DE60120674T2 - Geschraubtes heizschild für die vorderseite einer brennerdüse - Google Patents
Geschraubtes heizschild für die vorderseite einer brennerdüse Download PDFInfo
- Publication number
- DE60120674T2 DE60120674T2 DE60120674T DE60120674T DE60120674T2 DE 60120674 T2 DE60120674 T2 DE 60120674T2 DE 60120674 T DE60120674 T DE 60120674T DE 60120674 T DE60120674 T DE 60120674T DE 60120674 T2 DE60120674 T2 DE 60120674T2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- thread
- heat shield
- burner nozzle
- annular
- annular channel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 21
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims abstract description 15
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000013011 mating Effects 0.000 claims abstract 2
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 4
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 4
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 3
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 36
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 26
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 13
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 12
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 9
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 7
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 7
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 7
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 5
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 5
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 5
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 4
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 4
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 3
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003250 coal slurry Substances 0.000 description 3
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 3
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 description 3
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 3
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005465 channeling Effects 0.000 description 2
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 2
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 2
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 150000003464 sulfur compounds Chemical class 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 230000000254 damaging effect Effects 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 239000011214 refractory ceramic Substances 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
- C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
- C01B3/36—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using oxygen or mixtures containing oxygen as gasifying agents
- C01B3/363—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using oxygen or mixtures containing oxygen as gasifying agents characterised by the burner used
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
- C10J3/46—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
- C10J3/48—Apparatus; Plants
- C10J3/50—Fuel charging devices
- C10J3/506—Fuel charging devices for entrained flow gasifiers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
- C10J3/72—Other features
- C10J3/74—Construction of shells or jackets
- C10J3/76—Water jackets; Steam boiler-jackets
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D1/00—Burners for combustion of pulverulent fuel
- F23D1/005—Burners for combustion of pulverulent fuel burning a mixture of pulverulent fuel delivered as a slurry, i.e. comprising a carrying liquid
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
- F23D14/72—Safety devices, e.g. operative in case of failure of gas supply
- F23D14/76—Protecting flame and burner parts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2200/00—Details of gasification apparatus
- C10J2200/15—Details of feeding means
- C10J2200/152—Nozzles or lances for introducing gas, liquids or suspensions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/12—Heating the gasifier
- C10J2300/1223—Heating the gasifier by burners
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D2900/00—Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
- F23D2900/00018—Means for protecting parts of the burner, e.g. ceramic lining outside of the flame tube
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Gas Burners (AREA)
- Nozzles For Spraying Of Liquid Fuel (AREA)
Description
- HINTERGRUND DER ERFINDUNG
- Gebiet der Erfindung
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung für eine Partialoxidations-Synthesegaserzeugung von Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Wasserstoff aus der Verbrennung einer fossilen Brennstoffquelle bei Anwesenheit von Wasser und Sauerstoff. Im Besonderen betrifft die vorliegende Erfindung ein Abschirmmittel zum Schützen der der Verbrennung zugewandten Oberfläche einer Brennstoffeinspritzbrenneranordnung, welche in einer Synthesegasverbrennungskammer verwendet wird. Im Besonderen betrifft die vorliegende Erfindung ein Mittel zum Befestigen eines Hitzeschilds an der Oberfläche des Kühlwassermantels.
- Hintergrund der Erfindung
- Synthesegasmischungen, welche Kohlenmonoxid und Wasserstoff umfassen, sind kommerziell wichtig als eine Quelle gasförmigen Ausgangsmaterials, wie beispielsweise Wasserstoff, für Hydrierungsreaktionen und als eine Quelle von Beschickungsgas für die Synthese von Kohlenwasserstoffen, sauerstoffenthaltenden organischen Verbindungen oder Ammoniak.
- Allgemein wird bei einem Synthesegasbetrieb ein Brennstoffstrom, der hauptsächlich aus einer pumpbaren Aufschlämmung aus fein gemahlener Kohle und Wasser besteht, zusammen mit einem Oxidiermittel in die feuerfest ausgekleidete Brennkammer des Synthesegasgenerators eingesprüht. Das Oxidationsgas enthält wesentliche Mengen an freiem Sauerstoff, um die Verbrennungsreaktion der Kohle zu unterstützen. Die Verbrennungsreaktionskomponenten des Brennstoffs und des Oxidationsmittels werden unter einem erheblichen Druck, typischerweise von ca. 80 bar, in die Synthesegasverbrennungskammer eingesprüht. In der Verbrennungskammer wird ein Heißgasstrom bei einer Temperatur im Bereich von ca. 700°C bis ca. 2.500°C und bei einem Druck im Bereich von ca. 1 bis ca. 300 Atmosphären, und insbesondere von ca. 10 bis ca. 100 Atmosphären, erzeugt. Der ausströmende Rohgasstrom vom Gaserzeuger umfasst solche Gase wie Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, und kann andere Gase umfassen, wie beispielsweise Methan, Wasserstoffsulfid und Stickstoff, und zwar abhängig von der Brennstoffquelle und den Reaktionsbedingungen.
- Die teilweise Verbrennung eines Schwefel enthaltenden Kohlenwasserstoffbrennstoffs, wie beispielsweise Kohle, mit sauerstoffangereicherter Luft oder mit relativ reinem Sauerstoff, um Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Wasserstoff herzustellen, stellt einmalige Probleme dar, welche normalerweise auf dem Brennergebiet nicht auftreten. Es ist beispielsweise notwendig, ein sehr schnelles und vollständiges Mischen der Reaktanten zu bewirken, als auch spezielle Vorsichtsmaßnahmen zu treffen, um den Brenner oder den Mischer vor einem Überhitzen zu schützen. Typischerweise ist die Brennstoffeinspritzdüse, welche die Verbrennungskammer bedient, so angeordnet, dass der Aufschlämmungsbrennstoffstrom einen ersten Oxidationsgasstrom entlang des axialen Kerns der Düse konzentrisch umgibt. Ein zweiter Oxidationsgasstrom umgibt den Brennstoffstromring als ein größerer, im Wesentlichen konzentrischer Ring. Radial eine äußere Wand des äußeren Oxidationsgaskanals umgebend befindet sich ein ringförmiger Kühlwassermantel mit einer im Wesentlichen flachen endflächigen Wärmesenke, die in einer Ebene im Wesentlichen senkrecht zur Düsenausgabeachse ausgerichtet ist. Kühlwasser wird von der Außenseite der Verbrennungskammer in direkten Kontakt mit der Rückseite der Wärmesenkenendfläche zur Wärmeleitextraktion geführt.
- Wegen der Reaktivität von Sauerstoff- und Schwefel-Kontaminaten mit dem Brennermetall ist es notwendig, zu verhindern, dass die Brennerelemente solche Temperaturen erreichen, bei denen eine schnelle Oxidation und Korrosion stattfindet. Unter diesem Gesichtspunkt ist es essentiell, dass die Reaktion zwischen dem Kohlenwasserstoff und dem Sauerstoff vollständig außerhalb des eigentlichen Brenners stattfindet und eine lokalisierte Konzentration brennbarer Mischungen an oder in der Nähe der Oberflächen der Brennerelemente verhindert wird. Obwohl die Reaktion hinter dem Auslasspunkt vom Brenner stattfindet, sind die Brennerelemente einer Aufheizung durch Strahlung von der Verbrennungszone und durch turbulente Umwälzung der Brenngase unterworfen.
- Darüber hinaus wird angenommen, dass ein Zusammenfluss eines umwälzenden Gasflussstroms mit dem Düsenemissionsstrom einen stehenden Wirbel eines heißen, turbulenten Verbrennungsprodukts erzeugt, welches hoch-korrosive Schwefelverbindungen enthält. Diese heißen, korrosiven Verbindungen umgeben die Düsenauslassöffnung auf eine turbulente Art und überstreichen die Hitzeschildvorderseite am Zusammenfluss.
- Aus diesen und anderen Gründen sind Brenner nach dem Stand der Technik gekennzeichnet durch Fehlfunktionen aufgrund von Metallkorrosion um die Brennerspitzen herum, sogar dann, wenn diese Elemente wassergekühlt worden sind, und wobei die Reaktionspartner vorgemischt und von dem Brenner bei Flussraten über der Rate der Flammenausbreitung herausgespritzt werden.
- Anstrengungen, um diese schädlichen Effekte an der Einspritzdüse zu verbessern, sind offenbart worden. Beispielsweise offenbart
US 5,934,206 ein Hitzeschild mit einer Vielzahl von Keramikkacheln, von denen jede die Endfläche eines entsprechenden Bogensegments des Rings um die Düse abdeckt. Die Kacheln werden aus einer feuerfesten Keramik oder einem anderen Material mit hohem Schmelzpunkt als separate Elemente gebildet. Die separaten Kacheln werden an der Kühlmantelendfläche mittels einer Hochtemperaturlötverbindung befestigt. -
US 5,954,491 offenbart ein keramisches Hitzeschild, welches mechanisch über der Wassermantelendfläche der Einspritzdüse befestigt ist. Dieses Hitzeschild wird als ein umlaufender Ring oder Kreisring um die Düsenöffnung herum ausgebildet. Die äußere Fläche des Hitzeschildes ist im Wesentlichen glatt und ununterbrochen, um eine minimale Berührung mit den Reaktionsgasen zu bewirken, als auch eine verringerte Gelegenheit für reaktive Kombinationen. Die innere Fläche des Hitzeschildes, d.h., diejenige Seite, welche der Wassermantelendfläche benachbart ist, umfasst eine Vielzahl von Sockelpaaren, wobei jedes Paar sich in radialer Ausrichtung um den Hitzeschildring befindet. Ein Bajonettkanal erstreckt sich von dem äußeren Umfang des Hitzeschildes, zwischen und parallel mit der äußeren und der inneren Hitzeschildfläche, und durch jedes Sockelpaar. Eine entsprechende Zahl von Befestigungsstutzen erstreckt sich von der Wassermantelendfläche. Die Stutzen sind geeignet angeordnet, um mit den Sockeln einzurasten. Jeder Stutzen umfasst eine Öffnung, welche sich axial mit entsprechenden Bajonettkanalbohrungen ausrichtet. Mit dem Hitzeschild in Position gegen den Wassermantelendfläche, und mit den Endflächenstutzen die Hitzeschildsockel durchdringend, werden Bajonettdrähte entlang der radialen Kanalbohrung eingeführt, um das Hitzeschild mit der Wassermantelendfläche an vielfachen Befestigungspunkten zu verriegeln. -
US 5,947,716 offenbar ein Hitzeschild mit einem Paar von Ringen, wobei jeder Ring ein voller Ring um die Düsenachse ist, welcher nur einen radialen Bereich des gesamten Wassermantelflächenrings gegenüberliegt oder abschirmt. Ein innerer Ring ist mechanisch an der metallischen Düsenstruktur durch Vernetzen von Segmenten um die Düsenachse herum befestigt. Die externen Elemente dieser Segmente (Stutzen) sind integrale Überstände von der äußeren Kegeloberfläche der Brennerlippe. Jeder der drei Stutzen, die sich von der äußeren Kegellippe erstrecken, ist ein gebo gener Bereich einer unabhängigen Ringrippe. Der innere Umfang des inneren Hitzeschildrings wird mit einem Kanal gebildet, der eine entsprechende Zahl von Einschnitten in der Wand aufweist, um die entsprechenden äußeren Stutzenelemente aufzunehmen und durchzuführen. Wenn er zusammengesetzt ist, wird der innere Hitzeabschirmring gegen eine Drehung durch einen punktgeschweißten Metallstab gesichert, welcher an die Düsenkühlmantelfläche in einer Aussparung in dem äußeren Umfang des inneren Rings angelegt wird. Zusätzlich wird der äußere Umfang des inneren Hitzeschildrings mit einer Stufenkante oder Überlappung von ungefähr einer halben Dicke gebildet, welcher eine entsprechende Stufenkante oder Überlappung auf dem inneren Durchmesser eines äußeren Hitzeschildrings überlappt. Der äußere Hitzeschildring wird mit der Wassermantelfläche mittels eines zweiten Satzes externer Stutzenelemente befestigt, welche sich von dem äußeren Umfang der Wassermantelfläche erstrecken. Eine Manschettenklammer um den Umfang des äußeren Hitzeschildrings stellt einen strukturellen Kanal zum Aufnehmen des äußeren Satzes der Wassermantelstutzen dar. Der äußere Hitzeschildring wird auch durch einen punktgeschweißten Stab oder Stange in Position gehalten. -
US 5,273,212 offenbart eine abgeschirmte Brennerummantelung mit einzelnen keramischen Plättchen, welche benachbart zueinander in einer mosaikartig oberflächenabdeckenden Art angeordnet sind. -
US 5,941,459 offenbart einen ringförmigen feuerfesten Einsatz, welcher mit der Brennstoffeinspritzdüse an einem flussabwärts gelegenen Ende in der Nähe des Düsenauslasses ineinander greift. Eine am flussabwärts gelegenen Ende der Brennstoffeinspritzdüse gebildete Aussparung nimmt den ringförmigen feuerfesten Einsatz auf. -
EP 0 362 997 A1 offenbart ein Hitzeschild für die mittige Ausgabeöffnung einer Zweiflüssigkeitsdüse zum Zerstäuben bzw. Atomisieren einer Flüssigkeit mit einem Gas. Das Hitzeschild umfasst einen Haltering zum Halten einer außenliegenden Erweiterungsauskleidung für die Öffnung. Die Auskleidung ist mit dem Haltering mittels eines geschraubten Eingriffs befestigt. - Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen hitzeabgeschirmten Brenner für eine Synthesegaserzeugung bereitzustellen, welcher im Aufbau einfach und beim Betrieb kostengünstig ist.
- Um diese Aufgabe zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung unter einem Gesichtspunkt eine Brennerdüsenanordnung nach Anspruch 1 bereit. Unter einem weiteren Gesichtspunkt stellt die vorliegende Erfindung eine Brennerdüsenanordnung nach Anspruch 9 bereit.
- Eine erfindungsgemäße Synthesegaserzeugungs-Brennerdüse kann eine größere Lebensdauererwartung und eine verringerte Korrosionsrate aufweisen. Ihr Hitzeschild kann metallische Elemente der Düse vor korrosiven Verbrennungsgasen schützen.
- In einer Ausführungsform weist die Brennerdüsenanordnung einen Brennerauslass zum Erlauben des Flusses von flüssigem kohlenstoffhaltigem Brennstoff und Sauerstoff enthaltenden Strömen in die Synthesegaserzeugungskammer auf und umfasst eine Kühlkammer, welche den Brennerauslass konzentrisch umgibt. Die Kühlkammer umfasst eine ringförmige Hitzesenke mit einer flachen Endfläche, welche in Richtung der Synthesegaserzeugungskammer angeordnet ist. Die ringförmige Endfläche ist allgemein in einer Ebene ausgerichtet, welche im Wesentlichen senkrecht zur Düsenausgabeachse angeordnet ist. Kühlwasser wird von außerhalb der Verbrennungskammer in direktem Kontakt mit der Rückseite der Wärmesenkenendfläche zur Wärmeableitung zirkuliert. Die Düsenanordnung umfasst ein Hitzeschild mit einer inneren Oberfläche, das eine Oberfläche benachbart zu, und vorzugsweise in Berührung mit, der ringförmigen Oberfläche der Wärmesenke aufweist. Das Hitzeschild weist eine äußere Oberfläche auf, welche in Richtung der Synthesegaserzeugungskammer angeordnet ist. Um das Hitzeschild der Brennerdüsenanordnung auf eine Art zu befestigen, welche einen engen Kontakt zwischen der ringförmigen Oberfläche der Wärmesenke und der inneren Oberfläche des Hitzeschildes vereinfacht, wird ein Gewindemittel verwendet.
- Diese und andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann bei Betrachtung der folgenden Beschreibung und der zugehörigen Zeichnungen klar, wobei gleiche Teile gleichartige Bezugsziffern aufweisen.
- KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist eine teilweise Schnittdarstellung einer Synthesegaserzeugungs-Verbrennungskammer und eines Brenners. -
2 ist ein Detail der Verbrennungskammergasdynamik an der Brennerdüsenfläche. -
3 ist eine Querschnittsansicht der Brennerdüse aus1 , welche mit einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hitzeschilds ausgestattet ist. -
3A ist eine vergrößerte Explosionsansicht der Querschnittsansicht aus3 entlang der Achse3A . -
3B ist eine vergrößerte Explosionsansicht einer Ausführungsform des Hitzeschildes aus3A , welche die an der inneren Oberfläche des Hitzeschild-verbindenden Kanals angeordneten Gewinde zeigt. -
3C ist eine vergrößerte Explosionsansicht einer weiteren Ausführungsform des Hitzeschilds aus3A , welche die an der äußeren Oberfläche des Hitzeschild-verbindenden Kanals angeordneten Gewinde zeigt. -
4 ist eine Draufsicht auf eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform, wobei die ringförmige Kühloberfläche, dargestellt entlang der Linie 4-4 aus3 , eine Vielzahl von Gewindeüberständen zeigt, welche sich von der Oberfläche zum Eingriff mit entsprechenden Gewindekanälen in dem Hitzeschild erstrecken. -
5 ist eine Querschnittsansicht, welche eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform darstellt, wobei das Hitzeschild einen Gewindeüberstand umfasst, welcher sich von der Oberfläche zum Eingriff mit einem zugehörigen ringförmigen Gewindekanal in der ringförmigen Kühloberfläche erstreckt. -
6 ist eine Querschnittsansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform, wobei sowohl das Hitzeschild als auch die ringförmige Kühloberfläche einen Kanal aufweisen, und ein Gewindehaltering daran angepasst ist, in Eingriff mit beiden Kanälen gebracht zu werden. - GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
- Bezug nehmend auf
1 ist eine teilweise Ausschnittsansicht eines Synthesegaserzeugungsbehälters10 gezeigt. Der Behälter10 umfasst eine strukturelle Hülle12 und ein innerer feuerfester Mantel14 um eine umfasste Verbrennungskammer16 herum. Von der Hüllenwand sich nach außen erstreckend befindet sich ein Brennermontagehals18 zum Tragen einer länglichen Brennstoffeinspritz-Brenneranordnung20 innerhalb des Reaktionsbehälters. Die Brenneranordnung20 ist so ausgerichtet und angeordnet, dass die Fläche22 des Brenners im Wesentlichen fluchtend mit der inneren Oberfläche des feuerfesten Einsatzes14 liegt. Ein Brennermontageflansch24 befestigt die Brenneranordnung20 an einem Montagehalsflansch19 des Behälters10 , um die Brenneranordnung20 daran zu hindern, während des Betriebs ausgestoßen zu werden. - Obwohl nicht gewünscht wird, durch irgendeine Theorie festgelegt zu werden, wird angenommen, dass die
1 und2 teilweise das interne Gaszirkulationsmuster innerhalb der Verbrennungskammer darstellen. Gasflussrichtungspfeile26 werden durch die hohe Temperatur und Verbrennungsbedingungen innerhalb der Verbrennungskammer16 angetrieben. Abhängig vom Brennstoff und der angelegten Reaktionsrate können Temperaturen entlang eines Reaktionskerns28 bis zu 2.500°C erreichen. Wenn sich das Reaktionsgas in Richtung des Endes der Synthesegaserzeugungskammer16 abkühlt, wird der Hauptteil des Gases in eine Löschkammer gezogen, welche ähnlich zu der für das inUS 2,809,104 erzeugte Synthesegasverfahren ist. Jedoch breitet sich ein kleinerer Prozentanteil des Gases radial von dem Kern28 aus, um an den Umgebungswänden der Reaktionskammer abzukühlen. Die Umwälzungsgasschicht wird nach oben zur oberen Mitte der Reaktionskammer gedrückt, wo sie in den turbulenten Abwärtsfluss der Verbrennungssäule gezogen wird. In Bezug auf das Modell nach dem Stand der Technik aus2 wird am Zusammenfluss des Umwälzungsgases mit dem Hochgeschwindigkeitskern28 ein toroidförmiger Wirbelfluss27 erzeugt, welcher die Brennerkopffläche22 turbulent überstreicht, wodurch Möglichkeiten für eine chemische Reaktion zwischen dem Brennerkopfflächenmaterial und den hoch reaktiven, korrosiven Bestandteilen erhöht werden, welche in dem Verbrennungsproduktumwälzungsstrom mitgeführt werden. - Bezüglich der
1 und3 umfasst die Brenneranordnung20 eine Einspritzdüsenanordnung30 , welche drei konzentrische Düsenhüllen und einen äußeren Kühlwassermantel umfasst. Die innere Düsenhülle32 gibt von einer axialen Bohrungsöffnung33 das Oxidationsgas aus, welches entlang einer oberen Anordnungsachsenleitung42 zugeführt wird. Die mittlere Düsenhülle34 führt die Kohleaufschlämmung, welche zum oberen Anordnungsanschluss44 in die Verbrennungskammer16 geliefert wird. Als ein verflüssigter Feststoff wird diese Kohleaufschlämmung vom ringförmigen Raum36 extrudiert, welcher durch die innere Hüllwand32 und die mittlere Hüllwand34 definiert wird. Die äußere Oxidationsgasdüsenhülle46 umgibt den äußeren Düsenausgabering48 . Der obere Anordnungsanschluss45 beliefert den äußeren Düsenausgabering mit einem zusätzlichen Strom von Oxidationsgas. - Zentralisierende Rippen
50 und52 erstrecken sich seitlich von der äußeren Oberfläche der inneren und der mittleren Düsenhüllenwände32 und34 , um ihre entsprechenden Hüllen relativ zur Längsachse der Brenneranordnung20 koaxial zentriert zu halten. Es wird klar sein, dass die Struktur der Rippen50 und52 unterbrochene Bänder um die innere und die mittlere Hülle bildet und einen geringen Widerstand gegen den Fluidfluss innerhalb der entsprechenden ringförmigen Räume bietet. - Wie in größerer Genauigkeit in
US 4,502,633 beschrieben, deren gesamte Offenbarung hierin durch Bezug eingebracht wird, sind sowohl die interne Düsenhülle32 und die mittlere Düsenhülle34 relativ zur äußeren Düsenhülle46 zum Zweck einer Änderung der Flusskapazität axial einstellbar. Wenn die mittlere Düse34 axial von der konisch kegelförmigen inneren Oberfläche der äußeren Düse46 verschoben wird, wird der äußere Ausgabering48 vergrößert, um einen größeren Sauerstoffgasfluss zu erlauben. Wenn auf ähnliche Weise die äußere konische Oberfläche der inneren Düse32 axial in Richtung der inneren konischen Oberfläche der Zwischendüse34 gezogen wird, wird die Kohleaufschlämmungsausgabefläche36 verringert. - Die äußere Düsenhülle
46 umgebend ist ein Kühlfluidmantel60 mit einem ringförmigen Endverschluss62 . Eine Kühlfluidleitung64 führt Kühlmittel, wie beispielsweise Wasser, vom oberen Anordnungszuführungsanschluss64 direkt zur inneren Oberfläche der Endverschlussplatte62 . Flusskanalisierende Prallwände66 steuern den Pfad des Kühlmittelflusses um die äußere Düsenhülle, um eine im Wesentlichen gleichförmige Hitzeabführung sicherzustellen und um zu verhindern, dass das Kühlmittel kanalisiert und lokalisierte heiße Stellen erzeugt. Der Endverschluss62 umfasst eine Düsenlippe70 , welche eine Auslassöffnung oder Abgabeöffnung zum Zuführen von Reaktionsmaterialien in die Einspritzbrenneranordnung20 definiert. - Nun Bezug nehmend auf die
3 bis4 umfasst das ebene Ende des Kühlmantels62 eine ringförmige Oberfläche72 , welche der Verbrennungskammer16 gegenüberliegend angeordnet ist. Von der ringförmigen Oberfläche72 erstreckt sich ein Gewindehaltemittel74 zum Befestigen eines Hitzeschilds76 an der Brennerdüseneinspritzanordnung30 . Das Gewindehaltemittel74 umfasst einen Gewindeüberstand bzw. einen mit einem Gewinde ausgerüsteten Überstand, welcher integral mit der ringförmigen Oberfläche72 ausgeführt sein kann, d.h., aus einem festen Metallstück ausgearbeitet sein kann, welches die ringförmige Oberfläche72 umfasst. Alternativ kann das Haltemittel74 ein getrenntes Element sein, das mit der ringförmigen Oberfläche72 befestigt ist, in welchem Fall der Überstand74 an der ringförmigen Oberfläche72 unter Verwendung von dem Fachmann bekannten Verfahren befestigt werden kann, wie beispielsweise dadurch, dass es geschweißt, angeschraubt, hartgelötet und dergleichen wird. Der Gewindeüberstand74 , der sich von der ringförmigen Oberfläche72 erstreckt, kann ein durchgängiges Element sein, wie beispielsweise ein Ring oder eine Vielzahl von beabstandeten, separaten Elementen, welche vorzugsweise zumindest eine gebogene Oberfläche umfassen und zylindrisch oder halbkreisförmig geformt sein können. - Typischerweise besteht die ringförmige Oberfläche
72 des Kühlmantels aus Metalllegierungsmaterialien mit einer Kobaltbasis. Ein Problem bei diesem Material ist, dass dann, wenn es für eine Kohle mit hohem Schwefelanteil verwendet wird, welche innerhalb der geschlossenen Verbrennungskammer reagiert, um Schwefel enthaltende Verbindungen zu erzeugen, diese Schwefelverbindungen innerhalb der Reaktionskammer16 dazu neigen, mit diesen kobaltbasierten Metalllegierungsmaterialien zu reagieren, wodurch eine Korrosion entsteht. Eine selbsterhaltende Korrosion wird aufrechterhalten, welche letztendlich mit einer Fehlfunktion der Brenneranordnung beendet wird. Obwohl Kobalt das zur Konstruktion der ringförmigen Oberfläche72 bevorzugte Material ist, können auch andere Legierungen mit einem Hochtemperaturschmelzpunkt verwendet werden, wie beispielsweise Molybdän oder Tantal. - Der Gewindeüberstand
74 umfasst eine innere Oberfläche78 und eine äußere Oberfläche80 . Wie hierin verwendet, beschreiben die Ausdrücke "innen" und "außen" eine Position relativ zur axialen Öffnung33 der Brenneranordnung, wobei eine "innere" Oberfläche näher an der Öffnung33 positioniert ist und eine "äußere" Oberfläche relativ weiter von der Öffnung33 angeordnet ist. Bezug nehmend auf die3B und3C umfasst der Gewindeüberstand74 einen Satz von Gewinden82 auf zumindest der inneren Oberfläche78 und/oder der äußeren Oberfläche80 . - Das erfindungsgemäße Hitzeschild
66 umfasst eine erste Oberfläche84 und eine gegenüberliegende zweite Oberfläche86 . Die erste Oberfläche84 ist daran angepasst, benachbart zur, und vorzugsweise in Berührung mit, der ringförmigen Oberfläche72 des Kühlmantels60 angeordnet zu werden, und die zweite Oberfläche86 ist in Richtung der Verbrennungskammer16 ausgerichtet. Das Hitzeschild76 weist einen ringförmigen Kanal88 auf, der in der ersten Oberfläche84 gebildet ist. Der Kanal88 wird definiert durch gegenüberliegende, im Wesentlichen parallele und innere und äußere Wände90 bzw.92 . Wie in den3B und3C zu erkennen ist, ist der Kanal88 in Ausrichtung mit den Gewindeüberständen74 angeordnet und weist eine Tiefe auf, welche im Wesentlichen der Höhe H des Überstands74 ent spricht. Vorzugsweise ist die Tiefe des Kanals88 etwas größer als die Höhe H des Überstands, um sicherzustellen, dass die ringförmige Oberfläche72 des Kühlmantels in Kontakt mit der ersten Oberfläche84 des Hitzeschildes sein wird. Dies vereinfacht eine Wärmeleitung vom Hitzeschild76 zum Kühlwasserumlauf im Kühlfluidmantel60 . Zumindest eine der Wände90 oder92 des Kanals88 umfasst Gewinde94 , die daran angepasst sind, zusammenwirkend mit den Gewinden82 an den Überständen in Eingriff gebracht zu werden, wodurch das Hitzeschild76 nahe an der ringförmigen Oberfläche72 zu befestigt und gehalten wird. - Wünschenswerterweise umfasst der Gewindeüberstand
74 eine gebogene äußere Oberfläche. Vorzugsweise ist der Gewindeüberstand74 als kreisförmige Anordnung ausgebildet. Der Überstand kann ein Einzelstückelement sein, wie beispielsweise ein Ring, oder aus einer Vielzahl von Überständen bestehen, von denen jeder eine gebogene äußere Oberfläche aufweist. Das/die Gewinde82 an dem Überstand/den Überständen kann/können an der inneren Oberfläche78 angeordnet sein, jedoch wird die äußere Oberfläche80 bevorzugt. Wie in4 zu erkennen, wird, wenn eine Vielzahl von Gewindeüberständen74 verwendet wird, es bevorzugt, dass sie in einem kreisförmigen Muster angeordnet sind, so dass die Gewinde82 der Überstände sich im Eingriff mit den Gewinden94 des ringförmigen Kanals88 befinden. - Das Hitzeschild
76 wird aus einem Material mit Hochtemperaturschmelzpunkt gebildet, wie beispielsweise aus Siliziumnitrid, Siliziumcarbid, Zirkonoxid, Molybdän, Wolfram oder Tantal. Repräsentative proprietäre Materialien umfassen das Zirkonoxid TZP- und das Zirkonoxid ZDY-Produkt der Coors Corporation aus Golden, Colorado. Charakteristischerweise sollten diese Hochtemperaturmaterialien Temperaturen von bis zu ca. 1.400°C aushalten, einen hohen Wärmeleitkoeffizienten aufweisen, und im Wesentlichen inert innerhalb einer Hochtemperatur- und hochgradig reduzierenden/verschwefelnden Umgebung bleiben. - Bezug nehmend auf
5 ist eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Diese Ausführungsform ist ähnlich zu der oben beschriebenen, außer dass die ringförmige Oberfläche72 einen ringförmigen Kanal100 umfasst, und das Hitzeschild76 einen Gewindeüberstand102 zum Befestigen eines Hitzeschilds76 der Brennerdüseneinspritzanordnung30 umfasst. Der Gewindeüberstand102 erstreckt sich von der ersten Oberfläche84 in Richtung der ringförmigen Oberfläche72 zum Befestigen eines Hitzeschilds76 an der Brennerdüseneinspritzanordnung20 . Der Gewindeüberstand102 kann ein durchgängiges Element sein, wie beispielsweise ein Ring, oder aus einer Vielzahl von beabstandeten einzelnen Elementen bestehen, welche vorzugsweise in einem Muster angeordnet sind, welches dem ringförmigen Kanal100 entspricht und mit diesem ausgerichtet ist. Jedes Element wird typischerweise zumindest eine gebogene Oberfläche aufweisen. - Der Kanal
100 wird durch gegenüberliegende, im Wesentlichen parallele und innere und äußere Wände104 bzw.106 definiert. Zumindest eine der Wände104 oder106 umfasst Gewinde108 . - Der Gewindeüberstand
102 umfasst eine innere Oberfläche110 und eine äußere Oberfläche112 . Der Gewindeüberstand102 umfasst einen Satz von Gewinden114 auf zumindest der inneren Oberfläche110 und/oder der äußeren Oberfläche112 . - Um das Hitzeschild
76 an der ringförmigen Oberfläche72 zu befestigen, sind die Gewinde108 daran angepasst, den Gewinden114 auf dem Überstand102 zu entsprechen und damit in Eingriff gebracht zu werden. - Bezug nehmend auf
6 ist eine Querschnittsansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform dargestellt. In dieser Ausführungsform umfasst die ringförmige Oberfläche72 des Kühlmantels einen ringförmigen Kanal120 . Der ringförmige Kanal120 wird definiert durch ein erstes Paar gegenüberliegender, im Wesentlichen paralleler innerer und äußerer Wände122 bzw.124 . Zumindest eine der Wände,122 und/oder124 , umfasst Gewinde126 . - Das Hitzeschild
76 weist eine erste Oberfläche128 auf, die daran angepasst ist, benachbart zur, und vorzugsweise in Kontakt mit, der inneren Oberfläche72 angeordnet zu werden. Das Hitzeschild76 weist einen ringförmigen Kanal130 auf, welcher in der ersten Oberfläche128 gebildet ist. Der Kanal130 wird durch ein zweites Paar gegenüberliegender, im Wesentlichen paralleler und inner und äußerer Wände132 bzw.134 definiert. Zumindest eine der Wände132 und/oder134 , umfasst Gewinde136 . Die Kanäle120 und130 sind in der ringförmigen Oberfläche72 bzw. im Hitzeschild76 dergestalt angeordnet, dass sie im Wesentlichen zueinander ausgerichtet sind, wenn ein Gewindehaltemittel138 mit den zwei Kanälen120 und130 ineinandergreift. - Das Gewindehaltemittel
138 ist vorzugsweise ein Ring mit einer Dicke T, die kleiner ist als die zusammengenommenen Tiefen der Kanäle120 und130 , so dass dann, wenn die Gewinde der zwei Kanäle120 und130 sich im Eingriff mit dem Gewinde haltering138 befinden, die erste Oberfläche128 des Hitzeschilds76 nahe bei und vorzugsweise in Kontakt mit der ringförmigen Oberfläche72 des Kühlmantels liegen wird. Man wird erkennen, dass die Breite W des Halterings138 geringer, und vorzugsweise identisch, der Breiten der Kanäle120 und130 sein kann. Der auf diese Weise ausgestaltete Haltering138 wird in der Lage sein, freier in die Gewinde126 und136 der Kanäle120 bzw.130 einzugreifen. - Der Gewindehaltering
138 umfasst Verbindungsgewinde140 , welche zusammenwirkend in die Gewinde126 und136 der Kanäle120 bzw.130 eingreifen. Die Gewinde140 können sich an einer inneren Oberfläche142 , an einer äußeren Oberfläche144 oder an beiden Oberflächen142 und144 des Halterings138 befinden. Vorzugsweise befinden sich die Gewinde140 an der äußeren Oberfläche144 des Halterings, da dies eine einfache Herstellung für alle eingreifenden Oberflächen erlaubt. - Der Gewindehaltering
138 wird wünschenswerterweise aus einem Material hergestellt, welches mit dem Material der ringförmigen Oberfläche72 und dem Hitzeschild76 verträglich ist. Vorzugsweise wird der Gewindehaltering38 aus einem Material mit extrem hohem Temperaturwiderstand hergestellt, wie beispielsweise dem durch das vereinigte Nummerierungssystem für Metalle und Legierungen ("Unified Numbering System for Metals and Alloys") definierte R30188. Dieses Material ist ein kobalt-basiertes Material, welches mit Chrom und Wolfram legiert wird. Andere Legierungen mit einem Hochtemperaturschmelzpunkt, wie beispielsweise Molybdän oder Tantal, können ebenfalls verwendet werden.
Claims (12)
- Brennerdüsenanordnung (
20 ) zur Herstellung von Synthesegas in einer Synthesegaserzeugerkammer (16 ), wobei die Anordnung eine Kühlwassermantelfläche aufweist, die von einer Heissgaskorrosion durch ein ringförmiges Hitzeschild (76 ) geschützt ist, das aus einem Material mit hohem Schmelzpunkt hergestellt ist, gekennzeichnet durch ein Gewindehaltemittel (74 ;102 ), welches sich von einer Oberfläche (72 ;84 ) des ringförmigen Hitzeschilds oder der Kühlwassermantelfläche erstreckt, das in entsprechende Gegengewinde (94 ;108 ) in einem abgestimmten Kanal (88 ;100 ) der anderen Oberfläche (84 ;72 ) zum Anbringen des ringförmigen Hitzeschilds an der Kühlwassermantelfläche eingreift. - Brennerdüsenanordnung nach Anspruch 1, wobei das Haltemittel einen Gewindeüberstand (
74 ;102 ), der sich von der einen Oberfläche (72 ;84 ) erstreckt, und einen ringförmigen Kanal (88 ;100 ) auf der anderen Oberfläche (84 ;72 ) umfasst, wobei der ringförmige Kanal gegenüberliegende, im wesentlichen parallele Wände (90 ,92 ;104 ,106 ) aufweist, wobei der Gewindeüberstand und der ringförmige Kanal zusammenwirkend zueinander ausgerichtet sind und zumindest einer der Wände ein entsprechendes Eingriffsgewinde (94 ;108 ) umfasst. - Brennerdüsenanordnung nach Anspruch 2, wobei der Gewindeüberstand (
74 ;102 ) ein Ring mit einer inneren Oberfläche (78 ;100 ) und einer äußeren Oberfläche (80 ;112 ) ist und mit einem Gewinde (82 ;114 ) an der äußeren Oberfläche ausgerüstet ist. - Brennerdüsenanordnung nach Anspruch 2, wobei der Gewindeüberstand (
74 ;102 ) ein Ring mit einer inneren Oberfläche (78 ;100 ) und einer äußeren Oberfläche (80 ;112 ) ist und mit einem Gewinde (82 ;114 ) an der inneren Oberfläche ausgerüstet ist. - Brennerdüsenanordnung nach Anspruch 1, wobei das Haltemittel eine Vielzahl gebogener Gewindeüberstände (
74 ), die sich von der einen Oberfläche (72 ) erstrecken, und einen ringförmigen Kanal (88 ) auf der anderen Oberfläche (84 ) umfasst, wobei der ringförmige Kanal gegenüberliegende, im wesentlichen parallele Wände (90 ,92 ) aufweist, wobei die Vielzahl der Gewindeüberstände und der ringförmige Kanal zusammenwirkend zueinander ausgerichtet sind und zumindest einer der Wände ein entsprechendes Eingriffsgewinde (94 ) umfasst. - Brennerdüsenanordnung nach Anspruch 5, wobei die Vielzahl der gebogenen Gewindeüberstände (
74 ) gleichmäßig in einer kreisförmigen Anordnung angeordnet sind. - Brennerdüsenanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei der oder jeder Gewindeüberstand (
74 ) auf einer Oberfläche (72 ) der Kühlwassermantelfläche angeordnet ist und der ringförmige Kanal (88 ) auf einer Oberfläche (84 ) des Hitzeschilds (76 ) angeordnet ist. - Brennerdüsenanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei der oder jeder Gewindeüberstand (
102 ) auf einer Oberfläche (84 ) des Hitzeschilds (76 ) angeordnet ist und der ringförmige Kanal (100 ) auf einer Oberfläche (72 ) der Kühlwassermantelfläche angeordnet ist. - Brennerdüsenanordnung (
20 ) zur Herstellung von Synthesegas in einer Synthesegaserzeugerkammer (16 ), wobei die Anordnung eine Kühlwassermantelfläche aufweist, die von einer Heissgaskorrosion durch ein ringförmiges Hitzeschild (76 ) geschützt ist, das aus einem Material mit hohem Schmelzpunkt hergestellt ist, gekennzeichnet durch einen ersten ringförmigen Kanal (120 ) in einer Oberfläche (72 ) der Kühlwassermantelfläche, wobei der erste ringförmige Kanal ein erstes Paar gegenüberliegender, im wesentlichen paralleler Wände (122 ,124 ) aufweist, wobei mindestens eine (124 ) des ersten Paars von Wänden ein Eingriffsgewinde (126 ) umfasst; einen zweiten ringförmigen Kanal (130 ) in einer Oberfläche (84 ) des Hitzeschilds, wobei der zweite ringförmige Kanal ein zweites Paar gegenüberliegender, im wesentlichen paralleler Wände (132 ,134 ) aufweist, wobei zumindest eine (132 ) des zweiten Paars von Wänden ein Eingriffsgewinde (136 ) umfasst; und ein Gewindehaltemittel (138 ), das daran angepasst ist, in die Gewinde (126 ,136 ) in den Wänden (124 ,132 ) der ersten und zweiten ringförmigen Kanäle einzugreifen. - Brennerdüsenanordnung nach Anspruch 9, wobei das Gewindehaltemittel ein Ring (
138 ) mit einer inneren Oberfläche (142 ) und einer äußeren Oberfläche (144 ) ist und mit einem Gewinde (140 ) an der äußeren Oberfläche ausgerüstet ist. - Brennerdüsenanordnung nach Anspruch 9 oder 10, wobei das Gewindehaltemittel ein Ring (
138 ) mit einer inneren Oberfläche (142 ) und einer äußeren Oberfläche (144 ) ist und mit einem Gewinde (140 ) an der inneren Oberfläche ausgerüstet ist. - Brennerdüsenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Hitzeschild (
76 ) ein Material mit einem hohen Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Siliziumnitrid, Siliziumcarbid, zirkonbasierten Keramiken, Molybdän, Wolfram und Tantal besteht.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US09/553,823 US6358041B1 (en) | 2000-04-21 | 2000-04-21 | Threaded heat shield for burner nozzle face |
US553823 | 2000-04-21 | ||
PCT/US2001/009426 WO2001081825A1 (en) | 2000-04-21 | 2001-03-23 | Threaded heat shield for burner nozzle face |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE60120674D1 DE60120674D1 (de) | 2006-07-27 |
DE60120674T2 true DE60120674T2 (de) | 2007-06-14 |
Family
ID=24210898
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE60120674T Expired - Fee Related DE60120674T2 (de) | 2000-04-21 | 2001-03-23 | Geschraubtes heizschild für die vorderseite einer brennerdüse |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6358041B1 (de) |
EP (1) | EP1274958B1 (de) |
JP (1) | JP2004510938A (de) |
CN (1) | CN1426519A (de) |
AT (1) | ATE330175T1 (de) |
DE (1) | DE60120674T2 (de) |
ES (1) | ES2261389T3 (de) |
WO (1) | WO2001081825A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102010033935A1 (de) | 2010-08-10 | 2012-02-16 | Lurgi Gmbh | Brenner und Verfahren für die partielle Oxidation von flüssigem, kohlenstoffhaltigem Brennstoff |
Families Citing this family (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8721625B2 (en) * | 2001-01-26 | 2014-05-13 | Cook Medical Technologies Llc | Endovascular medical device with plurality of wires |
US6915638B2 (en) * | 2002-03-28 | 2005-07-12 | Parker-Hannifin Corporation | Nozzle with fluted tube |
US6755355B2 (en) * | 2002-04-18 | 2004-06-29 | Eastman Chemical Company | Coal gasification feed injector shield with integral corrosion barrier |
US6892654B2 (en) * | 2002-04-18 | 2005-05-17 | Eastman Chemical Company | Coal gasification feed injector shield with oxidation-resistant insert |
US7108195B2 (en) * | 2004-02-05 | 2006-09-19 | Shell Oil Company | Protective shroud for FCC feed nozzles and method for designing such shroud |
CN1298816C (zh) * | 2005-03-08 | 2007-02-07 | 北京航天动力研究所 | 一种环保型可燃粉体洁净气化装置 |
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 |
CN201228965Y (zh) * | 2007-08-06 | 2009-04-29 | 国际壳牌研究有限公司 | 燃烧器 |
US7993131B2 (en) * | 2007-08-28 | 2011-08-09 | Conocophillips Company | Burner nozzle |
WO2009090216A2 (en) | 2008-01-16 | 2009-07-23 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Process to provide a particulate solid material to a pressurised reactor |
EP2090825A1 (de) * | 2008-02-14 | 2009-08-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Brennerelement und Brenner mit korrosionsbeständigem Einsatz |
US8177145B2 (en) * | 2008-11-04 | 2012-05-15 | General Electric Company | Feed injector system |
CN102031152B (zh) * | 2010-10-13 | 2013-11-13 | 神华集团有限责任公司 | 一种用于水煤浆气化的工艺烧嘴及系统及其应用 |
CN102311811B (zh) * | 2011-08-24 | 2013-05-29 | 兖矿鲁南化肥厂 | 煤气化工艺烧嘴 |
DE102012204103A1 (de) * | 2012-03-15 | 2013-09-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Hitzeschildelement für einen Verdichterluftbypass um die Brennkammer |
US9022302B2 (en) * | 2013-03-14 | 2015-05-05 | General Electric Company | Feed injector tip cap |
CN103438447B (zh) * | 2013-08-16 | 2016-05-18 | 武汉华尔顺冶金工程技术有限公司 | 水冷式石油焦粉燃烧器 |
FR3025017B1 (fr) * | 2014-08-20 | 2016-09-30 | Snecma | Dispositif de raccordement comportant plusieurs tubes concentriques cintres |
CN104676587B (zh) * | 2015-03-16 | 2017-03-15 | 上海锅炉厂有限公司 | 复合式粉体燃料旋风燃烧器 |
CN105505473A (zh) * | 2016-02-03 | 2016-04-20 | 陕西鑫立喷嘴研制开发有限公司 | 一种设有护盖的煤气化工艺喷嘴 |
MX2018012198A (es) | 2016-04-05 | 2018-12-17 | Metal 7 Inc | Quemador para horno de calefaccion a gas y metodo de operacion del mismo. |
US20220186130A1 (en) * | 2020-12-15 | 2022-06-16 | Air Products And Chemicals, Inc. | Cooling jacket for gasification burner |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4502633A (en) | 1982-11-05 | 1985-03-05 | Eastman Kodak Company | Variable capacity gasification burner |
US4887962A (en) | 1988-02-17 | 1989-12-19 | Shell Oil Company | Partial combustion burner with spiral-flow cooled face |
US4952218A (en) | 1988-08-26 | 1990-08-28 | The Dow Chemical Company | Two-fluid nozzle for atomizing a liquid solid slurry and protecting nozzle tip |
SE469145B (sv) | 1991-09-27 | 1993-05-17 | Abb Carbon Ab | Saett och munstycke foer tillfoersel av pastabraensle till en fluidiserad baedd |
US5275336A (en) * | 1991-12-04 | 1994-01-04 | The Perkin-Elmer Corporation | Wire thermal spray gun and method |
DE4140063A1 (de) | 1991-12-05 | 1993-06-09 | Hoechst Ag, 6230 Frankfurt, De | Brenner zur herstellung von synthesegas |
US5553784A (en) * | 1994-12-09 | 1996-09-10 | Hago Industrial Corp. | Distributed array multipoint nozzle |
CA2165609A1 (en) * | 1995-02-06 | 1996-08-07 | John Paul Marchionda | Quartz nozzle for fixed head burner |
US5630319A (en) * | 1995-05-12 | 1997-05-20 | General Electric Company | Dome assembly for a multiple annular combustor |
JPH1054516A (ja) * | 1996-08-07 | 1998-02-24 | Tocalo Co Ltd | ガス化炉バーナ |
US5954491A (en) | 1997-04-07 | 1999-09-21 | Eastman Chemical Company | Wire lock shield face for burner nozzle |
US5947716A (en) | 1997-04-07 | 1999-09-07 | Eastman Chemical Company | Breech lock heat shield face for burner nozzle |
US5934206A (en) | 1997-04-07 | 1999-08-10 | Eastman Chemical Company | High temperature material face segments for burner nozzle secured by brazing |
US5941459A (en) * | 1997-07-01 | 1999-08-24 | Texaco Inc | Fuel injector nozzle with protective refractory insert |
US6228224B1 (en) | 1998-08-04 | 2001-05-08 | Texaco Inc. | Protective refractory shield for a gasifier |
-
2000
- 2000-04-21 US US09/553,823 patent/US6358041B1/en not_active Expired - Fee Related
-
2001
- 2001-03-23 JP JP2001578873A patent/JP2004510938A/ja active Pending
- 2001-03-23 CN CN01808394.3A patent/CN1426519A/zh active Pending
- 2001-03-23 DE DE60120674T patent/DE60120674T2/de not_active Expired - Fee Related
- 2001-03-23 EP EP01922632A patent/EP1274958B1/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-03-23 WO PCT/US2001/009426 patent/WO2001081825A1/en active IP Right Grant
- 2001-03-23 ES ES01922632T patent/ES2261389T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2001-03-23 AT AT01922632T patent/ATE330175T1/de not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102010033935A1 (de) | 2010-08-10 | 2012-02-16 | Lurgi Gmbh | Brenner und Verfahren für die partielle Oxidation von flüssigem, kohlenstoffhaltigem Brennstoff |
WO2012019572A1 (de) | 2010-08-10 | 2012-02-16 | Lurgi Gmbh | Brenner und verfahren für die partielle oxidation von flüssigem, kohlenstoffhaltigem brennstoff |
DE102010033935B4 (de) * | 2010-08-10 | 2013-01-17 | Lurgi Gmbh | Brenner und Verfahren für die partielle Oxidation von flüssigem, kohlenstoffhaltigem Brennstoff |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2001081825A1 (en) | 2001-11-01 |
EP1274958B1 (de) | 2006-06-14 |
US6358041B1 (en) | 2002-03-19 |
CN1426519A (zh) | 2003-06-25 |
DE60120674D1 (de) | 2006-07-27 |
ATE330175T1 (de) | 2006-07-15 |
ES2261389T3 (es) | 2006-11-16 |
JP2004510938A (ja) | 2004-04-08 |
EP1274958A1 (de) | 2003-01-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE60120674T2 (de) | Geschraubtes heizschild für die vorderseite einer brennerdüse | |
DE60315969T2 (de) | Hitzeschild mit integrierter korrosionsschutzschicht für kohlenvergasungsdüse | |
DE60116867T2 (de) | Beschichtung für einen kohlenvergasungsbrenner | |
DE2323382C3 (de) | Brenner für Schwefelwasserstoffgas | |
EP0095103B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Synthesegas durch partielle Oxidation von Kohle-Wasser-Suspensionen | |
DE2204601C3 (de) | Brenner zur Synthesegasherstellung | |
US5947716A (en) | Breech lock heat shield face for burner nozzle | |
EP0157758A2 (de) | Verfahren zur Herstellung von Synthesegasen, insbesondere Reduktionsgasen, sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens | |
US6010330A (en) | Faired lip protuberance for a burner nozzle | |
US5954491A (en) | Wire lock shield face for burner nozzle | |
DE60016751T2 (de) | Gasverteiler zur sauerstoffeinspritzung in einen wirbelschichtreaktor | |
EP2252567B1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur thermischen partiellen oxidation von kohlenwasserstoffen | |
DE202018101400U1 (de) | Brenner zur Synthesegaserzeugung | |
DE102014102139A1 (de) | Brennstaub-Brenner und Flugstromvergaser für die Herstellung von Synthesegas | |
DE102014211755B4 (de) | Vergaserkopf für die Partialoxidation von gasförmigen und flüssigen Vergasungsstoffen | |
DE2616085C2 (de) | ||
DE3220546C2 (de) | ||
EP3038742B1 (de) | Vorrichtung und verfahren zum herstellen von acetylen und synthesegas | |
EP0738685A2 (de) | Metallchloridgenerator | |
DE102006005386B4 (de) | Gasbrenner mit optimierter Düsenanordnung | |
DE1808550C3 (de) | Düse aus Graphit zur Zuführung von thermisch zersetzbaren Gasen zur Beschichtung von Brennstoff- oder Brutstoffkernen in einem Fließbett | |
DE2253385C2 (de) | Brenner zur Herstellung von Synthesegas | |
DE3439404A1 (de) | Verfahren zum vergasen von kohlenstoffhaltigen feststoffen und wirbelbettreaktor zur durchfuehrung des verfahrens | |
DE2022824A1 (de) | Gasbrenner | |
DE1645865C2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Kohlenmonoxid und Wasserstoff als wesentliche Bestandteile enthaltenden Produktgasgemisches |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |