。其它成分经排出或收集，其中，至少一部分N2经由导管206导送至涡轮114，以及至少一部分O2经由导管210导送至气化反应器208。剩余部分的N2和O2可根据需要作为多股流导送至IGCC 100的其它部分，包括但不限于储存器。另外，在操作中，材料磨碎和制浆单元211分别经由导管212和213接收石油焦炭和水，形成石油焦炭浆料流，并将石油焦炭浆料流经由导管214导送至反应器208。
反应器208经由导管210接收O2，经由导管214接收石油焦炭。反应器208有助于产生热的粗合成气流，该粗合成气流经由导管218导送至设备144。形成在反应器208中的一些渣料副产物经由渣料处理单元215和导管216和217除去。设备144有助于冷却热的粗合成气流以产生冷却的粗合成气流，该冷却的粗合成气流经由导管219导送至洗涤器和LTGC单元221，且合成气进一步冷却。包括一些渣料和焦化物(微粒形式)的颗粒物质经由导管222从合成气中除去。冷却的粗合成气流导送至酸性气体去除子系统230，在其中，酸性气体成分有选择地除去，使得清洁合成气流形成且经由导管228导送至燃气涡轮114。
此外，在操作中，涡轮114分别经由导管206和228接收N2和清洁合成气。涡轮114压缩来自至少一个空气源(未示出)的空气，涡轮114随后将该空气与合成气燃料混合且燃烧，从而产生热燃烧气体。涡轮114导送热燃烧气体，以便引起涡轮114旋转，这随后将通过转子120使第一发电机118旋转。至少一部分排出气体从涡轮114经由排出气体导管148导送至HRSG 142，以有助于产生蒸汽。
从热合成气经由热传递设备144除去的至少一部分热量作为蒸汽经由导管146导送至HRSG 142。HRSG 142将来自设备144的蒸汽与一股或多股锅炉供水流和来自涡轮114的排出气体一起接收。热量从排出气体传递至一股或多股锅炉供水流以及来自设备144的蒸汽，从而产生后继的一股或多股蒸汽流以及增加了包含在来自设备144的蒸汽中的热能。在示例性实施例中，如上文所述那样产生的蒸汽流中的至少一股加热至过热状态。作为备选，一股或多股上述蒸汽流混合在一起以形成一股或多股混合流，该混合流可加热至过热状态。作为备选的是形成高温饱和蒸汽。至少一部分过热蒸汽经由导管150导送至蒸汽涡轮132，且引起涡轮132旋转。涡轮132通过第二转子136使第二发电机134旋转。剩余部分的蒸汽经导送以便在IGCC设备100中的其它位置使用。
图2为可用于合成气体生成的气化反应器208的示意性截面视图，该反应器208例如可结合IGCC动力生成设备100使用。反应器208包括与气化空腔302成流动连通地联接的至少一个喷射装置300。在示例性实施例中，装置300为如本文所述的环形三重气化器喷射器喷嘴，从而包括三个环形通道(下文进一步描述)。作为备选，装置300为任何适合的喷射器喷嘴，包括但不限于具有四个或更多环形通道的构造。此外，作为备选，装置300为任何适合的喷射器喷嘴，其包括但不限于三个或更多同心通道，其中各通道均以有助于喷射装置300如本文所述那样操作的任何适合构造而与上文所述的环形通道成流动连通地联接。
空腔302至少部分地由大致圆柱形的反应器壁304和头端盖306限定。在示例性实施例中，气化反应器208为大致圆柱形。作为备选，反应器208包括有助于反应器208如本文所述那样操作的任何构造。另外，在示例性实施例中，装置300具有大致垂直的定向(下文进一步描述)，在其中，装置300穿透反应器208的顶部，且大致指向下方。作为备选，装置300具有任何定向，包括但不限于大致水平的定向。
在示例性实施例中，壁304包括至少一种陶瓷耐火材料，包括但不限于热回火砖。作为备选，壁304为流体冷却的，其中，冷却流体包括但不限于水和/或蒸汽。盖306密封地联接到反应器208的头端部分308的至少一部分上。空腔302还由尾端盖(未示出)部分地限定，该尾端盖密封地联接到壁304的至少一部分上，其中，尾端盖定位在尾端部分310上，该尾端部分310与部分308相对。作为备选，盖306、头端部分308、尾端盖和尾端部分310以相对于壁304的任何适合位置而定向，包括有助于反应器208如本文所述那样操作的任何定向。此外，壁304可为有助于反应器208如本文所述那样操作的任何构造。此外，作为备选，反应器208具有有助于IGCC 100如本文所述那样操作的任何适合的构造。
喷射器装置300包括顶端部分312，该顶端部分312插入穿过限定在头端盖306中的开孔314，且使用紧固方法密封地联接到头端盖306上，该紧固方法包括但不限于保持硬件(未示出)。反应器208构造成使得喷射器装置300的轴向中心线316与气化空腔302的纵向中心线318共线。顶端部分312构造成用以在空腔302内形成多个回流区。具体而言，顶端部分312构造成用以在气化空腔302内形成离顶端部分312为第一距离D1的第一回流区320。回流区320具有大致环状的形状，且该形状为大致在空间上连续或部分地分段中的一种。而且，回流区320定位成靠近中心线318，且相对于中心线318大致以中心线318为中心。另外，具体而言，顶端部分312构造成用以在气化空腔302内形成离顶端部分312为第二距离D2的第二回流区322。回流区322具有大致环状的形状，且该形状为大致在空间上连续或部分地分段中的一种。而且，回流区322相对于中心线318定位，也即大致以中心线318为中心，且紧邻壁304。第一回流区320大致在第二回流区322内居中。
反应器208的备选实施例可包括多个喷射装置300，其中，各装置300均具有中心线316，使得各个相关联的中心线316均类似于中心线318而与预定轴向定向共线。此类多个装置300中的各个均可具有垂直的(即，直接地向上和/或直接地向下)和/或水平的定向，包括在纯垂直和纯水平定向之间的有助于反应器208如本文所述那样操作的任何定向。此外，反应器208的此类备选实施例可包括多个装置300，其中，所有装置300均具有大致相似的定向。此外，反应器208的此类备选实施例可包括多个装置300，其中，第一数目的此类喷射器300具有不同于第二数目的此类装置300的定向。
反应器208的另一些备选实施例可包括多个装置300，其中，装置300分布在反应器208的一个或多个表面上，各装置300均具有不同定向。此外，组成多个喷射器300中的至少一部分的喷射器300可分别置于在专用空腔(未示出)中，该专用空腔为反应器208的一部分，或以其它方式与反应器208相连结，从而有助于由各个此种喷射器300单独地形成或发展成多个回流区。
图3为可结合气化反应器208(图2中所示)使用的示例性喷射器进给组件319的示意性透视图。喷射装置轴向中心线316和气化空腔纵向中心线318透视示出。在示例性实施例中，喷射器进给组件319为卡口组件。具体而言，组件319包括第一卡口区段，也即内部氧气(O2)供送区段321，其类似于O2导管210(图1中所示)而与O2源成流动连通地联接。组件319还包括第二卡口区段，也即中部浆料区段323，其类似于材料浆料导管214(图1中所示)而成流动连通地联接到浆料源上。组件319还包括第三卡口区段，也即外部O2供送区段324，其类似于O2导管210而成流动连通地联接到O2源上。区段324的至少一部分围绕区段323的至少一部分延伸，区段323的至少一部分围绕区段321的至少一部分延伸，以及区段324的至少一部分围绕区段321的至少一部分延伸。此外，区段321，323和324在它们成流动连通地连结顶端312的位置处终止。因此，区段321，323和324在组件319内限定多个大致同心的通道或通路，或具体地限定了内部O2通路、中部浆料通路以及外部O2通路(图3中均未示出)。
组件319还包括O2旁通管线325，该O2旁通管线325在卡口区段324和321之间建立至少一定的流动连通，使得至少部分地基于累积的预定O2压降来促进预定的O2质量流速分布，这随着O2从组件319排出，在O2导送穿过卡口区段321和324、O2旁通管线325以及后续构件时出现。因此，促进了保持外部O2质量流速和内部O2质量流速(均未示出)的预定比例。旁通管线325有助于组件319在气化反应器208的改型中安装和操作。作为备选，包括但不限于流动孔和人工操作节流阀以及自动节流阀的方法结合旁通管线325或代替旁通管线325进行使用。
组件319还包括经由多个冷却流体旋管328与喷射装置300的顶端部分312成流动连通地联接的冷却流体入口歧管326和冷却流体出口歧管327。歧管326和327以及旋管328有助于导送冷却流体来从顶端部分312除去热量(下文更为详细地描述)。组件319还包括安装法兰329，该安装法兰329使用紧固方法而可移除地且密封地联接到头端盖306上，该紧固方法包括但不限于保持硬件(未示出)。作为备选，组件319包括至少一个冷却管套，该冷却管套具有与安装法兰329和顶端部分312之间的外部O2供送区段324的至少一部分形成一体的冷却流体供送和返回装置，其有助于导送冷却流体以从顶端部分312除热。另外，作为备选，组件319具有有助于喷射装置300如本文所述那样操作的任意数目的冷却剂连接件和/或冷却剂流动装置。
图4为示例性喷射器进给组件319的分解视图。在示例性实施例中，内部氧气供送区段321至少部分地定位在浆料供送区段323内，该浆料供送区段323至少部分地定位在外部氧气供送区段324内。组件319具有″卡口″设计，其中，区段321，323和324在此也称为卡口和/或卡口区段321，323和324。卡口区段321包括端部343，卡口区段323包括端部342，以及卡口区段324包括端部341。
图5为包括区域6的喷射器进给组件319的一部分的示意性透视图。图6为沿区域6(图5中所示)截取的喷射器进给组件319的顶端部分312的示意性截面视图。图7为由图6中所示的视角围绕轴向中心线316定向成90°的顶端部分312的另一示意性截面视图。顶端部分312控制反应物供送流体流在喷射器进给组件319与气化空腔302(图2中所示)之间的分配。图7示出了支承销钉498和冷却剂辐条492和/或494，其中，销钉498和辐条492和494在下文中于图7之后进一步描述。
此外，如示例性实施例中所示，适配器部分332包括三个大致环形的适配器：外部气态氧气(GOX)卡口适配器336、浆料卡口适配器338，以及内部GOX卡口适配器340。卡口适配器336，338和340分别与卡口区段324，323和321(所有都在图3中示出)成流动连通地联接。更具体而言，外部GOX卡口适配器336联接到卡口区段324的端部341上(两者都在图4中示出)。浆料卡口适配器338联接到卡口区段323的端部342上(两者都在图4中示出)。内部GOX卡口适配器340联接到卡口区段321的端部343上(两者都在图4中示出)。
在示例性实施例中，适配器部分332可制造为组件319的卡口区段321，323和324的多个延伸部，而非作为顶端部分312的一个或多个构件。即是说，在示例性实施例中，外部GOX卡口适配器336、浆料卡口适配器338和内部GOX卡口适配器340为在喷射器进给组件319的组装期间独立地联接到卡口区段321，323和324上的单独部件。作为备选，卡口适配器336，338和340中的至少两个联接在一起以形成单件。即是说，作为备选，顶端部分312包括一体的单独形成的卡口适配器部分332和模块化顶端334，其中，适配器部分332联接到组件319的卡口区段321，323和324上。
在示例性实施例中，浆料卡口适配器338和内部GOX卡口适配器340部分地限定反应物或浆料的通路344。浆料通路344与在组件319(图3中所示)内限定和延伸的中部煤浆料通路(未示出)成流动连通。在示例性实施例中，浆料卡口适配器338和外部GOX卡口适配器336部分地限定外部反应物通路，也即外部GOX通路345，以及内部GOX卡口适配器340部分地限定内部反应物通路，也即内部GOX通路346。内部GOX通路346和外部GOX通路345与在组件319内限定和延伸的内部氧气通路和外部氧气通路(两者均未示出)成流动连通。作为备选，通路345和346中的任一个都定向为用以导送有助于气化反应器208的操作的任何过程流体，包括但不限于蒸汽、氮气和二氧化碳，并且通路345和346与适合的流体源成流动连通地联接。
适配器部分332通过公知的方法联接到喷射器进给组件319上，这些公知的方法例如但不限于焊接、铜焊和/或保持硬件(未示出)。
为了形成第一回流区320和第二回流区322(两者都在图2中示出)，顶端部分312包括扩散喷嘴和会聚喷嘴两者。更具体而言，多个喷嘴形成在模块化顶端334内，该模块化顶端334包括内部GOX喷嘴348、浆料喷嘴350以及外部GOX喷嘴352。内部GOX喷嘴348和浆料喷嘴350引导相应的过程流体远离喷射器轴向中心线316，且称为扩散喷嘴。外部GOX喷嘴352引导相应的过程流体朝向喷射器轴向中心线316，且因此称为会聚喷嘴。作为备选，外部GOX喷嘴352相对于喷射器轴向中心线316为扩散喷嘴或平行喷嘴。
喷射装置300包括具有顶端部分312的喷射器进给组件319，该顶端部分312具有扩散喷嘴和会聚喷嘴两者，包括喷嘴348，350和352，该喷射装置300有助于在预定角度下以预定动量来混合反应物流，即浆料流和GOX流(两者均未示出)。喷嘴348，350和352还有助于提高浆料与氧气之间的化学反应的效率。
如本文所述那样定向和构造喷嘴348，350和352具有的有益效果包括但不限于有助于反应物的气化。具体而言，形成回流区320和322有助于延长浆料和GOX的驻留时间，使得含碳材料与GOX之间的放热反应更为有效地发生。此外，在头端部分308(图2中所示)附近形成此类回流区320和322的附加益处有助于提高此处附近的热释放，且因此有助于浆料流中水的气化。然而，由于局部放热反应和相关的热释放，喷射装置300的部分(也即喷射装置300的至少一个外表面)暴露于热合成气(未示出)，包括但不限于顶端部分312的径向内侧的外表面354(也在图4中示出)和顶端部分312的径向外侧的外表面356。下文将进一步描述此类高温暴露。
通常，公知的喷射器组件的初次组装以及试机后的现场保养和维护的拆卸和再组装均由于在此类喷射器组件内包括扩散喷嘴和会聚喷嘴两者而复杂化。例如，在大多数情况下，如果较大的卡口具有带会聚喷嘴的会聚顶端，该会聚顶端在尺寸上类似于或小于扩散顶端，则难以从下一较大的公知卡口上移除具有至少部分地形成扩散喷嘴的扩散顶端的公知卡口，因为此种会聚顶端会妨碍轴向移除此种扩散顶端。因此，通过从会聚喷嘴352上拆卸扩散喷嘴348和350而部分地拆卸顶端部分312尤其困难。一种在此类妨碍发生在喷射器中的喷嘴之间的情况下拆卸的方法包括从反应器空腔(即，如本文所述和图2中所示的空腔302)移除喷射器(也即如本文所述的喷射器300)，并切断公知卡口的顶端。
然而，在示例性实施例中，模块化顶端334简化了喷射装置300的组装、拆卸和现场保养，同时有助于使用扩散和会聚喷嘴348，350和352的组合。由于会聚和扩散喷嘴348，350和352形成在可释放地联接到适配器部分332上的模块化顶端334内，故实现了这样的简化。卡口适配器336，338和340其尺寸形成为使得各适配器和相应的卡口可在模块化顶端334未联接到适配器部分332上时从下一较大的适配器和相应卡口上移除。
在示例性实施例中，模块化顶端334制造为多个独立构件中的单个构件，这些独立构件通过公知的联接方法而连结在一起，例如包括铜焊或焊接。作为备选，一件式模块化顶端334可由包括直接金属激光烧结的方法形成。一件式模块化顶端334与适配器部分332成流动连通地联接。模块化顶端334可制造为一件式的，以便实现所期望的喷嘴精确度，且还易于现场组装和拆卸。另外，在示例性实施例中，模块化顶端334通过公知的联接方法而可移除地联接到适配器部分332上，该公知的联接方法包括但不限于保持硬件353(下文进一步描述)。作为备选，模块化顶端334通过使模块化顶端334能够如本文所述那样操作的任何公知的联接方法而联接到适配器部分332上。保持硬件353和外表面354彼此邻近。
此外，在示例性实施例中，包括通过保持硬件353可移除地联接在一起而非焊接在一起的模块化顶端334和适配器部分332的顶端部分312还包括多个密封件，这些密封件用于在浆料通路344、外部GOX通路345、内部GOX通路346、冷却水歧管326、冷却水歧管327与喷射器进给组件319外部的空腔302内的热合成气(未示出)流之间保持分离。更具体而言，在示例性实施例中，密封组件357保持外部GOX通路345与接触外表面354的合成气之间的分离。此外，密封组件358保持外部GOX通路345与浆料通路344之间的分离。此外，密封组件359保持浆料通路344与内部GOX通路346之间的分离。此外，密封组件360有助于保持冷却流体入口歧管326、外部GOX通路345与接触外表面354的热合成气之间的分离。更进一步，密封组件361有助于保持冷却流体出口歧管327、外部GOX通路345与接触外表面354的热合成气之间的分离。密封组件357，358，359，360和361由使模块化顶端334能够如本文所述那样操作的任何构造的任何材料制成，包括而不限于金属密封件、O形环和e形密封件、单个或冗余的密封件，以及它们的任何组合。
密封组件357，358，359，360和361中的各个均有助于在使用喷射器顶端的同时防止过程流体与在气化过程中使用的冷却剂在无意中混合，该喷射器顶端包括并非通过焊接或铜焊而连接在一起的多个构件。具体而言，在包括将适配器部分332联接到模块化顶端334上的顶端部分312组装期间，适配器部分332，338和340和顶端332、密封组件360和361的配合表面的形状有助于在部分332，338和340以及顶端334之间的预定间隙的对准和获取，以便在其间获得预定间隙(未示出)，从而进一步有助于部分332，338和340与顶端334的固定联接。这至少部分是由于密封组件360和361具有小于密封组件357，358和359的直径，从而密封组件360和361更可能实现在其上完全周向的挤压。另外，具体而言，密封组件357，358和359有助于在顶端334内提供更大的公差范围，以便将更大的公差用于因制造和组装以及其中构件的移位和运动所造成的变化。作为备选，密封件357，358或359中的一个可用于帮助在部分332，338和340与顶端334之间的预定间隙的对准和获取。进一步作为备选，本领域的普通技术人员所公知的任何装置都可用于帮助在部分332，338和340与顶端334之间的预定间隙的对准和获取。
此外，在示例性实施例中，顶端部分312包括一个冷却剂供送导管370和一个冷却剂返回导管374，其中，此类导管370和374包括但不限于仓室、腔室和通路(均未示出)。在示例性实施例中，导管370和导管374定位在中心线316和318的对置侧上。作为备选，使用了多个导管370和374，其中，多个导管370在中心线316和318的一侧上定位成彼此邻近，而各导管374均在中心线316和318的相对侧上定位成彼此邻近。另外，作为备选，导管370和374以交替的方式围绕中心线316和318定位。此外，作为备选，一个或多个分叉导管可用于代替导管370或374，其中，各个此种分叉导管的一部分操作为冷却剂返回导管。此外，作为备选，导管370和374的任何构造都可以使顶端部分312能够如本文所述那样操作的任何方式围绕中心线316和318定位。
图8为示例性密封组件359的示意性截面视图。在示例性实施例中，密封组件357和358为大致相似的。内部GOX喷嘴348的配合端380和内部GOX卡口适配器340限定第一纵向间隙382、径向间隙384以及第二纵向间隙386，其中，间隙382，384和386彼此成流动连通。此外，间隙382，384和386在顶端部分312(图6和图7中所示)内大致沿径向延伸。配合端380和卡口适配器340还限定第一密封压盖388和第二密封压盖390，其中，两个压盖388和390均在顶端部分312内大致沿径向延伸。在示例性实施例中，密封组件359包括多个密封件392。更具体而言，第一密封件394定位在第一密封压盖388内，而第二密封件396定位在第二密封压盖390内，其中，两个密封件394和396都在顶端部分312内大致沿径向延伸。
另外，在示例性实施例中，径向间隙384至少部分为渐缩形。这种渐缩形有助于卡口适配器340和喷嘴348的配合和对准。有时称为主密封件的第二密封件396有助于纵向间隙382和386的制造和组装的公差和变化。第一密封件382与配合端380、卡口适配器340以及径向间隙384相协作，以有助于卡口适配器340和喷嘴348的对准和配合从而降低了其金属与金属接触的潜在可能，有助于抑制卡口适配器340和喷嘴348由于机械振动而造成的运动，以及有助于减少间隙382，384和386内外来碎屑(包括而不限于燃料颗粒)的积累，这可能会妨碍主密封件396的操作或缩短主密封件396的寿命。此外，尽管在示例性实施例中密封组件359如上文所述那样构造和定向，但作为备选，可采用使密封组件359和顶端部分312能够如本文所述那样操作的密封组件359的任何构造和定向。
图9示出了适配器部分332的示意性后视图。在示例性实施例中，模块化顶端334通过保持硬件353使用包括但不限于转矩扳手362的工具可移除地联接到适配器部分332上。保持硬件353延伸穿过适配器部分322进入模块化顶端部分334中，其中，硬件353接合部分332和334两者。当保持硬件353在包括将适配器部分332联接到模块化顶端334上的顶端部分312组装期间上紧时，适配器部分332，338和340与顶端332、密封组件360和361的配合表面的形状有助于部分332，338和340与顶端334之间的预定间隙的对准和获取，以便在其间获得预定间隙(未示出)，从而进一步有助于部分332，338和340与顶端334的固定联接。另外，具体而言，密封组件357，358和359有助于在顶端334内提供更大的公差范围，以有助于更大的公差用于因制造和组装以及其中构件的移位和运动所造成的变化。
因此，在示例性实施例中，顶端部分312包括经由保持硬件353而可移除地联接到模块化顶端334上的适配器部分332，其中模块化顶端334包括会聚和扩散的喷嘴348，350和352，该顶端部分312有助于喷射装置300的组装、拆卸以及现场保养。此外，不论可具有任何长度和/或内在制造公差的卡口区段321，323和324的热膨胀效果如何，模块化顶端334都有助于在其中使用固定构造。
图10为顶端部分312的示意性截面视图。内部GOX适配器340(包括在卡口适配器部分332内)与内部GOX顶端452(包括在模块化顶端334内)大致对准，且适配器340和顶端452在将卡口适配器部分332联接到模块化顶端334上时形成滑动配合。另外，密封组件359定位在内部GOX适配器340与内部GOX顶端452之间。密封组件359至少部分地受挤压或压缩，以有助于在适配器340与顶端452之间的配合表面(未示出)处防止流体在内部GOX通路346与浆料通路344之间泄漏。
内部GOX顶端452大致同心地定位在浆料顶端454内，该浆料顶端454也包括在模块化顶端334内。可选的是，至少一个隔离件(未示出)有助于保持内部GOX顶端452与浆料顶端454之间的预定间距，从而至少部分地限定浆料通路344。浆料适配器338(包括在卡口适配器部分332内)与浆料顶端454大致对准，且适配器338和顶端454在卡口适配器部分332和模块化顶端334联接时形成滑动配合。另外，密封组件358定位在浆料适配器338与浆料顶端454之间。密封组件358至少部分地受挤压或压缩，以有助于在浆料适配器338与浆料顶端454之间限定的配合表面(未示出)处防止流体在浆料通路344与外部GOX通路345之间泄漏。
喷射器本体或外部GOX适配器336与模块化顶端334的喷射器本体470大致对准，且适配器336和本体470在卡口适配器部分332和模块化顶端334联接时形成滑动配合。外部GOX适配器336和喷射器本体470至少部分地限定外部GOX通路345。另外，密封组件357定位在外部GOX适配器336与喷射器本体470之间。密封组件357至少部分地受挤压或压缩，以有助于在外部GOX适配器336与喷射器本体470之间限定的配合表面(未示出)处防止流体在外部氧气通路345和外部GOX适配器336表面354处的合成气之间泄漏。
在示例性实施例中，外部GOX适配器336和喷射器本体470通过包括螺纹紧固件的多个保持硬件353(图7和图9中所示)可释放地联接。保持硬件353不但将适配器部分332联接到模块化顶端334上，而且引起如上文所述的用于密封组件357，358，359，360和361的夹持或压缩力。
GOX中心体490定位在内部GOX顶端452内。浆料顶端454插入喷射器本体470内，且浆料顶端454、内部GOX顶端452和GOX中心体490通过至少一个冷却剂辐条492和494和/或至少一个支承销钉498而保持就位。此外，辐条492和494和/或支承销钉498有助于减小因热膨胀和收缩以及制造公差所造成的模块化顶端334内的构件移位的潜在可能。
径向外侧冷却面板500和径向内侧冷却面板502可定位在喷射器本体470和GOX中心体490的外表面上。冷却面板500和502有助于防护顶端部分312免受热破坏。
顶端部分312包括冷却流体供送仓室600，其成流动连通地联接到冷却流体供送歧管326上。仓室600限定在喷射器本体适配器336内，而邻接的开口(未示出)限定在喷射器本体470内。在示例性实施例中，仓室600为大致圆柱形。作为备选，仓室600具有有助于顶端部分312如本文所述那样操作的任何构造。仓室600与轴向内侧周向冷却通路602和轴向外侧周向冷却通路604成流动连通地联接。通路602和604围绕顶端部分312沿周向延伸，且分别有助于形成轴向内侧周向冷却表面606和轴向外侧周向冷却表面608。此外，通路602和604构造成用以如相关箭头所示那样导送一部分冷却剂流。此外，通路602和604以及表面606和608其尺寸形成为有助于从顶端部分312的近端部分除热。
顶端部分312还包括冷却流体返回仓室610，其与冷却流体返回歧管327以及通路602和604成流动连通地联接。仓室610限定在喷射器本体适配器336内，而邻接的开口(未示出)限定在喷射器本体470内。在示例性实施例中，仓室610为大致圆柱形。作为备选，仓室610具有有助于顶端部分312如本文所述那样操作的任何构造。仓室610构造成用以接收来自通路602和604的冷却剂流(以及下文进一步描述的附加冷却剂流)。
顶端部分312还包括与仓室600成流动连通地联接的径向外侧冷却剂供送仓室612。仓室612限定在喷射器本体470内，且构造成用以接收如相关箭头所示的流体冷却剂流的至少一部分。顶端部分312还包括形成在径向外侧冷却面500和径向内侧冷却面502内的多个冷却槽口或通路614。各个面500和502中的至少一部分形成冷却表面。在示例性实施例中，通路614为大致周向的。作为备选，通路614具有有助于顶端部分312如本文所述那样操作的任何构造。此外，通路614和表面606和608其尺寸形成为有助于从顶端部分312的近端部分除热。
通路614包括多个径向外侧冷却通路616和至少一个流动分配装置，也即至少一个径向外侧冷却通路入口孔板618，两者都与仓室612成流动连通地联接。板618构造成用以控制冷却流体经由各通路616的分配。
顶端部分312还包括径向外侧冷却剂返回仓室620，其限定在喷射器本体470内且构造成用以经由多个径向外侧冷却通路出口622如相关箭头所示那样接收从通路616排出的至少一部分流体冷却剂流。
顶端部分312还包括径向内侧冷却剂供送仓室624，其限定在喷射器本体470内且经由冷却供送辐条494而与仓室600成流动连通地联接。通路614还包括与仓室624成流动连通地联接的多个径向内侧冷却通路626和至少一个径向外侧冷却通路入口孔板628。板628构造成用以控制冷却流体经由各通路626的分配。板618和628还构造成用以在制造和/或组装期间防止无意中的相反安装。顶端部分312还包括径向内侧冷却剂返回仓室630，该仓室630限定在喷射器本体470内且构造成用以经由径向外侧冷却通路出口632如相关箭头所示那样接收从通路626排出的至少一部分流体冷却剂流。仓室610经由冷却剂返回辐条492而与仓室630成流动连通地联接。顶端部分312还包括分流壁634，该分流壁634构造成有助于将辐条494和仓室624内的冷却剂流与辐条492和仓室630内的冷却剂流分离开。
在示例性实施例中，多个仓室、通路、辐条、孔板和壁634不但有助于冷却剂遍及顶端部分312流动，而且它们还有助于顶端部分312的结构支承。作为备选，顶端部分312包括有助于顶端部分312如本文所述那样操作的任何结构支承特征。
图11为顶端部分内的多个冷却通路的示意性截面视图。在图11中，径向外侧冷却面板500和径向内侧冷却面板502(二者均在图10中示出)示为分别从喷射器本体470和GOX中心体490(二者均在图10中示出)除去。如上文所述，冷却面板500和502有助于防护顶端部分312免受热破坏。
径向外侧冷却通路的入口孔板618与径向外侧冷却剂供送仓室612成流动连通地联接。孔板618包括与径向外侧冷却通路616成流动连通地联接的多个孔640，其中，各孔640其尺寸形成为有助于冷却通路616内的预定冷却剂流速。通路616与径向外侧冷却通路出口622成流动连通地联接，该径向外侧冷却通路出口622继而又与径向外侧冷却剂返回仓室620成流动连通地联接。
类似的是，径向内侧冷却通路入口孔板628与径向内侧冷却剂供送仓室624成流动连通地联接。孔板628包括与径向内侧冷却通路626成流动连通地联接的多个孔642，其中，各孔642其尺寸形成为有助于冷却通路626内的预定冷却剂流速。通路626与径向内侧冷却通路出口632成流动连通地联接，该径向内侧冷却通路出口632继而又与径向内侧冷却剂返回仓室630成流动连通地联接。
在示例性实施例中，通路616和626为由相关通路壁644分别限定在板500和502内的凹槽。作为备选，通路616和626以使模块化顶端312能够如本文所述那样操作的任何方式形成。另外，在示例性实施例中，通路616和626其尺寸形成为具有通路径向宽度W，以有助于使用较薄的金属来用于板500和502，从而有助于减小在其中引起的应力和延长顶端部分312的寿命周期。此外，在示例性实施例中，通路轴向深度D(示为延伸到图11中)其尺寸形成为有助于通过通路616和626除热。此外，在示例性实施例中，通路径向宽度W和通路轴向深度D其尺寸形成为结合通路径向深度L和冷却水流，以有助于对于各独立通路616和626的预定除热速率。例如但不限于，冷却水流其尺寸形成为适应变化的通路径向长度L，以及轴向深度D其尺寸形成为对于各通路616是不同的，使得各通路616内的冷却流体速度大致类似。
另外，在示例性实施例中，孔板618和628分别定位在通向通路616和626的入口处。作为备选，孔板定位在通路616和626的出口处。另外，作为备选，孔板定位在通路616和626的入口和出口两者处。此外，作为备选，不使用孔板，且经由各通路616和626的冷却剂流预定为大致随通路616和626的尺寸、构造、定形和定向而变化。
图12为可结合喷射器进给组件319使用的喷射装置300的备选顶端部分700的前视图。顶端部分700类似于顶端部分312(图2、图3、图4、图6、图7、图9和图10中所示)，只是顶端部分700为利用流体放泄系统702进行蒸腾冷却，其中，系统702为开放冷却型系统。另外，顶端部分700与顶端部分312的不同之处在于，不需要且可除去用于封闭冷却的冷却流出口歧管327(图3、图6和图10中所示)。作为备选，歧管327可类似于冷却流体入口歧管326(图3、图6和图10中所示)用作冗余和/或平行的冷却剂供送歧管。顶端部分700包括备选模块化顶端704，该模块化顶端704联接到如上文所述的用于顶端部分312和模块化顶端334(图4、图6、图7、图9和图10)的卡口适配器部分332(图4、图6、图7、图9和图10中所示)上。顶端部分700包括内部环形部分706，该内部环形部分706与喷射装置轴向中心线316大致垂直，且以喷射装置轴向中心线316为中心。顶端部分700还包括外部环形部分708。包括内部GOX喷嘴348、浆料喷嘴350和外部GOX喷嘴352(所有都在图6、图10和图11中示出)的多个环形喷射器710限定在内部环形部分706和外部环形部分708之间。在该备选示例性实施例中，部分706和708采用使模块化顶端704能够如本文所述那样操作的任何方法而整体地形成在一起，该方法包括而不限于铸造、锻造、铜焊以及焊接。
另外，在该备选示例性实施例中，顶端部分700有助于分别从外部环形部分706和内部环形部分708除热。即是说，顶端部分700的部分(包括而不限于内部环形部分706和外部环形部分708)至少部分地由多孔材料712制成，该多孔材料712有助于液体流体或气态流体的低流速。与气化空腔302(图2中所示)中的高温和化学物质直接热接触的顶端部分700的这些部分例如而不限于由多孔金属或耐火材料制成，例如而不限于通过烧结金属缆线和/或粉末超级合金而形成的多孔板或形状，它们通过一种或多种方法而联结到顶端部分700的非多孔部分上，该方法包括而不限于焊接、铜焊以及其它适合的连结技术。作为备选，使用了保持硬件(未示出)。在该备选实施例中，冷却剂流速预定为有助于防止回流区320和322(二者均在图2中示出)非期望的骤冷。此外，这些部分还可结合提高蒸腾冷却效率的特征，包括而不限于有助于使用蒸腾冷却剂对于待冷却内表面和外表面的冲击冷却的特征。
在操作期间，冷却流体导送至顶端部分700和/或顶端部分700内，且具体是以类似于上文所述用于顶端部分312和模块化顶端334的方式导送至模块化顶端704和流体放泄系统702。因此，在该备选实施例中，流体放泄系统702有助于通过将冷却流体导送至其中而从模块化顶端704除热，以便吸收模块化顶端704内产生的至少一些热量，且通过蒸腾冷却过程经由多孔材料712将这些热量导送到气化空腔302中。在该备选实施例中，流体放泄系统702的冷却剂流速预先确定为有助于防止回流区320和322(图2中所示)非期望的骤冷。流体放泄系统702可结合如上文所述用于顶端部分312的封闭冷却系统操作。
图13为组装喷射装置300(图2、图3和图12中所示)的示例性方法800的流程图。在示例性实施例中，喷射装置300至少部分地延伸802到气化空腔302(图2中所示)。喷射装置300包括多个大致同心的导管，也即联接到模块化顶端334(图4、图6、图7、图9和图10中所示)上的卡口区段321/323/324(所有都在图3中示出)和/或适配器336/338/340(所有都在图4、图6和图10中示出)，以及限定于其中的多个冷却通路602/604/614/616/626(所有都在图10中示出)。另外，在示例性实施例中，例如而不限于冷却剂歧管326和327、冷却剂辐条492和494、孔板618和628、壁634(所有都在图10中示出)和冷却流体旋管328(图3和图9中所示)和孔640和642，以及壁644(所有都在图11中示出)的至少一个冷却剂分配装置与多个冷却通路602/604/614/616/626成流动连通地联接804，以有助于从喷射装置300的外表面354/356(两者均在图7和图9中示出)和500/502/606/608(所有都在图10中示出)除热。
本文所提供的实施例有助于组装喷射装置和从喷射装置除热。此类喷射装置可包括模块化顶端装置。使用如本文所述的喷射装置有助于在高温环境下以延长的时间期间使用此类喷射装置，而不需对喷射装置的常规纠正性维护拆卸、再组装和/或更换，从而降低了与非冷却喷射装置相关的操作成本和维护成本。
本文所述的是有助于从模块化顶端喷射器装置除热的除热设备及其组装方法的示例性实施例。具体而言，在模块化顶端内限定冷却流体通路和定位流体分配装置以将冷却流体流导送至很有可能受到升高温度的模块化顶端的这些表面区域有助于从这些表面区域除热。因此，可采用否则或会使寿命周期缩短的范围更广的材料。此外，使用此种模块化顶端除热设备有助于降低与喷射装置模块化顶端的改装、预防性维护、纠正性维护以及检查和更换相关的操作成本。
本文所述的方法和系统不限于本文所述的特定实施例。例如，各系统的构件和/或各方法的步骤可与本文所述的其它构件和/或步骤独立和分开地使用和/或实施。此外，各构件和/或步骤还可结合其它组件包和方法来使用和/或实施。
尽管已按照各种具体实施例描述了本发明，但本领域的普通技术人员将认识到，本发明可结合处在权利要求精神和范围内的变型而予以实施。

Claims (10)

1.一种在反应器喷射器进给组件(319)中使用的喷射装置(300)，包括：
多个大致同心的导管(321/323/324/336/338/340)，其联接到包括多个大致环形喷嘴(348/350/352)的模块化顶端(334)上；
顶端部分的外表面，其延伸到空腔(302)中使得所述外表面暴露于所述空腔内的热源；限定在所述喷射装置(300)内的多个冷却通路(602/604/616/626)，所述冷却通路中的各个均为所述外表面的径向内侧和轴向内侧中的至少一种，其中所述多个冷却通路包括多个大致周向冷却通路，所述多个大致周向冷却通路包括多个径向外侧冷却通路和多个径向内侧冷却通路；以及
至少一个冷却剂分配装置(600/610/612/618/620/622/624/628/630/632/634/640/642/644)，其与所述多个冷却通路成流动连通地联接，以有助于从所述外表面的至少一部分除热。
2.根据权利要求1所述的喷射装置(300)，其特征在于：
所述至少一个冷却剂分配装置包括至少一个冷却通路孔板(618/628)。
3.根据权利要求2所述的喷射装置(300)，其特征在于，所述径向外侧冷却通路(616)包括：
与径向外侧冷却剂供送仓室(612)成流动连通地联接的至少一个径向外侧冷却通路入口孔板(618)，所述径向外侧冷却剂供送仓室与冷却流体供送仓室(600)成流动连通地联接；以及
与径向外侧冷却剂返回仓室(620)成流动连通地联接的至少一个径向外侧冷却通路出口(622)，所述径向外侧冷却剂返回仓室与冷却流体返回仓室(610)成流动连通地联接。
4.根据权利要求3所述的喷射装置(300)，其特征在于，所述径向内侧冷却通路(626)包括：
与径向内侧冷却剂供送仓室(624)成流动连通地联接的至少一个径向内侧冷却通路入口孔板(628)，所述径向内侧冷却剂供送仓室经由至少一个冷却剂供送辐条(494)而与所述冷却流体供送仓室(600)成流动连通地联接；以及
与径向内侧冷却剂返回仓室(630)成流动连通地联接的至少一个径向内侧冷却通路出口(632)，所述径向内侧冷却剂返回仓室经由至少一个冷却剂返回辐条(492)而与所述冷却流体返回仓室(610)成流动连通地联接。
5.根据权利要求1所述的喷射装置(300)，其特征在于，所述外表面(354/356/500/502/606/608)包括蒸腾型开放冷却系统(702)，其中，所述外表面至少部分地包括多孔材料(712)。
6.一种气化设备(100)，包括：
至少一个含碳反应物源(212/211)；
至少一个氧化流体反应物源(210)；
至少一个气化反应器(208)，其包括与所述至少一个含碳反应物源和所述至少一个氧化流体反应物源成流动连通地联接的至少一个喷射装置(300)，所述至少一个喷射装置包括：
多个大致同心的导管(321/323/324/336/338/340)，其联接到包括多个大致环形的喷嘴(348/350/352)的模块化顶端(334)上；
顶端部分的外表面，其延伸到所述至少一个气化反应器中，使得所述外表面暴露于所述至少一个气化反应器内的热源；
限定在所述喷射装置(300)内的多个冷却通路，所述冷却通路中的各个均为所述外表面的径向内侧和轴向内侧中的至少一种，其中所述多个冷却通路包括多个大致周向冷却通路，所述多个大致周向冷却通路包括多个径向外侧冷却通路和多个径向内侧冷却通路；以及
至少一个冷却剂分配装置(600/610/612/618/620/622/624/628/630/632/634/640/642/644)，其与所述多个冷却通路成流动连通地联接，以有助于从所述外表面的至少一部分除热。
7.根据权利要求6所述的气化设备(100)，其特征在于，所述模块化顶端(334)限定所述外表面(354/356/500/502/606/608)的至少一部分，所述外表面包括：
多个第一冷却表面(500/502)，其围绕所述外表面的至少一部分沿径向延伸且围绕所述外表面的至少一部分沿径向间隔开；以及
多个第二冷却表面(606/608)，其围绕所述外表面的至少一部分沿周向延伸且围绕所述外表面的至少一部分沿周向间隔开。
8.根据权利要求7所述的气化设备(100)，其特征在于：
所述多个第一冷却表面(500/502)包括径向外侧冷却表面(500)和径向内侧冷却表面(502)；以及
所述多个第二冷却表面(606/608)包括轴向内侧周向冷却表面(606)和轴向外侧周向冷却表面(608)。
9.根据权利要求6所述的气化设备(100)，其特征在于：
所述至少一个冷却剂分配装置(600/610/612/618/620/622/624/628/630/632/634/640/642/644)包括至少一个冷却通路孔板(618/628)；以及
所述多个冷却通路(602/604/616/626)包括多个大致周向冷却通路。
10.根据权利要求9所述的气化设备(100)，其特征在于，所述径向外侧冷却通路(616)包括：
与径向外侧冷却剂供送仓室(612)成流动连通地联接的至少一个径向外侧冷却通路入口孔板(618)，所述径向外侧冷却剂供送仓室与冷却流体供送仓室(600)成流动连通地联接；以及
与径向外侧冷却剂返回仓室(620)成流动连通地联接的至少一个径向外侧冷却通路出口(622)，所述径向外侧冷却剂返回仓室与冷却流体返回仓室(610)成流动连通地联接。
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