CN103028349B - 多流进料喷射器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多流进料喷射器。具体而言，在某些实施例中，一种进料喷射器系统包括构造成将固体燃料进料或液体反应物或缓和剂中的至少一种传送至反应区的内部通道。第一氧化剂通道围绕内部通道延伸，其中第一氧化剂通道构造成将第一氧化剂流传送至反应区。第二氧化剂通道围绕第一氧化剂通道延伸，其中第二氧化剂通道构造成将第二氧化剂流传送至反应区。此外，第三通道围绕内部通道和第一氧化剂通道和第二氧化剂通道延伸，其中第三通道构造成将固体燃料进料或液体反应物或缓和剂中的至少一种传送至反应区。

Description

多流进料喷射器
技术领域
本文所公开的主题涉及气化，并且更具体地，涉及用于气化器的进料喷射器。
背景技术
在气化器中，在传送气体、氧化剂和液体反应物或气体反应物，或它们的组合中携带的固体进料通常从两个或多个单独的进料源经由进料喷射器系统喷射到气化器中，进料喷射器系统将进料源联接到进料喷嘴上。进料流在进料喷嘴下游的反应区中混合并且起反应，从而产生合成气体(即，“合成气”)。令人遗憾的是，进料流可能经历较差的混合，较差的混合可降低反应区中的气化的效率。因此，存在加强在气化器中固体进料与氧化剂的混合的需要。
发明内容
在范围上与原来要求保护的发明等同的某些实施例在下文中进行了概述。这些实施例并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是这些实施例仅意图提供本发明可能形式的简要概括。实际上，本发明可包含与下文阐述的实施例相似或不同的多种形式。
在第一实施例中，一种进料喷射器系统包括构造成将固体燃料进料或液体反应物或缓和剂(moderator)传送至反应区的内部通道。此外，进料喷射器系统包括围绕内部通道延伸的第一氧化剂通道，其中第一氧化剂通道构造成将第一氧化剂流传送至反应区。进料喷射器系统的第二氧化剂通道围绕第一氧化剂通道延伸，其中第二氧化剂通道构造成将第二氧化剂流传送至反应区。此外，第三通道围绕内部通道和第一氧化剂通道以及第二氧化剂通道延伸，其中第三通道构造成将固体燃料进料或液体反应物传送至反应区。
在第二实施例中，一种进料喷射器系统包括构造成将第一氧化剂流传送至反应区的内部氧化剂通道。固体燃料通道围绕内部氧化剂通道延伸，其中固体燃料通道构造成将固体燃料进料传送至反应区。此外，液体反应物通道或缓和剂通道围绕内部氧化剂通道延伸，其中液体反应物通道构造成将液体反应物传送至反应区。进料喷射器系统的第二氧化剂通道围绕固体燃料通道、液体反应物通道或它们的组合延伸，其中第二氧化剂通道构造成将第二氧化剂流传送至反应区。
在第三实施例中，一种进料喷射器系统包括构造成将固体燃料进料或液体反应物或缓和剂传送至反应区的中心通道。此外，氧化剂通道围绕中心通道延伸，其中氧化剂通道构造成接收主氧化剂流且通过设置在环形氧化剂通道中的插入件(insert)将主氧化剂流分成第一氧化剂支流和第二氧化剂支流。进料喷射器系统的第二环形通道围绕中心通道和氧化剂通道延伸，其中第二通道构造成将固体燃料进料或液体反应物或缓和剂传送至反应区。
附图说明
当参照附图来阅读以下详细描述时，本发明的这些及其它特征、方面和优点将变得更容易理解，所有附图中的相似标号表示相似的零件，在附图中：
图1为进料喷射器系统的实施例的透视图；
图2为进料喷射器系统的实施例的局部截面视图，示出了中心固体进料通道、邻近的第一氧化剂通道和第二氧化剂通道、以及外部液体反应物通道；
图3为进料喷射器系统的实施例的局部截面视图，示出了中心液体反应物通道、邻近的第一氧化剂通道和第二氧化剂通道，以及外部固体进料通道；
图4为图3中的进料喷射器系统的实施例的局部截面视图，示出了附加的外部氧化剂通道；
图5为类似于图2中的实施例的进料喷射器系统的实施例的局部截面视图，示出了由插入件分成两股支流的单个氧化剂通道；
图6为进料喷射器系统的实施例的局部截面视图，示出了经由圆形内部通道传送的第一氧化剂流、经由第一环形通道传送的液体反应物或缓和剂、经由第二环形通道传送的第二氧化剂流和经由第三环形通道传送的固体进料；
图7为类似于图6的进料喷射器系统的实施例的局部截面视图，示出了经由第四环形通道引入的第三氧化剂流；
图8为进料喷射器系统的实施例的局部截面视图，示出了设置在内部氧化剂通道、第二氧化剂通道与外部液体反应物通道之间的固体进料通道；以及
图9为进料喷射器系统的实施例的局部截面视图，示出了设置在内部氧化剂通道、液体反应物通道与外部第二氧化剂通道之间的固体进料通道。
部件列表
10 进料喷射器系统
12 喷射干进料流
14 氧化剂流
15 氧化剂流
16 氧化剂流
18 液体缓和剂流
20 反应区
22 排放端
50 圆形内部通道
52 对称轴线
54 第一环形壁
56 第一环形氧化剂通道
58 第二环形壁
60 旋流导叶
62 会聚的末梢构造
64 第二环形氧化剂通道
66 第三环形壁
67 发散的末梢构造
68 第三环形通道
70 外部环形壁
72 发散的末梢构造
90 进料喷射器系统
92 圆形内部通道
94 对称轴线
96 第一环形壁
98 会聚的末梢构造
100 第一环形氧化剂通道
102 第二环形壁
103 会聚的末梢构造
104 第二环形氧化剂通道
106 第三环形壁
105 旋流导叶
108 第三环形通道
110 第四环形壁
128 进料喷射器系统
130 第四环形通道
132 第五环形壁
150 进料喷射器系统
152 圆形内部通道
154 对称轴线
156 第一环形壁
158 第一环形氧化剂通道
160 第二环形壁
162 插入件
164 支流
166 支流
168 旋流导叶
170 外部环形壁
190 进料喷射器系统
192 圆形内部通道
194 对称轴线
196 第一环形壁
198 会聚的末梢构造
200 第一环形通道
202 第二环形壁
201 会聚的末梢构造
204 第二环形通道
206 第三环形壁
205 旋流导叶
208 第三环形通道
210 第四环形壁
228 进料喷射器系统
230 第四环形通道
232 第五环形壁
250 进料喷射器系统
252 内部氧化剂通道
253 对称轴线
254 实心中心体
255 会聚的末梢构造
256 第一环形壁
257 旋流导叶
258 环形固体燃料通道
260 第二环形壁
261 发散的末梢构造
262 第二环形氧化剂通道
264 第三环形壁
265 发散的末梢构造
266 环形液体反应物通道
268 第四环形壁
290 进料喷射器系统
292 内部氧化剂通道
293 对称轴线
294 实心中心体
295 会聚的末梢构造
296 第一环形壁
298 旋流导叶
300 环形固体燃料通道
302 第二环形壁
304 环形液体反应物通道
306 第三环形壁
307 发散的末梢构造
308 第二环形氧化剂通道
310 第四环形壁
311 发散的末梢构造。
具体实施方式
下文将描述本发明的一个或多个特定实施例。为了提供这些实施例的简要描述，在说明书中可不描述实际实施的所有特征。应当认识到，在任何这些实际实施的开发中，如在任何工程或设计项目中一样，必须作出许多实施的具体决定，以实现开发者的特定目标，如遵循关于系统和关于商业的限制，这可随着实施不同而不同。此外，应当认识到，这些开发工作可能很复杂且耗时，但对于受益于本公开内容的普通技术人员来说，其仍为设计、制作和制造的常规任务。
在介绍本发明的各种实施例的元件时，冠词“一个”、“一种”、“该”和“所述”意在表示存在一个或多个元件。用语“包括”、“包含”和“具有”旨在为包括性的，且意为可存在除所列元件外的附加元件。
图1为用于在气化器中使用的进料喷射器系统10的实施例的透视图。进料喷射器系统10构造成喷射干进料流12、氧化剂流14、15、16和液体反应物流或缓和剂流18。流12、14、15、16和/或18经由内部通道穿过进料喷射器系统10，且刚好在进料喷射器系统10的排放端22下游的预混区中或反应区20中的末梢(tip)之前合并。例如，干进料流可包括烃，如粉煤、渣化添加剂、生物质；氧化剂流可包括富氧气体、蒸汽或它们的混合物，而液体反应物流可包括水、液体载体流体和含碳燃料、渣化添加剂、再循环固体或它们的组合。流混合并且起反应来产生“合成气”，“合成气”可供给到燃气涡轮发动机的燃烧器或供给到化学处理设备，以便产生化学制品，如尿素、甲醇等。许多流的组合可在合成气的生产中使用。具体而言，如下文更为详细地描述的那样，进料喷射器系统10可包括大体上同心的通道的多个不同的构造，以用于经由进料喷射器系统10气动地传送干进料流12(例如，磨碎的固体燃料进料)、氧化剂流14、15、16和液体反应物流或缓和剂流18。例如，干进料流12可通过用传送气体携带干进料流12来气动地传送，且经由进料喷射器系统10的内部通道来引入所携带的干进料流12。
例如，图2至图4分别示出了具有相邻的环形氧化剂通道的进料喷射器系统的实施例。相邻的环形氧化剂通道通过将多股反应性氧化剂流引送(direct)至周围的通道来改善混合，且将操作灵活性提供给设备操作人员以便主动地控制气化器内的物理过程和化学过程。在图2中，进料喷射器系统10包括圆形内部通道50，圆形内部通道50围绕对称轴线52形成且由第一环形壁54限定。圆形内部通道50构造成将磨碎的固体燃料进料12气动地传送至反应区20。
第一环形氧化剂通道56与圆形内部通道50大致同心，且设置成围绕圆形内部通道50。具体而言，第一环形氧化剂通道56由第一环形壁54和与第一环形壁54大致同心的第二环形壁58限定。第一环形氧化剂通道56经由进料喷射器系统10传送第一氧化剂流14。在某些实施例中，旋流导叶60可设置在第一环形氧化剂通道56内，且在第一环形氧化剂通道56的下游端附近。旋流导叶60可将角动量赋予流过第一环形氧化剂通道56的第一氧化剂流14。此外，在某些实施例中，第一环形氧化剂通道56可构造成具有邻近进料喷射器系统10的反应区20的会聚的末梢构造62(例如，会聚的锥形末梢)。会聚的末梢构造62朝对称轴线52引送第一氧化剂流14。
第二环形氧化剂通道64邻近第一环形氧化剂通道56且与第一环形氧化剂通道56大致同心。第二环形氧化剂通道64由第二环形壁58和与第二环形壁58大致同心的第三环形壁66限定。第二环形氧化剂通道64经由进料喷射器系统10传送第二氧化剂流15。在某些实施例中，第二环形氧化剂通道64可构造成具有发散的末梢构造67(例如，发散的锥形末梢)，该末梢构造67将第二氧化剂流15沿径向向外远离对称轴线52引送。如图所示，在某些实施例中，会聚的末梢构造62和发散的末梢构造67可合并成单个实心环形区段，该区段从第二环形壁58的下游端延伸，该第二环形壁58可用流过环形区段内的通道的冷却剂来冷却。
第三环形通道68与圆形内部通道50和第一环形氧化剂通道56及第二环形氧化剂通道64大致同心，且设置成围绕圆形内部通道50和第一环形氧化剂通道56和第二环形氧化剂通道64。第三环形通道68由第三环形壁66和进料喷射器系统10的外部环形壁70限定。第三环形通道68构造成将液体反应物或改性剂(modifier)18传送至反应区20。如图所示，在某些实施例中，第三环形壁66包括发散的末梢构造72(例如，发散的锥形末梢)，该末梢构造72从第三环形壁66的下游端延伸，其中发散的末梢构造72将液体反应物18沿径向向外远离对称轴线52且朝进料喷射器系统10的外部环形壁70引送。两者均沿径向向外引送的液体反应物或缓和剂18和第二氧化剂流15的动能和方向是可调整的，使得将液体反应物18有效地雾化成微滴。此外，微滴降低了包括进料喷射器系统10的反应区20附近的局部温度。
例如，可改变会聚的末梢构造62和发散的末梢构造67,75的角73来调整流的相对速度。在某些实施例中，会聚的末梢构造62相对于对称轴线52的角73可为大约135度。在备选实施例中，会聚的末梢构造62的角73可取决于应用而在大约90度至180度的范围内。此外，在某些实施例中，发散的末梢构造67,72相对于对称轴线52的角75可为大约225度。在备选实施例中，发散的末梢构造67,72的角75可取决于应用在大约180度至270度的范围内。在某些实施例中，会聚的末梢构造62与发散的末梢构造67,72之间的角关系可成比例。例如，会聚的末梢构造62可为大约135度，而发散的末梢构造67,72的角75可都为大约225度。在备选实施例中，两个发散的末梢构造67,72的角75可为不相等的，且一个或两个可大于或小于成比例的会聚的末梢构造62的角73。
图2的实施例可减小具有接近于进料喷射器系统10的末梢的高温火焰的可能性，因为液体反应物或缓和剂18在最外部的通道68中，从而防止了高反应性的氧与气化器内的再循环的合成气的直接接触。
图3示出了进料喷射器系统90，其中液体反应物或缓和剂18经由圆形内部通道92传送。在该实施例中，进料喷射器系统90包括圆形内部通道92，内部通道92围绕对称轴线94形成且由第一环形壁96限定。如图所示，在某些实施例中，圆形内部通道92构造成具有在第一环形壁96的下游端处的会聚的末梢构造98。会聚的末梢加速末梢处的液体反应物或缓和剂18，以便按工艺条件调整液体动能。
第一环形氧化剂通道100与圆形内部通道92大致同心，且设置成围绕圆形内部通道92。具体而言，第一环形氧化剂通道100由第一环形壁96和与第一环形壁96大致同心的第二环形壁102限定。第一环形氧化剂通道100经由进料喷射器系统90传送第一氧化剂流14。此外，在某些实施例中，第一环形氧化剂通道100可构造成具有在第二环形壁102的下游端处的会聚的末梢构造103。会聚的末梢构造103沿径向向内朝对称轴线94引送第一氧化剂流14。实际上，第一环形氧化剂通道100可构造成直接地冲击液体反应物或缓和剂18。更具体而言，会聚的末梢构造103沿对称轴线94将第一氧化剂流14引送至液体反应物或缓和剂18来用于有效地雾化液体。
会聚的末梢构造98,103的角73可相对于对称轴线94成大约135度。在备选实施例中，会聚的末梢构造98,103的角73可相对于对称轴线94在大约90度至180度的范围内。此外，会聚的末梢构造98,103的角73可彼此不同。例如，在某些实施例中，会聚的末梢构造98的角73可为大约135度，而会聚的末梢构造103的角73可为大约150度。
第二环形氧化剂通道104邻近第一环形氧化剂通道100且与第一环形氧化剂通道100大致同心。第二环形氧化剂通道104由第二环形壁102和与第二环形壁102大致同心的第三环形壁106限定。第二环形氧化剂通道104经由进料喷射器系统90传送第二氧化剂流15。如图所示，在某些实施例中，旋流导叶105可设置在第二环形氧化剂通道104内在第二环形氧化剂通道104的下游端附近。旋流导叶105可将角动量赋予第二氧化剂流15。在某些实施例中，第二环形氧化剂通道104可构造成具有发散的末梢构造112(例如，发散的锥形末梢)，该末梢构造112将第二氧化剂流104沿径向向外远离对称轴线94引送。
第三环形通道108与圆形内部通道92和第一环形氧化剂通道100以及第二环形氧化剂通道104大致同心，且设置成围绕圆形内部通道92和第一环形氧化剂通道100以及第二环形氧化剂通道104。第三环形通道108由第三环形壁106和与第三环形壁106大致同心的第四环形壁110(其在该实施例中为进料喷射器系统90的外部环形壁)限定。第三环形通道108构造成将磨碎的固体燃料进料12传送至反应区20。
由于固体燃料12在喷射器系统90的最外部通道中，故可降低喷射器系统90的末梢附近的高温火焰的可能性。例如，固体燃料12的此种安置可防止在高反应性的氧与气化器内的再循环合成气之间的直接接触，从而降低了高温火焰的可能性。
在一些实施例中(例如，图4中所示的进料喷射器系统128)，可将第三氧化剂流16经由第四环形通道130引入图3中的实施例。第四环形通道130与第三环形通道108大致同心且设置成围绕第三环形通道108，且由第四环形壁110和与第四环形壁110大致同心的第五环形壁132(其在该实施例中为进料喷射器系统128的外部环形壁)限定。第三氧化剂流16旨在改善反应区20中的混合，且用以更好地控制气化器内的物理过程和化学过程，同时仍提供上文参照图3论述的益处。在一些实施例中，旋流导叶可置于该第三氧化剂通道内，以便将角动量赋予该第三氧化剂流16。
作为具有两个相邻氧化剂通道的备选方案，在喷射器150的末梢处可由可更换的插入件162来分开整体氧化剂通道14。图5示出了类似于图2中的实施例的进料喷射器系统150的实施例，使用了单个氧化剂通道14，该通道14由插入件162分成了两股支流164、166。进料喷射器系统150包括圆形内部通道152，内部通道152围绕对称轴线154形成且由第一环形壁156限定。圆形内部通道152构造成将磨碎的固体燃料进料12气动地传送至反应区20。如参照图2论述的那样，图5中的实施例可降低具有靠近进料喷射器系统150的末梢的高温火焰的可能性。例如，由于液体反应物或缓和剂18处于最外部的通道中，故可防止在高反应性的氧与气化器内的再循环合成气之间的直接接触。因此，可降低高温火焰的可能性。
第一环形氧化剂通道158与圆形内部通道152大致同心，且设置成围绕圆形内部通道152。具体而言，第一环形氧化剂通道158由第一环形壁156和与第一环形壁156大致同心的第二环形壁160限定。第一环形氧化剂通道158经由进料喷射器系统150传送第一氧化剂流14。在某些实施例中，插入件162可有选择地安装在进料喷射器系统150的末梢处在第一环形氧化剂通道158中，从而将第一氧化剂通道158分成两股支流(即，第一氧化剂支流164和第二氧化剂支流166)。在某些实施例中，旋流导叶167可设置在插入件162内或联接到插入件162上，且可将角动量赋予第一氧化剂支流164。
此外，插入件162可构造成使得第一氧化剂支流164为会聚的，从而将第一氧化剂支流164朝对称轴线154引送，而第二支流为发散的，从而将第二氧化剂支流166远离对称轴线154引送。因此，将第一氧化剂支流164引送至固体燃料进料12，而将第二氧化剂支流166引送至液体反应物或缓和剂18。
此外，在某些实施例中，第一环形壁156可包括在第一环形壁156的下游端处的会聚区段169，其中第一环形壁156的会聚区段169与插入件162的会聚的内面171大致对准，以便于使第一氧化剂支流164朝对称轴线154会聚。同样，在某些实施例中，第二环形壁160可包括在第二环形壁160的下游端处的发散区段173，其中第二环形壁160的发散区段173与插入件162的发散的外面175大体上对准，以便于使第二氧化剂支流166发散。第一环形壁156的会聚区段169和插入件162的会聚的内面171的角73可相对于对称轴线154为大约135度。在备选实施例中，第一环形壁156的会聚区段169和插入件162的会聚的内面171的角73可相对于对称轴线154在大约90度至180度的范围内。第二环形壁160的发散区段173和插入件162的发散的外面175的角75可相对于对称轴线154为大约225度。在备选实施例中，第二环形壁160的发散区段173和插入件162的发散的外面175的角75可相对于对称轴线154在大约180度至270度的范围内。在某些实施例中，旋流导叶可置于插入件162的发散边缘处，以便将角动量赋予氧化剂支流166。
第二环形通道168与圆形内部通道152和第一环形氧化剂通道158大致同心且设置成围绕圆形内部通道152和第一环形氧化剂通道158。第二环形通道168由第二环形壁160和进料喷射器系统150的外部环形壁170限定。第二环形通道168构造成将液体反应物18传送至反应区20。此外，如上文所述，插入件162可引起将第二氧化剂支流166引送至从第二环形通道168流动的液体反应物18中。
图6至图9各示出了进料喷射器系统的实施例，其具有内部氧化剂通道、环形固体燃料通道、环形液体反应物通道或缓和剂通道，以及设置成围绕环形固体燃料通道、环形液体反应物通道或缓和剂通道或环形固体燃料通道和环形液体反应物通道或缓和剂通道两者的第二氧化剂通道。各实施例还包括在各种位置中便于混合的旋流导叶。最后，各实施例均包括便于流之间的混合的会聚区段和/或发散区段。
图6示出了进料喷射器系统190，其中经由圆形内部通道192来传送第一氧化剂流14。在该实施例中，圆形内部通道192沿由第一环形壁196包绕的对称轴线194延伸。此外，在某些实施例中，圆形内部通道192可构造成具有在第一环形壁196的下游端处的会聚的末梢构造198(例如，会聚的锥形末梢)，其加速在末梢处的氧化剂流14来按工艺条件调整氧化剂流动能。
第一环形通道200与圆形内部通道192大致同心且设置成围绕圆形内部通道192。第一环形通道200由第一环形壁196和与第一环形壁196大致同心的第二环形壁202限定。第一环形通道200经由进料喷射器系统190传送液体反应物或改性剂18。此外，在某些实施例中，第一环形通道200可构造成具有会聚的末梢构造201(例如，会聚的锥形末梢)，其朝对称轴线194引送液体反应物或缓和剂18。如图所示，第一环形壁202的下游端可构造成具有会聚的末梢构造201。会聚的末梢构造198、201两者的角73可相对于对称轴线194为大约135度。在备选实施例中，会聚的末梢构造198、201两者的角73可相对于对称轴线194在大约90度至180度的范围内。此外，会聚的末梢构造198、201的角73可彼此不同。例如，会聚的末梢构造198的角73可为大约135度，而会聚的末梢构造201的角73可为大约120度。
第二环形通道204邻近第一环形通道200。第二环形通道204由第二环形壁202和第三环形壁206限定。第二环形氧化剂通道204经由进料喷射器系统190传送第二氧化剂流15。在某些实施例中，旋流导叶205可设置在第二环形氧化剂通道204的下游端附近的第二环形氧化剂通道204内。旋流导叶205可将角动量赋予流过第二环形通道204的第二氧化剂流15。在某些实施例中，第三环形壁206可构造成具有发散的末梢构造207，其将第二氧化剂流15远离对称轴线194引送。
第三环形通道208与圆形内部通道192和第一环形通道200和第二环形通道204大致同心，且设置成围绕圆形内部通道192和第一环形通道200和第二环形通道204。第三环形通道208由第三环形壁206和与第三环形壁206大致同心的第四环形壁210(其在该实施例中为进料喷射器系统190的外部环形壁)限定。第三环形通道208构造成将磨碎的固体燃料进料12传送至反应区20。
由于旋流气体的离心膨胀，所以氧化剂流15的旋流运动将与周围的固体燃料流12相混合，因而提供了进料喷射器系统190的加强的混合。
在一些实施例中(例如，图7中所示的进料喷射器系统228)，可经由第四环形通道230引入第三氧化剂流16。附加的氧化剂流16通过赋予附加氧化剂流来提供加强的混合以提高进料喷射器系统228中的碳转换。第四环形通道230与第三环形通道208大致同心且由第四环形壁210和与第四环形壁210大致同心的第五环形壁232(其在该实施例中为进料喷射器系统228的外部环形壁)限定。第三氧化剂流16旨在改善反应区20中的混合，以及用以向设备操作人员提供操作灵活性来控制气化器内的物理过程和化学过程。在操作期间可调整三股氧化剂流(14、15和16)来实现最大的碳转换，同时控制气化器内的温度分布。
图8绘出了进料喷射器系统250，其中固体燃料进料12通道设置在内部氧化剂通道252与第二氧化剂通道262之间。在图8的实施例中，内部氧化剂通道252围绕对称轴线253形成。内部氧化剂通道252由构造成具有设置在反应区20附近的会聚的末梢构造255(例如，会聚的锥形末梢)的实心中心体254和在与实心中心体254大致同心的进料喷射器系统250内的第一环形壁256限定。在某些实施例中，内部氧化剂通道252可包括内部氧化剂通道252的下游端附近的旋流导叶257。旋流导叶257或其它装置(如，孔)可将旋流赋予经由内部氧化剂通道252传送的第一流体氧化剂流14。在某些实施例中，生成旋流的旋流导叶257或其它装置可置于环形壁256的末梢处而不需要中心体254。
环形固体燃料通道258与内部氧化剂通道252大致同心且设置成围绕内部氧化剂通道252。环形固体燃料通道258由第一环形壁256和与第一环形壁256大致同心的第二环形壁260限定。在某些实施例中，第二环形壁260可构造成具有会聚或发散的末梢构造261，末梢构造261从第二环形壁260的下游端延伸。环形固体燃料通道258经由进料喷射器系统250传送固体燃料进料12。会聚的末梢构造261朝对称轴线253引送固体燃料进料12，且加速末梢处的流动来生成突然的压降，从而防止回流到环形固体燃料通道258中。发散的末梢构造261将固体燃料进料12远离对称轴线253引送。
第二环形氧化剂通道262邻近环形固体燃料通道258。第二环形氧化剂通道262由第二环形壁260和与第二环形壁260大致同心的第三环形壁264限定。在某些实施例中，第三环形壁264还可构造成具有发散的末梢构造265(例如，发散的圆锥形末梢)，该末梢构造265从第三环形壁264的下游端延伸。环形氧化剂通道262经由进料喷射器系统250传送第二氧化剂流15。发散的末梢构造265远离对称轴线253引送第二氧化剂流15。在某些实施例中，旋流导叶269可置于该第二氧化剂通道内来将角动量赋予第二氧化剂流15。
环形液体反应物通道或缓和剂通道266与内部氧化剂通道252、环形固体燃料通道258和环形氧化剂通道262大致同心且设置成围绕内部氧化剂通道252、环形固体燃料通道258和环形氧化剂通道262。环形液体反应物通道266由第三环形壁264和与第三环形壁264大致同心的第四环形壁268(其在该实施例中为进料喷射器系统250的外部环形壁)限定。如上文所述，环形液体反应物通道266可构造成具有发散的末梢构造265，末梢构造265从第三环形壁264的下游端延伸。环形液体反应物通道266构造成将液体反应物18传送至反应区20。发散的末梢构造265朝液体反应物或缓和剂引送第二氧化剂流15来有助于将其雾化。由于液体反应物18提供在最外部的通道中，故可降低或甚至消除在高反应性的氧化剂与气化器内的再循环的合成气的直接接触。
发散的末梢构造261、265的角75可相对于对称轴线253都为大约225度。在备选实施例中，发散的末梢构造261、265两者的角75相对于对称轴线253在大约90度至270度的范围内。例如，发散的末梢构造261的发散角75可大于或小于会聚的末梢构造265的成比例的发散角75。
由于经由最外部的通道传送液体反应物18，故可减小进料喷射器系统250的末梢处的高温火焰的可能性。例如，此种构造可防止在高反应性的氧与气化器内的再循环合成气之间的直接接触，从而降低了高温火焰的可能性。
图9示出了类似于图8的进料喷射器系统290的实施例，其中液体反应物流18和第二氧化剂流15进行互换。类似于图8中的实施例，进料喷射器系统290包括环绕对称轴线293的内部氧化剂通道292。内部氧化剂通道292由实心中心体294和第一环形壁296限定，实心中心体294构造成具有设置在反应区20附近的会聚的末梢构造295(例如，会聚的锥形末梢)，而第一环形壁296与进料喷射器系统290内的实心中心体294大致同心。在某些实施例中，内部氧化剂通道292可包括内部氧化剂通道292的下游端附近的旋流导叶或其它装置298，旋流导叶或其它装置298构造成将旋流赋予经由内部氧化剂通道292传送的第一流体氧化剂流14。
环形固体燃料通道300与内部氧化剂通道292大致同心且设置成围绕内部氧化剂通道292。环形固体燃料通道300由第一环形壁296和与第一环形壁296大致同心的第二环形壁302限定。环形固体燃料通道300经由进料喷射器系统290传送固体燃料进料12。与图8中的实施例相比，图9的实施例包括邻近环形固体燃料通道300的环形液体反应物通道或缓和剂通道304。环形液体反应物通道304由第二环形壁302和与第二环形壁302大致同心的第三环形壁306限定。第二环形壁302可构造成具有设置在反应区20附近的会聚或发散的末梢构造307(例如，发散的锥形末梢)。环形液体反应物通道或缓和剂通道304经由进料喷射器系统290传送液体反应物18。发散的末梢构造307将液体反应物18远离对称轴线293引送。
第二环形氧化剂通道308与内部氧化剂通道292、环形固体燃料通道300和环形液体反应物通道或缓和剂通道304大致同心且设置成围绕内部氧化剂通道292、环形固体燃料通道300和环形液体反应物通道或缓和剂通道304。第二环形氧化剂通道308由第三环形壁306和与第三环形壁306大致同心的第四环形壁310(其在该实施例中为进料喷射器系统290的外部环形壁)限定。第三环形壁306可构造成具有会聚或发散的末梢构造311。第二环形氧化剂通道308构造成将第二氧化剂流15传送至反应区20。发散的末梢构造311将所述第二氧化剂流15远离对称轴线293引送。在一些实施例中，第四环形壁310可构造成具有会聚的末梢构造312。会聚的末梢构造312朝对称轴线293引送环形氧化剂流308，且加速末梢处的流动来生成突然的压降，从而防止回流到环形氧化剂通道308中。
发散的末梢构造307、311的角75可相对于对称轴线293都为大约225度。在备选实施例中，发散的末梢构造307、311的角75可取决于应用而都相对于对称轴线293在大约90度至270度的范围内。在一些实施例中，发散的末梢构造307、311的发散角75可不与彼此成比例。例如，发散的末梢构造307的发散角75可大于或小于发散的末梢构造311的发散角75。
所公开的实施例的技术效果包括用于加强携带在传送气体、氧化剂和液体反应物或缓和剂，或它们的组合中的固体进料的混合的系统。具体而言，本文所述的进料喷射器系统包括一个或多个固体燃料进料通道、一个或多个液体反应物通道或缓和剂通道，以及一个或多个氧化剂通道，氧化剂通道将两股或多股氧化剂流提供至进料喷射器系统的反应区。例如，在某些实施例中，固体燃料进料和液体反应物通道或缓和剂通道由两个相邻的氧化剂通道彼此分开。作为备选，在其它实施例中，内部氧化剂通道为最内部的通道。内部氧化剂通道由环形液体反应物通道或缓和剂通道环绕，环形液体反应物通道或缓和剂通道由环形固体燃料进料通道环绕。第二环形氧化剂通道可设置成围绕环形固体燃料通道、环形液体反应物通道或缓和剂通道，或它们的组合。在其它实施例中，进料喷射器系统包括固体燃料进料通道、液体反应物通道或缓和剂通道，以及环形氧化剂通道。环形氧化剂通道设置在固体燃料进料通道与液体反应物通道或缓和剂通道之间。插入件可设置在环形氧化剂通道的下游端附近，以便将经由氧化剂通道传送的氧化剂流分成两股氧化剂支流，一股朝固体燃料进料通道引送，而另一股朝液体反应物通道或缓和剂通道引送。将角动量赋予氧化剂流的旋流导叶或其它装置可加入到氧化剂通道中来改善混合。本文描述了其它各种实施例，且各大体上针对加强携带在传送气体、氧化剂和液体反应物或它们的组合中的固体进料的混合。
本书面描述使用了包括最佳模式的示例来公开本发明的某些实施例，且还使本领域技术人员能够实施本发明的某些实施例，包括制作和使用任何器件或系统，以及执行任何组合方法。本发明的专利范围由权利要求限定，且可包括本领域技术人员构想出的其它示例。如果这些其它示例具有并非不同于本权利要求的书面语言的结构元件，或者如果这些其它示例包括与本权利要求的书面语言无实质差异的等同结构元件，则这些示例在所附权利要求的范围之内。

Claims (9)

1.一种进料喷射器系统，包括：
内部氧化剂通道，其构造成将第一氧化剂流传送至反应区；
围绕所述内部氧化剂通道延伸的固体燃料通道，其中，所述固体燃料通道构造成将固体燃料进料传送至所述反应区；
围绕所述内部氧化剂通道延伸的液体反应物通道或缓和剂通道，其中，所述液体反应物通道构造成将液体反应物或缓和剂传送至所述反应区；以及
围绕所述固体燃料通道、所述液体反应物通道或缓和剂通道，或它们的组合延伸的第二氧化剂通道，其中，所述第二氧化剂通道构造成将第二氧化剂流传送至所述反应区；
其中，所述液体反应物通道或缓和剂通道和第二氧化剂通道各包括发散末梢，所述发散末梢构造成从所述内部氧化剂通道的轴线沿径向向外引送所述第二氧化剂流和所述液体反应物。
2.根据权利要求1所述的进料喷射器系统，其特征在于，所述内部氧化剂通道为沿所述轴线对准的圆形通道。
3.根据权利要求1所述的进料喷射器系统，其特征在于，所述进料喷射器系统包括构造成将角动量赋予内部氧化剂流的旋流导叶或孔，并且其中，所述内部氧化剂通道为围绕圆形中心体沿对称轴线对准设置的环形通道。
4.根据权利要求2所述的进料喷射器系统，其特征在于，所述第二氧化剂通道包括构造成将角动量赋予所述第二氧化剂流的旋流导叶。
5.根据权利要求3所述的进料喷射器系统，其特征在于，所述内部氧化剂通道包括构造成将角动量赋予所述第一氧化剂流的旋流导叶或孔。
6.根据权利要求1所述的进料喷射器系统，其特征在于，所述液体反应物通道或缓和剂通道围绕所述内部氧化剂通道延伸，所述第二氧化剂通道围绕所述液体反应物通道延伸，以及所述固体燃料通道围绕所述第二氧化剂通道延伸。
7.根据权利要求1所述的进料喷射器系统，其特征在于，包括第三氧化剂通道，所述第三氧化剂通道构造成将第三氧化剂流传送至所述反应区，其中，所述第三氧化剂通道围绕所述固体燃料通道延伸。
8.根据权利要求2所述的进料喷射器系统，其特征在于，所述固体燃料通道围绕所述内部氧化剂通道延伸，所述第二氧化剂通道围绕所述固体燃料通道延伸，所述液体反应物通道围绕所述第二氧化剂通道延伸，以及所述第二氧化剂通道包括用以将所述第二氧化剂流远离所述轴线引送的发散末梢。
9.根据权利要求2所述的进料喷射器系统，其特征在于，所述固体燃料通道围绕所述内部氧化剂通道延伸，所述液体反应物通道或缓和剂通道围绕所述固体燃料通道延伸，所述第二氧化剂通道围绕所述液体反应物通道或缓和剂通道延伸，以及所述液体反应物通道包括用以将所述液体反应物远离所述轴线引送的发散末梢。
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