JP2008537092A - ガス化用の改善された供給インジェクタ及び関連する方法。 - Google Patents

Abstract

出口先端部（１８）で収束する複数の同心チューブ（１２、１４、１６）を備え、複数の同心チューブの少なくとも１つの内部チューブが、外部表面に取付られた螺旋状にねじれた複数の固定混合要素（４４）を有する、ガス化プロセスで使用するための供給インジェクタ。
【選択図】図４

Description

本発明は、通常ガスタービン発電プラントに伴う燃料ガス化装置に関し、具体的には、ボイラー又は他の燃焼装置に燃料成分を導入するのに使用される燃料インジェクタに関する。

一般的に、酸素気流に蒸気が添加され、燃料流には廃水を含有する蒸気及び／又は煤煙が添加される。本発明は、蒸気と酸素の混合の向上及び／又は燃料インジェクタ自体の内部で燃料と廃水の混合の向上を行うように設計されたデバイスである。
欧州特許出願第０４３７６９８ Ａ号公報 米国特許第４，７８３，０１０ Ａ号公報 欧州特許出願第１４１１２９６ Ａ号公報 米国特許出願公開第２００４／０８３６５１ Ａ１号公報 米国特許第４，１９７，０９２ Ａ号公報

本発明の例示的な実施形態によれば、混合デバイスを別の従来型供給インジェクタに組み込み、供給流の良好な混合を強化する。例示的な実施形態において、螺旋状にねじれた複数の固定混合要素をインジェクタの半径方向最内部のチューブの外表面に付加して、インジェクタの中心チューブと中間チューブとの間の中間アニュラス内に流れる燃料流及び廃水流が均一に混合（乳化）され、インジェクタ先端部の近傍にある全てのポイントに均一に送給される。例示的な実施形態において、ミクサ要素の６つ又はそれ以上のセットが中心チューブの外表面に付加される。これら混合要素は、インジェクタ先端部からできる限り中心チューブ又はバレルの下方に位置付けられ、例えば約１２インチである。この位置は、燃料中の廃水の再凝集の可能性を最小にする。例示的な構成において、混合要素のペア又はセットは、左巻きと右巻きで配置され、各混合要素は、中心チューブの外周の回りをほぼ１８０°延びる。

従って、１つの態様において、例示的な実施形態は、出口先端部で収束する複数の同心チューブを備えた、ガス化プロセスで使用するための供給インジェクタを備え、複数の同心チューブの少なくとも１つの内部チューブが、外部表面に取付られた螺旋状にねじれた複数の固定混合要素を有する。

別の態様において、例示的な実施形態は、異なる燃料成分流が混合されるガス化装置で使用するための供給インジェクタを備え、該供給インジェクタが、インジェクタの出口先端部で収束する少なくとも２つの環状通路と１つの中心通路とを定める、複数の同心状に配置されたチューブと、複数の同心状に配置されたチューブの内部側チューブ上に取付られた螺旋方向にねじれた複数の固定混合要素とを備え、この混合要素は、当該要素の左右のペアが交互に配置されている。

更に別の態様において、例示的な実施形態は、（ａ）外側チューブと中間チューブと中心チューブとを含み、出口先端部で収束する２つの環状通路と１つの中心通路とを形成する複数の同心チューブを備えた供給インジェクタを準備する段階と、（ｂ）螺旋状にねじれた複数の固定混合要素を２つの環状通路のうちの半径方向内部側の通路内で中心チューブの少なくとも外周面に取り付ける段階と、（ｃ）２つの環状通路及び中心通路を介して燃料成分を供給して出口先端部を介して排出する段階とを含む供給インジェクタを通して燃料成分を燃焼装置に供給する方法を含む。

次に、以下に識別される図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。

図１〜３は、一般に第１の半径方向外側チューブ又はバレル１２、第２の中間チューブ又はバレル１４、及び中心チューブ又はバレル１６を含む従来のガス化装置供給インジェクタ１０を示している。外側バレル１２は、インジェクタの前方先端部１８から後方に、アウタバレルが第１のカップリング２０で終端するインジェクタのほぼ中間点まで延びる。第１の外側バレルは、カップリング２０に隣接する入口２２を備える。中間バレル１４は、先端部１８からカップリング２０を越えて後方に第２のカップリング２４まで延び、ここでバレル１４が終端する。バレル１４はカップリング２４に隣接して入口２６を備える。半径方向中心にあるチューブ又はバレル１６は、前方先端部１８から後方に第１及び第２のカップリング２０、２４を越えて第３のカップリング２８まで延び、このポイントで中心チューブ又はバレル１６が終端する。従って、記載されるような構成は、３つの長手方向に配置された同心通路又はアニュラス３２、３４と、中心通路３６を提供し、これらは前方先端部１８で収束する。典型的なガス化プロセスにおいて、入口２２は、酸素／蒸気を半径方向外側アニュラス３２に供給するための一次入口として機能し、入口２６は、酸素／蒸気又は水（廃水）を中間又は中央アニュラス３４に供給するための一次入口として機能し、入口３０は、酸素／蒸気を半径方向内側又は中心通路３６に供給するための二次入口として機能する。特定の供給構成要素は例証に過ぎない。

冷却コイル３８がインジェクタの先端部を囲み、入口４０を介してコイルに水が供給され、出口４２を介してコイルから出る。この点に関して、本明細書は既知のガス化装置に適用される。

図４〜６に示すように、本発明の例示的な実施形態によれば、固定混合要素４４が中心チューブ又はバレル１６の外部に付加される。例示的な実施形態において、ミクサ要素４４は、中心チューブ又はバレル１６の外周に固定される。この混合要素は、螺旋状にねじれた剛性プレートによって形成され、各々が右巻き又は左巻き方向で１８０°ねじれている。図４及び５に示すように、左要素４６の３つのセット（又はペア）と、右要素４８の３つのセット（又はペア）がある。１２の要素又はプレートは、インジェクタの前方先端部１８にできる限り近接して位置付けられ、例えば先端部から約１２インチである。この位置は、燃料中の廃水の再凝集の可能性を最小にする。

ステータ混合要素は、チューブ１６の外表面に溶接することができる。先端部１８に隣接する最後の要素のペア以外の全ての要素については、各要素は３つの１インチ溶接セグメントを有する（両端部に２つ、中央に１つ）。先端部１８に最も近い要素４４の最後のペアは、完全溶接をする必要がある。この構成により、１つの要素４４がチューブから外れた場合でも、この要素が先端部を離れる前に先端部１８に隣接する要素４４が「捕まえる」ことになる。加えて、各要素の代表的な軸方向長さは５．８９インチであり、中心チューブに取付られる固定ミクサセクション全体の軸方向長さは、約８４インチ長のインジェクタでは３５〜３８インチ程度とすることができる。しかしながら、これらの寸法は例証に過ぎず、インジェクタサイズ、混合要件、その他に応じて変わる可能性がある。

ミクサ要素の数は、チューブ１６上のミクサ要素のセット４６、４８の数及び要素のピッチは、必要とされる近郷の程度に応じて変えることができる点は理解されるであろう。また、中心チューブ１６に付加される混合要素の代わりとして、又はこれに加えてミクサ要素を必要に応じて中間チューブ１４の外側に取付ることにより、通路３２内の混合を強化することができる点は理解されるであろう。

現在最も実際的で好ましい実施形態と考えられるものに関連して本発明を説明してきたが、本発明は、この開示された実施形態に限定されるものではなく、添付の請求項の精神及び範囲内に含まれる種々の修正形態及び均等構成を保護するものとする。

従来のガス化供給インジェクタの側面図。 図１に示すインジェクタの左端面図。 図１に示すインジェクタの先端部を通る部分断面図。 本発明の例示的な実施形態による固定混合要素を組み込んだガス化供給インジェクタの概略側面図。 図４のインジェクタの中心チューブの部分側面図。 図５に示す中心チューブの斜視図。

符号の説明

１６ バレル
１８ 先端部
４４ ミクサ要素
４６ 左要素
４８ 右要素

Claims (20)

1. 出口先端部で収束する複数の同心チューブを備えた、ガス化装置で使用するための供給インジェクタであって、前記複数の同心チューブの少なくとも１つの内部チューブが、外部表面に取付られた螺旋状にねじれた複数の固定混合要素を有する、
   ことを特徴とする供給インジェクタ。
2. 前記複数の同心チューブが、中心チューブ、半径方向中間チューブ、及び半径方向外側チューブを含む３つのチューブを備えて、半径方向外側及び半径方向中間の環状通路と中心通路とを形成し、前記螺旋方向にねじれた複数の固定混合要素が、前記半径方向中間チューブ及び中心チューブの少なくとも１つの外表面に取付られる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の供給インジェクタ。
3. 前記螺旋方向にねじれた複数の固定混合要素が、前記中心チューブの外表面に取付られる、
   ことを特徴とする請求項２に記載の供給インジェクタ。
4. 前記螺旋方向にねじれた複数の固定混合要素が、２つの螺旋方向にねじれたプレートの軸方向に隣接するセットを含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載の供給インジェクタ。
5. 前記螺旋方向にねじれたプレートの軸方向に隣接するセットが、右巻き方向及び左巻き方向にそれぞれ配置されている、
   ことを特徴とする請求項４に記載の供給インジェクタ。
6. 前記螺旋方向にねじれたプレートの各々が前記外部表面の回りで１８０°延びている、
   ことを特徴とする請求項４に記載の供給インジェクタ。
7. 前記螺旋方向にねじれた固定混合要素が、前記外部表面に溶接される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の供給インジェクタ。
8. 前記螺旋方向にねじれたプレートの各々が前記外部表面に溶接される、
   ことを特徴とする請求項４に記載の供給インジェクタ。
9. 前記半径方向外側通路への一次酸素／蒸気入口と、前記中心通路への二次酸素／蒸気入口と、前記半径方向中間通路への燃料／廃水／蒸気入口とを更に備える、
   ことを特徴とする請求項２に記載の供給インジェクタ。
10. 前記出口先端部が冷却コイルにより囲まれる、
    ことを特徴とする請求項１に記載の供給インジェクタ。
11. 異なる燃料成分流が混合されるガス化装置で使用するための供給インジェクタであって、
    前記供給インジェクタが、
    前記インジェクタの出口先端部で収束する少なくとも２つの環状通路と１つの中心通路とを定める、複数の同心状に配置されたチューブと、
    前記複数の同心状に配置されたチューブの内部側チューブ上に取付られた螺旋方向にねじれた複数の固定混合要素と、
    を備え、
    前記混合要素は当該要素の左右のペアが交互に配置されている、
    ことを特徴とする供給インジェクタ。
12. 前記複数の同心チューブが、前記中心通路を定める中心チューブを含む３つのチューブを備える、
    ことを特徴とする請求項１１に記載の供給インジェクタ。
13. 前記螺旋方向にねじれた複数の固定混合要素が、前記中心チューブの外表面に取付られる、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の供給インジェクタ。
14. 前記螺旋方向にねじれたプレートの各々が前記外部表面の回りで１８０°延びている、
    ことを特徴とする請求項１３に記載の供給インジェクタ。
15. 前記螺旋方向にねじれた固定混合要素が、前記外部表面に溶接される、
    ことを特徴とする請求項１３に記載の供給インジェクタ。
16. 前記出口先端部が冷却コイルにより囲まれる、
    ことを特徴とする請求項１１に記載の供給インジェクタ。
17. 供給インジェクタを通して燃料成分を燃焼装置に供給する方法であって、
    （ａ）外側チューブと中間チューブと中心チューブとを含み、出口先端部で収束する２つの環状通路と１つの中心通路とを形成する複数の同心チューブを備えた供給インジェクタを準備する段階と、
    （ｂ）螺旋状にねじれた複数の固定混合要素を前記２つの環状通路のうちの半径方向内部側の通路内で前記中心チューブの少なくとも外周面に取り付ける段階と、
    （ｃ）前記２つの環状通路及び前記中心通路を介して燃料成分を供給して前記出口先端部を介して排出する段階と、
    を含む方法。
18. 前記螺旋状にねじれた複数の固定混合要素が２つの螺旋状にねじれたプレートの軸方向に隣接するセットを含む、
    ことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
19. 前記螺旋状にねじれたプレートの隣接するセットが、左巻き及び右巻き方向でそれぞれ配置されている、
    ことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
20. 前記螺旋状にねじれたプレートの各々が、前記外部表面の回りを１８０°延びる、
    ことを特徴とする請求項１８に記載の方法。

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