CN110418919A - 二次燃烧设备和方法 - Google Patents

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丹尼·沃伊卡
约翰·沃伊卡
迈克尔·基德
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Abstract

本技术领域涉及减少二次燃烧的有毒物排放。二次燃烧装置100将有毒气体与二次燃烧气体燃料混合，所述二次燃烧气体燃料在空气中的燃烧温度至少1950℃，更优选地在混合气体330的室中以大于2,000℃的温度燃烧，然后在排入空气到燃烧膨胀室360时点燃它们。燃烧膨胀室360具有较大的横截面积，确保排气系统从燃烧过程中不会从那个位置收缩以避免背压。本发明还提供了收集容器460，其通常使用磁铁和水盘，其从排气流中收集颗粒、其他磁性和可溶性物质。

Description

二次燃烧设备和方法
技术领域
.本发明涉及二次燃烧处理，尤其涉及一种使用可燃气体混合物的二次燃烧处理。
背景技术
.许多行业燃烧材料，要么是生产能源或要么是避免浪费。燃烧过程产生炉废气，其可能具有不可接受的有毒化学物质和温室气体的浓度，这两者都对环境有害。
.二次燃烧技术已成为部分解决这一问题的一种方式。例如，Obermuller的美国专利No.4,820,500(以参考文献的形式将其全部内容纳入本文)描述了在包含炉废气的空气存在下燃烧可燃气体。此过程是在相对低的温度下进行，这意味着产生CO和NOx气体是不理想的。此过程确实能够更完全地燃烧气体，但也引起了有毒气体的释放(取决于炉废气的性质)。
.Futurenergy Pty Ltd(Futurenergy)的专利WO2015/015447(以参考文献的形式将其全部内容纳入本文)描述了使用Magnegas的燃烧系统，如美国专利No.6,663,752所述的。遗憾的是，Futurenergy设备不适合长期连续使用，这在任何连续的炉操作中都是必需的。除了在Futurenergy的说明书中描述的设备的短期使用之外，任何使用都会导致二次燃烧的间歇性失效并降低停止燃烧过程的效率。这可能具有爆炸性危险并且对设备造成损害。间歇性失效还导致未处理的燃烧气体不期望地释放到环境中。
.上述任何内容都不应理解为必然属于普通常识。
.本发明希望生产一种设备，该设备至少部分地克服上述缺点或者至少为公众提供有用的选择。
定义
.在本说明书中，除非上下文另有说明：
.a)“AS”表示澳大利亚标准；
.b)“炉废气”是由炉子产生的废气(包括任何颗粒物质)。通常，炉废气通常通过烟道烟囱排放到大气或后期处理设备中；
.c)“连接”是指直接连接和间接连接；
.d)涉及区域的“横截面”或类似于“横截面”的变体是指与通常的气流方法成直角的物体的截面上的内部空间所限定的区域。
.e)“包含”或诸如“包括”、“蕴含”之类的变体将被理解为包括指定的元素、整数或步骤，或者元素组、整数组或步骤组，但不排除包括任何其他的元素、整数或步骤，或者元素组、整数组或步骤组；
.f)“腔室”是指封闭的空间或空腔，其可选地连接到其他腔室、管道或通道。该定义还包括多个腔室，在使用中，它们作为单个单元起作用；
.g)“冷却器”是指用于冷却的容器、器皿或设备，例如热交换器；
.h)统计意义上的“众数”是指在一组数字中找到的最常出现的数字。通过收集和组织数据以计算每个结果的频率来找到该模式。出于本说明书的目的，测量值四舍五入到最接近的5毫米；
.i)“K”是以开尔文表示的温度符号；
.j)“g”是克；
.k)“mg”是毫克(10-3克)；
.l)“min”是分钟或者分钟的复数形式，具体取决于上下文；
.m)“离心式压缩机”是一种压缩机，其中能量从一组旋转的叶轮叶片传递到气体。气流是径向的，能量传递是由作用在气体上的离心力的变化引起的；
.n)“T304L”是一种在制造业中众所周知的不锈钢材料，其中有色金属成分含铬17-20％、镍8-10.5％、碳最高0.03％、镁高达2％、硅高达0.75％、磷高达0.045％、硫高达0.03％；
●)“SCH10”是按照ASME/ANSI B 36.10“焊接和无缝锻钢管”的标准管道尺寸；
.p)“NB”是以mm表示的标称孔(内径)；
.q)“Nm3”是标准温度和气压(0℃和101.3kPa)下以干立方米为单位表示的气体体积；
.r)“CO”是一氧化碳；
.s)“CO2”是二氧化碳；
.t)“NOx”是包含有一个氮和一个或多个氧原子的分子的组合术语，例如NO和NO2；
.u)“PM”是颗粒物质；
.v)“H2S”是硫化氢；
.w)“STP”表示标准温度和气压(0℃和101.3kPa)；
.x)“ttVOC”是基于碳链或碳环的化合物，其在293.15K(即20℃)的温度下的蒸气气压大于0.01kPa，参与大气光化学反应。以下化合物不包括在此定义中：一氧化碳、甲烷、丙烯酰胺、苯六氯、联苯、氯酚、邻苯二甲酸二丁酯、乙二醇、邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)、4,4’-亚甲基双(2,4-苯胺)(MOCA)、亚甲基、苯酚、和甲苯-2,4-二异氰酸酯；
.y)“TVOC”是一系列VOC，当这些VOC存在于周围空气或排放物中时用于简化报告的。在本发明中测量TVOC时，这些物质必须存在于被污染的空气中，即气体蒸气是由化合物而不是液相物质释放的；
.z)“TVOC(丙烷)”是指使用丙烷校准的传感器测量的TVOC；
.aa)“减速器”是管道中的一个组件，可以将管道尺寸从较大的孔径缩小到较小的孔径(内径)。减小的长度通常等于较大和较小管道直径的平均值。减速器有两种主要类型：同心和偏心减速器。在本说明书中，主要使用同心减速器。减速器与流体的流动方向无关，因此减速器适用于减少直径的上游直径和增大直径的下游；
.bb)USEPA是指美国环境保护局。
.本领域技术人员将理解，上述定义可以并且应该在适当考虑上下文的情况下适用于单数和复数，并且还适用于源自上述术语的动词、名词、形容词和副词的时态。
发明内容
.在第一方面，本发明提供一种二次燃烧装置，包括：
a)炉烟道入口(使用中)连接到炉子并允许炉废气进入所述二次燃烧装置，从而限定(使用中)进入所述装置的炉废气的最上游位置；
b)包括入口和出口的二次燃烧排气室，所述出口限定(使用中)离开所述装置的经处理的炉废气的最下游位置，使得气体(使用中)在所述最上游位置和所述最下游位置之间流动；
c)冷却器，包括连接到所述炉烟道入口的入口、出口和冷却元件；
d)混合室，包括连接到所述冷却器出口的入口、出口和位于所述混合室入口的下游的二次燃烧气体燃料喷射口，在使用中，所述混合室引入炉废气并将炉废气与二次燃烧气体燃料混合；
e)插在所述冷却器出口和所述混合室入口之间的止回阀，所述止回阀被配置为基本上仅允许气体从所述冷却器流到所述混合室的一个方向上流动；
f)燃烧膨胀室，包括连接到所述混合室出口的入口和连接到燃烧排气入口的出口；
g)位于所述混合室或所述燃烧膨胀室内的所述燃料喷射口的下游的点火器；
h)连接到所述二次燃烧装置的燃气动力系统，被配置为在使用中驱动炉废气和来自所述炉烟道入口的颗粒下游通过所述二次燃烧装置并且到达二次燃烧排气出口；
i)其中，由垂直于气流的所述燃烧膨胀室的内壁所界定的燃烧膨胀室横截面积的众数，大于由所述混合室的内壁和垂直于气流的排气所限定的混合室横截面积的众数；和
j)其中，由垂直于气流的所述燃烧排气室的内壁所界定的燃烧排气室横截面积的众数，大于所述混合室横截面积的众数。
.在另一个方面，本发明提供一种二次燃烧的方法，包括以下步骤：
a)通过炉子的炉烟道入口进料炉废气，所述炉子允许炉废气进入二次燃烧装置，从而确定炉废气进入所述装置的最上游位置；
b)从二次燃烧排气室的出口排出经处理的炉废气，所述二次燃烧排气室包括入口和所述出口，所述出口限定离开所述装置的经处理的炉废气的最下游位置，使得气体在所述最上游位置和所述最下游位置之间流动；
c)将炉废气送入冷却器，所述冷却器包括源自所述炉烟道入口的入口、出口和冷却元件，并冷却所述炉废气；
d)将冷却的炉废气送入混合室，所述混合室包括连接到所述冷却器的出口的入口、出口和位于所述混合室入口的下游的二次燃烧气体燃料喷射口，并将冷却的炉废气与二次燃烧气体燃料混合；
e)通过使气体通过插在所述冷却器出口和所述混合室入口之间的止回阀来防止气体回流，所述止回阀被配置成允许气体基本上仅从所述冷却器流到所述混合室的一个方向上流动；
f)使已混合的冷却炉废气和二次燃烧气体燃料进入到燃烧膨胀室，所述燃烧膨胀室包括连接到所述混合室出口的入口和连接到燃烧排气入口的出口；
g)使用位于所述混合室或所述燃烧膨胀室内的燃料喷射口下游的点火器，点燃所述已混合的冷却炉废气和二次燃烧气体燃料；
h)通过连接到所述二次燃烧装置的燃气动力系统，在所述二次燃烧的方法中驱动燃气，所述燃气动力系统驱动来自所述炉烟道入口的气体下流通过所述二次燃烧装置并且到达二次燃烧排气出口；
i)其中，正在燃烧中的冷却炉废气和二次燃烧气体燃料混合物通过所述燃烧膨胀室自由膨胀，因为由垂直于气流的所述燃烧膨胀室的内壁所界定的燃烧膨胀室横截面积的众数，大于由所述混合室的内壁和垂直于气流的排气所限定的混合室横截面积的众数；和
j)其中，已燃烧的冷却炉废气和二次燃烧气体燃料混合物自由地离开所述燃烧膨胀室，因为由垂直于气流的所述燃烧排气室的内壁界定的燃烧排气室横截面积的众数，大于所述混合室横截面积的众数。
.关于上述两个方面：
.优选地，所述燃烧膨胀室的横截面积的众数的比率大于所述混合室的横截面积的众数的比率，更优选地，至少是所述混合室的横截面积的众数的比率的两倍。
.也优选的是，所述燃烧排气室横截面积的众数至少是所述混合室横截面积的众数的两倍。
.所述燃烧排气室出口可以连接到排气烟道烟囱。在当前优选的实施例中，所述燃烧排气室连接到所述炉子的入口，使得在使用中至少一些处理过的炉废气再循环到所述炉子中。优选地，通过阀门控制进入所述炉子的处理炉废气的量。
.特别优选的是，沿着所述燃烧膨胀室直到所述装置的出口的任何部位的最小横截面积都大于所述混合室的平均横截面积。
.所述混合室中的氧含量应低于大气氧含量。发明人发现所述混合室中高水平氧气经常引起二次燃烧气体燃料优先与氧气发生不希望出现的反应。二次燃烧气体燃料应该优先与炉排放物反应的。所述炉子和排气烟囱之间的排气通道应优选地与空气隔绝，并且不应将额外的氧气引入系统。
.所述排气通道应该优选地至少与所述膨胀室具有相同的横截面积，以使背压最小化。背压已经被发现会降低二次燃烧装置和过程的性能。
.在另一优选实施例中，至少一些经处理的炉废气用作发电机的热源，优选地通过蒸汽管线热交换器。
.为了获得最佳结果，炉废气优选通过冷却器冷却到360K至395K之间。在当前优选的实施例中，所述冷却器包括预燃水套，优选地由压缩机泵提供，其中水作为冷却介质。可选地，在冷却过程中加热的水被供给蒸汽发生器。更优选地，将蒸汽冷却成液态水并再循环。
.优选地，所述混合室的长度为0.3m至1.5m，更优选为0.8m至1.5m。优选地，二次燃烧气体燃料喷射口在腔室内具有至少一个喷嘴，更优选地成角度地旋转二次燃烧气体燃料，至少部分地径向垂直于炉废气的流动方向旋转。在当前优选的实施例中，存在三个二次燃烧气体燃料喷射口，优选地间隔0.1-0.3m，更优选地彼此间隔0.2m并且在炉废气的蔓延方向上扩展。
.最靠近燃烧炉的喷嘴应远离冷却器，以确保所有炉废气已经冷却并充分混合，使喷嘴附近的炉废气不高于二次燃烧气体着火点，更优选不高于395K。
.最靠近所述燃烧膨胀室的喷嘴应该与所述燃烧膨胀室有足够的距离，以在燃烧发生之前有效地混合二次燃烧气体燃料和冷却的炉废气。
.可以提供更多的喷嘴，以优化二次燃烧气体燃料的流入并最大化气体的混合。喷嘴优选地成角度以使二次燃烧气体燃料在大致下游方向上旋转。在一个实施例中，少数喷嘴(它可以是单个喷嘴)指向与其他喷嘴倾斜的方向以产生湍流。
.优选地，所述喷嘴的角度能够根据与二次燃烧气体混合的冷却的炉废气的体积、密度和组成而变化。目前优选的是，通过从二次燃烧反应发出的增加的炽火声来判断最佳燃烧，并且手动调节的喷嘴实现最佳燃烧。
.一种合适的二次燃烧气体燃料在很大程度上取决于在炉中燃烧的燃料的排放性质。这是炉子本身和炉子中燃烧的燃料类型的函数。对于大多数实用目的，二次燃烧气体燃料是能够在空气中燃烧的气体，其在STP标况下的火焰温度至少为1,950℃。在这个低温组中的非限制性气体包括丙烷、丁烷、甲烷和丙烷/丁烷混合物。
.然而，更优选的是，二次燃烧气体燃料是能够在空气中燃烧的气体，其在STP标况下的火焰温度为至少2,000℃，以获得更好的反应。非限制性实例是CO/H2混合物(氢含量55-65％和一氧化碳含量30-35％)、氢、乙炔、丙烷、氰和二氰乙炔。
.发明人发现，当炉废气富含TVOC、颗粒和排放的一氧化碳时，二次燃烧过程是最有效的。因此，更优选的是仅一个与炉子串联的二次燃烧室而不是一系列的多个燃烧室。然而，为大型炉子并联配置多个出口的管汇是应该考虑的
.另外，为了防止必须过多地冷却炉废气以及为了提高安全性，二次燃烧气体燃料应优选在STP标况下的空气中的着火点高于480℃。最优选地，二次燃烧气体燃料是CO/H2混合物(氢含量55-65％和一氧化碳含量30-35％)或氢。
.止回阀优选地是摆动式的止回阀，但是在工业上已知的其他阀也是合适的。所选择的任何阀门应具有最小的开启阻力，并且应该对背压高度敏感，使其尽快关闭。
.优选地，主流量控制阀插入所述炉烟道入口和所述冷却器之间，或者所述冷却器和所述混合室之间，以控制通过二次燃烧装置的炉废气的流量。在本实施例中，这是手动阀。
.所述燃烧膨胀室需要承受高温。因此，优选内部是陶瓷衬里的，更优选是的铸造的陶瓷衬里。在目前优选的实施方案中，使用高岭陶瓷粘土。
.本发明不限于这些实施例，因为能够保护腔室的其他方法和材料是本领域技术人员可获得的并且是已知的，尤其是航空航天和熔炉工业中的技术人员。特别优选的是用于可承受极高温的高压陶瓷电极绝缘子中的陶瓷。
.点火器可以是任何将气体混合物的温度升高到着火点的部件。目前优选的是指示灯、火花塞、一系列火花塞或这些的组合。
.所述点火器优选地位于燃烧膨胀室的入口附近。在当前优选的实施例中，它是火花塞，更优选地是铂金火花塞，其通过点火线圈连接到12V变压器产生连续的火花。本领域技术员将从汽车行业了解到这项技术。为了确保获得连续点火的最佳机会，在一个实施例中，可以使用多个点火器，优选多个火花塞，最优选3个火花塞。此外，可以使用多种点火器类型，例如火花塞与指示灯一起使用。
.优选地，燃气动力系统连接在所述冷却器和所述混合室之间。这允许使用不需要耐受在冷却之前的炉废气的高温的材料。即使如此，所选择的材料需要在超过580K的温度下确实地保持效果，因此本领域技术员通常会选择通用于燃气轮机工业的材料。在当前优选的实施例中，燃气动力系统是通过皮带连接到包含叶轮的离心式压缩机的电动机。
.在一些实施例中，物质收集室安装在所述燃烧膨胀室和所述二次燃烧排气室之间，所述物质收集室包括气体通道和物质收集容器。更优选地，所述物质收集容器具有至少一个与其紧密结合的磁体，在使用中，所述磁体将流过气体通道的气体中的磁化材料吸入所述物质收集容器中。
.至少一个磁体优选是至少一个电磁体，更优选是一系列的电磁体。优选地，所述一系列的电磁体安装在位于低碳钢板下方的支架上。所述一系列的电磁体由240V A/C主电源供电。
.适应性地，在使用中所述物质收集容器位于所述气体通道的下方。在使用中，主要地，所述物质收集容器优选收集固体物质，更优选地收集活性炭。所述磁体应保持相对较冷的温度，否则可能会停止工作或不起作用。使用水盘的组合有助于保持磁体足够冷以起作用。
.在一些实施例中，本优选实施例中的所述物质收集容器还包括在在排气气流和所述电磁体之间的水盘。即使在电磁铁停止工作之后，水盘也能够保持水中的微粒，例如活性炭。这允许水盘中的水收集颗粒以及用于冷却电磁铁。
.在当前优选的实施例中，U形弯管安装在所述装置中以改变流动方向，更优选地设置于所述物质收集室之前。改变流动方向增加了气体的湍流程度。另一种选择是在物质收集室之前安装叶片以引起湍流。
.优选地，水套安装在所述燃烧膨胀室和所述最下游位置之间，使得正在燃烧中的冷却的炉废气和二次燃烧气体燃料混合物这两者在2秒内冷却，使得从所述装置的出口处离开的气体的温度低于500℃。这有助于防止形成二恶英和呋喃家族的有害化合物。
附图说明
.参考以下附图所示的非限制性实施例描述本发明，其中：
.图1是本发明的二次燃烧装置的立体图。
.图2是本发明的二次燃烧装置与炉子结合的透视图；
.图3是图1的二次燃烧装置的一部分的侧剖视图。
.图4是图1的二次燃烧装置的混合室的侧剖视图。
.图5是图4中以A-A方向展示的喷嘴的放大图。
.图6是位于图3的混合室和叶轮之间的阀的侧剖视图；
.图7是图1的二次燃烧装置中的止回阀的透视图，其中供应管的一部分被移除以显示阀的元件；
.图8是图1的二次燃烧装置中的物质收集室的透视图；和
.图9是图7的物质收集室的侧剖视图。
.图10是未经二次燃烧过程处理的炉子的各种基准排放物的测量值的曲线图。
.图11是结合二次燃烧过程的炉子的各种排放物的测量值的曲线图。
具体实施方式
.参考以下实施例描述本发明。这些实施例仅是可以实施本发明的一种或多种方式的优选实施方案，不应理解为限制本发明要求保护的范围。
.参考图1，二次燃烧装置，通常表示为100，具有通过炉烟道法兰120连接到炉烟道(图1中未示出)的炉烟道入口110。炉烟道入口110是进入到二次燃烧装置100的炉废气的最上游位置。
.与二次燃烧装置100相对的一侧是二次燃烧排气室130，其具有入口140和出口150，出口150是经处理的炉废气离开上述装置的最下游位置。气体(使用中)从炉烟道入口110流到出口150。
.本实施例也可以采用其他的可替代的排气出口。在使用过程中的三个发电连接线160、170、180连接到发电机(未示出)。
.另一种可替代的排气是方式通过炉返回190，在使用中，炉返回190将热气返回到供应炉中以帮助提高炉效率。该连接受到法兰200的影响并且由插入的手动控制阀195所述控制。
.冷却器210具有入口，其为炉烟道入口110，以及出口220。水套230用作冷却元件，泵送水经由进水口240到水套230中。并从出水口250流出到水压缩泵260。
.压缩泵260通过水管线270连接到供水入口280。电动水泵290连接在水管线270和供水入口280之间。手动阀300插入在电动水泵290和供水管线270。
.燃气动力系统，通常表示为310，是离心式叶轮压缩泵，其通过出口220连接到冷却器210。出口320连接到止回阀，止加阀通常表示为325，即，又连接到混合室330。
.混合室330设有三个二次燃烧气体燃料喷射口340和出口350。混合室330的长度为1.3m。
.出口350连接到燃烧膨胀室360，燃烧膨胀室360又通过排气入口380连接到管式热交换器370。热交换器370设有排气出口390、蒸汽管线入口400和连接到蒸汽排气管线411的蒸汽管线出口410。蒸汽发生器连接法兰412、415和417允许蒸汽排气管线411连接到蒸汽驱动的发电机(未示出)。
.蒸汽管线入口400经由蒸汽供应管线420连接到水压缩泵260。蒸汽管线入口400还经由供水管线430连接到手动阀440，手动阀440经由电动水泵290连接到供水系统280。
.U形弯管450的一端与排气出口390连接，另一端与物质收集室460连接。
.在整个附图中，元件之间的连接通常通过配套的法兰来实现的，以常规的方式通过螺母、螺栓和垫圈将配套的法兰连接在一起。但是为了使附图清楚，在附图中示出的法兰连接在图中不一定有附图标记。
.参考图2，其示出了图1的二次燃烧装置100连接到炉子，炉子通常表示为500。为了简洁起见，读者可以参考图1中与二次燃烧装置100相关的附图标记的说明，其在图2中具有相同的含义。为了清楚地示出图2的结构，并非表示在图1中所有的附图标记都在图2中示出。
.炉子500是商业焚烧室的炉子，型号：Proburn Waste Incinerators的MidiWaste Incinerator。它具有连接到门520的传送器510，其可以将用于燃烧的废料(未示出)从传送器510进入到炉燃烧室530，炉燃烧室530又连接到炉排气室540，炉排气室540又连接到炉烟道550。
.炉烟道550连接到炉烟道法兰120。
.炉返回管560和570的一端连接到炉燃烧室530的下端。炉返回管560和570的另一端在法兰200处连接到炉返回管190。
.参考图3，其示出了二次燃烧装置100的一部分。与前面的图中出现的相同附图标记的元件是相同的，在这里不再赘述。读者可以参考前面对这些附图标记的描述。
.燃气动力系统310设有由滑轮(未示出)驱动的叶轮600，滑轮600通过皮带610连接到电动机620。叶轮的额定值至少为580K。叶轮600是Aerotech品牌，型号HP184钢制外壳，叶轮直径500毫米，出口直径120毫米，入口直径150毫米，通过直接驱动器连接到工作参数为415伏4千瓦的电动机620。
.出口320连接到减速器630，减速器630将内管直径减小到100mm并连接到止回阀325。止回阀325包括旋启式闸阀640，旋启式闸阀640与手动球阀650一起用于紧急切断。
.球阀650连接到混合室330。混合室330由SCH10标准尺寸下内径为100mm NB材料为T304L的焊接管所述制成。喷射口，通常由340表示，包括3个喷射器660、670和680。
.在混合室330的下游端是减速器690，其将内径从100mm扩展到200mm。在减速器690上是铂金火花塞700的点火器，其通过点火线圈连接到12V变压器，产生连续火花(未示出)。
.减速器690通向燃烧膨胀室360，燃烧膨胀室360具有耐火陶瓷的陶瓷衬里710。陶瓷衬里710具有200mm NB的内径和在40至48mm之间的衬里厚度。
.陶瓷衬里710容纳在SCH10标准尺寸下内径为300mmNB材料为T304L的焊接管720内，连接到在燃烧膨胀室360的每一端之上的减压器730、740，减压器730、740在SCH10标准尺寸下内径为300×200mm NB材料为T304L。
.通过将外径为200mm的塑料管(未示出)插入焊接管720中形成模具，以生成陶瓷衬里710，这样形成了模具填充腔。在塑料管(未示出)的一端形成泵孔。使用电动搅拌器将可浇铸的高铝低水泥耐火粉末(按权重计：Al2O3 84％，SiO227.5％，CaO 3.3％，Fe2O31.3％，碱度0.23％和TiO21.5％)与水混合，并使水的权重达4.4-5.5％，形成可泵送的浆料，通过泵送孔(未示出)泵送浆料以填充模具(未示出)。一旦填充了模具，泵孔就被密封。搅拌模具直至陶瓷凝固。一旦凝固，则移除塑料管(未示出)，并使用气凝耐火湿砂浆(未单独示出)填充陶瓷衬里710中的间隙和裂缝，气凝耐火湿砂浆包括以下权重的成分：Al2O342％，Fe2O30.7％，CaO(+MgO)0.4％，SiO245％，碱3.5％，TiO21.5％。可以使陶瓷衬里710干燥，并逐渐加热到工作温度，并在工作使用前维持几小时的工作温度。
.燃烧膨胀室360经由排气入口380连接到热交换器370。
.热交换器370设有排气通道750，其由SCH10标准尺寸下内径为200mm NB材料为T304L焊接管围绕而成。水套760围绕着排气通道750，水套760是锥形的SCH10标准尺寸下内径为300mm N材料为T304L焊接管所构成的。水套760容纳蒸汽管线入口400和蒸汽管线出口410，分别又连接到蒸汽供应管线420和蒸汽排出管线411。
.二次燃烧装置的各个部分支撑在管支撑件780、790、800、810和820上，在使用中，管支撑件780、790、800、810和820将排气气流保持在一个大致水平的平面中。虽然这些部件在其他附图中有示出，但为了减少混乱，它们不一定都有附图标记。
.参见图3和图4，其示出了混合室330，在图4中，混合室330的两侧面是球阀650和减速器690(两者在此剖视图中仅部分地示出)。
.喷射口，通常表示为340，包括喷射器660、670和680，各喷射器分别设有成角度的喷嘴900、910和920。成角度的喷嘴900、910和920末端进入到混合室330，并且可以使用各调节螺母(分别为930、940和950)在混合室330内旋转相应地喷嘴，各调节螺母(分别为930、940和950)分别为气密配件(分别960、970和980)。成角度的喷嘴900和910面向外部的，而喷嘴1000是面向侧面的。成角度的喷嘴900和910被配置为在使用过程中使混合室330中的气体同心旋转，而喷嘴1000被配置为将湍流引入到混合室330中的气体。
.喷射器660、670和680由SCH10标准尺寸下内径为25mm NB材料为T304L焊接管构成。喷射器660、670和680相互间隔200mm并且与腔室330的中心线成45°的角度。混合长度990限定在成角度的喷嘴900和混合腔室330的端部之间，约为0.48米的长度。
.喷嘴900、910和920由金属构成，各喷嘴在其末端具有内径减少10mm的内径(仅针对喷嘴920示出了末端1000，但是其他的喷嘴是类似地配置的)。
.参见图6和图7，其示出了止回阀，通常表示为325，包括连接在燃气动力系统的出口320和混合室330之间的旋启式闸阀640和球阀650。旋启式闸阀640和球阀650可独立操作。
.球阀650设有手柄1100，手柄1100连接到在座1125中的球1110，座1125设有通孔1120，通孔1120为开放式结构，允许气体通过球阀650。如果手柄1100像图中所示那样旋转90度，通孔1120将会被座1125堵塞，并且球阀650将处于关闭状态(未示出)。
.旋启式闸阀640设有铰链1130，铰链1130用密封板1150铰接密封翼片1140.密封板1150具有注孔1160。连接管道1170(仅部分地在图7中示出)将旋启式闸阀连接到球阀650。
.密封翼片1140基本上是圆形的，直径为91mm，而注孔1160的直径为92mm。在使用中，密封片1140不能回摆到排放气流的法线方向的上游位置，因为它的设计是抵靠密封板1150而密封的。
.铰链1130是以非常小的对角线切割的，在没有气体移动的情况下导致翼片1140在其自身重量下闭合。这与HICKEY的专利US284084描述的原理相同，其完整地引用到本说明书中。
.一旦气体流动开始，挡板1140将打开并且将随着气体流动保持打开的状态。在背压的情况下，挡板1140将闭合。因为挡板1140是抵靠密封板1150(用作直径小于注孔1160的法兰)密封的，挡板1140的直径略小于连接管1170的直径。
.参见图8和图9，物质收集室460安装在U形弯管450和燃烧排气室入口140之间。气体通道1200允许气体在U形弯管450和燃烧排气室入口140之间通过。
.Techstylegroup的三个电磁铁1210、1220、1230是240V A/C商用电磁基础功率电源13500N磁力，三个电磁铁1210、1220、1230位于材料厚度为6mm的不锈钢密封外壳1240中。水盘1250位于气体通道1200下方，气体通道1200提供恒定的水供应以替换在运行期间蒸发掉的水。
使用过程
.参见附图，在使用中，由输送机510供待焚烧的废料(未示出)给炉子500。废料(未示出)经由门520进入到炉燃烧室530燃烧。
.炉废气(未示出)和由燃烧产生的颗粒通过炉排气室540进入炉烟道550.炉废气(未示出)通过炉烟道入口进入二次燃烧装置100，炉烟道入口110是炉废气(未示出)进入到二次燃烧装置100的最上游位置。
.炉废气进入到冷却器210，由冷却套230的水冷却，水由水压缩泵260泵送到进水口240中，与炉废气交换热量并通过出水口250离开冷却套230。
.压缩泵260使水管线之间的水压和水平面相等。水由压缩泵260驱动，经由热水出口250，通过蒸汽供应管线420流到到热交换器370的蒸汽管线入口400。
.为了获得最佳结果，通过冷却器210将炉废气冷却到340K至395K之间。冷却的炉废气经由出口220并被吸入到燃气动力系统310中。
.电动机620驱动叶轮600，以通过燃气动力系统从冷却器210中抽取冷却的炉废气，并向前推动其流经出口320。
.被推动的冷却的炉废气经过减速器630并经过止回阀325。
.在二次燃烧装置100的回吹的情况下，旋启式闸阀640通过上游回吹的力闭合，使得密封翼片1140铰接关闭并密封密封板1150，防止炉废气通过注孔1160返回到炉子。一旦回吹压力减小到小于由燃气动力系统310产生的回吹压力，密封翼片1140铰接再次因上游炉废气施加的压力而开启。密封翼片1140设计得尽可能轻，同时仍可以具有足够的保护性能，防止回吹。
.通过将手柄1100从其打开位置旋转90°(如图6所示)到其关闭位置来也可以实现紧急切断，从而将二次燃烧装置隔离在止回阀325的下游。
.被推动的冷却的炉废气进入混合室330，并与由喷射口340提供的二次燃烧气体混合，二次燃烧气体经由三个喷射器660、670和680(分别)从喷嘴900,910和920(分别)喷出。喷嘴成角度以对二次燃烧气体施加旋涡运动，这有助于其与炉废气混合。
.出于本实施例的目的，二次燃烧气体是氢气或具有以下重量百分比的CO/H2混合物：氢气含量55-65％，一氧化碳含量30-35％。
.在使用之前，使用调节螺母930、940和950调节喷嘴900、910和920在混合室330内成角度，这角度取决于与二次燃烧的气体混合的冷却的炉废气的体积、密度和组成。通过二次燃烧反应发出的炽火声的强度来判断最佳燃烧。燃烧过程的效率随着炽火声的强度增加而提高。
.应该注意的是，调整喷嘴和炉废气的流速以确保炉废气已经冷却，使得任何喷嘴900、910和920附近的炉废气都不高于二次燃烧气体的着火点，安全裕度为不超过395K。
.二次燃烧气体和炉废气进入混合室的混合比和流速不是固定的，取决于燃烧的废产物的类型。比率和流量将会增加或减少，以实现最强烈的可听“炽火声”。
.混合气体经由出口350离开混合室并进入减速器690。铂金火花塞700持续产生火花并为混合气体提供点火源。
.点燃混合气体并在燃烧膨胀室360中膨胀。这种点火反应是放热的并产生相当多的热量。陶瓷衬里710用作隔热层，避免造成SCH10标准尺寸下内径300mm NB材料为T304L的焊接管720的严重损坏。燃烧后的混合气体变成废气。
.驱动废气到管式热交换器370且废气经由废气入口380进入到排气通道750。
.水从蒸汽管线入口400流入，并分别由水压缩机泵260和电动水泵290驱动，从蒸汽供应管线420和供水管线430引入到水套760。
.由水套760中的水冷却气体通道750中的废气。通过此冷却过程，水套760中的水被加热成蒸汽。
.蒸汽经由管线出口410从水套760排出，并在蒸汽排气管线411中通行。蒸汽发生器的连接法兰412、415和417，供应蒸汽到连接蒸汽驱动的发电机中(不是如图所示)发电，连接法兰412、415和417与蒸汽排气管线411连接。
.冷却的废气经由废气出口390从热交换器370排出，并且穿过U形弯管450进入到物质收集室460，并且沿着气体通道1200朝向燃烧废气室入口140流动。
.施加有240V A/C电源的三个电磁铁1210、1220、1230磁性吸引在气体通道1200的废气中的电离和/或磁化材料。电离和/或磁化的材料进入到其中具有水的水盘1250，并防止一旦240V A/C电源关闭时电离和/或磁化材料从水中逸出。
.废气通过燃烧排气室入口140从物质收集室460排出，进入燃烧排气室130.一些气体通过发电机连接部件160、170和180供给发电机。另外一些剩余的废气则进入到燃烧排气室130经由入口140通过炉返回部件190、炉返回管560和570并进入炉燃烧室530的下端，并用作加热的燃烧气体以有助于炉效率。
.经由入口140进入到燃烧排气室130的另一数量的剩余废气经由出口150排放到大气中。
实验结果H2/CQ
.由独立测试实验室SIMTARS(ABN 59 020 847 551，位于澳大利亚昆士兰州)进行二次燃烧装置和过程的功效测试。实验室评估了可燃气体系统在燃烧混合废料时减少大气排放的效率，包括一般气体(CO，CO2，NOx，总VOCS和H2S)和颗粒物质(PM)。
.实验发现：如果在从低温启动时二次燃烧设备不暴露于炉排放物，则二次燃烧设备最容易启动。在二次燃烧装置已经开始运转之后，再添加的排放物有助于防止火花塞700产生结垢。如果火花塞700有结垢，则可以使用氧乙炔引燃器来启动二次燃烧装置。火花塞700通过二次燃烧过程在高温下去除结垢。
.在测试期间上游炉500中的混合废料是：轮胎和其他橡胶材料、塑料、小铅电池、聚苯乙烯/包装泡沫、煤、浸在油底壳油中的碎布和其他一般废物。
.通过比较，自由流过二次燃烧装置的未处理的基准排放物和二次燃烧气体与当二次燃烧装置使用了二次燃烧气体时所述获得的那些混合物，来计算去除效率。CO/H2混合物包括：氢含量55-65％和一氧化碳含量30-35％。测试结果列于表2中。
.叶轮600以50Hz驱动来进行此次测试。
.测试参数根据如表1所示的各种标准进行。
表1：测试方法
参数 测试方法 IS0质量标准 分析 评论 NATA
采样水平标准 AS 4323.1 ISO9096 1 A,B 是的
气体速度和温度 USEPA方法2 IS010780 1 Nil 是的
气体密度 USEPA方法3 - 1 Nil 是的
氧气和二氧化碳 USEPA方法3A - 1 B 是的
烟囱水蒸汽 USEPA方法4 - 1 Nil 是的
颗粒物总和 AS 4323.2 ISO9096 1 A,B 是的
氮的氧化物-N〇2 USEPA方法7E - 1 C 是的
一氧化碳 USEPA方法10 - 1 C 是的
挥发性有机物 USEPA方法18 - 1 Nil 是的
硫化氢 USEPA方法18 - 1 Nil 是的
表2：二次燃烧气体CO/H2的试验结果
.在测试结束时，炉子500中残留的只有几把来自电池的白色的灰烬/碳质材料和来自轮胎的金属线。
.图10示出了表2中在一段时间内的基准排放物的一些参数。
.图11示出了表2中在一段时间内的二次燃烧排放物的一些参数。
.图10和图11中所示的排放物的变化是由于在炉子500中燃烧的材料的不均匀性质。应当注意的是，图10中的百万分率(ppm)测量的比例和图11是不同的。
实验结果H2
.进一步的测试是为了证明使用不同的二次燃烧气体，即氢，的二次燃烧设备的性能。
.对于以下测试，使用Testo 330i LX A高级烟气分析仪套件，从排气烟囱中获得结果。由于传感器的结垢问题，无法获得基准数据，但是预计的结果与表2中在前面测试中获得的结果是相似的。
.表3显示了此次测试的结果。当结果是稳定后获取此结果。
表3：
.与我们的直觉相反的是，二次燃烧过程表现得越来越好了，更多的排放物从炉子500中释放出来。当将完整的塑料瓶添加到炉子500中时CO值下降。同样地，车辆轮胎的碎片越多地加入到炉中，效果越好。
.虽然从烟囱中不可能获得基准定量排放物的数据，但当炉子500燃烧橡胶轮胎时而二次燃烧过程不工作时，正在进行测试的工厂很快就会充满有毒的黑烟。这样的程度是不可能在几米之外的地方找出视觉上的细节。这需要疏散遮挡物。相比之下，当二次燃烧过程运行时，排放物清晰，测试人员可以舒适地留在工厂。
.在50Hz下，在混合室330中发生二次燃烧而不是在燃烧膨胀室360中。这是预期的行为，因为相比前面测试中所使用的相对惰性较重的CO/H2气体，氢气具有更小的惰性。
.对于此次测试，叶轮600以60Hz驱动，导致比表2中的CO/H2测试具体更高的流速。在此更高的流速下，燃烧准确地发生在燃烧膨胀室360中。
.由于叶轮速度600的增加，堆叠处的排气流速为3.36Nm3/min，略高于表2中的测试结果。。在表3的最后测试中将流速为0.54Nm3/min的氢气引入到引入混合室330中。
.通过使水盘1250干燥并且电磁铁1210、1220、1230不起作用，在物质收集室460不起作用的情况下进行另外的测试。结果显示，一氧化碳排放量增加到约800ppm-1,000ppm，远远高于前面测试所预期的不到100ppm的数值，但远低于表2中2,250ppm的基准读数。
.在物质收集室460不起作用情况下，来自炉子500的烟雾排放量相对较低，因为与早期测试相比大部分炉子燃料已被燃烧，并且基于先前的结果表明，排放浓度越高二次燃烧过程的效率越高，这也有助于提高排放。
其他的定性测试和为测试目的所做的修改
.通过对一氧化碳输出值的监测，进一步进行了定性试验，结果表明：增大喷嘴压力、减小喷嘴孔径，提高了效率。减少喷嘴的数量会降低二次燃烧过程的效率。
.二次燃烧过程使用氧-乙炔指示灯代替火花塞700所进行的，结果没有明显变化。
.使用围绕减速机690周向间隔的两个或三个火花塞700，也略有提高二次燃烧过程的效率，特别是在其冷启动阶段。
.一旦燃烧开始并且处于其工作温度，叶轮就被允许自由运行。在使用CO/H2的情况下，二次燃烧过程吸收了足够的材料以充分发挥作用。使用氢气时可以自由运转叶轮。
.应该理解，本领域的技术人员对上述示例进行修改仍然落入本发明的范围内。
.应当理解，本发明广泛地包括在本说明书中描述的部件、要素和特征，当与涉及该领域的现有技术相比时，这些部件、要素和特征应该有助于说明本说明文所述的本发明的新颖性。
工业适用性
.本发明适用于工业，特别是产生气体排放物的工业，这些工业在释放到环境中之前需要加工成危害较小的形式。有许多行业生产这种气体，并且通常有法规要求减少有毒或对环境有害的气体排放。另外，工业过程产生适用于后燃烧气体燃料的气体，例如氢气或一氧化碳和氢气，可能允许工业之间的协同作用。本发明有助于满足至少一些将气体排放物释放到环境中的法规要求。

Claims (50)

1.一种二次燃烧装置，包括：
a)炉烟道入口(使用中)连接到炉子并允许炉废气进入所述二次燃烧装置，从而限定(使用中)进入所述装置的炉废气的最上游位置；
b)包括入口和出口的二次燃烧排气室，所述出口限定(使用中)离开所述装置的经处理的炉废气的最下游位置，使得气体(使用中)在所述最上游位置和所述最下游位置之间流动；
c)冷却器，包括连接到所述炉烟道入口的入口、出口和冷却元件；
d)混合室，包括连接到所述冷却器出口的入口、出口和位于所述混合室入口的下游的二次燃烧气体燃料喷射口，在使用中，所述混合室引入炉废气并将炉废气与二次燃烧气体燃料混合；
e)插在所述冷却器出口和所述混合室入口之间的止回阀，所述止回阀被配置为基本上仅允许气体从所述冷却器流到所述混合室的一个方向上流动；
f)燃烧膨胀室，包括连接到所述混合室出口的入口和连接到燃烧排气入口的出口；
g)位于所述混合室或所述燃烧膨胀室内的所述燃料喷射口的下游的点火器；
h)连接到所述二次燃烧装置的燃气动力系统，被配置为在使用中驱动炉废气和来自所述炉烟道入口的颗粒下游通过所述二次燃烧装置并且到达二次燃烧排气出口；
i)其中，由垂直于气流的所述燃烧膨胀室的内壁所界定的燃烧膨胀室横截面积的众数，大于由所述混合室的内壁和垂直于气流的排气所限定的混合室横截面积的众数；和
j)其中，由垂直于气流的所述燃烧排气室的内壁所界定的燃烧排气室横截面积的众数，大于所述混合室横截面积的众数。
2.如权利要求1所述的二次燃烧装置，其中所述燃烧膨胀室的横截面积的众数的比例大于所述混合室的横截面积的众数的比例。
3.如权利要求1或2所述的二次燃烧装置，其中所述燃烧膨胀室的横截面积的众数至少是所述混合室的横截面积的众数的两倍。
4.如前述权利要求中任一项所述的二次燃烧装置，其中所述燃烧排气室的横截面积的众数至少是所述混合室的横截面积的众数的两倍。
5.如前述权利要求中任一项所述的二次燃烧装置，其中所述二次燃烧排气室出口连接到排气烟道烟囱。
6.如前述权利要求中任一项所述的二次燃烧装置，其中所述炉子和排气烟囱之间的排气通道与空气隔绝，使得没有额外的氧气被引入系统。
7.如前述权利要求中任一项所述的二次燃烧装置，其中所述冷却元件是蒸汽管线热交换器。
8.如前述权利要求中任一项所述的二次燃烧装置，其中所述混合室的长度在0.3米到1.5米之间。
9.如前述权利要求中任一项所述的二次燃烧装置，其中所述混合室的长度在0.8米到1.5米之间。
10.如前述权利要求中任一项所述的二次燃烧装置，其中所述二次燃烧气体燃料喷射口在所述混合室内具有至少一个喷嘴。
11.如权利要求10所述的二次燃烧装置，其中，所述至少一个喷嘴成角度以使在使用中的二次燃烧气体燃料至少部分径向垂直于炉废气的流动方向旋转。
12.如前述权利要求中任一项所述的二次燃烧装置，其中存在三个二次燃烧气体燃料喷射口带有喷嘴。
13.如权利要求12所述的二次燃烧装置，其中，所述燃料喷射口沿炉废气的蔓延方向扩展，间隔为0.1-0.3m。
14.如权利要求10至13中任一项所述的二次燃烧装置，其中所述至少一个喷嘴成角度以使所述二次燃烧气体燃料在大致下游方向上旋转。
15.如权利要求12或13所述的二次燃烧装置，其中一个所述喷嘴指向与其它喷嘴倾斜的方向，以产生湍流。
16.如权利要求10至15中任一项所述的二次燃烧装置，其中所述至少一个喷嘴的角度能够变化。
17.如前述权利要求中任一项所述的二次燃烧装置，其中所述燃烧膨胀室的内部是陶瓷衬里的。
18.如权利要求17所述的二次燃烧装置，其中所述燃烧膨胀室是内部铸造的陶瓷衬里。
19.如权利要求17或18所述的二次燃烧装置，其中所述燃烧膨胀室的内部衬里使用高岭陶瓷粘土。
20.如前述权利要求中任一项所述的二次燃烧装置，其中所述点火器位于所述燃烧膨胀室的入口附近。
21.如前述权利要求中任一项所述的二次燃烧装置，其中所述点火器是指示灯、火花塞、一系列火花塞或这些的组合。
22.如权利要求21所述的二次燃烧装置，其中所述点火器是铂金火花塞。
23.如权利要求21所述的二次燃烧装置，其中所述点火器是三个火花塞。
24.如前述权利要求中任一项所述的二次燃烧装置，其中物质收集室安装在所述燃烧膨胀室和所述二次燃烧排气室之间，所述物质收集室包括气体通道和物质收集容器。
25.如权利要求24所述的二次燃烧装置，其中所述物质收集容器设有至少一个与其紧密关联的磁体。
26.如权利要求25所述的二次燃烧装置，其中所述磁铁是至少一个电磁铁。
27.如权利要求26所述的二次燃烧装置，其中所述物质收集容器包括在废气流和至少一个电磁铁之间的水托盘。
28.如前述权利要求中任一项所述的二次燃烧装置，其中U形弯管安装在所述装置中。
29.如权利要求28所述的二次燃烧装置，其中所述U形弯管位于所述物质收集室之前。
30.如前述权利要求中任一项所述的二次燃烧装置，其中水套安装在所述燃烧膨胀室和所述最下游位置之间。
31.一种二次燃烧的方法，包括以下步骤：
a)通过炉子的炉烟道入口进料炉废气，所述炉子允许炉废气进入二次燃烧装置，从而确定炉废气进入所述装置的最上游位置；
b)从二次燃烧排气室的出口排出经处理的炉废气，所述二次燃烧排气室包括入口和所述出口，所述出口限定离开所述装置的经处理的炉废气的最下游位置，使得气体在所述最上游位置和所述最下游位置之间流动；
c)将炉废气送入冷却器，所述冷却器包括源自所述炉烟道入口的入口、出口和冷却元件，并冷却所述炉废气；
d)将冷却的炉废气送入混合室，所述混合室包括连接到所述冷却器的出口的入口、出口和位于所述混合室入口的下游的二次燃烧气体燃料喷射口，并将冷却的炉废气与二次燃烧气体燃料混合；
e)通过使气体通过插在所述冷却器出口和所述混合室入口之间的止回阀来防止气体回流，所述止回阀被配置成允许气体基本上仅从所述冷却器流到所述混合室的一个方向上流动；
f)使已混合的冷却炉废气和二次燃烧气体燃料进入到燃烧膨胀室，所述燃烧膨胀室包括连接到所述混合室出口的入口和连接到燃烧排气入口的出口；
g)使用位于所述混合室或所述燃烧膨胀室内的燃料喷射口下游的点火器，点燃所述已混合的冷却炉废气和二次燃烧气体燃料；
h)通过连接到所述二次燃烧装置的燃气动力系统，在所述二次燃烧的方法中驱动燃气，所述燃气动力系统驱动来自所述炉烟道入口的气体下流通过所述二次燃烧装置并且到达二次燃烧排气出口；
i)其中，正在燃烧中的冷却炉废气和二次燃烧气体燃料混合物通过所述燃烧膨胀室自由膨胀，因为由垂直于气流的所述燃烧膨胀室的内壁所界定的燃烧膨胀室横截面积的众数，大于由所述混合室的内壁和垂直于气流的排气所限定的混合室横截面积的众数；和
j)其中，已燃烧的冷却炉废气和二次燃烧气体燃料混合物自由地离开所述燃烧膨胀室，因为由垂直于气流的所述燃烧排气室的内壁界定的燃烧排气室横截面积的众数，大于所述混合室横截面积的众数。
32.如权利要求31所述的二次燃烧的方法，其中，所述燃烧排气室出口连接到与所述炉子的入口流体连通的排气烟道烟囱，使得至少一些处理过的炉废气再循环到所述炉子中。
33.如权利要求31或32所述的二次燃烧的方法，其中所述混合室中的氧含量低于大气氧含量。
34.如权利要求33所述的二次燃烧的方法，其中，所述炉子和排气烟囱之间的排气通道与空气隔绝，并且没有额外的氧气被引入系统。
35.如权利要求31至34中任一项所述的二次燃烧的方法，其中，所述排气通道至少与所述膨胀室的横截面积相同，使背压最小化。
36.如权利要求31至35中任一项所述的二次燃烧的方法，其中，至少一些经处理的炉废气用作发电机的热源。
37.如权利要求31至35中任一项所述的二次燃烧的方法，其中，通过所述冷却器将炉废气冷却至360K至395K之间。
38.如权利要求31至37中任一项所述的二次燃烧的方法，其中，所述二次燃烧气体燃料在所述混合室内至少部分地径向垂直于所述炉废气的流动方向旋转。
39.如权利要求31至38中任一项所述的二次燃烧的方法，其中，所述二次燃烧气体燃料是能够在空气中燃烧的气体，其在STP标况下的空气火焰温度至少为1950℃。
40.如权利要求39所述的二次燃烧的方法，其中所述二次燃烧气体燃料选自：丙烷、丁烷、甲烷和丙烷/丁烷混合物。
41.如权利要求31至38中任一项所述的二次燃烧的方法，其中，所述二次燃烧气体燃料是能够在空气中燃烧的气体，其在STP标况下的空气火焰温度至少为2000℃。
42.如权利要求41所述的二次燃烧的方法，其中所述二次燃烧气体燃料选自：CO/H2混合物(氢含量55-65％和一氧化碳含量30-35％)、氢气、乙炔、丙烷、氰和二氰乙炔。
43.如权利要求31至42中任一项所述的二次燃烧的方法，其中，所述二次燃烧气体燃料在STP标况下的空气中的着火点大于480℃。
44.如权利要求43所述的二次燃烧的方法，其中所述二次燃烧气体燃料是CO/H2混合物(氢含量55-65％和一氧化碳含量30-35％)或氢。
45.如权利要求31至44中任一项所述的二次燃烧的方法，其中，所述炉废气已冷却了且充分混合，使得喷嘴附近的炉废气的温度不高于二次燃烧气体的着火点。
46.如权利要求45所述的二次燃烧的方法，其中，所述炉废气已冷却了并且充分混合，使得喷嘴附近的炉废气的温度不超过395K。
47.如权利要求31至46中任一项所述的二次燃烧的方法，其中，喷嘴的角度是能够变化的，并且所述喷嘴被调节以基于由二次燃烧反应所发出的增加的炽火声来实现最佳燃烧。
48.如权利要求31至47中任一项所述的二次燃烧的方法，其中物质收集容器收集所述燃烧膨胀室的下游的颗粒，所述颗粒通过电磁场被吸入所述容器并被水捕获。
49.如权利要求48所述的二次燃烧的方法，其中，在所述物质收集容器之前正在燃烧中的冷却炉废气和二次燃烧气体燃料混合物的湍流程度是增加的。
50.如权利要求31至49中任一项所述的二次燃烧的方法，其中，正在燃烧中的冷却炉废气和二次燃烧气体燃料混合物通过与位于所述燃烧膨胀室和所述最下游位置之间的水套接触而被冷却，使得已燃烧的冷却炉废气和二次燃烧气体燃料混合物在2秒内被冷却，使得气体在低于500℃的温度下离开所述装置的出口。
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