CN106090911A - 一种减少来自烟道气的氮氧化物和一氧化碳的方法和烟道气组合物 - Google Patents

一种减少来自烟道气的氮氧化物和一氧化碳的方法和烟道气组合物 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于调节燃烧器中的燃料与空气的供应量的比例的装置，该燃烧器用于气态和/或液体燃料，所述燃烧器包括燃料和空气混合区、燃料供应管道、燃烧空气供应机构，以及带有测量仪器的燃烧器自动装置。在该装置中，测量仪器包括测量烟气中的剩余氧气的量的至少一个传感器，用于燃烧空气供应机构生成的燃烧空气的输入流(QI、QItot)的调节，以及用于经由燃气供应管道到达混合区内的燃料的输入流的通过燃烧器自动装置基于用测量仪器从烟道气测得的剩余氧气的量的调节，借此，燃烧器自动装置以这样的方式调节燃烧空气的输入流与燃料的输入流之间的相对比例，使得在催化区之前，燃料中的剩余氧气的量为0‑0.95％。

Description

一种减少来自烟道气的氮氧化物和一氧化碳的方法和烟道气 组合物
技术领域
本发明涉及一种用于减少来自工业燃烧器的烟道气的氮氧化物和一氧化碳的方法，所述工业燃烧器用于气态和/或液体燃料。
本发明还涉及一种烟道气组合物。
本发明进一步涉及燃烧器自动装置，其可以用于本发明的燃烧器。
背景技术
一种用于气态和/或液体燃料的、普遍已知的工业燃烧器模型包括与空气室连接的、用于燃烧头并向燃烧头开放的燃料供应管道，以及向空气室开放的燃烧空气供应管道。空气室与燃烧室如锅炉相连，燃烧室向烟道气管道开放。通过包括测量仪器的燃烧器自动装置来控制燃烧器操作，所述测量仪器尤其包括测量烟道气中剩余氧气的量的氧传感器。
在用于气态和/或液体燃料的、另一种普遍已知的所谓的单体工业燃烧器中，使用包含在燃烧器内的鼓风机将空气直接供应到燃烧器的燃烧头。
当工业燃烧器用于液体或气态燃料的燃烧时，存在热燃烧工艺常常产生氮氧化物(NOx)的问题，这是因为在高温下(＞1000℃)，包含在燃料中的大气氮或有机氮与包含在燃料中的燃烧空气或氧气反应。温度越高，燃烧时间越长，产生的NOx排放物越多。热燃烧工艺的另一问题是热燃烧从未完全，但是作为不完全燃烧的结果，烟道气常常剩有未燃烧的烃(VOC)和一氧化碳(CO)。产生的这些的量越高，则温度越低，并且燃烧时间越短。
因此起因于可还原的(NOx)和可氧化的(HC和CO)反应的排放物是在冲突的温度条件下产生的，其妨碍它们的减少。当局已经开始提出更严格的排放物管理条例，即基于欧洲的BAT(最佳可行技术，“Best Available Technology”)决议和美国的BAC(最佳可行控制，“Best Available Control”)标准。
减少排放量的一种可行性是使用从申请人的WO申请号2014/154931得知的催化后燃烧，通过将催化转化器置于与燃烧器相连的燃烧室例如锅炉或烟道气管道中而与上述燃烧器连接。在以上提及的专利申请的一个实施方案中，燃料在燃烧器的至少一个热预燃烧区域内部分地预燃烧，以及其后在设置有催化转化器的至少一个后燃烧区域内进行预燃烧产生的气体的后燃烧，用于燃烧预燃烧产生的气体，用于还原预燃烧产生的NOx，和/或用于氧化烃和一氧化碳排放物。在至少一个催化区内进行后燃烧。在以上提及的申请的一个实施方案中，所述装置包括热燃烧器，所述热燃烧器供有液体或气态燃料，以及所述装置还设置有用于还原存在于热燃烧中产生的烟道气中的NOx以及用于氧化烃和一氧化碳排放物的至少一个催化转化器。
在调节前述的燃烧器而没有来自烟道气的反馈(feedback)的情况下，烟道气的氧气含量将粗略地变化+/-1％，其相当于约10％的燃烧空气的量。在非反馈的系统中，3％的剩余氧气(λ(lambda)＝约1.15)实际上是燃烧器可以调节到的最小的剩余氧气水平。也可以通过从烟道气产生的氧气测量(oxygen measurement)的反馈将燃烧器的过量空气调节至较低的水平。具有氧气测量的情况下，通过燃烧器自动装置来控制燃烧器的燃烧空气或燃料，从而将烟道气的氧气含量维持在约2-3％。除了氧气控制，采用一氧化碳控制是可行的，一氧化碳控制将剩余的氧气调节至较低的水平直至少量的一氧化碳开始出现。该调节可以确保实现接近约1％的剩余氧气水平(λ＝约1.05)。
如上述申请中描述的催化后燃烧方法的使用据说要求热燃烧工艺期间的近似化学计量的空气-燃料比保持一致。
目前本发明中出乎意料地发现，使用设计中的现在的自动装置和燃料供应方案，所讨论的方法要求的化学计量的燃料与空气的比例是事实上不可达到的，其中，带有的烟道气管道或锅炉设置有所谓的三元催化转化器。甚至在具有数个可行的燃烧器调节方法可用的情况下，没有人通过所讨论的申请中描述的方法实现了烟道气所要求的充分低的剩余氧气水平。
由于物理的、燃烧器控制技术相关的以及硬件相关的限制，仅通过调整总燃料流和总燃烧空气流的速率，在催化区之前将难以达到要求的剩余氧气浓度。
此外，发现，虽然使用以上“现有技术”如通过调整供应到燃烧器的空气/燃料比例的常规技术，在将烟道气组合物输送入催化区之前，在燃烧器的混合区得到化学计量的燃料和空气比例，以及其后得到适当的烟道气组合物有时是可行的，但是除了非常短的时间跨度，维持上述适当的烟道气组合物是实际不可能的。
发明内容
以上述远没有意识到的问题为起点，本发明的主要目的是提供一种催化转化器装配的工业燃烧器，在所述工业燃烧器中实施以上讨论的方法，以及所述工业燃烧器一致地且连续地确保存在于燃烧器的热燃烧工艺中产生的烟道气中的氮氧化物NOx以及未燃烧的烃(VOC)和一氧化碳(CO)的显著减少。
本发明的第二主要目的是提供一种工业燃烧器，所述工业燃烧器具有设置有催化转化器的燃烧室或烟道气管道，以及所述工业燃烧器确保在热燃烧期间维持化学计量的空气-燃料比例。
本发明的一种重要的进一步目的涉及一种方法，所述方法确保在燃烧器的(热)燃烧工艺中用于燃烧器的空气和燃料的量被调节，从而在催化区之前达到低的剩余氧气。
本申请中的术语“工业燃烧器”涉及能够连接到燃烧室如锅炉的并且包括燃烧操作及其监控所需的所有设备的装置。这些设备包括燃料和空气混合器、空气供应工具，所述空气供应工具包括可以并入燃烧器的鼓风机(所谓的单体燃烧器)或单独的鼓风机(所谓的多体燃烧器(duoblock burner)。在本申请中，燃烧器认为含有燃烧器自动装置的主要部分例如燃烧方法监控和控制设备，包括烟道气组合物的测量仪器。在燃烧室之后但在烟道气管道之前，通常是热交换区。工业燃烧器具有至少3MWh的标称输出。
本申请具体涉及工业燃烧器，所述工业燃烧器包括燃料和空气混合区、适用于向混合区供应给定的燃料输入流的燃料供应管道，以及适用于向混合区提供给定的燃烧空气输入流的燃烧空气供应工具，以及含有测量仪器的燃烧器自动装置。燃烧器具有带有燃烧室的混合区，所述燃烧室与烟道气管道中的测量仪器通讯，输送燃烧室或烟道气管道设置有至少两个催化区。在燃烧室之后但在烟道气管道之前是热交换区。
术语燃烧室在本文中意思是炉子、燃烧室或其它受限的空间，在其中发生与工业燃烧器的燃烧。
以上提到的目的可以通过以下方法实现。
更具体地，本发明涉及一种于减少来自工业燃烧器的烟道气的氮氧化物和一氧化碳的方法，所述方法包括调节用于气态和/或液体燃料的燃烧器中燃料和空气的比例。
所述方法包括：
a)提供适用于燃烧气态和/或液体燃料的工业燃烧器，该工业燃烧器包括包含测量仪器(6)的燃烧器自动装置；以及带有燃烧室的混合区，所述燃烧器自动装置与烟道气管道的测量仪器通讯，所述燃烧室或烟道气管道设置有至少一个三元催化转化器的至少两个催化区，所述三元催化转化器的催化区在烟道气的行进方向上是接连的；
b)将燃烧空气输入流(QI，QItot)和燃料输入流(QPA，QPAtot)输送至混合区内；
c)通过使在步骤b)中输送至混合区的燃烧空气和燃料燃烧，在燃烧室内生成烟道气；
d)通过氧传感器测量在烟道气中剩余的氧气的量(烟道气氧化/还原电位)；
e)将烟道气引导至所述至少一个三元催化转化器(401)；
f)通过上述燃烧器自动装置调节在步骤b)中到达混合区的燃烧空气输入流(QI、QItot)和燃料输入流(QPA、QPAtot)，以使得在位于三元转化器之前或之时，在烟道气中剩余氧气的平均量(O2，以摩尔计)与一氧化碳的平均量(CO，以摩尔计)之比为0.5/1(摩尔/摩尔)，此外氧气占0.01-0.50vol％，优选占0.01-0.25vol％；
g)在三元转化器的第一和第二催化区之间或在两个接连的三元转化器的催化区(40，40)之间输送补充空气，以使得所述催化区之后烟道气中的NOx的浓度为0-9ppm，并且CO的浓度为0-100ppm，优选为0-40ppm。
在以上讨论的方法中，通过使用用于调整到达燃料和空气混合区的，特别是到达燃烧头的燃料流与到达与燃烧头存在联系的空气室的燃烧空气流之间的比例的具有反馈的系统，实现了在催化区之前的烟道气中的0.01-0.50％，优选地0.01-0.25％的低剩余的氧气的量。在具有反馈的系统中，在催化区之前测量剩余的氧气的量，并且测量的剩余的氧气用作调节空气/燃料比例的基础。
然而，由于工业燃烧器中燃烧室和烟道气管道的大的体积(标称功率超过3MWh)，基于O2/氧测量的控制空气/燃料的延迟是相对长期缓慢的。因此，本发明也含有在所述至少一个三元催化转化器的第一和第二催化区之间输送补充空气的步骤(以上步骤g)。该调节对O2/CO比例的变化反应非常快。
在本发明的优选方法中，用于控制空气/燃料速率的O2/氧测量是在催化剂内执行的。然后在所述至少一个三元催化转化器的催化区之间供应的补充空气的量基于由位于所述至少一个三元催化转化器的第二催化区之后的氧传感器测量的所测量的氧气的量。
当在三元催化转化器的催化区域之间输送燃烧空气取决于存在第二催化区之后的所测量的氧气时，该方法是非常准确的；与在至少一个三元催化转化器的第一催化区之前测量O2的情况相比，三元催化转化器之后的烟道气中的O2测量更加准确。
这些以上提到的调节步骤两者都使得在所述催化转化器之前的烟道气中的CO和NOx的浓度一致地处于非常低的水平。在催化转化器之前或之后的CO和NOx的一致且低的水平以前未实现：在催化转化器的第二催化区之后，测量的NOx应在0-9ppm的范围内，以及CO应在0-100ppm的范围内，优选地在0-40ppm的范围内。O2与CO的比例应是化学计量的，约0.5/1(摩尔/摩尔)，此外，在至少一个三元转化器的第一催化区之前或之时，烟道气中的氧气在0.01-0.50vol％的范围内，优选地在0.01-0.25vol％的范围内。
在本发明的优选实施方案中，催化转化器之前的以上提及的化学计量的氧气/CO比例是通过首先控制燃料主输入流中的空气/燃料比例实现的。该主燃料部分的空气/燃料比例基于烟道气中剩余的氧气的预定量(优选地，1.0-2.5％)。此外，应当控制燃料的第二输入部分的量，其基于限定燃烧室内的或烟道气管道内的至少一个催化转化器的第一催化区之前的烟道气的剩余的氧气含量以及然后调节燃料的辅助输入流并将该第二输入部分结合到主部分。在这一点上，应当注意的是，限定第一催化区之前的烟道气的氧气含量可以通过位于催化转化器处的氧传感器进行。
因此，混合区如燃烧头可以供应有燃料或空气的辅助输入流，其供应速率反而基于测量至少一个三元催化转化器的第一催化区之前的剩余的氧气的量，以及基于在这些测量基础上进行的辅助输入流速率的精确控制。
以各自的方式调整到达空气室的燃烧空气流的速率是供选择地可行的(即，通过通过将燃烧空气流分成主流和辅助流，仅以反馈的方式调整辅助流)。
以上提及的反馈系统是通过使用用于调节到达所述混合区的燃料和空气的比例的量的所谓的史密斯预估器的燃烧器自动装置实现的。更确切的说，史密斯预估器调节空气或燃料的辅助输入流。
在本发明的更优选的实施方案中，然而烟道气中更低的剩余的氧气的量是通过基于评估和计算来设定这些这样的供应速率而调整燃料的主输入流和燃烧空气的流向火焰的输送实现的，可以推定，在所述至少一个三元催化转化器的第一催化区之前达到给定的剩余的氧气的预定量(1.0-2.5％)。
除了这个，混合区如燃烧头供应有燃料或空气的辅助输入流，其供应速率反而基于测量至少一个三元催化转化器的第一催化区之前的剩余的氧气的量，以及基于在这些测量基础上进行的辅助输入流速率的精确控制。
之前该测量的氧气应保持在0.01-0.050％的范围，优选地0.01-0.25％，其意思是O2与CO的比例应为化学计量的，或者为约0.5/1(摩尔/摩尔)。
由于使用上述方法以及在其中使用的燃烧器而使烟道气中的剩余的氧气的量降低，同时提供了增强燃烧器的效率和在第一催化区之前烟道气中将排放物保持在0.025％以下的极低的水平。
烟道气中O2的水平相对于CO的量应当几乎是化学计量的。与，以摩尔计(或vol％)的O2的平均水平与以摩尔计(或vol％)的CO的平均水平之比应该为0.5/1，以及该比例的变化应当保持在0.098-1.002的范围内。这意味着，如果烟道气中CO的浓度为6000ppm，则O2的浓度应当相应地位1000-4000ppm，以及O2浓度的平均值应为约3000ppm。
该方法还包括：
通过存在于第一输送管系统中的燃烧器自动装置和致动器装配的控制阀调节所述主输入流的量，基于烟道气中剩余预定的氧气的量，优选烟道气中1.0-2.5％的剩余氧气的量，以及基于在其基础上评估或计算的、与待经供应管道输送到燃烧头的燃料的总输入流相结合的主输入流来调节所述主输入流的量，和
测量在燃烧室内的或烟道气管道内的至少一个三元催化转化器的第一催化区之前或之后的烟道气中剩余的氧气的量，
通过存在于第二输送管系统中的燃烧器自动装置和致动器装配的控制阀，基于从烟道气中的测得的剩余氧气的量来调节燃料的所述辅助输入流，使得燃烧器自动装置调节与借由供应管道到达燃烧头的燃料的总输入流结合的燃料的辅助输入流，
通过存在于燃烧空气输送管系统中的燃烧器自动装置和致动器调节到达空气室的燃烧空气输入流的量，使得燃烧空气输入流的调节基于烟道气中预定的剩余氧气的量，优选地烟道气中1.0-2.5％的剩余氧气的量。
更具体地，本发明的这样的优选方法还包括以下步骤：
烟道气中的剩余氧气的量在所述三元催化转化器的上游，优选地在所述三元催化转化器处测量，
到达混合区的燃烧空气输入流的量(QI)通过燃烧器自动装置和存在于燃烧空气输送管系统中的致动器来调节，以使得燃烧空气输入流的量(QI)的调节是基于烟道气中的预定的剩余氧气的量(S)，优选地基于烟道气中1-2.5％的剩余氧气的量(S)，
到达混合区的燃料输入流适于由经由燃料空气输送管系统进入供应管道内的输入流的两个独立调节的部分(QPAA、QPAB)构成，其中输入流的第一部分(QPAA)包括主输入流，所述主输入流适于在输送管系统的第一部分中行进，所述输送管系统的第一部分与供应管道流体连通，且所述主输入流占输入流的70-100％的，优选占(总)输入流(QPAtot)的80-100％，以及其中，输入流的第二部分(QPAB)包括辅助输入流，所述辅助输入流适于在输送管系统的第二部分中行进，所述输送管系统的第二部分也与供应管道流体连通，且所述辅助输入流占输入流的0-30％，优选地占输入流(QPAtot)的0-20％，借此
通过存在于第一输送管系统中的燃烧器自动装置和致动器装配的致动器如电机操纵的控制阀，基于烟道气中的预定的剩余氧气的量(S)，优选地基于烟道气中1-2.5％的剩余氧气的量(S)，以及基于在以上基础上评估或计算的、与待经供应管道输送至燃烧头的燃料的总输入流(QPAtot)相结合的主输入流(QPAA)来调节所述主输入流的速率(QPAA)，和
通过存在于第二输送管系统中的燃烧器自动装置和致动器如致动器装配的控制阀和致动器装配的止回阀(7；70)，基于从烟道气测得的剩余氧气的量来调节燃料的辅助输入流(QPAB)，燃烧器自动装置通过从烟道气中测得的剩余氧气的量来调节燃料的辅助输入流(QPAB)，燃料的辅助输入流与经由供应管道与到达燃烧头(1)的燃料的输入流(QtotPA)相结合，
维持燃料的(总)输入流((QtotPA)与到达空气室的燃烧空气流(QI)的比例，以使得至少一个三元催化转化器的第一催化区之前的烟道气中的剩余氧气的量为0.01-0.50％，优选地0.01-0.25％。
例如，致动器装配的控制阀为电机气动或水力可调的控制阀。
据此，在根据本发明的第二个优选实施方案的方法中：
通过燃烧器自动装置对经由燃料供应管道和输送管系统到达燃烧头的燃料输入流的调节基于烟道气中预定的剩余氧气的量，优选地烟道气中1.0-2.5％的剩余氧气的量，以及基于在此基础上评估或计算处的且待被输送到燃烧头的燃料的量，和
经由燃烧空气供应管道到达空气室的燃料空气输入流适于由经由燃料空气输送管系统进入供应管道内的两个独立调节的输入流部分构成。输入流的第一部分包括主输入流，所述主输入流适于在输送管系统的第一部分行进，所述输送管系统的第一部分与供应管道流体连通，且所述主输入流占燃烧空气的输入流的70-100％，优选地占80-100％，以及其中，输入流的第二部分包括辅助输入流，所述辅助输入流适于在输送管系统的第二部分中行进，所述输送管系统的第二部分也与供应管道流体连通，且所述辅助输入流占燃烧空气输入流的0-30％，优选地0-20％。因此，
适于在输送管系统的第一部分中行进的燃烧空气的所述主输入流的量的调节通过存在于第一输送管系统中的致动器的燃烧器自动装置和如量控制阀进行，并基于烟道气中预定的剩余氧气的量，优选地基于烟道气中1-2.5％的剩余氧气的量，以及基于在以上基础上评估或计算的、与待通过供应管道输送到燃烧头的燃烧空气的输入流相结合的燃烧空气主输入流的量，和
适于在输送管系统的第二部分中行进的燃烧空气的所述辅助输入流的量的调节通过存在于第二输送管系统中的燃烧器自动装置和致动器如控制阀进行，并基于从烟道气测得的剩余氧气的量，燃烧器自动装置通过从烟道气测得的剩余氧气的量调整通过在输送管系统的第二部分行进的且与通过供应管道到达空气室的燃烧空气的输入流相结合的燃烧空气的辅助输入流，以使得在所述至少一个三元催化转化器的第一催化区之前的烟道气中剩余氧气的量为0.01-0.5％，优选为0.01-0.25％。
本发明中，一个具有至少两个催化区的催化转化器或至少两个具有一个催化区的三元催化转化器在烟道气的行进方向上是接连的并且在上述两个催化区之间，可以借由到达烟道气管道的空气的额外供应管道引入补充空气。
这样方式，催化转化器可以设置有扩大的操作范围，以使得到达第一催化区的烟道气可以具有小于1，具体地0.95-1的λ。
在这样情况下，不管在第一催化区之前亚化学计量条件如何，氮氧化物的还原以及烃和一氧化碳排放物的氧化在第一催化剂中仍是充分有效的，并且剩余的未氧化的CO和VOC排放物然后将借助于后面的催化剂中的补充空气被氧化。如之前所提及的，调节未氧化的CO和VOC排放物水平可以在上述催化转化器中非常快速地进行。
在本发明的另一优选实施方案中，在燃烧器的燃烧室之后，到达所述催化转化器的催化区的包含O2、CO、NOx气体的烟道气已通过位于烟气管道内或热交换区域内的混合器均质化，用于将均质的烟道气混合物输送到所述催化转化器。在它们进入催化区之前需要烟道气的均质化，因为工业燃烧器的燃烧室相对大，并因此其具有包含高浓度CO囊的倾向。
在本发明的又一优选技术方案中，到达空气室的燃烧空气流与到达燃烧头的燃料流的比例被调整为在具体的稳定恒定范围内波动。由于用于火焰的燃料流与燃烧空气流的比例由比化学计量稍微更低到比化学计量稍微更高的范围变化，提供了进一步扩大催化转化器的有效操作范围的能力，即在催化区之前的最大的接受的剩余氧气量。优选地，输送如燃烧区域的空气流的速率保持恒定，以及允许燃料的量波动，从而朝向期望的空气/燃料比例转化。
在本发明的一种优选实施方案中，使燃烧空气I的量通过存在于输送管系统的一个或多个鼓风机以及通过具有可调节的开口程度的挡板或通过控制阀来调节是可行的。在这种情况下，鼓风机优选地连接到确保鼓风机电机的输入功率并且从而确保鼓风机电机的转速以及空气流速度的变频器，这取决于燃烧器的利用率。
使鼓风机装配有变频器确保实现了烟道气中的更低的剩余氧气的量，提高了燃烧器效率，以及降低了鼓风机的能耗功率。
在本发明的另一优选实施方案中，燃料的辅助输入流的速率调节是通过至少一个致动器装配的控制阀和至少一个致动器装配的开/关阀进行的。
例如，致动器装配的控制阀为电机气动或水力可调的控制阀。
因此，测量仪器包括测量剩余氧气且位于催化区上游(之前)的氧传感器，以及额外地测量来自烟道气的氮氧化物NOx的量的传感器和/或测量来自烟道气的一氧化碳的量的传感器。NOx和CO传感器可以存在第一催化区的下游或上游。在本发明的一个实施方案中，这些传感器位于烟道气管道中的催化区的下游。在这种情况下，在输送管系统的第二部分中行进的燃料的辅助输入流的调节还基于从烟道气测得的一氧化碳的量和/或基于氮氧化物的量，以使得燃烧器自动装置基于氮氧化物和从烟道气测得的一氧化碳，包含在输送管系统的第二部分的致动器如致动器装配的控制阀来调整燃料的辅助输入流的速率。
本发明的该优选实施方案提供了进一步减少NOx、CO和烃排放物的量的能力。
现将参考附图进一步说明本发明以及由其可得到的益处。
附图说明
图1图示地显示了本发明的一个燃烧器和在其中使用的、用于精确调节燃料的量的燃烧器自动装置。
图2A和2B同样地图示地显示了本发明的另一个燃烧器和在其中使用的、用于精确调节燃烧空气的量的燃烧器自动装置。
图3阐明了到达燃烧头并在图1和2的燃烧器内的空气室中的燃烧空气和燃料的流。
图4显示了在本发明的燃烧器中使用的燃烧器自动装置的更详细视图。
图5揭示了根据本发明的、具有结构和功能的测试燃烧器的测试安排。
图6示出使用优化的三元催化转化器的测试结果。从图5可以看到，图中示出来自具有应用的催化烟道气处理的2.6MW功率的工业燃烧器(Oilon laboratory Lahti，芬兰)的测试结果。燃烧器的结构和功能与如权利要求书中所确定的类似。从图5可以看到的，NOx平均值在贯穿测量期间＜2ppm(干燥)以及CO平均值在贯穿测量期间＜4ppm(干燥)。
图7是显示了燃烧器的排烟道中CO和O2的分布，单位ppm；其中，上方的两幅图显示了含有CO和O2的来自燃烧器的烟道气沿排烟道横截面的分布，其表明不同场中CO和O2的分布进入排烟道的横截面是非常均匀的；而下方的两幅图显示了含有CO和O2的来自燃烧器的烟道气沿恰在混合器之后排烟道横截面的分布，其表明使用混合器时(计算值)的混合水平显示出更平滑CO和O2的分布。另外，以上四幅图中的每一幅中，燃烧器之后的排烟道的横截面被分为4个场，从而可以观察不使用混合情况下以及使用混合器时CO和O2如何分布进入每个场。
发明详述
图6示出在三元催化转化器之前的烟道气浓度，该三元催化转化器实现在所述三元转化器的催化区最有效的NOx和CO转化。在三元转化器中发生以下反应：
主氧化反应：
CO+0.5O2---CO2
CH4+2O2-CO2+2H2O
主还原反应：
2NO+2CO-N2+2CO2
4NO+CH4-2N2+CO2+2H2O
从图6可以看到，在三元催化转化器之前，烟道气中的空气燃料比(α)应该几乎是化学计量的。O2的量与CO的平均量(摩尔/摩尔)应该是几乎化学计量的；在所述烟道气进入烟道气的流向中的三元催化转化器之前，所述烟道气中的O2的平均量(以摩尔计)与CO气体的平均量(以摩尔计)之比应该为约0.5/1摩尔/摩尔。
这意味着，恰在进入三元催化转化器的催化区之前，如果烟道气中的CO的浓度通常为3000ppm，则O2的量可以在1500ppm+-1000ppm内变化。λ应该在0.997-1.003的范围内。
由在所述三元转化器之前的工业燃烧器产生的排出气体的正常CO水平中，所述排出气体(烟道气)可以仅包含0.01-0.50％或甚至仅包含0.01-0.025％的O2，以确保CO和NOx的催化转化能够在所述三元催化转化器中优化地进行。
此外，在一个独立的测试中检测到，在热燃烧期间允许燃料和氧气的量以这样的方式波动，即热燃烧中的燃料与燃烧空气之比是交替亚化学计量和交替过化学计量地波动的情况下，提供了一种增加在催化区之前的最大可接受剩余氧气量的能力，以使在催化区之前的烟道气中存在0-0.50％的剩余氧气。这意味着，仅允许剩余氧气的量不大于应用到燃烧器中的氧气和燃烧空气的比例的、现有已知的调节方法所达到的剩余氧气量的大约一半。
通过普通的工业燃烧器不能达到使三元催化转化器之前的排出气体中的NOx-和CO-气体有效转化所需的计量的O2/CO比，因为这要求在至少一个三元催化转化器的第一催化区之前，燃烧器中几乎化学计量的空气/燃料比和严格的O2水平(0.01-0.50，优选0.01-0.25)。
图1至图4表示燃烧器和燃烧器自动装置，提供了在这样的燃烧器中，在三元转化器的催化区之前能够达到足够低的剩余氧气的量。如图5和图6所示，在至少一个三元催化转化器的第一催化区之前的烟道气中的氧气应该仅为0.01-0.50％，更优选为0.01-0.25％。
图1和2A是根据本发明的燃烧器的示意性视图，其中对燃料和燃烧空气进行了本发明的一次调整，用于调节到达火焰中的空气/燃料比。图3依次示出了图1和图2A的燃料流和燃烧空气流。
图2B示出空气辅助输入流的可供选择的实施方案。
接下来是对图1-图3中所示的主要结构和功能的简要审视。
图1和2A中的每个图示出燃烧器100，其用于气态或液体燃料，例如天然气或燃料油。燃烧器100包括与空气室10相连、物理上位于所述室的下游的燃烧头1，以及与空气室10相连且开口通入烟道气管道4的锅炉3。
锅炉3或烟道气管道4设有两个催化区40、40。在这种情形下，锅炉3或烟道气管道4的三元转化器401包括用于在锅炉3中进行的热燃烧产生的气体的后燃烧的两个催化区40。可以通过额外的空气供应管道222将补充空气输送到催化区40之间或催化转化器40系列之间的空间内。催化转化器401是一个三元催化转化器，选择它是鉴于其适于燃烧气体的催化燃烧以及适于采用燃烧头1和与其相连的空气室10进行的热燃烧中产生的NOx的还原，并且适于所得到的烟道气中的烃和一氧化碳排放物的氧化。
通过在至少一个三元催化转化器的第一和第二催化区之间输送补充空气，可以非常迅速地调节到达所述催化剂的烟道气中的NOx和CO的量的变化。
此外，燃烧器100包括燃烧器自动装置5、6、7，其操作更严密地表示在图4中。
从图1和2A可以看到，可以通过烟道气管道4的壁一个开口向催化区烟道气S流向的上游的烟道气管道4供应燃烧空气I。如果期望，也可以通过烟道气管道向火焰的外部供应燃料PA。在图1和2A所示的燃烧器中，催化区40包括两个三元催化转化器401，这两个三元催化转化器在烟道气的行进方向上是接连的并且能够还原氮氧化物，以及能够氧化未燃烧的烃(VOC)和一氧化碳(CO)。可以通过额外的燃烧空气供应管道222将补充空气引入这些的空间中。
图1和图2A也示出在烟道气流向上、第一三元催化转化器的第一催化区之前、烟道气管道内的、在燃烧室之后的混合器。该混合器用于在将其输送到所述催化转化器之前获得均一的烟道气混合物。图4示出一种可能的静态混合器的结构。
在图1、图2A和图4中也可以看到燃烧器自动装置的中央单元5和用于采集待控制的燃烧过程的信息的测量仪器6以及由燃烧器自动装置控制的各种致动器7。在图1和图2可见的燃烧器100中，测量仪器6包括至少多个氧传感器63；631、632、633、634，其测量烟道气中的剩余氧气的量(烟道气的氧化/还原电位)并且位于具有一个催化区40的两个三元催化转化器401、401的上游和下游。在所述催化区40、40之间还有两个氧传感器，并且第一氧传感器刚好在箭头指示的烟道气S行进方向上、在催化区40、40之间开口的所述的额外空气供应管道222之前。测量仪器6进一步包括传感器61；611、612，其在烟道气S移动的方向上位于催化区40、40的下游并且其测量来自烟道气的氮氧化物NOx的量，和/或测量来自烟道气的一氧化碳的量的传感器62；621、622。这些传感器在烟道气流动方向上、位于催化区40、40的下游，因此用于测量在催化转化器401之后的烟道气管道4中的NOx和CO排放物。
正是通过向燃烧头1开口的燃料PA的供应管道210，向燃烧头1供应燃料输入流QPA或QPAtot(参照图3)，即给定的每单位时间的燃料的体积流量。另一方面，是燃烧空气I的供应管道220为空气室10供应给定的燃烧空气输入流QI或QItot，即给定的每单位时间的燃烧空气体积流量。
在如图1所示的根据本发明的第一实施方案中的燃烧器100中，通过燃料供应管道210向燃烧头1供应总燃料输入流QtotPA。总燃料输入流QtotPA由两个单独调节的输入流部分QPAA、QPAB(参照图1和图3)构成，其通过单独的燃料输送管系统215、216进入供应管道210。
第一输入流部分QPAA包括所谓的主输入流，其适于在输送管系统的第一部分216中行进，所述输送管系统的第一部分216与供应管道210流体连通，并且主输入流占输入流的70-100％，优选占总输入流QtotPA的80-100％。主输入流QPAA的速率采用致动器装配的控制阀，例如采用伺服电机操纵的控制阀7；71进行调节。
第二输入流部分包括辅助输入流QPAB，其适于在输送管系统的第二部分215中行进，所述输送管系统的第二部分215也与供应管道210流体连通，并且其占总输入流的0-30％，优选占总输入流QtotPA的0-20％(参照图1、图3)。输送管系统的第二部分215中的燃料的辅助输入流QPAB的速率调节通过至少一个致动器装配的控制阀7；71，以及进一步优选地通过至少一个致动器装配的开/关阀7；70例如磁操作的开/关阀进行。在图1示出的本发明的一个实施方案中，辅助输入流QPAB采用两个伺服电机操纵的控制阀7；71和一个开/关电磁阀(止回阀)7；70来调节其速率。
在图1示出的本发明的一个示例性的实施方案中，燃烧空气通过输送管系统229和供应管道220进入空气室10。可以采用一个或多个鼓风机7；72以及采用具有可调节开口程度的挡板7；73来调节到达空气室10的燃烧空气的量。将变频器连接至输送管系统229中的鼓风机7；72，通过变频器可以根据鼓风机的利用度，即根据待送入空气室内的燃烧空气流QI、QItot的速率来调节风机的转速。在图1中，也可以看到补充空气输送管系统222，通过该空气输送管系统222，可以将烟道气管道4的催化区40、40之间的补充空气引入催化转化器401和401之间的空间内。采用致动器装配的控制阀7；71，以及采用位于空气流向的及其下游的并且能够与逆变器适配的鼓风机7；72来调节输送管系统222中的补充空气的引入。
根据图1示出的示例性的实施方案的燃烧器按如下调节。
采用燃烧器自动装置5、6、7(参照图4)，以及特别地采用在燃烧空气输送管系统229中的一个或多个鼓风机7；72，以及采用具有可调节开口程度的挡板7；73来调节到达空气室10的燃烧空气输入流QI的量。燃烧空气输入流的QI的调节基于烟道气S中预定的剩余氧气O2的量，优选地基于烟道气S中1-2.5％的剩余氧气量。这表明燃烧空气的量的调节基于通过计算来估算或确定在给定燃烧器的利用度的情况下，当期望在催化区之前达到烟道气中1-2.5％的剩余氧气量时，应当引入多少燃烧空气。
通过燃烧器自动装置5、6、7和存在于第一输送管系统116中的致动器装配的控制阀例如电机操纵的控制阀7；71来调节燃料的主输入流QPAA的量，类似地基于烟道气S中预定的剩余氧气的量，优选基于烟道气中1-2.5％的剩余氧气的量进行调节。这表明，燃料的主输入流QPAA的调节基于通过计算来估算或确定在给定的燃烧器利用率的情况下，当期望在催化区40之前达到烟道气中1-.，5％的剩余氧气量时，应当引入多少燃料。
通过存在于第二输送管系统215中的燃烧器自动装置5、6、7和致动器7，即通过存在于输送管道系统215的部分中的两个致动器装配的控制阀例如伺服电机操纵的控制阀7；71和一个致动器装配的开/关阀例如开/关电磁阀7；70来调节燃料的辅助输入流QPAB。
燃料辅助输入流QPAB的调节基于采用氧传感器63从烟道气测得的剩余氧气量，通过种这样方式燃烧器自动装置5、6、7调节燃料辅助输入流QPAB，其与通过供应管道210到达燃烧头1的燃料总输入流QPAtot相结合，使得到达燃烧头1的燃料(总)输入流QPAtot与到达空气室的燃烧空气流QI之比在第一三元转化器401的催化区40之前，烟道气S中的所述剩余氧气的量为0.01-0.50％，优选0.01-0.25％。
图2A中示出的燃烧器实施方案与图1表示的燃烧器实施方案主要区别在于，这一次通过燃烧空气供应管道220到达空气室10的燃烧空气输入流QItot，适于由经由燃烧空气输送管系统225、226进入供应管道220的输入流的两个单独调节的部分QIA、QIB构成。到达空气室10的总燃烧空气输入流QItot现在与图1的示例性的实施方案中的燃料的总输入流QtotPA的组成相同，即由两个单独的燃烧空气流构成，只有其中的一个即燃烧空气的辅助输入流以包括反馈的方式进行调节。
燃烧空气输入流的第一部分QIA包括燃烧空气的主输入流QIA，其适于在输送管系统的第一部分226中行进，所述输送管系统的第一部分226与供应管道220流体连通，并且占燃烧空气输入流QtotI的70-100％，优选占80-100％。燃烧空气的主输入流QIA的速率调节通过存在于第一输送管系统中的燃烧器自动装置5、6、7(参照图4)和致动器7，例如致动器装配的控制阀，例如伺服电机操纵的控制阀7；71进行。
燃烧空气输入流的第二部分QIB包括辅助输入流，其适于在输送管系统的第二部分226内行进，所述输送管系统的第二部分226与供应管道220流体连通，并且其占燃烧空气输入流QItot的0-30％，优选占0-20％。燃烧空气的辅助输入流QIB的速率调节通过存在于第二输送管系统225中的燃烧器自动装置5、6、7和致动器7进行。
在图2A示出的本发明的一个实施方案中，在管线215内行进的燃烧空气的辅助输入流QIB的速率调节与燃料辅助输入流QPAB的调节相反。燃烧空气辅助输入流QIB的调节基于这样的程序，即为了获得燃料和氧气之间的化学计量比，采用适宜的致动器7，例如致动器装配的控制阀或挡板将空气辅助输入流QIB限制在正常的条件内，限制燃烧空气辅助输入流QIB，辅助输入流QIB返回至风机7；72的吸入侧。
燃烧空气(主)输入流QIA的调节与图1示出的示例性的实施方案的燃料输入流QPA的调节类似。因此，该调节基于通过计算来估算或确定在给定燃烧器利用度的情况下，为了在烟道气传播方向上的第一三元催化转化器40的催化区40之前获得烟道气中1-2.5％的剩余氧气的量，到达燃烧头1的燃烧空气输入流QIA应该是多少。
另一方面，燃烧空气辅助输入流QIB的调节基于已经测得的或在第一催化区40之前的烟道气S的剩余氧气量，并且通过该调节，燃烧器自动装置5、6、7对流经第二输送管系统225并改变通过供应管道220到达空气室10的燃烧空气输入流QItot的量的燃烧空气辅助输入流QIB进行调节。
例如，可以这样调节辅助燃烧空气输入流QIB，以使得存在于输送管系统中适宜的致动器7来限制在正常条件下通过第二输送管系统225返回至鼓风机7；72的吸入侧的燃烧空气量。这样的致动器可以是例如如图2A的示例性的实施方案所示的额外的挡板7；73。
还存在用于限制第二输送管系统225中的燃烧空气量的其他选择，从而第二输送管系统225可以包括例如返回分支225’，该返回分支225’用于通过适当的致动器装配的控制阀7；71使空气返回如图2B所示的主管线229中的鼓风机7；72的吸入侧。
在一个小故障中，流经输送管系统225的空气的量由于增加的辅助输入流QIB的限制而增加。
因此，燃烧空气辅助输入流QIB调节基于在催化区40上游(在烟道气行进方向上)采用氧传感器63从烟道气S测得的剩余氧气的量。基于此，燃烧器自动装置5、6、7调节燃烧空气辅助输入流QIB，其改变通过供应管道220到达空气室10的燃烧空气的总输入流QtotI的量。调节以这样的方式进行，即保持燃烧空气(总)输入流QtotI(燃烧空气辅助输入流QIB+燃烧空气主输入流QIA)与到达燃烧头的燃料总输入流QPA的比值，使得测量的第一催化区40上游的烟道气S中的剩余氧气的量为0.01-0.50％，优选为0.01-0.25％。
图1和图2的示例性的实施方案不仅设有位于上游、下游或在三元催化转化器401、401处的氧传感器63，而且设有测量一氧化碳的量的CO传感器，以及设有测量在烟道气的行进方向上的两个三元催化转化器401下游的烟道气管道4中的烟道气中氮氧化物的NOx传感器61。采用这些CO和NOx传感器61、62进行的测量为进一步确定在各自输送管系统215、225中的燃料或燃烧空气的辅助输入流QPAB和QIB的速率提供基础。
根据本发明的燃烧器自动装置依次由图4阐述。
根据本发明的燃烧器100设有集成的燃烧器自动装置。燃烧器自动装置包括中央处理单元5，测量仪器6，以及为提供适宜的控制指令710的数据传送元件，控制指令710用于对控制燃烧器100的燃料PA和燃烧空气I供应的致动器7进行操作。
中央处理单元包括处理器52和至少一个记忆元件51。记忆元件51包含各种软件产品510，软件产品510用于通过输送和供应管系统中的各自的致动器来控制燃烧器操作，特别地用于调整空气和燃料的总量QI、QItot、QPA、QtotPA以及用于调节燃料或空气的主和辅助输入流QPAA、QPAB、QIA、QIB。图4显示了软件产品5101-5109，其用于通过控制指令7101-7109分别调节在图1、2和4看到的致动器。
软件产品5101-5104与控制指令7101-7104相关联，其用于通过致动器7控制供应至空气室10的空气I以及管系统222的补充输入流进入烟道气管道4。在根据图1的示例性的实施方案中，供应至空气室10的燃烧空气由鼓风机7；72以及由挡板7；73通过控制指令7104和7101来控制，并且输送管系统222中的补充空气输入流进入烟道气管道4的空气由致动器装配的控制阀7；71以及逆变器控制的鼓风机7；72通过控制指令7102和7103进行控制。
另一方面，软件产品5105-5108与待建立的用于通过各自的致动器7调节燃料PA供应的控制指令7105-7108相关联。在根据图1的示例性的实施方案中，控制指令7108用于调节燃料主输入流QPAA的输送管系统的一部分216中的控制阀7；71(图1)或总输入流QPA输送管系统219中的致动器装配的控制阀7；71(图2)。
另一方面，控制指令7105、7106、7107用于通过输送管系统的第二部分215中的致动器7调节燃料辅助输入流QPAB。所述输送管系统的一部分215的致动器包括两个致动器装配的控制阀7；71和一个致动器装配的开/关止回阀7；70。
控制指令7109由与燃烧空气相关联的软件产品5109生成。这些软件产品和控制指令与燃烧空气辅助输入流QPIB的调节有关。在燃烧空气输送管系统的第二部分225中的图2A和2B的示例性的实施方案中阐述辅助输入流的调节。如上所述的，通过致动器7，例如挡板7；73(图2A)，或通过返回管线225’和致动器装配的控制阀7；71(图2B)进行调节。
燃烧器自动装置的测量仪器6用于收集燃烧器100燃烧过程的信息。在图4示出的本发明实施方案中可以看到测量剩余氧气的氧传感器63；631，632，633，634，测量一氧化碳的量的CO传感器62；621，622，以及测量氮氧化物NOx的量的NOx传感器61；611，612。氧传感器63位于在烟道气S的行进方向上的三元催化转化器401、401的上游、下游或在三元催化转化器401、401处，每个三元催化转化器均具有一个催化区，一氧化碳传感器62以及氮氧化物传感器61位于第二催化转化器的第二催化区40的下游。
数据传送元件用于从测量仪器6收集测量数据并用于将收集到的测量数据通讯至中央处理单元5的处理器52以及软件产品510，包括从存在于烟道气中并测量烟道气的氧化/还原电位的氧传感器63；631-634和从测量一氧化碳的量的CO传感器62；621，622以及从测量氮氧化物NOx的量的NOx传感器61；611，612接收有关剩余的氧气O2的量的数据项。
该传送元件向处理器5；52以及燃烧器控制软件510提供从传感器6收集测量数据。燃烧器控制软件510以及中央处理单元5向用于调节空气I和燃料PA的量的致动器7提供控制指令710。
在图1示出的本发明的一个优选的示例性实施方案中，中央处理单元52适于通过燃烧器控制软件510来生成如下的控制指令：
1)控制指令7105、7106、7107，其与辅助燃料输入流QPAB相关并用于以这样的方式调节辅助燃料输入流QPAB，即：使得在待输送至燃烧头1的燃料输入流QtotPA中的辅助输入流QPAB的量是如此的，以使得在第一催化区40之前烟道气中的剩余氧气的量为0.01-0.50％、优选为0.01-0.25％。
这些控制指令7105、7106、7107用于控制调整辅助燃料输入流的速率的致动器的操作。致动器位于辅助输入流的管系统215中，并且这些致动器例如包括致动器装配的控制阀7；71如伺服电机操纵的控制阀，以及致动器装配的开/关阀如开/关电磁阀7；70(止回阀)。
2)控制指令7108，其与主燃料输入流QPAA的量相关并且基于烟道气S中的预定的剩余氧气的量，优选是基于烟道气40中1-2.5％的剩余氧气的量。
该控制指令7108用于采用致动器装配的控制阀7；71如伺服电机操纵的控制阀的致动器控制用于调整主输入流的量的致动器的操作。
3)控制指令7101、7104，其用于燃烧空气I的输入流并用于基于在烟道气S中预定的剩余氧气的量，优选基于烟道气中1-2.5％的剩余氧气的量来调节经由燃烧空气供应管道220到达空气室10中的燃烧空气输入流QI的量。
控制指令7101、7104用于通过致动器7控制到达空气室10中的燃烧空气I的量，所述致动器优选是鼓风机7；72以及挡板7；73，前者调节燃烧空气输送管系统229中的燃烧空气的所述量并配设有换流器。

Claims (24)

1.用于减少来自工业燃烧器(100)的烟道气的氮氧化物和一氧化碳的方法，所述方法包括以下步骤：
a)提供适于燃烧气态和/或液体燃料的工业燃烧器(100)，该工业燃烧器(100)包括包含测量仪器(6)的燃烧器自动装置；以及带有燃烧室的混合区，所述燃烧器自动装置与烟道气管道的测量仪器通讯，所述燃烧室或烟道气管道设置有至少一个三元催化转化器的两个催化区，催化区(40、40)在烟道气的行进方向上是接连的；
b)将燃烧空气输入流(QI、QItot)和燃料输入流(QPA、QPAtot)输送至混合区内；
c)通过使在步骤b)中输送至所述混合区内的空气和燃料燃烧，在燃烧室内生成烟道气；
d)通过氧传感器测量在烟道气中剩余的氧气的量(烟道气氧化/还原电位)；
e)将烟道气引导至所述至少一个三元催化转化器(401)；
f)通过所述燃烧器自动装置调节在步骤b)中到达混合区的燃烧空气输入流(QI、QItot)和燃料输入流(QPA、QPAtot)，以使得在位于所述至少一个三元催化转化器之前或之时，在烟道气中以摩尔计的剩余氧气的平均量与以摩尔计的一氧化碳的平均量之比为0.5/1(摩尔/摩尔)并且氧气占0.01-0.50vol-％，优选占0.01-0.25vol％；
g)在三元转化器(401)的第一和第二催化区(40、40)之间或在两个接连的三元催化转化器的催化区(40、40)之间输送补充空气，以使得在所述催化区(40、40)之后烟道气中的NOx的浓度为0-9ppm，并且CO的浓度为0-100ppm，优选为0-40ppm。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，补充空气的输送是基于在至少一个三元催化转化器(401)的第一催化区(40)之后的含氧测量的。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述三元催化转化器将氮氧化物(NOx)还原成氮气(N2)和氧气(O2)，并且将烃(HC)和一氧化碳(CO)氧化成二氧化碳(CO2)和水(H2O)。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，到达所述至少一个催化转换器(401)的第一催化区的包含O2、CO、NOx气体的烟道气已通过混合器均质化，所述混合器位于所述烟道气管道中或热交换区域中的所述第一催化区(40)之前。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述三元催化转化器之前，烟道气包含0.01-0.50％，优选0.01-0.25％的O2、在6000ppm以下的CO、在100ppm以下的NOx，并且O2与CO的平均比例为0.5摩尔/1摩尔。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，剩余的CO和NOx的量从烟道气测得，所测得的NOx浓度在0-9ppm的范围内，所测得的CO浓度在0-100ppm的范围内，优选在0-40ppm的范围内，并且其中，测量一氧化碳的量的CO传感器以及测量氮氧化物(NOx)的量的NOx传感器在烟道气(S)的流动方向上位于所述至少一个三元催化转化器(401)的催化区(40、40)的下游。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述催化转化器的第一催化区(40)的下游或之处通过氧传感器测量的到达所述三元催化转化器的烟道气中的剩余氧气的量为0.01-0.25％。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，烟道气中的剩余氧气的量已经通过氧传感器测量，所述氧传感器位于第一和第二催化区(40、40)之间但在所述两个催化区(40、40)之间输送补充空气之前。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，被输送至燃烧头(1)的燃料(PA)与被输送至空气室(10)内的燃烧空气(I)的比值适于是几乎化学计量的，即在0.998-1.002的λ范围内。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括通过调整到达混合区的燃烧空气流(QI、QItot)与经由燃料供应管道(210)到达的燃料流(QPA、QPAtot)的比例来调节到达所述混合区的燃料和空气的量，以使得在至少一个三元催化转化器的所述第一催化区(40)之前的烟道气中的剩余氧气的量在0.01-0.25％的范围内。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，到达混合区如燃烧头(1)的燃烧空气流(QI、QItot)与到达混合区如燃烧头(1)的燃料流(QPA、QPAtot)的比例被调整为在某一不变的稳定范围内波动，优选通过调整燃烧空气流(QI、QItot)的量来保持不变和通过使燃料流(QPA、QPAtot)的量在某一范围内波动，从而达到期望的到达所述混合区的燃烧空气流(QI、QItot)与到达所述混合区的燃料流(QPA、QPAtot)的比例。
12.根据权利要求1所述的方法，其中
-烟道气中的剩余氧气的量在所述三元催化转化器的上游或在所述三元催化转化器处测量；
-到达所述混合区的燃烧空气输入流(QI)的量通过存在于燃烧空气输送管系统中的燃烧器自动装置(5、6、7)和致动器(7)来调节，以使得所述燃烧空气输入流(QI)的调节是基于烟道气(S)中的预定的剩余氧气的量，优选基于烟道气(S)中1-2.5％的剩余氧气的量；
-到达所述混合区的所述燃料输入流适于由经由燃料输送管系统进入所述供应管道内的输入流的两个独立调节的部分(QPAA、QPAB)构成，其中输入流的第一部分(QPAA)包括主输入流，所述主输入流适于在所述输送管系统的第一部分(216)中行进，所述输送管系统的第一部分(216)与供应管道(210)流体连通，并且所述主输入流占所述总输入流(QPAtot)的70-100％，优选占总输入流(QPAtot)的80-100％，并且其中，输入流的第二部分(QPAB)包括辅助输入流，所述辅助输入流适于在所述输送管系统的第二部分(215)行进，所述输送管系统的第二部分(215)也与所述供应管道(210)流体连通，并且所述辅助输入流占所述输入流的0-30％，优选占所述输入流(QPAtot)的0-20％，借此
-所述主输入流(QPAA)的速率通过如此方式调节，即通过存在于第一输送管系统中的燃烧器自动装置(5、6、7)和致动器装配的致动器(7)如电机操纵的控制阀(7；71)，基于烟道气(S)中的预定的剩余氧气的量，优选基于烟道气中1-2.5％的剩余氧气的量，以及基于其评估或计算出的、与待经所述供应管道(210)输送至所述燃烧头的燃料的总输入流(QPAtot)相结合的主输入流(QPAA)来调节；以及
-燃料的所述辅助输入流(QPAB)通过如此方式调节，即通过存在于第二输送管系统中的燃烧器自动装置(5、6、7)和致动器(7)如致动器装配的控制阀(7；71)和致动器装配的止回阀(7；70)，基于从烟道气中测得的剩余氧气的量来调节，所述燃烧器自动装置(5、6、7)通过从烟道气中测得的剩余氧气的量来调节燃料的辅助输入流(QPAB)，该燃料的辅助输入流(QPAB)与经由所述供应管道(210)与到达所述燃烧头(1)的燃料的总输入流(QtotPA)相结合；
-维持燃料的(总)输入流(QtotPA)与到达空气室的燃烧空气流(QI)的比例，以使得在所述至少一个三元转化器的所述第一催化区之前的烟道气中的剩余氧气的量为0-0.25％。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，测量仪器(6)包括至少一个测量烟道气中的剩余氧气的量(烟道气氧化/还原电位)的传感器(63)，如氧传感器，所述方法还包括以下步骤：
-调节到达所述混合区的燃烧空气(I)的输入流(QI)，所述调节是基于烟道气(S)中预定的剩余氧气的量，优选基于烟道气(S)中1-2.5％的剩余氧气的量和基于在其基础上评估或计算出的且待被输送至所述混合区的燃烧空气(I)的量；以及
-所述燃料输入流(QtotPA)被布置成经由所述燃料供应管道(210)到达所述混合区，以使得其由所述燃料输入流的两个独立调整的部分(QPAA、QPAB)构成，其中，所述输入流的第一部分(QPAA)包括主输入流，所述主输入流占所述输入流的70-100％，优选占所述输入流的80-100％，并且其中，所述输入流的第二部分(QPAB)包括辅助输入流，所述辅助输入流占所述输入流的0-30％，优选占所述输入流的0-20％，借此
-所述燃料的主输入流(QPAA)的通过燃烧器自动装置(5、6、7)的调节是基于烟道气(S)中的预定的剩余氧气的量，优选基于烟道气中1-2.5％的剩余氧气的量以及以其为基础评估或计算出的待被输送至所述燃烧头的燃料(PA)的输入流(QtotPA)中的主输入流(QPAA)的量；以及
-燃料的所述辅助输入流(QPAB)的通过燃烧器自动装置(5、6、7)的调节是基于从烟道气(S)测得的剩余氧气的量，借助所测得的剩余氧气的量，该燃烧器自动装置(5、6、7)调节待被输送至所述燃烧头(1)的燃料的输入流(QtotPA)中的辅助输入流(QPAB)的量，以使得以摩尔计的剩余氧气的平均量与以摩尔计的一氧化碳的平均量之比为0.5/1(摩尔/摩尔)，以及其中在至少一个三元催化转化器的第一催化区(40)之前的烟道气中的剩余氧气的量在0.01-0.25％的范围。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，在至少一个三元催化转化器的第一催化区之前的烟道气(S)的剩余氧气的量的测量是通过位于所述第一催化区之后的氧传感器进行的并且所述燃烧器自动装置(5、6、7)基于所述剩余氧气的测量调节待被输送至所述燃烧头(1)的燃料的输入流(QtotPA)中的辅助输入流(QPAB)的量。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，在所述至少一个三元转化器(401)的第一和第二催化区(40、40)之间供应的补充燃烧空气的量是基于测得的氧气的量，所述测量是通过位于所述至少一个三元催化转化器的所述第二催化区之后的氧传感器进行的。
16.一种烟道气组合物，在由紧跟工业燃烧器的三元催化转化器之后的燃烧室或烟道气管道的壁限定出的空间内，所述烟道气组合物包含CO和NOx气体，其中NOx的浓度在0-9ppm的范围内，CO的浓度在0-40ppm的范围内，并且其中所述烟道气组合物已通过如下方式制备：
a)提供适于燃烧气态和/或液体燃料的工业燃烧器(100)，该工业燃烧器(100)包括包含测量仪器(6)的燃烧器自动装置以及带有与烟道气管道连通的燃烧室的混合区，所述燃烧室或烟道气管道设置有具有至少两个催化区(40、40)的至少一个三元催化转化器，或者设置有至少两个三元催化转化器(401、401)，所述至少两个三元催化转化器(401、401)在烟道气行进方向是接连的并且每个转化器(401)具有至少一个催化区(40)，其中烟道气包含O2、CO、NOx气体并且由以下方式生产：
b)将燃烧空气输入流(QI、QItot)和燃料输入流(QPA、QPAtot)输送至混合区内；
c)通过使在步骤b)中输送至所述混合区内的空气和燃料燃烧，在燃烧室内生成烟道气；
d)将所述烟道气引导至所述至少一个三元催化转化器；
e)通过所述燃烧器自动装置调节在步骤b)中到达混合区的燃烧空气输入流(QI、QItot)和燃料输入流(QPA、QPAtot)，以使得在所述至少一个三元催化转化器之前或之时，烟道气(S)中的剩余氧气的量将在0.01-0.50％的范围内，优选在0.01-0.25％的范围内；
f)在三元转化器(401)的第一和第二催化区(40、40)之间或在两个接连的三元催化转化器的催化区(40、40)之间输送补充空气。
17.根据权利要求16所述的烟道气组合物，其中，催化转化器用于将氮氧化物(NOx)还原成氮气(N2)和氧气(O2)，并且将烃(HC)和一氧化碳(CO)氧化成二氧化碳(CO2)和水(H2O)。
18.根据权利要求16所述的烟道气组合物，其中，到达所述至少一个三元催化转换器的催化区的包含O2、CO、NOx气体的烟道气混合物是均质烟道气混合物，其通过位于所述烟道气管道中或热交换区域中的所述第一催化区(40)之前的混合器产生。
19.根据权利要求16所述的烟道气组合物，其中，在至少一个三元催化转化器的两个催化区(40、40)之后，所述烟道气的NOx浓度在0-5ppm的范围内，CO的浓度在0-9ppm的范围内，以及O2浓度在0-0.25％的范围内。
20.根据权利要求16所述的烟道气组合物，其中，在至少一个三元催化转化器的所述第一催化区(40)之前，所述烟道气包含0-0.25％的O2、在4000ppm以下的CO、在100ppm以下的NOx。
21.根据权利要求16所述的烟道气组合物，其中，在所述至少一个催化转化器的催化区(40)的上游、下游或之处通过氧传感器测量的、到达至少一个三元催化转化器的所述第一催化区(40)的烟道气中的剩余氧气的量为0-0.25％。
22.在根据权利要求1所述的方法中使用的燃烧器自动装置(5、6、7)，其包括：
-中央处理单元(5)，包括处理器(52)和至少一个记忆元件(51)，所述处理器和/或记忆元件包括用于控制燃烧器的操作，特别是用于调节空气和燃料的量(QI、QItot、QPA、QPAtot)的一个软件产品/多个软件产品(510)；
-测量仪器(6)，如传感器(61、62、63)，用于收集关于待被调节的燃烧工艺的信息；
-用于从测量仪器(6)接收测量数据并将该测量数据通讯至中央处理单元(5)的处理器(52)及软件产品(510)的数据传送元件，尤其包括从存在于烟道气中的烟道气氧化/还原电位测量传感器(63)如氧传感器接收有关剩余氧气的量的测量数据，以及将测量数据通讯至所述中央处理单元的所述处理器(5；52)和燃烧器控制软件(510)，以及用于将由所述中央处理单元生成的控制指令传输至调节待被输送的空气和燃料(PA)的量的致动器(7)；其中
-所述中央处理单元(52)适于通过燃烧器控制软件(510)生成：
-与燃料的辅助输入流(QPAB)的量相关的控制指令(7105、7106、7107)，借此，燃料的辅助输入流(QPAB)是以这样的方式可调节的，燃料的输入流(QPAtot)中的辅助输入流的量(QPAB)为，在所述至少一个三元催化转化器的催化区(40)之前，烟道气中的剩余氧气的量在0.01-0.50％的范围内，优选在0.01-0.25％的范围内；
-与燃料的主输入流(QPAA)的量相关的控制指令(7108)，其是基于烟道气(S)中的预定的剩余氧气的量，优选基于烟道气(40)中1-2.5％的剩余氧气的量；
-用于燃烧空气(I)的输入流的控制指令(7101、7104)，其被用于基于烟道气中的预定的剩余燃烧空气氧气的量，优选基于烟道气中1-2.5％的剩余氧气的量来调节经由燃烧空气供应管道(220)到达所述空气室(10)的燃烧空气输入流(QI)的量；以及
在通过中央处理单元(5)生成后，所述数据传送单元适于将用于燃料(PA)的辅助输入流(QPAB)的控制指令(7105、7106、7107)通讯至调节所述辅助输入流的量的致动器(7)，优选通讯至调节辅助输入流管系统(215)中的辅助输入流(QPAB)的所述量的、致动器装配的控制阀(7；71)如伺服电机操纵的控制阀；
-将用于燃料(PA)的主输入流(QPAA)的控制指令(7108)通讯至调节所述主输入流的量的致动器(7)，优选通讯至调节主输入流管系统中的主输入流的所述量的、致动器装配的控制阀(7；71)如伺服电机操纵的控制阀；以及
-将用于燃烧空气(I)的输入流的控制指令(7101、7104)通讯至调节燃烧空气的量的致动器(7)，优选通讯至调节燃烧空气输送管系统中的燃烧空气的量的鼓风机(7；72)的换流器和/或通讯至调节挡板和阀的设定的电机如伺服电机操纵的阀。
23.根据权利要求22所述的燃烧器自动装置，其中，所述燃烧器自动装置采用用于调节所述辅助输入流的量的史密斯预估器。
24.根据权利要求1所述的方法，其中，所述工业燃烧器具有至少3MWh的输出。
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