CN109416175A - 用于结构完整性的穿孔火焰保持器支撑构件 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种炉，所述炉包括由砖的阵列形成的穿孔火焰保持器。所述穿孔火焰保持器通过在至少相邻的砖之间延伸的支撑构件来稳定。细长支撑构件可被定位成延伸穿过砖的所述阵列的相应列中所述砖的每一个。

Description

用于结构完整性的穿孔火焰保持器支撑构件

相关专利申请的交叉引用

本申请要求2016年8月18日提交的名称为“PERFORATED FLAME HOLDER SUPPORTMEMBER FOR STRUCTURAL INTEGRITY”的美国临时专利申请号62/376,776(代理人案卷号2651-283-02)的优先权权益；该申请在不抵触本文的公开内容的程度上以引用方式并入。

发明内容

根据一个实施方案，提供了一行燃烧器砖，每个燃烧器砖具有横向延伸穿过其中的接纳特征结构。支撑构件延伸穿过燃烧器砖的每一个的接纳特征结构。燃烧器砖可以是例如穿孔火焰保持器。

根据另一个实施方案，燃烧器砖的每一个包括平行于第一接纳特征结构延伸的第二接纳特征结构，并且第二支撑构件延伸穿过燃烧器砖的每一个的第二接纳特征结构。

根据一个实施方案，将一定量的粘结剂定位在该行的每个相邻对燃烧器砖的燃烧器砖之间。根据一个替代实施方案，省略了粘结剂，并且将砖通过一个或多个支撑构件保持在其相对位置。

根据一个实施方案，至少在该行的燃烧器砖不处于操作温度下时，支撑构件处于张力下。根据一个实施方案，张力由支撑构件的每一端处的紧固件保持。

根据一个实施方案，支撑构件通常横截面为圆形。

根据一个实施方案，该行的燃烧器砖被对准使得每个燃烧器砖的相应面大致位于同一平面中。根据一个另选实施方案，燃烧器砖相对于彼此定位，使得该行具有基本上弓形的形状。

根据一个实施方案，提供了一种炉的穿孔火焰保持器，包括具有支撑构件的燃烧器砖阵列，该支撑构件延伸穿过燃烧器砖阵列的每一行的燃烧器砖。一个或多个附加支撑构件可被定位成延伸穿过阵列的相应列的每个燃烧器砖。

根据一个实施方案，燃烧器砖阵列的每个燃烧器砖的第一面位于共用平面中。根据一个另选实施方案，燃烧器砖阵列的多个燃烧器砖相对于该阵列的燃烧器砖中的其他燃烧器砖纵向偏移。

根据一个实施方案，提供了一种组装穿孔火焰保持器的方法，其中燃烧器砖的每行分别安装到炉中，使得在炉内部执行穿孔火焰保持器的最终组装。

根据一个另选实施方案，燃烧器砖的行在炉外联接在一起以形成穿孔火焰保持器的较大段，然后将其分别安装在炉中以形成穿孔火焰保持器。

根据另一个另选实施方案，燃烧器砖的所有行在炉外联接在一起，然后该充分组装的穿孔火焰保持器安装在炉中。

根据一个实施方案，穿孔火焰保持器安装结构设置在炉中，其包括被配置成接纳每行的支撑构件的端部的联接特征结构，从而支撑炉内的穿孔火焰保持器。

根据一个实施方案，提供了穿孔火焰保持器，其包括多个燃烧器砖。支撑构件在形成为每个相邻对的燃烧器砖的相向侧表面的接纳特征结构中的相邻对的燃烧器砖之间延伸。

根据一个实施方案，接纳特征结构以被选择成在支撑构件和相应燃烧器砖之间分布应力的角度减轻。

根据一个实施方案，每个支撑构件包括应变减轻构件，该应变减轻构件被定位和配置成在相应的支撑构件和相应对燃烧器砖之间分布应力。

根据一个实施方案，应变减轻构件包括形成为柔性管的纤维陶瓷材料的套管。

根据一个实施方案，每个支撑构件包括在其上纵向延伸的多个脊。

根据一个实施方案，燃烧系统包括被配置成输出燃料和氧化剂的燃料和氧化剂源，以及包括一组并排布置的燃烧器砖的穿孔火焰保持器。每个燃烧器砖包括对齐以接纳燃料和氧化剂的输入面、输出面，以及在输入面和输出面之间延伸的多个穿孔。穿孔火焰保持器被配置成支持燃料和氧化剂在燃烧器砖的穿孔内的燃烧反应。所述多个燃烧器砖的第一燃烧器砖包括接纳特征结构。该燃烧系统包括通过接纳特征结构延伸到第一燃烧器砖内并且使穿孔火焰保持器保持对齐以将燃料和氧化剂接纳到穿孔中的第一支撑构件。

根据一个实施方案，燃烧系统包括被配置成输出燃料和氧化剂的燃料和氧化剂源，以及包括一组并排布置的燃烧器砖的穿孔火焰保持器。第一组的每个燃烧器砖包括对齐以接纳燃料和氧化剂的输入面、输出面、在输入面和输出面之间延伸的多个穿孔，以及接纳特征结构。穿孔火焰保持器被配置成支持燃料和氧化剂在穿孔内的燃烧反应。该燃烧系统包括多个支撑构件，每个支撑构件通过接纳特征结构延伸到第一组的相应燃烧器砖中并且支撑穿孔火焰保持器对齐以接纳燃料和氧化剂。

根据一个实施方案，方法包括将燃料输出到炉容积中，将氧化剂输出到炉容积中，以及支撑穿孔火焰保持器，该穿孔火焰保持器包括对齐以通过以下方式接纳燃料和氧化剂的并排布置的多个燃烧器砖：通过至少一个燃烧器砖的接纳特征结构使支撑构件穿过燃烧器砖的至少一个。每个燃烧器砖包括输入面、输出面，以及在输入面和输出面之间延伸的多个穿孔。该方法包括将燃料和氧化剂接纳到每个燃烧器砖的穿孔中并且支持燃料和氧化剂在每个燃烧器砖的穿孔内的燃烧反应。

根据一个实施方案，装置包括第一燃烧器砖和支撑构件。第一燃烧器砖包括输入面、输出面、在输入面和输出面之间延伸的多个穿孔，以及接纳特征结构。支撑构件通过接纳特征结构延伸到燃烧器砖中，该支撑构件包括从燃烧器砖突起的一部分。

附图说明

图1为根据一个实施方案的燃烧器系统的简化图，该燃烧器系统包括被配置成保持燃烧反应的穿孔火焰保持器。

图2为根据一个实施方案的图1的穿孔火焰保持器的一部分的侧剖面图。

图3为示出根据一个实施方案的用于操作燃烧器系统的方法的流程图，该燃烧器系统包括类似于图1和图2的火焰保持器的穿孔火焰保持器。

图4至图6为根据相应实施方案的穿孔火焰保持器的透视图，每个穿孔火焰保持器包括联接在一起以形成穿孔火焰保持器的多个燃烧器砖。

图7为根据一个实施方案的燃烧系统的一部分的透视图，该燃烧系统包括穿孔火焰保持器。

图8A至图8D为根据相应实施方案的示出燃烧器砖的部分的细节的局部侧剖面图，该燃烧器砖具有支撑构件和紧固件的示例。

图9为根据一个实施方案的一行燃烧器砖的侧正视图，其中燃烧器砖以弓形构型布置。

图10和图11为根据相应实施方案的穿孔火焰保持器的示例的透视图，其可包括图9的燃烧器砖的行。

图12为根据另一个实施方案的穿孔火焰保持器的平面图，其包括多个六边形燃烧器砖。

图13A为根据一个实施方案的穿孔火焰保持器的示意平面图。

图13B为根据一个实施方案的穿孔火焰保持器的细节，其取自图13A中所示的13B处的位置。

图14A为根据一个实施方案的穿孔火焰保持器的一部分的剖视图，如沿图13B中的线14A-14A所观察到的。

图14B为图14A的穿孔火焰保持器的剖视图，如沿图14A中的线14B-14B所观察到的。

图15为根据另一个实施方案的在对应于图14A的视图的视图中的穿孔火焰保持器的一部分的剖视图。

图16A为根据一个实施方案的在对应于图14A的视图的视图中的穿孔火焰保持器的一部分的剖视图。

图16B为根据一个实施方案的穿孔火焰保持器的剖视图，如沿图16A中的线16B-16B所观察到的。

图17为根据一个实施方案的在对应于图14B和图16B的视图的视图中的穿孔火焰保持器的一部分的剖视图。

图18为根据另一个实施方案的穿孔火焰保持器的一部分的在部分切除之后的透视图。

图19A为根据一个实施方案的包括网状陶瓷穿孔火焰保持器的燃烧系统的简化透视图。

图19B为根据一个实施方案的图19A的网状陶瓷穿孔火焰保持器的一部分的简化侧剖面图。

图20A为根据一个实施方案的包括联接到燃烧器砖的支撑构件的燃烧器砖的透视图。

图20B为根据一个实施方案的示出具有支撑构件的燃烧器砖的一部分的细节的侧剖面图。

具体实施方式

在以下具体实施方式中，参考形成本文一部分的附图。除非在上下文中另外指明，否则在附图中类似的符号通常表示类似的部件。在具体实施方式、附图和权利要求书中所述的示例性实施方案并非旨在进行限制。在不脱离本文所述主题的实质或范围的前提下，可采用其他实施方案并且可作出其他改变。

在一些附图中，两个或更多个元件可通过相同数值但包括不同字母的参考标号(诸如，例如，406x和406y)表示。这是为了使详细描述能够区分在其他方面相似或相同的特定元素或元素组。然而，如果描述更一般地涉及所有元件，则可从说明书中省略字母。另外，在其他附图中，可以从对相同或相似元件的引用中省略字母，其中在描述中不需要区分元件。

图1为根据一个实施方案的燃烧器系统100的简化图，该燃烧器系统包括被配置成保持燃烧反应的穿孔火焰保持器102。如本文所用，除非提供进一步的定义，否则术语穿孔火焰保持器、穿孔反应保持器、多孔火焰保持器、多孔反应保持器、双重和双重砖应被认为是同义的。发明人进行的实验显示，本文所述的穿孔火焰保持器102可支撑非常洁净的燃烧。具体地讲，在系统100的从中试到全尺寸规模的实验性使用中，氮氧化物(NOx)的输出经测量为从低的个位数百万分数(ppm)下降至堆叠下的NOx的检测不到的(少于1ppm)浓度。在工业炉应用的典型堆叠温度(1400-1600℉)下，在3％(干燥)氧气(O₂)浓度和检测不到的一氧化碳(CO)下测得这些显著的结果。此外，这些结果不需要任何特别的举措，诸如选择性催化还原(SCR)、选择性非催化还原(SNCR)、水/蒸汽注入、外部烟道气再循环(FGR)或常规燃烧器甚至为了接近此类洁净燃烧而可能需要的其他极端条件。

根据实施方案，燃烧器系统100包括被设置成将燃料和氧化剂输出到燃烧容积104中以形成燃料和氧化剂混合物106的燃料和氧化剂源103。如本文所用，除非提供进一步的定义，否则术语燃料和氧化剂混合物以及燃料流可互换使用，并且根据上下文认为是同义的。如本文所用，除非提供进一步的定义，否则术语燃烧容积、燃烧室、炉体积等应被认为是同义的。穿孔火焰保持器102被设置在燃烧容积104中，并且被定位成接纳燃料和氧化剂混合物106。

图2为根据一个实施方案的图1的穿孔火焰保持器102的一部分的侧剖面图200。参见图1和图2，穿孔火焰保持器102包括限定多个穿孔110的穿孔火焰保持器主体108，多个穿孔对齐以接纳来自燃料和氧化剂源103的燃料和氧化剂混合物106。如本文所用，除非提供进一步的定义，否则在穿孔火焰保持器102的上下文中，术语穿孔、孔(pore)、孔(aperture)、细长孔(elongated aperture)等应被认为是同义的。穿孔110被配置成共同地保持由燃料和氧化剂混合物106支撑的燃烧反应202。

燃料可包括氢、烃类气体、汽化的烃类液体、雾化的烃类液体或粉状或粉碎的固体。燃料可以是单一种类或可包括气体、蒸汽、雾化的液体和/或粉碎的固体的混合物。例如，在过程加热器应用中，燃料可包括燃料气体或来自该过程的副产物，该副产物包括一氧化碳(CO)、氢气(H₂)和甲烷(CH₄)。在另一种应用中，燃料可包括天然气(主要是CH₄)或丙烷(C₃H₈)。在另一种应用中，燃料可包括2号燃料油或6号燃料油。发明人类似地设想了双燃料应用和灵活燃料应用。氧化剂可包括由空气、烟道气携带的氧和/或可包括另一种氧化剂，该氧化剂为纯的或由载体气体携带。在本文中，术语氧化剂(oxidant)和助燃剂(oxidizer)应被认为是同义的。

根据一个实施方案，穿孔火焰保持器主体108可由被设置成接纳燃料和氧化剂混合物106的输入面112、背离燃料和氧化剂源103的输出面114、以及限定穿孔火焰保持器102的横向范围的外周表面116界定。由穿孔火焰保持器主体108限定的所述多个穿孔110从输入面112延伸到输出面114。所述多个穿孔110可在输入面112处接纳燃料和氧化剂混合物106。然后，燃料和氧化剂混合物106可在所述多个穿孔110内或附近燃烧，并且燃烧产物可在输出面114处或附近离开所述多个穿孔110。

根据一个实施方案，穿孔火焰保持器102被配置成将大部分的燃烧反应202保持在穿孔110内。例如，在稳态基础上，由燃料和氧化剂源103输出到燃烧容积104中的燃料分子的一半以上可在穿孔火焰保持器102的输入面112和输出面114之间被转化为燃烧产物。根据另选的解释，可在穿孔火焰保持器102的输入面112和输出面114之间输出由燃烧反应202输出的热量或热能的一半以上。如本文所用，除非提供进一步的定义，否则术语热量、热能量和热能应被认为是同义的。如上所用，热能量和热能通常是指在燃烧反应202期间最初由反应物保持的释放化学能。如本文在其他地方所用，热量、热能量和热能对应于以热容为特征的真实主体经受的可检测的温度上升。在标称操作条件下，穿孔110可被配置成共同将至少80％的燃烧反应202保持在穿孔火焰保持器102的输入面112和输出面114之间。在一些实验中，发明人生成了明显全部包含在穿孔火焰保持器102的输入面112和输出面114之间的穿孔110中的燃烧反应202。根据一种替代解释，当燃烧被“时间平均”时，穿孔火焰保持器102可将燃烧支撑在输入面112和输出面114之间。例如，在瞬态过程中，诸如在穿孔火焰保持器102被充分加热前，或如果将过多(冷)负荷置于系统上，则燃烧可从穿孔火焰保持器102的输出面114的下游略微行进。另选地，如果冷却负荷相对较低并且/或者炉温度达到高水平，则燃烧可在穿孔火焰保持器102的输入面112的上游略微行进。

虽然以便于描述的方式描述了“火焰”，但应当理解，在某些情况下，不存在可见火焰。燃烧主要出现在穿孔110中，但是燃烧热的“辉光”主要是穿孔火焰保持器102本身的可见辉光。在其他情况下，发明人已注意到瞬态“吹气”或“回火”，其中在位于穿孔火焰保持器102的输入面112和燃料喷嘴118之间的区域中、在稀释区域D_D内瞬间点燃可见火焰。此类瞬态吹气或回火通常持续时间很短，使得在按时间平均的基础上，燃烧的大部分是在穿孔火焰保持器102的穿孔110中、在输入面112和输出面114之间发生。在另外的情况下，发明人已经注意到发生在从穿孔火焰保持器102的输出面114下游的明显燃烧，但是燃烧的大部分仍发生在穿孔火焰保持器102中，如由来自穿孔火焰保持器102的被观察到的持续可见辉光所证实的那样。

穿孔火焰保持器102可被配置成接纳来自燃烧反应202的热量并且将所接纳的热量的一部分作为热辐射204输出到燃烧容积104中或附近的热接纳结构(例如炉壁和/或辐射段工作流体管)。如本文所用，除非提供进一步的定义，否则术语辐射、热辐射、辐射热、热量辐射等应被理解为基本上同义的。具体地讲，此类术语是指主要在红外波长处的电磁能量的黑体式辐射，而且由于穿孔火焰保持器主体108的高温也指在可见波长处的电磁能量的黑体式辐射。

具体参见图2，穿孔火焰保持器102将所接纳的热量的另一部分输出到在穿孔火焰保持器102的输入面112处接纳的燃料和氧化剂混合物106。穿孔火焰保持器主体108可至少在穿孔壁208的热量接纳区域206中接纳来自燃烧反应202的热量。实验证据已向发明人表明，热量接纳区域206的位置或至少对应于热接纳最大速率的位置可沿着穿孔壁208的长度变化。在一些实验中，最大热接纳量的位置明显在从输入面112到输出面114距离的1/3和1/2之间(即与输出面114相比离输入面112略近一些的位置)。发明人设想了，在其他条件下，热量接纳区域206可位于距穿孔火焰保持器102的输出面114更近的位置。最有可能的是，热量接纳区域206(或就此而言，在下文中描述的热量输出区域210)没有清晰限定的边缘。为了便于理解，热量接纳区域206和热量输出区域210将被描述为特定区域206、210。

穿孔火焰保持器主体108可通过热容表征。穿孔火焰保持器主体108可保持量对应于热容乘以温度上升的来自燃烧反应202的热能，并且将来自热量接纳区域206的热能传递至穿孔壁208的热量输出区域210。通常，热量输出区域210比热量接纳区域206更靠近输入面112。根据一种解释，穿孔火焰保持器主体108可通过热辐射将来自热量接纳区域206的热量传递至热量输出区域210，在图中示为204。根据另一种解释，穿孔火焰保持器主体108可通过热传导沿着热传导路径212将来自热量接纳区域206的热量传递至热量输出区域210。发明人设想到，包括传导、辐射和可能的对流在内的多种传热机制可用于将来自热量接纳区域206的热量传递到热量输出区域210。以这种方式，即使在由常规火焰保持器支撑时燃烧反应将不稳定的条件下，穿孔火焰保持器102仍可充当热源以维持燃烧反应202。

发明人认为，穿孔火焰保持器102使得燃烧反应202开始于邻近穿孔110的壁208形成的热边界层214中。就通常理解为包括大量单独反应的燃烧而言，并且由于大部分的燃烧能量在穿孔火焰保持器102内释放，因此显而易见的是，至少大部分单独反应发生在穿孔火焰保持器102内。随着相对较冷的燃料和氧化剂混合物106接近输入面112，混合物流被分为分别流过各穿孔110的部分。随着越来越多的热量被传递至进入的燃料和氧化剂混合物106，热的穿孔火焰保持器主体108将热量传递给流体，特别是在厚度渐增的热边界层214中。达到燃烧温度(例如燃料的自燃温度)后，在化学点火延迟时间经过期间反应物继续流动，在这期间发生燃烧反应202。因此，燃烧反应202被图示为发生在热边界层214中。随着流动的进行，热边界层214在合并点216处合并。理想的是，合并点216位于输入面112和输出面114之间，所述输入面和输出面限定穿孔110的端部。在沿着穿孔110的长度的某个位置处，燃烧反应202向穿孔火焰保持器主体108输出的热量比从穿孔火焰保持器主体108接纳的热量更多。热量在热量接纳区域206处被接纳，由穿孔火焰保持器主体108保持，并且被传输至更靠近输入面112的热量输出区域210，热量在该热量输出区域被传输到冷反应物(以及任何所包括的稀释剂)以使反应物达到点燃温度。

在一个实施方案中，穿孔110中的每个穿孔通过长度L来表征，该长度被定义为穿孔火焰保持器102的输入面112和输出面114之间的反应流体传播路径长度。如本文所用，术语反应流体是指行进穿过穿孔110的物质。在输入面112附近，反应流体包括燃料和氧化剂混合物106(任选地包括氮气、烟道气和/或其他“非反应性”物质)。在燃烧反应区域内，反应流体可包括与燃烧反应202相关联的等离子体，反应物及其组成部分的分子，任何非反应性物质，反应中间体(包括转变)以及反应产物。在输出面114附近，反应流体可包括反应产物和副产物，非反应性气体和过量的氧化剂。

所述多个穿孔110可各自通过相对穿孔壁208之间的横向尺寸D来表征。发明人已发现，如果每个穿孔110的长度L是所述穿孔的横向尺寸D的至少4倍，则可在穿孔火焰保持器102中维持稳定燃烧。在其他实施方案中，长度L可为横向尺寸D的六倍。例如，已经在L为横向尺寸D的至少八倍、至少十二倍、至少十六倍和至少二十四倍的情况下进行实验。优选地，长度L长到足以使得热边界层214在流经穿孔110的反应流体中邻近穿孔壁208形成以在穿孔火焰保持器102的输入面112和输出面114之间的穿孔110内会聚于合并点216处。在实验中发明人发现，L/D比率介于12至48之间时能很好地工作(即产生低NOx，产生低CO，以及维持稳定燃烧)。

穿孔火焰保持器主体108可被配置成在相邻穿孔110之间传输热量。在相邻穿孔110之间传输的热量可被选择为使得从第一穿孔110中的燃烧反应部分202输出的热量供应热量来稳定相邻穿孔110中的燃烧反应部分202。

具体参见图1，燃料和氧化剂源103可还包括被配置成输出燃料的燃料喷嘴118，以及被配置成输出包含氧化剂的流体的氧化剂源120。例如，燃料喷嘴118可被配置成输出纯的燃料。氧化剂源120可被配置成输出携带氧的燃烧空气，以及任选地，烟道气。

可由穿孔火焰保持器支撑结构122保持穿孔火焰保持器102，该穿孔火焰保持器支撑结构被配置成使穿孔火焰保持器102与燃料喷嘴118保持稀释距离D_D。燃料喷嘴118可被配置成发射所选择的燃料射流来夹带氧化剂，以随着燃料射流和氧化剂沿一定路径通过燃料喷嘴118和穿孔火焰保持器102之间的稀释距离D_D行进至穿孔火焰保持器102而形成燃料和氧化剂混合物106。除此之外或另选地，(特别是当鼓风机用于递送包含在燃烧空气中的氧化剂时)，氧化剂或燃烧空气源可被配置成夹带燃料并且燃料和氧化剂行进通过稀释距离D_D。在一些实施方案中，可提供烟道气再循环路径124。除此之外或另选地，燃料喷嘴118可被配置成发射所选择的燃料射流，以随着燃料射流行进通过燃料喷嘴118和穿孔火焰保持器102的输入面112之间的稀释距离D_D而夹带氧化剂以及夹带烟道气。

燃料喷嘴118可被配置成通过一个或多个燃料孔口126发射燃料，该燃料孔口具有被称为“喷嘴直径”的内径尺寸。穿孔火焰保持器支撑结构122可支撑穿孔火焰保持器102以在离燃料喷嘴118的距离是喷嘴直径的大于20倍的距离D_D处接纳燃料和氧化剂混合物106。在另一个实施方案中，穿孔火焰保持器102被设置成在离燃料喷嘴118的距离是喷嘴直径的100至1100倍的距离D_D处接纳燃料和氧化剂混合物106。优选地，穿孔火焰保持器支撑结构122被配置成将穿孔火焰保持器102保持在距燃料喷嘴118喷嘴直径的约200倍或更多的距离处。当燃料和氧化剂混合物106行进的距离是喷嘴直径的约200倍或更多时，混合物106充分匀化以使得燃烧反应202产生最低NOx。

根据一个实施方案，燃料和氧化剂源103可另选地包括预混燃料和氧化剂源。预混燃料和氧化剂源可包括预混室(未示出)、被配置成将燃料输出到预混室内的燃料喷嘴、以及被配置成将氧化剂输出到预混室内的氧化剂(例如，燃烧空气)通道。阻焰器可设置在预混燃料和氧化剂源与穿孔火焰保持器102之间，并且被配置成阻止火焰回火至预混燃料和氧化剂源内。

无论是被配置用于夹带在燃烧容积104中还是用于预混，氧化剂源可包括被配置成推动氧化剂经过燃料和氧化剂源103的鼓风机。

支撑结构122可被配置成例如从燃烧容积104的底部或壁(未示出)支撑穿孔火焰保持器102。在另一个实施方案中，支撑结构122从燃料和氧化剂源103支撑穿孔火焰保持器102。另选地，支撑结构122可从顶上部结构(诸如在向上点火系统情况下的烟道)悬挂穿孔火焰保持器102。支撑结构122可沿各个取向和方向支撑穿孔火焰保持器102。

穿孔火焰保持器102可包括单个穿孔火焰保持器主体108。在另一个实施方案中，穿孔火焰保持器102可包括共同提供平铺的穿孔火焰保持器102的多个相邻的穿孔火焰保持器区段。

穿孔火焰保持器支撑结构122可被配置成支撑所述多个穿孔火焰保持器区段。穿孔火焰保持器支撑结构122可包括金属超合金、胶粘材料(cementatious)和/或陶瓷耐火材料。在一个实施方案中，所述多个相邻穿孔火焰保持器区段可通过纤维增强耐火胶粘材料连接。

穿孔火焰保持器102可具有在外周表面116的相对侧之间的宽度尺寸W，该宽度尺寸为输入面112和输出面114之间的厚度尺寸T的至少2倍。在另一个实施方案中，穿孔火焰保持器102可具有在外周表面116的相对侧之间的宽度尺寸W，该宽度尺寸为穿孔火焰保持器102的输入面112和输出面114之间的厚度尺寸T的至少三倍、至少六倍或至少九倍。

在一个实施方案中，穿孔火焰保持器102的宽度尺寸W可小于燃烧容积104的宽度。这可允许从穿孔火焰保持器102上方至下方的烟道气循环路径124位于穿孔火焰保持器102的外周表面116和燃烧容积壁(未示出)之间。

再次参见图1和图2，穿孔110可具有各种形状。在一个实施方案中，穿孔110可包括细长正方形，每个细长正方形具有正方形的相对侧之间的横向尺寸D。在另一个实施方案中，穿孔110可包括细长六边形，每个细长六边形具有六边形的相对侧之间的横向尺寸D。在又一个实施方案中，穿孔110可包括中空圆柱体，每个中空圆柱体具有对应于圆柱体直径的横向尺寸D。在另一个实施方案中，穿孔110可包括截头圆锥体或截头棱锥体(例如，平截头体)，每个截头圆锥体或截头棱锥体具有相对于从输入面112延伸到输出面114的长度轴线径向对称的横向尺寸D。在一些实施方案中，基于标准参考条件，穿孔110可各自具有等于或大于火焰的淬熄距离的横向尺寸D。另选地，穿孔210可具有小于标准参考淬熄距离的横向尺寸D。

在一系列的实施方案中，多个穿孔110中的每个具有介于0.05英寸和1.0英寸之间的横向尺寸D。优选地，多个穿孔110中的每个具有介于0.1英寸和0.5英寸之间的横向尺寸D。例如，多个穿孔110可各自具有约0.2英寸至0.4英寸的横向尺寸D。

穿孔火焰保持器102的空隙率被定义为穿孔火焰保持器102的区段中的所有穿孔110的总容积除以包括主体108和穿孔110的穿孔火焰保持器102的总容积。穿孔火焰保持器102应具有介于0.10和0.90之间的空隙率。在一个实施方案中，穿孔火焰保持器102可具有介于0.30和0.80之间的空隙率。在另一个实施方案中，穿孔火焰保持器102可具有约0.70的空隙率。已发现，使用约0.70的空隙率对于产生非常低的NOx尤其有效。

穿孔火焰保持器102可由纤维增强浇铸耐火材料和/或诸如硅酸铝材料的耐火材料形成。例如，穿孔火焰保持器102可被形成为包括莫来石或堇青石。除此之外或另选地，穿孔火焰保持器主体108可包括金属超合金，诸如铬镍铁合金或哈斯特洛伊耐蚀镍基合金。穿孔火焰保持器主体108可限定出蜂窝结构。蜂窝体是本领域的工业术语，其不需要严格指六边形横截面，并且最通常包括正方形横截面的单元。其他横截面区域的蜂窝体也是已知的。

发明人已发现，穿孔火焰保持器102可由可得自美国南卡罗来纳州多拉维尔的应用陶瓷公司(Applied Ceramics,Inc.of Doraville,South Carolina)的陶瓷蜂窝体形成。

穿孔110可彼此平行并且垂直于输入面112和输出面114。在另一个实施方案中，穿孔110可彼此平行并且与输入面112和输出面114成一角度形成。在另一个实施方案中，穿孔110可彼此之间不平行。在另一个实施方案中，穿孔110可彼此之间不平行且不相交。在另一个实施方案中，穿孔110可相交。主体208可为一体式的或可由多个区段形成。本文所述的实施方案涉及由称为砖的多个部分形成的穿孔火焰保持器102。

在另一个并不一定优选的实施方案中，穿孔火焰保持器102可由网状陶瓷材料形成。术语“网状”是指网状结构。网状陶瓷材料通常通过以下方式而制成：将浆料溶解在具有特定孔隙度的海绵中，使浆料硬化，并且烧掉海绵且固化陶瓷。

在另一个并不一定优选的实施方案中，穿孔火焰保持器102可由冲孔、钻孔或浇铸以形成通道的陶瓷材料形成。

在另一个实施方案中，穿孔火焰保持器102可包括捆绑在一起的多个管或筒。所述多个穿孔110可包括中空圆柱体，并且可任选地还在捆绑的管之间包括孔隙空间。在一个实施方案中，所述多个管可包括陶瓷管。耐火胶粘材料可被包括在管之间，并且被配置成将管粘附在一起。在另一个实施方案中，所述多个管可包括金属(例如超合金)管。可由环绕所述多个管并且被布置成将所述多个管保持在一起的金属拉伸构件将所述多个管保持在一起。金属拉伸构件可包括不锈钢、超合金金属丝和/或超合金金属带。

穿孔火焰保持器主体108可另选地包括堆叠的穿孔材料板，每个板具有与在底下的板和压在上面的板的开口连接的开口。穿孔板可包括穿孔金属板、陶瓷板和/或膨胀板。在另一个实施方案中，穿孔火焰保持器主体108可包括不连续填料体，使得穿孔110在不连续填料体之间的孔隙空间中形成。在一个示例中，不连续填料体包括规整填料形状。在另一个示例中，不连续填料体包括随机填料形状。例如，不连续填料体可包括陶瓷拉西环、陶瓷贝尔鞍形填料、陶瓷矩鞍形填料、和/或金属环、或可由金属保持架保持在一起的其他形状(例如超级拉西环)。

发明人设想了对于为何包括穿孔火焰保持器102的燃烧器系统提供此类洁净燃烧的各种解释。

根据一个实施方案，即使在由常规火焰保持器支撑时燃烧反应将不稳定的条件下，穿孔火焰保持器102仍然可充当热源以维持燃烧反应。可利用该能力以使用比通常可行更贫乏的燃料与氧化剂混合物来支撑燃烧。因此，根据一个实施方案，在燃料流106接触穿孔火焰保持器102的输入面112的点，燃料流106的平均燃料与氧化剂比率低于燃料流106的燃料组分的(常规)燃烧下限—燃烧下限定义了当燃料和氧化剂混合物106在正常大气压下和25℃(77℉)的环境温度下暴露于瞬时点火源时该燃料和氧化剂混合物将会燃烧的最低燃料浓度。

已发现，本文所述的穿孔火焰保持器102和包括穿孔火焰保持器102的系统提供CO的基本完全燃烧(个位数ppm下至检测不到的浓度，具体取决于实验条件)，同时支持低NOx。根据一种解释，由于用于降低峰值火焰温度的足够混合(以及其他策略)，可以实现这样的性能。火焰温度在略微富燃的条件下趋于峰值，这可在混合不充分的任何扩散火焰中是明显的。通过充分混合，可以在燃烧之前实现均质且略微贫燃的混合物。这种组合可导致火焰温度降低，并且因此减少NOx形成。在一个实施方案中，“略微贫燃”可以指3％O₂，即，当量比为约0.87。使用甚至更贫燃的混合物是可能的，但可能导致O₂水平升高。此外，发明人认为，穿孔壁208可充当燃烧流体的散热器。这种效果可以另选地或除此之外降低燃烧温度并且减少NOx。

根据另一种解释，如果燃烧反应202发生在一个非常短的持续时间内，则可降低NOx的产生。快速燃烧使得反应物(包括氧和夹带的氮)暴露于NOx形成温度的时间短到不足以使NOx形成动力学导致NOx的显著产生。与常规火焰相比，反应物经过穿孔火焰保持器102所需的时间非常短。因此，与穿孔火焰保持器燃烧相关联的低NOx产生可与反应物(和夹带的氮)经过穿孔火焰保持器102所需的较短持续时间有关。

图3为示出根据一个实施方案的用于操作燃烧器系统的方法300的流程图，该燃烧器系统包括类似于图1和图2的火焰保持器的穿孔火焰保持器。为了操作包括穿孔火焰保持器的燃烧器系统，首先加热穿孔火焰保持器至足够维持燃料和氧化剂混合物燃烧的温度。

根据简化描述，方法300从步骤302开始，其中将穿孔火焰保持器预热至启动温度T_S。穿孔火焰保持器上升至启动温度后，方法行进到步骤304，其中向穿孔火焰保持器提供燃料和氧化剂，并且由穿孔火焰保持器保持燃烧。

根据更加详细的描述，步骤302从步骤306开始，其中向穿孔火焰保持器提供启动能量。与提供启动能量同时或在提供启动能量后，决定步骤308确定穿孔火焰保持器的温度T是否等于或高于启动温度T_S。只要穿孔火焰保持器的温度低于其启动温度，该方法就在预热步骤302中的步骤306和308之间循环。在步骤308中，如果穿孔火焰保持器的至少一个预定部分的温度T大于或等于启动温度，则方法300行进到总步骤304，其中向穿孔火焰保持器提供燃料和氧化剂，并且由穿孔火焰保持器保持燃烧。

步骤304可被分解为其中的至少一些步骤可同时发生的若干离散步骤。

从步骤308开始，向穿孔火焰保持器提供燃料和氧化剂混合物，如步骤310所示。例如，可由包括单独的燃料喷嘴和氧化剂(例如，燃烧空气)源的燃料和氧化剂源提供燃料和氧化剂。在这个方法中，沿一个或多个方向输出燃料和氧化剂，所述方向被选择为使得由穿孔火焰保持器的输入面接收燃料和氧化剂混合物。燃料可夹带燃烧空气(或另选地，燃烧空气可稀释燃料)，以在为可保持在穿孔火焰保持器的穿孔内的稳定燃烧反应选择的燃料稀释度，在穿孔火焰保持器的输入面提供燃料和氧化剂混合物。

行进到步骤312，通过穿孔火焰保持器保持燃烧反应。

在步骤314中，可从穿孔火焰保持器输出热量。从穿孔火焰保持器输出的热量可用于例如给工业过程提供动力、加热工作流体、发电或提供动力。

在任选的步骤316中，可感测燃烧的存在。发明人已使用并且设想了各种感测方法。一般来讲，穿孔火焰保持器所保持的燃烧是非常稳定的，并且对系统没有不寻常的感测要求。可使用红外传感器、视频传感器、紫外线传感器、带电物质传感器、热电偶、热电堆、火焰杆和/或其他燃烧感测装置来执行燃烧感测。在步骤316的额外或替代变型中，如果燃烧在穿孔火焰保持器中熄灭，则可提供引燃火焰或其他点火源来点燃燃料和氧化剂混合物。

行进到决定步骤318，如果感测到燃烧不稳定，则方法300可退出到步骤324，其中执行错误处理程序。例如，错误处理程序可包括关闭燃料流、重新执行预热步骤302、输出警报信号、点燃备用燃烧系统或其他步骤。在步骤318中，如果确定穿孔火焰保持器中的燃烧是稳定的，则方法300行进到决定步骤320，其中确定是否应当改变燃烧参数。如果没有燃烧参数要改变，则该方法循环(在步骤304中)回到步骤310，并且继续燃烧过程。如果指示燃烧参数中的改变，则方法300行进到步骤322，其中执行燃烧参数改变。燃烧参数改变后，该方法循环(在步骤304中)回到步骤310，并且继续燃烧。

例如，如果遇到热量需求改变，则可安排改变燃烧参数。例如，如果需要较少热量(例如，由于减少的电力需求、减少的动力需求或降低的工业过程生产量)，则可在步骤322中减少燃料和氧化剂流速。相反地，如果热量需求增加，则可增加燃料和氧化剂流量。除此之外或另选地，如果燃烧系统处于启动模式，则可在步骤304中的循环的一次或多次重复中向穿孔火焰保持器逐渐增加燃料和氧化剂流量。

再次参见图1，燃烧器系统100包括操作地联接到穿孔火焰保持器102的加热器128。如结合图2和图3所述，穿孔火焰保持器102通过将热量输出至进入的燃料和氧化剂混合物106来操作。建立燃烧后，由燃烧反应202提供该热量；但是建立燃烧前，由加热器128提供该热量。

发明人已使用并且设想了各种加热装置。在一些实施方案中，加热器128可包括被配置成支撑火焰的火焰保持器，所述火焰被设置成加热穿孔火焰保持器102。燃料和氧化剂源103可包括被配置成发射燃料流的燃料喷嘴118以及被配置成输出与燃料流相邻的氧化剂(例如，燃烧空气)的氧化剂源120。燃料喷嘴118和氧化剂源120可被配置成输出待由氧化剂(例如，燃烧空气)逐级稀释的燃料流。穿孔火焰保持器102可被设置成接纳稀释的燃料和氧化剂混合物106，该混合物支撑燃烧反应202，该燃烧反应在穿孔火焰保持器102处于操作温度时由穿孔火焰保持器102稳定。相比之下，启动火焰保持器可被配置成在对应于不需要由加热的穿孔火焰保持器102提供稳定的情况下稳定的相对未混合的燃料和氧化剂混合物的位置处支撑启动火焰。

燃烧器系统100可还包括操作地联接到加热器128和数据接口132的控制器130。例如，控制器130可被配置成控制启动火焰保持器致动器，所述启动火焰保持器致动器被配置成使启动火焰保持器在穿孔火焰保持器102需要被预热时保持启动火焰并且在穿孔火焰保持器102处于操作温度(例如当T≥T_S时)下时不保持启动火焰。

设想了用于致动启动火焰的各种方法。在一个实施方案中，启动火焰保持器包括机械致动钝体，该钝体被配置成被致动以拦截燃料和氧化剂混合物106以引起热再生和/或稳定涡流，从而保持启动火焰；或被致动不拦截燃料和氧化剂混合物106以使燃料和氧化剂混合物106行进到穿孔火焰保持器102。在另一个实施方案中，燃料控制阀、鼓风机和/或阻尼器可用于选择足够低以使启动火焰喷射稳定的燃料和氧化剂混合物流速；以及在穿孔火焰保持器102达到操作温度后，可增加流速以“喷出”启动火焰。在另一个实施方案中，加热器128可包括与控制器130可操作地联接的并且被配置成向燃料和氧化剂混合物106施加电荷或电压的电源。导电启动火焰保持器可选择性地联接到接地电压或被选择用于吸引燃料和氧化剂混合物106中的电荷的其他电压。发明人发现，电荷吸引导致由导电启动火焰保持器保持启动火焰。

在另一个实施方案中，加热器128可包括被配置成向穿孔火焰保持器102和/或向燃料和氧化剂混合物106输出热量的电阻加热器。电阻加热器可被配置成加热穿孔火焰保持器102至操作温度。加热器128可还包括电源以及在控制器130的控制下可操作的以将电源选择性地联接到电阻加热器的开关。

可通过各种方式形成电阻加热器128。例如，电阻加热器128可由螺纹穿过由穿孔火焰保持器主体108限定形成的穿孔110的至少一部分的导线(得自瑞典哈尔斯塔哈马市的山特维克公司的山特维克材料技术部(Sandvik Materials Technologydivision of Sandvik AB of Hallstahammar,Sweden))形成。另选地，加热器128可包括感应加热器、高能束加热器(例如，微波或激光器)、摩擦加热器、电阻陶瓷涂层或其他类型的加热技术。

设想了其他形式的启动装置。例如，加热器128可包括被配置成将脉冲点火输出至氧化剂和燃料的放电点火器或热表面点火器。除此之外或另选地，启动装置可包括引燃火焰装置，其被设置成点燃否则将会进入穿孔火焰保持器102的燃料和氧化剂混合物106。放电点火器、热表面点火器和/或引燃火焰装置可操作地联接到控制器130，该控制器可在穿孔火焰保持器102被充分加热以维持燃烧前使得放电点火器或引燃火焰装置在穿孔火焰保持器102中或其上游维持燃料和氧化剂混合物106的燃烧。

燃烧器系统100可还包括可操作地联接到控制电路130的传感器134。传感器134可包括被配置成检测红外辐射或穿孔火焰保持器102的温度的热传感器。控制电路130可被配置成响应于来自传感器134的输入控制加热装置128。任选地，燃料控制阀136可操作地联接到控制器130，并且被配置成控制燃料向燃料和氧化剂源102的流动。除此之外或另选地，氧化剂鼓风机或阻尼器138可操作地联接到控制器130，并且被配置成控制氧化剂(或燃烧空气)的流动。

传感器134可还包括可操作地联接到控制电路130的燃烧传感器，该燃烧传感器被配置成检测由穿孔火焰保持器102保持的燃烧反应202的温度、视频图像和/或光谱特征。燃料控制阀136可被配置成控制从燃料源118到燃料和氧化剂源102的燃料的流动。控制器130可被配置成响应于来自燃烧传感器134的输入控制燃料控制阀136。控制器130可被配置成控制燃料控制阀136和/或氧化剂鼓风机或阻尼器138以控制加热器128的预热火焰类型，从而将穿孔火焰保持器102加热至操作温度。控制器130可类似地控制燃料控制阀136和/或氧化剂鼓风机或阻尼器138，以响应于通过数据接口132作为数据接纳的热量需求变化来改变燃料和氧化剂混合物106流。

图4为根据一个实施方案400的穿孔火焰保持器102的一部分的侧剖面图。穿孔火焰保持器102包括联接在一起以形成穿孔火焰保持器102的多个燃烧器砖402。

燃烧器砖402中的每一个包括至少一个接纳特征结构404，所述接纳特征结构从燃烧器砖的侧表面横向延伸到燃烧器砖中。在一些实施方案中，接纳特征结构404可完全延伸穿过燃烧器砖402。在其他实施方案中，接纳特征结构404可延伸到但不延伸穿过燃烧器砖402。在图4的实施方案中，每个砖402具有平行于第一侧向轴线延伸的第一接纳特征结构404x，以及平行于第二侧向轴线延伸的第二接纳特征结构404y，所述第二接纳特征结构基本上垂直于第一轴线，并且从其略微纵向偏移。因此，第一接纳特征结构404x和第二接纳特征结构404y交叉于相应的砖402的近似中心，而不相交。所述多个燃烧器砖402被布置成紧密间隔的阵列，其中所述阵列的相应行的每个砖402的第一接纳特征结构404x对齐，并且相应列的每个砖402的第二接纳特征结构404y对齐。

部分地取决于用于制造燃烧器砖402的材料和制造方法，接纳特征结构404可以多种不同方式形成。用于形成接纳特征结构404的过程的示例包括通过可移动或松散的芯(在使用铸造过程来制造燃烧器砖402的实施方案中)、钻孔、常规加工、电火花加工、水射流加工等形成。接纳特征结构404可以在烧制或烧结之前形成，即，在燃烧器砖402由陶瓷材料制成的实施方案中，或者可以在其他完整的燃烧器砖402中形成。

穿孔火焰保持器102包括多个支撑构件406。支撑构件406x延伸穿过相应行的每个燃烧器砖402的第一接纳特征结构404x，而横向支撑构件406y延伸穿过阵列的相应列的每个燃烧器砖402的第二接纳特征结构404y。在燃烧器砖402的行的长度与列的长度不同的实施方案中，支撑构件406x至少相对于它们的相应长度与横向支撑构件406y不同。在其他实施方案中，它们可为基本上相同的。

在图4的实施方案中，示出横向支撑构件406y延伸穿过每列砖的砖402。根据其他实施方案，采用较小数量的横向支撑构件406y。例如，根据一个实施方案，横向支撑构件406y延伸穿过穿孔火焰保持器102的第一列和最后一列的燃烧器砖402，但不延伸穿过居间列。

支撑构件406优选地由能够承受持续高温的合金制成，其示例包括铬镍铁合金、蒙乃尔合金、哈斯特洛伊耐蚀镍基合金、钨铬钴合金等。根据一个实施方案，支撑构件406用于增强粘合，通过粘结剂诸如耐火粘合剂或胶粘材料在燃烧器砖402之间形成，从而降低粘合失败的可能性。根据另一个实施方案，省略了粘结剂，并且砖402仅由支撑构件406保持就位。省略燃烧器砖402之间的粘合可降低对单个砖402的损坏将使整个穿孔火焰保持器102不可修复的可能性。相反，支撑受损砖402的支撑构件406可被抽出足够远以使该砖凸出，新的燃烧器砖402定位在其位置中，并且支撑构件406被重新插入。

在一些实施方案中，接纳特征结构404中的一个或多个可延伸穿过燃烧器砖402的主体108中的多个穿孔110。因此，接纳特征结构404可为不连续的，因为其在一个穿孔110之后穿过另一个穿孔。然而，出于说明书和权利要求书的目的，在单个燃烧器砖402的穿孔110之间延伸的多个单独开口彼此对齐以便限定穿过砖402的一个连续的直通道，所述开口被认为由单个接纳特征结构404构成。另外，尽管在许多实施方案中，支撑构件406可延伸穿过并且部分地阻挡燃烧器砖402的穿孔110中的一些，但大多数穿孔110保持完全不受阻挡。因此，出于本说明书和权利要求书的目的，在此类实施方案中，穿孔110可被认为是基本上不受阻挡的。

在一个实施方案中，每个支撑构件406仅部分地延伸到单个燃烧器砖402中。每个接纳特征结构404可仅将几个单元或穿孔延伸到燃烧器砖402深处中。支撑构件406可为部分地延伸进入燃烧器砖402中的陶瓷销钉。

在一个实施方案中，穿孔火焰保持器102可包括第一组燃烧器砖402和第二组燃烧器砖402。第一组燃烧器砖402可包括在穿孔火焰保持器102右侧上的三个燃烧器砖。第二组燃烧器砖402可包括在穿孔火焰保持器左侧上的三个燃烧器砖。支撑构件406y中的每一个可通过燃烧器砖402的接纳特征结构404延伸穿过第一组燃烧器砖402和第二组对齐的燃烧器砖402。另选地，每个构件406y可仅部分地穿过单个燃烧器砖402，使得对于第一组和第二组中的每个相应燃烧器砖402可存在单个支撑构件406y。

在一个实施方案中，支撑构件406保持穿孔火焰保持器102在图1的燃料和氧化剂源103上方对齐，作为燃烧系统的一部分。每个燃烧器砖402包括对齐的以接纳燃料和氧化剂106的输入面112、远离燃料和氧化剂源103的输出面114，以及在输入面112和输出面114之间延伸的多个穿孔110。燃料和氧化剂源103输出燃料和氧化剂106。穿孔火焰保持器102接纳燃料和氧化剂106进入燃烧器砖402的穿孔110中。穿孔火焰保持器102支持燃料和氧化剂106在燃烧器砖402的穿孔110内的燃烧反应202。

在一个实施方案中，参照图1和图4，燃烧系统包括燃料和氧化剂源103，所述燃料和氧化剂源被配置成输出燃料和氧化剂106。该燃烧系统包括穿孔火焰保持器102，该穿孔火焰保持器包括并排布置的一组燃烧器砖402。每个燃烧器砖402包括对齐的以接纳燃料和氧化剂106的输入面112、输出面114，以及在输入面112和输出面114之间延伸的多个穿孔110。穿孔火焰保持器被配置成支持燃料和氧化剂在穿孔110内的燃烧反应。所述多个燃烧器砖的第一燃烧器砖402包括接纳特征结构404。该燃烧系统可包括通过接纳特征结构404延伸到第一燃烧器砖402内并且使穿孔火焰保持器102保持对齐以将燃料和氧化剂106接纳到穿孔110中的第一支撑构件406。在一个另选实施方案中，第一支撑构件406终止于第一燃烧器砖402内。在一个实施方案中，第一支撑构件为陶瓷销钉。在一个另选实施方案中，第一支撑构件沿着基本上平行于第一燃烧器砖的输入面的轴线完全延伸穿过第一燃烧器砖。在一个另选实施方案中，所述多个燃烧器砖的第二燃烧器砖包括接纳特征结构。在一个另选实施方案中，第一支撑构件延伸穿过第一燃烧器砖并且通过第二燃烧器砖的接纳特征结构进入第二燃烧器砖。在一个另选实施方案中，燃烧系统包括第二支撑构件，所述第二支撑构件通过第二燃烧器砖的接纳特征结构延伸到第二燃烧器砖中。在一个另选实施方案中，所述多个燃烧器砖包括第一组燃烧器砖，所述第一组燃烧器砖包括第一燃烧器砖，第一组的每个燃烧器砖包括相应接纳特征结构。在一个另选实施方案中，第一支撑构件通过相应接纳特征结构延伸到第一组的每个燃烧器砖中。在一个另选实施方案中，所述多个燃烧器砖包括第二组燃烧器砖，每个燃烧器砖包括相应接纳特征结构。在一个另选实施方案中，燃烧系统包括第二支撑构件，所述第二支撑构件通过相应接纳特征结构延伸到第二组的每个燃烧器砖中。在一个另选实施方案中，第一组燃烧器砖是第一行燃烧器砖，并且其中第二组燃烧器砖是第二行燃烧器砖。在一个另选实施方案中，第二支撑构件沿着横向于燃料从燃料和氧化剂源朝向穿孔火焰保持器的流动的轴线穿过第二组的每个燃烧器砖。在一个另选实施方案中，第一支撑构件沿着横向于燃料从燃料和氧化剂源朝向穿孔火焰保持器的流动的轴线穿过第一组的每个燃烧器砖。

在一个实施方案中，参照图1和图4，燃烧系统包括燃料和氧化剂源103，所述燃料和氧化剂源被配置成输出燃料和氧化剂106。该燃烧系统包括穿孔火焰保持器102，该穿孔火焰保持器包括并排布置的一组燃烧器砖402。每个燃烧器砖402包括对齐的以接纳燃料和氧化剂106的输入面112、输出面114，以及在输入面112和输出面114之间延伸的多个穿孔110，以及接纳特征结构。穿孔火焰保持器被配置成支持燃料和氧化剂106在穿孔110内的燃烧反应。该燃烧系统包括多个支撑构件406，每个支撑构件通过接纳特征结构404延伸到第一组的相应燃烧器砖402中并且支撑穿孔火焰保持器102对齐以接纳燃料和氧化剂106。在一个另选实施方案中，每个支撑构件406延伸穿过第一组的相应燃烧器砖402进入第二组的相应燃烧器砖402。在一个另选实施方案中，支撑构件406各自端接在相应燃烧器砖402内。在一个另选实施方案中，支撑构件406是陶瓷销钉。在一个实施方案中，每个支撑构件406沿着基本上平行于燃烧器砖的输入面112的轴线完全延伸穿过相应燃烧器砖402。

在一个另选实施方案中，参照图1和图4，方法包括将燃料和氧化剂106输出到炉容积104中，以及支撑穿孔火焰保持器102，该穿孔火焰保持器包括并排布置的多个燃烧器砖402对齐以通过以下方式接纳燃料和氧化剂106：通过至少一个燃烧器砖402的接纳特征结构404使支撑构件406穿过燃烧器砖402的至少一个。每个燃烧器砖402包括输入面112、输出面114，以及在输入面112和输出面114之间延伸的多个穿孔110。该方法包括将燃料和氧化剂106接纳到每个燃烧器砖402的穿孔110中并且支持燃料和氧化剂106在每个燃烧器砖402的穿孔110内的燃烧反应。在一个另选实施方案中，支撑穿孔火焰保持器102包括使支撑构件406穿过多个燃烧器砖402。在一个另选实施方案中，支撑穿孔火焰保持器102包括使多个支撑构件406各自穿过多个燃烧器砖的相应燃烧器砖402。

在一个实施方案中，支撑构件404为细长支撑构件。

图5为根据另一个实施方案的穿孔火焰保持器500的透视图，其中每个燃烧器砖402具有平行于第一侧向轴线延伸的多个接纳特征结构404，其中支撑构件406保持给定行的所有砖402的共同取向。图5的实施方案在安装穿孔火焰保持器500期间提供优点，尤其是在大型炉中，因为穿孔火焰保持器500可一次安装一行砖402。在采用每行砖的单个支撑构件406的实施方案中，在处理期间存在各个砖可在支撑构件上旋转的可能性，这会增加安装的难度。相比之下，每行具有两个或更多个支撑构件406，每个砖402被保持与整个行对齐、简化任务并且减小对通常易碎的砖402造成损坏的可能性。

图6为根据一个实施方案的穿孔火焰保持器600的透视图，其包括横截面为非圆形的支撑构件602。在所示实施方案中，支撑构件602是平坦的，具有倒圆的边缘。形状基本上对应于支撑构件602的形状的接纳特征结构604横向于燃烧器砖402的侧壁延伸到(并且任选地穿过)燃烧器砖402。平坦支撑构件602和接纳特征结构604的较长截面尺寸可相对于燃烧器砖402与纵向轴线对齐，以便向通过燃烧器砖402的燃料和燃烧气体的流动提供窄边缘。

支撑构件602可具有各种截面形状，包括椭圆形、扁平泪珠、多边形等等。

图7为根据一个实施方案的燃烧系统700的一部分的透视图。燃烧系统700包括穿孔火焰保持器安装结构702，该穿孔火焰保持器安装结构被配置成联接到由多个燃烧器砖402构成的穿孔火焰保持器102并且将其支撑在燃烧容积内。在所示实施方案中，穿孔火焰保持器安装结构702被配置成联接到穿孔火焰保持器102，如上文参照图4所述。然而，根据各种实施方案，穿孔火焰保持器安装结构702可被配置成联接到各种穿孔火焰保持器，包括参照本文公开的各种实施方案描述的那些。

穿孔火焰保持器安装结构702包括被定位和成形为接纳穿孔火焰保持器102的支撑构件406的相应端的联接特征结构704。在所示实施方案中，联接特征结构704是在穿孔火焰保持器安装结构702中形成的凹口。支撑构件406的端部靠在相应联接特征结构704的底部上，从而有助于将穿孔火焰保持器102支撑在燃烧容积内的选定位置和取向中。

如上所述，接纳特征结构404x和404y纵向偏移，使得对应的支撑构件406x和406y可在燃烧器砖402内交叉而不相交。因此，定位成接纳支撑构件406x的端部的联接特征结构704x具有第一深度，而定位成接纳横向支撑构件406y的端部的联接特征结构704y具有大于第一深度的第二深度。因此，穿孔火焰保持器102沿每一侧被完全支撑。

根据一个实施方案，穿孔火焰保持器安装结构702的大小被设定成围绕穿孔火焰保持器102紧密贴合。即使砖不粘合或换句话讲保持在一起，这也将燃烧器砖402保持紧密接触。

联接特征结构在图7中示出为在穿孔火焰保持器安装结构702中形成的凹口。根据其他实施方案，联接特征结构704具有其他形状和构型，包括例如棘爪、钩、孔等。

图8A至图8D为根据相应实施方案示出燃烧器砖部分的细节的穿孔火焰保持器的局部侧剖面图，该燃烧器砖具有支撑构件和紧固件的示例。

图8A示出了穿孔火焰保持器800的细节。在该实施方案中，支撑构件802具有螺纹部分804，该螺纹部分从燃烧器砖402的侧壁805延伸，该燃烧器砖位于一行或一列燃烧器砖402的一个端部处，侧壁805形成穿孔火焰保持器800的周向表面的一部分。将呈锁眼盖或凸台形状的螺纹螺母806拧到支撑构件802的螺纹部分804上。螺纹螺母806的内表面808抵靠燃烧器砖402的侧表面810(侧表面810形成穿孔火焰保持器800的周向表面116的一部分)。利用联接到支撑构件802的每个端部的螺纹螺母806，支撑构件802可被置于张力下，从而拉动燃烧器砖402，使支撑构件通过砖紧密接触，并且将燃烧器砖置于受控程度的压缩应力下。

张紧的支撑构件802可减小在维修和处理期间对燃烧器砖402造成损坏的可能性。例如，当穿孔火焰保持器800—或燃烧器砖402的行—以水平取向支撑在相对边缘处时，沿其长度产生弯曲应力。在处理穿孔火焰保持器800期间，即使小心处理，弯曲应力也可波动，并且可瞬间突然增加。在此类尖峰期间，燃烧器砖402的材料可断裂，或者耐火胶粘材料粘合可失效。在任一种情况下，对穿孔火焰保持器800或行402的损坏可使其不可用。然而，即使在支撑构件802自身刚性不足以基本上限制穿孔火焰保持器800在张力下的屈曲的实施方案中，其可显著增加穿孔火焰保持器800的刚度和结构强度，从而减少处理期间损坏的可能性。

图8B示出了穿孔火焰保持器820的细节。在该实施方案中，支撑构件822延伸穿过保持垫圈824，该保持垫圈具有抵靠燃烧器砖402的侧表面810的内表面808。开口销826延伸穿过支撑构件822中的接纳特征结构828，捕获保持垫圈824，并且限制支撑构件822的向内侧向移动。

保持垫圈824被示出为具有类似于图8A的螺纹螺母806形状的形状。保持垫圈824、螺纹螺母806或联接到支撑构件822的任何其他紧固件的实际形状是设计选择，并且仅受特定应用的条件和要求的限制。例如，保持垫圈824可以是标准防护垫圈等。另外，虽然图8B中示出了开口销826作为示例，但是也可使用其他类型的保持元件，包括例如弹簧销、R形夹等。

图8C示出了穿孔火焰保持器830的细节。在该实施方案中，燃烧器砖832包括与穿孔壁208的其他厚度相比具有增加厚度的侧壁805。埋头腔836形成在侧壁805中，其与接纳特征结构404同心。将螺纹埋头螺母838拧到支撑构件802的螺纹部分804上。埋头螺母838的内表面840抵靠腔836的表面842，其中螺母838埋入燃烧器砖832的侧壁805中，并且其中埋头螺母838的外表面844凹入燃烧器砖832的侧表面810下方。

图8C所示的实施方案特别适用于燃烧器砖832的侧表面810在操作期间与炉壁848或其他表面紧密接触的应用，因为支撑构件802和埋头螺母838的端部凹入侧表面810下方。

应该指出的是，用于燃烧器砖的陶瓷或复合材料通常具有比可用于支撑构件的耐火合金低得多的热膨胀系数。例如，由氧化铝或莫来石制成的陶瓷通常具有约3×10^-6/℉的热膨胀系数，而堇青石具有小于0.1×10^-6/℉的系数。相反，合金诸如蒙乃尔合金、哈斯特洛伊耐蚀镍基合金和铬镍铁合金各自具有约7×10^-6/℉或更高的热膨胀系数。穿孔火焰保持器通常在超过1500℉以及通常超过2000℉的温度下操作。如果支撑构件(406、802、822等)在室温下紧密配合在接纳特征结构404内，则存在当将穿孔火焰保持器加热至其正常操作温度时，支撑构件822的较大膨胀将使燃烧器砖的材料破裂或断裂的危险。因此，优选的是，接纳特征结构404的尺寸被设计成略微大于支撑构件822的尺寸，以便适应支撑构件822的膨胀。

类似地，允许支撑构件822的纵向扩展是优选的，其中间隙可能是另外的问题。例如，参见图8C，优选的是在埋头螺母838的外表面844和炉壁848的面之间可允许膨胀间隙G_E膨胀间隙G_E的深度被选择为足以适应支撑构件802的纵向热膨胀，以防止螺纹埋头螺母838与炉壁848接触。

图8D示出了根据一个实施方案的穿孔火焰保持器850的细节。穿孔火焰保持器850包括呈线材形式的支撑构件852，其延伸穿过燃烧器砖402中的接纳特征结构404。保持夹854将支撑构件852保持在每个端部处。保持夹854可以是例如以推动螺母或类似装置的形式被配置成在张力下保持支撑构件852的形式。图8D还示出在燃烧器砖402的侧壁805中形成的开口856。开口856的大小被设定成允许保持夹854抵靠燃烧器砖402的内穿孔壁208，从而允许燃烧器砖402的横向表面810被定位成与炉壁848等紧密接触。

在上文公开的实施方案中，穿孔火焰保持器以基本上平面的构型与燃烧器砖一起显示，其相应的侧向面位于共同平面中。然而，在一些炉构型中，可能希望具有这样的穿孔火焰保持器，其表面不是平坦的，而是具有一些其他选定的形状。根据各种实施方案，该穿孔火焰保持器的燃烧器砖可相对于其他燃烧器砖纵向偏移，以便修改穿孔火焰保持器的形状。

图9为根据一个实施方案的一行900燃烧器砖402的侧正视图，其中燃烧器砖402以弓形构型布置。行900可用类似构造的行组装以形成具有一种形状的穿孔火焰保持器，或者用不同构造的行组装以形成具有其他形状的穿孔火焰保持器，如稍后将更详细地描述的。根据各种实施方案，燃烧器砖402可被布置成沿循悬链曲线、弹道曲线、圆的圆弧段等。根据其他实施方案，燃烧器砖402可被布置成其他构型，诸如，例如，之字形等。

在所示实施方案中，燃烧器砖402的纵向间距使得单个支撑构件802不能延伸穿过行900的所有燃烧器砖402。因此，行900包括第一支撑构件802x₁和第二支撑构件802x₂，其相对于彼此纵向偏移。第一支撑构件802x₁延伸穿过所有但最外侧的砖402，而第二支撑构件802x₂在行900的每一端延伸穿过两个砖，将最外侧的砖联接到行900的其余砖。

横向接纳特征结构404y被配置成当行900与另外行的燃烧器砖402组合以形成穿孔火焰保持器时接纳相应的支撑构件，以使所述行保持紧密接触。穿孔火焰保持器支撑支架902被配置成在燃烧容积中与穿孔火焰保持器的其他行一起支撑行900，并且防止行或单个燃烧器砖402沿X轴的侧向移动。

在其中行900的燃烧器砖402彼此粘合的一些实施方案中，可省略第一支撑构件802_x1。第二支撑构件802_x2增强行900并且在处理期间保持行900的弓形形状，而燃烧器砖402之间的粘结剂将内砖保持在适当位置。一旦行900安装在燃烧容积中，穿孔火焰保持器支撑支架902提供必要的侧向支撑。

行900显示有支撑构件802和螺纹螺母806。然而，这仅是示例性的。根据各种实施方案，可采用其他支撑构件以及其他紧固件，包括例如，本文先前公开的支撑构件和紧固件。

图10和图11为根据相应实施方案的穿孔火焰保持器的示例的透视图，其可包括上文参照图9所述的燃烧器砖402的行900。

图10示出了穿孔火焰保持器1000，该穿孔火焰保持器包括燃烧器砖402的多个行900，所述多个行并排定位，通过延伸穿过每行的横向接收特征结构404y(参见图9)的支撑构件802y彼此紧密接触，使穿孔火焰保持器1000具有拱顶形状。穿孔火焰保持器支撑支架902沿两个相对的边缘支撑穿孔火焰保持器1000，从而提供侧向支撑并且将穿孔火焰保持器1000保持在燃烧容积内的选定位置。

图11示出了穿孔火焰保持器1100，该穿孔火焰保持器包括在穿孔火焰保持器1100的中心的燃烧器砖402的行900，其中燃烧器砖402的行1102定位在行900的任一侧上，行1104定位在行1102之外，以此类推一直到燃烧器砖402的最外侧行1110。行900的燃烧器砖402和每对行1102、1104、1110等的构型不同于穿孔火焰保持器1100的其他行的砖的构型。当组装在一起以形成穿孔火焰保持器1100时，如图11所示，它们赋予穿孔火焰保持器1100基本上对称的圆顶形状。每个行900、1102、1104、1110包括至少一个支撑构件802x，而支撑构件802y延伸穿过选定列的燃烧器砖402，将所述行保持紧密接触。示出了穿孔火焰保持器支撑支架1112，其被配置成在燃烧容积内沿四个边缘支撑穿孔火焰保持器1100。

根据各种附加实施方案，具有其他对称形状和非对称形状的穿孔火焰保持器可通过选择燃烧器砖的行的数目，以及相应穿孔火焰保持器的每行的燃烧器砖的数目、大小、形状和相对纵向位移来制备。

图12为根据另一个实施方案的穿孔火焰保持器1200的平面图，其在此处提供以示出穿孔火焰保持器的示例，其具有除正方形或矩形之外的形状的元件。穿孔火焰保持器1200包括燃烧器砖1204的多个行1202。每个行1202的燃烧器砖1204在平面图中是六边形的，并且相邻行1202的燃烧器砖片1204嵌套在一起以形成六边形网格。

第一多个支撑构件406x中的每一个延伸穿过多个行1202的相应一个的燃烧器砖1204中的每一个。第二多个支撑构件406y中的每一个横向延伸穿过穿孔火焰保持器1200的砖的相应列1206的燃烧器砖1204中的每一个。由于穿孔火焰保持器1200的砖1204布置在六边形网格中，所以网格的列相对于网格的行成60度或120度的角度。

在所示的示例中，燃烧器砖1204被构造为穿孔火焰保持器102，如上文参照图1和图2所详述，并且因此包括相应的多个穿孔1208，在该实施方案中，该穿孔为六边形形状。

根据相应的实施方案，提供了用于组装、处理和安装如本文所公开的那些的穿孔火焰保持器的各种方法。例如，根据一个实施方案，技术人员组装多个燃烧器砖和支撑构件以形成行，然后组装行以形成穿孔火焰保持器或其段。根据另一个实施方案，技术人员获得燃烧器砖的预组装行，或预组装段，每个段具有多个行，然后组装这些行以形成穿孔火焰保持器。根据另一个实施方案，技术人员获得预组装的穿孔火焰保持器。根据一个实施方案，预组装行、段或穿孔火焰保持器包括预先定位的支撑构件。根据另一个实施方案，技术人员在获得预组装的行、段或穿孔火焰保持器后定位支撑构件中的一些或全部。

根据一个实施方案，将完全组装的穿孔火焰保持器作为单元安装到炉的燃烧容积中。延伸穿过穿孔火焰保持器的燃烧器砖的至少每一行的支撑构件加强穿孔火焰保持器并且减少安装期间损坏的可能性。根据一个实施方案，附加刚度中的至少一些是施加到支撑构件上的张力的结果。

在炉的维修期间，穿孔火焰保持器同样受到保护。例如，当有必要从炉中移除穿孔火焰保持器时，支撑构件再次提供附加的强度和刚度，使得能够从炉中移除穿孔火焰保持器，并且随后重新安装，同时降低处理期间损坏的可能性。

根据另一个实施方案，燃烧器砖的行在炉外联接在一起以形成穿孔火焰保持器的段，然后将其分别安装在炉中以形成穿孔火焰保持器。根据另一个实施方案，将每一行燃烧器砖分别安装到炉中以形成穿孔火焰保持器。在穿孔火焰保持器相对较大的情况下，穿孔火焰保持器作为单独的行或作为较大的段安装成件的实施方案特别有用。非常大的穿孔火焰保持器可能难以操纵，尤其是在燃烧容积的范围内，这增加了对板的损坏的危险。通过一次移动穿孔火焰保持器的段或行，而不是一次性移动整个板，简化了安装或移除。较小的件不那么笨重，并且降低了损坏的风险。

因为对穿孔火焰保持器的损坏通常是不可修复的，或者至少是昂贵的，所以根据本发明原理的支撑构件的使用可以降低维护成本。根据其中各行的砖粘合在一起但行没有粘合的实施方案，可通过更换对应行而不是整个穿孔火焰保持器来修复一块砖的损坏。

例如，在其中行通过两个或更多个横向支撑构件保持在一起的实施方案中—如上所述，例如，参照图4和图10至图12，横向支撑构件从穿孔的火焰保持器中抽出足够的距离以便用损坏的砖清理该行。然后修复或更换该行，再重新插入横向支撑构件，并且将其在适当情况下张紧。在炉内有足够空间的情况下，可在不从炉中取出穿孔火焰保持器的情况下进行修复。否则，首先从炉中取出穿孔火焰保持器，然后修复，接着再重新安装。

图13A是根据一个实施方案的穿孔火焰保持器1300的示意平面图，其在基本上平行于穿孔火焰保持器1300的输入面和输出面并且位于输入面和输出面之间的平面中截取。穿孔火焰保持器1300包括布置成行和列的燃烧器砖402的阵列。支撑构件1302在燃烧器砖402的面向侧面的各对对应接纳特征结构1304之间延伸。在图13A的实施方案中，在每个行的每个相邻对燃烧器砖402之间，以及在每个列的相邻对燃烧器砖402之间提供支撑构件1302。根据另一个实施方案，在阵列的一些或全部相邻对的燃烧器砖402之间提供多个支撑构件1302。根据一个实施方案，支撑构件1302在每个行的相邻对燃烧器砖402之间提供，但不在不同行的砖402之间提供，使得行可被单独移动和处理。

支撑构件1302呈短销的形式，其主要用作剪切构件以将燃烧器砖402保持在穿孔火焰保持器1300内的适当位置。销1302可由多种不同材料中的任一种制成，包括，例如，氧化铝、莫来石、堇青石、陶瓷粘结剂、这些的组合和/或其他合适的材料等。根据一个实施方案，销1302由用于制备燃烧器砖402的相同材料制成。销1302优选地由其热膨胀系数基本上等于燃烧器砖402的材料的热膨胀系数的材料制成—但可使用其他材料，前提条件是接纳特征结构1304和销1302的相对大小被选择成适应热膨胀速率的差异。根据一个实施方案，接纳特征结构1304为圆形，直径为约1/2英寸，且深度超过1英寸，并且销1302为圆形，直径为约3/8英寸，且长度为约2英寸。

耐火胶粘材料可用于将销1302固定到位，在这种情况下，穿孔火焰保持器1300为大体刚性的，并且由销1302加固。另选地，穿孔火焰保持器1300可在没有粘合剂或粘固剂的情况下组装，这可导致砖402的一些相对运动，但也允许移除和更换单独燃烧器砖402，而不是需要更换整个穿孔火焰保持器1300。根据一个实施方案，线材或带子围绕穿孔火焰保持器1300定位，并且在安装期间张紧以将燃烧器砖402保持就位，并且防止任何燃烧器砖402足够分离以允许销1302完全从对应的接纳特征结构1304滑走。

图13B是根据实施方案的穿孔火焰保持器1300的细节，该实施方案取自图13A中所示的13B处的位置，并且示出了穿孔火焰保持器1300的多个燃烧器砖402的两个燃烧器砖402a、402b的部分，其中相应的侧壁805a、805b定位成面对面接触。相应的接纳特征结构1304a、1304b延伸到燃烧器砖402a、402b中的距离总和略长于销1302的长度。销1302被捕获在燃烧器砖402a和402b的接纳特征结构1304a、1304b内，并且用于防止砖402的显著相对运动，还用于在安装和维修期间支撑穿孔火焰保持器1300的砖402。

根据一个实施方案，燃烧器砖402包括由穿孔壁208限定的相应多个穿孔110。在所示的示例中，穿孔110为基本上正方形的，其中穿孔壁208x平行于第一(纵向)轴线延伸，并且穿孔壁208y平行于基本上垂直于第一轴线的第二轴线延伸。接纳特征结构1304a、1304b在直径上略大于销1302。这可提供几个潜在的益处。例如，一个可能的优点是典型的制造过程可导致燃烧器砖402的尺寸和/或接纳特征结构1304的确切位置的微小变化。在具有多个燃烧器砖402的穿孔火焰保持器1300的情况下，这些微小变化可导致一些砖402的接纳特征结构1304的一些最小错位。超大接纳特征结构1304可以通常比采用实现更高公差所需的更昂贵过程更具成本效益的方式来补偿这种错位。

另一个潜在优点是，在炉操作期间，炉中穿孔火焰保持器1300的温度可在板1300的不同位置处显著变化，尤其是在炉的启动和关闭期间。销1302在接纳特征结构1304中的松动配合可允许由不同程度的热膨胀引起的燃烧器砖402的一些有限的相对运动，因为穿孔火焰保持器1300的一些部分比其他部分加热或冷却得快。

最后，即使销1302可由与燃烧器砖402相同的材料制成，销也比燃烧器砖402的穿孔壁208坚固得多，因为销比壁大得多。如果存在任何结合或密封，则在穿孔火焰保持器1300的组装期间，穿孔壁805可以非常容易地被销1302破坏。略微过大的接纳特征结构1304有助于降低此类损坏的可能性。

在原型系统的测试期间，发明人发现在接纳特征结构中使用销非常有效地支撑大穿孔火焰保持器的燃烧器砖，并且导致在安装和维修期间对穿孔火焰保持器的损坏降低，而且还减少了必要时修复的成本和程度。

然而，本发明人还注意到，在测试中使用的燃烧器砖通常在燃烧器砖的材料中显示出小的裂纹，在砖的侧壁中从接纳特征结构向上延伸到砖的上表面。本发明人相信，裂纹是由销施加的应力引起的，如下文参照图14A和图14B所述。

图14A为根据一个实施方案的穿孔火焰保持器1300的一部分的剖视图，如沿图13B中的线14A-14A所观察到的。图14B为图14A的穿孔火焰保持器1300的剖视图，如沿图14A中的线14B-14B所观察到的，并且具体地示出了燃烧器砖402b的侧表面810，以及销1302在该平面中的一部分，在该平面中，销通过接纳特征结构1304b穿过燃烧器砖402b的外穿孔壁805b。

图14A和图14B示出了定位在燃烧器砖402a和402b的接纳特征结构1304a和1304b中的销1302。燃烧器砖402a和402b示出为远离彼此旋转，使得它们的侧表面810a、810b在它们的上边缘处接触，而在它们的下边缘处彼此分离。尽管为了清楚起见被极大地放大了，但是在安装期间和正常操作期间，这种相对取向在穿孔火焰保持器中的相邻砖之间并不罕见。发明人相信，作用在燃烧器砖402a、402b上的力集中到应力点S，其中销1302的上表面接触相应燃烧器砖402a、402b的侧壁805a、805b处的每个接纳特征结构1304a和1304b的顶部，从而引起燃烧器砖402a、402b的侧壁805中的应力裂纹。

图15为根据另一个实施方案的与图14A的视图对应的视图中的穿孔火焰保持器1500的一部分的剖视图，其中接纳特征结构1304包括以大约对应于销1302相对于侧表面810所成角度的角度凸出的外部部分1502。在图15所示的实施方案中，浮雕呈轻微斜面的形式，或呈接纳特征结构1304的锥形1504的形式。可以多种方式形成浮雕。例如，可使用切割工具，其轮廓包括整个接纳特征结构1304的形状，使得在制造过程期间，整个接纳特征结构1304可在单个操作中形成。另选地，可以首先形成直边接纳特征结构1304，然后在单独的操作中形成斜面1504。此外，接纳特征结构1304不必是径向对称的，诸如图15的示例。根据另一个实施方案，使用成角度的切削工具在接纳特征结构1304的顶部处形成浮雕，而下部部分保持为直的。

接纳特征结构1304的成角度的外部部分1502用于将应力分布在更大的表面积上，与参照图14A和14B所描述的实施方案相比，降低将在穿孔壁208中特别是在外穿孔壁805中形成裂纹的可能性。在图15的示例中，可以看出，在砖402的每个中，应力载荷由侧壁805和内壁208y中的至少一个共享，使得应力载荷分布在至少两个应力点S上。另外，在图15的实施方案中，接纳特征结构1304被定位成使得平行于X轴的壁208x中的一个位于接纳特征结构1304的大致中心处(例如，参见图14B的实施方案的横向视图)，产生沿其长度的一部分分布的应力。

图16A为根据一个实施方案的在对应于图14A的视图的视图中的穿孔火焰保持器1600的一部分的剖视图。图16B为穿孔火焰保持器1600的剖视图，如沿图16A中的线16B-16B所观察到的。在图16A、图16B的实施方案中，提供了销组件1602，该销组件包括由应变减轻构件1604围绕的销1302，该应变减轻构件由相对柔性和弹性的材料制成。应变减轻构件1604可被制成，例如，耐火网状泡沫的管段、编织或并且结形成中空柔性管的纤维陶瓷套筒材料、围绕销1302包裹或部分包裹的陶瓷毯等。应变减轻构件1604用于将应力载荷分布在接纳特征结构1304内，保护相对易碎的穿孔壁208并且限制相邻对的燃烧器砖402之间的相对运动。

根据一个实施方案，应变减轻构件1604的外部尺寸被选择成等于或大于接纳特征结构1304的尺寸，使得应变减轻构件1604接合具有有限摩擦或过盈配合的接纳特征结构1304。

图17为根据一个实施方案的在对应于图14B和图16B的视图的视图中的穿孔火焰保持器1700的一部分的剖视图。图17示出了穿孔火焰保持器1700的单个燃烧器砖402b的一部分，包括燃烧器砖402b的侧表面810，以及销1702在该平面中的一部分，在该平面中，销通过接纳特征结构1304b穿过燃烧器砖402b的外穿孔壁805b。销1702包括多个通道或凹槽1704，所述多个通道或凹槽延伸销的长度—即，平行于Y轴，如附图中所示—并且由脊1706隔开。在图17的实施方案中，脊1706和凹槽1704在横截面中具有锯齿形状，但可也使用其他构型。脊在它们相遇以形成凹槽1704的地方最厚，并且向外逐渐变细，在其最外边缘处具有最小厚度。

在其最外边缘处，脊1706优选地具有比限定接纳特征结构1304的穿孔壁208的厚度T_W小得多的厚度。根据一个实施方案，脊1706具有比穿孔壁208的厚度T_W的约10％小的最小厚度。因为脊的最小厚度远小于穿孔壁208的厚度T_W，所以它们相对非常易碎。因此，当穿孔火焰保持器1700的燃烧器砖402相对于彼此移动并且施加应力时—如上文相对于图14A和图14B所述—脊1706的最外侧部分在施加应力的地方，在其接触接纳特征结构1304内的穿孔壁208、805的点处断裂并且脱离。当一个脊1706的一部分脱离时，该脊1706的剩余部分与相应穿孔壁208、805以加宽的表面积接触。同时，发生微小的移动量，使另一个或多个脊1706接触，其也脱离，使另外的脊1706接触等。随着接触的每个脊1706，应力点S的数量增加，并且应力载荷分布在更宽的总表面积上，减少了在燃烧器砖402中形成应力裂纹的可能性。

图18为根据另一个实施方案的穿孔火焰保持器1800的一部分的在部分切除之后的透视图。穿孔火焰保持器1800包括多个燃烧器砖402，其中代表性燃烧器砖402a、402b以面对面接触示出。燃烧器砖402A和402b各自包括呈通道1802形式的接纳特征结构，该接纳特征结构延伸穿过其相应的侧壁805并且平行于穿孔火焰保持器1800的输入面和输出面。花键1804被捕获在由燃烧器砖402a、402b的沟槽1802限定的闭合空间中。支撑构件1804在穿孔火焰保持器1800中用作剪切构件，将砖402a、402b保持在相对位置中。

花键1804可为平坦的并且足够宽以占据凹槽1802a和1802b的大部分组合深度。虽然显示为具有正方形的侧面，但根据各种实施方案，花键1804的侧边缘可具有不会干扰其操作的任何形状，诸如，倒圆、倒角、牛鼻等等。

花键1804的一个潜在优点是其可用于将应力载荷分布在宽的表面积上，并且减小或防止燃烧器砖402中的应力裂纹的出现。

根据一个实施方案，凹槽1802延伸燃烧器砖402的长度。根据另一个实施方案，凹槽1802a、1802b延伸小于相应燃烧器砖402a、402b的长度的一半。

根据一个实施方案，花键1804延伸穿孔火焰保持器1800的燃烧器砖402的整行的长度，并且接合穿孔火焰保持器1800的燃烧器砖402的两个相向行中的每个燃烧器砖402的凹槽1802。根据另一个实施方案，花键1804在长度上基本上等于凹槽1802。根据相应的另选实施方案，花键1804的长高比小于2:1，小于4:1，以及小于10:1。

花键1804的尺寸可被设定成延伸凹槽1802的整个长度，或延伸超过燃烧器砖402a、402b并且接合附加燃烧器砖402的凹槽。然而，花键1804占据燃烧器砖402的整个长度不是必要的。例如，根据一个实施方案，凹槽1802延伸燃烧器砖402的全长，而花键1804小于凹槽1802的长度的一半。

凹槽1802可以多种不同方式中的任一种形成。例如，可使用切削工具诸如端铣刀、镂铣机或平床砖锯，以在燃烧器砖402的侧面上形成任何长度的凹槽1802。这样的凹槽1802可被制成延伸砖402的整个长度，或者延伸得比砖402的长度短。

花键1804的尺寸可被设定成延伸凹槽1802的整个长度，或延伸超过燃烧器砖402a、402b并且接合附加燃烧器砖402的凹槽。然而，花键1804占据燃烧器砖402的整个长度不是必要的。例如，根据一个实施方案，凹槽1802可延伸燃烧器砖402的全长，而花键1804为凹槽1802的长度的一部分。

一方面，可能最经济的是用延伸其整个长度的通道1802制造燃烧器砖402。另一方面，花键1804沿其长度封闭燃烧器砖的穿孔110，并且在许多实施方案中，相对短的花键1804足以充分分布应力载荷。在通道1802不被花键占用的情况下，燃烧器砖402的穿孔110将在大多数条件下充分地操作以保持火焰。

图19A为根据一个实施方案的包括另一个另选穿孔火焰保持器102的燃烧系统1900的简化透视图。根据一个实施方案，穿孔火焰保持器102为网状陶瓷穿孔火焰保持器。图19B为根据一个实施方案的图19A的网状陶瓷穿孔火焰保持器102的一部分的简化侧剖面图。根据一个实施方案，可在本文所述的各种燃烧系统中实现图19A、图19B的穿孔火焰保持器102。穿孔火焰保持器102被配置成支持燃料和氧化剂106至少部分地在穿孔火焰保持器102内的燃烧反应202。根据一个实施方案，穿孔火焰保持器102可被配置成支持燃料和氧化剂106在网状陶瓷穿孔火焰保持器102的上游、下游、内部和附近的燃烧反应202。

根据一个实施方案，穿孔火焰保持器主体108可包括网状纤维1939。网状纤维1939可限定围绕并且穿过网状纤维1939编织的分支穿孔110。根据一个实施方案，穿孔110形成为穿过网状陶瓷纤维1939的通道。

根据一个实施方案，网状纤维1939可包括硅酸铝。根据一个实施方案，网状纤维1939可由挤出的莫来石或堇青石形成。根据一个实施方案，网状纤维1939可包括氧化锆。根据一个实施方案，网状纤维1939可包括碳化硅。

术语“网状纤维”指的是网状结构。根据一个实施方案，网状纤维1939由挤出的陶瓷材料形成。在网状纤维实施方案中，燃料和氧化剂106之间的相互作用、燃烧反应202以及往返穿孔火焰保持器主体108的热传递可与上文关于图1至图3所示和所描述的实施方案类似地起作用。活动的一个差异在于由于网状纤维1939形成允许在相邻穿孔110之间来回流动的不连续穿孔火焰保持器主体108而导致穿孔110之间的混合。

根据一个实施方案，网状纤维网络对于下游网状纤维1939足够开放以发射辐射供上游网状纤维1939接纳，从而达到充分加热上游网状纤维1939以维持燃料和氧化剂106的燃烧的目的。与连续的穿孔火焰保持器主体108相比，纤维1939之间的热传导路径212由于纤维1939的分离而减少。这可导致相对更多的热量通过热辐射从热接收区域206(热接收区)传送至网状纤维1939的热输出区域210(热输出区)。

根据一个实施方案，各穿孔110可从穿孔火焰保持器102的输入面112延伸到输出面114。穿孔110可具有不同的长度L。根据一个实施方案，因为穿孔110分支到彼此中并且从彼此中分支出来，所以单独的穿孔110不由长度L清晰限定。

根据一个实施方案，穿孔火焰保持器102被配置成支撑或保持燃烧反应202或者至少部分地在输入面112和输出面114之间保持火焰。根据一个实施方案，输入面112对应于穿孔火焰保持器102的在燃料喷嘴118近侧的表面，或对应于首先接纳燃料的表面。根据一个实施方案，输入面112对应于在燃料喷嘴118近侧的网状纤维1939的范围。根据一个实施方案，输出面114对应于在燃料喷嘴118远侧或与输入面112相对的表面。根据一个实施方案，输入面112对应于在燃料喷嘴118远侧或与输入面112相对的网状纤维1939的范围。

根据一个实施方案，界面层214的形成、穿孔反应保持器主体108与流过穿孔110的气体之间的热传递、特征穿孔宽度尺寸D和长度L可被视为与通过穿孔反应保持器102的平均或总路径相关。换句话讲，尺寸D可作为在沿着流动路径的每个点处确定的各个Dn值的均方根进行测定。相似地，长度L可以是包括由流动路径的迂曲性贡献的长度，其可比从输入面112穿过穿孔火焰保持器102到输出表面114的直线距离T_RH略长。根据一个实施方案，空隙率(表示为(总穿孔反应保持器102容积-纤维1939容积)/总容积)为约70％。

根据一个实施方案，网状陶瓷穿孔火焰保持器102为约1英寸×4英寸×4英寸的砖。根据一个实施方案，网状陶瓷穿孔火焰保持器102包括每平方英寸表面积约10个孔。根据本公开的原理，其他材料和尺寸也可用于网状陶瓷穿孔火焰保持器102。

根据一个实施方案，网状陶瓷穿孔火焰保持器102可包括除本文所述之外的形状和尺寸。例如，穿孔火焰保持器102可包括网状陶瓷砖402，其大于或小于上述尺寸。另外，网状陶瓷穿孔火焰保持器102可包括除了大致立方体形状之外的形状。

根据一个实施方案，网状陶瓷穿孔火焰保持器102可包括多个网状陶瓷燃烧器砖402。可将多个网状陶瓷砖接合在一起，使得每个陶瓷砖与一个或多个相邻的网状陶瓷燃烧器砖402直接接触。多个网状陶瓷砖402可共同形成单个穿孔火焰保持器102。另选地，每个网状陶瓷燃烧器砖402可被视为不同的穿孔火焰保持器102。

图20A为根据一个实施方案的包括支撑构件406的燃烧器砖402的透视图，该支撑构件被配置成将燃烧器砖402联接到第二燃烧器砖402。支撑构件406仅部分地延伸到燃烧器砖402中。接纳特征结构404可仅将几个单元、网状纤维或穿孔延伸到燃烧器砖402深处中。支撑构件406可为部分延伸进入燃烧器砖402中的陶瓷销钉。

根据一个实施方案，支撑构件406的从燃烧器砖402突起的部分被配置成被接纳到第二燃烧器砖402的接纳特征结构404中。当支撑构件406定位在第二燃烧器砖402的接纳特征结构404中时，两个燃烧器砖402联接在一起。两个燃烧器砖402在联接在一起时形成穿孔火焰保持器102。另选地，每个单独的燃烧器砖402可以是穿孔火焰保持器102。

根据一个实施方案，燃烧器砖402可包括多个接纳特征结构404，每个接纳特征结构被配置成接纳基本上类似于图20A中所示的支撑构件406的支撑构件406。在一个示例中，燃烧器砖402的多个侧面可包括被配置成接纳相应支撑构件406的一个或多个接纳特征结构404。穿孔火焰保持器102可包括由支撑构件406联接在一起的燃烧器砖402的阵列。

根据一个实施方案，支撑构件406被配置成联接到支撑结构，将燃烧器砖402保持对齐以接纳燃料和空气的混合物。根据一个实施方案，燃烧器砖402可包括被配置成联接到支撑结构的多个支撑构件406。

图20B为根据一个实施方案的示出图20A的燃烧器砖402的一部分的细节的侧剖面图。在该实施方案中，支撑构件406定位在燃烧器砖402的接纳特征结构404中。支撑构件406部分延伸到燃烧器砖402中。燃烧器砖可包括附加支撑机构，以有利于牢固且稳定地将支撑构件406联接到燃烧器砖402，诸如本文参考其他实施方案所述的那些。

指示X轴、Y轴和Z轴的箭头在许多附图中提供。这些旨在帮助观察者识别附图彼此之间的关系。除非如下所述，否则附图中所示的箭头和结构的取向都不旨在暗示权利要求书按其解读的物理结构的任何必要取向。因此，除非另外定义，否则权利要求书可在不考虑其取向的情况下按以其他方式符合权利要求语言的任何结构来解读。

如本文所用，术语纵向是指沿轴线的方向或尺寸，该方向或尺寸基本上平行于燃料和燃烧气体通过或围绕燃烧器砖或穿孔火焰保持器(诸如，例如，参照图1和图2所述的穿孔火焰保持器102)的一般流动方向。绘图中所示的Z轴纵向延伸。术语侧向是指沿着基本上垂直于纵向轴线的轴线的方向或尺寸。附图中所示的X轴和Y轴侧向延伸。元件的侧表面平行于Z轴延伸并且可限定元件的侧向范围或尺寸。

在许多附图中，元件用参考编号后跟字母表示，例如，“218a、218b”。在这种情况下，使用字母标记，其在相应的描述中可用于区分其他类似或相同的元件。如果说明书省略了来自参考文献的字母，并且仅通过编号引用这些元件，则可将其理解为对该参考编号所标识的所有元件的一般参考，除非使用其他区分性语言。

在根据传统的权利要求书实践的权利要求书中使用序数，例如，第一、第二、第三等，即，为了清楚地区分要求保护的元件或其特征。这些数字的使用并未暗示任何其他关系，例如，操作的顺序或这些元件的相对位置等。此外，用于指代权利要求书中的元件的序数不一定与在说明书中用于指权利要求书按其解读的公开实施方案的元件的数字相关，也不一定与在无关的权利要求书中用于表示类似元件或特征的数字相关。

本公开的摘要被提供为根据一个实施方案的本发明某些原理的提要，而不旨在作为其任何实施方案的完整或限定的说明，也不应该依赖其来定义说明书或权利要求书中使用的术语。摘要不限制权利要求书的范围。

虽然本文已公开了各个方面和实施方案，但是设想了其他方面和实施方案，包括选自不同公开的实施方案的元件的组合以形成另外的实施方案。本文所公开的各个方面和实施方案出于说明性目的，而并非旨在进行限制，真实范围和精神由权利要求书指示。

Claims (105)

1.一种燃烧系统，包括：

燃料和氧化剂源，所述燃料和氧化剂源被配置成输出燃料和氧化剂；

穿孔火焰保持器，所述穿孔火焰保持器包括并排布置的一组燃烧器砖，每个燃烧器砖包括：

输入面，所述输入面对齐以接纳所述燃料和所述氧化剂；

输出面；和

多个穿孔，所述多个穿孔在所述输入面和所述输出面之间延伸，所述穿孔火焰保持器被配置成支持所述燃料和所述氧化剂在所述穿孔内的燃烧反应，其中所述多个燃烧器砖的第一燃烧器砖包括接纳特征结构；和

第一支撑构件，所述第一支撑构件通过所述接纳特征结构延伸到所述第一燃烧器砖内并且使所述穿孔火焰保持器保持对齐以将所述燃料和所述氧化剂接纳到所述穿孔中。

2.根据权利要求1所述的燃烧系统，其中所述第一支撑构件端接在所述第一燃烧器砖内。

3.根据权利要求2所述的燃烧系统，其中所述第一支撑构件为陶瓷销钉。

4.根据权利要求1所述的燃烧系统，其中所述第一支撑构件沿基本上平行于所述第一燃烧器砖的所述输入面的轴线完全延伸穿过所述第一燃烧器砖。

5.根据权利要求1所述的燃烧系统，其中所述多个燃烧器砖的第二燃烧器砖包括接纳特征结构。

6.根据权利要求5所述的燃烧系统，其中所述第一支撑构件通过所述第二燃烧器砖的所述接纳特征结构延伸穿过所述第一燃烧器砖并且进入所述第二燃烧器砖。

7.根据权利要求5所述的燃烧系统，还包括通过所述第二燃烧器砖的所述接纳特征结构延伸到所述第二燃烧器砖中的第二支撑构件。

8.根据权利要求1所述的燃烧系统，其中所述多个燃烧器砖包括第一组燃烧器砖，所述第一组燃烧器砖包括所述第一燃烧器砖，所述第一组的每个燃烧器砖包括相应的接纳特征结构。

9.根据权利要求8所述的燃烧系统，其中所述第一支撑构件通过所述相应的接纳特征结构延伸到所述第一组的每个燃烧器砖中。

10.根据权利要求9所述的燃烧系统，其中所述多个燃烧器砖包括第二组燃烧器砖，每个燃烧器砖包括相应的接纳特征结构。

11.根据权利要求10所述的燃烧系统，还包括通过所述相应的接纳特征结构延伸到所述第二组的每个燃烧器砖中的第二支撑构件。

12.根据权利要求10所述的燃烧系统，其中所述第一组燃烧器砖是第一行燃烧器砖，并且其中所述第二组燃烧器砖是第二行燃烧器砖。

13.根据权利要求10所述的燃烧系统，其中所述第二支撑构件沿着横向于所述燃料从所述燃料和所述氧化剂源朝向所述穿孔火焰保持器的流动的轴线穿过所述第二组的每个燃烧器砖。

14.根据权利要求9所述的燃烧系统，其中所述第一支撑构件沿着横向于所述燃料从所述燃料和所述氧化剂源朝向所述穿孔火焰保持器的流动的轴线穿过所述第一组的每个燃烧器砖。

15.根据权利要求1所述的燃烧系统，其中所述第一燃烧器砖包括第二接纳特征结构。

16.根据权利要求15所述的燃烧系统，还包括通过所述第二接纳特征结构延伸到所述第一燃烧器砖中的第二支撑构件。

17.根据权利要求1所述的燃烧系统，包括联接到所述第一支撑构件的端部的紧固件。

18.根据权利要求17所述的燃烧系统，其中所述紧固件被配置成将张力载荷分布到所述多个燃烧器砖中的一个的表面，使得当所述支撑构件处于张力下时，所述多个燃烧器砖处于压缩状态。

19.根据权利要求1所述的燃烧系统，其中所述第一支撑构件被配置成通过向所述燃烧器砖提供趋于迫使所述燃烧器砖在一起的压缩来维持所述燃烧器砖的布置。

20.根据权利要求1所述的燃烧系统，其中所述第一支撑构件为圆柱形形状。

21.根据权利要求1所述的燃烧系统，其中所述第一支撑构件在横向截面中。

22.根据权利要求1所述的燃烧系统，其中所述多个燃烧器砖以弓形形状布置。

23.根据权利要求1所述的燃烧系统，其中所述第一支撑构件是穿过所述第一燃烧器砖的杆。

24.根据权利要求1所述的燃烧系统，其中每个燃烧器砖为网状陶瓷燃烧器砖。

25.根据权利要求24所述的燃烧系统，其中每个燃烧器砖包括多个网状纤维。

26.根据权利要求25所述的燃烧系统，其中每个燃烧器砖包括氧化锆。

27.根据权利要求25所述的燃烧系统，其中每个燃烧器砖包括硅酸铝。

28.根据权利要求25所述的燃烧系统，其中每个燃烧器砖包括碳化硅。

29.根据权利要求25所述的燃烧系统，其中所述网状纤维由挤出的莫来石形成。

30.根据权利要求25所述的燃烧系统，其中所述网状纤维由堇青石形成。

31.根据权利要求25所述的燃烧系统，其中所述穿孔火焰保持器被配置成支持所述燃料和所述氧化剂在所述燃烧器砖的上游、下游和内部的燃烧反应。

32.根据权利要求25所述的燃烧系统，其中每个燃烧器砖包括约10个孔每平方英寸表面积。

33.根据权利要求25所述的燃烧系统，其中每个燃烧器砖的所述穿孔被形成为所述网状纤维之间的通道。

34.根据权利要求33所述的燃烧系统，其中每个燃烧器砖的所述穿孔为分支穿孔。

35.根据权利要求34所述的燃烧系统，其中每个燃烧器砖的所述输入面对应于在所述燃料和所述氧化剂源近侧的所述网状纤维的范围。

36.根据权利要求34所述的燃烧系统，其中每个燃烧器砖的所述输出面对应于在所述燃料和所述氧化剂源远侧的所述网状纤维的范围。

37.一种燃烧系统，包括：

燃料和氧化剂源，所述燃料和氧化剂源被配置成输出燃料和氧化剂；

穿孔火焰保持器，所述穿孔火焰保持器包括并排布置的第一组燃烧器砖，每个燃烧器砖分别包括：

输入面，所述输入面对齐以接纳所述燃料和所述氧化剂；

输出面；

多个穿孔，所述多个穿孔在所述输入面和所述输出面之间延伸，所述穿孔火焰保持器被配置成支持所述燃料和所述氧化剂在所述穿孔内的燃烧反应；和

接纳特征结构；和

多个支撑构件，每个支撑构件通过所述接纳特征结构延伸到所述第一组的相应燃烧器砖中并且支撑所述穿孔火焰保持器对齐以接纳所述燃料和所述氧化剂。

38.根据权利要求37所述的燃烧系统，其中所述穿孔火焰保持器包括与所述第一组燃烧器砖并排布置的第二组燃烧器砖，所述第二组的每个燃烧器砖包括：

输入面，所述输入面对齐以接纳所述燃料和所述氧化剂；

输出面；

多个穿孔，所述多个穿孔在所述输入面和所述输出面之间延伸，所述穿孔火焰保持器被配置成支持所述燃料和所述氧化剂在所述第二组燃烧器砖的所述穿孔内的所述燃烧反应；和

接纳特征结构。

39.根据权利要求38所述的燃烧系统，其中每个支撑构件延伸穿过所述第一组的所述相应的燃烧器砖并且进入所述第二组的相应的燃烧器砖。

40.根据权利要求37所述的燃烧系统，其中所述支撑构件各自端接在相应的燃烧器砖内。

41.根据权利要求37所述的燃烧系统，其中所述支撑构件为陶瓷销钉。

42.根据权利要求37所述的燃烧系统，其中所述每个支撑构件沿基本上平行于所述第一燃烧器砖的所述输入面的轴线完全延伸穿过相应的燃烧器砖。

43.一种方法，包括：

将燃料输出到炉容积中；

将氧化剂输出到所述炉容积中；

支撑穿孔火焰保持器，所述穿孔火焰保持器包括对齐以通过以下方式接纳所述燃料和所述氧化剂的并排布置的多个燃烧器砖：通过所述至少一个燃烧器砖的接纳特征结构使支撑构件穿过所述燃烧器砖的至少一个，每个燃烧器砖包括：

输入面；

输出面；

多个穿孔，所述多个穿孔在所述输入面和所述输出面之间延伸；

将所述燃料和所述氧化剂接纳到每个燃烧器砖的所述穿孔中；以及

支持所述燃料和所述氧化剂在每个燃烧器砖的所述穿孔内的燃烧反应。

44.根据权利要求44所述的方法，其中支撑所述穿孔火焰保持器包括使所述支撑构件穿过多个燃烧器砖。

45.根据权利要求43所述的方法，其中支撑所述穿孔火焰保持器包括使多个支撑构件各自穿过所述多个燃烧器砖的相应的燃烧器砖。

46.一种装置，包括：

多个燃烧器砖，所述多个燃烧器砖并排布置，形成穿孔火焰保持器的一部分，每个燃烧器砖具有沿平行于侧向平面的第一轴线延伸的第一接纳特征结构；和

支撑构件，所述支撑构件通过所述燃烧器砖的所述至少一个的所述接纳特征结构延伸到所述燃烧器砖的至少一个中。

47.根据权利要求46所述的装置，其中所述多个燃烧器砖共同形成穿孔火焰保持器，所述穿孔火焰保持器具有纵向延伸穿过其中的多个穿孔。

48.根据权利要求46所述的装置，其中所述穿孔火焰保持器的所述部分为所述穿孔火焰保持器所包括的燃烧器砖的阵列的单个行。

49.根据权利要求48所述的装置，其中所述单个行是由所述燃烧器砖的阵列包括的多个行中的一行，每个行包括相应的多个燃烧器砖，并且其中所述支撑构件是第一多个支撑构件中的一个，每个延伸穿过在所述多个行的相应一个行中所述多个燃烧器砖的每一个中形成的第一接纳特征结构。

50.根据权利要求49所述的装置，其中所述多个行的每个行中所述多个燃烧器砖的每一个的第一面位于共用平面中。

51.根据权利要求49所述的装置，其中所述穿孔火焰保持器的所述多个行的多个所述燃烧器砖相对于所述多个行的所述燃烧器砖的其他燃烧器砖纵向偏移。

52.根据权利要求49所述的装置，包括所述多个行的每个行中每个相邻对的燃烧器砖的所述燃烧器砖之间的一定量的粘结剂。

53.根据权利要求52所述的装置，包括所述多个行的每个相邻对之间的一定量的粘结剂。

54.根据权利要求49所述的装置，其中所述多个行的每个行中所述多个燃烧器砖的每一个包括平行于所述第一接纳特征结构延伸的第二接纳特征结构，所述装置还包括第二多个支撑构件，所述第二多个支撑构件各自延伸穿过所述多个行的相应一个行中所述多个燃烧器砖的每一个的所述第二接纳特征结构。

55.根据权利要求49所述的装置，其中所述多个行的每个行中所述多个燃烧器砖的第一个燃烧器砖包括相对于所述第一接纳特征结构以非零角度延伸并且平行于所述纵向平面的第二接纳特征结构，所述装置还包括第二支撑构件，所述第二支撑构件延伸穿过所述多个行的相应一个行的每一个中所述多个燃烧器砖的所述第一个燃烧器砖的所述第二接纳特征结构。

56.根据权利要求46所述的装置，包括联接到所述支撑构件的端部的紧固件。

57.根据权利要求56所述的装置，其中至少在所述装置不工作时，所述支撑构件处于张力下。

58.根据权利要求56所述的装置，其中所述紧固件被配置成将张力载荷分布到所述多个燃烧器砖中的一个的表面，使得当所述支撑构件处于张力下时，所述多个燃烧器砖处于压缩状态。

59.根据权利要求46所述的装置，其中所述支撑构件为圆柱形形状。

60.根据权利要求46所述的装置，其中所述支撑构件在横向截面中为细长的。

61.根据权利要求46所述的装置，其中所述多个燃烧器砖以弓形形状布置。

62.一种方法，包括：

将第一行燃烧器砖与延伸穿过相应的第一侧向接纳特征结构的第一支撑构件布置在第一多个燃烧器砖的每一个中；

将第二行燃烧器砖与延伸穿过相应的第一侧向接纳特征结构的第二支撑构件布置在第二多个燃烧器砖的每一个中；以及

组装穿孔火焰保持器，包括将所述第一行燃烧器砖和所述第二行燃烧器砖定位成彼此相邻。

63.根据权利要求62所述的方法，包括将一定量的粘结剂定位在相邻对的所述第一多个燃烧器砖之间以及相邻对的所述第二多个燃烧器砖之间。

64.根据权利要求62所述的方法，包括将一定量的粘结剂定位在所述第一行燃烧器砖的砖与所述第二行燃烧器砖的砖之间。

65.根据权利要求62所述的方法，包括向所述第一支撑构件和所述第二支撑构件施加张力。

66.根据权利要求62所述的方法，包括定位第三横向支撑构件，以便延伸穿过所述第一多个燃烧器砖的一个中的第二侧向接纳特征结构，并且穿过所述第二多个燃烧器砖的一个中的第二侧向接纳特征结构。

67.根据权利要求62所述的方法，其中所述布置第一行燃烧器砖包括获得所述第一多个燃烧器砖作为预组装行的燃烧器砖。

68.根据权利要求67所述的方法，其中所述布置第一行燃烧器砖包括定位所述第一支撑构件，以便延伸穿过形成于所述第一多个燃烧器砖的每一个中的第一侧向接纳特征结构。

69.根据权利要求62所述的方法，其中：

所述布置第一行燃烧器砖包括将所述第一行燃烧器砖布置在燃烧容积之外；

所述布置第二行燃烧器砖包括将所述第二行燃烧器砖布置在所述燃烧容积之外；并且

所述组装穿孔火焰保持器包括将所述第一行燃烧器砖定位在所述燃烧容积中，然后将所述第二行燃烧器砖定位在所述燃烧容积中与所述第一行燃烧器砖相邻。

70.根据权利要求62所述的方法，包括：

将所述穿孔火焰保持器的第一段定位在所述燃烧容积中，所述第一段包括所述第一行燃烧器砖和所述第二行燃烧器砖；以及

在将所述穿孔火焰保持器的第一段定位在所述燃烧容积中之后，将所述穿孔火焰保持器的第二段定位在所述燃烧容积中与所述第一段相邻。

71.根据权利要求70所述的方法，其中将所述第一行燃烧器砖和所述第二行燃烧器砖定位成彼此相邻包括获得预先定位成彼此相邻的所述第一行燃烧器砖和所述第二行燃烧器砖，作为所述第一段的一部分。

72.根据权利要求62所述的方法，包括，在所述组装穿孔火焰保持器之后，将所述组装的穿孔火焰保持器移动进入燃烧容积。

73.根据权利要求72所述的方法，其中所述组装穿孔火焰保持器包括获得预组装的穿孔火焰保持器，所述预组装的穿孔火焰保持器包括定位成彼此相邻的所述第一行燃烧器砖和所述第二行燃烧器砖。

74.一种装置，包括：

第一燃烧器砖，所述第一燃烧器砖具有第一侧表面以及延伸到所述第一燃烧器砖的所述第一侧表面中的第一接纳特征结构；

第二燃烧器砖，所述第二燃烧器砖具有定位成与所述第一燃烧器砖的所述第一侧表面相邻的侧表面，并且具有第一接纳特征结构，所述第一接纳特征结构延伸到所述第二燃烧器砖的所述侧表面中与所述第一燃烧器砖的所述第一接纳特征结构的所述位置对应的位置，所述第一燃烧器砖和所述第二燃烧器砖形成穿孔火焰保持器的一部分；和

第一支撑构件，所述第一支撑构件在所述第一燃烧器砖的所述第一接纳特征结构和所述第二燃烧器砖的所述第一接纳特征结构之间延伸。

75.根据权利要求74所述的装置，其中所述第一燃烧器砖和所述第二燃烧器砖中的每一个为具有纵向延伸穿过其中的多个穿孔的穿孔火焰保持器。

76.根据权利要求74所述的装置，包括具有定位成与所述第一燃烧器砖的第二侧表面相邻的侧表面的第三燃烧器砖，并且具有第一接纳特征结构，所述第一接纳特征结构延伸到所述第三燃烧器砖的所述侧表面中与所述第一燃烧器砖的所述第一接纳特征结构的所述位置对应的位置，并且其中所述第一支撑构件从所述第一燃烧器砖的所述第一接纳特征结构延伸至所述第三燃烧器砖的所述第一接纳特征结构。

77.根据权利要求76所述的装置，其中所述第一燃烧器砖、第二燃烧器砖和第三燃烧器砖是在所述穿孔火焰保持器的燃烧器砖阵列中形成第一行燃烧器砖的多个燃烧器砖中的燃烧器砖，每个燃烧器砖具有在其中延伸的第一接纳特征结构。

78.根据权利要求77所述的装置，其中所述第一支撑构件通过其相应的第一接纳特征结构延伸穿过所述多个燃烧器砖中的每一个。

79.根据权利要求74所述的装置，其中所述第一燃烧器砖包括第二侧表面以及在其中延伸的第二接纳特征结构，所述装置还包括：

第三燃烧器砖，所述第三燃烧器砖具有定位成与所述第一燃烧器砖的所述第二侧表面相邻的侧表面，并且具有第一接纳特征结构，所述第一接纳特征结构延伸到所述第三燃烧器砖的所述侧表面中与所述第一燃烧器砖的所述第二接纳特征结构的所述位置对应的位置；和

第二支撑构件，所述第二支撑构件在所述第一燃烧器砖的所述第二接纳特征结构和所述第三燃烧器砖的所述第一接纳特征结构之间延伸。

80.根据权利要求74所述的装置，其中所述第一燃烧器砖和所述第二燃烧器砖是形成所述穿孔火焰保持器的燃烧器砖的阵列的行的多个燃烧器砖中的燃烧器砖，所述多个燃烧器砖中的每一个具有与定位成与所述多个燃烧器砖的另一个的侧表面相邻的侧表面，以及在其中延伸的接纳特征结构，并且其中所述第一支撑构件是多个支撑构件中的一个，每个接纳特征结构从所述多个燃烧器砖的相应燃烧器砖的接纳特征结构延伸至所述多个燃烧器砖的相邻燃烧器砖的接纳特征结构。

81.根据权利要求74所述的装置，其中：

所述第一燃烧器砖和所述第二燃烧器砖是形成所述穿孔火焰保持器的燃烧器砖的行和列的阵列的多个燃烧器砖中的燃烧器砖；

所述接纳特征结构延伸到所述多个燃烧器砖的每个相邻对的相向侧表面中，并且相应支撑构件在所述接纳特征结构之间延伸，所述接纳特征结构延伸到所述多个燃烧器砖的每个相邻对的相向表面中。

82.根据权利要求74所述的装置，还包括应变减轻构件，所述应变减轻构件被定位和配置成在所述第一支撑构件与所述第一燃烧器砖和所述第二燃烧器砖中的每一个之间分布应力。

83.根据权利要求82所述的装置，其中所述应变减轻构件包括围绕所述第一支撑构件并且与所述第一支撑构件以及所述第一燃烧器砖和所述第二燃烧器砖相比为相对柔性和弹性的层。

84.根据权利要求83所述的装置，其中所述应变减轻构件由形成为柔性管的纤维陶瓷套筒材料制成。

85.根据权利要求83所述的装置，其中所述应变减轻构件由至少部分地包裹在所述第一支撑构件周围的陶瓷织物形成。

86.根据权利要求83所述的装置，其中所述应变减轻构件包括耐火网状泡沫的管。

87.根据权利要求74所述的装置，其中所述第一燃烧器砖和所述第二燃烧器砖的所述第一接纳特征结构在所述第一接纳特征结构和所述相应燃烧器砖的所述侧表面之间的过渡处凸出。

88.根据权利要求87所述的装置，其中所述浮雕包括在所述第一接纳特征结构的每一个和所述相应燃烧器砖的所述侧表面之间的所述过渡处形成的斜面。

89.根据权利要求88所述的装置，其中所述斜面的角度被选择为当所述穿孔火焰保持器被定位在炉中时，大约等于所述支撑构件相对于所述相应第一接纳特征结构的轴线的角度。

90.根据权利要求74所述的装置，其中所述支撑构件包括在其表面上形成的多个脊。

91.根据权利要求90所述的装置，其中所述多个脊中的每一个具有小于所述第一穿孔火焰保持器的穿孔壁的厚度的最小尺寸。

92.根据权利要求90所述的装置，其中所述多个脊中的每一个的最小尺寸不大于所述第一穿孔火焰保持器的穿孔壁的厚度的约10％。

93.根据权利要求74所述的装置，其中：

延伸到所述第一燃烧器砖和所述第二燃烧器砖的侧表面中的所述第一接纳特征结构各自包括沿所述相应的侧表面延伸并且进入所述相应的侧表面的凹槽；

其中所述支撑构件包括延伸到所述第一燃烧器砖和所述第二燃烧器砖的所述凹槽中的花键。

94.根据权利要求74所述的装置，其中所述支撑构件为细长支撑构件。

95.一种装置，包括：

第一燃烧器砖，包括：

输入面；

输出面；

多个穿孔，所述多个穿孔在所述输入面和所述输出面之间延伸；和

接纳特征结构；和

支撑构件，所述支撑构件通过所述接纳特征结构延伸到所述燃烧器砖中，所述支撑构件包括从所述燃烧器砖突起的一部分。

96.根据权利要求95所述的装置，其中所述支撑构件为陶瓷销钉。

97.根据权利要求95所述的装置，其中所述突起部分被配置成通过延伸到所述第二燃烧器砖的接纳特征结构中将所述第一燃烧器砖联接到第二燃烧器砖。

98.根据权利要求95所述的装置，其中所述突起部分被配置成将所述第一燃烧器砖联接到支撑结构，所述支撑结构被配置成将所述燃烧器砖保持在所选择的位置。

99.根据权利要求95所述的装置，包括第二燃烧器砖，所述第二燃烧器砖通过所述支撑构件联接到所述第一燃烧器砖。

100.根据权利要求99所述的装置，其中所述支撑构件的所述突起部分延伸到所述第二燃烧器砖中。

101.根据权利要求95所述的装置，其中所述接纳特征结构包括所述第一燃烧器砖的侧面中的孔。

102.根据权利要求95所述的装置，还包括燃料和氧化剂源，所述燃料和氧化剂源被配置成将燃料和氧化剂输出到所述第一燃烧器砖上。

103.根据权利要求101所述的装置，还包括支撑结构，所述支撑结构通过所述支撑构件的所述突起部分联接到所述第一燃烧器砖，并且被配置成保持所述第一燃烧器砖对齐以从所述燃料和氧化剂源接纳所述燃料和氧化剂。

104.根据权利要求95所述的装置，其中所述第一燃烧器砖包括多个接纳特征结构和多个支撑构件。

105.根据权利要求95所述的装置，其中所述第一燃烧器砖是网状陶瓷燃烧器砖，所述网状陶瓷燃烧器砖包括在所述输入面与所述输出面之间延伸的多个网状纤维。