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CN102015086A - 用于进料喷射器多冷却通道的方法和系统 - Google Patents

用于进料喷射器多冷却通道的方法和系统 Download PDF

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CN102015086A CN2009801160575A CN200980116057A CN102015086A CN 102015086 A CN102015086 A CN 102015086A CN 2009801160575 A CN2009801160575 A CN 2009801160575A CN 200980116057 A CN200980116057 A CN 200980116057A CN 102015086 A CN102015086 A CN 102015086A
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S·R·帕伦特
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General Electric Co
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Abstract

提供用于进料喷射器的方法和系统。进料喷射器包括导管和冷却通路，导管包括沿导管的纵向轴线延伸到远端开口的流动通路，冷却通路集成到导管并且包围远端开口。冷却通路构造成周向地围绕远端开口引导冷却剂流，其中，冷却通路包括多个轴向隔开的流动室。

Description

用于进料喷射器多冷却通道的方法和系统
技术领域
本发明大体涉及联合循环功率系统，并且更具体地涉及用于冷却进料喷射器的方法和设备。
背景技术
至少一些已知的用于发电的联合循环功率系统包括与至少一个产生功率的涡轮系统相集成的气化系统。例如，已知的气化器将燃料、空气或氧气、蒸汽和/或石灰石的混合物转化成部分被氧化气体(有时称为“合成气”)的输出。合成气供应到燃气涡轮发动机的燃烧器，燃气涡轮发动机为发电机提供功率，发电机供应电功率到电网。来自至少一些已知燃气涡轮发动机的废气供应到热回收蒸汽发生器，其产生蒸汽用于驱动蒸汽涡轮。由蒸汽涡轮产生的功率还驱动提供附加电功率到电网的发电机。
至少一些已知气化系统使用至少一个进料喷射器以供应燃料进入联接在气化系统内的反应容器。已知进料喷射器暴露于反应容器内的温度极限。具体地，已知进料喷射器的尖端暴露于可抑制进料喷射器的有效操作和/或缩短进料喷射器的使用寿命的反应温度。此外，已知进料喷射器还暴露于在反应容器内流动的合成气中的腐蚀元素。随着时间的推移，暴露于这种元素可不利地影响操作和/或缩短已知进料喷射器的使用寿命。
为了有助于防止对进料喷射器的损坏，至少一些已知气化系统使用闭合回路水系统以供应冷却水到进料喷射器。然而，冷却系统没有集成到进料喷射器并且冷却系统和喷射器之间的分离允许对喷射器的热损坏。
发明内容
在一个实施例中，进料喷射器包括导管和冷却通路，导管包括沿导管的纵向轴线延伸到远端开口的流动通路，冷却通路集成到导管并且包围远端开口。冷却通路构造成周向地围绕远端开口引导冷却剂流，其中，冷却通路包括多个轴向隔开的流动室。
在另一个实施例中，冷却喷射器尖端的方法包括供应冷却剂流到形成在喷射器尖端中的第一流动室，引导冷却剂流穿过形成在第一流动室中的多个轴向对齐、径向隔开的冷却剂通路，并且引导冷却剂流穿过轴向隔开的第二流动室。
在又一个实施例中，气化器包括压力容器和延伸穿过压力容器的进料喷射器。进料喷射器包括在进料喷射器的远端处的喷嘴尖端。进料喷射器还包括包围远端开口的集成冷却通路，其中，冷却通路构造成周向地围绕远端开口引导冷却剂流。冷却通路至少包括第一、第二和第三轴向隔开的流动室。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的示例性联合循环功率系统的示意图；
图2是可与图1中示出的联合循环功率系统一起使用的示例性气化器的示意性侧视图；
图3是图2中示出的进料喷射器的示例性实施例的侧视截面图；
图4是沿图3中示出的线A-A截取的进料喷射器的平面图；
图5是沿图3中示出的线B-B截取的进料喷射器的平面图；以及
图6是沿图3中示出的线C-C截取的进料喷射器的平面图。
具体实施方式
以下详细描述通过示例而不是通过限制示出本公开。该描述清楚地使本领域技术人员能够形成和使用本公开，并且描述本公开的若干实施例、修改、变更、替代和使用，包括目前被认为是实施本公开的最佳实施方式。本公开描述为应用于优选实施例，即提供多通道冷却到进料喷射器以改善系统性能。然而，应预期的是，本公开具有到在工业、商业和住宅应用中的管道系统和管道系统构件的普遍应用。
图1是示例性已知联合循环功率系统50的示意图。系统50通常包括主空气压缩机52、以流体连通的方式联接到压缩机52的空气分离单元54、以流体连通的方式联接到空气分离单元54的气化器56、以流体连通的方式联接到气化器56的燃气涡轮发动机10以及蒸汽涡轮58。
在操作中，压缩机52压缩被引导到空气分离单元54的环境空气。在一些实施例中，除压缩机52之外或替代地，来自燃气涡轮发动机压缩机12的压缩空气供应到空气分离单元54。空气分离单元54使用压缩空气以产生氧气由气化器56使用。更具体地，空气分离单元54将压缩空气分离成分离的氧气(O2)流和有时称为“过程气体”的气态副产物。由空气分离单元54产生的过程气体包括氮气并且本文中将称为“氮气过程气体”(NPG)。NPG也可包括其它气体，诸如但不限制于氧气和/或氩气。例如，在一些实施例中，NPG包括在大约95％与大约100％之间的氮气。O2流被引导到气化器56用于产生部分被氧化气体，本文中称为“合成气”作为燃料由燃气涡轮发动机10使用，如以下更加详细所描述的。在一些已知系统50中，至少一些NPG流从空气分离单元54排出到大气。而且，在一些已知系统50中，一些NPG流被注入燃气涡轮发动机燃烧器14内的反应区(未示出)以有助于控制发动机10的排放，并且更具体地以有助于降低燃烧温度和降低来自发动机10的一氧化氮排放。在示例性实施例中，系统50包括压缩机60，用于在注入反应区之前压缩氮气过程气体流。
气化器56将燃料、由空气分离单元54供应的O2、蒸汽和/或石灰石的混合物转化成作为燃料由燃气涡轮发动机10使用的合成气的输出。尽管气化器56可使用任何燃料，但是在一些已知系统50中，气化器56使用煤、石油焦、残油、油乳剂、沥青砂和/或其它类似燃料。在一些已知系统50中，由气化器56产生的合成气包括二氧化碳。在示例性实施例中，由气化器52产生的合成气在被引导到燃气涡轮发动机燃烧器14用于其燃烧之前在清洁装置62中进行清洁。二氧化碳(CO2)可在清洁期间从合成气中分离，并且在一些已知系统50中，可排出到大气。燃气涡轮发动机10驱动供应电功率到电网(未示出)的发电机64。来自燃气涡轮发动机10的废气被引导到热回收蒸汽发生器66，其产生蒸汽用于驱动蒸汽涡轮58。由蒸汽涡轮58产生的功率驱动提供电功率到电网的发电机68。在一些已知系统50中，来自热回收蒸汽发生器66的蒸汽供应到气化器56用于产生合成气。
此外，在示例性实施例中，系统50包括泵70，其从蒸汽发生器66供应蒸汽72到气化器56内的辐射合成气冷却器(未示出)以有助于冷却在气化器56内流动的合成气。蒸汽72被引导穿过辐射合成气冷却器，其中，水72转化成蒸汽74。蒸汽74然后返回至蒸汽发生器66用于在气化器56或蒸汽涡轮58内使用。
图2是示例性先进固体移除气化器200的示意图，其包括集成的辐射合成气冷却器300。气化器200可与诸如系统50(图1中示出)的功率系统一起使用。在示例性实施例中，气化器200包括上部壳体202、下部壳体204以及在它们之间延伸的大致圆柱形的容器主体206。进料喷射器208贯穿上部壳体202以使燃料流能够被引导进入气化器200。更具体地，流过喷射器208的燃料途经限定在喷射器208中的一个或更多个通路209并且以预定样式212通过喷嘴210排入限定在气化器200中的反应区214。燃料在进入喷嘴210之前可与其它物质混合，和/或当从喷嘴210排出时可与其它物质混合。例如，燃料在进入喷嘴210之前可与从系统50的过程中回收的细料(fine)混合和/或燃料可在喷嘴210处或在喷嘴210下游与诸如空气或氧气的氧化剂混合。
在示例性实施例中，反应区214限定为竖直定向的、大体圆柱形的空间，其以串行流体连通的方式与喷嘴210大致对齐。反应区214的外围由耐热壁216限定，耐热壁216包括诸如耐热镍铬铁合金管道218的结构基底以及大致抵抗包含在反应区214内的高温和高压的作用的耐热覆层220。在示例性实施例中，耐热壁216的出口端222包括收敛式出口喷嘴224，其有助于在反应区214中维持预定的背压，同时允许在反应区214中生成的氧化产物和合成气离开反应区214。氧化产物可包括气态副产物、通常形成在耐热覆层220上的熔渣和/或悬浮地携带在气态副产物中的精细颗粒物质。
在离开反应区214之后，可流动的熔渣和固体熔渣重力供给进入联接到底部壳体204的闭锁式料斗226。闭锁式料斗226维持将可流动的熔渣淬火成易碎固体材料的水位，易碎固体材料当从气化器200移除时可被打碎成更小碎片。在示例性实施例中，闭锁式料斗226捕获离开反应区214的精细颗粒的近似百分之九十。
在示例性实施例中，环形通路228至少部分地围绕反应区214。通路228由在内围的耐热壁216和圆柱形壳体230部分地限定，圆柱形壳体230在第一通路228的径向外围处与反应区214大致共轴地对齐。第一通路228在顶部通过上部凸缘232密封。气态副产物和任何残余精细颗粒从在反应区214中的向下方向234被引导到在通路228中的向上方向236。在出口喷嘴224处的快速改变方向有助于从气态副产物中分离精细颗粒和进行熔渣分离。
气态副产物和任何残余精细颗粒被引导向上穿过通路228至出口238。当气态副产物被引导穿过通路228时，热量可从气态副产物和精细颗粒中回收。例如，在一个实施例中，气态副产物以近似华氏2500°的温度进入通路228并且以近似华氏1800°的温度离开通路228。气态副产物和精细颗粒穿过出口238从通路228排出并且被引导进入第二环形通路240，其中，气态副产物和精细颗粒改变方向到向下的流动方向241。当气态副产物和精细颗粒流过通路240时，使用例如过热管242可回收热量，过热管242将来自气态副产物流和精细颗粒的热量传递到流过过热管242的蒸汽。例如，在一个实施例中，气态副产物以近似华氏1800°的温度进入通路240并且以近似华氏1500°的温度离开通路240。
当气态副产物流和精细颗粒到达通路240的底端244时，通路240朝闭锁式料斗226收敛。更具体地，在底端244处，气态副产物流和精细颗粒被引导向上穿过使气态副产物流和精细颗粒降低过热的喷水246。从气态副产物流和精细颗粒中移除的热量倾向于蒸发喷水246并且使精细颗粒聚集，使得精细颗粒形成落入下部壳体204中的较大的灰块。气态副产物流和残余精细颗粒在反方向上被引导朝向包围底端244的穿孔板248。水位维持为高于穿孔板248以有助于从气态副产物流中移除附加精细颗粒。当气态副产物流和残余精细颗粒渗透过穿孔板248时，包含在流中的精细颗粒夹在水中并且被携带穿过穿孔进入形成在底部壳体204中的储槽。限定在闭锁式料斗226与底部壳体204之间的间隙250使精细颗粒能够流入闭锁式料斗226，其中，有助于精细颗粒从气化器200中移除。
夹带物分离器254环绕下部壳体204的上端。更具体地，分离器254高于穿孔板248并且高于覆盖穿孔板248的水位。夹带物分离器254可以是例如气旋式或离心式分离器，其包括使流过其中的气态副产物和残余精细颗粒进行漩涡运动的切向进口或导向叶片。颗粒通过离心力向外投向分离器254的壁，其中，精细颗粒聚结并且重力供给到分离器底部壳体204。此外，任何残余精细颗粒冲击网垫，与其它颗粒聚集并且被冲到底部壳体204。
可选地，夹带物分离器254可为叶片类型，诸如人字形分离器或撞击式分离器。在人字形分离器中，气态副产物经过叶片之间并且被迫以曲折形或锯齿形样式移动。夹带的颗粒和任何液滴不能跟随气体流线，并且在聚结之前撞击叶片表面，其中，颗粒重力供给进入底部壳体204。诸如钩状物和袋状物的特征可增加到叶片的侧面以有助于改善颗粒和液滴捕集。此外，可堆集人字形格栅以提供一系列分离级。类似地，当气态副产物和精细颗粒经过弯曲叶片时，撞击式分离器形成气旋运动。自旋运动形成，其使夹带颗粒和任何液滴被迫靠向容器壁，其中，夹带颗粒和任何液滴可收集在底部壳体204中。
气态副产物流和任何残余精细颗粒进入分离器254，其中，大致全部任何残余夹带颗粒和/或液滴从气态副产物流中移除。气态副产物流穿过出口256离开气化器200用于进一步处理。
图3是进料喷射器208(图2中示出)的示例性实施例的侧视截面图。在示例性实施例中，进料喷射器208包括大致圆柱形的导管302和在喷嘴210处终止的收敛式远端304。图3中二维地示出进料喷射器的仅仅一部分。图3中的视图围绕纵向轴线306旋转以形成远端304的三维视图。远端304包括相对于轴线306收敛的径向内部侧壁308和侧壁308的直径相对的部分(图3中未示出)。径向外部侧壁310相对于内侧壁308倾斜地延伸以形成发散环形通道312，其围绕远端304周向地延伸接近喷嘴210。
在示例性实施例中，通道312通过可联接到侧壁308和310的端盖316在远侧开口314处封闭以形成第一流动室318，其构造成引导冷却剂流周向地围绕诸如喷嘴210的远端开口。在示例性实施例中，端盖316在周向焊件320和322处联接到侧壁308和310。在可选实施例中，使用其它联接方法。端盖316包括端壁324、径向内部侧壁326和径向外部侧壁328。侧壁326和328中的每个构造成配合到侧壁308和310，分别用于配合端盖316到远端304。端盖316包括径向内部隔离壁330和径向外部隔离壁332，其各大致垂直地从端壁324延伸。隔离壁330和332围绕端壁324周向地延伸。环形顶圈334联接到侧壁326和328，使得顶圈334的表面336与隔离壁330和332的远端配合。描述的各种侧壁和盖子形成围绕远端304周向地延伸的多个冷却剂通路337。
第二环形顶盖338在侧壁308与310之间联接以形成与第一流动室318轴向隔开的第二流动室340。第三轴向隔开的流动室342也形成在顶盖338与侧壁308和310之间。三个流动室318、340和342使用第一流动端口344和第二流动端口346而处于串行流体连通，该第一流动端口344形成在顶圈334中，以允许流从第一室318到第二流动室340，第二流动端口346形成在第二流动室340与第三流动室342之间的顶盖338中。
冷却剂进口348联接到侧壁328中的进口孔口350以允许冷却剂流入径向外部通路337。在可选实施例中，冷却剂进口348联接到径向内部通路341。冷却剂出口352联接到穿过侧壁310的出口孔口354，使得冷却剂可从第三流动室342流入冷却剂出口352。在示例性实施例中，冷却剂通过围绕喷射器208的外围周向地延伸的冷却回路356供应到冷却剂进口348。冷却回路356包括较大直径管道358的多个圈，其过渡到冷却管道360的较小圈的另外多个圈。冷却回路356包围进料喷射器208的外围，包括大致圆柱形的导管302和通道312的至少一部分。
在操作中，冷却剂流循环通过冷却回路356。冷却剂流的至少一部分被引导穿过冷却剂进口348并且进入径向外部通路337。冷却剂流被周向地引导穿过外部通路337并且进入附近的径向内部通路339。冷却剂流以同样的方式被周向地引导穿过每个径向内部通路直到冷却剂流到达最内部的通路，在示例性实施例中为通路341。冷却剂流然后被引导穿过端口344进入第二流动室340。冷却剂流被周向地引导穿过第二流动室340至端口346，在此处，冷却剂流被引导进入第三流动室342。冷却剂流被周向地引导穿过第三流动室342至冷却剂出口352，在此处，冷却剂流被引导进入冷却回路356的冷却剂返回部分。
图4是沿线A-A(图3中示出)截取的进料喷射器208的平面图。进料喷射器208包括大致同心地围绕轴线306的侧壁326和328与隔离壁330和332布置。隔离壁330和332不完全地包围导管209，而是包括开口以允许冷却剂流从径向外部通路被引导到附近的径向内部通路以有助于冷却剂的螺旋流穿过第一流动室318。在示例性实施例中，流动室318使用在邻近的侧壁和隔离壁之间延伸的分流器壁以三通路螺旋进行构造。第一分流器壁402在侧壁328与隔离壁332之间联接以将流从通路337引导到通路339。第二分流器壁404在隔离壁332与隔离壁330之间联接以将流从通路339引导到通路341。第三分流器壁406在隔离壁330与侧壁326之间联接以防止从通路339直接到端口344的短路流。
图5是沿线B-B(图3中示出)截取的进料喷射器208的平面图。分流器壁502在侧壁310与侧壁308之间联接以防止从端口344直接到端口346的短路流。
图6是沿线C-C(图3中示出)截取的进料喷射器208的平面图。第三流动室342将流从端口346引导到出口352。
以上描述的冷却气化器进料喷射器的方法和系统节省成本并且高度可靠。该方法和系统有助于进料喷射器使用多冷却通道路径进行冷却，以基于相对反应区的位置或路径提供最佳冷却流。系统包括在进料喷射器尖端底部表面附近的冷却通道中的螺旋路径，并且在第二和第三层通道中通道截面面积增加以有助于消除喷射器壁的变薄和提供增强的冷却。因此，本发明的以上描述的实施例有助于以节省成本的并且可靠的方式操作部分氧化系统。
尽管本公开的实施例依据各种特定实施例进行描述，但是将认识到的是，本公开的实施例可与在权利要求的精神和范围内的改变一起进行实践。

Claims (20)

1.一种进料喷射器，包括：
导管，其包括沿所述导管的纵向轴线延伸到远端开口的流动通路；和
冷却通路，其集成到所述导管并且包围所述远端开口，所述冷却通路构造成周向地围绕所述远端开口引导冷却剂流，所述冷却通路包括多个轴向隔开的流动室。
2.根据权利要求1所述的进料喷射器，其特征在于，所述冷却通路在所述通路朝向所述远端开口的方向上发散。
3.根据权利要求1所述的进料喷射器，其特征在于，所述多个轴向隔开的流动室包括包围所述远端开口的第一流动室。
4.根据权利要求3所述的进料喷射器，其特征在于，所述第一流动室包括多个轴向对齐、径向隔开的流动通路。
5.根据权利要求3所述的进料喷射器，其特征在于，径向内部流动通路与轴向对齐的径向外部流动通路以流体连通的方式联接。
6.根据权利要求3所述的进料喷射器，其特征在于，所述第一流动室包括穿过多个轴向对齐、径向隔开的流动通路的径向螺旋流动路径。
7.根据权利要求6所述的进料喷射器，其特征在于，所述径向螺旋流动路径包括径向朝外螺旋流动路径，其穿过邻近所述导管的径向内部第一流动通路、穿过邻近的径向外部第二流动通路并且穿过径向最外部第三流动通路。
8.根据权利要求7所述的进料喷射器，其特征在于，径向最外部流动通路与轴向隔开的邻近流动室以流体连通的方式联接。
9.根据权利要求6所述的进料喷射器，其特征在于，所述径向螺旋流动路径包括径向朝内螺旋流动路径，其穿过邻近所述导管的径向最外部第一流动通路、穿过邻近的径向内部第二流动通路并且穿过径向内部第一流动通路。
10.根据权利要求9所述的进料喷射器，其特征在于，径向最内部流动通路与轴向隔开的邻近流动室以流体连通的方式联接。
11.根据权利要求1所述的进料喷射器，其特征在于，所述多个轴向隔开的流动室包括轴向地邻近所述第一流动室的第二流动室，所述第二流动室包围所述导管。
12.一种冷却喷射器尖端的方法，所述方法包括：
供应冷却剂流到形成在所述喷射器尖端中的第一流动室；
引导所述冷却剂流穿过形成在所述第一流动室中的多个轴向对齐、径向隔开的冷却剂通路；以及
引导所述冷却剂流穿过轴向隔开的第二流动室。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法还包括引导所述冷却剂流从所述第二流动室穿过轴向隔开的第三流动室。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，引导所述冷却剂流穿过多个轴向对齐、径向隔开的冷却剂通路包括引导所述冷却剂流，其中，每个随后的通路的截面面积从在前的通路的截面面积发生变化。
15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，引导所述冷却剂流穿过轴向隔开的第二流动室包括引导所述冷却剂流，其中，所述第二流动室的截面面积不同于所述第一流动室的截面面积。
16.一种气化器，包括：
压力容器；和
进料喷射器，其延伸穿过所述压力容器并且包括在所述进料喷射器的远端处的喷嘴尖端，所述进料喷射器还包括包围所述远端开口的集成冷却通路，所述冷却通路构造成周向地围绕所述远端开口引导冷却剂流，所述冷却通路至少包括第一、第二和第三轴向隔开的流动室。
17.根据权利要求16所述的气化器，其特征在于，所述第一流动室包括多个轴向对齐、径向隔开的流动通路。
18.根据权利要求16所述的气化器，其特征在于，径向内部流动通路与轴向对齐的径向外部流动通路以流体连通的方式联接。
19.根据权利要求16所述的气化器，其特征在于，所述第一流动室包括穿过多个轴向对齐、径向隔开的流动通路的径向螺旋流动路径。
20.根据权利要求16所述的气化器，其特征在于，所述多个轴向隔开的流动室包括轴向地邻近所述第一流动室的第二流动室，所述第二流动室包围所述导管。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103254940A (zh) * 2012-02-16 2013-08-21 通用电气公司 用于冷却燃料喷射器的系统和方法
CN109609368A (zh) * 2018-11-28 2019-04-12 浙江鑫甬生物化工股份有限公司 生物转化法生产丙烯酰胺的水合釜外循环进料冷却装置

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8769964B2 (en) * 2010-01-05 2014-07-08 General Electric Company System and method for cooling syngas produced from a gasifier
US8663348B2 (en) 2010-08-11 2014-03-04 General Electric Company Apparatus for removing heat from injection devices and method of assembling same
US8475545B2 (en) 2011-03-14 2013-07-02 General Electric Company Methods and apparatus for use in cooling an injector tip
US20120273176A1 (en) * 2011-04-29 2012-11-01 General Electric Company Systems and methods for cooling gasification products
US9109171B2 (en) 2013-11-15 2015-08-18 General Electric Company System and method for gasification and cooling syngas
EP3492425A1 (en) * 2017-12-01 2019-06-05 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Partial-oxidation burner

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE792759A (fr) * 1971-12-15 1973-06-14 Texaco Development Corp Bruleur pour generateur de gaz de synthese
US3828850A (en) * 1973-07-12 1974-08-13 Black Sivalls & Bryson Inc High temperature material introduction apparatus
DE3219316A1 (de) * 1982-05-22 1983-11-24 Ruhrchemie Ag, 4200 Oberhausen Verfahren und vorrichtung zur herstellung von synthesegas durch partielle oxidation von kohle-wasser-suspensionen
US4743194A (en) * 1987-03-13 1988-05-10 Texaco Inc. Cooling system for gasifier burner operating in a high pressure environment
US4887962A (en) * 1988-02-17 1989-12-19 Shell Oil Company Partial combustion burner with spiral-flow cooled face
US4865542A (en) * 1988-02-17 1989-09-12 Shell Oil Company Partial combustion burner with spiral-flow cooled face
PL190137B1 (pl) * 1997-06-06 2005-11-30 Ge Energy Usa Sposób chłodzenia wtryskiwacza zasilającego reaktor zgazowywania i urządzenie do chłodzenia wtryskiwacza zasilającego reaktor zgazowywania
US6228224B1 (en) * 1998-08-04 2001-05-08 Texaco Inc. Protective refractory shield for a gasifier
US6892654B2 (en) * 2002-04-18 2005-05-17 Eastman Chemical Company Coal gasification feed injector shield with oxidation-resistant insert
US6802178B2 (en) * 2002-09-12 2004-10-12 The Boeing Company Fluid injection and injection method
US6755359B2 (en) * 2002-09-12 2004-06-29 The Boeing Company Fluid mixing injector and method
US7575612B2 (en) * 2005-10-31 2009-08-18 General Electric Company Methods and systems for gasification system waste gas decomposition
CN201228965Y (zh) * 2007-08-06 2009-04-29 国际壳牌研究有限公司 燃烧器
CN101363626B (zh) * 2007-08-06 2015-05-20 国际壳牌研究有限公司 制造燃烧器前脸的方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103254940A (zh) * 2012-02-16 2013-08-21 通用电气公司 用于冷却燃料喷射器的系统和方法
CN109609368A (zh) * 2018-11-28 2019-04-12 浙江鑫甬生物化工股份有限公司 生物转化法生产丙烯酰胺的水合釜外循环进料冷却装置

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