joel vatsky-2009-fuel injector for low nox furnace

8/12/2019 Joel Vatsky-2009-Fuel Injector for Low NOx Furnace

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US 20090297996A11 9 ) United S t a t e s1 2 ) Patent Application Publication 1 0 ) P u b . N o . : US 2 0 0 9 / 0 2 9 7 9 9 6 A 1

V a t s k y e t a l . 4 3 ) P u b . D a t e : Dec. 3 , 2009( 5 4 ) FUEL INJECTOR FORLOW OXFURNACE P u b l i c a t i o n C l a s s i ? c a t i o n

( 5 1 ) I n t . C l .( 7 5 ) I n v e n t o r s : J o e l V a t s k y ; P o t t e r s v i l l e ; N] ( U ) ; F23K / 0 4 ( 2 0 0 6 . 0 1 )J i e f e n g S h a n ; B r i d g e W a t e r ; NJ U S ) F23C 9 / 0 0 ( 2 0 0 6 - 0 1 )F23L 9 / 0 0 ( 2 0 0 6 . 0 1 )F23 D 1 / 0 0 ( 2 0 0 6 . 0 1 )Correspondence d d r e s s l ( 5 2 ) u s . C l . . . . . . . . . . 4 3 1 / 1 1 ; 4 3 1 / 1 8 7 ; 1 1 0 / 20 4 ; 1 1 0 / 26 5 ;LERNER, DAVID, LITTENBERG, 1 1 0 / 3 4 7KRUMHOLZ&MENTLIK6 0 0 SOUTHAVENUEWEST ( 5 7 ) ABSTRACTWESTFIELD, NJ 7090 (US) A u e l i n j e c t o r f o r u s e i n a f u r n a c e c a u s e s a primary s t r e a m of

a c a r r i e r g a s and u e l to be mixed With e a t e d a i r ; oxygen o r_ _ a m i xt u r e of oxygen andCO or re-circulated ?ue as; Within( 7 3 ) A s s l g n e e ' A d v a n c e B u r n e r T e c h n o l o g l e s t h e i n j e c t o r b y a s e c o n d a r y s t r e a m o f h e a t e d a i r ; b e f o r e t h eC o r p o r a t l o n , P l u c k e m l n , N J ( U s ) p r i m a r y s t r e a m e x i t s t h e i n j e c t o r a s a f u e l s t r e a m a n d ?oWs

i n t o a combustion Zone of h e fumace. The n t e r a c t i o n of h e( 2 1 ) A P P I ' N O ; 1 2 / 1 5 4 , 9 7 2 p r i m a r y s t r e a m ' w i t h t h e h e a t e d a i r o f h e s e c o n d a r y s t r e a mmcreases s t o 1 c h 1 o m e t r y t t h e c e n t e r of h e f u e l s t r e a m e x 1 t 1 n gt h e i n j e c t o r ; s o as t o minimize N O ) C c r e a t i o n and maximize

( 2 2 ) F i l e d : May 8 , 2 0 0 8 C o m b u s t i o n o f u e l i n t h e f u m a c e .


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P a t e n t A p p l i c a t i o n P u b l i c a t i o n D e c . 3 , 2009 S h e e t 1 0 f 6 US 2 0 0 9 / 0 2 9 7 9 9 6 A 1


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P a t e n t A p p l i c a t i o n P u b l i c a t i o n D e c . 3 , 2009 S h e e t 3 0 f 6 US 2 0 0 9 / 0 2 9 7 9 9 6 A l

CD

: 2 i g

I

Q_:D_


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K K E l l / A l 1 2 6

F I G .B1 4 0

1 7 0\ 2 2


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P a t e n t A p p l i c a t i o n P u b l i c a t i o n D e c . 3 , 2009 S h e e t 6 0 f 6 US 2 0 0 9 / 0 2 9 7 9 9 6 A l

F I G 2P S

S S8 _ P s s s s C3S K S S / /S 2 4 03B2 5

S S


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US 009/0297996 A 1

FUEL INJECTOR FOR LOWNOX FURNACEF I E L D OF THE INVENTION

[ 0 0 0 1 ] The p r e s e n t i n v e n t i o n r e l a t e s g e n e r a l l y t o a f u e li n j e c to r f o r use With f u r n a c e a n d , more a r t i c u l a r l y , t o a f u e li n j e c t o r f o r l o w e r i n g t h e c o n c e n t r a t i o n o f n i t r o g e n o x i d e s( N O X ) a n d Unbumed a r b o n ( U B C ) p r o d u c e d b y comb u s t i o n i n an a s s o c i a t e d f u r n a c e .

BACKGROUND OF THE INVENTION[ 0 0 0 2 ] G r e a t f f o r t s h a v e b e e n e x e r t e d b y p r i o r r t i n v e n t o r st o p r o v i d e h a t p u l v e r i z e d c o a l s t r a n s p o r t e d b y a f u e l i n j e c t o rf o r c o m b u s t i o n i n a n a s s o c ia t e d f u r n a c e , Where t h e q u a n t i t yo f n i t r o g e n o x i d e s , W h i c h a r e p o l l u t a n t s p r o d u c e d a s b yp r o d u c t s , i s m i n i m i z e d ; a n d W h e r e UBC, p r o d u c t o f incomp l e t e c o m b u s t i o n , i s a l s o m i n i m i z e d . H o W e v e r , a g e n e r a l r e l at i o n s h i p b e t W e e n N O , C c o n t r o l a n d UBC e v e l s i s t h a t a s N O , Ci s loWered UBC e n d s t o i n c r e a s e . P r i o r a r t f u r n a c e s t h a tp r o d u c e s m a l l amounts o f n i t r o g e n o x i d e s as b y - p r o d u c t s a r ety p i c a l l y knoWn s l o W N O , C f u r n a c e s .[ 0 0 0 3 ] N i t r o u s o x i d e e m i ss i o n s a r e formed from tWo r imary s o u r c e s : n i t r o g e n , Which s c h e m i c a l l y bound i n t h ef u e l , s u c h as c o a l Which s knoWn a s f u e l NOX; a n d h i g ht e m p er a t u r e ? x a t i o n o f a t m o s p h e r i c n i t r o g e n c o n t a i n e d n t h ec o m b u s t i o n a i r , Which s knoWn as t h e r m a l NOX. The o rm a t i o n o f b o t h f u e l a n d t h e r m a l N O , C i s g o v e r n e d b y t h ea v a i l a b i l i t y o f o x y g e n i n t h e e a r l y p h a s e o f c o m b u s t i o n . I nt h i s r e g a r d , When o o much o x y g e n i s a v a i l a b l e i n t h e e a r l yc o m b u s t i o n p h a s e s , a h i g h N O , C o u t p u t W i l l r e s u l t . T h e r m a lN O , C s d i r e c t l y a n d e x p o n e n t i a l l y d e p e n d e n t o n t e m p e r a t u r e .As t h e c o m b u s t i o n t e m p e r a t u r e i n c r e a s e s , t h e N O , C o u t p u te x p o n e n t i a l l y i n c r e a s e s . A d j u s t i n g t h e d i s t r i b u t i o n o f i r a n df u e l a t t h e n o z z l e of f u e l i n j e c t o r , i . e . , a t t h e e n t r a n c e t o acombustion zone of fumace, such h a t t h e n i t i a l combustiono c c u r s u n d e r v e r y r i c h f u e l c o n d i t i o n s , W i l l s i g n i ? c a n t l yd e c r e a s e t h e c o n v e r s i o n o f f u e l - b a s e d n i t r o g e n t o n i t r o u so x i d e a n d g e n e r a l l y i n c r e a s e s t h e f o r m a t i o n o f unWantedUBC h e r e b y d e c r e a si n g t h e c o m b u s t i o n e ? i c i e n c y o f t h eo v e r a l l s y s t e m .[ 0 0 0 4 ] As e l l knoWn n t h e a r t , to a c h i e v e loW N O , C comb u s t i o n , t h e c o m b u s t i o n o f p u l v e r i z e d c o a l i n a f u r n a c e i scom menced n an oxygen e ? c i e n t z o n e , such h a t t h e n i t r ogen i n t h e c o a l c a n n o t combine i t h a t m o s p h e r i c oxygen top r o d u c e N O X . I n s u c h o x y g e n d e ? c i e n t z o n e , t h e n i t r o g e nr e l e a s e d from h e c o a l combines i t h o t h e r n i t r o g e n a t o m s toform N 2 o l e c u l e s , Which a r e h a r m l e s s i n a i r .[ 0 0 0 5 ] I n t h e p r i o r a r t , l o W N O , C f u r n a c e s t y p i c a l l y i n c l u d ea c e n t r a l f u e l i n j e c t o r , Which r o v i d e s a p r i m a r y s t r e a m o f i re n t r a i n e d W i t h f u e l , s u c h a s p u l v e r i z e d c o a l , t o a combustionzone i n t h e f u r n a c e . I n a d d i t i o n , t h e s e f u r n a c e s i n t r o d u c e as e c o n d a r y s t r e a m of e a t e d i r i n t o t h e combustion o n e . Fore x a m p l e , t h e f u m a c e i n c l u d e s a m u l t i p l e s t a g e , s e c o n d a r y a i rr e g i s t e r t h a t p r o v i d e s f o r ?oW f s e c o n d a r y s t r e a m o f e a t e da i r o u t s i d e o f t h e f u e l i n j e c t o r . T h e s e c o n d a r y a i r r e g i s t e rc r e a t e s a s t a g e d f u e l a n d i r ? o W , s u c h t h a t t h e c e n t r a l p o r t i o no f t h e f u e l ? o W e n t e r i n g t h e combustion z o n e i s f u e l r i c h .A l t e r n a t i v e l y , o t h e r p r i o r a r t l o W N O , C p u l v e r i z e d c o a l f u rn a c e s i n c l u d e a f u e l i n j e c t o r t h a t c r e a t e s s e v e r a l s e g r e g a t e dp r i m a r y s t r e a m s c o n t a i n i n g t h e p u l v e r i z e d c o a l Which a r es u r r o u n d e d b y s t r e a m s o f s e c o n d a r y h e a t e d i r .[ 0 0 0 6 ] I n t h e a b o v e - d e s c r i b e d p r i o r a r t f u m a c e s , t h e p u lv e r i z e d c o a l o f t h e p r i m a r y s t r e a m i s h i g h l y c o n c e n t r a t e d i nt h e c e n t e r of h e combustion o n e . The i g h c o n c e n t r a t i o n of

D e c . 3 , 2 0 0 9

t h e p u l v e r i z e d c o a l at t h e c e n t e r o f t h e combustion zoner e s u l t s i n a v e r y loW a i r - t o - c o a l c o n c e n t r a t i o n r a t i o , o r loWs t o c h i o m e t r y , a t t h e c e n t r a l p o r t i o n o f t h e c o m b u s t i o n z o n e .Although t h e o u t e r p o r t i o n of t h e combustion zone h a s as t o i c h i o m e t r y s u ? i c i e n t t o s u p p o r t c o m b u s t i o n , t h e s t o i c h iometry o f t h e f u e l s t r e a m a t t h e c e n t r a l p o r t i o n o f t h e comb u s t i o n zone does n o t have s u f ? c i e n t a i r t o s u p p o r t combust i o n , W h i c h r e s u l t s i n t h e p r o d u c t i o n o f u n W a n t e d N O , C a n dUBC.[ 0 0 0 7 ] I n o t h e r r i o r a r t l o W N O , C p u l v e r i z e d c o a l f u r n a c e s ,a s e c o n d a r y s t r e a m o f i r i s mixed i t h t h e p r i m a r y a i r andc o a l s t r e a m a t t h e e x i t o f t h e f u e l i n j e c t o r t o e x p a n d t h e N O , Cr e d u c i n g z o n e , s u c h t h a t N O , C o c c u r r i n g W i t h i n t h e c o m b u st i o n zone can be d e c r e a s e d . I n th e p r i o r a r t f u r n a c e con?gur a t i o n Where h e s e c o n d a r y i r s t r e a m s s u p p l i e d t t h e e x i t o ft h e f u e l i n j e c t o r t t h e c e n t r a l p o r t i o n o f h e f u e l ?oW n t e r i n gt h e combustion o n e , a r e g i o n of combustion ir i s c r e a t e d att h e c e n t r a l p o r t i o n o f t h e c o m b u s t i o n z o n e . T h i s r e g i o n o fcombustion i r c r e a t e s an i n t e r n a l i n t e r f a c e betWeen h e p r imary a i r / c o a l s t r e a m a n d t h e c e n t r a l , s e c o n d a r y s t r e a m a i rs t r e a m , t h e r e b y f o r m i n g a h i g h s t o i c h i o m e t r i c ?ame s u r f a c eW i t h i n t h e volume f t h e ? a m e , s u c h t h a t o n l y a s m a l l p o r t i o no f h e p r i m a r y i r / c o a l s t r e a m s a f f e c t e d . Because h e i n t e r n a l?ame s u r f a c e t h u s formed s s u p p o r t e d by volume o f 100a i r , t h e c o a l p a r t i c l e s t h a t c o m b u s t W i t h i n t h i s i n t e r n a l ?ames u r f a c e a r e a t c o n d i t i o n s t h a t a r e a t l e a s t s t o i c h i o m e t r i c . Cons e q u e n t l y , t h e r e s u l t a n t N O , C l e v e l i s n o t s i g n i ? c a n t l y l o W e rt h a n t h a t o f a fumace W i t h o u t t h i s f e a t u r e . Under c e r t a i nc o n d i t i o n s, t h e i n t e r n a l ?ame u r f a c e m a y r o v i d e some d d it i o n a l N O , C r e d u c t i o n .[ 0 0 0 8] T h e r e f o r e , t h e r e e x i s t s a need o r a f u e l i n j e c t or f o ruse With an s s o c i a t e d fumace Which maximizes combustiono f u e l W h i l e m i n i mi z i n g t h e g e n e r a t i o n o f N O X .

SUMMARYOF THE INVENTION[ 0 0 0 9 ] I n a c c o r d a n c e W i t h t h e p r e s e n t i n v e n t i o n , a f u e li n j e c t o r f o r a f u m a c e , s u c h a s a p u l v e r i z e d c o a l b u r n i n gf u r n a c e , i s a d a p t e d o r c o n v e y i n g a p r i m a r y s t r e a m c o n t a i n i n ga mixture of a c a r r i e r g a s , such a s a i r , and f u e l , such a sp u l v e r i z e d c o a l , a l o n g a n i n t e r i o r p a s s a g e W a y o f t h e i n j e c t o rt o W a r d s a combustion zone f h e f u r n a c e , and o r i n t r o d u c i n ga s e c o n d a r y s t r e a m o f a h e a t e d g a s , p r e f e r a b l y a i r , i n t o t h ep a s s a g e W a y , s u c h t h a t t h e s e c o n d a r y s t r e a m m i x e s W i t h andh e a t s , and n c r e a s e s t h e oxygen o n c e n t r a t i o n o f , a p o r t i o n o ft h e p r i m a r y s t r e a m a l o n g and a r o u n d a c e n t r a l a x i s o f t h ep a s s a g e W a y , b e f o r e t h e p r i m a r y s t r e a m e x i t s t h e i n j e c t o r a n di s d e l i v e r e d by t h e i n j e c t o r i n t o a combustion zone o f t h ef u r n a c e i n t h e form f a f u e l s t r e a m . The u e l i n j e c t o r i n c l u d e sa h o u s i n g t h a t de?nes t h e i n t e r i o r p a s s a g e W a y , and t h e p a ssageWay e x t e n d s t h e l e n g t h o f t h e f u e l i n j e c t o r from a n i n l e tend o an u t l e t e n d . I n c r e a s i n g t h e oxygen o n c e n t r a t i o n ofp o r t i o n o f t h e p r i m a r y s t r e a m W i t h t h e h e a t e d a i r o f t h e s e co n d a r y s t r e a m W i t h i n t h e f u e l i n j e c t o r i n c r e a s e s t h e s t o i c h iometry of h e f u e l s t r e a m on and around burner a x i s W i t h i nt h e c o m b u s t i o n z o n e , t h e b u r n e r a x i s b e i n g c o a x i a l W i t h t h ec e n t r a l a x i s o f t h e i n j e c t o r , s u c h t h a t t h e r e i s a s u f ? c i e n tq u a n t i t y o f oxygen i t h i n t h e h e a t e d a i r t o s u p p o r t combust i o n on and around h e b u r n e r a x i s , b u t t h e amount of e a t e doxygen on and around h e burner x i s i n t h e combustion zonei s n o t s u ? i c i e n t t o c r e a t e N O , C o r p r o v i d e s f o r c r e a t i o n o f o n l ya minimal amount o f N O X .[ 0 0 1 0 ] T h u s , t h e p u r p o s e o f h e h e a te d s e c o nd a r y i r s t r e a mi s t o mix t h o r o u g h l y W i t h a p o r t i o n o f t h e p r i m a r y s t r e a mW i t h i n t h e f u e l i n j e c t o r on and a r o u n d t h e c e n t r a l a x i s . The


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s t o i c h i o m e t r y a t and a r o u n d t h e c e n t r a l a x i s i s i n c r e a s e ds u f ? c i e n t l y s u c h t h a t , W i t h t h e a d d i t i o n o f f u r n a c e h e at o ro t h e r i g n i t i o n s o u r c e , t h e f u e l s t r e a m t and around h e b u r n e ra x i s W i l l b e p a r t i a l l y g a s i ? e d . S i n c e t h e f u e l , s u c h a s c o a l ,c o n t a i n s c a r b o n , h y d r o g e n , n i t r o g e n , o x y g e n a n d s u l f u r a n do t h e r s p e c i e s t h a t a r e c h e m ic a l ly b o u n d , t h e p a r t i a l c o m b u st i o n , o r g a s i ? c a t i o n , p r o d u c e s a m i x t u r e o f p a r t i a l l y comb u s t e d c a r b o n , c a r b o n m o n o x i d e , H Z O , S O 2 , a n d u n r e a c t e dn i t r o g e n i n t h e f o r m o f h a r m l e s s N 2 a t h e r t h a t t h e h a r m f u lN O X .[ 0 0 1 1 ] I n o n e e m b o d i m e n t , t h e s e c o n d a r y s t r e a m i s s u pp l i e d t o t h e p a s s a g e W a y o f t h e i n j e c t o r t h r o u g h a n a p e r t u r e i nt h e h o u s i n g o f t h e i n j e c t o r d i s p o s e d b e t W e e n t h e i n l e t a n do u t l e t ends of h e passageWay. n a f u r t h e r embodim ent, an irr e g i s t e r c o n t r o l s t h e s u p p l y o f t h e s e c o n d a r y s t r e a m t h r o u g ht h e a p e r t u r e .[ 0 0 1 2 ] I n a f u r t h e r embodiment f h e i n j e c t o r i n c l u d i n g a na p e r t u r e i n t h e h o u s i n g d i s p o s e d b e t W e e n t h e i n l e t a n d o u t l e te n d s o f h e p a s s a g e W a y f o r s u p p l y i n g t h e s e c o n d a r y s t r e a m tot h e p a s s a g e W a y , t h e i n j e c t o r i n c l u d e s a b a f ? e e x t e n d i n g f r o mt h e h o u s i n g i n W a r d l y t o W a r d t h e c e n t r a l a x i s o f t h e p a s s a g eWay a n d d i s p o s e d u p s t r e a m o f t h e a p e r t u r e . The b a f ? ee x t e n d s i n t o and i s p o s i t i o n ed W i t h i n t h e p a s s a g e W a y f o ri n t e r r u p t i n g t h e How o f t h e p r i m a r y s t r e a m , s o a s t o f a c i l i t a t ep e n e t r a t i o n o f t h e s e c o n d a r y s t r e a m s u p p l i e d a t t h e a p e r t u r et o W a r d t h e c e n t r a l a x i s .[ 0 0 1 3 ] I n a n o t h e r embodiment o f t h e i n j e c t o r i n c l u d i n g a na p e r t u r e i n t h e h o u s i n g d i s p o s e d b e t W e e n t h e i n l e t a n d o u t l e te n d s o f h e p a s s a g e w a y f o r s u p p l y i n g t h e s e c o n d a r y st r e a m ot h e p a s s a g e W a y , t h e i n j e c t o r i n c l u d e s a d i v e r g i n g conee x t e n d i n g a l o n g a n d c e n t e r e d a b o u t t h e c e n t r a l a x i s o f t h ei n j e c t o r , u p s t r e a m o f t h e a p er t u r e , f o r r e d u c i n g t h e amount ff u e l o f t h e p r i m a r y s t r e a m ?oWing a l o n g t h e c e n t r a l a x i s .[ 0 0 1 4 ] I n a f u r t h e r embodiment, h e i n j e c t o r i n c l u d e s a n i rd i s t r i b u t o r , p r e f e r a b l y i n t h e form f d i v e r g i n g c o n e , e x t e n di n g a l o n g a n d c e n te r e d a b o u t t h e c e n t r a l a x i s o f t h e i n j e c t o r .The d i s t r i b u t o r d i s t r i b u t e s t h e s e c o n d a r y s t r e a m a l o n g a n da r o u n d t h e c e n t r a l a x i s o f h e i n j e c t o r . I n o n e e m b o d i m e n t , t h es e c o n d a r y s t r e a m i s s u p p l i e d to t h e d i s t r i b u t o r t h r o u g h ah o l l o W c o n d u i t e x t e n d i n g t o t h e d i s t r i b u t o r from h e i n l e t endo f t h e p a s s a g e W a y . I n a n o t h e r e m b o d i m e n t , t h e s e c o n d a r ys t r e a m i s s u p p l i e d t o t h e i n j e c t o r t h r o u g h a h o l l o W c o n d u i te x t e n d i n g from n a p e r t u r e i n t h e h o u s i n g to t h e d i s t r i b u t o r . I na f u r t h e r p r e f e r r e d embodiment, t h e d i s t r i b u t o r de?nes a h o ll o W i n t e r i o r p o r t i o n t o Which t h e s e c o n d a r y s t r e a m i s s u pp l i e d . The o l l o W i n t e r i o r p o r t i o n i s c o n ? g u r e d t o d i r e c t t h es e c o n d a r y s t r e a m a l o n g a n d a r o u n d t h e c e n t r a l a x i s t o W a r dt h e combustion Zone.

BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS[ 0 0 1 5 ] O t h e r o b j e c t s a n d a d v a n t a g e s o f t h e p r e s e n t i n v e nt i o n W i l l b e a p p a r e n t f r o m t h e f o l l o W i n g d e t a i l e d d e s c r i p t i o no f t h e p r e s e n t l y p r e f e r r e d e m b o d i m e n t s , W h i c h d e s c r i p t i o ns h o u l d b e c o n s i d e r e d i n c o n j u n c t i o n W i t h t h e a c c o m p a n y i n gd r a W i n g s i n Which i k e r e f e r e n c e s i n d i c a t e s i m i l a r e l e m e n t sand i n W h i c h :[ 0 0 1 6 ] F I G . 1 i s a s e c t i o n a l vieW of an exemplary embodiment of f u e l i n j e c t or f o r a p u l v e r i Z e d c o a l f u r n a c e , i n a c c o rd a n c e W i t h t h e p r e s e n t i n v e n t i o n .[ 0 0 1 7 ] F I G . 2 i s a s e c t i o n a l vieW o f a n o t h e r e x e m p l a r yembodiment of f u e l i n j e c t o r W i t h a segmented o Z Z l e f o r ap u l v e r i Z e d c o a l f u r n a c e , i n a c c o r d a n c e W i t h t h e p r e s e n t i n v e nt i o n .

D e c . 3 , 2 0 0 9

[ 0 0 1 8 ] F I G . 3A s a s e c t i o n a l vieW o f a n o t h e r e x e m p l a r yembodiment f f u e l i n j e c t o r f o r a p u l v e r i Z e d c o a l f u r n a c e , i na c c o r d a n c e W i t h t h e p r e s e n t i n v e n t i o n .[ 0 0 1 9 ] F I G . 3B i s a s e c t i o n a l vieW o f a n o t h e r e x e m p l a r yembodiment f f u e l i n j e c t o r f o r a p u l v e r i Z e d c o a l f u r n a c e , i na c c o r d a n c e W i t h t h e p r e s e n t i n v e n t i o n .[ 0 0 2 0 ] F I G . 4 i s a p e r s p e c t i v e vieW o f an e x e m p l a r yembodiment of a d i v e r g i n g cone c o u p l e d t o a p l u r a l i t y ofholloW t u b e s f o r u s e i n c o n n e c t i o n With a f u e l i n j e c t o r , i na c c o r d a n c e W i t h t h e p r e s e n t i n v e n t i o n .[ 0 0 2 1 ] F I G . 5 i s a s e c t i o n a l vieW o f a n o t h e r e x e m p l a r yembodiment f f u e l i n j e c t o r f o r a p u l v e r i Z e d c o a l f u r n a c e , i na c c o r d a n c e W i t h t h e p r e s e n t i n v e n t i o n .

DETAILED DESCRIPTION[ 0 0 2 2 ] F I G . 1 i l l u s t r a t e s a n e x e m p l a r y f u e l i n j e c t o r 1 0 , i na c c o r d a n c e W i t h one embodiment o f t h e p r e s e n t i n v e n t i o n .The n j e c t o r 1 0 i s f o r u s e i n a s s o c i a t i o n W i t h a f u m a c e , s u c ha s a p u l v e r i Z e d c o a l f u r n a c e , and r o v i d e s f o r h e a t i n g a p r imary s t r e a m ( P S ) o f a c a r r i e r g a s , p r e f e r a b l y a i r , e n t r a i n e dW i t h u e l , p r e f er a b l y p u l v e r i Z e d o a l , W i t h a s e c o n d a r y s t r e a m( S S ) o f a h e a t e d g a s , p r e f e r a b l y a i r , W i t h i n t h e i n j e c t o r 1 0 ,p r i o r t o t h e p r i m a r y s t r e a m e x i t i n g t h e i n j e c t o r 1 0 a n d e n t e ri n g a combustion Zone of t h e f u r n a c e i n t h e form of a f u e ls t r e a m ( E S ) . I n a l t e r n a t i v e e m b o d i m e n t s , t h e s e c o n d a r ystream may e 100 oxygen, a mixture of i r and oxygen, am i x t u r e of C O 2 and x y g e n , o r a m i x t u r e of e - c i r c u l a t e d ?ueg a s and o x y g e n .[ 0 0 2 3 ] As s e d h e r e i n , t h e t e r m f u e l i n j e c t o r i s i n t e n d e dt o c o v e r d e v i c e s used o t r a n s p o r t p u l v e r i Z e d f u e l and c a r r i e rg a s t o be burned i t h i n an a s s o c i a t e d fumace. I t s h o u l d bea p p r e c i a t e d t h a t t h e t e r m p u l v e r i z e d f u e l i s i n t e n d e d t oc o v e r v a r i o u s t y p e s o f f u e l , s u c h a s p u l v e r i Z e d c o a l and t h el i k e . The term p u l v e r i z e d c o a l i s used beloW f o r conven i e n c e a n d i s i n t e n d e d t o encompass a r i o u s t y p e s o f p u l v e ri Z e d f u e l s o t h e r t h a n c o a l . F u r t h e r , t h e t e r m c a r r i e r g a s i n c l u d e s g a s e s o t h e r t h a n a i r .[ 0 0 2 4 ] R e f e r r i n g t o F I G . 1 , t h e f u e l i n j e c t o r 1 0 i n c l u d e s a ne l o n g a t e d h o u s i n g 1 1 h a v i n g a n n l e t end 2 and n o u t l e t end1 4 . The a t e r i a l s o f Which t h e f u e l i n j e c t o r 1 0 c a n b e madea r e c o n v e n t i o n a l and m a y n c l u d e v a r i o u s m a t e r i a l s c a p a b l eo f W i t h s t a n d i n g e x t r e m e h e a t , s u c h a s i r o n , v a r i o u s o t h e rm e t a l s s u c h a s c a r b o n s t e e l and s t a i n l e s s s t e e l , c e r a m i c andt h e l i k e . The h o u s i n g 1 1 i n c l u d e s a n e l o n g a t e d a n n u l a r W a l l1 6 e x t e n d i n g from t h e i n l e t e n d 1 2 t o a n o u t W a r d l y t a p e r i n ga n n u l a r W a l l 1 8 . I n a d d i t i o n , t h e h o u s i n g 1 1 i n c l u d e s a ne l o n g a t e d a n n u l a r W a l l 2 0 e x t e n d i n g b e t W e e n t h e o u t l e t e n d1 4 and end 9 o f t h e W a l l 1 8 , Which p p o s e s t h e o u t l e t end 4o f h e f u e l i n j e c t or 1 0 . F o r c o n v e n i e n c e and a s e o f e f e r e n c e ,t h e p o r t i o n s o f t h e i n j e c t o r 1 0 d e ? n e d b y t h e W a l l s 1 6 , 1 8 a n d2 0 a r e r e f e r r e d t o b e l o W , r e s p e c t i v e l y , a s t h e e n t r y r e g i o n 2 2 ,t h e t r a n s i t i o n r e g i o n 2 4 a n d t h e n o Z Z l e r e g i o n 2 6 .[ 0 0 2 5 ] The a l l s 1 6 , 1 8 a n d 2 0 o f t h e h o u s i n g 1 1 form as u b s t a n t i a l l y a n n u l a r , e l o n g a t e d p a s s a g e W a y 2 8 e x t e n d i n gbetWeen h e i n l e t a n d o u t l e t e n d s 1 2 , 1 4 o f h e i n j e c t or 1 0 . F o re a s e o f e f e r e n c e and i g h l i g h t i n g t h e f e a t u r e s o f t h e p r e s e n ti n v e n t i o n , a n a x i a l l i n e e x t e n d i n g betWeen h e i n l e t and u t l e te n d s 1 2 , 1 4 and t h r o u g h t h e c e n t e r o f t h e passageWay 2 8 i sde?ned s a c e n t r a l a x i s A. T he passageWay 28 f u n c t i o n s a s aHow a t h e x t e n d i n g f r o m t h e i n l e t e n d 1 2 , a t W h i c h t h e p r imary s t r e a m c o n t a in i n g p u l v e r i Z e d f u e l , s u c h as p u l v e r i Z e dc o a l , a n d t h e c a r r i e r g a s , p r e f e r a b l y a i r , i s s u p p l i e d t o t h ei n j e c t or 1 0 , t o t h e o u t l e t end 4 , a t Which o i n t a f u e l s t r e a me x i t s t h e i n j e c t o r 1 0 . The o u t l e t e n d 1 4 o f t h e i n j e c t o r 1 0


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a d j o i n s a combustion Zone 30 o f an a s s o c i a t e d f u r n a c e ( n o ts h o w n ) . The e n t r a l a x i s A f t h e i n j e c t o r 1 0 i s c o a x i a l W i t h ab u r n e r a x i s B x t e n d i n g t h r o u g h t h e c e n t e r o f t h e c o m b u s t i o nZone 0 , and b o u t Which ?am e f a f u e l c o r e ( n o t shoWn) nt h e f u r n a c e i s d i s p o s e d . W h en p r i m a r y st r e a m s s u p p l i e d tot h e passageway 2 8 a t t h e i n l e t end 1 2 , t h e p r i m a r y s t r e a m?oWs a l o n g t h e p a s s a g e W a y 2 8 , t h r o u g h t h e e n t r y , t r a n s i t i o na n d n o Z Z l e r e g i o n s 2 2 , 2 4 , 2 6 , a n d t h e n e x i t s t h e i n j e c t o r 1 0from h e n o Z Z l e r e g i o n 2 6 i n t h e form f h e f u e l s t r e a m Whichi s d e l i v e r e d t o t h e combustion Zone 30 a d j o i n i n g t h e o u t l e tend 4 o f t h e i n j e c t o r 1 0 . At h e c o m b u s t i o n Z o n e 3 0 , t h e f u e li n t h e f u e l s t r e a m s consumed by h e ?ame o c a t e d W i t h i n t h ecombustion Zone 3 0 .[ 0 0 2 6 ] As i s c u s s e d a b o v e , i n p r i o r a r t l o W N O , C f u r n a c e s ,heated i r h a s been u p p l i e d t o a combustion Zone of f u r n a c et o f u r t h e r h e a t t h e p r i m a r y s t r e a m o f p u l v e r i z e d c o a l a n d a i rt h a t e x i t s t h e o u t l e t e n d o f t h e f u e l i n j e c t o r . H o w e v e r , i n s u c hp r i o r r t f u m a c e s , t h e c e n t e r o f t h e f u e l s t r e a m s u p p l i e d by a ni n j e c t o r t o t h e combustion Zone y p i c a l l y h a s a h i g h concent r a t i o n o f u e l . Although h e h e a t e d a i r s t r e a m m a y s u r r o u n dt h e c o n c e n t r a t e d f u e l i n t h e combustion Z o n e , t h e h e a t e d a i rs t r e a m o f t e n t i m e s d o e s n o t s u ? i c i e n t l y p e n e t r a t e t h e f u e ls t r e a m ( p r i m a r y s t r e a m ) t o s u p p o r t c o m b u s t i o n o f t h e f u e l a tt h e c e n t e r o f t h e f u e l s t r e a m . C o n s e q u e n t l y , t h e uncombustedf u e l p a r t i c l e s i n t h e c e n t e r o f t h e f u e l s t r e a m d o n o t b e g i n tocombust n t i l t h e y r e a c h a Z o n e , a c o n s i d e r a b l e d i s t a n c e i n t ot h e f u r n a c e f r o m t h e f u e l i n j e c t o r , Where h e r e i s s u ? i c i e n t a i rt o s u p p o r t c o m b u s t i o n . Under t h e s e c o n d i t i o n s , Where t h ef u e l i s b e i n g combusted i t h a m uc h i g h e r oxygen concent r a t i o n t h a n e x i s t s i n t h e e a r l y p a r t o f t h e ? a m e , t h e r e s u l t i sf o r m a t i o n of an n d e s i r a b l e amount o f N O X .[ 0 0 2 7 ] I n a c c o r d a n c e W i t h t h e p r e s e n t i n v e n t i o n , t h e f u e li n j e c t o r 1 0 p r o v i d e s f o r t h e i n t r o d u c t i o n o f a s e c o n d a r ys t r e a m o f h e a t e d a i r i n t o t h e p a s s a g e W a y 2 8 , a n d t h e h e a t i n go f and mixing a p o r t i o n o f t h e p r i m a r y s t r e a m W i t h t h e s e co n d a r y s t r e a m , p r i o r t o t h e p r i m a r y s t r e a m e x i t i n g t h e f u e li n j e c t o r 1 0 at t h e o u t l e t end 14 n t h e form of f u e l s t r e a m t h a ti s d e l i v e r e d t o t h e combustion Zone 30 of t h e a s s o c i a t e df u r n a c e . By i n t r o d u c i n g t h e s e c o n d a r y s t r e a m i n t o t h e f u e li n j e c t o r 1 0 a t a p o i n t i n t h e passageWay 2 8 u p s t r e a m o f t h eo u t l e t e n d 1 4 , t h e s t o i c h i o m e t r y a t t h e c e n t r a l p o r t i o n o f t h eprimary s t r e a m i s s u ? i c i e n t l y i n c r e a s e d s o a s t o enhance t h eg a s i ? c a t i o n o f t h e f u e l a t t h e c e n t e r o f t h e f u e l s t r e a m i n t h ecombustion Zone 30 of h e f u r n a c e . A d v a n t a g e o u s l y , t h e s e co n d a r y s t r e a m i n c r e a s e s t h e oxygen c o n c e n t r a t i o n and e a t st h e p r i m a r y s t r e a m W i t h i n t h e i n j e c t o r 1 0 t o c r e a t e ani n c r e a s e d s t o i c h i o me t r y i n t h e p r i m a r y s t r e a m on and r o u n dt h e c e n t r a l a x i s A f t h e passageWay 2 8 , Which i n t u r ni n c r e a s e s t h e s t o i c h i o m e t r y of h e f u e l s t r e a m on and aroundt h e b u r n e r a x i s W i t h i n t h e c o m b u s t i o n Z o n e 3 0 . F u r t h e r , byr a i s i n g t h e t e m p e r a t u r e o f h e f u e l s t r e a m d u e o t h e m i x i n g o ft h e h i g h te m p e r a t u r e s e c o n d a r y a i r W i t h t h e p r i m a r y s t r e a m ,t h e r e s u l t a n t f u e l / i r m i x t u r e on and around t h e b u r n e r a x i sW i l l more e a s i l y g a s i f y o r combust once s u ? i c i e n t e n e r g y i ss u p p l i e d t o i n i t i a t e t h e combustion r o c e s s . I n a d d i t i o n t o loWN O , C and UBC, a f u r t h e r b e n e ? t i s a s h o r t e r ?ame e n g t h .[ 0 0 2 8] I n a p r e f e r r e d embodiment, t h e amount and temp e r a t u r e o f t h e a i r s u p p l i e d i n t h e s e c o n d a r y s t r e a m a r es e l e c t e d s o a s t o i n c r e a s e t h e s t o i c h i o m e t r y of h e f u e l s t r e a mon and around t h e b u f f e r a x i s t o a l e v e l s u ? i c i e n t to s u p p o r tc o m b u s t i o n , and Where h e amount f i r p r e f e r a b l y d o e s n o texceed l e v e l Where N O , C can be c r e a t e d . I n o t h e r W o r d s , a i rfrom h e s e c o n d a r y s t r e a m i s c a u s e d t o h e a t and mix i t h t h ep r i m a r y s t r e am W i t h i n t h e i n j e c t o r 1 0 , s u c h t h a t , on a n d

D e c . 3 , 2 0 0 9

around t h e b u r n e r a x i s W i t h i n t h e combustion Zone 3 0 , t h eamount f oxygen s s u ? i c i e n t l y d e ? c i e n t t o s u p p o r t combust i o n and r e s u l t s i n a loW h e a t i n g v a l u e g a s , Which can bee x p r e s s e d i n B r i t i s h t h e r m a l u n i t s ( B T U s ) . As i s W e l lknoWn, a loW h e a t i n g v a l u e g a s i s v e r y loW i n f u e l boundn i t r o g e n , b e c a u s e s u b s t a n t i a l l y a l l o f t h e f u e l b o u n d n i t r o g e nh a s been o n v e r t e d t o h a r m l e s s N 2 m o l e c u l e s .[ 0 0 2 9 ] By i n c r e a s i n g t h e s t o i c h i o m e t r y o f t h e f u e l s t r e a me x i t i n g t h e i n j e c t o r i n a c c o r d a n c e W i t h t h e p r e s e n t i n v e n t i o n ,t h e f u r t h e r a d v a n t a g e o f i n c r e a s e d c o m b u s t i o n o f u e l a r o u n dand a l o n g t h e b u r n e r a x i s i n t h e combustion Z o n e o f t h ef u r n a c e i s a c h i e v e d . C o n s e q u e n t l y , When h e f u e l i n t h e p r ima r y s t r e a m i s p u l v e r i Z e d c o a l , t h e t o t a l amount o f uncomb u s t e d c o a l o f t h e p r i m a r y s t r e a m , W h i c h i s t y pi c a l l ye x p r e s s e d as u n b u r n e d c a r b o n ( U B C ) , i s r e d u c e d beloW h el e v e l s t y p i c a l f o r c o n v e n t i o n a l l o W N O , C p u l v e r i Z e d c o a l f u rnaces.[ 0 0 3 0 ] I n a p r e f e r r e d e m b o d i m e n t , t h e t e m p e r a t u r e o f t h ea i r i n t h e s e c o n d a r y s t r e a m When u p p l i e d o t h e i n j e c t o r 1 0 i sbetWeen a b o u t 4 0 0 F . and 1 0 0 0 F . , and most p r e f e r a b l ybetWeen a b o u t 500 . and 700 .[ 0 0 3 1 ] R e f e r r i n g a g a i n t o F I G . 1 , i n t h e e x e m p l a r y i l l u st r a t e d e m b o d i m e n t o f h e f u e l i n j e c t o r 1 0 , t h e t a p e r e d a n n u l a rW a l l 1 8 d e ? n e s a n a n n u l a r a p e r t u r e 32 t h r o u g h Which t h es e c o n d a r y s t r e a m i s d i r e c t l y s u p p l i e d o t h e p a s s a g e w a y 2 8 a tt h e t r a n s i t i o n r e g i o n 2 4 o f t h e i n j e c t o r 1 0 . U p s t r e a m o f t h ea p e r t u r e 3 2 , a n a n n u l a r b a f ? e 3 4 e x t e n d s f r o m t h e j u n c t i o n o ft h e W a l l s 1 6 , 1 8 , r a d i a l l y i n W a r d l y i n t o t h e p a s s a g e W a y 2 8 ,o r t h o g o n a l t o t h e c e n t r a l a x i s A , a n d t e r m i n a t e s a t a l i p 3 5 ,Which i s p a r a l l e l t o t h e c e n t r a l a x i s A. I n an a l t e r n a t i v ee m b o d i m e n t , t h e b a f ? e 3 4 e x t e n d s f r o m t h e h o u s i n g 1 1i n W a r d l y i n t o t h e p a s s a g e W a y 2 8 a n d t o W a r d s t h e o u t l e t e n d1 4 .[ 0 0 3 2 ] F u r t h e r , a n i r r e g i s t e r 5 0 i n c l u d i n g a ?oW e g u l a t o r52 i s mounted t o an e x t e r i o r s u r f a c e 5 3 o f t h e h o u s i n g 1 1 ,a b o u t t h e a p e r t u r e 3 2 . The ?oW e g u l a t o r 5 2 c a n b e p o s i t i o n e dt o c o v e r t h e a p e r t u r e 32 a t l e a s t p a r t i a l l y o r c o m p l e t e l y , i no t h e r W o r d s , a d j u s t t h e e f f e c t i v e s i Z e o f t h e a p e r t u r e 3 2 , a n d ,t h u s , c o n t r o l t h e ?oW o f t h e s e c o n d a r y s t r e a m i n t o t h e p a ss a g e W a y 2 8 t h r o u g h t h e a p e r t u r e 3 2 .[ 0 0 3 3 ] I n o p e r a t i o n o f t h e i n j e c t o r 1 0 i n c l u d i n g t h e b a f ? e3 4 , t h e p r i m a r y s t r e a m ?oWs doWnstream from t h e i n l e t end1 2 , t h r o u g h t h e p a s s a g e W a y 2 8 , t o t h e o u t l e t e n d 1 4 . I n a d d it i o n , t h e s e c o n d a r y s t r e a m i s s u p p l i e d t o t h e p a s s a g e W a y 2 8t h r o u g h t h e a p e r t u r e 3 2 i n t h e W a l l 1 8 . U p s t r e a m s i d e o f t h et r a n s i t i o n r e g i o n 4 , a n d u b s t a n t i a l l y a d j a c e n t o t h e j u n c t i o no f t h e W a l l s 1 6 , 1 8 , t h e b a f ? e 3 4 W i t h t h e l i p 3 5 i n t e r r u p t s t h e?o W f t h e p r i m a r y s t r e a m i n t h e passageWay 2 8 , t o f a c i l i t a t ep e n e t r a t i o n o f t h e s e c o n d a r y s t r e a m i n t o t h e p r i m a r y s t r e a ma s t h e p r i m a r y s t r e a m ?oWs o W a r d s t h e o u t l e t end 4 . Beginn i n g n t h e r a n s i t i o n r e g i o n 4 , a n d c o n t i n u i n g n t o t h e n o Z Z l er e g i o n 2 6 , t h e h e a t e d a i r i n t h e s e c o n d a r y s t r e a m i n t e r a c t sW i t h t h e f u e l o f t h e p r i m a r y s t r e a m ?oWing r o u n d a n d a l o n gt h e a x i s A , t h e r e b y i n c r e a s i n g t h e s t o i c h i o me t r y a l o n g a n da r o u n d t h e a x i s A , a n d a l s o h e a t s t h e f u e l o f t h e p r i m a r ys t r e a m ? o W i n g a l o n g a n d a r o u n d t h e a x i s A . C o n s e q u e n t l y ,t h e f u e l s t r e a m e x i t i ng t h e n o Z Z l e r e g i o n 2 6 and e l i v e r e d t ot h e c o m b u s t i o n Z o n e 3 0 h a s been h e a t e d by t h e s e c o n d a r ys t r e a m and h a s a s u i t a b l e , d e s i r e d s t o i c h i o me t r y on andaround h e b u r n e r a x i s i n t h e combustion Zone 0 .[ 0 0 3 4 ] I t i s t o b e u n d e r s t o o d t h a t t h e a n g l e o f t a p e r o f t h eW a l l 1 8 i n t h e t r a n s i t i o n r e g i o n 2 4 ; t h e d i a m e t e r s o f t h e W a l l s1 6 a n d 2 0 W i t h i n t h e e n t r y a n d n o Z Z l e r e g i o n s 2 2 a n d 2 6 ,r e s p e c t i v e l y ; t h e a n g l e t h a t t h e b a f ? e 3 4 e x t e n d s f r o m t h e


11/13

US 009/0297996 A 1

h o u s i n g 1 1 i n w a r d l y i n t o t h e p a s s a g e w a y 2 8 a n d t o w a r d s t h ed i r e c t i o n o f t h e o u t l e t end 4 , i n r e l a t io n t o t h e c e n t r a l a x i s A ;t h e a n g l e o f t h e l i p 3 5 i n r e l a t i o n t o t h e b a f ? e 3 4 ; t h e l e n g t h so f t h e b a f ? e 3 4 and t h e l i p 3 5 ; and t h e How r a t e o f t h es e c o nd a r y s t r e am t h r o u g h t h e a p e r t u r e 3 2 a r e s u i t a b l ys e l e c t e d a c c o r d i n g t o t h e r e q u i r e m e n t s o f t h e f u r n a c e toWhich t h e i n j e c t o r 1 0 d e l i v e r s t h e f u e l s t r e a m , t o p r o v i d e ad e s i r e d s t o i c h i o m e t r y on and a r o u n d t h e b u r n e r a x i s i n t h ec o m b u s t i o n Z o n e 3 0 . F o r e x a m p l e , t h e t a p e r and h e d i a m e t e r sa r e s e l e c t e d t o m a i n t a i n t h e s p e e d o f t h e p r i m a r y s t r e a mc o n s t a n t t h r o u g h o u t t h e p a s s a g e W a y 2 8 , o r a l t e r n a t i v e l yo b t a i n a s e l e c t e d s p e e d f o r t h e f u e l s t r e a m e x i t i n g t t h e o u t l e te n d 1 4 o f t h e i n j e c t o r 1 0 Which s d i f f e r e n t t h a n t h e s p e e d o ft h e p r i m a r y s t r e a m e n t e r i n g a t t h e i n l e t e n d 1 2 o f t h e i n j e c t o r1 0 .[ 0 0 3 5 ] R e f e r r i n g a g a i n t o F I G . 1 , i n a f u r t h e r embodimentt h e i n j e c t o r 1 0 i n c l u d e s a n o p t i o n a l i n t e r n a l d i v e r g i n g c o n e 4 0d i s p o s e d W i t h i n t h e e n t r y r e g i o n 2 2 . A l s o r e f e r r i n g t o F I G . 4 ,Which l l u s t r a t e s a p e r s p e c t i v e vieW o f a p r e f e r r e d embodiment of h e cone 4 0 , t h e cone h a s an upstream r i n g - s h a p e de n d W a l l 4 1 f a c i n g t h e i n l e t e n d 1 2 o f t h e i n j e c t o r 1 0 , Whichhas an o u t e r diameter l e s s than an o u t e r diameter of a r i n gs h a p e d doWnstream end W a l l 4 3 o f t h e c o n e 4 0 f a c i n g t h eo u t l e t end 1 4 . I n a d d i t i o n , t h e cone 40 i n c l u d e s a W a l l 142h a v i n g o u t e r a n d i n n e r s u r f a c e s 1 4 4 , 1 4 6 . The i n n e r s u r f a c e146 de?nes a c o n i c a l l y - s h a p e d holloW n t e r i o r 1 5 0 . The cone4 0 m a y e s u i t a b l y s u p p o r t e d i n t h e p a s s a g e W a y 2 8 by t l e a s tt W o l e g s 1 5 4 a n d c a n b e a x i a l l y a d j u s t a b l e v i a r o d s ( n o tshoWn) a t t a c h e d t o one r more f t h e l e g s 154 and x t e n d i n gto t h e i n l e t end 2 . The cone 40 e x t e n d s a l o n g and s c e n t e r e da b o u t t h e a x i s A , a n d t h e d i s t a n c e b e t W e e n t h e u p s t r e a m endW a l l 4 1 and h e t r a n s i t i o n r e g i o n 2 4 i s l e s s t h a n t h e d i s t a n c ebetWeen h e u p s t r e a m end a l l 4 1 and h e i n l e t end 2.[ 0 0 3 6 ] I n o p e r a t i o n o f t h e i n j e c t o r 1 0 a s i l l u s t r a t e d i n F I G .1 a n d i n c l u d i n g t h e o p t i o n a l c o n e 4 0 , a p r i m a r y s tr e a m ?oWsf r o m t h e i n l e t e n d 1 2 , a l o n g t h e p a s s a g e W a y 2 8 , t h r o u g h t h ee n t r y r e g i o n 2 2 and n t h e d i r e c t i o n o f h e o u t l e t e n d 1 4 . W h e nt h e primary s t r e a m e n c o u n t e r s t h e cone 40 i n t h e passageWay2 8 , t h e c o n e 40 d i v e r t s a p o r t i o n o f t h e How o f t h e p r i m a r ys t r e a m t o W a r d s t h e o u t e r r a d i a l p o r t i o n s o f h e passageWay 28W i t h i n t h e e n t r y r e g i o n 2 2 . T h i s d i v e r t e d p r i m a r y s t r e a mc o n t i n u e s t o How a s t t h e cone 40 and toWard t h e t r a n s i t i o nr e g i o n 2 4 . The b a f ? e 3 4 i n t e r r u p t s t h e How o f t h e p r i m a r ystream at o r near h e t r a n s i t i o n r e g i o n 2 4 , s o t h a t t h e seconda r y s t r e a m s u p p l i e d a t t h e a p e r t u r e 32 c a n p e n e t r a t e toWardt h e c e n t r a l a x i s A , a s d i s c u s s e d a b o v e . The i s t a n c e betWeent h e u p s t r e a m end a l l 4 1 o f h e c o n e 4 0 and h e u n c t i o n o f h eW a l l s 1 6 , 1 8 i s s u i t a b l y s e l e c t e d t o p r o v i d e t h a t t h e p r i m a r ystream s d i v e r t e d i n a d e s i r e d manner toWards h e o u t e r a d i a lp o r t i o n s o f t h e p a s s a g e W a y 2 8 , b e f o r e t h e p r i m a r y s t r e amr e a c h e s t h e t r a n s i t i o n 2 4 .[ 0 0 3 7 ] I n a p r e f e r r e d embodiment, t h e c o n e 40 n t h e i n j e ct o r 10 d i r e c t s a p r e d e t e r m i n e d amount o f t h e f u e l i n t h ep r i m a r y s t r e a m t o W a r d t h e o u t e r r a d i a l p o r t i o n s i n t h e e n t r yr e g i o n 2 6 , W h i c h r e d u c e s t h e c o n c e n t r a t i o n o f f u e l , f o re x a m p l e , p u l v e r i z e d c o a l , o f h e p r i m a r y s t r e a m e n t e r i n g t h et r a n s i t i o n r e g i o n 24 on and around t h e c e n t r a l a x i s A, t o ap r e d e t e r m i n e d a m ou n t , s u c h t h a t t h e f u e l s t r e a m e x i t i n g t h eo u t l e t end 4 and ?oWing on a n d s u r r o u n d i n g t h e b u r n e r a x i sof h e combustion Zone 30 h a s a d e s i r e d s t o i c h i o me t r y .[ 0 0 3 8 ] I t i s t o be u n d e r s t o o d t h a t t h e e f f e c t i v e s i Z e o f t h ea p e r t u r e 3 2 , a s r e g u l a t e d b y t h e How e g u l a t o r 5 2 o f t h e a i rr e g i s t e r 5 0 , t h e g e o m e t r y o f t h e c o n e 4 0 , t h e p o s i t i o n o f t h ec o n e 40 n r e l a t i o n to t h e t r a n s i t i o n r e g i o n 2 4 and h e p o s i t i o n ,

D e c . 3 , 2 0 0 9

s i Z e and o r i e n t a t i o n o f t h e b a f ? e 34 a r e d e s i g n p a r a m e t e r ss e l e c t a b l e b a s e d on t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e f u e l i n t h e p r imary s t r e a m , t h e c o n c e n t r a t i o n o f f u e l i n t h e p r i m a r y s tr e a ma n d t h e i k e , f o r p u r p o s e s o f b t a i n i n g a d e s i r e d s t o i c h i o m et r yf o r t h e f u e l s t r e a m d e l i v e r e d from t h e i n j e c t o r 1 0 t o t h ecombustion Zone 3 0 .[ 0 0 3 9 ] I n a f u r t h e r embodiment f h e i n j e c t o r 1 0 , t h e i n j e ct o r 1 0 i n c l u d e s t h e cone 0 and h e a p e r t u r e 32 o r s u p p l y i n gt h e s e c o n d a r y s t r e a m , a n d t h e b a f ? e 3 4 i s o m i t t e d .[ 0 0 4 0 ] F I G . 2 i l l u s t r a t e s a n o t h e r embodiment of a f u e li n j e c t o r 1 0 0 , i n a c c o r d a n c e W i t h t h e p r e s e n t i n v e n t i o n . L i k er e f e r e n c e n u m e r a l s a r e used o d e s i g n a t e e l e m e n ts o f t h e f u e li n j e c t o r 100 t h a t a r e i d e n t i c a l t o , o r s u b s t a n t i a l l y s i m i l a r i nc o n s t r u c t i o n and o p e r a t i o n a s , t h o s e e l e m e n t s d e s c r i b e d i nc o n n e c t i o n W i t h t h e i n j e c t o r 1 0 . R e f e r r i n g t o F I G . 2 , t h ei n j e c t o r 1 0 0 i n c l u d e s e n t r y , t r a n s i t i o n a n d n o Z Z l e r e g i o n s 2 2 ,2 4 a n d 2 6 , a n d t h e p o r t i o n o f t h e n o Z Z l e r e g i o n 2 6 a d j a c e n t t ot h e t r a n s i t i o n r e g i o n 2 4 i n c l u d e s an p e r t u r e 32 a d j a c e n t t o ab a f ? e 3 4 , Where t h e e f f e c t i v e s i Z e o f t h e a p e r t u r e 32 s cont r o l l a b l e by a How e g u l a t o r 52 o f an i r r e g i s t e r 5 0 . I n a d d it i o n , t h e i n j e c t o r 1 0 0 i n c l u d e s a s e g m e n t e d n o Z Z l e r e g i o n 1 2 6 ,s u c h a s o f t h e t y p e d e s c r i b e d i n Us. P a t . No. 5 , 7 6 2 , 0 0 7 ,i n c o r p o r a t e d b y r e f e r e n c e h e r e i n , e x t e n d i n g b e t W e e n t h en o Z Z l e r e g i o n 2 2 a n d t h e o u t l e t e n d 1 4 . F u r t h e r , a s e c o n d a r ya i r r e g i s t e r 1 3 0 i s p r o v i d e d i n c o n j u n c t i o n W i t h t h e i n j e c t o r100 f o r s u p p l y i n g a s u p p l e m e n t a l s t r e a m o f h e a t e d a i r a t t h eo u t e r r a d i a l p o r t i o n s o f t h e f u e l s t r e a m e x i t i n g t h e i n j e c t o r 1 0and b e i n g d e l i v e r e d t o t h e combustion Zone 3 0 . The s e gmented n o Z Z l e r e g i o n 126 c r e a t e s a l a r g e r o u t e r s u r f a c e a r e ao f t h e p r i m a r y s t r e a m , Which h a s i n t e r a c t e d W i t h a n d b e e nh e a t e d by h e s e c o n d a r y s t r e a m W i t h i n t h e p a s s a g e W a y 2 8 o ft h e i n j e c t o r 1 0 0 , a s t h e p r i m a r y s t r e a m e x i t s t h e i n j e c t o r 1 0 0and e n t e r s t h e combustion Zone 30 i n t h e form of a f u e ls t r e a m , such t h a t m o re of t h e f u e l i n t h e f u e l stream cancombust i t h i n t h e oxygen e ? c i e n t r e g i o n on and s u r r o u n di n g t h e b u r n e r a x i s i n t h e c o m b u s t i o n Z o n e 3 0 . The s u p p l em e n t a l s t r e a m o f h e a t e d a i r p r o v i d e d b y t h e r e g i s t e r 1 3 0i n t e r a c t s W i t h and h e a t s t h e f u e l s t r e a m i n t h e combustionZone 0 , t o a c h i e v e a d e s i r e d i n c r e a s e i n t h e s t o i c h i o m e t r y atand around h e b u r n e r a x i s W i t h i n t h e combustion Zone 0 .[ 0 0 4 1 ] F I G . 3A l l u s t r a t e s a f u r t h e r a l te r n a ti v e embodimento f a n i n j e c t o r 1 1 0 , i n a c c o r d a n c e W i t h t h e p r e s e n t i n v e n t i o n .L i k e r e f e r e n c e numerals r e used o d e s i g n a t e e l e m e n ts o f h ef u e l i n j e c t o r 110 t h a t a r e i d e n t i c a l t o , o r s u b s t a n t i a l l y s i m i l a ri n c o n s t r u c t i o n a n d o p e r a t i o n s , t h o s e e l e m e n t s d e s c r i b e d i nc o n n e c t i o n W i t h t h e i n j e c t o r 1 0 . R e f e r r i n g t o F I G . 3 A , t h ei n j e c t o r 1 1 0 i n c l u d e s e n t r y , t r a n s i t i o n a n d n o Z Z l e r e g i o n s 2 2 ,2 4 a n d 2 6 d e ? n e d b y W a l l s 1 6 , 1 8 a n d 2 0 , r e s p e c t i v e l y , o f t h eh o u s i n g 1 1 . The i n j e c t o r 1 1 0 i n c l u d e s a n a i r d i s t r i b u t o r 1 4 0 ,p r e f e r a b l y h a v i n g t h e same o n s t r u c t i o n a s t h e d i v e r g i n g cone4 0 d e s c r i b e d a b o v e , e x c e p t t h a t t h e e n d W a l l 4 1 s e a l s t h e i n l e tend o f t h e i n t e r i o r 150 and t h e W a l l 142 f u r t h e r de?nes ana p e r t u r e 152 n communication i t h t h e i n t e r i o r 1 5 0 . I n a d d it i o n , t h e W a l l 1 6 o f t h e e n t r y r e g i o n 2 2 i n c l u d e s a n a p e r t u r e1 3 2 , p r e f e r a b l y r a d i a l l y a l i g n e d W i t h t h e a p e r t u r e 1 5 2 o f t h ed i s t r i b u t o r 1 4 0 . An i r r e g i s t e r 5 0 W i t h a How e g u l a t o r 5 2 i smounted o e x t e r i o r s u r f a c e 5 3 o f h e h o u s i n g 1 1 , s u c h t h a t t h er e g u l a t o r 5 2 i s o p e r a b l e f o r c o n t r o l l i n g ?oW h r o u g h t h e a p e rt u r e 1 3 2 . A o l l o W t u b e 154 e x t e n d s betWeen t h e a l i g n e da p e r t u r e s 132 and 5 2 . I n one embodiment of h e d i s t r i b u t o r1 4 0 , a p l u r a l i t y o f h o l l o W t u b e s 1 5 4 e x t e n d s , r e s p e c t i v e l y ,b e t W e e n a p l u r a l i t y o f a p e r t u r e s 1 3 2 s p a c e d c i r c u m f e r e n t i a l l ya b o u t t h e W a l l 1 6 and a p l u r a l i t y o f c o r r e s p o n d i n g a p e r t u r e s1 5 2 s p a c e d c i r c u m f e r e n t i a l l y a b o u t t h e W a l l 1 4 2 .


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US 009/0297996 A 1

[ 0 0 4 2 ] I n o p e r a t i o n o f t h e i n j e c t o r 1 1 0 , t h e s e c o n d a r ys t r e a m i s s u p p l i e d t o t h e i n j e c t o r 1 1 0 t h r o u g h t h e a p e r t u r e1 3 2 , a n d t h e n ?oWs r o m t h e a p e r t u r e 1 3 2 t h r o u g h t h e h o l l o Wt u b e 154 and n t o t h e i n t e r i o r 150 o f t h e d i s t r i b u t o r 1 4 0 . Thec o n i c a l s h a p e o f t h e i n t e r i o r 1 5 0 d i r e c t s t h e s e c o n d a r y s t r e a ms u b s t a n t i a l l y on and around h e c e n t r a l a x i s A f t h e p a s s a g eWay 8 . The s e c o n d a r y s t r e a m , upon x i t i n g t h e i n t e r i o r 1 5 0 ,i n t e r a c t s W i t h and e a t s t h e p r i m a r y s t r e a m , Which t h e d i st r i b u t o r 140 has i v e r t e d i n a manner i m i l a r t o t h a t d e s c r i b e da b o v e f o r t h e c o n e 4 0 o f h e i n j e c t or 1 0 , b e g i n n i n g i n t h e e n t r yr e g i o n 2 2 , a n d t h e n n t h e r a n s i t i o n a n d t h e n o Z Z l e r e g i o n s 2 4 ,2 6 o f t h e i n j e c t o r 1 0 . The t e m p e r a t u r e a n d amount o f t h eh e a t e d a i r s u p p l i e d a s t h e s e c o n d a r y s t r e a m t o t h e d i s t r i b u t o r140 a r e s e l e c t e d , i n a c c o r d a n c e W i t h t h e p r e s e n t i n v e n t i o n , top r o v i d e t h a t t h e s t o i c h i o m e t r y o f t h e p r i m a r y s t r e a m a r o u n da n d a l o n g t h e c e n t r a l a x i s A s s u i t a b l y modi?ed o o b t a i n l o WN O , C a n d l o W UBC o m b u s t i o n o f h e f u e l s t r e a m d e l i v e r e d byt h e i n j e c t o r 1 0 to t h e combustion Zone 30 t and u r r o u n d i n gt h e b u r n e r a x i s .[ 0 0 4 3 ] F I G . 3B l l u s t r a t e s a n o t h e r a l t e r n a t i v e embodimento f a n i n j e c t o r 1 7 0 , i n a c c o r d a n c e W i t h t h e p r e s e n t i n v e n t i o n .L i k e r e f e r e n c e n u m e r a l s a r e used o d e s i g n a t e e l e m e n t s of h ef u e l i n j e c t o r 170 t h a t a r e i d e n t i c a l t o , o r s u b s t a n t i a l l y s i m i l a ri n c o n s t r u c t i o n a n d o p e r a t i o n s , t h o s e e l e m e n t s d e s c r i b e d i nc o n n e c t i o n W i t h t h e i n j e c t o r 1 1 0 . R e f e r r i n g t o F I G . 3 B , t h ei n j e c t o r 1 7 0 i n c l u d e s e n t r y , t r a n s i t i o n a n d n o Z Z l e r e g i o n s 2 2 ,2 4 a n d 2 6 , a n d t h e d i s t r i b u t o r 1 4 0 W i t h i n t h e e n t r y r e g i o n 2 2 .F u r t h e r , t h e i n j e c t o r 1 7 0 i n c l u d e s a s e g m e n t e d n o Z Z l e r e g i o n1 2 6 e x t e n d i n g b e t W e e n t h e n o Z Z l e r e g i o n 2 2 a n d t h e o u t l e tend 4 .[ 0 0 4 4 ] FIG. 5 i l l u s t r a t e s a f u r t h e r embodiment of an n j e ct o r 2 0 0 , i n a c c o r d a n c e W i t h t h e p r e s e n t i n v e n t i o n . L i k e r e f e rence numerals a r e used t o d e s i g n a t e e l e m e n t s of t h e f u e li n j e c t o r 200 t h a t a r e i d e n t i c a l t o , o r s u b s t a n t i a l l y s i m i l a r i nc o n s t r u c t i o n and o p e r a t i o n a s , t h o s e e l e m e n t s d e s c r i b e d i nc o n n e c t i o n W i t h t h e i n j e c t o r 1 0 . R e f e r r i n g t o F I G . 5 , t h ei n j e c t o r 2 0 0 i n c l u d e s e n t r y , t r a n s i t i o n a n d n o Z Z l e r e g i o n s 2 2 ,2 4 a n d 2 6 d e ? n e d b y W a l l s 1 6 , 1 8 a n d 2 0 , r e s p e c t i v e l y , ofah o u s i n g 1 1 . The n j e c t o r 200 u r t h e r i n c l u d e s a n i r d i s t r i b ut o r 2 4 0 , p r e f e r a b l y h a v i n g t h e same o u t e r s u r f a c e c o n ? g u r at i o n a s t h e d i v e r g i n g cone 40 e s c r i b e d a b o v e . The i s t r i b u t o r240 i n c l u d e s a W a l l 142 a v i n g o u t e r and n n e r s u r f a c e s 1 4 4 ,1 4 6 , s i m i l a r t o t h e d i s t r i b u t o r 1 4 0 . The n n e r s u r f a c e 146 anda r i n g - s h a p e d u p s t r e a m end a l l 4 1 de?ne c o n i c a l l y - s h a p e dholloW i n t e r i o r 1 5 0 . The upstream end W a l l 41 de?nes ana p er t u r e 2 4 1 , Which s i n c o m m u n i c a t i o n W i t h t h e i n t e r i o r1 5 0 . A olloW t u b e 154 e x t e n d s from t h e i n l e t end 12 t o t h ea p e r t u r e 2 4 1 . The u b e 1 5 4 a l s o e x t e n d s u p s t r e a m o f t h e i n l e te n d 1 2 , a n d i s c o u p l e d t o a n a i r r e g i s t e r ( n o t s h o W n ) .[ 0 0 4 5 ] I n o p e r a t i o n o f t h e i n j e c t o r 2 0 0 , t h e s e c o n d a r ys t r e a m ?oWs t h r o u g h t h e t u b e 1 5 4 , i n t o t h e d i s t r i b u t o r 240t h r o u g h t h e a p e r t u r e 2 4 1 a n d t h e n e x i t s from h e i n t e r i o r 1 5 0o f t h e d i s t r i b u t o r 240 i n t o t h e passageWay 28 i n t h e e n t r yr e g i o n 2 2 . The c o n i c a l s h a p e o f t h e i n t e r i o r 1 5 0 d i r e c t s t h es e c o n d a r y s t r e a m s u b s t a n t i a l l y a l o n g a n d s u r r o u n d i n g t h ec e n t r a l a x i s A f t h e p a s s a g e W a y 2 8 . The s e c o n d a r y s t r e a m ,upon x i t i n g t h e i n t e r i o r 1 5 0 o f t h e d i s t r i b u t o r 2 4 0 , i n t e r a c t sW i t h a n d h e a t s a p o r t i o n o f t h e p r i m a r y s t r e a m ?oWing a l o n gand around t h e c e n t r a l a x i s o f t h e passageWay 28 a s t h ep r i m a r y s t r e a m ?oWs r o m t h e e n t r y r e g i o n i n t o t h e t r a n s i ti o nr e g i o n 2 4 a n d t h e n n t o t h e n o Z Z l e r e g i o n 2 6 o f h e i n j e c t o r 1 0 .[ 0 0 4 6 ] I n a p r e f e r r e d embodiment f t h e i n v e n t i v e i n j e c t o r ,t h e n o Z Z l e r e g i o n 2 6 i s f a b r i c a t e d f r o m s t a i n l e s s s t e e l , a n d t h ee n t r y r e g i o n 2 2 i s f a b r i c a t e d f r o m c a r b o n s t e e l .

D e c . 3 , 2 0 0 9

[ 0 0 4 7 ] A l t h o u g h t h e i n v e n t io n h e r e i n h a s b e e n d e s c r i b e dW i t h r e f e r e n c e t o p a r t i c u l a r e m b o d i m e n t s , i t i s t o b e u n d e rs t o o d t h a t t h e s e embodiments a r e m e r e l y i l l u s t r a t i v e o f t h ep r i n c i p l e s a n d a p p l i c a t i o n s o f t h e p r e s e n t i n v e n t i o n . I t i st h e r e f o r e t o be understood h a t numerous modi?cations maybe m ade t o t h e i l l u s t r a t i v e embodiments and t h a t o t h e ra r r a n g e m e n t s m a y b e d e v i s e d W i t h o u t d e p a r t i n g f r o m t h es p i r i t and s c o p e o f t h e p r e s e n t i n v e n t i o n a s de?ned by t h ea p p e n d e d c l a i m s .

1 . A u e l i n j e c to r f o r u s e i n a f u r n a c e c om p r i s i n g :a h o u s i n g h a v i n g an n l e t end and n o u t l e t e n d , Wherein h e

h o u s i n g d e ? n e s a p a s s a g e W a y e x t e n d i n g b e t W e e n t h ei n l e t and u t l e t e n d s , W h e r e i n t h e i n l e t end s f o r r e c e i vi n g a primary s t r e a m of c a r r i e r g a s and u e l , Whereinc e n t r a l a x i s e x t e n d s a l o n g t h e l e n g t h a n d t h r o u g h t h ec e n t e r of h e passageWay;

means f o r i n t r o d u c i n g a secondary stream of heated a si n t o t h e p a s s a g e W a y ; and

W h e r e i n , When t h e p r i m a r y s t r e a m i s s u p p l i e d t o t h e p a ssageWay a t t h e i n l e t end and t h e s e c o n d a r y s t r e a m i si n t r o d u c e d i n t o t h e p a s s a g e W a y b y t h e i n t r o d u c i n gm e a n s , t h e p r i m a r y s t r e a m ?oWs t h r o u g h t h e p a s s a g eWay t o W a r d s t h e o u t l e t end and t h e s e c o n d a r y s t r e a mm i x e s W i t h and e a t s , and i n c r e a s e s oxygen c o n c e n t r at i o n f , a p o r t i o n o f h e p r i m a r y s t r e a m a l o n g a n d a r o u n dt h e c e n t r a l a x i s o f t h e p a s s a g e W a y , b e f o r e t h e p r i m a r ys t r e a m e x i t s t h e passageWay at t h e o u t l e t e n d .2 . The f u e l i n j e c t o r o f c l a i m 1 , W h e r e i n t h e g a s o f t h e

s e c o n d a r y s t r e a m i s a i r a n d t h e f u e l i s p u l v e r i Z e d c o a l .3 . The f u e l i n j e c t o r o f c l a i m 2 , W h e r e i n t h e a i r i n t h es e c o n d a r y s t r e a m i s betWeen a b o u t 4 0 0 0 F . and 1 0 0 0 0 F .4 . The f u e l i n j e c t o r o f c l a i m 1 , W h e r e i n t h e i n t r o d u c i n gmeans de?nes a t l e a s t one a p e r t u r e f o r i n t r o d u c i n g t h e s e co n d a r y s t r e a m i n t o t h e p a s s a g e W a y , W h e r e i n t h e a p e r t u r e i sbetWeen h e i n l e t end and h e o u t l e t e n d .5 . The f u e l i n j e c t o r o f c l a i m 4 , W h e r e i n t h e a p e r t u r e i sd e ? n e d b y a n a d j u s t a b l e a i r r e g i s t e r .6 . The u e l i n j e c t o r o f c l a i m 4 f u r t h e r c o m p r i s i n g :

a b a f ? e e x t e n d i n g f r o m t h e h o u s i n g i n t o t h e p a s s a g e W a ya n d t o W a r d s t h e c e n t r a l a x i s , W h e r e i n t h e b a f ? e i s d i sp o s e d u p s t r e a m o f t h e a p e r t u r e t o f a c i l i t a t e p e n e t r a t i o no f t h e s e c on d a r y s t r e am t o W a r d t h e c e n t r a l a x i s .

7 . The f u e l i n j e c t o r o f c l a i m 6 , W h e r e i n t h e b a f f l e i s s u bs t a n t i a l l y a d j a c e n t t o t h e a p e r t u r e .8 . The u e l i n j e c t o r o f l a i m 6 , W h e r e i n t h e b a f ? e e x t e n d s i nt h e d i r e c t i o n o f t h e o u t l e t e n d .

9 . The u e l i n j e c t o r o f c l a i m 4 f u r t h e r c o m p r i s i n g :a d i v e r g i n g c o n e d i s p o s e d a l o n g t h e c e n t r a l a x i s u p s t r e a m

o f t h e a p e r t u r e , W h e r e i n t h e c o n e d i v e r g e s i n t h e d i r e ct i o n o f t h e o u t l e t e n d .

1 0 . The u e l i n j e c t o r o f c l a i m 9 f u r t h e r c o m p r i s i n g :a b a f ? e e x t e n d i n g f r o m t h e h o u s i n g i n t o t h e p a s s a g e W a y

a n d t o W a r d s t h e c e n t r a l a x i s a n d d i s p o s e d doWnstream ft h e c o n e , W h e r e i n t h e b a f ? e i s d i s p o s e d u p s t r e a m o f t h ea p e r t u r e o f a c i l i t a t e p e n e t r a t i o n o f h e s e c o n d a r y s t r e a mt o W a r d t h e c e n t r a l a x i s .

1 1 . The u e l i n j e c t o r o f c l a i m 1 f u r t h e r c o m p r i s i n g :a segmented o Z Z l e a t t h e o u t l e t end o r r e c e i v i n g from h e

passageWay h e p r i m a r y s t r e a m i n c o m b i n a t i o n W i t h t h es e c o n d a r y s t r e a m , W h e r e i n t h e s e g m e n t e d n o Z Z l e s e p ar a t e s t h e c o m b i n a t i o n o f t h e p r i m a r y a n d s e c o n d a r ys t r e a m s i n t o a p l u r a l i t y o f s u b s t a n t i a l l y e l l i p t i c a l l ys h a p e d f u e l s t r e a m s f o r d e l i v e r y f r o m t h e i n j e c t o r a t t h eo u t l e t e n d .


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US 009/0297996 A 1

1 2 . The f u e l i n j e c t o r o f c l a i m 1 , w h e r e i n t h e s e c o n d a r ystream s 100 oxygen, a mixture of ir and oxygen, a m ixt u r e of CO2 nd oxygen, o r a mixture of e - c i r c u l a t e d ?ue a sand o x y g e n .

1 3 . A u e l i n j e c t or f o r u s e i n a fumace c o m p r i s i n g :a h o u s i n g h a v i n g an n l e t end and n o u t l e t e n d , wherein h eh o u s i n g d e ? n e s a p a s s a g e w a y e x t e n d i n g b e t w e e n t h ei n l e t and o u t l e t e n d s , wherein a c e n t r a l a x i s e x t e n d sa l o n g t h e l e n g t h a n d t h r o u g h t h e c e n t e r o f t h e p a s s a g eway a n d w h e r e i n t h e i n l e t e n d i s f o r r e c e i v i n g a p r i m a r ys t r e a m of c a r r i e r g a s and u e l ;

a n i r d i s t r i b u t or f o r d i s t r i b u t i n g t h e s e c o n d a r y s t r e a m s u bs t a n t i a l l y a l o n g a n d a r o u n d t h e c e n t r a l a x i s u p s t r e a m o ft h e o u t l e t e n d ; a n d

w h e r e i n , when t h e p r i m a r y s t r e a m i s s u p p l i e d t o t h e p a ssageway t t h e i n l e t end and ?ows t h r o u g h t h e p a s s a g eway o w a r d s t h e o u t l e t end and h e s e c o n d a r y s t r e a m i sd i s t r i b u t e d b y t h e a i r d i s t r i b u t o r , t h e s e c o n d a r y s t r e a me x i t i n g t h e d i s t r i b u t o r m i x e s w i t h a n d h e a t s , a n di n c r e a s e s o x y g e n c o n c e n t r a t i o n o f , a p o r t i o n o f t h e p r imary s t r e a m a l o n g a n d a r o u n d t h e a x i s b e f o r e t h e p r im a r y s t r e a m e x i t s t h e passageway t t h e o u t l e t e n d .1 4 . The u e l i n j e c t o r o f c l a i m 1 3 f u r t h e r c o m p r i s i n g :

a h o l l o w c o n d u i t f o r s u p p l y i n g t h e s e c o n d a r y s t r e a m t o t h ed i s t r i b u t o r , wherein t h e d i s t r i b u t o r i s a d i v e r g e n t conede?ning a h o l l o w i n t er i o r i n communication w i t h t h eh o l l o w c o n d u i t .

1 5 . The u e l i n j e c t o r o f c l a i m 1 4 , w h e r e i n t h e h o l l o w cond u i t e x t e n d s from t h e i n l e t end o t h e d i s t r i b u t o r .1 6 . The f u e l i n j e c t o r o f c l a i m 1 4 , w h e r e i n t h e h o u s i n gde?nes at l e a s t one a p e r t u r e between t h e i n l e t end and t h eo u t l e t end and h e h o l l o w c o n d u i t e x t e n d s from h e a p e r t u r e tot h e d i s t r i b u t o r .

1 7 . The f u e l i n j e c t o r o f c l a i m 1 3 , w h e r e i n t h e g a s o f t h es e c o n d a r y s tr e a m i s a i r a n d f u e l i s p u l v e r i Z e d c o a l .

1 8 . The f u e l i n j e c t o r o f c l a i m 1 7 , w h e r e i n t h e a i r i n t h es e c o n d a r y s t r e a m i s between a b o u t 4 0 0 0 F . and 1 0 0 0 0 F .1 9 . The u e l i n j e c t o r o f c l a i m 1 3 f u r t h e r c o m p r i s i n g :a s e g m e n t e d n o Z Z l e a t t h e o u t l e t end o r r e c e i v i n g t h e from

t h e passageway h e p r i m a r y s t r e a m i n c o m b i n a t i o n w i t ht h e s e c o n d a r y s t r e a m , w h e r e i n t h e s e g m e n t e d n o Z Z l es e p a r a t e s t h e c o m b i n a t i o n o f t h e p r i m a r y a n d s e c o n d a r ys t r e a m s i n t o a p l u r a l i t y o f s u b s t a n t i a l l y e l l i p t i c a l l ys h a p e d f u e l s t r e a m s f o r d e l i v e r y f r o m t h e i n j e c t o r a t t h eo u t l e t e n d .2 0 . The u e l i n j e c t o r o f c l a i m 1 3 , w h e r e i n t h e s e c o n d a r y

stream s 100 oxygen, a mixture of ir and oxygen, a m ixt u r e of CO2 nd oxygen, o r a mixture of e - c i r c u l a t e d ?ue a sand o x y g e n .

2 1 . A ethod o r d e l i v e r i n g f u e l from a f u e l i n j e c t o r t o acombustion Zone of fumace c o m p r i s i n g :p r o v i d i n g a f u e l i n j e c t o r , w h e r e i n t h e f u e l i n j e c t o r com

p r i s e s a h o u s i n g h a v i n g a n i n l e t end and a n o u t l e t e n d ,w h e r e i n t h e h o u s i n g d e ? n e s a p a s s a g e w a y e x t e n d i n gbetween h e i n l e t and u t l e t e n d s , wherein c e n t r a l a x i se x t e nd s a l o n g t h e l e n g t h a n d t h r o u g h t h e c e n t e r o f t h epassageway;

D e c . 3 , 2 0 0 9

s u p p l y i n g a primary s t r e a m of c a r r i e r g a s and u e l t o t h ep a s s a g e w a y a t t h e i n l e t e n d , w h e r e i n t h e p r i m a r y s t r e a m?ows t h r o u g h t h e p a s s a g e w a y t o w a r d s t h e o u t l e t e n d ;and

s u p p l y i n g a s e c o n d a r y s t r e a m of a h e a t e d g a s i n t o t h ep a s s a g e w a y , w h e r e i n t h e s e c o n d a r y s t r e a m m i x e s w i t hand e a t s , and n c r e a s e s oxygen o n c e n t r a t i o n o f , a p o rt i o n o f t h e p r i m a r y s t r e a m a l o n g a n d a r o u n d t h e a x i s ,b e f o r e t h e p r i m a r y s tr e a m e x i t s t h e passageway t t h eo u t l e t e n d .

2 2 . The method of l a i m 2 1 , wherein t h e g a s of h e s e co n d a r y s t r e a m i s a i r a n d t h e f u e l i s p u l v e r i Z e d c o a l .

2 3 . The method f c l a i m 2 2 , w h e r e i n t h e a i r i n t h e s e c o n da r y s t r e a m i s between a b o u t 4000 . and 10000 .

2 4 . The method o f c l a i m 2 1 f u r t h e r c o m p r i s i n g :s u p p l y i n g t h e s e c o n d a r y s t r e a m i n t o t h e p a s s a g e w a y

t h r o u g h a t l e a s t o n e a p e r t u r e i n t h e h o u s i n g d i s p o s e dbetween h e i n l e t end and t h e o u t l e t e n d .

2 5 . The ethod f c l a i m 2 4 , w h e r e i n t h e a p e r t u r e s de?nedb y a n a d j u s t a b l e a i r r e g i s t e r .2 6 . The method o f c l a i m 2 4 f u r t h e r c o m p r i s i n g :

i n t e r r u p t i n g t h e ?ow f t h e p r i m a r y s t r e a m u p s t r e a m o f h ea p e r t u r e o f a c i l i t a t e p e n e t r a t i o n o f h e s e c o n d a r y s t r e a mt o w a r d t h e c e n t r a l a x i s .

2 7 . The method f c l a i m 2 6 , w h e r e i n t h e ?ow s i n t e r r u p t e ds u b s t a n t i a l l y a d j a c e n t t o t h e a p e r t u r e .2 8 . The method o f c l a i m 2 4 f u r t h e r c o m p r i s i n g :d i v e r t i n g ?ow f t h e p r i m a r y s t r e a m away r o m t h e c e n t r a l

a x i s u p s t r e a m o f t h e a p e r t u r e .2 9 . The method o f c l a i m 2 1 f u r t h e r c o m p r i s i n g :s e p a r a ti n g t h e p r i m a r y s t r e a m a s h e a t e d b y t h e s e c o n d a r y

s t r e a m i n t o a p l u r a l i t y o f s u b s t a n t i a l l y e l l i p t i c a l l ys h a p e d f u e l s t r e a m s f o r d e l i v e r y f r o m t h e i n j e c t o r a t t h eo u t l e t e n d .

3 0 . The method o f c l a i m 2 1 f u r t h e r c o m p r i s i n g :s u p p l y i n g t h e s e c o n d a r y s t r e a m t o g e n e r a t e a f u e l s t r e a m

e x i t i n g t h e o u t l e t e n d h a v i n g a p r e d e t e r m i n e d s t o i c h io m e t r y on and s u r r o u n d i n g t h e c e n t r a l a x i s o f t h e p a ss a g e w a y .

3 1 . The method o f c l a i m 2 1 f u r t h e r c o m p r i s i n g :s u p p l y i n g t h e s e c o n d a r y s t r e a m a l o n g a n d a r o u n d t h e c e n

t r a l a x i s .3 2 . The method f c l a i m 3 1 , w h e r e i n t h e s e c o n d a r y s t r e a m

i s s u p p l i e d from a h o l l o w c o n d u i t e x t e n d i n g f r o m t h e i n l e te n d .

3 3 . The method f c l a i m 3 1 , w h e r e i n t h e s e c o n d a r y s t r e a mi s s u p p l i e d from n a p e r t u r e i n t h e h o u s i n g , t h r o u g h a h o l l o wc o n d u i t and o a n i r d i s t r i b u t o r f o r d i s t r i b u t i n g t h e s e c o n d a r ys t r e a m a l o n g a n d a r o u n d t h e c e n t r a l a x i s3 4 . The method f c l a i m 2 1 , w h e r e i n t h e s e c o n d a r y s t r e a mi s 1 0 0 oxygen, a mixture of ir and oxygen, a mixture ofC O 2 and o x y g e n , o r a m i x t u r e o f r e - c i r c u l a t e d ?ue g a s ando x y g e n .

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