專利名稱：用于生產合成氣體的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明主要涉及氣化系統(tǒng)，例如用于整體氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)發(fā)電裝備的氣化 系統(tǒng)，且更具體而言，涉及用于利用氣化系統(tǒng)噴射裝置優(yōu)化合成氣體生產的方法和設備。
背景技術：
大多數已知的IGCC裝備包括與至少一個發(fā)電渦輪系統(tǒng)整體形成的氣化系統(tǒng)。例 如，已知的氣化系統(tǒng)將燃料、空氣或氧氣、液態(tài)水，和/或蒸汽，和/或CO2的混合物轉化成 合成氣體，或“合成氣”。合成氣經引導通向燃氣渦輪發(fā)動機的燃燒器，該燃燒器提供動力給 向電力網供應電力的發(fā)電機。來自至少一些已知燃氣渦輪發(fā)動機的排氣供應給產生蒸汽用 于驅動蒸汽渦輪的熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)。由蒸汽渦輪所產生的動力還驅動提供電力給 電力網的發(fā)電機。至少一些已知的與IGCC裝備相關的氣化系統(tǒng)通過混合反應劑流(如氧氣)與漿 狀含碳材料流(如石油焦)而產生合成氣燃料。在氧氣(O2)和含碳材料之間有助于發(fā)生至 少一種放熱反應，該反應產生包括氫氣(H2)、一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2)的合成氣。石 油焦相對于其碳含量和熱含量通常具有相對較低的氫含量，從而升高了氣化器溫度。而且， 氣化系統(tǒng)構件，例如，氣化反應器耐火材料，可限制反應溫度，且因此限制氧/碳比率，從而 限制了在形成CO和CO2以及相關放熱時碳的使用。未使用的碳通常與渣料產物(通常呈 燒焦物或煤煙的形式)相結合，或者與一部分渣料一起再循環(huán)重新進行反應，或者與渣料 一起作為副產廢物從處理中去除。降低的氧/碳比率通常導致增加形成渣料和燒焦物。上 述綜合影響可降低氣化系統(tǒng)和IGCC裝備的效率，同時具有更高的操作和投資成本。

發(fā)明內容
在一個方面，提供了一種產生合成氣體(合成氣)的方法。該方法包括經由至少 一個噴射裝置噴射多個反應劑流到氣化反應器中，該至少一個噴射裝置具有多個噴射環(huán)狀 空間、圍繞延伸經過該至少一個噴射裝置的中心線而環(huán)形地延伸的內部部分，以及圍繞該 內部部分大致環(huán)形地延伸的外部部分。外部部分的至少一部分關于該至少一個噴射裝置中 心線傾斜地定向。該方法還包括將該多個反應劑流中的各個反應劑流的至少一部分混合在 一起，使得由反應劑流限定出多個回流區(qū)。該方法還包括經由混合該多個反應劑流中的各 個反應劑流的至少一部分而在該多個回流區(qū)中產生合成氣。在另一方面，提供了一種噴射裝置。該噴射裝置包括圍繞延伸經過該噴射裝置的 中心線而環(huán)形地延伸的內部部分。該裝置還包括大致環(huán)形地圍繞該內部部分延伸的外部部 分，該外部部分包括關于噴射裝置中心線傾斜地定向的至少一個含碳反應劑噴射端口和關 于該噴射裝置中心線傾斜地定向的至少一個外部面中的至少一個。該至少一個含碳反應劑 噴射端口構造成用以在距噴射裝置的預定距離處至少部分地限定多個回流區(qū)。在又一方面，提供了一種氣化系統(tǒng)。該氣化系統(tǒng)包括至少一個含碳反應劑源和至 少一個含氧反應劑源。該系統(tǒng)還包括至少一個氣化反應器，該至少一個氣化反應器包括與該至少一個含碳反應劑源和該至少一個含氧反應劑源成流動連通地聯(lián)接的至少一個噴射 裝置。該噴射裝置包括圍繞延伸經過該噴射裝置的中心線而環(huán)形地延伸的內部部分。該裝 置還包括圍繞該內部部分大致環(huán)形地延伸的外部部分，該外部部分包括關于該噴射裝置中 心線傾斜地定向的至少一個含碳反應劑噴射端口和關于該噴射裝置中心線傾斜地定向的 至少一個外部面中的至少一個。該至少一個含碳反應劑噴射端口構造成用以在距噴射裝置 的預定距離處至少部分地限定多個回流區(qū)。如文中所述的用于合成氣體(或合成氣)生產的方法和設備有助于氣化系統(tǒng)的 操作。具體而言，以預定的定向噴射流體流到氣化反應器中提高了合成氣生產效率。更具 體而言，構造具有預定尺寸的多個反應劑噴射端口有助于形成小的反應劑微滴，這些微滴 利用改進的霧化而容易地蒸發(fā)，從而有助于提高反應劑熱解和氣化的效率和有效性。提高 熱解和氣化的效率和有效性有助于提高合成氣的生產率，同時降低灰燼和副產燒焦物的產 生率。組裝和操作如文中所述的氣化反應器有助于優(yōu)化地操作合成氣生產工藝，以有助于 改善氣化系統(tǒng)和IGCC裝備的生產效率，從而有助于降低投資和操作成本。此外，如文中所 述的用于產生該種合成氣的方法和設備有助于降低與組裝該種IGCC裝備相關聯(lián)的投資成 本。


圖1是示例性整體氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)發(fā)電裝備的示意性示圖；圖2是可用于合成氣體生成(例如，可結合圖1中所示的IGCC發(fā)電裝備使用)的 氣化反應器的示意性截面視圖；圖3是可結合圖2中所示的氣化反應器使用的示例性噴射器進給組件的示意性透 視圖；圖4是可結合圖3中所示的噴射器進給組件使用的噴射裝置尖端部分的示意性截 面視圖；圖5是圖4中所示的噴射裝置尖端部分的示意性透視剖面圖；圖6是圖4和圖5中所示沿著區(qū)域6所截取的噴射裝置尖端部分的一部分的示意 性截面視圖；圖7是圖4和圖5中所示的噴射裝置尖端部分的示意性前視圖；圖8是圖7中所示的噴射裝置尖端部分的一部分的示意性前視圖；圖9是圖8中所示沿著弧線9-9所截取的噴射裝置尖端部分的一部分的示意性徑 向透視圖；圖10是圖4和圖5中所示的噴射裝置尖端部分的一部分的示意性截面視圖；圖11是圖3中所示的可結合噴射器進給組件使用的備選噴射裝置尖端部分的示 意性前視圖；圖12是圖11中所示的備選噴射裝置尖端部分的一部分的示意性前視圖；圖13是圖12中所示沿著弧線13-13所截取的噴射裝置尖端部分的一部分的示意 性徑向透視圖；圖14是可結合圖2中所示的氣化反應器使用的備選噴射器進給組件的示意性截 面視圖，其中，火焰噴管(噴槍)完全插入；
圖15是圖14中所示的備選噴射器進給組件的示意性截面視圖，其中，火焰噴管部 分地收回；圖16是圖15中所示的備選噴射器進給組件的示意性截面視圖，其中，火焰噴管完 全收回且插入件準備插入；圖17是圖16中所示的備選噴射器進給組件的示意性截面視圖，其中，插入件完全 插入；圖18是可結合圖3中所示的噴射器進給組件使用的備選噴射裝置尖端部分的示 意性截面視圖；圖19是可結合圖2中所示的氣化反應器使用的備選噴射裝置尖端部分的示意性 前視圖；圖20是可結合圖2中所示的氣化反應器使用的備選噴射裝置尖端部分的示意性 截面前視圖；圖21是可結合圖2中所示的氣化反應器使用的備選噴射裝置尖端部分的示意性 截面前視圖；圖22是可結合圖2中所示的氣化反應器使用的備選噴射裝置尖端部分的示意性 截面前視圖；圖23是可結合圖2中所示的氣化反應器使用的備選噴射裝置尖端部分的示意性 截面前視圖；以及圖24是利用圖1中所示的IGCC發(fā)電裝備生產合成氣體(合成氣)的示例性方法 的流程圖。零件清單
100整體氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)發(fā)電裝
110燃氣渦輪發(fā)動機
114渦輪
118第一發(fā)電機
120第一轉子
130蒸汽渦輪發(fā)動機
132渦輪
134第二發(fā)電機
136第二轉子
140蒸汽生成系統(tǒng)
142HRSG
144熱傳遞設備
146蒸汽管道
148排氣氣體管道
150蒸汽管道
152煙道氣體管道
200氣化系統(tǒng)
202空氣分離單元
204空氣管道
206氮氣管道
208氣化反應器
210O2管道
211材料磨碎和成漿單元
212材料供應管道
213水供應管道
214材料漿料管道
215渣料和燒焦物處理單元
216熱渣料流管道
217渣料管道
218熱原質合成氣管道
219冷卻原質合成氣管道
220原質合成氣管道
221洗滌器和LTGC單元
222細粒管道
228清潔合成氣管道
230酸性氣體去除子系統(tǒng)
300噴射裝置
302氣化腔
304壁
306頭端蓋
308頭端部分
310后端部分
312尖端部分
314開孔
316噴射裝置軸向中心線
318氣化腔縱向中心線
319噴射器進給組件
320第一回流區(qū)
Dl第一距離
321內部氧氣(O2)供應區(qū)段
322第二回流區(qū)
D2第二距離
323中間漿料區(qū)段
324外部O2供應區(qū)段
325O2旁通管線
326冷卻流體進口歧管
327冷卻流體出口歧管
328冷卻流體旋管329安裝法蘭330管道過渡部分332圓柱形外壁334圓柱形中間壁336圓柱形內壁338中間漿料通道340外部GOX通道342內部GOX通道350噴射器本體適配器352多個環(huán)狀空間354冷卻劑進口倉室356冷卻劑出口倉室360噴射器本體362中心部分363徑向外部中間部分364外部環(huán)形部分365徑向內部中間部分366第一徑向外部面367多個周向冷卻通路368角369第二徑向外部面370外部GOX噴射環(huán)狀空間371第三徑向外部面372漿料噴射環(huán)狀空間373第四徑向外部面374內部GOX噴射環(huán)狀空間375軸向外部表面376線378角380角382角384環(huán)形外部GOX噴射端口386環(huán)形漿料噴射端口388環(huán)形內部GOX噴射端口389噴射器本體外徑392冷卻劑通路393徑向尺寸394外部GOX噴射端口徑向尺寸
395徑向尺寸396漿料噴射端口徑向尺寸397徑向尺寸398內部GOX噴射端口徑向尺寸400流動分離器401漿料通路402第一側404第二側406上游頂點407下游頂點408線410角411軸向凹進距離412漿料流414漿料片416外部 GOX 流418外部 GOX 片420內部 GOX 流422內部 GOX 片500備選噴射裝置512尖端部分560噴射器本體562中心部分563徑向外部中間部分564外部環(huán)形部分565徑向內部中間部分566第一軸向外部面567多個周向冷卻通路569第二軸向外部面570外部GOX噴射環(huán)狀空間571第三軸向外部面572漿料噴射環(huán)狀空間573第四軸向外部面574內部GOX噴射環(huán)狀空間575第五軸向外部面584環(huán)形外部GOX噴射端口586環(huán)形漿料噴射端口588環(huán)形內部GOX噴射端口589噴射器本體外徑
590冷卻劑進口端口592冷卻劑通路594外部GOX噴射端口徑向尺寸596漿料噴射端口徑向尺寸598內部GOX噴射端口徑向尺寸600流動分離器602第一側604 第二側606上游頂點607下游頂點608線610角700備選噴射器進給組件712尖端部分721內部氧氣(O2)供應區(qū)段723中間漿料區(qū)段724外部O2供應區(qū)段726冷卻流體進口歧管727冷卻流體出口歧管728冷卻流體旋管729安裝法蘭750火焰噴管752空氣進口連接件754燃料進口連接件756點火器和儀器套件(package)758吹掃和冷卻劑連接件760火焰排放端口762噴管插入通道770雙向箭頭780插入件782吹掃連接件784冷卻劑連接件800噴射裝置812尖端部分860備選噴射器本體862中心部分863徑向外部中間部分864外部環(huán)形部分865徑向內部中間部分866第一徑向外部面 869第二徑向外部面 871第三徑向外部面 873第四徑向外部面 875徑向外部表面
866R位于第一徑向外部面的耐火材料
869R位于第二徑向外部面的耐火材料
871R位于第三徑向外部面的耐火材料
873R位于第四徑向外部面的耐火材料
875R位于徑向外部表面的耐火材料
900備選噴射裝置尖端部分
962備選中心部分
964備選外部環(huán)形部分
970徑向外部(第一)進給環(huán)圈
980徑向中間(第二)進給環(huán)圈
990徑向內部(第三)進給環(huán)圈
1000備選噴射裝置尖端部分
1062中心部分
1063噴射環(huán)狀空間部分
1064外部環(huán)形部分
1070冷卻劑流體供應集管
1072冷卻劑流體返回集管
1074順時針方向
1076逆時針方向
1100備選噴射裝置尖端部分
1162中心部分
1163噴射環(huán)狀空間部分
1164外部環(huán)形部分
1170冷卻劑流體供應集管
1172冷卻劑流體返回集管
1178順時針方向
1180流動分配器
1200備選噴射裝置尖端部分
1262中心部分
1263噴射環(huán)狀空間部分
1264外部環(huán)形部分
1270冷卻劑流體供應集管
1272冷卻劑流體返回集管
1274順時針方向
1276逆時針方向
1282中心部分供應歧管
1284中心部分返回歧管
1286流動分配器
1288順時針方向
1290逆時針方向
1300備選噴射裝置尖端部分
1362中心部分
1363噴射環(huán)狀空間部分
1364外部環(huán)形部分
1370冷卻劑流體供應集管
1372冷卻劑流體返回集管
1378順時針方向
1380流動分配器
1382中心部分供應歧管
1384中心部分返回歧管
1386流動分配器延伸部
1392順時針方向
2000示例性方法
2002噴射多個反應劑流…
2004引導多個反應劑流中的至少一個…
2006噴射漿料流到…
2008噴射外部GOX流…
2010混合至少一部分…
2012定向至少一個噴射器點…
2014引導至少一個氣態(tài)氧氣…
2016產生合成氣在…
具體實施例方式
如文中所述的用于生產合成氣體(或合成氣)的方法和設備有助于操作氣化系 統(tǒng)，例如，與聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝備整體形成的氣化系統(tǒng)，整體氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)發(fā)電裝備， 具體的是合成氣生產系統(tǒng)，且更具體的是氣化反應器。具體而言，以預定的定向噴射合成氣 生產流體流到氣化反應器中提高了合成氣生產效率。更具體而言，如文中所述地形成大致 環(huán)形成片的反應劑流并使它們相交有助于形成回流區(qū)。而且，形成回流區(qū)有助于提高反應 劑相對于彼此的有效駐留時間和/或駐留時間分布，使得在反應劑之間出現更高的化學反 應效率和有效性。此外，以預定的噴射角度構造反應劑噴射端口有助于形成小的反應劑微 滴，這些反應劑微滴利用改進的霧化而容易蒸發(fā)，從而有助于提高反應劑熱解和氣化的效 率和有效性。提高熱解和氣化的效率和有效性有助于提高合成氣的生產率，同時降低灰燼 和副產燒焦物的產生率。組裝和操作如文中所述的氣化反應器有助于優(yōu)化地操作合成氣生產工藝，以有助于改善氣化系統(tǒng)和IGCC裝備生產效率，從而有助于降低投資和操作成本。 此外，如文中所述的用于產生該種合成氣的方法和設備有助于降低與組裝該種IGCC裝備 相關聯(lián)的投資成本。圖1是示例性氣化設施、具體而言是示例性整體氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)發(fā)電裝備 100的示意性示圖。作為備選，如文中所述的用以生產合成氣體的方法和設備結合任何氣 化設施以任何能夠實現該種方法和設備的構造使用。在示例性實施例中，IGCC裝備包括燃 氣渦輪發(fā)動機110。渦輪114經由第一轉子120可旋轉地聯(lián)接到第一發(fā)電機118上。渦輪 114聯(lián)接成與至少一個燃料源和至少一個空氣源(二者在下文更詳細地描述)流動連通， 并且構造成用以分別接收來自燃料源和空氣源(二者均未在圖1中示出)的燃料和空氣。 渦輪114混合空氣和燃料，產生熱的燃燒氣體(未示出)，以及將氣體內的熱能轉化成旋轉 能。旋轉能經由轉子120傳送至發(fā)電機118，其中，發(fā)電機118將旋轉能轉化成電能(未示 出)以便輸送至至少一個負載，包括但不限于電力電網(未示出)。IGCC裝備100還包括蒸汽渦輪發(fā)動機130。在示例性實施例中，發(fā)動機130包括 經由第二轉子136可旋轉地聯(lián)接到第二發(fā)電機134上的蒸汽渦輪132。IGCC裝備100還包括蒸汽生成系統(tǒng)140。在示例性實施例中，系統(tǒng)140包括經由 排氣氣體管道148接收來自渦輪114的排氣氣體(未示出)的至少一個熱回收蒸汽發(fā)生器 (HRSG) 142，該排氣氣體管道148供應在HRSG 142內使用的熱量以由至少一個鍋爐進給水 源產生一個或多個蒸汽流，該至少一個鍋爐進給水源包括但不限于至少一個加熱的鍋爐進 給水流(未示出)。HRSG 142還經由至少一個蒸汽管道146聯(lián)接成與至少一個熱傳遞設備 144流動連通。設備144還聯(lián)接成與至少一個加熱的鍋爐進給水管道(未示出)流動連通， 其中，設備144接收來自相同或單獨的鍋爐進給水源(未示出)的加熱的鍋爐進給水(未 示出)。HRSG 142經由管道146接收來自設備144的蒸汽(未示出)，其中，HRSG 142有助 于對蒸汽增加熱能。HRSG 142經由蒸汽管道150聯(lián)接成與渦輪132流動連通。在示例性 實施例中，冷卻的燃燒氣體從HRSG142經由煙道氣體管道152排出至大氣。作為備選，來自 HRSG 142的至少一部分的過量的燃燒氣體經引導以便在IGCC裝備100中的其它位置使用。管道150構造成用以引導來自HRSG 142的蒸汽(未示出)通向渦輪132。渦輪 132構造成用以接收來自HRSG 142的蒸汽和將蒸汽中的熱能轉化成旋轉能。旋轉能經由轉 子136傳送至發(fā)電機134，其中，發(fā)電機134構造成用以有助于將旋轉能轉化成電能(未示 出)以便輸送至至少一個負載，包括但不限于電力電網。蒸汽經由冷凝管道(未示出)進 行冷凝并作為鍋爐進給水返回。作為備選，來自HRSG 142、蒸汽渦輪132和/或熱傳遞設備 144的至少一部分蒸汽經引導以便在IGCC裝備100中的其它位置使用。IGCC裝備100還包括氣化系統(tǒng)200。在示例性實施例中，系統(tǒng)200包括經由空氣 管道204聯(lián)接成與空氣源流動連通的至少一個空氣分離單元202?？諝庠窗ǖ幌抻趯?用空氣壓縮機(未示出)以及通常與燃氣渦輪發(fā)動機110相關聯(lián)的壓縮機(未示出)。單 元202構造成用以將空氣分離成一個或多個氧氣(O2)、氮氣(N2)流以及其它成分流(二者 均未示出)。其它成分流可經由排放口(未示出)釋放或收集在存儲單元(未示出)中。 在示例性實施例中，至少一部分N2經由N2管道引導至燃氣渦輪114以有助于燃燒。系統(tǒng)200包括氣化反應器208，該氣化反應器208聯(lián)接成與單元202流動連通，且 構造成用以經由O2管道210接收引導自單元202的O2。系統(tǒng)200還包括材料磨碎和成漿單元211。單元211分別經由含碳材料供應管道212和水供應管道213與含碳材料源和水源 (二者均未示出)聯(lián)接成流動連通。在示例性實施例中，含碳材料為石油焦，或石油焦炭。 而且，在示例性實施例中，單元211構造成用以混合石油焦和水來形成石油焦?jié){料流(未示 出)，該石油焦?jié){料流經由石油焦?jié){料管道214引導通向反應器208。作為備選，使用包括 含碳固體的任何材料有助于操作如文中所述的IGCC裝備100。此外，作為備選，使用包括固 體、液體和氣態(tài)燃料物質的非漿料燃料，包括燃料和其它材料的混合物，例如但不限于燃料 和渣料添加劑。反應器208構造成用以分別經由管道214和210接收材料漿料流和O2流。反應 器208還構造成用以幫助產生熱的、原質(未凈化)的合成氣體(合成氣)流(未示出)。 而且，反應器208還構造成用以產生熱的渣料和燒焦物(二者均未示出)作為副產合成氣產物。反應器208經由熱合成氣體管道218聯(lián)接成與熱傳遞設備144流動連通。設備 144構造成用以接收熱的、原質的合成氣流并經由管道146將至少一部分熱量傳遞至HRSG 142。隨后，設備144產生冷卻的、原質合成氣流(未示出)，該合成氣流經由合成氣管道219 引導至洗滌器和低溫氣體冷卻(LTGC)單元221。單元221構造成用以去除夾帶在原質合 成氣流內的渣料和燒焦物部分(有時稱為“細粒”)并有助于經由細粒管道222去除細粒。 細粒經傳送通向廢物收集系統(tǒng)(未示出)用于最終處理和/或再流通回到氣化反應器208， 以便利用細粒內的未使用的碳含量。單元221還構造成用以進一步冷卻原質合成氣流。設備144還有助于從熱的、原質合成氣流去除渣料和燒焦物。具體而言，渣料和燒 焦物處理單元215經由熱渣料管道216聯(lián)接成與設備144流動連通。單元215構造成用以 使余量的燒焦物和渣料驟冷，同時將渣料分解成小的部分，其中，生成了渣料和燒焦物去除 流(未示出)并將其引導穿過管道217。以類似于上述細粒的方式，渣料和燒焦物經引導通 向廢物收集子系統(tǒng)(未示出)用于最終處理和/或再流通回到氣化反應器208中，以便利 用渣料和燒焦物內的未使用的碳。系統(tǒng)200還包括酸性氣體去除子系統(tǒng)230，該子系統(tǒng)230聯(lián)接成與單元221流動 連通且構造成用以經由原質合成氣管道220接收冷卻的原質合成氣流。子系統(tǒng)230還構造 成用以有助于從原質合成氣流去除至少一部分的酸性成分(未示出)，如下文進一步描述。 該種酸性氣體成分包括但不限于H2S和C02。子系統(tǒng)230還構造成用以有助于將至少一些 的酸性氣體成分分離成包括但不限于H2S和CO2的成分。在示例性實施例中，CO2不再回收 和/或進行隔離。作為備選，子系統(tǒng)230經由至少一個CO2管道(未示出)聯(lián)接成與反應 器208流動連通，其中，CO2流(未示出)經引導通向反應器208的預定部分。經由子系統(tǒng) 230去除該種CO2和H2S有助于產生清潔的合成氣流(未示出)，該合成氣流經由清潔的合 成氣管道228引導通向燃氣渦輪114。在操作中，空氣分離單元202經由管道204接收空氣。該空氣分離成02、N2和其它 成分。其它成分被排放或收集，其中，至少一部分N2經由管道206引導通向渦輪114，以及 至少一部分O2經由管道210引導通向氣化反應器208。余下部分的N2和O2可作為多個流 而根據需要引導至IGCC 100的其它部分，包括但不限于存儲部分(storage)。此外，在操作 中，材料磨碎和成漿單元211分別經由管道212和213接收石油焦和水，形成石油焦?jié){料流 并將石油焦?jié){料流經由管道214引導至反應器208。
反應器208經由管道210接收02，經由管道214接收石油焦。反應器208有助于 產生熱的原質合成氣流，該合成氣流經由管道218引導通向設備144。形成在反應器208中 的一些副產渣料經由渣料處理單元215和管道216和217而去除。設備144有助于冷卻熱 的原質合成氣流以產生冷卻的原質合成氣流，該合成氣流經由管道219引導通向洗滌器和 LTGC單元221，且合成氣得到進一步冷卻。顆粒物質，包括一些渣料和燒焦物(呈細粒形 式)，經由管道222從合成氣中去除。冷卻的原質合成氣流經引導通向酸性氣體去除子系統(tǒng) 230，其中，酸性氣體成分有選擇地進行去除，以便形成清潔的合成氣流且將其經由管道228 引導至燃氣渦輪114。此外，在操作中，渦輪114分別經由管道206和228接收N2和清潔的合成氣。渦輪 114壓縮來自至少一個空氣源(未示出)的空氣，隨后渦輪114將該空氣與合成氣燃料相混 合并燃燒，產生熱的燃燒氣體。渦輪114引導熱燃燒氣體以促使渦輪114旋轉，該渦輪114 隨后經由轉子120使第一發(fā)電機118旋轉。至少一部分排氣氣體經由排氣氣體管道148從 渦輪114引導至HRSG 142，以有助于產生蒸汽。經由熱傳遞設備144從熱的合成氣去除的至少一部分熱量作為蒸汽經由管道146 引導至HRSG 1420 HRSG 142接收來自設備144的蒸汽，連同一個或多個鍋爐進給水流一起， 以及來自渦輪114的排氣氣體。熱量從排氣氣體傳遞至該一個或多個鍋爐進給水流以及來 自設備144的蒸汽，從而產生一個或多個后續(xù)的蒸汽流以及增加了包含在來自設備144的 蒸汽中的熱能。在示例性實施例中，如上所述產生的至少一個蒸汽流經加熱達到過熱狀態(tài)。 作為備選，一個或多個上述蒸汽流混合在一起以形成可加熱至過熱狀態(tài)的一個或多個混合 流。作為備選，形成高溫飽和蒸汽。至少一部分過熱蒸汽經由管道150引導通向蒸汽渦輪 132并促使渦輪132旋轉。渦輪132經由第二轉子136旋轉第二發(fā)電機134。余下部分的 蒸汽經引導以便在IGCC裝備100內的其它地方使用。圖2是氣化反應器208的示意性截面視圖，該氣化反應器208可用于合成氣體生 成，例如可結合IGCC發(fā)電裝備100使用。反應器208包括聯(lián)接成與氣化腔302流動連通的至 少一個噴射裝置300。在示例性實施例中，裝置300是如文中所述的環(huán)形三通管(triplet) 氣化器噴射器噴嘴，由此包括三個環(huán)形通道(下文進一步描述)。作為備選，裝置300為包 括但不限于具有四個或多個環(huán)形通道的構造的任何噴射器噴嘴。此外，作為備選，裝置300 為包括但不限于三個或多個同心通道的任何噴射器噴嘴，其中，各通道均以有助于操作如 文中所述的噴射裝置300的任何構造而聯(lián)接成與上文所述的環(huán)形通道流動連通。腔302至少部分地由大致圓柱形的反應器壁304和頭端蓋306限定。在示例性實 施例中，氣化反應器208為大致圓柱形。作為備選，反應器208包括有助于操作如文中所述 的反應器208的任何構造。而且，在示例性實施例中，裝置300具有大致垂直的定向(下文 進一步描述)，其中，裝置300穿透反應器208的頂部且大致向下指向。作為備選，裝置300 具有包括但不限于大致水平定向的任何定向。在示例性實施例中，壁304包括至少一種陶瓷耐火材料，包括但不限于熱回火磚。 作為備選，壁304為流體-冷卻的，其中，冷卻流體包括但不限于氮氣、水和/或蒸汽。蓋306 密封地聯(lián)接到反應器208的頭端部分308的至少一部分上。腔302還部分地由密封地聯(lián)接 到壁304的至少一部分上的后端蓋(未示出)限定，其中，后端蓋定位在與部分308相對的 后端部分310上。作為備選，蓋306、頭端部分308、后端蓋以及后端部分310定向在相對于壁304的任何位置，包括有助于操作如文中所述的反應器208的任何定向。此外，壁304可 具有有助于操作如文中所述的反應器208的任何構造。而且，作為備選，反應器208具有有 助于操作如文中所述的IGCC 100的任何構造。噴射器裝置300包括經由開孔314插入的尖端部分312，該開孔314限定在頭端 蓋306中且采用包括但不限于保持硬件(未示出)的緊固方法而密封地聯(lián)接到頭端蓋306 上。反應器208構造成使得噴射器裝置300的軸向中心線316與氣化腔302的縱向中心線 318是共線的。尖端部分312構造成用以在腔302內形成多個回流區(qū)。具體而言，尖端部分 312構造成用以在氣化腔302內形成距尖端部分312為第一距離Dl的第一回流區(qū)320?；?流區(qū)320具有大致環(huán)狀形狀且該形狀為在空間上大致連續(xù)或部分地分段中的一種。而且， 回流區(qū)320定位成靠近中心線318，且關于中心線318大致圍繞該中心線318居中。而且， 具體而言，尖端部分312構造成用以在氣化腔302內形成距尖端部分312為第二距離D2的 第二回流區(qū)322?；亓鲄^(qū)322具有大致環(huán)狀形狀且該形狀為在空間上大致連續(xù)或部分地分 段中的一種。而且，回流區(qū)322關于中心線318定位，也就是說，大致圍繞中心線318居中， 且緊密鄰近壁304。第一回流區(qū)320在第二回流區(qū)322內鄰近地居中。反應器208的備選實施例可包括多個噴射裝置300，其中，各裝置300均具有中心 線316，使得各相關的中心線316均與類似于中心線318的預定軸向定向是共線的。該多個 裝置300中的各個均可具有或垂直的(即，直接地向上和/或直接地向下)和/或水平的 定向，包括在完全垂直定向和完全水平定向之間的有助于操作如文中所述的反應器208的 任何定向。此外，反應器208的該種備選實施例可包括多個裝置300，其中，所有的裝置300 都具有大致類似的定向。而且，反應器208的該種備選實施例可包括多個裝置300，其中，第 一數目的該種噴射器300具有不同于第二數目的該種裝置300的定向。反應器208的還有的備選實施例可包括多個裝置300，其中，裝置300分布在反應 器208的一個或多個表面上，各裝置300均具有不同的定向。而且，構成多個噴射器300的 至少一部分的噴射器300可分別安置在作為反應器208的一部分或以其它方式與反應器 208相連結的專用腔(未示出)中，從而有助于由各個該種噴射器300單獨地形成或發(fā)展成 多個回流區(qū)。圖3是可結合氣化反應器208 (圖2中所示)使用的示例性噴射器進給組件319的 示意性透視圖。顯示了噴射裝置軸向中心線316和氣化腔縱向中心線318以便透視。組件 319包括流動連通地聯(lián)接到類似于O2管道210(圖1中所示)的O2源上的內部氧氣(O2)供 應區(qū)段321。組件319還包括流動連通地聯(lián)接到類似于材料漿料管道214 (圖1中所示)的 漿料源上的中間漿料區(qū)段323。組件319還包括流動連通地聯(lián)接到類似于O2管道210的O2 源上的外部O2供應區(qū)段324。區(qū)段324的至少一部分圍繞區(qū)段323的至少一部分延伸，區(qū) 段323的至少一部分圍繞區(qū)段321的至少一部分延伸，以及區(qū)段324的至少一部分圍繞區(qū) 段321的至少一部分延伸。而且，區(qū)段321，323和324在它們連結尖端312成流動連通的 部位終止。因此，區(qū)段321，323和324在組件319內限定多個大致同心通道或通路，或者， 具體而言，內部O2通路、中間漿料通路，以及外部O2通路(在圖3中均未示出)。組件319還包括O2旁通管線325，其在區(qū)段324和321之間建立至少一定的流動 連通，使得預定的O2質量流率分布有助于至少部分地基于累積的預定O2壓降，這發(fā)生在O2 引導經過區(qū)段321和324、O2旁通管線325，以及當O2從組件319排出的后續(xù)構件。因此，有助于保持外部O2質量流率和內部O2質量流率(二者均未示出)的預定比率。旁通管線 325有助于在氣化反應器208的改裝中安裝和操作組件319。作為備選，包括但不限于流動 孔口以及手動操作式和自動式節(jié)流閥的方法結合或代替旁通管線325進行使用。組件319還包括經由多個冷卻流體旋管328聯(lián)接成與噴射裝置300的尖端部分 312流動連通的冷卻流體進口歧管326和冷卻流體出口歧管327。歧管326和327以及旋 管328有助于引導冷卻流體用以去除來自尖端部分312的熱(在下文更詳細地論述)。組 件319還包括安裝法蘭329，該安裝法蘭329采用包括但不限于保持硬件(未示出)的緊固 方法可移除地和密封地聯(lián)接到頭端蓋306上。作為備選，組件319具有有助于操作如文中 所述的噴射裝置300的任何數目的冷卻劑連接件和/或冷卻劑流動器件。圖4是可結合噴射器進給組件319(圖3中所示)使用的噴射裝置300的尖端部 分312的示意性截面視圖。圖5是噴射裝置300的尖端部分312(圖4中所示)的示意性 透視剖面視圖。在示例性實施例中，尖端部分312包括管路過渡部分330，該部分330包括 三個大致同心的管路部件。具體而言，部分330有助于在組件319和尖端部分312之間的 流動連通且包括至少部分的圓柱形外壁332、至少部分的圓柱形中間壁334，以及至少部分 的圓柱形內壁336。壁332聯(lián)接到部分324(圖3中所示)上。壁334聯(lián)接到部分323 (圖 3中所示)上。壁336聯(lián)接到部分321 (圖3中所示)上。作為備選，部分330是組件319 的延伸件而不是尖端部分312的。中間壁334和內壁336至少部分地限定中間反應劑通道，或漿料通路338。漿料通 路338聯(lián)接成與組件319內的中間煤漿料通路(未示出)流動連通。在示例性實施例中， 中間壁334和外壁332至少部分地限定外部反應劑通道，或氣態(tài)氧氣(GOX)通路340。GOX 通路340具有大致環(huán)形截面。而且，在示例性實施例中，內壁336至少部分地限定內部反應 劑通道，或GOX通路342。GOX通路342具有大致圓形截面。內部GOX通路342和外部GOX 通路340分別聯(lián)接成與組件319內的內部O2通路和外部O2通路(二者均未示出)流動連 通。作為備選，通路340和342構造成用以引導有助于操作尖端部分312的任何流體(包 括但不限于空氣、夾帶氧氣的空氣、蒸汽、氮氣以及二氧化碳)且聯(lián)接成與適當的流體源流 動連通。尖端部分312還包括噴射器本體適配器350，該適配器350通過包括但不限于焊 接、釬焊以及其它適當的結合工藝的一種或多種方法而聯(lián)接到管路過渡部分330且更具體 而言聯(lián)接到外壁332上。作為備選，采用保持硬件(未示出)。適配器350限定了冷卻流 體進口倉室354和冷卻流體出口倉室356。倉室354和356分別聯(lián)接成與冷卻流體進口歧 管326和冷卻流體出口歧管327 ( 二者在圖3中示出)流動連通。而且，在示例性實施例 中，適配器350包括流動引導構件(未示出)，以便有助于引導冷卻劑流分別進出倉室354 和356。此外，在示例性實施例中，適配器350由多個鄰接構件(未示出)結合多個結構和 對準構件(未示出)而形成，以便有助于適配器350和任何鄰近構件的對準和結構整體性。 作為備選，適配器350以有助于操作如文中所述的尖端部分312的任何方式形成。尖端部分312還包括噴射器本體360。在示例性實施例中，噴射器本體360由多 個鄰近構件形成(在下文進一步論述)。而且，在示例性實施例中，噴射器本體360包括流 動引導構件(在下文進一步論述)，以便有助于引導冷卻劑流分別進出倉室354和356。此 外，在示例性實施例中，噴射器本體360形成有多個結構和對準構件(未示出)，以便有助于噴射器本體360和任何鄰近和/或鄰接構件的對準和結構整體性。作為備選，噴射器本體 360以有助于操作如文中所述的尖端部分312的任何方式形成。具體而言，在示例性實施例中，噴射器本體360包括中心部分362，該中心部分362 大致垂直于中心線316且關于中心線316居中，也就是說，圍繞噴射裝置軸向中心線316和 大致共線的氣化腔縱向中心線318居中。中心部分362采用包括但不限于鑄造和鍛造的方 法形成。而且，中心部分362的至少一部分包括上述多個結構和對準構件(未示出)的至 少一部分。噴射器本體360還包括外部環(huán)形部分364。噴射器本體360還包括徑向外部中 間部分363和徑向內部中間部分365。部分363，364和365分別在下文進一步論述。徑向外部中間部分363采用包括但不限于鑄造和鍛造的方法形成。而且，部分363 通過包括但不限于焊接、釬焊以及其它適當的結合工藝的方法而聯(lián)接到中間壁334上。作 為備選，采用保持硬件(未示出)。外部環(huán)形部分364采用包括但不限于鑄造和鍛造的方法形成。而且，部分364通 過包括但不限于焊接、釬焊以及其它適當的結合工藝的方法而聯(lián)接到適配器350上。作為 備選，采用保持硬件(未示出)。徑向內部中間部分365采用包括但不限于鑄造和鍛造的方法形成。而且，部分365 通過包括但不限于焊接、釬焊和其它適當的結合工藝的方法而聯(lián)接到內壁336上。作為備 選，采用保持硬件(未示出)。在示例性實施例中，部分362，363，364和365單獨地形成且組裝在尖端部分312 內以形成噴射器本體360。作為備選，噴射器本體360整體地形成為單個部件。此外，作為 備選，部分362，363，364，和365可采用有助于操作如文中所述的噴射器本體360的任何組 合而彼此整體地形成。外部環(huán)形部分364形成第一徑向外部面366。徑向外部中間部分363形成第二徑 向外部面369。徑向內部中間部分365形成第三徑向外部面371。中心部分362形成第四 徑向外部面373。在示例性實施例中，面366，369，371和373彼此大致齊平且構造成具有關 于中心線316和318的傾斜角，或更具體而言為鈍角368。也就是說，第一徑向外部面366 關于中心線316 (也就是說，圍繞噴射裝置軸向中心線316大致居中)以傾斜角368定向。 中心部分362還形成軸向外部表面375，其在示例性實施例中關于中心線316定向，也就是 說，定向成大致垂直于噴射裝置軸向中心線316且圍繞其大致居中。作為備選，面366，369， 371和373以及表面375具有有助于操作如文中所述的噴射器本體360的任何形狀、定向和 構造。在示例性實施例中，具有面369的部分363為整體部件。作為備選，部分363包括 兩個部件(未示出)，其中，軸向內部第一部件(未示出)聯(lián)接到壁334上，具有面369的軸 向外部第二部件通過包括但不限于冷卻輻條和結構支承件(二者均未示出)的方法而聯(lián)接 到部分364和/或部分365上，并且第一和第二部件通過包括但不限于焊接、釬焊和其它適 當的結合工藝的方法而彼此聯(lián)接。作為備選，采用保持硬件(未示出)。此外，在示例性實施例中，具有面371的部分365為整體部件。作為備選，部分365 包括兩個部件(未示出)，其中，軸向內部第一部件(未示出)聯(lián)接到壁336上，具有面371 的軸向外部第二部件通過包括但不限于冷卻輻條和結構支承件(二者均未示出)的方法而 聯(lián)接到部分362和/或部分363上，并且及第一和第二部件通過包括但不限于焊接，釬焊和其它適當的結合工藝的方法而彼此聯(lián)接。作為備選，采用保持硬件(未示出)。此外，在示例性實施例中，角368為大約100°至120°，優(yōu)選范圍為105°至 115°。作為備選，角368為有助于操作如文中所述的噴射裝置300的任何值。而且，在示例性實施例中，部分362，363，364和365 (包括面366，369，371和373以 及表面375)中的至少一個為流體冷卻的。該種流體冷卻利用回路流體冷卻和/或過程流體 冷卻中的至少一種而予以實施?；芈妨黧w冷卻利用閉合的冷卻流體回路而予以實施且在下 文進一步論述。該種過程流體冷卻利用包括但不限于燃料和氧化劑的過程流體而實現。此 外，在示例性實施例中，沒有耐火材料涂層形成在面366，369，371和373以及表面375上。 作為備選，至少一層耐火材料涂層形成在面366，369，371和373以及表面375中的至少一 個的至少一部分上。作為備選，采用有助于操作如文中所述的噴射器本體360的流體冷卻 和耐火材料涂層的任何組合。此外，作為備選，噴射器本體360不包括流體冷卻也沒有耐 火材料涂層，并且至少部分地由包括但不限于至少一種耐火材料的一種或多種耐熱材料形 成。在示例性實施例中，如上文所述的該種回路流體冷卻通過限定在噴射器本體360 內的多個周向冷卻通路367而得以促進。具體而言，通路367限定在部分364內且聯(lián)接成分 別與進口倉室354和出口倉室356流動連通。而且，在示例性實施例中，三個通路367限定 在部分364內。此外，一定數目的周向冷卻通路(未示出)以類似方式限定在部分362內。 作為備選，任何數目的冷卻通路以有助于操作如文中所述的尖端部分312的任何定向和構 造而限定在噴射器本體360的任何部分中。噴射器本體360的冷卻在下文進一步論述。在示例性實施例中，部分362，363，364和365相協(xié)作以形成多個反應劑噴射環(huán)狀 空間352。具體而言，部分364和363相協(xié)作以限定外部GOX噴射環(huán)狀空間370以及聯(lián)接成 與外部GOX通路340流動連通的相關的環(huán)形外部GOX噴射端口 384。此外，具體而言，部分 363和365相協(xié)作以限定含碳反應劑環(huán)狀空間，或更具體而言，漿料噴射環(huán)狀空間372和相 關的含碳反應劑端口，或更具體而言，聯(lián)接成與漿料通路338流動連通的環(huán)形漿料噴射端 口 386。此外，具體而言，部分365和362相協(xié)作以限定環(huán)形內部GOX噴射環(huán)狀空間374以 及聯(lián)接成與內部GOX通路342流動連通的內部GOX噴射端口 388。作為備選，任何數目的反 應劑噴射通路和噴射端口限定在有助于操作如文中所述的尖端部分312的噴射器本體360 內。在示例性實施例中，環(huán)狀空間370，372和374以及相關的同心噴射端口 384，386和388 如限定在面366，369，371和373那樣是連續(xù)的。備選實施例在下文進行論述。圖4和圖5 中所示的區(qū)域6在下文進一步論述。圖6是沿著區(qū)域6 (圖4和圖5中所示)所截取的尖端部分312的一部分的示意性 截面視圖。線376顯示出以便透視且大致平行于中心線316 (在圖2，3，4和5中示出)和 318。漿料噴射環(huán)狀空間372和漿料噴射端口 386構造成以關于線376的角378排出或噴 射漿料流(在圖6中未示出)。也就是說，漿料噴射環(huán)狀空間372和漿料噴射端口 386以關 于中心線316(也就是說，圍繞噴射裝置軸向中心線316大致居中)的傾斜角定向。此外， 外部GOX噴射環(huán)狀空間370和外部GOX噴射端口 384構造成以關于漿料流的角380排出或 噴射外部GOX流(在圖6中未示出)，使得外部GOX流以大約角380與漿料流相交。此外， 內部GOX噴射環(huán)狀空間374和內部GOX噴射端口 388構造成以關于漿料流的角382排出或 噴射內部GOX流(在圖6中未示出)，使得內部GOX流以大約角382與漿料流相交和以大約角380和角382的總和與外部GOX流相交。三個流的該種相交出現在距尖端部分312的預 定距離以及距氣化反應器中心線318沿徑向向外的預定距離處。在示例性實施例中，角378大于0°，或更具體而言，大于大約5°至30°度，且優(yōu) 選范圍為大約15°至20°。此外，在示例性實施例中，角380為大約20°至70°且優(yōu)選范 圍為大約30°至60°。此外，在示例性實施例中，角382為大約20°至70°且優(yōu)選范圍為 大約30°至60°。作為備選，角度378，380和382為有助于操作如文中所述的尖端部分 312的任何值。例如，對于角度378，380和382的此類值至少部分地基于構造參數，該參數 分別包括但不限于環(huán)狀空間370，372和/或374以及相關的噴射端口 384，386和/或388 的尺寸，與氣化腔302的尺寸相比，包括但不限于處在壁304(圖2中所示)之間的直徑距 離(未示出)，其中，該種直徑距離大致正交于中心線318。構造噴射環(huán)狀空間370，372和374 (分別包括構造端口 384，386和388)以便于漿 料流和GOX流(二者在圖6中均未示出)帶有預定動量以預定角度相交，有助于混合反應劑 流和改善在漿料和氧氣之間的化學反應的效率。具體而言，構造噴射環(huán)狀空間372以便于 以角378遠離中心線316和318排出或噴射漿料流，有助于改善來自漿料的煤粒子的駐留 時間。此外，具體而言，構造噴射環(huán)狀空間370以便于以角380朝向漿料流且朝向線376 (其 大致平行于中心線318)排出或噴射外部GOX流，以及構造噴射環(huán)狀空間374以便于以角 382朝向漿料流且朝向線376排出或噴射內部GOX流，有助于形成圍繞線318的回流區(qū)320 和322 ( 二者在圖2中示出)。此外，具體而言，角378預定為有助于排出或噴射漿料流，使 得回流區(qū)320和322 二者形成為圍繞中心線318。以此方式混合漿料流和GOX流幫助促進 使用在霧化漿料中各流中的動能和幫助促進霧化漿料與GOX混合。因此形成的兩個回流區(qū) 320和322還幫助改善燃料和GOX混合物的有效駐留時間分布和快速地使得漿料微滴暴露 于高溫，從而有助于蒸發(fā)和加熱漿料。而且，角378其大小還形成為用以在漿料流已有充足 的機會與氧氣混合和反應之前減輕在進入腔302的漿料流內形成空穴(void)的潛在可能。 該種減輕在圍繞中心線318的漿料流內形成空穴通過減小在GOX/燃料比方面的變化而有 助于散布均勻性。該種機理有助于形成局部高溫(也就是說，高于成渣狀態(tài))，以及升高在 反應劑之間的有效駐留時間分布。因此，定向和構造如文中所述的噴射環(huán)狀空間370，372和374以及角度378，380 和382有助于蒸發(fā)反應劑，也就是漿料、微滴。具體而言，回流區(qū)320和322有助于升高漿 料和GOX的有效駐留時間分布，使得在含碳材料和GOX之間的反應進行得更為完全。而且， 在頭端部分308(圖2中所示)附近形成該種回流區(qū)320和322有助于在此附近的散熱速 率，這隨后有助于在漿料流中蒸發(fā)水和加熱燃料。作為備選，角度378，380和382構造成用 以將回流區(qū)320和322定位在腔302的預定區(qū)域中，其將第一區(qū)域320定位成更加靠近和/ 或進一步遠離壁304和/或將第二區(qū)域322定位成更加靠近和/或進一步遠離中心線318。 此外，作為備選，角度378，380和382 —般而言可以增大，使得相關片的相交點沿軸向朝向 部分364移動，如果耐火材料損耗(例如但不限于散裂)和通過尖端312的熱保持不成為 問題的話。圖7是噴射裝置尖端部分312、具體而言是噴射器本體360的示意性前視圖。中心 線316和318顯示出以便透視。在示例性實施例中，噴射器本體360具有外徑389，其為有 助于操作如文中所述的噴射裝置300的任何值。此外，在示例性實施例中，環(huán)狀空間370，372和374，包括端口 384，386和388，分別限定和構造成用以有助于經由噴射相關的流而形 成大致環(huán)形地發(fā)散和環(huán)形地收斂的片(在圖7中并未示出)。作為備選，任何數目和任何構 造的噴射環(huán)狀空間370，372和374用來以有助于操作如文中所述的噴射裝置尖端部分312 的任何流構造排出或噴射相關的流。圖8是噴射裝置尖端部分312的一部分的示意性前視圖。部分312包括多個冷卻 劑通路392，這些通路392經由包括但不限于中心部分冷卻通路(未示出)的標準引導器 件(未示出)而與冷卻劑進口倉室354和冷卻劑出口倉室356 ( 二者在圖4和圖5中均有 示出)以及通路367相協(xié)作。在示例性實施例中，交替的通路392構造成用以在尖端部分 312內引導冷卻劑沿徑向向內和向外(如由實心箭頭所示)，用以有助于冷卻尖端部分312， 或具體而言冷卻中心部分362(分別包括第四徑向外部面373和軸向外部表面375)，以及 冷卻外部環(huán)形部分364 (包括第一徑向外部面366)。作為備選，分別冷卻徑向外部部分363 和徑向內部部分365 (分別包括面369和371)還通過通路392而得以促進。此外，作為備 選，采用了任何數目的和任何構造的冷卻劑引導器件，包括但不限于在有助于操作如文中 所述的尖端部分312的至少一個冷卻回路(未示出)內的預先限定的通路和倉室。此外還 作為備選，結構支承和對準構件(包括但不限于支承桿)與通路392相協(xié)作，或者代替通路 392 (對于沒有冷卻通路392的那些實施例而言)。在示例性實施例中，冷卻劑為水。作為 備選，冷卻劑包括但不限于蒸汽。進一步作為備選，有助于冷卻和操作如文中所述的尖端部 分312的任何冷卻劑都可使用。每當尖端部分312的溫度高于渣料黏連溫度，例如，高于大約871攝氏度(°C ) (1600華氏度(°F ))，便可能發(fā)生渣料粘附。因此，在示例性實施例中，倉室354和356 以及通路367和392構造成用以有助于保持尖端部分312的各部分(包括但不限于面 366和表面375)的溫度在大約204°C (400 0F )至649°C (1200 0F )的范圍內，優(yōu)選是在 2320C (450 0F )至399°C (750 0F )的范圍內。作為備選，面366和表面375具有有助于冷 卻面366和表面375和有助于操作如文中所述的尖端312的任何構造和/或定向。各個噴射端口 384，386和388分別包括徑向尺寸394，396和398。尺寸396以及 噴射端口 386的相關截面區(qū)域其大小形成為有助于經由環(huán)狀空間372和噴射端口 386排出 或噴射薄的漿料流(未示出)。尺寸396以及噴射端口 386的相關截面區(qū)域定向成垂直于 傳送通過端口 384的薄漿料流。薄的漿料流隨后形成易于分裂成小的反應劑微滴的薄的漿 料片，這些微滴容易蒸發(fā)，即改善了漿料霧化，從而有助于提高漿料中的有機材料熱解和氣 化的效率和有效性。該種熱解和氣化效率和有效性的提高有助于提高合成氣的生產率，同 時降低副產灰燼的產生率(二者均未示出)。在示例性實施例中，尺寸396具有有助于操作 如文中所述的尖端部分312的任何值。尺寸394和398以及相關的截面區(qū)域分別垂直于外部GOX流和內部GOX流(分別 從端口 384和388排出)的流動，并且其大小獨立地形成為有助于將外部GOX流和內部GOX 流與漿料流相混合，從而有助于提高漿料中的有機材料熱解和氣化的效率和有效性。例如， 確定尺寸394和398的方法包括但不限于配制標準氧化劑/燃料比以及如本領域中所公知 的雷諾數、韋伯數(Weber number)和歐氏數(Ohnesorge number)。在示例性實施例中，尺 寸394和398以及相關的截面區(qū)域其大小形成為有助于分布GOX流率，該流率產生范圍在 大約1177°C至1482°C (2150 °卩至2700 0F )內的絕熱氣化溫度?；【€9_9通過徑向透視顯示出尖端部分312的一部分。各個外部面369，371和373均分別包括徑向尺寸393，395和397。如在下文進一 步論述，尺寸393，395和397預定為有助于與包括但不限于尺寸394，396和398的其它參 數相協(xié)作，以有助于將內部GOX流和外部GOX流與漿料流相混合，從而有助于提高漿料中的 有機材料熱解和氣化的效率和有效性。圖9是沿著弧線9_9(圖8中所示)所截取的噴射裝置尖端部分312的一部分的 示意性徑向透視圖。具體而言，多個流動分離器400定位在噴射器本體360內以有助于圍 繞通路392分離漿料和隨后使?jié){料再結合，從而保護通路392和/或任何機械支承裝置和 結構構件(包括但不限于延伸經過環(huán)狀空間372的桿和間隔件(二者均未示出))免受漿 料引起的腐蝕。流動分離器400因此將正處在噴射端口 386上游的漿料噴射環(huán)狀空間372 的軸向內部部分分隔成多個漿料槽口，或通路401，從而至少部分地限定環(huán)狀空間372。各 流動分離器400均包括第一側402和至少部分地限定通路401的相對的第二側404。煤漿 料通常未表現為牛頓流體。相反，煤漿料通常表現為類似于賓漢(Bingham)塑料的方式。具 體而言，作為具有粘度值的替代，煤漿料更易于以屈服應力和剛性系數為特征。因此，一旦 位于漿料通道壁(例如，通路401的第一側402和第二側404)處的剪切應力小于漿料的屈 服應力，則通路401內的流動阻塞(pluggage)將得以促進，其中，漿料流動將降低直至完全 停止。各個流動分離器400還包括至少部分地由側402和404的連接所限定的上游頂點 406。各上游頂點406均大致與線408對準，其中，線408大致與角378(如圖6中所示)對 準和大致使分離器400分叉，包括使各頂點406均平分成兩個大致相等的角度410。角度 410有助于將接收自漿料通路338(圖4中所示)的至少一部分漿料流發(fā)散到鄰近的通路 401中，使得漿料中的煤粒子的研磨性質和流動阻塞特性有所減輕。在示例性實施例中，角 度410具有大約3°至大約15°的值。作為備選，角度410具有有助于操作如文中所述的 尖端部分312的任何值。各流動分離器400還包括由側402和404的連接至少部分地限定的下游頂點407。 在示例性實施例中，頂點406稍微圓整以有助于流動分離，以及頂點407大致指向為有助于 在流動分離器400下游使流動流在環(huán)狀空間372內再結合。作為備選，頂點406和頂點407 具有有助于操作如文中所述的尖端部分312的任何形狀。在示例性實施例中，通路392和/或任何桿，間隔件，或其它結構支承構件，以及流 動分離器400和漿料通路401在環(huán)狀空間372內沿軸向在面369和/或371的上游凹進預 定的軸向距離411。距離411和頂點407的形狀基于離開噴射端口 386進入氣化腔302的 漿料流的再結合特性而預定。作為備選，通路392和/或任何桿，間隔件，或其它結構支承 構件，以及流動分離器400定位在環(huán)狀空間372內，具有有助于操作如文中所述的噴射裝置 300的關于面369和/或371的任何定向。此外，在示例性實施例中，環(huán)狀空間370和374(圖8中所示)包括多個流動分離 器400以有助于經由頂點406分離反應劑流和隨后在頂點407下游使反應劑流再結合。該 種流動分離有助于保護通路392和/或任何桿、間隔件或延伸經過環(huán)狀空間370和/或374 的其它結構支承構件免受反應劑流引起的腐蝕。然而，相關的上游頂點和下游頂點(二者 均未示出)的角度具有有助于與特定反應劑流體相關聯(lián)的預定反應劑流體流動特性的值。
此外，在示例性實施例中，流動分離器400采用機械聯(lián)接的標準方法而形成為圍 繞通路392和/或桿或其它結構構件或附加于其上。在備選實施例中，流動分離器400為 通路392和/或桿和/或延伸經過一個或多個環(huán)狀空間370，372和374的任何其它結構構 件的組成部分。此外，在備選實施例中，流動分離器400用來分別替代桿或其它結構構件以 有助于一個或多個環(huán)狀空間370，372和374和相關的噴射端口 384，386和388的結構整體 性和/或對準。此外還作為備選，流動分離器400中的至少一個為尖端部分364，363，365 和/或362中至少一個的組成部分。作為備選，徑向內部部分365的各部分(包括面371)和徑向外部部分363的各部 分(包括面369)使用傳輸經過單獨的冷卻水回路(未示出)的冷卻劑進行冷卻，該冷卻水 回路包括至少一個冷卻劑進口和至少一個冷卻劑出口( 二者均未示出)。此外，作為備選， 徑向內部部分365的各部分(包括面371)和徑向外部部分363的各部分(包括面369)，通 過有助于操作如文中所述的噴射器尖端300的任何器件進行冷卻。此外，作為備選，如果中 心部分362未經冷卻或中心部分362經由單獨的冷卻源(未示出)而非經由通路392得到 冷卻，則通路392利用結構構件替代以有助于尖端部分312的結構整體性和/或對準。圖10是噴射裝置尖端部分312的一部分、具體而言是噴射器本體360的示意性截 面視圖。漿料噴射環(huán)狀空間372和噴射端口 386構造成用以有助于引導漿料流412進入氣 化腔302中。具體而言，環(huán)狀空間372和端口 386構造成用以與流動分離器400的下游頂 點407相協(xié)作(二者在圖9中示出)用以形成大致連續(xù)和均勻的漿料片414，其以角378遠 離中心線318指向而排出或噴射到氣化腔302中。漿料片414也是大致環(huán)形且發(fā)散的。類似的是，外部GOX噴射環(huán)狀空間370和噴射端口 384構造成用以有助于引導外 部GOX流416進入氣化腔302中。具體而言，環(huán)狀空間370和端口 384構造成用以形成大 致連續(xù)和均勻的外部GOX片418，其關于漿料片414以角382指向中心線318而排出或噴射 到氣化腔302中。外部GOX片418也是大致環(huán)形且收斂的。此外，類似的是，內部GOX噴射環(huán)狀空間374和噴射端口 386構造成用以有助于引 導大致連續(xù)和均勻的內部GOX流420進入氣化腔302。環(huán)狀空間374和端口 388構造成用 以形成大致連續(xù)和均勻的內部GOX片422，其關于漿料片414以角380遠離中心線318指向 而排出或噴射到氣化腔302中。內部GOX片422也是大致環(huán)形且發(fā)散的。在示例性實施例 中，內部GOX流為經過噴射裝置300的總體GOX流的大約50%，其中，外部GOX流占余下的 大約50%。作為備選，采用有助于操作如文中所述的噴射裝置300的內部GOX流相對于外 部GOX流的任何比率。生產合成氣體(合成氣)(未示出)的一種示例性方法包括經由噴射裝置300排 出或噴射反應劑流412，416和420到氣化反應器208中。該方法還包括混合反應劑流412， 416和420中各個的至少一部分，以便由反應劑流412，416和420限定回流區(qū)320和322。 該方法還包括經由混合反應劑流412，416和420中各個的至少一部分而在回流區(qū)320和 322內產生合成氣。在操作中，并參看圖10，包括煤和/或煤粒子和水的煤漿料(未示出)，具有類似 濕水泥的稠度和粘度，從材料磨碎和成漿單元211經由管道214引導至氣化反應器208 (全 在圖1中示出)。具體而言，煤漿料經引導通向至少一個噴射器進給組件319的中間漿料區(qū) 段323 ( 二者在圖3中示出)。隨后，煤漿料經引導通向位于各噴射裝置300的管路過渡部分330( 二者在圖4和圖5中示出)內的大致環(huán)形漿料通路338。煤漿料進一步經由壁363 和365(在圖4和圖5中示出)引導至噴射器本體360。具體而言，煤漿料經引導通向漿料 噴射器環(huán)狀空間372用以形成漿料流412。流412然后經引導圍繞流動分離器400 (圖9中 所示)，其中，將至少一部分的流412發(fā)散到鄰近通路401 (圖9中所示)中有助于使得流 412中的煤粒子的研磨性質和流動阻塞特性得到減輕。引導經過通路401的流412中的各部分在分離器400的下游再結合用以形成大 致連續(xù)、均勻、環(huán)形且發(fā)散的漿料片414，該漿料片414經由噴射端口 386關于氣化腔中心 線318以角378排出或噴射到氣化腔302中。以此方式噴射漿料有助于改善煤和/或煤粒 子在氣化腔302內的駐留時間和駐留時間分布。而且，呈薄片的形式噴射漿料片414到腔 302中有助于提高漿料中的有機材料熱解和氣化的效率和有效性，其中，該薄片易于分裂成 小的反應劑微滴，且?guī)в懈倪M的霧化而容易蒸發(fā)。此外，在操作中，諸如GOX的流體反應劑(未示出)經由管道210從空氣分離單 元202引導至氣化反應器208 (全在圖1中示出)。具體而言，在適當的壓力和流動控制之 后，GOX經引導分別通向至少一個噴射器進給組件319的內部O2區(qū)段321和外部O2區(qū)段 324 (全在圖3中示出)。在示例性實施例中，流動經過區(qū)段321和324的GOX流通過O2旁 通管線325而受到促進，其中，旁通管線325至少在區(qū)段324和321之間建立了一定的流動 連通，使得O2質量流率分布得到促進。該種O2質量流率分布基于經過噴射器進給組件319 的各個O2流動路徑的累積的O2壓降而受到促進。因此，有助于保持外部O2質量流率相對 于內部O2質量流率(二者均未示出)的預定比率。作為備選，包括但不限于流動孔口以及 手動操作式節(jié)流閥和自動式節(jié)流閥的方法結合或代替旁通管線325而得到使用。在各個噴射裝置300的管路過渡部分330 (全在圖4和圖5中示出)內，GOX從區(qū) 段321和324分別引導至大致環(huán)形內部GOX通路340和大致圓形內部GOX通路342。GOX 經由適配器350進一步引導至噴射器本體360。具體而言，GOX經引導分別通向大致環(huán)形的 內部GOX噴射器環(huán)狀空間374和外部GOX噴射器環(huán)狀空間370，分別用以形成大致環(huán)形的內 部GOX流420和外部GOX流416。流420和416然后引導經過流動分離器，在其中，分別使 通向環(huán)狀空間374和370中的流420和416的至少一部分發(fā)散和再結合且分別經過噴射端 口 388和384，有助于GOX流420和416的有益的流動特性，以及減輕GOX流420和416的 不利的流動特性。流420和416分別形成大致連續(xù)、均勻、環(huán)形發(fā)散和環(huán)形收斂的內部GOX片422和 外部GOX片418，這些內部GOX片422和外部GOX片418關于大致環(huán)形發(fā)散的漿料片414分 別以角度380和382排出或噴射到氣化腔302中。以此方式噴射GOX有助于漿料片414和 GOX流418和422以預定角度伴有預定動量地相交，這進一步有助于霧化，從而改善在漿料 和氧氣之間的化學反應的效率。具體而言，片414，418和422的該種相交有助于形成大致 環(huán)狀的回流區(qū)320和322。第一回流區(qū)320形成為接近中心線318并圍繞中心線318大致 居中。第二回流區(qū)322也圍繞中心線318大致居中，且緊密鄰近壁304(圖2中所示)?；?流區(qū)320和322有助于增加漿料和GOX的駐留時間和/或駐留時間分布，使得在漿料和GOX 之間出現更大數目的化學反應。而且，形成該種回流區(qū)320和322 (圖2中所示)有助于散 熱速率，這隨后有助于漿料流412中水的蒸發(fā)。分別包括端口 384，386和388的環(huán)狀空間 370，372和374的構造有助于形成大致環(huán)狀形狀的回流區(qū)320和322。
此外，在操作中，流體冷卻劑經由冷卻流體進口歧管326 (圖3中所示)從冷卻劑 源(未示出)引導到冷卻劑進口倉室354(圖4中所示)中。冷卻劑經由標準的引導器件(未 示出)進一步從倉室354分別引導至多個周向冷卻劑通路367和徑向冷卻劑通路392 ( 二 者在圖8中示出)。在通路367內的冷卻劑有助于從外部部分364的各部分(包括面366) 去除熱。引導冷卻劑經過通路392有助于在中心部分362 (包括面373和表面375)中去除 熱。而且，通路392內的冷卻劑經由通路392引導經過流動分離器400的軸向下游部分(圖 9中所示)，以便幫助從噴射器本體360的中心部分362 (全在圖8和圖9中示出)附加地 去除熱。加熱的冷卻劑隨后經由標準的引導器件(未示出)從通路367和392引導至冷卻 劑出口倉室356 (圖4中所示)，且隨后引導至冷卻流體出口歧管327 (圖3中所示)。該方 法提供冷卻以有助于保護部分362和364，減輕來自回流區(qū)320和322的熔化的煤粒子附 著到部分362和364上，以及減輕熔化的煤粒子分別圍繞環(huán)狀空間370，372和374和端口 384，386和388進行收集和堵塞環(huán)狀空間370，372和374和端口 384，386，和388。參看圖2、圖4、圖5、圖6、圖7、圖8和圖10，以及先前討論的與角度368、378、380 和382，面徑向尺寸393、395和397，以及噴射端口徑向尺寸394、396和398相關聯(lián)的參數， 在示例性實施例中，對與此類角度和尺寸的此類參數相關聯(lián)的多個設計和操作考慮因素詳 細地進行了描述。如上文所述的此類設計和操作考慮因素包括但不限于漿料中煤粒子的研 磨性質和流動阻塞特性，包括由于漿料沖擊而腐蝕壁304，使?jié){料和GOX流以預定角度伴有 預定動量地相交以有助于混合反應劑流從而改善在漿料和氧氣之間的化學反應的效率以 及改善來自漿料的煤粒子的駐留時間，形成圍繞線318的回流區(qū)320和322，從而改善燃料 和GOX混合物的有效的駐留時間分布，在漿料流內形成空穴，漿料散布均勻性和GOX/燃料 比率的變化，漿料微滴的形成和蒸發(fā)，漿料中的有機材料熱解和氣化的效率和有效性，和合 成氣和副產灰燼的產生率，以及與尖端部分312相關聯(lián)的成渣、散裂和熱保持。存在與角度368、378、380和382，面徑向尺寸393、395和397，和噴射端口徑向尺 寸394、396和398相關聯(lián)的上述參數的大量附加的設計和操作考慮因素。例如，GOX噴射 端口 384’和388’的徑向尺寸394和398分別都應具有一定值，使得當氧氣反應劑流出噴 射器尖端部分312時其預定臨界速度和/或臨界動量超出。此外，例如，漿料噴射端口 386’ 的徑向尺寸396應至少稍微寬于源于漿料中的最大期望粒子的預定恒定值，從而形成對于 尺寸396的下限。而且，與端口 386相關聯(lián)的潤濕的周界(未示出)應大小形成為使得漿 料流以有助于超過漿料的最小剪切應力的速度流出端口 386和形成的漿料片將易于霧化， 從而協(xié)作形成對于端口 386截面區(qū)域的上限。因此，如果希望增大尺寸396以容納更大的 漿料粒子尺寸，端口 386可替代地由多個弓形環(huán)狀空間部分形成，用以確保經過端口 386的 漿料速度超出漿料的最小剪切應力。類似的是，如果需要沿著噴射器300中心線的空間用 以容納占據尖端312中心部分的裝置(例如但不限于火焰燃燒器1300)，則各個環(huán)形端口 384，386和388可由多個弓形環(huán)狀空間部分構成。在示例性實施例中，噴射裝置300嵌入在IGCC發(fā)電裝備100內。作為備選，裝置 300嵌入在任何氣化系統(tǒng)內，其中，裝置300有助于操作如文中所述的該種氣化系統(tǒng)。圖11是可結合噴射器進給組件319 (圖3中所示)使用的備選噴射裝置500的備 選噴射裝置尖端部分512、具體是備選噴射器本體560的示意性前視圖。中心線316和318 和備選中心部分562、外部環(huán)形部分564、備選的徑向外部中間部分563以及備選的徑向內部中間部分565經顯示以便透視。在該備選實施例中，噴射器本體560具有外徑589，其具 有有助于操作如文中所述的噴射裝置500的任何值。多個面，也就是說，第一軸向外部面 566、第二軸向外部面569、第三軸向外部面571、第四軸向外部面573和第五軸向外部面575 形成在噴射器本體560上。部分564包括多個環(huán)形外部GOX噴射端口 584，這些噴射端口 584周向地圍繞中心 線316和318定位，用以部分地限定外部GOX噴射端口環(huán)狀空間570。多個端口 584中的各 個通過備選的流動分離器600周向地分離。此外，周向地圍繞中心線316和318定位的多 個環(huán)形漿料噴射端口 586部分地限定定位在環(huán)狀空間570徑向內部的漿料噴射端口環(huán)狀空 間572。多個端口 586中的各個通過流動分離器600周向地分離。此外，周向地圍繞中心線 316和318定位的多個環(huán)形內部GOX噴射端口 588部分地限定定位在環(huán)狀空間572徑向內 部的內部GOX噴射端口環(huán)狀空間574。多個端口 588中的各個通過流動分離器600周向地 分離。在該備選實施例中，環(huán)狀空間570，572和574限定和構造成用以經由分別經過該 多個相關的噴射端口 584，586和588噴射相關的流而有助于形成大致環(huán)形地發(fā)散和收斂的 片(未示出)。作為備選，采用的是以有助于操作如文中所述的噴射裝置尖端部分512的任 何流構造而噴射相關流的任何數目和任何構造的噴射端口 584，586和588。圖12是備選噴射裝置500的備選噴射裝置尖端部分512的一部分的示意性前視 圖。部分512包括多個冷卻劑通路592，這些冷卻劑通道592經由標準的引導器件(未示 出)而與冷卻劑進口倉室354和冷卻劑出口倉室356( 二者在圖4和圖5中示出)以及多 個周向冷卻通路567相協(xié)作。在示例性實施例中，交替的通路592構造成用以在尖端部分 512內沿徑向向內和向外引導冷卻劑(如由實心箭頭所示)，以有助于冷卻尖端部分512，或 具體而言是冷卻分別包括面573和575的中心部分562，以及冷卻包括面566的外部環(huán)形部 分564。作為備選，通過通路592還有助于冷卻分別包括面569和面571的徑向外部部分 563和徑向內部部分565。此外，作為備選，采用的是任何數目的和任何構造的冷卻劑引導 器件，包括但不限于在至少一個冷卻回路內(未示出)的有助于操作如文中所述的尖端部 分512的預定通路和倉室。此外，還作為備選，包括但不限于支承桿的結構支承和對準構件 與通路592相協(xié)作，或代替通路592。在示例性實施例中，冷卻劑為水。作為備選，冷卻劑包 括但不限于蒸汽。還作為備選，可使用有助于冷卻和操作如文中所述的尖端部分512的任 何冷卻劑。尖端部分512的冷卻大致類似于尖端部分312(圖8中所示)的冷卻，且在下文 進一步論述。每當尖端部分512的溫度高于渣料黏連溫度，例如，高于大約871攝氏度(°C ) (1600華氏度(°F ))，則可能發(fā)生渣料粘附。因此，在示例性實施例中，倉室354和356以及 通路567和592構造成用以有助于保持尖端部分512 (包括但不限于面566和575)的溫度 在大約 204°C (400 0F )至 649°C (1200 0F )、優(yōu)選的是在 232°C (450 0F )至 3"°C (750 0F ) 的范圍內。作為備選，面566和575具有有助于冷卻面566和575和有助于操作如文中所 述的尖端512的任何構造和/或定向。噴射端口 584，586和588中的各個分別包括徑向尺寸594，596和598。尺寸596 以及噴射端口 586的相關截面區(qū)域其大小形成為有助于經過環(huán)狀空間572和噴射端口 586 排出或噴射薄的漿料流(未示出)。尺寸596以及噴射端口 586的相關截面區(qū)域定向成垂直于傳送經過端口 584的薄漿料流。薄的漿料流隨后形成薄的漿料片，該漿料片易于分裂 成小的反應劑微滴，該反應劑微滴容易蒸發(fā)，即改善了漿料霧化，從而有助于提高漿料中的 有機材料熱解和氣化的效率和有效性。該種提高熱解和氣化的效率和有效性有助于提高合 成氣的生產率，同時降低副產灰燼的產生率(二者均未示出)。在示例性實施例中，尺寸596 以及噴射端口 586的相關截面區(qū)域具有有助于操作如文中所述的尖端部分512的任何值。尺寸594和598以及相關的截面區(qū)域分別垂直于分別從端口 584和588排出的外 部GOX流和內部GOX流的流動，且其大小獨立地形成為有助于將外部GOX流和內部GOX流 與漿料流相混合，從而有助于提高漿料中的有機材料熱解和氣化的效率和有效性。例如，確 定尺寸594和598的方法包括但不限于配制標準的氧化劑/燃料比以及如本領域中所公知 的雷諾數、韋伯數和歐氏數。在示例性實施例中，尺寸594和598以及相關的截面區(qū)域，其 大小形成為有助于產生絕熱氣化溫度在大約1177°C至1482°C (2150 2700 °F )范圍內 的GOX流率分布?；【€13-13通過徑向透視顯示出尖端部分512的一部分。圖13是沿著弧線13-13 (圖12中所示)所截取的備選噴射裝置尖端部分512的 一部分的示意性徑向透視圖。具體而言，多個流動分離器600定位在噴射器本體560內，以 有助于分離圍繞通路592的漿料和隨后使其再結合，從而保護通路592和/或任何結構構 件(包括但不限于延伸經過環(huán)狀空間572的桿和間隔件(二者均未示出))免受因漿料引 起的腐蝕。各流動分離器600類似于分離器400(圖9中所示)且包括第一側602、至少部 分地限定噴射端口 586的相對的第二側604。各分離器600還包括至少部分地通過側602 和604的連接所限定的上游頂點606。各上游頂點606均大致對準線608，其中，線608大 致與角378 (圖6中所示)對準和大致使分離器600分叉，包括使各頂點606平分成兩個大 致相等的角度610。角度610有助于使接收自漿料通路338(圖4中所示)的至少一部分漿 料流發(fā)散到鄰近端口 586中，使得減輕在漿料中的煤粒子的研磨性質和流動阻塞特性。在 該備選實施例中，角度610具有大約3°至15°的值。作為備選，角度610具有有助于操作 如文中所述的尖端部分512的任何值。各流動分離器600還包括至少部分地通過側602和604的連接而限定的下游頂點 607。在該備選實施例中，頂點606稍微圓整以有助于流動分離，以及頂點607大致指向為有 助于使流動流一旦離開流動分離器600下游的噴射端口 586便再結合成薄片。作為備選， 頂點606和頂點607具有有助于操作如文中所述的尖端部分512的任何形狀。在該備選實施例中，流動分離器600的下游頂點607大致沿軸向與面569和/或 571共面。頂點607的形狀基于離開端口 584進入氣化腔302的漿料流的再結合特性而預 定。例如但不限于，第一側602和第二側604可構造成用以消除對于包括但不限于分離器 600充足地分離以有助于在腔302內的預定狀態(tài)的情形的頂點607，其中，相關漿料流的再 結合特性關于鄰近的漿料噴射端口 586和GOX噴射端口 584和588是不合需要的。作為備 選，流動分離器600定位在環(huán)狀空間572內，關于面569和/或571具有有助于操作如文中 所述的噴射裝置500的任何構造和任何定向。在該備選實施例中，環(huán)狀空間570和574 (圖12中所示)還包括多個流動分離器 600，以有助于經由頂點606分離反應劑流和隨后在頂點607下游使反應劑流再結合。該種 流動分離有助于保護通路592和/或任何桿、間隔件或延伸經過環(huán)狀空間570和/或574 的其它結構支承構件免受因反應劑流動引起的腐蝕。然而，相關的上游頂點和下游頂點的角度(二者均未示出)具有有助于與具體反應劑流體相關聯(lián)的預定反應劑流體流動特性的值。此外，在該備選實施例中，流動分離器600采用標準的機械聯(lián)接方法形成為圍繞 或附加到通路592和/或桿或其它結構構件上。在其它備選實施例中，流動分離器600為 通路592和/或桿和/或延伸經過一個或多個環(huán)狀空間570，572和574的任何其它結構構 件的組成部分。此外，在其它備選實施例中，采用流動分離器600作為桿或其它結構構件的 替代，以有助于一個或多個環(huán)狀空間570，572和574的結構整體性和/或對準。此外還作 為備選，流動分離器600中的至少一個是尖端部分564，563，565和/或562的組成部分。作為備選，徑向內部部分的各部分(包括面571)以及徑向外部部分的各部分(包 括面569)，采用傳輸經過單獨的冷卻水回路(未示出)的冷卻劑進行冷卻，該冷卻水回路包 括至少一個冷卻劑進口和至少一個冷卻劑出口( 二者均未示出)。此外，作為備選，徑向內 部部分的各部分(包括面571)以及徑向外部部分的各部分(包括面569)，通過有助于操作 如文中所述的噴射器尖端500的任何器件進行冷卻。此外，作為備選，如果中心部分562未 經冷卻或中心部分562經由單獨的冷卻源(未示出)而非經由通路592進行冷卻，則通路 592利用結構構件進行替代以有助于尖端部分512的結構整體性和/或對準。圖14是可結合具有完全插入的火焰噴管750的氣化反應器208 (圖2中所示)使 用的備選噴射器進給組件700的示意性截面視圖。在該備選實施例中，備選的噴射器進給 組件700包括類似于尖端部分312(圖3中所示)的尖端部分712。此外，在該備選實施例 中，組件700包括內部氧氣(O2)供應區(qū)段721、中間漿料區(qū)段723和外部O2供應區(qū)段724， 它們類似于全在圖3中示出的內部O2供應區(qū)段321、中間漿料區(qū)段323和外部O2供應區(qū)段 324。此外，在該備選實施例中，組件700包括分別類似于冷卻流體進口歧管326和冷卻流 體出口歧管327 ( 二者在圖3中示出)的冷卻流體進口歧管726和冷卻流體出口歧管727。 而且，在該備選實施例中，組件700包括分別類似于冷卻流體旋管328和安裝法蘭329 ( 二 者在圖3中示出)的多個冷卻流體旋管728和安裝法蘭729。此外，在該備選實施例中，備選的噴射器進給組件700包括火焰噴管750。火焰噴 管750為永久安裝的或可移除地插入中的一種。而且，在該備選實施例中，火焰噴管750和 尖端部分712為彼此聯(lián)接的單獨構件。作為備選，火焰噴管750和尖端部分712形成整體 單元。在該備選實施例中，火焰噴管750包括與空氣源(未示出)聯(lián)接成流動連通的空氣 進口連接件752。此外，備選的噴射器進給組件700包括與燃料源(未示出)聯(lián)接成流動連 通的燃料進口連接件754。而且，組件700包括有助于對引導經過燃料進口連接件754的燃 料點火的點火器和儀器套件756。作為備選，點火和儀器器具與組件700整體形成。此外， 組件700包括聯(lián)接成與適當的吹掃和冷卻劑液體源(未示出)流動連通的多個吹掃和冷卻 劑連接件758。此外，組件700包括使火焰(未示出)引出的火焰排放端口 760，如在下文 進一步論述。而且，組件700包括限定在組件700內的噴管插入通道762，其中，噴管插入通 道有助于插入和移除火焰噴管750。在操作中，火焰噴管750用來在如上所述的氣化操作之前或之后預熱氣化反應器 208的耐火陶瓷側壁304( 二者在圖2中示出)。圖15是火焰噴管750部分地收回的備選噴射器進給組件700的示意性截面視圖。 可移除的火焰噴管750有助于降低設計和操作要求，包括但不限于對于火焰噴管750在氣化操作期間的吹掃和隔離要求?；鹧鎳姽?50沿雙向箭頭770的方向插入噴管插入通道 762中和從噴管插入通道762中移除。圖16是火焰噴管750完全收回且插入件780準備插入的備選噴射器進給組件700 的示意性截面視圖。在該備選實施例中，插入件780包括吹掃連接件782和多個冷卻劑連 接件784，這些冷卻劑連接件784在插入件780插入噴管插入通道762中時與它們的相關流 體源(未示出)聯(lián)接成流動連通。作為備選，插入件780如操作情形規(guī)定的那樣為完全吹 掃的、部分吹掃的、未吹掃的、未冷卻的、部分冷卻的以及完全冷卻的任何組合。插入件780 沿雙向箭頭770的方向插入噴管插入通道762中和從噴管插入通道762中移除。圖17是插入件780完全插入噴管插入通道762中的備選噴射器進給組件700的 示意性截面視圖。插入件780有助于填充空隙體積或噴管插入通道762，以及有助于降低 在如上所述的氣化操作期間對于合成氣和相關的副產物經過噴管插入通道762逸出的潛 在可能。作為備選，在移除火焰噴管750之后插入噴管插入通道762中的其它裝置或設備 包括但不限于用來引導過程進料(feed)進入氣化器的進給管路和尖端，這些進料例如但 不限于以類似于對于噴射器進給組件319 (圖3中所示)所描述的方式的GOX流和/燃料 流。而且，作為備選，此類其它裝置或設備包括但不限于溫度監(jiān)控傳感器、壓力監(jiān)控傳感器、 合成氣取樣裝置，以及材料噴射裝置。圖18是可結合噴射器進給組件319(圖3中所示)使用的備選噴射裝置尖端部 分812的示意性截面視圖。裝置尖端部分812是采用類似于裝置尖端部分312和噴射裝置 300 ( 二者在圖4中所示)那樣的方式的噴射裝置800的一部分。裝置尖端部分812圍繞噴 射裝置軸向中心線316大致對稱地延伸，且部分812包括類似于噴射器本體360 (圖4中所 示)的噴射器本體860。具體而言，備選的噴射器本體860包括中心部分862、徑向外部中 間部分863、外部部分864以及徑向內部中間部分865，它們分別類似于中心部分362、徑向 外部中間部分363、外部部分364以及徑向內部中間部分365 (全在圖4中示出)。而且，具 體而言，備選的噴射器本體860限定了第一徑向外部面866、第二徑向外部面869、第三徑向 外部面871、第四徑向外部面873以及徑向外部表面875，它們分別類似于面366，369，371， 373和表面375 (全在圖4中示出)。在該備選實施例中，至少一層的外部耐火材料和/或陶瓷材料形成在面866，869， 871和873以及表面875上。具體而言，至少一層的外部耐火/陶瓷涂層866R，869R，871R， 873R和875R分別形成在面866，869，871和873以及表面875中的至少一個的至少一部分 上。此外，在該備選實施例中，部分862，863，864和865，包括面866，869，871和873以及表 面875，均未經流體冷卻。作為備選，部分862，863，864和865 (包括面866，869，871和873 以及表面875)中的至少一個是流體冷卻的。例如，中心部分862的表面875可利用類似于 如上所述的冷卻劑通路392(圖8中所示)的冷卻劑通路(未示出)進行冷卻。作為備選， 采用有助于操作如文中所述的備選噴射器本體860的流體冷卻和外部耐火/陶瓷材料的任 何組合。此外，作為備選，備選噴射器本體860不包括流體冷卻也不包括外部耐火/陶瓷涂 層，而是由包括但不限于至少一種耐火材料和/或陶瓷材料的一種或多種材料構成。例如， 但不限于，部分862，863，864和865 (包括面866，869，871和873以及表面875)中的至少一 個由采用鑄造工藝制成的耐火材料和或陶瓷材料形成。此外，作為示例但不限于，部分862， 863，864以及865 (包括面866，869，871，和873以及表面875)中的至少一個由耐火材料和或陶瓷材料采用涂覆和/或成層工藝形成。圖19是可結合氣化反應器208 (圖2中所示)使用的備選噴射裝置尖端部分900 的示意性前視圖。噴射裝置軸向中心線316和氣化腔縱向中心線318顯示出以便透視。備選 的噴射裝置尖端部分900類似于噴射裝置尖端部分312 (圖7中所示)，除開部分900包括備 選中心部分962和備選外部環(huán)形部分964，它們不像中心部分362和外部環(huán)形部分364 ( 二 者在圖7中示出)而限定了多個進給開口，或更具體而言，限定了第一或徑向外部進給環(huán)圈 970、第二或徑向中間進給環(huán)圈，以及第三或徑向內部進給環(huán)圈990。在該備選實施例中，備 選中心部分962和備選外部環(huán)形部分964限定了任何數目的進給環(huán)圈970，980和990，它們 具有任何數目的進給開口，這些開口具有能使噴射裝置尖端部分900如文中所述那樣操作 的任何尺寸和定向。徑向外部進給環(huán)圈970、徑向中間進給環(huán)圈980和徑向內部進給環(huán)圈990用來排出 或噴射附加的流體(液體和/或氣態(tài))進料(未示出)到氣化反應器208(圖2中所示) 中，其中，該進料包括但不限于氣態(tài)氮氣和二氧化碳。在該備選實施例中，尖端部分900包 括專用于引導相關流體的至少一個內部通道(未示出)。此外，在該備選實施例中，環(huán)圈 970,980和990包括有助于分布附加的流體進給流到氣化反應器208中的孔口(未示出)。 此外，在該備選實施例中，附加的流體進給流通過在引出時從中心部分962和環(huán)形外部部 分964去除熱而有利地促進對尖端部分900的冷卻。而且，在該備選實施例中，通過附加的 流體進給流而進行的冷卻還通過尖端部分900內部的裝置(包括但不限于擋板和通路(二 者均未示出))而得到促進。此外，在該備選實施例中，徑向外部進給環(huán)圈970、徑向中間進 給環(huán)圈980和徑向內部進給環(huán)圈990包括預定尺寸、間距、數目和定向，結合附加的流體進 料的預定成分和性質，以有助于防止使回流區(qū)320和322 (圖2和圖10中所示)過度驟冷。 而且，在該備選實施例中，尖端部分900包括如對于噴射器尖端部分312和512(分別在圖 8和圖12中所示)所述的類似冷卻器具。作為備選，附加的流體進料(未示出)引導自與備選的內部GOX流環(huán)狀空間(未 示出)同心地對準且位于其內部的至少一個環(huán)形開口(未示出)，以有助于混合附加的流體 進料與氧氣和燃料進料(圖19中未示出)，其中，該備選的內部GOX流環(huán)狀空間類似于內 部GOX流環(huán)狀空間374 (圖4，圖5，圖6，圖7以及圖8中所示)。該附加的流體進給流定向 成用以產生至少一個附加的流體進料片，該附加的流體進料片與氧氣和燃料片(圖19中未 示出)以如同氧氣和燃料流相交那樣距尖端部分900大致相同的軸向距離(圖19中未示 出)相交。此外，作為備選，附加的流體進料引導自與備選的內部GOX流環(huán)狀空間(未示出) 同心地對準且位于其外部的至少一個環(huán)形開口(未示出)，以有助于混合該附加的流體進 料與氧氣和燃料進料(圖19中未示出)，其中，該備選的內部GOX流環(huán)狀空間類似于內部 GOX流環(huán)狀空間370 (圖4，圖5，圖6，圖7以及圖8中所示)。該附加的流體進給流定向成 用以產生附加的進料片，該附加的進料片與氧氣和燃料片以如同氧氣和燃料流相交那樣距 尖端部分900大致相同的軸向距離(圖19中未示出)相交。此外，作為備選，附加的流體進料引導自中心部分962中的開口，二者位于類似于 內部GOX流環(huán)狀空間374 (圖4，圖5，圖6，圖7以及圖8中所示)的備選內部GOX流環(huán)狀空 間(未示出)的外部和類似于內部GOX流環(huán)狀空間370 (圖4，圖5，圖6，圖7以及圖8中所示)的備選內部GOX流環(huán)狀空間(未示出)的內部。此外，作為備選，一個或多個附加的 進料經引導穿過噴射器尖端部分900中的一個或多個專用通道(未示出)且引導自與內部 GOX和燃料進給流以及燃料和外部GOX進給流(圖19中均未示出)中的任一個或二者同 心地對準且位于其間的一個或多個開口(未示出)。而且，作為備選，附加的流體進料形成 氣態(tài)或蒸氣進給流(未示出)中的一種，其中，用于附加的進給流的一個或多個開口(未示 出)構造和定向成用以引導至少一部分的附加的進給流越過尖端部分900的一個或多個表 面(未示出)，或者基于連續(xù)的或者基于斷續(xù)的，以便采用類似于商用鍋爐中煤煙噴吹操作 的方式而有助于限制沉積物(未示出)的積聚和尖端部分900的表面冷卻。此外還作為備 選，尖端部分900和/或其部件至少部分地通過包括但不限于排出氣化反應器208或噴射 到氣化反應器208中的燃料和/或氧化劑的過程流體進行冷卻。此外，作為備選，尖端部分900利用流體放泄系統(tǒng)(未示出)進行蒸發(fā)冷卻。也 就是說，尖端部分900的各部分，包括但不限于中心部分962和環(huán)形外部部分964，由容許 或液態(tài)或氣態(tài)的低流率流體的多孔材料(未示出)制成。例如但不限于，噴射器尖端部分 900的直接熱接觸高溫和與反應器208中的化學物質直接熱接觸的那些部分由多孔金屬或 耐火材料制成，這些多孔金屬或耐火材料例如但不限于為多孔板或通過燒結金屬線和/或 粉狀的超級合金所形成的形狀，它們通過包括但不限于焊接、釬焊和其它適當的結合工藝 的一種或多種方法而連結到噴射器尖端部分900的非多孔部分上。作為備選，采用保持硬 件(未示出)。在該備選實施例中，冷卻劑流率預定為以便有助于防止使回流區(qū)320和322 驟冷。圖20是可結合氣化反應器208 (圖2中所示)使用的備選噴射裝置尖端部分1000 的示意性截面前視圖。尖端部分1000包括通過噴射環(huán)狀空間部分1063分離的中心部分 1062和外部環(huán)形部分1064。尖端部分1000還包括聯(lián)接成與冷卻劑流體進口歧管326 (圖 3中所示)流動連通的冷卻劑流體供應集管1070。尖端部分1000還包括聯(lián)接成與冷卻劑 流體出口歧管327(圖3中所示)流動連通的冷卻劑流體返回集管1072。尖端部分1000還 包括用以將一部分冷卻劑流體沿順時針方向1074從冷卻劑流體供應集管1070引導至冷卻 劑流體返回集管1072的至少一個通路(未示出)。尖端部分1000還包括用以將一部分冷 卻劑流體沿逆時針方向1076從冷卻劑流體供應集管1070引導至冷卻劑流體排出集管1072 的至少一個通路(未示出)。在該實施例中，流體冷卻專用于外部環(huán)形部分1064，而中心部 分1062未經流體冷卻。圖21是可結合氣化反應器208 (圖2中所示)使用的備選噴射裝置尖端部分1100 的示意性截面前視圖。尖端部分1100包括通過噴射環(huán)狀空間部分1163分離的中心部分 1162和外部環(huán)形部分1164。尖端部分1100還包括聯(lián)接成與冷卻劑流體進口歧管326 (圖3 中所示)流動連通的冷卻劑流體供應集管1170。尖端部分1100還包括聯(lián)接成與冷卻劑流 體出口歧管327(圖3中所示)流動連通的冷卻劑流體返回集管1172。尖端部分1100還包 括用以將一部分冷卻劑流體沿順時針方向1178從冷卻劑流體供應集管1170引導至冷卻劑 流體返回集管1172的至少一個通路(未示出)。尖端部分1100還包括流動分配器1180， 該流動分配器1180有助于以不同于順時針方向1178分離在冷卻劑流體供應集管1170和 冷卻劑流體返回集管1172之間的流動連通。在該實施例中，流體冷卻專用于外部環(huán)形部分 1164，而中心部分1162未經流體冷卻或未通過備選器件進行冷卻。
圖22是可結合氣化反應器208 (圖2中所示)使用的備選噴射裝置尖端部分1200 的示意性截面前視圖。尖端部分1200包括通過噴射環(huán)狀空間部分1263分離的中心部分 1262和外部環(huán)形部分1264。尖端部分1200還包括聯(lián)接成與冷卻劑流體進口歧管326 (圖 3中所示)流動連通的冷卻劑流體供應集管1270。尖端部分1200還包括聯(lián)接成與冷卻劑 流體出口歧管327(圖3中所示)流動連通的冷卻劑流體返回集管1272。尖端部分1200還 包括用以將一部分冷卻劑流體沿順時針方向1274從冷卻劑流體供應集管1270引導至冷卻 劑流體返回集管1272的至少一個通路(未示出)。尖端部分1200還包括用以將一部分冷 卻劑流體沿逆時針方向1276從冷卻劑流體供應集管1270引導至冷卻劑流體排出集管1272 的至少一個通路(未示出)。在該實施例中，流體冷卻經引導通向外部環(huán)形部分1264和中 心部分1262 二者，而中心部分1262未經流體冷卻或未通過備選器件進行冷卻。更具體而言，備選的噴射裝置尖端部分1200包括聯(lián)接成與冷卻劑流體供應集管 1270流動連通的中心部分供應歧管1282。尖端部分1200還包括聯(lián)接成與冷卻劑流體返回 集管1272流動連通的中心部分返回歧管1284。中心部分供應歧管1282和中心部分返回歧 管1284通過流動分配器1286而分離，其中，歧管1282和1284以及分配器1286相協(xié)作用 以在中心部分1262內形成沿順時針方向1288的冷卻流體流和沿逆時針方向1290的冷卻 流體流。圖23是可結合氣化反應器208 (圖2中所示)使用的備選噴射裝置尖端部分1300 的示意性截面前視圖。尖端部分1300包括通過噴射環(huán)狀空間部分1363分離的中心部分 1362和外部環(huán)形部分1364。尖端部分1300還包括聯(lián)接成與冷卻劑流體進口歧管326 (圖3 中所示)流動連通的冷卻劑流體供應集管1370。尖端部分1300還包括聯(lián)接成與冷卻劑流 體出口歧管327(圖3中所示)流動連通的冷卻劑流體返回集管1372。尖端部分1300還包 括用以將一部分冷卻劑流體沿順時針方向1378從冷卻劑流體供應集管1370引導至冷卻劑 流體返回集管1372的至少一個通路(未示出)。尖端部分1300還包括流動分配器1380， 該流動分配器1380有助于以不同于順時針方向1378分離在冷卻劑流體供應集管1370和 冷卻劑流體返回集管1372之間的流動連通。在該實施例中，流體冷卻經引導通向外部環(huán)形 部分1364和中心部分1362 二者。更具體而言，備選的噴射裝置尖端部分1300包括聯(lián)接成與冷卻劑流體供應集管 1370流動連通的中心部分供應歧管1382。尖端部分1300還包括聯(lián)接成與冷卻劑流體返回 集管1372流動連通的中心部分返回歧管1384。中心部分供應歧管1382和中心部分返回 歧管1384通過流動分配器1380的延伸部1386而分離，其中，歧管1382和1384以及延伸 部1386相協(xié)作以在中心部分1362內形成沿順時針方向1392的冷卻流體流。作為備選，歧 管1382和1384由延伸在中心部分1362和外部環(huán)形部分1364之間的單個管道構成，該單 個管道包括延伸到中心部分1362和外部環(huán)形部分1364中的內部流動分配器，且有助于在 中心部分1362和外部環(huán)形部分1364中的冷卻劑流體供應集管1370和冷卻劑流體返回集 管1372之間的該種流動連通分離。對于噴射器的環(huán)形三通管概念是完全升級的。也就是說，在備選實施例中，尖端部 分312(圖4，圖5，圖6，圖7，圖8以及圖10中所示)和尖端部分512(圖11和圖12中所 示)的變型包括多組環(huán)形三通管構造，其中，各組均設置成沿著噴射器軸線318 (圖2，圖3， 圖4，圖5，圖6，圖7，圖10以及圖11中所示)且圍繞其同心地對準。例如但不限于，在雙三通管實施例中，噴射器尖端312采用一系列相繼更大的環(huán)狀空間，包括由最內部的第一 內部GOX環(huán)狀空間、第一燃料環(huán)狀空間和第一外部GOX環(huán)狀空間構成的內部或第一三通管， 以及由第二內部GOX環(huán)狀空間、第二燃料環(huán)狀空間和第二外部GOX環(huán)狀空間構成的外部或 第二三通管。在一個實施例中，用來噴射相同進料到氣化器中的相繼的環(huán)狀空間供應自位 于控制環(huán)狀空間之間的流動分離的噴射器300 (圖2，圖3，圖4，圖5，圖7，圖8和圖10中所 示)和噴射器500(圖11和圖12中所示)內的公共的通道、管道或集管。在還有的另一備 選實施例，環(huán)形三通管的陣列結合到一個或多個噴射器本體中。圖24是利用IGCC發(fā)電裝備100(圖1中所示)生產合成氣體(合成氣)的示例 性方法2000的流程圖。多個反應劑流(即漿料流412、外部GOX流416和內部GOX流420) 通過分別引導2004多個反應劑流412，416和420中的至少一個經過通道(即中間漿料通 路338、外部GOX通路340和內部GOX通路342)而經由具有多個噴射環(huán)狀空間370/372/374 的至少一個噴射裝置300噴射2002到氣化反應器208中。噴射裝置300還包括環(huán)形地圍 繞延伸經過噴射裝置300的中心線316延伸的內部部分即中心部分362，以及大致環(huán)形地圍 繞中心部分362延伸的外部部分363，364和365。外部部分363，364和365的至少一部分 關于噴射裝置中心線316傾斜地定向。第一反應劑流(也就是含碳反應劑流或漿料流)412 以噴射角378噴射2006到氣化反應器208中，該噴射角378大于0°，或更具體而言，處在 關于延伸經過氣化反應器208的氣化反應器中心線318為大約5°至大約30°之間。多個 第二反應劑流(也就是外部GOX流416和內部GOX流420)通過處在關于漿料流412為大約 20°至大約70°之間的至少一個噴射角380和/或382噴射2008到氣化反應器208中，使 得漿料流412以距噴射裝置300的預定距離與外部GOX流416和內部GOX流420相混合。該多個反應劑流(即漿料流412、外部GOX流416和內部GOX流420)中各個的至 少一部分混合2010在一起，使得由這些反應劑流限定出多個回流區(qū)320和322?；亓鲄^(qū)320 和322具有環(huán)狀形狀且圍繞氣化反應器中心線318同心地對準，其中，該環(huán)狀形狀為大致在 空間上連續(xù)和至少部分地在空間上分段中的一種。噴射裝置300的至少一個噴射器端口 (也就是外部GOX噴射端口 384、漿料噴射端口 386以及內部GOX噴射端口 388)定向2012 成有助于使反應劑霧化和使多個反應劑微滴蒸發(fā)。而且，外部GOX噴射端口 384、漿料噴射 端口 386和內部GOX噴射端口 388中的至少一個引導2014氣態(tài)氧氣、空氣、富氧空氣、蒸汽、 氮氣以及二氧化碳中的至少一個經過噴射裝置。合成氣經由混合該多個反應劑流(也就是漿料流412、外部GOX流416和內部GOX 流420)中各個的至少一部分而在回流區(qū)320和322內產生2016。如文中所述的用于合成氣體(或合成氣)生產的方法和設備有助于操作氣化系 統(tǒng)，例如，與聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝備整體形成的氣化系統(tǒng)，整體氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)發(fā)電裝備， 具體為合成氣生產系統(tǒng)，且更具體而言為氣化反應器。具體的是，以預定定向噴射合成氣生 產流體流到氣化反應器中提高了合成氣生產效率。更具體而言，如文中所述形成大致環(huán)形 成片的反應劑流且使它們相交有助于形成回流區(qū)。而且，形成回流區(qū)有助于相對于彼此增 加反應劑的有效駐留時間和/或駐留時間分布，使得在反應劑之間出現更高效率和有效性 的化學反應。此外，構造具有預定尺寸的反應劑噴射端口有助于形成通過改進的霧化而容 易蒸發(fā)的小反應劑微滴，從而有助于提高反應劑熱解和氣化的效率和有效性。提高熱解和 氣化的效率和有效性有助于提高合成氣的生產率，同時降低灰燼和副產燒焦物的產生率。組裝和操作如文中所述的氣化反應器有助于優(yōu)化地操作合成氣生產工藝以有助于改善氣 化系統(tǒng)和IGCC裝備生產效率，從而有助于降低投資和操作成本。此外，如文中所述的用于 生產該種合成氣的方法和設備有助于降低與組裝該種IGCC裝備相關聯(lián)的投資成本。上文詳細地描述了與IGCC裝備相關聯(lián)的合成氣生產的示例性實施例。該方法、設 備和系統(tǒng)不限于文中所述的特定實施例或具體示出的IGCC裝備。盡管本發(fā)明已就各種特 定實施例進行了描述，但本領域普通技術人員將會認識到的是，本發(fā)明可利用處在權利要 求精神和范圍內的改動而予以實施。本書面說明采用了包括最佳模式的示例來公開本發(fā)明，并且還使得本領域普通技 術人員能夠實施本發(fā)明，包括制作和采用任何裝置或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何所結合的方法。本 發(fā)明可取得專利的范圍由權利要求限定，并且可包括本領域普通技術人員所能想到的其它 示例。這些其它示例如果它們具有與權利要求的書面語言并無不同的結構元件，或者如果 它們包括與權利要求的書面語言并無實質差異的同等結構元件，則認為這些其它示例處在 權利要求的范圍內。
權利要求
一種噴射裝置(300)，包括環(huán)形地圍繞延伸經過所述噴射裝置的中心線(316)延伸的內部部分(362)；以及大致環(huán)形地圍繞所述內部部分延伸的外部部分(363/365)，所述外部部分包括下列中的至少一個關于所述噴射裝置中心線傾斜地定向的至少一個含碳反應劑噴射端口(386)，所述至少一個含碳反應劑噴射端口構造成用以至少部分地限定距所述噴射裝置預定距離的多個回流區(qū)(320/322)；以及關于所述噴射裝置中心線傾斜地定向的至少一個外部面(366/369/371)。
2.根據權利要求1所述的噴射裝置(300)，其特征在于，所述內部部分(362)包括定向 成大致垂直于所述噴射裝置中心線(316)的至少一個內部面(375)。
3.根據權利要求1所述的噴射裝置(300)，其特征在于，所述外部部分(363/365)還包 括構造成用以自其噴射反應劑流(416/420)的多個反應劑噴射端口(384/388)。
4.根據權利要求3所述的噴射裝置(300)，其特征在于，所述多個反應劑噴射端口 (384/388)中的各個和所述至少一個含碳反應劑噴射端口(386)構造成用以限定距所述噴 射裝置預定距離(D1/D2)的多個回流區(qū)(320/322)。
5.根據權利要求4所述的噴射裝置(300)，其特征在于，所述多個反應劑噴射端口 (384/388)包括下列中的至少一個定位在所述至少一個含碳反應劑噴射端口(386)的徑向內部的第一流體噴射端口 (388)，所述第一流體噴射端口定向成用以排出第一反應劑流體流(420)以便與含碳反應 劑流(412)相混合；以及定位在所述至少一個含碳反應劑噴射端口的徑向外部的第二流體噴射端口(384)，所 述第二流體噴射端口定向成用以排出第二反應劑流體流(416)以便與所述含碳反應劑流 相混合。
6.根據權利要求5所述的噴射裝置(300)，其特征在于，所述多個反應劑流體噴射端口 (384/388)還包括由多個流動分離器(400)限定的多個噴射器端口槽口(401)，所述多個流 動分離器中的至少一個至少部分地限定下列中的至少一個至少一個冷卻劑通路(392)；和至少一個機械支承裝置(400)。
7.根據權利要求5所述的噴射裝置(300)，其特征在于，所述至少一個含碳反應劑噴射 端口(386)、所述第一流體噴射端口(388)和所述第二流體噴射端口(384)中的至少一個大 小形成為有助于霧化自其排出的反應劑。
8.根據權利要求1所述的噴射裝置(300)，其特征在于，所述至少一個含碳反應劑噴射 端口(386)包括由多個流動分離器(400)限定的多個噴射器端口槽口(401)，所述多個流動 分離器中的至少一個至少部分地限定下列中的至少一個至少一個冷卻劑通路(392)；和至少一個機械支承裝置(400)。
9.根據權利要求1所述的噴射裝置(300)，其特征在于，所述噴射裝置(300)還包括尖 端部分(312)，所述尖端部分(312)包括下列中的至少一個限定在所述尖端部分的至少一部分內的至少一個冷卻劑通路(367/392)；以及形成在所述尖端部分的至少一部分上的至少一個耐火材料層 (866R/869R/871R/873R/875R)。
10.根據權利要求1所述的噴射裝置(300)，其特征在于，所述內部部分(362)和所述 外部部分(363/365)中的至少一個至少包括部分地多孔的材料，所述部分地多孔的材料有 助于蒸發(fā)冷卻所述內部部分和所述外部部分中的至少一個。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于生產合成氣體的方法和設備。具體而言，一種噴射裝置(300)包括環(huán)形地圍繞延伸經過噴射裝置的中心線(316)延伸的內部部分(362)。該噴射裝置還包括大致環(huán)形地圍繞內部部分延伸的外部部分(363/365)。外部部分包括關于噴射裝置中心線傾斜地定向的至少一個含碳反應劑噴射端口(386)和關于噴射裝置中心線傾斜地定向的至少一個外部面(366/369/371)中的至少一個。該至少一個含碳反應劑噴射端口構造成用以至少部分地限定距噴射裝置預定距離的多個回流區(qū)(320/322)。
文檔編號C10J1/207GK101993731SQ20101026057
公開日2011年3月30日 申請日期2010年8月11日 優(yōu)先權日2009年8月11日
發(fā)明者K·M·斯普勞斯, R·M·薩克塞爾比, S·法漢吉 申請人:通用電氣公司