[0071]例如，所述工业陶瓷材料是如铝氧化物、硅氧化物、镁氧化物、锆氧化物、二氧化钛、硼氧化物的氧化物，或者是如碳化硅、氮化硅、氮化铝、碳化硼和氮化硼等的非氧化物。
[0072]在所示的实施方式中，所述燃烧器的主体I由金属(如不锈钢或高温合金)制成。因此，燃烧器包括在主体I和喷嘴2的一部分之间的金属-至-陶瓷接头5。图3至图6示出了所述接头5的一些优选的实施方式。
[0073]图3公开了法兰接头。所述陶瓷喷嘴2被设置有搭头(lap)6，所述搭头6通过悬浮式法兰8和多个螺钉9固定至燃烧器的金属主体I的法兰7上。在主体I和陶瓷喷嘴2之间的垫圈10防止燃料气或氧气的泄漏。
[0074]图4公开了钎焊接头。所述陶瓷喷嘴2包括金属化层11，所述金属化层11能够通过现有技术(例如高温下的真空沉积法)实现。所述金属主体I形成用于容纳喷嘴2的扩大的尾座12。喷嘴2通过尾座12和金属化层11之间的钎焊13与主体I 一体制造。所述钎焊13能够通过公知技术进行。主体I和喷嘴2之间的所述连接是紧密的并且无需垫圈。
[0075]图5示出了使用合适的粘合剂14将陶瓷喷嘴2连接至金属主体I的实施方式。优选地，所述粘合剂14基于氧化铝。固化后，粘合剂14提供了喷嘴2的陶瓷材料和主体I的金属之间的永久接合。如图4所示，所述连接是紧密的并且无需垫圈。
[0076]图6示出了具有螺纹连接15的实施方式。螺纹可以通过加工陶瓷喷嘴2和主体I得到，以允许简单且有效的连接。由于通过螺纹连接不能保证密封性，故垫圈10(如图3所示)被设置于该两个元件之间。
[0077]在其他的(未示出的)实施方式中，主体I也可以由工业陶瓷制造，这意味着主体I和喷嘴2以单片方式由陶瓷材料整体形成。然而，出于节约成本、限制工业陶瓷仅用于燃烧器的最大加压部位(即喷嘴2)，使用金属主体I的实施方式是优选的工业陶瓷。
[0078]图7示出了当根据图1的燃烧器被安装于诸如POX反应器或ATR反应器的装置上的情形。在使用中，反应物流R(例如，燃料和空气或氧气的混合物)通过腔室25被输送至燃烧室C，在燃烧室形成扩散火焰。所述燃烧器被安装在耐火衬套30内，并且，优选地，陶瓷喷嘴2具有出口段3，所述出口段3基本上对应于朝向燃烧室C的耐火衬套上的开口，通过这种方式，陶瓷喷嘴2不会从耐火衬套伸出。这也适用于其他实施方式，例如图2所示的多通道实施方式。
[0079]所述工艺燃烧器具有与出口段3相对的进料侧。反应物流或多种反应物流从所述进料侧输送至工艺燃烧器。可以注意的是，根据本发明的各种实施方式，接头5的下游，直至出口段3，反应物被主体10、21、22的完全陶瓷壁所限制。这是有利的，因为陶瓷壁提供了比传统的耐火材料更好的耐高温性和阻燃性。
【主权项】
1.一种适用于烃源的过化学计量燃烧的工艺燃烧器，所述燃烧器包括主体(I)和连接至所述主体的喷嘴(2)，其中: 所述喷嘴(2)被设置用于在所述工艺燃烧器的外部形成扩散火焰， 所述工艺燃烧器具有进料侧和对置的端侧，所述进料侧具有用于反应物流的至少一个入口，所述对置的端侧具有出口段(3)，所述出口段(3)限定进料区域和燃烧区域之间的边界，所述燃烧器被配置成使得燃烧发生在所述出口段(3)的下游， 所述喷嘴(2)包括至少一个管状主体(20、21、22)以限定用于所述反应物流的至少一个通道(23、24、25)，所述管状主体在所述喷嘴的所述出口段(3)处终止，和 所述至少一个管状主体由工业陶瓷材料一体制成，和 所述至少一种反应物流被所述至少一个陶瓷主体(20、21、22)所限制，直至到达所述出口段⑶。
2.根据权利要求1所述的燃烧器，所述至少一个管状主体(20)以一件式被制成。
3.根据权利要求1或2所述的燃烧器，所述喷嘴包括多个管状主体(21、22)以限定用于各自的反应物流、例如燃料和氧化剂的同轴通道(23、24)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的燃烧器，所述工业陶瓷材料具有至少1W/(m.K)的热导率、和至少40GPa的弹性系数。
5.根据权利要求4所述的燃烧器，所述工业陶瓷材料具有下述性质中的至少一种:-在 1ff/ (m.K)至 230W/ (m.K)的范围内、优选地在 25W/ (m.K)至 160W/ (m.K)的范围内的热导率； -在40GPa至450GPa的范围内、优选地在200GPa和360GPa之间的弹性系数。
6.根据前述权利要求中任一项所述的燃烧器，所述工业陶瓷材料具有按体积计在O至50%之间的孔隙度、优选地按体积计在O至10%之间的孔隙度。
7.根据前述权利要求中任一项所述的燃烧器，所述工业陶瓷材料具有在1000kg/m3和6000kg/m3之间的密度、优选地在2000kg/m 3和5000kg/m 3之间的密度。
8.根据前述权利要求中任一项所述的燃烧器，所述工业陶瓷材料为下述物质中的任何一种:硅酸盐陶瓷、氧化物陶瓷、氧化物陶瓷的混合物、分散陶瓷、非氧化物陶瓷。
9.根据权利要求8所述的燃烧器，所述工业陶瓷材料为硅酸盐陶瓷，所述硅酸盐陶瓷包括作为硅酸盐来源的粘土、高岭土、长石和皂石中的至少一种，以及可选地包括氧化铝和/或锆石。
10.根据权利要求8所述的燃烧器，所述工业陶瓷材料为选自于下述物质的氧化物陶瓷: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。
11.根据权利要求8所述的燃烧器，所述工业陶瓷材料为氧化物陶瓷的混合物，所述混合物为氧化铝、氧化锆和钇氧化物的混合物，钛酸铝(Al203+Ti02)或具有分子式Pb[ZrxTi1JO3的锆钛酸铅，其中O彡X彡I。
12.根据权利要求8所述的燃烧器，所述工业陶瓷材料为包括陶瓷基质和分散陶瓷相的分散陶瓷，所述材料优选为使用锆氧化物增强的铝氧化物。
13.根据权利要求8所述的燃烧器，所述工业陶瓷材料为基于硼、碳、氮和硅的化合物的非氧化物陶瓷，且更优选地选自:碳化硅、氮化硅、氮化铝、碳化硼和氮化硼。
14.根据前述权利要求中任一项所述的燃烧器，所述工业陶瓷材料自大量的原材料获得，优选地在室温下，所述原材料经受烧结工艺。
15.根据前述权利要求中任一项所述的燃烧器，其中所述主体(I)由金属制成，所述燃烧器包括在所述主体(I)和所述喷嘴(2)之间的金属-陶瓷接头(5)。
16.根据权利要求15所述的燃烧器，所述接头(5)通过下述方式中的一种被实现: -在所述燃烧器的所述金属主体⑴和所述喷嘴⑵之间的法兰连接(6、7、8)或螺纹接头(15)； -在所述陶瓷喷嘴(2)上提供金属化层(11)，并将所述金属化层钎焊至所述燃烧器的所述金属主体(I)上； -粘合连接，在所述金属主体(I)和所述陶瓷喷嘴(2)之间提供合适的粘合剂(14)，所述粘合剂优选地为基于氧化铝。
17.一种用于烃源的过化学计量燃烧的装置，特别是部分氧化重整器或自热重整器，所述装置包括根据前述权利要求中任一项所述的工艺燃烧器。
18.根据权利要求17所述的装置，所述工艺燃烧器被设置在耐火衬套(30)内和所述陶瓷喷嘴(2)具有出口段，所述出口段基本上对应于所述耐火衬套的开口，以这种方式，所述陶瓷喷嘴(2)未从所述耐火衬套中伸出。
19.一种改进用于烃源的过化学计量燃烧的装置、特别是部分氧化重整器或ATR重整器的方法，所述装置包括燃烧器，且所述方法包括使用根据前述权利要求中任一项所述的燃烧器代替该燃烧器。
【专利摘要】一种适用于烃源的过化学计量燃烧的燃烧器，包括用于在所述燃烧器的外部形成扩散火焰的喷嘴(2)，所述喷嘴(2)包括一个管状主体(20)或多个管状主体(21、22)，所述管状主体限定通道(25)或用于各自的反应物流的多个同轴通道(23、24)，其中形成所述喷嘴(2)的该管状主体或每一个管状主体由工业陶瓷材料制成。
【IPC分类】B01J19-00, C01B3-36, F23D14-48, C01B3-38, F23D14-22
【公开号】CN104603047
【申请号】CN201380046199
【发明人】卢卡·桑尼克里, 达妮埃尔·胡迈尔
【申请人】卡萨尔公司
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2013年8月30日
【公告号】EP2703339A1, EP2892845A1, US20150247635, WO2014037287A1