CN102954472A - 用于气化燃料喷射的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于气化燃料喷嘴的系统。一种系统包括气化燃料喷射器，其包括构造成从第一燃料尖部中喷射出第一燃料流的第一燃料管道、构造成从第二燃料尖部中喷射出第二燃料流的第二燃料管道、构造成从第一气体尖部中喷射出第一气体流的第一气体管道、构造成从第二气体尖部中喷射出第二气体流的第二气体管道，以及构造成从第三气体尖部中喷射出第三气体流的第三气体管道。第一燃料尖部、第二燃料尖部、第一气体尖部、第二气体尖部或第三气体尖部中的至少一个远离气化燃料喷射器的出口而凹陷一距离。第一燃料管道和第二燃料管道以及第一气体管道、第二气体管道和第三气体管道与彼此同轴。

Description

用于气化燃料喷射的系统
技术领域
本文公开的主题涉及燃料喷射器，并且更具体而言，涉及用于气化器的燃料喷射器。
背景技术
多种燃烧系统采用燃料喷射器来将燃料喷射到燃烧室中。例如，整体气化联合循环(IGCC)动力装置包括具有一个或多个燃料喷射器的气化器。燃料喷射器将燃料(诸如有机给料)与氧和蒸汽一起供应到气化器中，以产生合成气。但是，现有的燃料喷射器可能不会以高的流率在大型气化器中良好地运行。例如，在高流率下，现有的燃料喷射器可能无法完全雾化燃料，或者无法提供充分的混合。不幸的是，燃料的不完全的雾化或不充分的混合可降低燃料喷射器和气化器的效率。
发明内容
下面对在范围方面与原本声明的发明相当的某些实施例进行概述。这些实施例不意图限制声明的发明的范围，而是相反，这些实施例仅意图提供本发明的可能形式的简要概述。实际上，本发明可包括可能类似于或异于下面所论述的实施例的各种形式。
在第一个实施例中，一种系统包括气化燃料喷射器，气化燃料喷射器包括构造成从第一燃料尖部中喷射出第一燃料流的第一燃料管道、构造成从第二燃料尖部中喷射出第二燃料流的第二燃料管道、构造成从第一气体尖部中喷射出第一气体流的第一气体管道、构造成从第二气体尖部中喷射出第二气体流的第二气体管道，以及构造成从第三气体尖部中喷射出第三气体流的第三气体管道。第一燃料尖部或第二燃料尖部或第一气体尖部或第二气体尖部或第三气体尖部中的至少一个远离气化燃料喷射器的出口而凹陷一距离。第一燃料管道和第二燃料管道以及第一气体管道、第二气体管道和第三气体管道与彼此同轴。
在第二个实施例中，一种系统包括燃料喷射器，燃料喷射器包括构造成从第一燃料尖部中喷射出第一燃料流的第一燃料管道、构造成从第二燃料尖部中喷射出第二燃料流的第二燃料管道、构造成从第一氧尖部中喷射出第一氧流的第一氧管道、构造成从第二氧尖部中喷射出第二氧流的第二氧管道，以及构造成从冷却气体尖部中喷射出冷却气体流的冷却气体管道。第一燃料管道和第二燃料管道、第一氧管道和第二氧管道以及冷却气体管道与彼此同轴。冷却气体管道包围第一燃料管道和第二燃料管道以及第一氧管道和第二氧管道。
在第三个实施例中，一种系统包括燃烧室和联接燃烧室上的燃料喷射器。燃料喷射器包括构造成从第一燃料尖部中喷射出第一燃料流的第一燃料管道、构造成从第二燃料尖部中喷射出第二燃料流的第二燃料管道、构造成从第一气体尖部中喷射出第一气体流的第一气体管道、构造成从第二气体尖部中喷射出第二气体流的第二气体管道，以及构造成从第三气体尖部中喷射出第三气体流的第三气体管道。第一燃料管道和第二燃料管道以及第一气体管道、第二气体管道和第三气体管道与彼此同轴。第一燃料管道以第一径向间隙包围第一气体管道，第二气体管道以第二径向间隙包围第一燃料管道，第二燃料管道以第三径向间隙包围第二气体管道，并且第三气体管道以第四径向间隙包围第二燃料管道。第一径向间隙、第二径向间隙、第三径向间隙和第四径向间隙中的至少两个与彼此不同。
附图说明
当参照附图来阅读以下详细描述时，本发明的这些和其它特征、方面与优点将变得更好理解，在附图中，相同符号在所有图中表示相同部件，其中：
图1是包括燃料喷射器的实施例的气化器的横截面侧视图；
图2是具有五个通道的燃料喷射器的实施例的轴向横截面；
图3是具有五个通道的燃料喷射器的实施例的沿着图2的线3-3得到的径向横截面；
图4是具有七个通道的燃料喷射器的实施例的轴向横截面；以及
图5是用来控制具有五个通道的燃料喷射器的控制器的实施例的框图。
部件列表：
106　气化器
150　轴向轴线
152　径向轴线
154　周向轴线
156　封罩
158　第一端部部分
160　第二端部部分
162　中间部分
164　顶壁
166　底壁
168　侧壁
170　隔热件
172　壁组件
174　外部
176　内部
178　气化室
180　燃料喷射器
186　纵向轴线
187　出口
188　燃料喷射器和出口之间的距离
190　喷射轴线
194　指示流向的箭头
196　发散喷雾
204　出口轴线
206　第一径向间隙
208　第二径向间隙
210　第三径向间隙
212　第四径向间隙
214　第五径向间隙
220　上游侧
222　尖部
224　第一管道
226　第二管道
228　第三管道
230　第四管道
232　第五管道
234　第一流
236　第二流
238　第三流
240　第四流
242　第五流
246　第一尖部
248　第二尖部
250　第三尖部
252　第四尖部
254　第五尖部
256　第一径向尖部间隙
258　第二径向尖部间隙
260　第三径向尖部间隙
262　第四径向尖部间隙
264　第五径向尖部间隙
266　第二尖部和第三尖部从第四尖部和第五尖部凹陷的距离
268　第一尖部从第四尖部和第五尖部凹陷的距离
269　预混合区域
270　尖部相对于喷射轴线倾斜的角度
280　第六管道
282　第七管道
284　第六流
286　第七流
288　第六尖部
290　第七尖部
292　第六径向间隙
294　第七径向间隙
296　第四尖部和第五尖部从第六尖部和第七尖部凹陷的距离
298　第二尖部和第三尖部从第六尖部和第七尖部凹陷的距离
300　第一尖部从第六尖部和第七尖部凹陷的距离
308　用以控制燃料喷射器的系统
310　第一气体控制阀
312　第一燃料控制阀
314　第二气体控制阀
316　第二燃料控制阀
318　第三气体控制阀
320　控制器
322　传感器
324　从传感器传输到控制器的信号
326　从控制器传输到阀的信号。
具体实施方式
下面将对本发明的一个或多个具体实施例进行描述。为了致力于提供对这些实施例的简明描述，可能不会在说明书中对实际实现的所有特征进行描述。应当理解，当例如在任何工程或设计项目中开发任何这种实际实现时，必须作出许多对实现而言专有的决定来实现开发者的具体目标，例如符合与系统有关及与商业有关的约束，开发人员的具体目标可根据不同的实现彼此有所改变。此外，应当理解，这种开发工作可能是复杂和耗时的，但尽管如此，对受益于本公开的普通技术人员来说，这种开发工作将是设计、生产和制造的例行任务。
当介绍本发明的多种实施例的要素时，冠词“一”、“该”和“所述”意于表示存在一个或多个该要素的意思。术语“包括”、“包含”和“具有”意于为包括性的，并且表示除了列出的要素之外可存在另外的要素的意思。
如下面论述的那样，公开的实施例结合气化燃料喷射器与不止一个管道，并且特别是5、6、7、8、9、10个或更多个管道。例如，燃料喷射器可包括布置成交替布置的燃料和气体管道的五个或更多个管道。通过另外的示例，气化燃料喷射器可包括从第一燃料尖部中喷射出第一燃料流的第一燃料管道和从第二燃料尖部中喷射出第二燃料流的第二燃料管道。气化燃料喷射器也可包括从第一气体尖部中喷射出第一气体流的第一气体管道、从第二气体尖部中喷射出第二气体流的第二气体管道，以及从第三气体尖部中喷射出第三气体流的第三气体管道。第一燃料尖部或第二燃料尖部或第一气体尖部、第二气体尖部或第三气体尖部中的至少一个可远离气化燃料喷射器的出口而凹陷一距离。换句话说，不是气化燃料喷射器的所有尖部都可与彼此齐平或者沿轴向彼此对准。尖部的这个沿轴向错列的布置可基本改进燃料与气体的混合，例如，氧、空气、二氧化碳、氮或耐火焰气体。气化燃料喷射器可设置在气化器中。
另外，燃料喷射器的某些实施例可包括成同轴布置或同心布置的五个或更多个管道(例如，5、6、7、8、9、10个或更多个)，其中，同轴管道从燃料管道到气体管道而交替，以改进燃料和气体之间的混合。在具有上面提到的五个管道的实施例中，第一燃料管道和第二燃料管道以及第一气体管道、第二气体管道和第三气体管道可与彼此同轴。因而，气化燃料喷射器的管道之间的通道可具有环形形状。通过将供应给气化燃料喷射器的燃料分成第一燃料流和第二燃料流，气化燃料喷射器可较好地雾化燃料，因为小的燃料流大体比大的燃料流较容易雾化。雾化可表示产生精细的液体喷雾。另外，在某些实施例中，两个气体管道可包围第一燃料管道和第二燃料管道两者。换句话说，第一燃料管道和第二燃料管道两者可位于两个气体管道之间。两个气体管道所提供的对燃料流起作用的剪切力可进一步改进燃料的雾化。另外，使气化燃料喷射器的尖部中的至少一个凹陷可提供较好的预混合，并且从而在离开气化燃料喷射器之前，提供较好的燃料雾化。在另外的实施例中，在气化燃料喷射器的管道之间的各个通道可由径向间隙限定。径向间隙中的至少两个可与彼此不同。例如，可选择气体管道和/或燃料管道的径向间隙，以改进燃料的雾化。
在其它实施例中，第三气体管道可包围气化燃料喷射器的其它管道，并且可喷射冷却气体流，诸如二氧化碳、氮或耐火焰气体。冷却气体流可帮助降低第三气体管道的温度。由于气化燃料喷射器的最外部管道可暴露于气化器中产生的热气，使冷却气体流流过第三气体管道可帮助将气化燃料喷射器的温度保持在阈值温度之下，从而改进气化燃料喷射器的总体寿命或使用时间。
现在转到附图，图1是包括燃料喷射器180的实施例的气化器106的横截面侧视图。在另外的实施例中，燃料喷射器180可设置在类似的装置中，诸如(但不限于)燃气轮机发动机、内燃机、燃烧系统、锅炉、反应器、燃烧器或其任何组合。如下面详细论述的那样，燃料喷射器180的各种实施例可包括五个或更多个管道(例如，5、6、7、8、9、10个或更多个)，以帮助改进流出燃料喷射器180的燃料的雾化。气化器106可具有轴向轴线或方向150、径向轴线或方向152和周向轴线或方向154。气化器106包括封罩156，也称为壳，封罩156起气化器106的壳体或外壳的作用。封罩156包括第一端部部分158和第二端部部分160。中间部分162由封罩156的沿轴向位于第一端部部分158和第二端部部分160之间的区段限定。第一端部部分158和第二端部部分160分别包括穹顶形状的顶壁164和三角形形状(例如圆锥形形状)的底壁166。平行于轴线150的侧壁168(例如环形侧壁)设置在顶壁164和底壁166之间的中间部分162中。
示出的实施例还包括同心地设置在封罩156的内部的隔热件170。隔热件170和封罩156形成壁组件172，壁组件172使气化器106的外部174与气化器106的内部176分开。内部176包括气化室178或燃烧室，其中可发生高温分解、燃烧、气化或其组合。壁组件172构造成阻止热传递，以及阻止气态成分在气化期间从内部176泄漏到外部174。另外，隔热件170可构造成将封罩156的表面温度保持在期望的温度范围内。因此，隔热件170可包括被动防护、主动冷却或其组合。例如，隔热件170或耐火隔离衬套可由在暴露于高温之后保持其预先确定的物理特性和化学特性的任何材料制成。
在图1中示出的实施例中，燃料喷射器180设置在封罩156的第一端部部分158的顶壁164中。燃料喷射器180相对于出口187沿纵向偏移距离188，并且包括喷射轴线190，喷射轴线190确定源自燃料喷射器180的流的一般定向。燃料喷射器180可构造成将燃料、氧(例如空气)、冷却气体(例如二氧化碳、氮或耐火焰气体)或燃料、氧和冷却气体的混合物喷射到气化室178中。例如，燃料喷射器180可喷射呈含碳给料(诸如煤、石油或生物量)的形式的燃料。实际上，燃料喷射器180可喷射适于通过气化来产生合成气体或合成气的任何材料(例如，有机材料，诸如废木或废塑料)。在某些实施例中，燃料可为液体浆，诸如煤浆。在其它实施例中，燃料喷射器180或者可单独地或者可与适当的燃料结合起来喷射受控制的量的氧和/或蒸汽。
在示出的实施例中，喷射轴线190平行于轴线150且垂直于气化器106的径向轴线152。换句话说，喷射轴线190平行于纵向轴线186。这种特征具有这样的效果，即，在使用期间，如箭头194指示的那样沿大体向下的方向(例如下游流方向)引导从燃料喷射器180中排出的流体流通过气化室178。在某些实施例中，喷射轴线190可远离纵向轴线186而以在大约0度至45、0度至30度、0度至20度或0度至10度之间的角度定向。另外，燃料喷射器180的某些实施例可提供发散喷雾，例如，源自燃料喷射器180的流体流可如参考标号196指示的那样沿大体向下的方向(例如下游流方向)朝侧壁168向外发散。
在气化器106的示出的实施例中，产生的合成气通过出口187沿着大体由出口轴线204限定的路径从气化器106中排出。也就是说，合成气通过气化器106的底壁166中的位置而离开气化器106。但是，应当注意，本文公开的气化器设计可用于多种其它气化系统，在其中，出口不设置在底壁中。例如，公开的实施例可与曳出流气化器结合起来使用。在这样的实施例中，通过气化室178的流的方向可向上通过气化器106，即，沿与箭头194相反的方向。在这些系统中，产生的合成气可离开位于气化器106的顶壁164上或附近的出口，而熔渣可通过底壁166离开。对于另外的示例，可在流化床气化器中采用公开的实施例。同样，在这样的装置中的出口可位于气化器106的顶壁164附近，因为流的方向大体是向上的。
图2是根据实施例的燃料喷射器180的轴向横截面。如图2中显示的那样，喷射轴线190穿过燃料喷射器180的中心。燃料喷射器180具有上游侧220，给料、氧、冷却气体和其它材料可源自上游侧220。燃料喷射器180还具有尖部222，给料、氧、冷却气体和其它材料可在该处离开。因而，尖部222是用于材料的出口。接下来转到燃料喷射器180的管道，虽然将描述管道的一个布置，但是其它布置是可行的，这取决于特定应用的要求。具体而言，燃料喷射器180包括第一管道224、第二管道226、第三管道228、第四管道230和第五管道232。管道224、226、228、230和232是燃料喷射器180的帮助导引或引导材料通过燃料喷射器180的结构元件。如图2中显示的那样，第二管道226包围第一管道224，第三管道228包围第二管道226，第四管道230包围第三管道228，并且第五管道232包围第四管道230，它们全部都成同轴布置或同心布置。因而，示出的实施例具有五个同轴或同心管道224、226、228、230和232，它们可为环形形状、椭圆形形状、长方形形状或任何其它形状。第一管道224供应第一流234，第二管道226供应第二流236，第三管道228供应第三流238，第四管道230供应第四流240，并且第五管道232供应第五流242，它们全部都成同轴布置或同心布置。
在某些实施例中，五个同轴管道224、226、228、230和232可构造成提供呈交替布置的燃料和气体流的流234、236、238、240和242，以增强燃料的混合和雾化。例如，第一流234可为第一气体流，第二流236可为第一燃料流，第三流238可为第二气体流，第四流240可为第二燃料流，并且第五流242可为第三气体流。第一燃料流和第二燃料流可为相同的或不同的。例如，第一燃料流和第二燃料流两者可为液体燃料，两者可为气态燃料，两者可为含碳给料，或者一个可为液体燃料，而一个可为气态燃料。类似地，第一气体流、第二气体流和第三气体流可为相同的或不同的。例如，第一气体流、第二气体流和第三气体流中的所有三个均可为氧，气体流中的两个可为氧，并且一个可为冷却气体，或者一个可为氧，一个可为氮，并且一个可为二氧化碳。在一个实施例中，第一燃料流和第二燃料流可为液体燃料，诸如煤浆，第一气体流和第二气体流可为氧，而第三气体流可为二氧化碳或氮。如图2中显示的那样，流234、236、238、240和242流过管道224、226、228、230和232之间的通道或空间。第一气体流、第二气体流和第三气体流可包括氧、冷却气体、蒸汽或其任何组合。在这样的实施例中，第一燃料流236由第一气体流234和第二气体流238包围。类似地，第二燃料流240由第二气体流238和第三气体流242包围。换句话说，第一燃料流236和第二燃料流240两者被两个气体流包围，或者包围在两个气体流之间。因而，两个气体流在相反的侧(例如径向内侧和径向外侧)对燃料流起作用，这可帮助剪切或打碎燃料流，从而改进燃料的雾化。另外，管道224、226、228、230和232中的一个或多个可流材料的混合物。
如图2中显示的那样，第一流234从第一尖部246中喷射出，第二流236从第二尖部248中喷射出，第三流238从第三尖部250中喷射出，第四流240从第四尖部252中喷射出，并且第五流242从第五尖部254中喷射出。另外，燃料喷射器180的各个管道由邻近的管道之间的径向间隙或距离限定。具体而言，第一管道224具有第一径向尖部间隙256(例如直径)，第二管道226在第一管道224和第二管道226之间具有第二径向尖部间隙258，第三管道228在第二管道226和第三管道228之间具有第三径向尖部间隙260，第四管道230在第三管道228和第四管道230之间具有第四径向尖部间隙262，并且第五管道232在第四管道230和第五管道232之间具有第五径向尖部间隙264。如图2中显示的那样，不是所有径向尖部间隙256、258、260、262和264都可为相同的。例如，径向尖部间隙256、258、260、262和264中的至少两个可与彼此不同。更具体而言，第二径向尖部间隙258和第四径向尖部间隙262可大于第三径向尖部间隙260和第五径向尖部间隙264。在某些实施例中，第二径向尖部间隙258或第四径向尖部间隙262与第三径向尖部间隙260或第五尖部径向间隙264的比可在大约1.1:1至35:1、1.2:1至20:1、2:1至15:1、2.3:1至15:1、2.4:1至10:1、2.5:1至5:1或3:1至5:1之间。例如，第一径向尖部间隙256可在大约2.5 cm至5.1 cm、3.0 cm至4.6 cm或3.6 cm至4.1 cm之间。第二径向尖部间隙258可在大约1.3 cm至2.5 cm、1.5 cm至2.3 cm或1.8 cm至2.0 cm之间。第三径向尖部间隙260可在大约0.3 cm至2.5 cm、0.5 cm至2.0 cm或1.0 cm至1.5 cm之间。第四径向尖部间隙262可在大约0.3 cm至2.5 cm、0.5 cm至2.0 cm或1.0 cm至1.5 cm之间。第五径向尖部间隙264可在大约0.1 cm至1.3 cm、0.3 cm至1.0 cm或0.5 cm至0.8 cm之间。较小的第三径向尖部间隙260和第五径向尖部间隙264可导致第三流238和第五流242以比第二流236和第四流240通过第二管道226和第四管道230更高的速度流过第三管道228和第五管道232。换句话说，气体可以比通过较大的通道更高的气体流速度流过较小的通道。另外，流控制元件(诸如控制阀)可用来控制气体源处的气体速度。因而，第二气体流238和第三气体流242的较高的气体流速度可改进第二燃料流240的雾化。换句话说，提高第二气体流238和第三气体流242的气体流速度可增加第二燃料流240的剪切或湍流，从而改进燃料流的雾化。类似地，第一气体流234和第二气体流238的较高的气体流速度可改进第一燃料流236的雾化。在某些实施例中，第一气体流234、第二气体流238或第三气体流242的气体流速度可在大约45 m/s至230 m/s、75 m/s至200 m/s或110 m/s至170 m/s之间。相比之下，第一燃料流236或第二燃料流240的流速度可在大约5 m/s至25 m/s、10 m/s至20 m/s或15 m/s至17 m/s之间。因而，气体流速度与燃料流速度的比可在大约5:1至50:1、7:1至30:1、10:1至25:1、13:1至15:1或15:1至20:1之间。
如图2中显示的那样，不是燃料喷射器180的所有尖部246、248、250、252和254与彼此齐平或者沿轴向与彼此对准。例如，第二尖部252和第三尖部250可从第四尖部252和第五尖部254凹陷距离266。在某些实施例中，距离266可在大约3 cm至10 cm、4 cm至9 cm或5 cm至8 cm之间。类似地，第一尖部246可从第四尖部252和第五尖部254凹陷距离268。在某些实施例中，距离268可在大约2 cm至20 cm、4 cm至18 cm或6 cm至16 cm之间。在其它实施例中，尖部246、248、250、252和254的布置可不同于图2中显示的那个。例如，尖部246、248、250、252和254中的一个、两个、三个或四个可从燃料喷射器180的尖部222凹陷。通过使尖部246、248、250、252和254中的至少一个凹陷，流过燃料喷射器180的材料可以能够在离开尖部222之前在预混合区域269中混合。换句话说，使尖部246、248、250、252和254中的至少一个凹陷可为流过燃料喷射器180的材料在到达尖部222之前提供预混合。流过燃料喷射器180的材料的这种预混合可进一步改进第一燃料流236和第二燃料流240的雾化。另外，尖部246、248、250、252和254的沿轴向凹陷的布置可帮助保护内部尖部(例如尖部246、248、250和252)不受气化器106内的热气的影响。
如图2中显示的那样，燃料喷射器180的尖部246、248、250、252和254中的一个或多个可相对于(例如朝向)喷射轴线190倾斜角度270。换句话说，管道224、226、228、230和232可在燃料喷射器180的尖部222处朝彼此会聚。管道224、226、228、230和232的这种布置可帮助加强材料在燃料喷射器180的预混合区域269中的预混合。换句话说，流过燃料喷射器180的预混合区域269的材料被引导向彼此，从而提高第一燃料流236和第二燃料流240的湍流和雾化。在某些实施例中，角度270可在大约10度至50度、15度至45度或20度至40度之间。
为了从不同的视角示出上面描述的管道的结构，图3是燃料喷射器180的实施例的沿着图2中标为3-3的线得到的径向横截面。对应地，沿着图3中标为2-2的线指示图2的轴向横截面。与图2中显示的那些一样的元件标有相同的参考标号。在所显示的特定的实施例中，管道224、226、228、230和232中的各个在径向横截面上表现为环形环。因而，环形管道224、226、228、230和232与彼此同轴或同心，从而提供流234、236、238、240和242的协流。另外，燃料喷射器180的各个管道由邻近的管道之间的距离或径向间隙限定。具体而言，第一管道224具有第一径向间隙206(例如直径)，第二管道226在第一管道224和第二管道226之间具有第二径向间隙208，第三管道228在第二管道226和第三管道228之间具有第三径向间隙210，第四管道230在第三管道228和第四管道230之间具有第四径向间隙212，并且第五管道232在第四管道230和第五管道232之间具有第五径向间隙214。如图3中显示的那样，不是全部径向间隙206、208、210、212和214都可为相同的。例如，径向间隙206、208、210、212和214中的至少两个可与彼此不同。另外，径向间隙206、208、210、212和214可分别不同于对应的径向尖部间隙，即256、258、260、262和264。例如，第一径向间隙206可大于第一径向尖部间隙256。另外，径向间隙206、208、210、212和214和/或径向尖部间隙256、258、260、262和264可构造成调节传送通过管道的材料的流率。例如，减小径向间隙或径向尖部间隙可提高流过管道的材料的气体流速度。类似地，增大径向间隙或径向尖部间隙可降低流过管道的材料的气体流速度。
除了图3中示出的之外，通过燃料喷射器180的流的其它布置也是可行的。例如，第五管道232可流冷却气体242。例如，冷却气体242可包括(但不限于)二氧化碳、氮、耐火焰气体等。冷却气体242可不参与气化器106内的燃烧，但是可帮助冷却燃料喷射器180。例如，第五管道232可更有可能暴露于气化器106内产生的热气。由于高温的原因，持续暴露于热气可导致燃料喷射器180破裂以及最终失效。因而，流过第五管道232的冷却气体242可帮助从热气中移除热，从而保护第五管道232不受高温的作用的影响，以及延长燃料喷射器180的寿命。另外，通过包围其它管道224、226、228和230，冷却气体242可帮助保护这些管道不受气化器106内产生的热气的高温作用的影响。此外，燃烧可在进一步远离第五尖部254处发生，因为冷却气体242是不可燃的。换句话说，冷却气体242可帮助推动任何火焰或燃烧进一步远离第五尖部254，从而减少火焰对燃料喷射器180的附着。在其它实施例中，冷却气体可流过燃料喷射器180的另一个管道，或者流过不止一个管道。
图4是根据实施例的燃料喷射器180的轴向横截面。与图2中显示的那些一样的元件标有相同的参考标号。如图4中显示的那样，燃料喷射器180包括第六管道280和第七管道282。因而，燃料喷射器180供应第六流284和第七流286。在某些实施例中，第六流284可为第三燃料流，并且第七流286可为第四气体流。因而，第三燃料流284可由两个气体流包围，即第三气体流242和第四气体流286。如图4中显示的那样，第六管道280包括第六尖部288，并且第七管道282包括第七尖部290。第六尖部288和第七尖部290两者可朝喷射轴线190会聚。第六管道280可由第五管道232和第六管道280之间的第六径向间隙292限定，并且第七管道282可由第六管道280和第七管道282之间的第七径向间隙294限定。如图4中显示的那样，第六径向间隙292可大于第七径向间隙294。因而，第三气体流242和第四气体流286的气体流速度可大于第三燃料流284的速度。再次，各个燃料流夹在邻近的速度较高的气体流之间会增强燃料的混合和雾化。另外，燃料喷射器180的尖部相对于彼此沿轴向错列，或者相对于彼此不齐平。再次，尖部沿轴向错列地布置会增强燃料和气体流的混合。例如，第四尖部252和第五尖部254从第六尖部288和第七尖部290凹陷距离296。在某些实施例中，距离296可在大约1 cm至10 cm、2 cm至9 cm或3 cm至8 cm之间。第二尖部248和第三尖部250从第六尖部288和第七尖部290凹陷距离298。在某些实施例中，距离298可在大约2 cm至20 cm、4 cm至18 cm或6 cm至16 cm之间。类似地，第一尖部246从第六尖部288和第七尖部290凹陷距离300。在某些实施例中，距离300可在大约6 cm至30 cm、9 cm至27 cm或12 cm至24 cm之间。通过将通往燃料喷射器180的燃料分成第一燃料流236、第二燃料流240和第三燃料流284，与具有较少燃料流的燃料喷射器相比，燃料喷射器180可为燃料提供改进的雾化。换句话说，随着燃料的流率的减小，燃料的雾化可改进。例如，流率较低的燃料可比流率较厚的燃料更薄，并且更易于雾化，因为较薄的流率具有较低的动量。在其它方面，图4中显示的、具有七个管道的燃料喷射器180可类似于图2中显示的、具有五个管道的燃料喷射器180。在其它实施例中，燃料喷射器180的管道和流的布置可不同于图2-4中显示的那个。
图5是可用来控制燃料喷射器180的系统308的实施例的框图。如图5中显示的那样，燃料喷射器180包括五个管道224、226、228、230和232，如图2和3中示出的那样。第一气体控制阀310或任何其它类型的流控制元件可用来调节第一气体流234的流率。类似地，第一燃料控制阀312可用来调节第一燃料流236的流率，第二气体控制阀314可用来调节第二气体流238的流率，第二燃料控制阀316可用来调节第二燃料流240的流率，并且第三气体控制阀318可用来控制第三气体流242的流率。控制器320可用来控制控制阀310、312、314、316和318。具体而言，一个或多个传感器322可将信号324传输给控制器320。来自传感器322的信号324可指示气化器106、气化器106的气化室178或包括气化器106的气化系统的一个或多个运行参数或状况。基于来自传感器322的输入，控制器320可将一个或多个信号326传输给控制阀310、312、314、316和318。例如，传感器322可指示气化器106的的温度高于阈值。因而，控制器320可将信号326发送给控制阀310、312、314、316和318中的一个或多个，以降低第一气体流234、第一燃料流236、第二气体流238、第二燃料流240或第三气体流242的流率中的一个或多个。备选地，传感器322可指示气化器106的的温度低于阈值。因而，控制器320可传输信号326，以使控制阀310、312、314、316或318中的一个或多个打开更多。在其它实施例中，控制器320可用来控制第三气体242所提供的冷却的量，或流过燃料喷射器180的不同的燃料的比。例如，控制器320可调节流过燃料喷射器180的热值低的燃料与热值高的燃料的比。在其它实施例中，控制器320可用来控制燃料-气体比，例如，燃料与空气的比，或者燃料与氧的比。在另外的实施例中，控制器320可用来改变燃料和气体流之间的速度比，从而调节燃料和气体流之间的剪切量，并且从而，调节燃料的雾化量。因而，控制器320可与燃料喷射器180的构造一起用来帮助改进流出燃料喷射器180的燃料的雾化。
本书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域任何技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，以及实行任何结合的方法。本发明的可取得专利的范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这样的其它示例具有不异于权利要求的字面语言的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质性差异的等效结构要素，则它们意于处在权利要求的范围之内。

Claims (15)

1.一种系统，包括：
气化燃料喷射器(180)，其包括：
　　　构造成从第一燃料尖部(248)中喷射出第一燃料流(236)的第一燃料管道(226)；
　　　构造成从第二燃料尖部(252)中喷射出第二燃料流(240)的第二燃料管道(230)；
　　　构造成从第一气体尖部(246)中喷射出第一气体流(234)的第一气体管道(224)；
　　　构造成从第二气体尖部(250)中喷射出第二气体流(238)的第二气体管道(228)；以及
　　　构造成从第三气体尖部(254)中喷射出第三气体流(242)的第三气体管道(232)，其中，所述第一燃料尖部(248)或所述第二燃料尖部(252)或所述第一气体尖部(246)或所述第二气体尖部(250)或所述第三气体尖部(254)中的至少一个远离所述气化燃料喷射器(180)的出口(222)而凹陷一距离(266，268)，其中，所述第一燃料管道(226)和所述第二燃料管道(230)以及所述第一气体管道(224)、所述第二气体管道(228)和所述第三气体管道(232)与彼此同轴。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统包括具有所述气化燃料喷射器(180)的气化器(106)。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一燃料管道(226)设置在所述第一气体管道(224)和所述第二气体管道(228)之间，或者所述第二燃料管道(230)设置在所述第二气体管道(228)和所述第三气体管道(232)之间，或者呈它们的组合的方式。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一燃料管道(226)以第一径向间隙(258)包围所述第一气体管道(224)，所述第二气体管道(228)以第二径向间隙(260)包围所述第一燃料管道(226)，所述第二燃料管道(230)以第三径向间隙(262)包围所述第二气体管道(228)，并且所述第三气体管道(232)以第四径向间隙(264)包围所述第二燃料管道(230)。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述第一径向间隙(258)、所述第二径向间隙(260)、所述第三径向间隙(262)或所述第四径向间隙(264)中的至少两个与彼此不同。
6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述第一径向间隙(258)和所述第三径向间隙(262)大于所述第二径向间隙(260)和所述第四径向间隙(264)。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第一径向间隙(258)和所述第三径向间隙(262)是所述第二径向间隙(260)和所述第四径向间隙(264)的1.1至35倍。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第一径向间隙(258)和所述第三径向间隙(262)是所述第二径向间隙(260)和所述第四径向间隙(264)的3至5倍。
9.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述第一燃料尖部(248)和所述第二燃料尖部(252)以及所述所述第一气体尖部(246)、所述第二气体尖部(250)和所述第三气体尖部(254)各自朝所述气化燃料喷射器(180)的纵向轴线(190)会聚。
10.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述第一燃料管道(226)和所述第二气体管道(228)相对于所述第二燃料管道(230)和所述第三气体管道(232)沿轴向凹陷，并且所述第一气体管道(224)相对于所述第一燃料管道(226)和所述第二气体管道(228)沿轴向凹陷。
11.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述系统包括构造成从第三燃料尖部(288)中喷射出第三燃料流(284)的第三燃料管道(280)和构造成从第四气体尖部(290)中喷射出第四气体(286)的第四气体管道(282)，所述第三燃料管道(280)以第五径向间隙(292)包围所述第三气体管道(232)，并且所述第四气体管道(282)以第六径向间隙(294)包围所述第三燃料管道(280)。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述第一径向间隙(258)、所述第三径向间隙(262)和所述第五径向间隙(292)大于所述第二径向间隙(260)、所述第四径向间隙(264)和所述第六径向间隙(294)。
13.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述气化燃料喷射器(180)构造成以第一燃料速度喷射所述第一燃料流(236)，以第二燃料速度喷射所述第二燃料流(240)，以第一气体速度喷射所述第一气体流(234)，以第二气体速度喷射所述第二气体流(238)，以及以第三气体速度喷射所述第三气体流(242)，其中，所述第一气体速度、所述第二气体速度或所述第三气体速度大于所述第一燃料速度和所述第二燃料速度。
14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述第一气体速度、所述第二气体速度和所述第三气体速度是所述第一燃料速度和所述第二燃料速度的5至50倍。
15.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述第一气体流(234)和所述第二气体流(238)中的至少一个包括氧，其中，所述第三气体流(242)包括二氧化碳、氮、耐火焰气体或其组合，以及其中，所述第一燃料流(236)和所述第二燃料流(240)包括含碳给料。
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