)构成的。反应物流被陶瓷壁、也就是完全陶瓷管状主体的壁所限定，直到它们到达出口段。燃烧开始于出口段的下游。例如，先前被所述的管状主体的完全陶瓷壁所限定的燃料流和氧化剂流，在出口段的下游相接触，从而开始燃烧。因此，本发明的完全陶瓷喷嘴构成进料区和燃烧区之间的边界元件。
[0033]应当指出的是，暴露于火焰中的物品是完全陶瓷喷嘴，而不是现有技术中的耐火砌块。
[0034]所述喷嘴旨在作为所述燃烧器的部件，所述部件限定一种或多种反应物流并且将所述流输送至单独的燃烧室。因此，该喷嘴包括一个或多个管状主体以限定用于反应物流的通道。所述管状主体优选为圆柱形的或圆锥形的，但是也可以为其他的形状。所述反应物流可以包括一种或多种燃料流或氧化剂流，或与氧化剂混合的燃料。在一些实施方式中，所述喷嘴可以包括多个基本上同轴的管状主体，以便为反应物流提供多个通道。当大于一种的反应物流存在时，所述反应物流可以具有相同或不同的组成。
[0035]形成的喷嘴的所述管状主体或者多个管状主体中的每一个优选地以一件式被制成，因此具有整体结构。
[0036]所述燃烧器可以被安装有包括开口的耐火衬套。优选地，陶瓷喷嘴的开口段对应于耐火衬套上的所述开口，也就是说，陶瓷喷嘴并未从耐火衬套伸出。
[0037]提到的工业陶瓷是无机的和非金属的材料。例如，它们能够自大量的原材料被塑造成型，优选地在室温下，然后使其经受高温烧制工艺(烧结)。
[0038]所述的工业陶瓷材料优选地选择具有高热导率和高机械强度。优选地，陶瓷材料具有至少1W/(m.K)的热导率，更优选地至少25W/(m.K)的热导率。优选地弹性系数为至少40GPa。
[0039]更加优选地，所述陶瓷材料的热导率在1W/ (m -K)至230W/ (m -K)的范围内，甚至更加优选地在25W/ (m.K)至160W/ (m.K)的范围内。弹性系数优选地在40GPa至450GPa的范围内，更加优选地在200GPa和360GPa之间。
[0040]优选地，陶瓷材料也具有低孔隙度。根据优选的实施方式，所述工业陶瓷材料具有按体积计算在O至50%之间的孔隙度，更加优选地为按体积计算在O至10%之间的孔隙度。
[0041 ] 所述陶瓷材料的密度优选地在1000kg/m3和6000kg/m 3之间，更加优选地在2000kg/m3和 5000kg/m 3之间。
[0042]适用于本发明的工业陶瓷包括硅酸盐陶瓷、氧化物陶瓷和非氧化物陶瓷。更具体地，合适的氧化物陶瓷包括:
[0043]-氧化物陶瓷，它们主要由单相和单一金属氧化物(例如，以大于90%的浓
[0044]度)构成；
[0045]-多材料氧化物陶瓷，它们基本上是氧化物陶瓷的混合物；
[0046]-分散陶瓷，它们包括基质和分散相。
[0047]现在对于本发明的工业陶瓷材料的实例进行更详细的阐述。
[0048]硅酸盐陶瓷是多相材料；它们的主要成分通常是作为硅酸盐来源的粘土、高岭土、长石和皂石。此外，如氧化铝和锆石的组分可以被使用以实现特殊性能(例如较高的强度)。在烧结过程中，除了晶相，形成玻璃相材料。所述玻璃相可以在20%左右，并且包括作为主要成分的二氧化硅(S12)。
[0049]氧化物陶瓷主要由单相或单一金属氧化物或金属氧化物的混合物组成。它们具有很少的玻璃相或没有玻璃相。原材料是具有高纯度的合成产品。在非常高的烧结温度下，形成负责它们的良好特性的均匀的微观结构。
[0050]对于本发明的优选的技术氧化物陶瓷是铝氧化物、硅氧化物、镁氧化物、锆氧化物、二氧化钛、钇氧化物和硼氧化物。优选的多材料氧化物陶瓷是氧化物陶瓷的混合物，例如，氧化铝、氧化错和纪氧化物的混合物，钛酸铝(Al203+Ti02)和错钛酸铅(PbIiZrxTi1JO3,
O彡X彡I) ο
[0051]另外一类氧化物陶瓷是分散陶瓷。优选地，基质和分散相都为陶瓷材料。对于本发明优选的分散陶瓷是使用锆氧化物增强的铝氧化物。
[0052]非氧化物陶瓷包括基于硼、碳、氮和硅的化合物的陶瓷材料。此外，非氧化物陶瓷通常含有高比例的共价化合物。这允许它们在非常高的温度下使用，导致非常高的弹性系数，并且提供与良好的抗腐蚀性和耐磨性相结合的高的强度和高的硬度。优选的非氧化物陶瓷是碳化硅、氮化硅、氮化铝、碳化硼和氮化硼。
[0053]申请人已经发现具有低孔隙度、高热导率和高机械强度的工业陶瓷最适合于所述的用于烃源的OSC的工艺燃烧器，特别是用于POX反应器和自热重整器的工艺燃烧器。
[0054]所述工业陶瓷具有的热导率比用于高温设备的最佳合金的热导率高3倍至10倍，具有的机械强度实际上独立于温度、并且在大于700°C下比金属的机械强度高2倍至10倍。
[0055]上述性质使工业陶瓷有利于ATR/P0X燃烧器的构造，由于高热导率降低了温度梯度，并且因此降低了对于给定一组运行条件的热应力。这些材料的高机械强度允许它们抵抗会在数个循环中破坏金属尖端的温度梯度。因此，本发明具有延长燃烧器工作寿命的主要优点。另一个优点是，所述燃烧器能够被设计成非冷却式，也就是说，不含用于循环冷却介质的中空部件。所述燃烧器不被冷却介质和外部气体之间的压力差所影响，并且与水冷式燃烧器相比较结构更加简单。
[0056]燃烧器的主体可以由所述的工业陶瓷制造。然而，由于所述工业陶瓷的成本和工业陶瓷有限的机械加工性，一些实施方式提供了燃烧器的主体由金属材料(例如不锈钢或高温合金)制造，只有喷嘴由所述的工业陶瓷制造。在这种情况下，必须提供金属部件和陶瓷喷嘴之间的连接。例如，所述连接可以由法兰连接或螺纹接头构成。在一些优选实施方式中，所述连接为无垫圈式(gasket-free)连接。例如，优选的无垫圈式连接包括:在所述燃烧器的金属部件上的陶瓷的金属化和金属化层的钎焊、或粘合的连接方式。
[0057]所述燃烧器的喷嘴可以由单个部件制成、或者可以包括多个部件，例如，如果燃烧器包括两个或更多个同轴元件。
[0058]本发明的其他方面是:用于烃源的OSC的装置(例如ATR的POX重整器)；通过使用本发明的燃烧器代替常规燃烧器的对现有装置的改进。
[0059]借助于下文的详细描述，本发明的特点和优点将会更加明显。
【附图说明】
[0060]图1是根据本发明的实施方式的工艺燃烧器的剖面图。
[0061]图2是根据本发明的另一个实施方式的工艺燃烧器的剖面图。
[0062]图3至图6是根据各种实施方式的燃烧器的金属主体和陶瓷喷嘴之间的接头的实例。
[0063]图7示出了当图1所示的燃烧器被安装于反应器内时的情形。
【具体实施方式】
[0064]图1和图2示出了包括基本上为金属主体I和陶瓷喷嘴2的非冷却式工艺燃烧器的实施方式。所述金属主体I是由不锈钢或高温合金制成的，而所述喷嘴2是由工业陶瓷材料制成的。
[0065]如图所示，所述燃烧器优选地为具有轴线A-A的基本上圆柱形的主体。所述燃烧器是不具有用于冷却介质循环的内部腔室的非冷却式燃烧器。
[0066]在使用中，扩散火焰在工艺燃烧器的外部、出口段3的下游形成。例如，所述火焰在POX反应器或ATR反应器的燃烧室中形成，所述燃烧器安装至POX反应器或ATR反应器。
[0067]喷嘴2包括一个或多个管状主体，所述管状主体限定用于反应物流的通道或用于多种反应物流的多个同轴通道。
[0068]图1示出了特别适合于用在ATR的实施方式，其中，所述喷嘴2包括单个管状主体20，因此限定用于反应物流的单个通道25。在这个特定的实施方式中，管状主体20具有临近金属主体I的第一圆柱形部分、以及临近出口段3的第二圆柱形部分，所述两个部分通过圆锥形部分被连接。
[0069]图2示出了特别适合于用在POX的实施方式，其中，所述喷嘴2包括两个管状主体21、22，所述两个管状主体形成两个同轴的通道23、24和两个用于反应物流(例如燃料气和氧化剂)的出口段3、4。因此，根据本发明的各种实施方式，所述喷嘴2应当被设计为包含单个部分或多个部分。在图2中，燃烧器的主体I包括两个同轴部件，陶瓷主体21、22分别与所述的两个同轴部件连接。
[0070]应当注意的是，喷嘴2的每一个管状主体，即根据图1的管状主体20或根据图2的管状主体21、22，优选地是以一件式被制成，同时，它们由所述工业陶瓷材料一体地制成。