燃烧器喷尖和燃烧器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种燃烧器喷尖，尤其是用于合成气体生成装置中的高温应用的燃烧器喷尖。此外，本发明涉及一种燃烧器，尤其是一种用于合成气体生成装置的燃烧器。
【背景技术】
[0002]用于合成气体反应器的燃烧器示意地在DE 10 2008 006 572 Al中描述。所述合成气体反应器包括外部的燃烧器元件，在所述燃烧器元件的喷尖中存在空腔连同设置在其中的挤压体。围绕挤压体引导冷却水通道，所述冷却水通道用于冷却燃烧器喷尖。燃烧器还包括内部的燃烧器元件，所述内部的燃烧器元件与外部的管同心地设置。在内部的燃烧器元件和外部的燃烧器元件之间形成用于输送燃烧粉尘、例如煤粉尘的通道。内部的燃烧器元件在其喷尖的区域中也具有空腔连同设置在其中的挤压体，以便围绕所述挤压体引导冷却水通道，借助所述冷却水通道冷却内部的燃烧器元件的喷尖。在内部的燃烧器元件的中心设置有引燃器，其中在内部的燃烧器元件和引燃器之间形成用于氧气/蒸汽混合物的输入通道。如外部的和内部的燃烧器元件，引燃器空心壁状地构成，其中在引燃器的喷尖的区域中设置有挤压体，围绕所述挤压体引导冷却水通道，以便能够冷却引燃器。
[0003]合成气体反应器中的燃烧器的燃烧器喷尖在反应器运行时承受高的温度，使得实现到燃烧器喷尖中的极大的热量引入。引入的热量通过流动到描述的冷却水通道中的冷却水冷却。为了减少能量引入，燃烧器喷尖能够此外设有隔热层，如在DE 10 2008 006 572Al中描述的那样。
[0004]相应的燃烧器元件通常由多个管和将管彼此连接的喷尖构成，在所述喷尖中也设置有挤压体。在此，喷尖通常由外部的环形部件和内部的环形部件组成，其中外部的环形部件与外部的管连接并且内部的环形部件与内部的管连接。此外，环形部件在其背离外部的管或内部的管的端部上彼此焊接。挤压体与在中央设置的管连接，所述管将外部的管和内部的管之间的中间空间分成用于冷却水的环形的输入通道和用于冷却水的环形的输出通道。每个燃烧器元件因此具有复杂的构造。此外，燃烧器喷尖是相对大的，进而是重的，这例如在维护的情况下减小其可操作性。
[0005]出于生产方面的原因，管的或喷尖部件的壁厚度典型地为3nm，这使散热变得困难并且提高相对于温度波动的易受影响性。此外，悬浮物颗粒和冷却水随着时间能够引起冷却水通道在燃烧器喷尖的区域中的变窄或者甚至引起冷却水通道的堵塞，这带来提高的维护需求，以便能够及时地发现这种变窄。
[0006]此外，用于制造燃烧器喷尖的材料是昂贵的并且在加工中是耗费的，因为必须将用于构成燃烧器喷尖的部件彼此焊接。将部件焊接以形成相应的燃烧器喷尖是不简单的，因为典型地使用的镍基超合金需要特殊的焊接过程。
【发明内容】
[0007]相对于所描述的现有技术，本发明的目的是，提供一种有利的燃烧器喷尖，尤其是用于合成气体燃烧器的燃烧器元件的燃烧器喷尖。此外，本发明的目的是提供一种有利的燃烧器，尤其是用于生成合成气体的燃烧器。
[0008]所述目的通过根据权利要求1所述的燃烧器喷尖或根据权利要求18所述的燃烧器来实现。从属权利要求包含本发明的有利的设计方案。
[0009]根据本发明的燃烧器喷尖具有燃烧器出口和至少一个包围燃烧器出口的燃烧器喷尖部件。燃烧器喷尖部件具有燃烧器喷尖壁，所述燃烧器喷尖壁具有形成燃烧器喷尖部件的封闭的端部的端壁。燃烧器喷尖部件在其内部中具有到达至端壁的空腔。燃烧器喷尖壁具有指向空腔的壁内侧。在空腔中设置有挤压体，所述挤压体具有朝向燃烧器喷尖壁的壁内侧的挤压体外侧，其中挤压体构成为是空心的。在燃烧器喷尖壁的壁内侧和挤压体外侧之间形成至少一个流动通道。
[0010]与根据现有技术的其中挤压体构成为实心体的燃烧器喷尖相比，通过挤压体的空心的设计方案节约重量和材料。例如在维护或维修过程的范围中，由于较小的重量，具有50cm和更大的直径的燃烧器喷尖能更容易地操作。
[0011 ] 在根据本发明的燃烧器喷尖的一个改进形式中，挤压体具有相对于端壁近侧的端部、相对于端壁远侧的端部、挤压体内腔和在远侧的端部的区域中具有至少一个朝向挤压体内腔敞开的挤压体开口。以所述方式可能的是，可使通过在挤压体外侧和燃烧器喷尖壁的壁内侧之间的流动通道流动的冷却流体或冷却水进入空心的挤压体。对此，例如，在挤压体开口中能够设置有导流元件，使得所述导流元件将挤压体开口分成入流部段和出流部段并且在入流部段和出流部段之间形成围绕导流元件的流动路径。替选地，存在下述可能性，挤压体具有至少一个朝向挤压体内腔敞开的另外的挤压体开口。因此，所述另外的挤压体开口设置在挤压体的近侧的端部和设置在远侧的端部的区域中的挤压体开口之间。在挤压体开口和另外的挤压体开口之间，挤压体内腔形成用于例如为冷却水的冷却流体的流动路径。
[0012]当在挤压体的内部中形成用于冷却流体的流动路径时，在挤压体内腔中能够存在从流动路径分支的用于流过流动路径的流体中的杂质的收集腔。在此，有利的是，挤压体内腔中的收集腔位于流动路径的流动方向发生改变的区域中。尤其有利的是，流动方向的改变带来大幅流动转向。在此，在空心的挤压体中具有能够用于提供足够大的收集腔的足够的空间。收集如冷却流体中的悬浮物颗粒的杂质引起，围绕挤压体的外侧引导的流体通道更缓慢地磨损进而能够更长地延缓流动横截面的变窄。这又有益地影响维护区间。
[0013]在根据本发明的燃烧器喷尖的一个具体的设计方案中，挤压体经由支撑结构、例如连接片状的或箭头状的结构与燃烧器喷尖壁的壁内侧连接。支撑结构在此从挤压体外侧延伸至燃烧器喷尖壁的壁内侧。当支撑结构构成为连接片状的或箭头状的结构时，至少在燃烧器喷尖端壁的区域中，相邻的连接片状的或箭头状的结构在挤压体外侧上和/或在燃烧器喷尖壁的壁内侧上汇聚成拱形件。所述拱形件尤其能够构成为尖拱形件，类似于在哥特式建筑中的拱形件。通过支撑结构，能够固定挤压体在燃烧器喷尖壁的内部中的位置。此夕卜，由燃烧器喷尖壁和挤压体构成的整个结构整体上更稳定地构成。
[0014]在具有支撑结构的燃烧器喷尖的另一个的设计方案中，将挤压体与燃烧器喷尖壁连接的支撑结构的密度至少在端壁的区域中与燃烧器喷尖壁的其他区域相比增大。燃烧器喷尖壁在支撑结构的密度增大的位置处与在支撑结构的密度不增大的区域相比能够更薄地构造。尤其地，其能够具有小于3mm的厚度，尤其在0.5mm至2mm的范围中的厚度。以所述方式，在承受尤其高的温度和/或尤其明显的温度波动的区域中，由燃烧器喷尖壁吸收的热量更快速地导出到冷却流体上，由此与较厚的壁相比，能够将较薄的壁保持得更冷，这又有益地作用于可支配的直至维护的运行持续时间。
[0015]在根据本发明的燃烧器喷尖的范围中，挤压体尤其能够与支撑结构和燃烧器喷尖壁一件式地构成。这允许尤其稳定的结构，并且这才能够完全实现在多个结构的情况下制造。制造在此能够通过叠层制造工艺(英语为:additive manufacturing process)，例如借助选择性激光恪化(英语为-selective laser melting)来进行。
[0016]燃烧器喷尖壁能够至少在端壁的区域中用隔热层覆层。尤其地，当燃烧器喷尖壁具有较薄的和较厚的区域时，下述设计方案是有利的，在所述设计方案中，隔热层施加在较薄的区域上，尤其施加在端壁的区域中。由于在所述设计方案中在具有隔热层的区域中燃烧器喷尖壁是更薄的，能够实现，在该区域中虽然施加了隔热层，但是总体壁厚度没有超过其他的不具有隔热层的区域的厚度。
[0017]在根据本发明的燃烧器喷尖中，此外，至少部分地伸入到燃烧器开口中的旋流叶片能够与燃烧器壁一件式