CN103196143B - 用于气化燃料喷射的*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于气化燃料喷射的***。更具体而言，一种***包括气化燃料喷射器。该气化燃料喷射器包括混合装置，其构造成将固体流、液体流或气体流中的至少两种或它们的组合混合在一起以生成混合物。混合装置设置在气化燃料喷射器的顶端部分的上游，并且混合物从顶端部分排出。

Description

用于气化燃料喷射的***
技术领域
本文所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
整体气化联合循环(IGCC)功率设施包括带有一个或多个燃料喷射器的气化器。燃料喷射器将诸如有机原料的燃料与氧和蒸汽一起供应到气化器中以生成合成气。然而，现有的燃料喷射器可能具有用于喷射入燃烧室的燃料、氧气和其它材料的若干通道，从而增加了燃料喷射器的复杂性和成本。此外，现有的燃料喷射器可能具有狭窄的操作窗口，并且因此可能在对于气化***的操作条件变化时被替换。
发明内容
在范围方面与初始要求保护的发明相一致的某些实施例总结如下。这些实施例不意图限制要求保护的发明的范围，而是，这些实施例意图仅提供本发明的可能形式的简短总结。实际上，本发明可包括可类似于或不同于下文所述实施例的各种形式。
在第一实施例中，一种***包括气化燃料喷射器。该气化燃料喷射器包括混合装置，其构造成将固体流、液体流或气体流中的至少两种或它们的组合混合在一起以生成混合物。混合装置设置在气化燃料喷射器的顶端部分的上游，并且混合物从顶端部分排出。
在第二实施例中，一种***包括燃料喷射器。燃料喷射器包括：混合装置，其构造成将固体流、液体流或气体流中的至少两种或它们的组合混合在一起以生成混合物；以及混合物通道，其联接到混合装置。混合物通道构造成在下游方向上喷射混合物。燃料喷射器还包括氧化剂通道，其构造成在下游方向上喷射氧化剂。氧化剂通道与混合物通道分开。
在第三实施例中，一种***包括混合装置，其构造成将固体流、液体流或气体流中的至少两种或它们的组合混合以形成混合物。该***还包括联接到混合装置的燃料喷射器。燃料喷射器包括：顶端部分；混合物通道，其构造成将混合物通过顶端部分喷射；以及氧化剂通道，其构造成将氧化剂通过顶端部分喷射。氧化剂通道与混合物通道分开。
附图说明
当参考附图阅读下面的具体实施方式时，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，在所有图中类似的标记表示类似的部件，在附图中：
图1是喷射***的实施例的框图；
图2是联接到混合装置的燃料喷射器的实施例的轴向剖视图；
图3是混合装置的实施例的俯视图；
图4是混合装置的实施例的俯视图；
图5是混合装置的实施例的轴向剖视图；
图6是图5和图9的混合装置的实施例沿线6-6截取的径向剖视图；
图7是混合装置的实施例的轴向剖视图；
图8是图7的混合装置的实施例沿线8-8截取的轴向剖视图；
图9是燃料喷射器和混合装置的实施例上的轴向剖视图；
图10是燃料喷射器和混合装置的实施例的轴向剖视图；
图11是燃料喷射器和混合装置的实施例的轴向剖视图；
图12是燃料喷射器和混合装置的实施例的轴向剖视图；以及
图13是图12的混合装置的实施例沿线13-13截取的径向剖视图。
部件列表
10 燃料喷射***
11 混合装配的喷射器组件
12 燃料喷射器
14 气化器
16 氧化剂流
18 固体流
20 液体流
22 气体流
24 混合装置
25 传输区段
26 混合物
40 径向方向或轴线
42 轴向方向或轴线
44 周向方向或轴线
46 上游侧或部分
48 下游侧或部分
50 第一喷嘴
52 第二喷嘴
54 第三喷嘴
56 头部
58 混合室
60 第一凸缘
62 第二凸缘
64 混合物通道
66 氧化剂喷嘴
68 氧化剂通道
70 顶端部分
72 传感器
74 信号
76 控制器
78 流装置
80 混合区
82 穿孔板
84 开口
86 宽度或直径
88 距离
100 第一直径
102 第二直径
104 锥形壁
120 第一混合区
122 第二混合区。
具体实施方式
下面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，可不在本说明书中描述实际实施方案的所有特征。应当理解，如在任意工程或设计项目中的任何这种实际实施方案的开发中，大量的针对实施方案的决定都应被做出以实现开发者的具体目标，例如遵守随各个实施方案而不同的与***相关和与商业有关的限制。此外，应当理解，这样的开发努力可能是复杂且耗时的，但对于受益于本公开的有益效果的本领域技术人员来说，这些将都是设计、制作和生产中的常规任务。
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”意图表示存在这些元件中的一个或多个。术语“包含”、“包括”和“具有”旨在为包括性的，并且意味着可能存在除了所列元件之外的额外的元件。
如下文所详细讨论地，所公开的实施例包括具有混合装置的气化燃料喷射器，该混合装置构造成将固体流、液体流或气体流中的至少两种、或它们的任何组合混合在一起以生成混合物。在某些实施例中，气化燃料喷射器可包括从其中排放混合物的顶端部分。在这些实施例中，混合装置可设置在顶端部分的上游。在另外的实施例中，燃料喷射器可包括联接到混合装置的混合物通道。混合物通道可在燃料喷射器的下游方向上喷射混合物。燃料喷射器还可包括用于在下游方向上喷射氧化剂的氧化剂通道。在某些实施例中，氧化剂通道可与混合物通道分开。换言之，混合物通道可不包括氧化剂。在另外的实施例中，燃料喷射器和混合装置可联接到反应室。
利用燃料喷射器和混合装置的实施例可提供若干有益效果。例如，可减少在燃料喷射器中使用的通道的数量。具体而言，在某些实施例中，燃料喷射器可仅包括两个通道，即混合物通道和氧化剂通道。仅具有两个通道的这种燃料喷射器可比具有两个以上通道的其它燃料喷射器成本更低且更不复杂。因此，燃料喷射器和混合装置的这种实施例可在具有各种操作条件的各种反应室中使用。此外，燃料喷射器和混合装置的这种实施例可提供相比具有若干不同通道的燃料喷射器的固体流、液体流或气体流的改进的混合。换言之，各种流在从燃料喷射器和混合装置的实施例的顶端部分排放之前可被充分混合。此外，混合靠近燃料喷射器或在燃料喷射器内进行，从而减小混合的组分在反应之前分开的可能。此外，燃料喷射器和混合装置的这种实施例可用来组合或混合来自三种相(即，固相、液相和气相)的流。
现在转到附图，图1是具有混合装配的喷射器组件11的喷射***10的实施例的框图。在图示实施例中，***10包括将燃料和其它流喷入气化器14的燃料喷射器12。气化器14是可使用如下文所详细讨论的燃料喷射器12的反应室的一个示例。气化器12可将原料转化为合成气，例如，一氧化碳、氢气、甲烷和/或其它产物的组合。在其它实施例中，燃料喷射器12可设置在类似的装置中，例如但不限于燃气涡轮发动机、内燃机、燃烧***、锅炉、反应器、燃烧器、或它们的任何组合。
可供给到燃料喷射器12的流的示例包括但不限于氧化剂流16、固体流18、液体流20、气体流22、或它们的任何组合。例如，氧化剂流16可包括但不限于氧气、空气、蒸汽、氧气混合物、或它们的任何组合。固体流18可包括但不限于固体碳燃料(如，煤或生物燃料)、其它固体燃料、回收利用固体、渣料添加剂、或它们的任何组合。在某些实施例中，可在混合装置24的内表面上设置涂层以有助于减少或抑制由固体流18或包括固体流18的组合流的流动而造成的内表面的侵蚀和/或腐蚀。例如，该涂层可以是陶瓷涂层。液体流20可包括但不限于水、液体缓和剂、液体反应物、燃料、固体燃料的浆液、回收利用固体、渣料添加剂、或它们与水的任何组合、或上述液体的任何组合。气体流22可包括但不限于气体缓和剂、气体反应物、气体催化剂、或它们的任何组合。这样的气体的示例包括但不限于氮气、二氧化碳、蒸汽、气体燃料、空气等。
将流18、20和22传输到混合装置24且位于混合装置24上游的管线和其它设备可统称为传输区段25。传输区段25可将流18、20和22单独地传输至混合装置24。换言之，在混合装置24的上游可不进行流18、20和22的混合。在某些实施例中，混合装置24可用来将三种相(即固体流18、液体流20和气体流22)混合在一起。在其它实施例中，混合装置24可用来将两种相混合在一起。在另外的实施例中，混合装置24可用来将相同相的两种或更多种流，例如两种固相、两种液相或两种气相混合在一起。在另外的实施例中，由混合装置24混合的流中的一些可包括两种或更多种相的混合物。如图1所示，氧化剂流16被直接供给到燃料喷射器12。固体流18、液体流20和气体流22被供给到混合装置24以生成混合物26。如图1所示，混合物26接着被供给到燃料喷射器12，燃料喷射器12将氧化剂流16和混合物26排入气化器14中。虽然混合装置24在图1中显示为与燃料喷射器12分开，但在某些实施例中，混合装置24可直接联接到燃料喷射器12或设置在燃料喷射器12中(例如与之一体)。
图2是根据一个实施例的燃料喷射器12和混合装置24(即喷射器组件11)的轴向剖视图。在以下讨论中，可能引用径向方向或轴线40、轴向方向或轴线42和周向方向或轴线44(例如，围绕轴线42)。燃料喷射器12具有上游侧或部分46，原料、氧气和其它材料可来自上游侧或部分46。燃料喷射器12还具有下游侧或部分48，原料、氧气和其它材料可离开下游侧或部分48。如图2所示，混合装置24直接联接到燃料喷射器12的上游侧46。混合装置24可包括第一喷嘴50、第二喷嘴52和第三喷嘴54。在其它实施例中，混合装置24可包括比图2所示的更少或更多的喷嘴。喷嘴50、52和54中的每一个可将不同的流传输到燃料喷射器12。例如，第一喷嘴50可传输固体流18，第二喷嘴52可传输液体流20，并且第三喷嘴54可传输气体流22。在其它实施例中，喷嘴50、52和54可传输任何数量的固体流18、液体流20或气体流22。例如，喷嘴50和52可传输两种不同的液体流20，并且喷嘴54可传输气体流22。在另外的实施例中，混合装置24可包括比图2所示的三个更少或更多的喷嘴。此外，喷嘴50、52或54中的任一个可传输固体流18、液体流20或气体流22中的任一种的混合物。例如，喷嘴50、52或54中的任一个可传输煤和水的浆液或者固体流18和液体流20的任何其它浆液。此前关于喷嘴50、52和54的评论也适用于下文讨论的喷射器组件11的其它实施例。如图2所示，喷嘴50、52和54中的每一个可联接到混合装置24的头部56。在头部56内，混合装置24包括混合室58，其中来自喷嘴50、52和54中的每一个的流可彼此组合和混合。换言之，由喷嘴50、52或54传输的流在混合室58中会聚并相互碰撞以有助于提供流的足够的混合。此外，混合室58可构造成使得各种流以最小的压降有效地混合，同时混合室58的机械完整性受到保护，例如最小化侵蚀和腐蚀。
如图2所示，混合装置24可包括第一凸缘60，其构造成与燃料喷射器12的第二凸缘62配合。第一凸缘60和第二凸缘62可经由螺栓、焊接、硬焊、粘合剂、夹具、螺纹、或它们的任何组合可拆卸地或固定地联接到一起。在其它实施例中，混合装置24和燃料喷射器12可为单件主体，例如，作为单个连续结构一体地形成在一起。如图2所示，混合装置24可联接到燃料喷射器12的混合物通道64。混合物通道64可将混合物26传输至下游侧48，并且混合物通道64可构造成帮助减少或防止相的分离。燃料喷射器12还可包括氧化剂喷嘴66和氧化剂通道68。如图2所示，氧化剂通道68可围绕混合物通道64。在某些实施例中，氧化剂通道68可与混合物通道64同心。在另外的实施例中，混合物通道64和氧化剂通道68可以是环形通道。在另外的实施例中，混合物通道64和氧化剂通道68可彼此并排布置。如图2所示，混合物通道64和氧化剂通道68在燃料喷射器12的顶端部分70处排放混合物26和氧化剂流16。因此，燃料和氧化剂可在顶端部分70的下游反应、焚烧或燃烧。
使用可拆卸地联接到燃料喷射器12的混合装置24可提供若干益处。例如，相比具有许多通道的其它燃料喷射器，燃料喷射器12的复杂性可降低。例如，燃料喷射器可仅包括两个通道，即混合物通道64和氧化剂通道68。不修改燃料喷射器12以适应所传输的材料的数目、数量或组成中的变化，而是混合装置24可与燃料喷射器12分开并更换成具有针对不同情形的具体特性的混合装置24的几种不同构型中的一种。此外，燃料喷射器12的更换可容易地进行而不必也拆卸混合装置24。因此，可拆卸地联接的混合装置24为喷射器组件11提供了模块性和可互换性。相比整个喷射器组件11的完全更换或修改，这样的模块性可提供显著的成本节约。
在图2的图示实施例中，一个或多个传感器72可设置在喷射器组件11(例如，在混合装置24和/或燃料喷射器12)中。例如，传感器72可设置在喷嘴50、52和54上以测量流过喷嘴的材料的流率。传感器72可发送信号74至控制器76，控制器76又可发送信号74至一个或多个流装置78，流装置78在喷嘴50、52和54中或沿喷嘴上游的管线设置。在某些实施例中，流装置78可以是阀门，其用来调整或控制流过喷嘴50、52和54的材料的各自流率以优化例如混合物26的混合和流动特性。根据由控制器76从传感器72所接收的信号74，控制器76可将阀门78相应地导向至打开或关闭。例如，如果传感器72中的一个指示流率低于阈值，则控制器76可将阀门78中的一个导向至进一步打开。类似地，如果传感器72中的一个指示流率高于阈值，则控制器76可将阀门78中的一个导向至额外地关闭。在另外的实施例中，流装置78可用作防回流装置。具体而言，如果传感器72中的一个指示逆流(例如，负流、朝上游侧46流动或低压)，则控制器76可根据所需过程条件发送信号74，以将合适的阀门78导向至完全关闭或进一步打开，以便生成正流。因此，阀门78可帮助阻止流过喷嘴50、52和54的材料的不期望的混合。在其它实施例中，流装置78可以是止回阀或有助于阻止通过混合装置24的回流的其它装置。控制器76和流装置78可与下文描述的实施例中的任一个一起使用。此外，控制器76可用来在诸如***的启动、停机、或减负荷的瞬态操作期间控制流动，在此期间可压缩流可替换成不可压缩的液体流以有助于防止回流。
图3是喷射器组件11的混合装置24的实施例的俯视图。如图3所示，第一喷嘴50和第三喷嘴54在混合装置24的头部56的边缘附近联接到头部56。因此，由喷嘴50、52和54传输的流会聚并相互碰撞以有利于流的混合。例如，喷嘴50、52和54的这样的布置可有助于使在流中的结块(clump)破碎，例如液体流20或固体流18内的结块。此外，喷嘴50、52和54的这样的布置可有助于提供流的雾化。第二喷嘴52联接到头部56的中心附近。喷嘴50、52和54的这样的线性布置可有助于占用较少空间。在其它实施例中，第一喷嘴50、第二喷嘴52和第三喷嘴54可以以其它布置方式联接到混合装置24。例如，图4示出了具有第一喷嘴50、第二喷嘴52和第三喷嘴54的不同布置的混合装置24的俯视图。具体而言，喷嘴50、52和54全部在头部56的边缘附近联接且围绕轴线42彼此大约等距地隔开，例如，彼此相隔大约120度。图4中所示喷嘴50、52和54的布置可有助于由喷嘴50、52和54传输的流会聚和相互碰撞以有利于流的混合。在某些实施例中，喷嘴50、52和54可布置成与轴向轴线42成一角度，这可赋予混合物旋涡运动，从而改善混合。在其它实施例中，喷嘴50、52和54可切向地附连到头部56，这也可赋予混合物旋涡运动。
图5是混合装置24的实施例的轴向剖视图。为清楚起见，燃料喷射器12在图5中未示出。然而，应当理解，图5中所示混合装置24可使用第一凸缘60直接联接到燃料喷射器12或与喷射器12为一体。如图5所示，第一喷嘴50联接到混合装置24的侧部。因此，流过第一喷嘴50的材料可垂直于轴向轴线42(例如在径向方向40上)引入。第二喷嘴52可联接到混合装置24的头部56。如图5所示，第二喷嘴52可至少部分地伸入混合装置24的混合室58中，从而为来自第一喷嘴50的材料形成湍流区80。湍流区80可提供空间，以便来自第一喷嘴50的材料的组分额外地彼此混合或破碎在流中的固体结块。穿孔板82可联接到混合装置24的内表面和第二喷嘴52以限定湍流区80。如图5所示，穿孔板82垂直于轴向轴线42。多个开口84可形成于穿孔板82中以使得来自第一喷嘴50的材料能从湍流区80离开并进入混合室58中。开口84中的每一个可由宽度或直径86限定，可选择宽度或直径86以提供从第一喷嘴50流入混合室58的一定速度的材料。例如，较小的开口84可增加来自第一喷嘴50的材料的速度。在某些实施例中，开口84可布置成与来自第一喷嘴50的材料的流动轴线成一角度，这可造成来自第一喷嘴50的材料与来自第二喷嘴52的材料碰撞或成旋涡，从而改善混合物的混合。在其它实施例中，开口可布置成与流中的任一个的流动轴线成一角度。当来自第一喷嘴50的材料通过开口84离开时，该材料可与来自第二喷嘴52的材料组合和混合并作为混合物26进入燃料喷射器12。此外，来自第一喷嘴50的材料向混合室58中的突然膨胀可增强混合。从第二喷嘴52到混合装置24的第一凸缘60的距离88可选择成在混合物26进入燃料喷射器12之前为混合提供足够的空间。
图6是混合装置24沿图5中标为6-6的线的径向剖视图。具体而言，图6的剖视图穿过穿孔板82。在图示实施例中，开口84具有圆形形状且布置在围绕穿孔板82的环中。在其它实施例中，开口84可布置在一个或多个环中，一环围绕另一环。在另外的实施例中，开口84可具有其它截面形状，例如但不限于正方形、椭圆形、三角形、多边形或其它截面形状。此外，开口84在另外的实施例中可布置成其它图案。而且，并非所有开口84都可以是相同的。例如，开口84可具有彼此不同的形状和/或大小。
图7是混合装置24的轴向剖视图。第一喷嘴50切向地联接到混合装置，这可在下文更详细讨论的图8中更明显地看出。因此，由第一喷嘴50引入混合装置24的材料可带有围绕轴线42的旋涡运动而流过混合装置24。此外，如图7所示，混合装置24的头部56具有第一直径100，其大于第一凸缘60附近的混合装置24的第二直径102。头部56的较大的第一直径100可使来自第一喷嘴50的材料在与来自第二喷嘴52的材料在混合室58中组合之前能获得更多的旋涡运动。在某些实施例中，混合装置24可具有与混合装置24的部分接合在一起的锥形壁104，其具有第一直径100和第二直径102。锥形壁104可将来自第一喷嘴50的成旋涡的材料朝来自第二喷嘴52的材料导向，从而有助于提供材料的充分混合。此外，由锥形壁104包围的通道的收敛或逐步减小的流动面积可增加流入混合室58的材料的速度，从而提供额外的混合。因此，旋涡运动与增加的流速的组合效应可增加来自第一喷嘴50和第二喷嘴52的材料的混合。
图8是混合装置24沿图7中标为8-8的线的径向剖视图。具体而言，该剖视图穿过具有第一直径100的混合装置24的部分。如图8所示，第一喷嘴50切向联接到混合装置24。因此，第一喷嘴50的切向布置赋予流过第一喷嘴50的材料旋涡运动(在周向方向44上)。来自第一喷嘴50的材料的这种旋涡运动可提供在混合装置24内的材料的更好混合。在另外的实施例中，混合装置24可包括两个或更多个切向喷嘴以将额外的流混合在一起。切向喷嘴可沿相同方向或沿相反方向上产生旋涡运动，以提供甚至进一步的材料的混合。
图9是具有设置在燃料喷射器12内的混合装置24的喷射器组件11的轴向剖视图。换言之，混合装置24是燃料喷射器12的一部分(或与之一体)。具体而言，第一喷嘴50和第二喷嘴52联接到混合物通道64。第一喷嘴50将材料传输到邻近混合装置24的头部56的湍流区80中。穿孔板82可设置在混合物通道64内且联接到混合物通道64和氧化剂通道68。如图9所示，穿孔板82垂直于轴向轴线42。穿孔板82使来自第一喷嘴50的材料能够流过开口84进入混合室58。当混合物26在下游方向48朝燃料喷射器12的顶端70流过混合物通道64时，来自第二喷嘴52的材料进入混合室58并与来自第一喷嘴50的材料混合。此外，来自第一喷嘴50的材料向混合室58中的突然膨胀可促进混合。在一个实施例中，固体流18可流过第一喷嘴50，并且液体流20可流过第二喷嘴52。在固体流18与液体流20混合之前，穿孔板82可帮助破碎固体流18中的任何结块。此外，氧化剂喷嘴66可联接到头部56，使得氧化剂通道68能够穿过燃料喷射器12的中部并终止于顶端70附近。因此，混合物26和氧化剂在顶端70处混合。换言之，氧化剂与来自第一喷嘴50和第二喷嘴52的材料保持分离，直到到达顶端70，从而有助于阻止燃料喷射器12内的任何不期望的反应。在其它实施例中，氧化剂通道68可以是可至少部分地反应地，以便在顶端70附近提供额外的混合。
图10是具有设置在燃料喷射器12内的混合装置24的喷射器组件11的轴向剖视图。在图示实施例中，第一喷嘴50、第二喷嘴52和第三喷嘴54穿过氧化剂通道68以联接到混合物通道64。具体而言，第一喷嘴50轴向穿过氧化剂通道68的顶部，并且第二喷嘴52和第三喷嘴54径向穿过氧化剂通道68的侧部。第一喷嘴50和第二喷嘴52将材料载送到设置在混合装置24的头部56附近的第一混合区120(或膨胀室)中。来自第一喷嘴50和第二喷嘴52的流可会聚或相互碰撞以促进混合。第三喷嘴54将材料载送到设置在第一混合区120下游的第二混合区122(或膨胀室)中。同样，来自第一混合区120和喷嘴54的流可会聚或相互碰撞以促进混合。第一混合区120的第一直径100可小于第二混合区122的第二直径102。较大的第二直径102可使流过第二混合区122的较大量的材料的速度能够与流过第一混合区120的较小量的材料的速度大约相同。第一直径100和第二直径102也可通过其它方式调整以控制通过混合装置24的流速。此外，在第二混合区122中的膨胀和额外的材料的引入可有助于促进混合。在另外的实施例中，喷嘴52和54中的一个或两个可切向联接到混合装置24，以便在相同方向或相反方向上赋予材料旋涡运动。在流过混合物通道64的材料充分混合之后，混合物26可在燃料喷射器12的顶端70附近被射出并与流过氧化剂通道68的氧化剂流16组合。
图11是其中混合装置24的一部分设置在燃料喷射器12内的喷射器组件11的实施例的轴向剖视图。第二喷嘴52可将材料径向载送到设置在混合装置24的头部56附近的湍流区80中。在某些实施例中，第二喷嘴52可切向联接到混合装置24以赋予材料旋涡运动。此外，来自第二喷嘴52的材料可穿过穿孔板82的开口84，穿孔板82被构造为穿孔的柱形管或环形管。来自第一喷嘴50的材料可与来自第二喷嘴52的材料在混合室58中掺混。在图示实施例中，穿孔板82平行于燃料喷射器12的轴向轴线42取向。换言之，从第二喷嘴52流出的材料在径向方向40上流过开口84以与在轴向方向42上从第一喷嘴50流出的材料组合。来自第一喷嘴50和第二喷嘴52的材料的横向(crosswise)(如垂直)移动可有助于改善混合物26的混合。来自第一喷嘴50和第二喷嘴52的材料的混合物26可从顶端70附近的混合通道64排放，以与流过氧化剂通道68的氧化剂流16组合。此外，如果从第一喷嘴50流出的材料为液体，并且从第二喷嘴52流出的材料为气体，则在混合室58中的混合可造成在液体流中的不稳定，并且可改善更下游的液体的雾化，例如当液体-气体混合物与氧化剂流16在顶端部分70附近混合时。
图12是具有设置在燃料喷射器12内的混合装置24的喷射器组件11的实施例的轴向剖视图。具体而言，混合物通道64在同轴布置中围绕氧化剂通道68。第一喷嘴50和第二喷嘴52在切向布置中联接到混合装置24的头部56，这可在图13中更明显地看出。流过第一喷嘴50和第二喷嘴52的材料利用旋涡运动在混合室58中组合并在从燃料喷射器12的顶端部分70排放之前与来自氧化剂通道68的氧化剂流16组合。如图12所示，混合通道64的第一直径100大于混合物通道64的第二直径102。较大的第一直径100可提供额外的空间，以便来自第一喷嘴50和第二喷嘴52的材料在与氧化剂流16组合之前混合以形成混合物26。此外，移动通过由锥形壁104包围的收敛或减小的流动面积的材料的流速可增加，从而促进混合。
图13是喷射器组件11沿图12中标为13-13的线的径向剖视图。如图13所示，第一喷嘴50和第二喷嘴52切向联接到头部56。因此，第一喷嘴50和第二喷嘴52的布置可在周向方向44上赋予流过混合物通道64的材料旋涡运动。在与来自氧化剂通道68的氧化剂流16混合之前，这样的旋涡运动可改善来自第一喷嘴50和第二喷嘴52的材料的混合。在其它实施例中，第一喷嘴50和第二喷嘴52可布置成赋予材料逆向旋涡运动。换言之，喷嘴50和52的布置可造成材料在彼此相反的方向上的旋涡。
如上所述，燃料喷射器12的某些实施例可包括混合装置24，其用于将固体流18、液体流20、气体流22中的至少两种或它们的组合混合在一起以生成混合物26。混合装置24可设置在燃料喷射器12的顶端70的上游，并且混合物26可从顶端70排放。在某些实施例中，混合物通道64可联接到混合装置24，并且混合物通道64可在下游方向48上喷射混合物26。此外，燃料喷射器12可包括用于在下游方向48上喷射氧化剂流16的氧化剂通道68。在各种实施例中，氧化剂通道68与混合物通道64分开。换言之，氧化剂流16在顶端70之前可不与混合物26混合或组合。在另外的实施例中，包括混合装置24的燃料喷射器12可联接到气化器14以喷射将在气化器14内反应的混合物26和氧化剂流16。通过使用混合装置24，可简化燃料喷射器12。具体而言，混合装置24可用来组合由燃料喷射器喷射的各种材料，而不使用在燃料喷射器12内的单独的通道。此外，混合装置24可提供非氧化剂材料的更好的混合，从而提供在气化器14内的更均匀的反应。另外，在某些实施例中，混合装置24可用来组合两种或三种相，具体而言，固体流18、液体流20和气体流22。另外，在其中混合装置24联接到燃料喷射器12的实施例中，混合装置24可使用第一凸缘60和第二凸缘62容易地拆卸以进行维护或检修。
该书面描述使用示例来公开包括最佳模式的本发明，并且还使本领域技术人员能实施本发明，包括制造和使用任何装置或***以及执行任何合并的方法。本发明的可专利范围由权利要求所限定，并且可包括本领域技术人员所想到的其它示例。如果这种其它示例具有与权利要求的字面语言没有不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质差别的等同结构元件，则这种其它示例意图在权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种用于气化燃料喷射的***，包括：
气化燃料喷射器，包括：
混合装置，其包括用于接收第一流的第一进口、用于接收第二流的第二进口和用于接收第三流的第三进口，其中所述第一流、第二流和第三流彼此互不相同，其中所述第一、第二和第三进口独立地连接到所述混合装置的共同的混合室，其中，所述混合装置构造成将所述第一流、第二流和第三流混合在一起以形成混合物，所述混合物包括气化进料而不包括氧化剂；连接到所述混合装置的混合物通道，其中所述混合物通道包括第一出口，所述第一出口构造成沿下游方向喷射所述混合物；以及
氧化剂通道，所述氧化剂通道包括第二出口，所述第二出口构造成沿所述下游方向喷射氧化剂，其中所述氧化剂通道与所述混合物通道分离设置，并且所述第一出口和所述第二出口设在所述混合装置的下游。
2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述混合装置设置在所述气化燃料喷射器中。
3.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述混合装置联接到所述气化燃料喷射器的上游部分。
4.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述混合装置包括第一凸缘，所述第一凸缘与所述混合物通道的第二凸缘相配合连接。
5.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述混合装置包括围绕所述混合室设置的环形壁，并且所述第一流、第二流和第三进口都以相交与所述混合装置的轴向轴的方向定位。
6.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述第一、第二和第三进口中的至少一个切向联接到所述混合室，以引起旋涡流。
7.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述混合室包括一个大于所述第一、第二和第三进口的直径大的直径。
8.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述混合装置包括具有多个孔的穿孔的混合板，所述混合板设置在所述第一和第二进口之间。
9.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述***进一步包括混合板，其平行于所述气化燃料喷射器的轴向轴线。
10.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述***进一步包括混合板，其横向于所述气化燃料喷射器的轴向轴线。
11.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述***进一步包括混合板，其包括多个穿孔，所述多个穿孔以一定角度定向为引入旋涡流。
12.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述混合装置包括第一喷嘴，所述第一喷嘴具有所述第一进口，其中所述第一喷嘴延伸进入所述混合室一定距离。
13.根据权利要求12所述的***，其特征在于，所述第二进口在所述第一喷嘴的下游端位置连接到所述混合室上游。
14.根据权利要求13所述的***，其特征在于，所述第三进口在所述第一喷嘴的下游端位置连接到所述混合室上游。
15.一种用于燃料喷射的***，包括：
燃料喷射器，包括：
混合装置，包括用于接收第一流的第一进口、用于接收第二流的第二进口和用于接收第三流的第三进口，其中所述第一流、第二流和第三流彼此互不相同，其中所述第一、第二和第三进口独立地连接到所述混合装置的共同的混合室，其中，所述混合装置构造成将所述第一流、第二流和第三流在所述混合室内混合在一起以形成混合物，所述混合物包括进料而不包括氧化剂；
混合物通道，其联接到所述混合装置，其中，所述混合物通道构造成在下游方向上喷射所述混合物的第一出口；以及
氧化剂通道，其包括构造成在所述下游方向上喷射氧化剂的第二出口，其中，所述氧化剂通道与所述混合物通道分开，并且所述第二出口设在所述混合装置的下游。
16.根据权利要求15所述的***，其特征在于，所述混合装置设置在所述燃料喷射器中，或者所述混合装置联接到所述燃料喷射器的上游部分；所述第一、第二和第三进口延伸进入到所述混合室内。
17.根据权利要求15所述的***，其特征在于，所述混合装置包括控制器，所述控制器构造成控制所述第一流、所述第二流、所述第三流和所述氧化剂流中的一个流，其中所述第一流、所述第二流和所述第三流包括所述进料、调整剂、或添加剂中的至少一个。
18.一种用于燃料喷射的***，包括：
混合装置，包括延伸进入到混合室的第一进口和第二进口，其中所述混合室沿下游方向扩张，所述第一进口构造成接收第一流，所述第二进口构造成接收不同于所述第一流的第二流，所述混合室构造成将所述第一流和所述第二流混合在一起以形成混合物，所述混合物包括进料、而不包括氧化剂；以及
燃料喷射器，其联接到所述混合装置，其中，所述燃料喷射器包括：
顶端部分；
混合物通道，包括第一出口，所述第一出口构造成将所述混合物通过所述顶端部分喷射；以及
氧化剂通道，包括第二出口，所述第二出口构造成将氧化剂通过所述顶端部分喷射，其中，所述氧化剂通道与所述混合物通道分开，并且所述第二出口位于所述混合装置的下游处。
19.根据权利要求18所述的***，其特征在于，包括联接到所述混合装置的流装置，其中，所述流装置构造成阻止所述混合装置外部的、到所述第一流、所述第二流、或它们的组合中的回流，或者调整所述第一流、所述第二流、或它们的组合的各自流率。
20.根据权利要求18所述的***，其特征在于，所述混合装置具有第三进口，所述第三进口延伸进入到所述混合室内，其中所述第一、第二和第三进口独立地连接到所述混合室。
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