设有鱼鳍仿生结构的富氧燃烧器的制作方法

本技术涉及加热炉燃烧器，特别提供了一种设有鱼鳍仿生结构的富氧燃烧器。

背景技术：

1、随着工业的发展，生产力大大提升，导致工业排放二氧化碳增多，引发温室效应。钢铁行业的碳排放量约占全国总排放量的8％，急需向“绿色低碳”这一方向转型。前些年世界的碳排放呈逐年递增的态势，源于世界经济的增长在很大程度上是用环境牺牲换来的。因此工业减排迫在眉睫，而其中富氧燃烧是一种可以实现节约能源和降低污染物排放的燃烧技术。

2、co2减排方式有很多，其中“碳捕集及封存”技术应用广泛，直接从空气中捕集co2成本极高，因此提升co2浓度的思想应运而生，先提高co2浓度后再收集处理，这样就能大幅降低成本。为实现高浓度co2的捕集与封存，富氧燃烧使用纯氧做氧化剂，因此燃料的燃烧产物只有h2o和co2，产物中的h2o经脱水即可除去，脱水的烟气回收称之为干法烟气回收，剩下的高纯度的co2容易实现捕集与封存，以此来降低co2对环境影响。富氧燃烧可以适用于多种燃料的燃烧。o2/co2燃烧技术属于富氧燃烧技术的一种。原理是空气经过空气分离器分离出o2和n2，纯氧通入到燃烧室中作为氧化剂与燃料进行燃烧，燃烧产物h2o与co2的混合物作为循环烟气，可再次参与燃烧。这样co2被捕集后，不会排到大气中，减少了温室气体的排放。且可以利用烟气的余热对氧气进行预热，提高燃烧效率，高浓度的co2收集成本较低，更符合经济性。因此为了实现富氧燃烧技术带来的优势，开发新型用于富氧燃烧设备是非常有必要的。

3、现有的燃烧器存在许多问题，大致分为三个方面，其一是能耗高，运行过程中需要消耗大量的燃料，导致能耗高，旧燃烧器不符合新燃烧技术，效率低下，不仅增加了能源成本及消耗，更会对环境问题带来影响。其二环保问题，许多传统的燃烧技术会产生大量的有害气体及固体颗粒物等，造成严重的破坏。其三是维护成本高，长期运行会因为喷嘴局部温度过高导致喷嘴损坏等问题。

4、针对上述工业背景，且现有燃烧器中，大多存在混合不充分、换热不均匀、零件机构复杂等特点。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种设有鱼鳍仿生结构的富氧燃烧器，通过鱼鳍仿生结构与三角形肋片结构，将回收的烟气与氧气充分预混，充分利用回收烟气的热量，提高炉内温度，使燃料燃烧利用率提高。渐缩管对不同对象进行加速，在混合器末端内首先形成火焰，经渐缩管最终形成负压区，使烟气回流，降低火焰温度。本实用新型能够充分提高燃料利用率及co2捕集率，更好的实现节能减排，促进工业发展。

2、本实用新型是这样实现的，提供一种设有鱼鳍仿生结构的富氧燃烧器，包括燃烧器本体，在燃烧器本体的前端连接氧气喷管和烟气导管，后端为燃烧器喷口，燃烧器本体包括直管混合段，在燃烧器本体的中轴线上设支撑杆，位于直管混合段的支撑杆上设有若干个鱼鳍仿生结构，在直管混合段的内壁设有若干排三角形肋片，燃料导管连接在直管混合段的后端。

3、优选的，每个所述鱼鳍仿生结构包括四个沿圆周均匀分布的类鱼鳍状扰流板。

4、进一步优选，按照从前至后的顺序，后端的鱼鳍仿生结构比前端的依次沿顺时针方向偏转30°。

5、进一步优选，在所述直管混合段的前端设有第一渐缩管，第一渐缩管与直管混合段连接的一端管径小，第一渐缩管通过前端直管段连接所述氧气喷管和所述烟气导管，在直管混合段的后端设有第二渐缩管，第二渐缩管与直管混合段连接的一端管径大，第二渐缩管的后端通过后端直管段连接第三渐缩管，第三渐缩管的后端设置所述燃烧器喷口。

6、进一步优选，所述氧气喷管和所述烟气导管均设有两根，两根氧气喷管和两根烟气导管以所述富氧燃烧器的中轴线为对称轴对称设置。

7、进一步优选，所述燃料导管设有两条，对称设置在所述直管混合段的上下两侧。

8、进一步优选，所述鱼鳍仿生结构设有四个，每个鱼鳍仿生结构的最大高度为所述直管混合段管径的1/4-1/3；所述三角形肋片设有两排，对称设置在直管混合段内壁上下，每个三角形肋片的高度为直管混合段管径的1/6-1/5。

9、与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

10、1)为解决混合不充分的问题，本实用新型通过使用鱼鳍仿生结构来进行充分混合回收的烟气以及氧气，鱼鳍仿生结构与三角形肋片将增强混合器的扰流混合作用，使烟气的余热利用的更加充分，充分混合的燃料氧气混合物可以增强燃烧效率，用纯氧做助燃剂，燃烧效率更高；

11、2)本实用新型设置三段渐缩管，第一渐缩管对烟气及氧气混合物进行加速；第二渐缩管增加燃料通道，对三气体混合物进行加速且在此处点燃；第三渐缩管对混合气体实现加速从而在燃烧器喷口处卷吸大量烟气，在喷口处形成强烈的卷吸效果，三段渐缩管对混合气实现加速使其在燃烧器出口时变为高速射流形成负压区，从而卷吸大量的烟气并回流，降低火焰温度，实现对炉内的温度控制，避免燃烧器烧嘴和烧嘴砖因过热被烧损，降低炉内的耐火材料要求，减少生产成本。

技术特征：

1.设有鱼鳍仿生结构的富氧燃烧器，其特征在于，包括燃烧器本体(10)，在燃烧器本体(10)的前端连接氧气喷管(1)和烟气导管(2)，后端为燃烧器喷口(9)，燃烧器本体(10)包括直管混合段(11)，在燃烧器本体(10)的中轴线上设支撑杆(12)，位于直管混合段(11)的支撑杆(12)上设有若干个鱼鳍仿生结构(4)，在直管混合段(11)的内壁设有若干排三角形肋片(5)，燃料导管(3)连接在直管混合段(11)的后端。

2.根据权利要求1所述的设有鱼鳍仿生结构的富氧燃烧器，其特征在于，每个所述鱼鳍仿生结构(4)包括四个沿圆周均匀分布的类鱼鳍状扰流板(401)。

3.根据权利要求2所述的设有鱼鳍仿生结构的富氧燃烧器，其特征在于，按照从前至后的顺序，后端的鱼鳍仿生结构(4)比前端的依次沿顺时针方向偏转30°。

4.根据权利要求1所述的设有鱼鳍仿生结构的富氧燃烧器，其特征在于，在所述直管混合段(11)的前端设有第一渐缩管(6)，第一渐缩管(6)与直管混合段(11)连接的一端管径小，第一渐缩管(6)通过前端直管段(13)连接所述氧气喷管(1)和所述烟气导管(2)，在直管混合段(11)的后端设有第二渐缩管(7)，第二渐缩管(7)与直管混合段(11)连接的一端管径大，第二渐缩管(7)的后端通过后端直管段(14)连接第三渐缩管(8)，第三渐缩管(8)的后端设置所述燃烧器喷口(9)。

5.根据权利要求1所述的设有鱼鳍仿生结构的富氧燃烧器，其特征在于，所述氧气喷管(1)和所述烟气导管(2)均设有两根，两根氧气喷管(1)和两根烟气导管(2)以所述富氧燃烧器的中轴线为对称轴对称设置。

6.根据权利要求1所述的设有鱼鳍仿生结构的富氧燃烧器，其特征在于，所述燃料导管(3)设有两条，对称设置在所述直管混合段(11)的上下两侧。

7.根据权利要求1所述的设有鱼鳍仿生结构的富氧燃烧器，其特征在于，所述鱼鳍仿生结构(4)设有四个，每个鱼鳍仿生结构(4)的最大高度为所述直管混合段(11)管径的1/4-1/3；所述三角形肋片(5)设有两排，对称设置在直管混合段(11)内壁上下，每个三角形肋片(5)的高度为直管混合段(11)管径的1/6-1/5。

技术总结本技术涉及加热炉燃烧器技术领域，特别提供了一种设有鱼鳍仿生结构的富氧燃烧器，包括包括燃烧器本体，在燃烧器本体的前端连接氧气喷管和烟气导管，后端为燃烧器喷口，燃烧器本体包括直管混合段，在燃烧器本体的中轴线上设支撑杆，位于直管混合段的支撑杆上设有若干个鱼鳍仿生结构，在直管混合段的内壁设有若干排三角形肋片，燃料导管连接在直管混合段的后端。本技术通过鱼鳍仿生结构和三角形肋片，使气体混合更加均匀，通过三段渐缩管，增加了气体流速，提高了燃烧器的燃烧效率。技术研发人员：李坤鹏,李家瑶,王成波,白凤受保护的技术使用者：沈阳东翼节能科技有限公司技术研发日：20231106技术公布日：2024/5/16