具有能减少热冲击破坏 的预热鞘的燃料引射器喷嘴 本发明目的在于气化器应用的燃料引射器喷嘴，更为具体地说来，在于，当燃料引射器喷嘴安装在气化器的预热反应室内时，一种防止这样的燃料引射器喷嘴免遭热冲击破坏的装置和方法。
通常，气化过程是通过将一种颗粒状煤或焦炭的油、气或水基的碳质悬浮体(碳质进料)以及一种含氧气体，在从约2400°F至3000°F的运行温度下通入气化器的反应室而实现的。气化器的运行温度使含氧气体在碳质进料进入反应室时，就快速与其反应。
碳质进料一般以雾化形状与含氧气体一起从气化器的燃料引射器喷嘴分发进入反应室。由于在通常地气化器运行温度下，含氧气体和碳质进料具有自持放热反应，因此，燃料引射器喷嘴不设置点火器。爱佛尔司的美国专利4808197和司特拉显奥的美国专利4443230大致地揭示了诸如煤的碳质进料在气化器中产生包含氢和一氧化碳的称为合成气体的气态混合物的过程。
因为气化器的运行温度较高，有时必须修理或更换气化器的一件或多件零件，诸如燃料引射器喷嘴。从而气化器必须停工，燃料引射器喷嘴停止活动，以便使气化器冷却至所需的修理和更换工况能进行的温度。
通常，燃料引射器喷嘴建造成气化器的可拆卸零件，并在需要加速气化器结构物的修理，以及燃料引射器喷嘴的维修或更换时，从其中取出。
当气化器的修理或保养完成，并要继续进行气化器的运行时，实际中常用的是将气化器反应室的温度提高至重新开始气化过程之前的启动水平。这样，反应室必须预热至要求的启动温度，诸如约1600°F至约2400°F。
由于燃料引射器喷嘴可不含点火器，因此必须采用一种应用点火器进行运行的辅助预热燃烧器来预热气化器的反应室。已知的预热燃烧器常常应用丙烷气作为燃料。
预热燃烧器以这样的方式安装在气化器的进口端，即在预热燃烧器的运行将反应室温度已提高至要求的启动温度后，预热燃烧器得以随之卸走。预热过程的长短取决于反应室容器的大小和质量。
一旦反应室预热至要求的启动温度，通常将燃烧器从气化器中取走，使燃料引射器喷嘴得以安装。
在安装于预热气化器上之前，燃料引射器喷嘴通常要冷于气化器的启动温度。由于预装配燃料引射器喷嘴与气化器启动温度之间存在着显著的温差，因而在装置中燃料引射器喷嘴的温度以较高的速率增加。由于急剧的温度变化，热诱发的不同速率的物理膨胀会引起燃料引射器喷嘴元件的与膨胀相关的破裂。这样，当燃料引射器喷嘴安装在气化器上时，它几乎必然会遭到即刻的热冲击破坏。如文中所应用的，词语“热破坏”意欲包含热冲击破坏。
热破坏常常表现为裂缝的形成，例如在燃料引射器喷嘴出口孔周围的裂缝，喷嘴可包含耐熔元件。这样耐熔元件看来会发展小裂缝，并最终遭受形为耐熔材料的凸凹不平的露头的开裂。此外，在暴露于高温气化器气氛的燃料引射器喷嘴的金属结构元件中还可能发生热诱发的疲劳现象。
特别，装配期间燃料引射器喷嘴遭受的热破坏是在悄然之中加剧的，因为气化过程产生高度腐蚀性的液体熔渣和/或腐蚀气体，它们能渗入燃料引射器喷嘴的耐熔材料，加速燃料引射器喷嘴元件的恶化。燃料引射器喷嘴的使用寿命常常与燃料引射器喷嘴安装在气化器期间遭受的热破坏总数直接有关。而且燃料引射器喷嘴的使用寿命几乎总是受到燃料引射器装配期间发展的初始热破坏的危害。
因而希望减缓燃料引射器喷嘴的温度上升率，并在将喷嘴冷安装在处于启动温度下的气化器上时，将对燃料引射器喷嘴的热破坏降至最低。还希望当燃料引射器喷嘴已加热至启动温度，然后通过燃料引射器喷嘴将较冷的氧气和碳质射流加入至反应室时，能把对燃料引射器喷嘴的热破坏降至最低。
可指出的本发明的若干目的是，对气化器设置一种新型燃料引射器喷嘴；对气化器设置一种新型燃料引射器喷嘴，它包含热护套，用于减缓温升速率；对气化器设置一种新型燃料引射器喷嘴，它包含可逐渐毁坏的热护套，从而得以使燃料引射器喷嘴的主要结构元件在逐渐增高的温升速率下最终暴露至气化器的环境中；对气化器设置一种新型燃料引射器喷嘴，它得以使燃料引射器喷嘴在装配于燃料引射器喷嘴上的热护套逐渐或快速消散的同时进行运转；以及一种减低对气化器燃料引射器喷嘴的热冲击的新型方法。
按照本发明，围绕燃料引射器喷嘴设置在气化器反应室内的外侧部分设置预成型的热绝缘鞘。热绝缘鞘可包覆燃料引射器喷嘴的下游端或出口喷嘴端，并最好应用诸如可消耗的钢丝绳、焊料或耐火材料绳的紧固装置夹持定位。将热绝缘鞘的一些部位或全部用粘结剂粘结至燃料引射器喷嘴的主体外侧也是可行的。
热绝缘鞘以及将热鞘夹持定位在气化器上的所有支承装置或粘结剂由以下材料制成，它们可局部或全部消耗在气化器反应室中的预热热化学环境中。一旦支承装置局部或全部消耗掉，热鞘的任何非消耗部分可被氮清洁气流、碳质进料的进料射流和含氧气体从燃料引射器喷嘴处吹走。热鞘的破坏、变坏和消耗开始于燃料引射器喷嘴安装于气化器中的时刻，并在此后持续一段预定时间。
当热鞘基本消耗在反应室中时，燃料引射器喷嘴的外侧表面就暴露于气化器的热化学环境中。在此暴露时刻，由于存在热绝缘鞘，燃料引射器喷嘴已在修正的温升速率下得到加热，从而将热破坏降至最低，如没有热鞘则将发生这样的热破坏。燃料引射器喷嘴装配在气化器上时的热破坏的最小化，可延长燃料引射器喷嘴的使用寿命。
因此，本发明包括结构和方法，下文将对它们加以说明，本发明的范围将示于权利要求中。
附图中：
图1是包含本发明一个实施例的具有热绝缘鞘的燃料引射器喷嘴的截面图。
请参看图1，图中所示为司特拉显奥的美国专利4443230中所描述的那类燃料引射器喷嘴，其总体以标号10表示。
燃料引射器喷嘴10是一种局部氧化作用的燃料引射器喷嘴，它具有围绕中心轴线12的圆柱形对称。燃料引射器喷嘴10包括上游端14和下游端16。燃料引射器喷嘴10还包括中心导管20及同轴的环状导管22、24和26，它们向下游会聚以便在下游端16形成喷嘴40。安装法兰28与导管26相连接，并与气化器反应室(未表示)的一个开口入口衔接，使喷嘴40得以悬挂在反应室中。
导管20、22、24和26包括相应的入口管30、32、34和36。入口管30提供诸如选自含游离氧气体、蒸气、再循环产物的气体以及碳氢化合物气体的气态燃料物质的进料射流。入口管32提供诸如水煤浆的可泵送的固体碳质燃料的液相悬浮体。入口管34和36则提供两股单独的诸如可选择地掺和有温度缓和剂的含游离氧气体的燃料射流。
来自导管20、22、24和26的含氧气体和碳质悬浮体射流在喷嘴40之外的预定距离上汇合，在反应室的预定位置上形成一个反应区。由导管22出口的碳质悬浮体与来自导管20、24和26的含氧气流汇合，引起碳质悬浮体破碎或雾化，从而促进产物的反应，并强化热诱发气化过程。
在燃料引射器喷嘴10的下游端16，围绕喷嘴40设置了一个环形同轴水冷套50。冷却套50通过入口管54接受输入的水52。水52从环形冷却套50在56处流出，进入冷却线圈58，并离开冷却线圈58至任何合适的已知重复循环或排水装置。
当要求进行燃料引射器喷嘴10的修理或更换时，通常必须将燃料引射器喷嘴从气化器的反应室(未表示)中卸走。这样，在通过安装法兰28将燃料引射器喷嘴从反应室提走之前，就要使燃料引射器喷嘴停止作用，并使其冷却下来。为对气化器内的其它结构进行保养，也必须卸走燃料引射器喷嘴10。
当燃料引射器喷嘴10和/或任何其它气化器结构的保养完成时，气化器可继续运行。运行的继续要求将反应室的温度升高至大约为1600-2400°F的要求的启动温度。由于燃料引射器喷嘴通常不包含点火器，且其设计不是用于启动运行，因此必须应用其它热源以便将反应室加热至能维持燃料引射器喷嘴运行的温度水平。
一种已知的预热燃烧器(未表示)被安装在气化器中以完成这一目的，并在达到要求的启动温度时被卸走。
这样，当燃料引射器喷嘴10装配在预热气化器中时，它就会遇到反应室的启动温度。与反应室温度相比，燃料引射器喷嘴是较冷的，因而当开始装配在反应室中时，易于受到热破坏之害
燃料引射器喷嘴在气化器中的装配是气化器运行最关键的阶段之一。燃料引射器喷嘴10装配于气化器的期间内任何对其产生的热破坏随着时间的流逝，都会由于气化器和燃料引射器喷嘴的持续高温运行而变得更为恶化。这样，燃料引射器喷嘴10在装配于气化器期间对其产生的热破坏对燃料引射器喷嘴的使用寿命以及气化器的生产性运行具有反作用。一般说，燃料引射器喷嘴10的水冷可在燃料引射器喷嘴安装之前就开始。
为了将气化器启动运行时对燃料引射器喷嘴10的热冲击破坏降至最低，我开发了一种灵活的消耗性热鞘70，在此燃料引射器喷嘴安装在气化器上之前，将其设置成包围燃料引射器喷嘴的周边。热鞘70可以是预成型绝热套或1至2英寸厚的可模塑纤维混合物，且厚度不变，包裹着燃料引射器喷嘴的孔。热鞘70可例如由陶瓷纤维、石膏、矿石棉、岩渣、粒状熔渣、硅藻土或这些材料的组合制成，并用任何适当的已知的粘结剂，诸如无机粘土、胶泥、油或胶水将它们粘结在一起。普通的玻璃纤维热绝缘薄板也可应用。
如果需要，可在鞘70或鞘70的内表面74邻近设置电热元件72，并用耐火材料绳、钢丝绳、焊料或低至中等温度的粘结剂(未表示)夹持定位。加热器72可在燃料引射器喷嘴10安装在气化器中之前进行运行。
鞘70被诸如耐火材料绳、焊料、非网状钢丝绳或低温金属合金绳的支承装置76支承在燃料引射器喷嘴周边的周围，支承装置76可在约2000°F时毁坏，并紧固至诸如设置在安装板28的下侧或导管26周围的钩子78的锚定装置上。支承结构76或支承装置最好具有低于反应室运行温度的预置熔融点，或能在低于反应室运行温度的预置温度下毁坏。作为另一种选择，热鞘70可应用钢丝绳线圈(未表示)夹持定位在燃料引射器喷嘴10上，线圈围绕在热鞘70的外侧，并将鞘紧靠至燃料引射器喷嘴的周边上。
热鞘70可以是连续的预成型结构，或是较小预成型鞘的缝制装置。鞘70最好覆盖燃料引射器喷嘴10的喷嘴40。
为便于将热鞘70装配在燃料引射器喷嘴10的周围，可设置一个由诸如木材、塑料或金属薄板制成的刚性壳80覆盖着鞘70，或将鞘70迎着喷嘴40而支承。可应用诸如钢丝绳或胶水将壳80紧固至鞘70上，或在燃料引射器喷嘴10安装在气化器中之前用钢丝绳连同鞘紧固至安装板28上。
一种替代方法是可围绕热鞘的暴露表面布置一种诸如铁丝织网(未表示)的网状结构，并应用锚定钩78固定至安装法兰28上。如需要，还可通过将内表面74粘结至外导管26上以进一步紧固热鞘70。但是，不管对鞘70采用何种支承装置76，这种支承的温度承受力应使支承装置76在反应室的运行温度下能熔融、毁坯或发生任何其它类型的损坏，从而当进料射料输入燃料引射器喷嘴时，使鞘70和任何壳材料80能脱开燃料引射器喷嘴10。
此外，不管围绕燃料引射器喷嘴固定的是何种类型的热鞘70，鞘70的本质特点是它在预热气化器中经一个预定的时间后，会产生结构破坏、分解、破坏和/或消耗。支承或夹持装置76的结构破坏也可由通过燃料引射器喷嘴的生产流程以及悬浮体流动的起动加以影响。
当夹持装置76和热鞘70还保留在位的时候，燃料引射器喷嘴10在反应室内逐渐加热至启动温度，从而将热破坏降至最低，不然的话，由于燃料引射器喷嘴结构瞬间暴露于反应室的加热环境会产生热破坏。
这样，热鞘70用于在燃料引射器喷嘴10装配在气化器中期间，缓和从气化器反应室至较冷的燃料引射器喷嘴10的传热。在气化器中，热鞘70由于反应室中运行温度引起的损坏和最终的消耗造成燃料引射器喷嘴10最终将直接暴露于反应室环境中，但生产流程最终将以降低的热振荡而启动。
而且，在燃料引射器喷嘴直接暴露于反应室环境之前，燃料引射器喷嘴在装置中的增温速率由于热鞘而降至最低，所引发的热破坏数也预计要少于通常在没有热鞘时发生的热破坏数。这样，由于在装配中热破坏降至最低，燃料引射器喷嘴就能在更长的使用寿命期间承受气化器反应室的运行温度，因为当燃料引射器喷嘴按照本发明进行装配时，所发生的热破坏数将减少。对燃料引射器喷嘴的使用寿命有显著影响的一个因素就是在装配中发生的热破坏数。
包括支承零件在内的热鞘的所有成分消耗或与燃料引射器喷嘴分开，跌落至反应室的环境中时，不会在气化器内产生任何干扰气化过程的大量的残留物或聚集物。
由前述说明可清楚，本发明的若干优越性在于燃料引射器喷嘴具有灵活的、可消耗的保护性热鞘。热鞘在燃料引射器喷嘴装配于预热气化器期间能控制燃料引射器喷嘴的温度上升速率。
本发明的另一优异性在于当燃料引射器喷嘴装配在气化器中时，热鞘能将热破坏降至最低，从而进一步缓和燃料引射器喷嘴正常运行期间可能发生的热疲劳破坏。这样，在装配期间具有最低热破坏的燃料引射器喷嘴就能具有增长的使用寿命。
根据以上所述，可见本发明的若干目的已获得，还达到了其它的优越性。
由于在不偏离本发明范围的情况下可对上述结构和方法进行多种改变，因而上述说明书所包含的，或附图中所示的所有事物都应理解为示例性的，而非限制性的。