过使用工艺气体作为冷却介质，从过热气流经辐射或对流传递给腔室的任何热量都被工艺气体捕获并传递给工艺。这能够通过消除否则会损失到冷却水中的废热而提高工艺的整体效率。
[0052]在任何所述的实施例中，风嘴可以由浇铸在耐火(或类似)基体中的并行缠绕的管状传导性材料例如铜构成。风嘴的冷却管中的一个或多个可以在熔炉端部具有出口，以用于将特定气体喷射到气化炉或熔炉中。如果使用氧气、空气、蒸气或其它介质来冷却风嘴，则可以将该介质在出口处喷射到该工艺中，从等离子体羽流到风嘴冷却系统损失的热量能够回收并作为预热空气/氧气或蒸气而喷射到工艺中，由此提高工艺的整体效率。如果使用加压水作为冷却介质，则可以回收热量以供在工艺中的其他地方使用(例如用于经由间接热交换而预热空气或氧气)。
[0053]本文所述的各个实施例允许在不破坏轴向流的情况下将过热气流输送一段较长的距离，轴向流的破坏将导致等离子体羽流冲击风嘴壁，从而导致热损失过大以及随后损坏风嘴。换言之，中心的过热气体射流与旋流的低温保护气体借助于低温平行流束或保护气体分开，从而提供了用于集中中心的过热气体射流并最小化热损失的手段。
[0054]如上所述，各个实施例包括用于将保护气体引入到风嘴腔室中的装置，所述装置与等离子体焰炬和风嘴腔室协作，使得过热气体沿着中心轴线进入风嘴腔室，保护气体从过热气体径向向外地进入风嘴腔室，使得流过风嘴腔室的气体的温度特性基本上在风嘴腔室的中心部分比在邻近耐火衬套的地方更热。
[0055]用于将保护气体引入到风嘴腔室中的装置可以包括具有一个或多个通道的保护气体入口组件，所述一个或多个通道设置在风嘴腔室的与朝向熔炉开口的端部相对的端部附近，所述通道与保护气体输入气室和风嘴腔室流体连通。在风嘴腔室和保护气体入口组件的通道之间可以设置开口，等离子体焰炬可以这样设置，即等离子体焰炬的从中供给过热气体的部分与开口轴向对齐，并至少部分地设置在保护气体入口组件的通道内。等离子体焰炬的从中供给过热气体的部分通常可以填充保护气体入口组件的通道与风嘴腔室之间的开口，其间可以设置分隔壁，多个端口设置在开口的径向外部，并且这些端口可以定向成使保护气体在进入混合腔室时旋流。等离子体焰炬的供给过热气体的部分可以邻近开口设置，从而在等离子体焰炬的供给过热气体的部分与保护气体通道的开口之间提供环形空间。保护气体入口组件可以切向地连接至气室，由此，保护气体在其穿过环形开口进入风嘴腔室的过程中在保护气体入口组件的通道内旋流。保护气体包括蒸气、0)2或在气化炉或熔炉内参与到与碳的反应中的其他气体。
[0056]尽管已通过各个优选实施例介绍了本发明，但是，对本领域技术人员来说，显而易见的是，在不脱离所附权利要求的保护范围的情况下，可以对所公开的实施例进行许多的修改。例如，所述各个实施例的各要素可以相互组合使用以形成另外的实施例。
【主权项】
1.一种设备，包括: 风嘴腔室； 等离子体焰炬，所述等离子体焰炬构造成用以产生过热气体并将过热气体沿轴向方向引导到所述风嘴腔室中；和 保护气体入口组件，所述保护气体入口组件构造成用以将保护气体引导到所述风嘴腔室中，其中，保护气体的第一部分与过热气体同轴地喷射，保护气体的第二部分喷射作为保护风嘴壁的旋流。
2.如权利要求1所述的设备，其中，所述保护气体入口组件包括: 定位在所述等离子体焰炬周围的沿轴向取向的多个通道； 联接至所述多个通道的第一气室； 定位在所述等离子体焰炬周围的螺旋形通道；和 位于所述螺旋形通道与所述风嘴腔室之间的开口。
3.如权利要求2所述的设备，其中，所述开口是定位在所述等离子体焰炬附近的圆形开口。
4.如权利要求1所述的设备，其中，所述保护气体入口组件包括: 围绕所述等离子体焰炬延伸的第一通道； 位于所述第一通道和所述等离子体焰炬之间的第一开口； 围绕所述第一通道的至少一部分延伸的第二通道；和 位于所述第二通道和所述风嘴腔室之间的第二开口。
5.如权利要求4所述的设备，还包括: 气室，所述气室构造成用以将保护气体引导到所述第一通道和所述第二通道中。
6.如权利要求1所述的设备，还包括: 护罩，所述护罩从所述等离子体焰炬伸出并在保护气体的第一部分和第二部分之间延伸。
7.如权利要求1所述的设备，其中，所述风嘴腔室是渐缩的，以使通到熔炉中的端部小于毗邻所述保护气体入口组件的端部。
8.如权利要求1所述的设备，其中，保护气体包括下述的一种或多种: 蒸气、0)2或者在气化炉或熔炉内参与到与碳的反应中的其他气体。
9.一种设备，包括: 风嘴腔室； 等离子体焰炬，所述等离子体焰炬构造成用以产生过热气体并将过热气体沿轴向方向引导到所述风嘴腔室中；和 保护气体入口组件，所述保护气体入口组件包括环绕所述等离子体焰炬的通道以及在所述等离子体焰炬周围的用于在过热气体周围喷射保护气体的开口。
10.如权利要求9所述的设备，其中，所述保护气体入口组件包括: 第一气室，所述第一气室联接至所述保护气体入口组件的通道的一侧，以沿朝向所述等离子体焰炬的方向将保护气体引导到所述保护气体入口组件的通道中；并且所述开口形成在所述等离子体焰炬和凸缘之间。
11.如权利要求9所述的设备，其中，所述保护气体入口组件包括: 第一气室，所述第一气室联接至所述保护气体入口组件的通道，以沿与所述等离子体焰炬相切的方向将保护气体引导到所述保护气体入口组件的通道中；并且所述开口形成在所述保护气体入口组件的通道的一侧和凸缘之间。
12.如权利要求9所述的设备，其中，所述保护气体入口组件的通道具有螺旋形的形状，所述开口形成在所述等离子体焰炬和凸缘之间。
13.如权利要求9所述的设备，其中，所述保护气体入口组件的通道具有螺旋形的形状，所述开口形成在所述保护气体入口组件的通道的一侧和凸缘之间。
14.如权利要求9所述的设备，其中，所述保护气体包括下述的一种或多种: 蒸气、0)2或者在气化炉或熔炉内参与到与碳的反应中的其他气体。
15.—种设备，包括: 风嘴腔室； 等离子体焰炬，所述等离子体焰炬构造成用以产生过热气体并将过热气体沿轴向方向引导到所述风嘴腔室中；和 保护气体入口组件，所述保护气体入口组件包括环绕所述等离子体焰炬的通道以及在所述等离子体焰炬周围的用于在过热气体周围喷射保护气体的多个叶片。
16.如权利要求15所述的设备，其中，所述保护气体包括下述的一种或多种: 蒸气、0)2或者在气化炉或熔炉内参与到与碳的反应中的其他气体。
17.—种设备，包括: 风嘴腔室，所述风嘴腔室构造成定位在等离子体焰炬附近； 多个气体喷嘴，所述多个气体喷嘴定位在所述风嘴腔室的壁附近以用于喷射保护气体；并且 其中，所述气体喷嘴沿切线方向引导保护气体以使保护气体沿着所述风嘴腔室的壁螺旋运动。
18.如权利要求17所述的设备，还包括: 位于所述等离子体焰炬和所述风嘴腔室之间的保护气体入口组件，所述保护气体入口组件构造成用以沿着所述风嘴腔室的壁轴向地或切向地引导保护气流或者轴向地和切向地引导保护气流，从而保护所述风嘴腔室的壁免受过热气体影响。
19.如权利要求18所述的设备，其中，所述保护气体入口组件包括: 两个通道； 其中，所述两个通道中的第一通道构造成用以轴向地并与等离子体羽流平行地引导保护气流，所述两个通道中的第二通道构造成用以切向地引导保护气流沿着管状混合腔室的壁螺旋运动。
20.如权利要求17所述的设备，其中，所述保护气体包括下述的一种或多种: 蒸气、0)2或者在气化炉或熔炉内参与到与碳的反应中的其他气体。
【专利摘要】一种设备，包括：风嘴腔室；等离子体焰炬，其构造成用以产生过热气体并将过热气体沿轴向方向引导到风嘴腔室中；和保护气体入口组件，所述保护气体入口组件构造成用以将保护气体引导到风嘴腔室中，其中，保护气体的第一部分与过热气体同轴地喷射，保护气体的第二部分喷射作为保护风嘴壁的旋流。
【IPC分类】B01J4-00, B01J6-00
【公开号】CN104718018
【申请号】CN201380049532
【发明人】A·戈罗德斯基, J·圣扬尼
【申请人】阿尔特Nrg公司
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2013年8月15日
【公告号】CA2881977A1, EP2885072A1, US9095829, US20140048516, WO2014026290A1