一种耦合二氧化碳烟气循环功能的富氧燃烧装置的制作方法

1.本实用新型涉及燃烧器技术领域，具体是一种耦合二氧化碳烟气循环功能的富氧燃烧装置。


背景技术：

2.在燃烧应用领域，最广泛的应用方式仍然是使用空气作为助燃介质与燃料进行反应，并释放出热量。空气作为助燃介质虽然有着成本低廉的优点，但缺点也非常明显，例如加热热效率低，nox排放等。因此富氧燃烧技术近些年已经不断地在多个领域得到了推广应用，并且比较普遍地被行业接受。
3.富氧燃烧技术由于其燃烧温度高、热效率高的特点，已经比较广泛的在钢铁冶金、有色金属冶炼、玻璃熔制等领域得到了应用。然而在另外一些领域，由于其所需的工艺温度相对较低，而高浓度氧气与燃料进行燃烧反应后，火焰温度相对更高，因此富氧燃烧在低温加热领域的应用受到了阻碍。
4.随着碳达峰碳中和的步伐日益临近，减碳的需求越来越迫切。对二氧化碳捕捉工艺而言，烟气中二氧化碳浓度越高，运行起来成本越低。而在众多的工业加热工艺中，因为采用空气作为助燃介质，因此排出的烟气中二氧化碳浓度往往都很低，对于碳捕捉的经济性来说是一大挑战。


技术实现要素：

5.为了克服上述现有技术的不足，本实用新型的目的是提供了一种耦合二氧化碳烟气循环功能的富氧燃烧装置。
6.为达到上述目的，本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种耦合二氧化碳烟气循环功能的富氧燃烧装置，包括总风道、一次风通道、二次风通道、氧气供给管路、燃料供给管路和二氧化碳烟气循环系统，
7.所述二氧化碳烟气循环系统的烟气出口连通到所述总风道；
8.所述氧气供给管路的出口安装有氧气喷头，所述氧气喷头置于所述总风道内；
9.所述总风道的助燃风分流至所述一次风通道和二次风通道，所述二次风通道包围于所述一次风通道或者位于所述一次风通道的两侧；所述燃料供给管路的出口安装有燃料喷头，所述燃料喷头嵌于所述一次风通道内。
10.采用本实用新型技术方案，总风道内助燃流体介质为二氧化碳与氧气的混合气体，使得富氧燃烧能在低温加热领域得到应用，并且可以大幅提高排出烟气中的二氧化碳浓度，提高加热辐射热效率，燃烧后干基烟气中二氧化碳浓度可达90％～96％，有利于进行碳捕捉；通过将二氧化碳循环引入燃烧过程，规避了空气中氮气的参与，燃烧后氮氧化物的排放极低。
11.进一步地，还包括用于控制氧气供给管路中氧气流量的第一流量控制器，以及用于控制二氧化碳烟气循环系统进入所述总风道烟气流量的第二流量控制器。
12.采用上述优选的方案，方便控制氧气和二氧化碳的混合比例，调控助燃气体的氧气浓度。
13.进一步地，所述第一流量控制器和第二流量控制器联合控制所述总风道内助燃气体处于低氧浓度状态，所述低氧浓度状态是指氧气体积占总的助燃气体体积分数范围为15％-30％。
14.采用上述优选的方案，能够根据低温加热领域不同的温度制度要求，调节合适的助燃气体中的氧气浓度，烟气中高二氧化碳浓度，能提高加热辐射热效率。
15.进一步地，所述第一流量控制器和第二流量控制器联合控制所述总风道内助燃气体处于高氧浓度状态，所述高氧浓度状态是指氧气体积占总的助燃气体体积分数范围为30％-100％。
16.采用上述优选的方案，能够根据高温加热领域不同的温度制度要求，控制合理的氧气与二氧化碳的比例，可提高氧气浓度直至完全使用氧气，从而达到快速升温的要求。
17.进一步地，所述一次风通道内的助燃风量占总助燃风量的50％-70％，所述二次风通道内的助燃风量占总助燃风量的30％-50％。
18.采用上述优选的方案，通过对一次风与二次风的分配，形成分级燃烧，降低火焰局部热点温度，抑制空气泄漏进来后产生的氮氧化物。
19.进一步地，所述氧气喷头朝向所述总风道的烟气进入口。
20.采用上述优选的方案，促进氧气与二氧化碳的混合。
21.进一步地，所述氧气喷头包括端面部、锥面部和圆周部，所述端面部封闭，所述锥面部上设有多个成圆周阵列分布的第一出气孔，所述圆周部上设有多个成圆周阵列分布的第二出气孔。
22.采用上述优选的方案，进一步提升氧气和二氧化碳混合的均匀度。
23.进一步地，所述燃料喷头的端面封闭，所述燃料喷头的圆周壁上开有成圆周阵列分布的燃料出气孔。
24.采用上述优选的方案，促进燃料与一次助燃风的混合。
25.进一步地，所述一次风通道的出口成宽度大于燃料喷头外径的矩形开口，所述燃料喷头数量为多个，多个燃料喷头并排设置。
26.采用上述优选的方案，火焰分布更为均匀，提高加热温度均匀度。
27.进一步地，所述二次风通道的出口为成排分布的多个圆孔。
28.采用上述优选的方案，促进二次助燃风的喷出速度，使其充分参与二次燃烧，提高加热效率。
附图说明
29.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1是本实用新型一种实施方式的结构示意图；
31.图2是本实用新型一次风通道和二次风通道的端面视图；
32.图3是本实用新型氧气喷头一种实施方式的结构示意图。
33.图中数字和字母所表示的相应部件的名称：
34.10-总风道；20-一次风通道；201-矩形开口；30-二次风通道；301-圆孔；40-氧气供给管路；41-氧气喷头；411-端面部；412-锥面部；413-圆周部；414-第一出气孔；415-第二出气孔；50-燃料供给管路；51-燃料喷头；511-燃料出气孔；60-二氧化碳烟气循环系统。
具体实施方式
35.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
36.如图1-2所示，本实用新型的一种实施方式为：一种耦合二氧化碳烟气循环功能的富氧燃烧装置，包括总风道10、一次风通道20、二次风通道30、氧气供给管路40、燃料供给管路50和二氧化碳烟气循环系统60，
37.二氧化碳烟气循环系统60的烟气出口连通到总风道10；
38.氧气供给管路40的出口安装有氧气喷头41，氧气喷头41置于总风道10内；
39.总风道10的助燃风分流至一次风通道20和二次风通道30，二次风通道30包围于一次风通道20或者位于一次风通道20的两侧；
40.燃料供给管路50的出口安装有燃料喷头51，燃料喷头51嵌于一次风通道20内。
41.其中，二氧化碳烟气循环系统60可从现有技术中获取，目的是回收捕捉二氧化碳，二氧化碳烟气循环系统本身不是本技术的创新点所在，在此不对其结构作详细介绍。
42.采用上述技术方案的有益效果是：总风道内助燃流体介质为二氧化碳与氧气的混合气体，使得富氧燃烧能在低温加热领域得到应用，并且可以大幅提高排出烟气中的二氧化碳浓度，提高加热辐射热效率，燃烧后干基烟气中二氧化碳浓度可达90％～96％，有利于进行碳捕捉；通过将二氧化碳循环引入燃烧过程，规避了空气中氮气的参与，燃烧后氮氧化物的排放极低。
43.在本实用新型的另一些实施方式中，还包括用于控制氧气供给管路中氧气流量的第一流量控制器，以及用于控制二氧化碳烟气循环系统进入所述总风道烟气流量的第二流量控制器。采用上述技术方案的有益效果是：方便控制氧气和二氧化碳的混合比例，调控助燃气体的氧气浓度。
44.在本实用新型的另一些实施方式中，所述第一流量控制器和第二流量控制器联合控制所述总风道内助燃气体处于低氧浓度状态，所述低氧浓度状态是指氧气体积占总的助燃气体体积分数范围为15％-30％。采用上述技术方案的有益效果是：能够根据低温加热领域不同的温度制度要求，调节合适的助燃气体中的氧气浓度，烟气中高二氧化碳浓度，能提高加热辐射热效率。
45.在本实用新型的另一些实施方式中，所述第一流量控制器和第二流量控制器联合控制所述总风道内助燃气体处于高氧浓度状态，所述高氧浓度状态是指氧气体积占总的助燃气体体积分数范围为30％-100％。采用上述技术方案的有益效果是：能够根据高温加热领域不同的温度制度要求，控制合理的氧气与二氧化碳的比例，可提高氧气浓度直至完全
使用氧气，从而达到快速升温的要求。
46.在本实用新型的另一些实施方式中，一次风通道20内的助燃风量占总助燃风量的50％-70％，二次风通道30内的助燃风量占总助燃风量的30％-50％。采用上述技术方案的有益效果是：通过对一次风与二次风的分配，形成分级燃烧，降低火焰局部热点温度，抑制空气泄漏进来后产生的氮氧化物。
47.如图1、3所示，在本实用新型的另一些实施方式中，氧气喷头41朝向总风道10的烟气进入口。采用上述技术方案的有益效果是：促进氧气与二氧化碳的混合。
48.如图1、3所示，在本实用新型的另一些实施方式中，氧气喷头41包括端面部411、锥面部412和圆周部413，端面部411封闭，锥面部412上设有多个成圆周阵列分布的第一出气孔414，圆周部413上设有多个成圆周阵列分布的第二出气孔415。采用上述技术方案的有益效果是：进一步提升氧气和二氧化碳混合的均匀度。
49.在本实用新型的另一些实施方式中，燃料喷头51的端面封闭，燃料喷头51的圆周壁上开有成圆周阵列分布的燃料出气孔511。采用上述技术方案的有益效果是：促进燃料与一次助燃风的混合。
50.如图2所示，在本实用新型的另一些实施方式中，一次风通道20的出口成宽度大于燃料喷头51外径的矩形开口，燃料喷头51数量为多个，多个燃料喷头51并排设置。采用上述技术方案的有益效果是：火焰分布更为均匀，提高加热温度均匀度。
51.如图2所示，在本实用新型的另一些实施方式中，二次风通道30的出口为成排分布的多个圆孔301。采用上述技术方案的有益效果是：促进二次助燃风的喷出速度，使其充分参与二次燃烧，提高加热效率。
52.上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让本领域普通技术人员能够了解本实用新型的内容并加以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本实用新型的保护范围内。