CN112432187A - 一种适用于高浓度有机废气处理的高功率表面燃烧系统 - Google Patents

Abstract

一种适用于高浓度有机废气处理的高功率表面燃烧系统，包括网格化的表面燃烧器组合、有机废气阀组、助燃气阀组、空气配风系统、点火器模块、排气模块、余热回收模块；其中，网格化的表面燃烧器组合由分割的金属纤维头部和对应分割的预混室拼接的一体燃烧器；有机废气阀组、助燃气阀组、空气配风系统分别与表面燃烧器的气体混合室相连，并将有机废气、助燃气、空气混合后，输送至表面燃烧器进行焚烧，点火器模块设置于表面燃烧器上部一定区域；网格化的表面燃烧器组合外围配置排气模块，排气模块内部设置余热回收模块，最终实现有机废气的达标排放。

Description

一种适用于高浓度有机废气处理的高功率表面燃烧系统

技术领域

本发明涉及有机废气治理技术领域，特别是一种适用于高浓度有机废气处理的高功率表面燃烧系统。

背景技术

在有机化学品的生产、储运、装卸环节，有机组分会挥发进入大气，有机组分进入大气后，参与大气化学反应，导致雾霾频发。典型的应用场景如：码头、汽车、火车的油品装卸；生产过程的中间产品及产成品油品罐区储存。典型的组分如：原油、汽油、柴油、航煤、三苯、及其他挥发性组分。

上述典型使用环境产生的有机废气具有浓度高、波动大等特点。针对这种变化较大的废气，之前主流采用油气回收工艺，如吸附法（如CN102764562A）、冷凝法（如CN101342427B）、膜法（如CN204502711U）进行回收处理。国际主流的排放标准介于10g/m3至30g/m3范围内，前述的各种油气回收工艺对高浓度废气的降浓、减排有非常好的效果。但是随着最新的石化标准，如GB 31570-2015 （石油炼制工业污染物排放标准）、GB 31571-2015（石油化学工业污染物排放标准）、及各地区性的地方标准出台，原有的排放标准已经难以适用，现行主流的排放标准均已低于120mg/m3。

随着新标准的出台，原有的油气回收工艺（吸附法、冷凝法、膜法及组合工艺）由于回收工艺本身的局限性和回收工艺末端吸附剂本身的特点，在达标排放方面逐渐显现出弊端，特别是针对类似原油、轻质石脑油之类C2/C3类轻组分含量较高的油品，单纯的回收组合工艺基本不可能达到最新的排放要求。

基于最新的排放标准，新型的针对高浓度油气的工艺逐渐开始使用，如基于冷凝回收、吸附吸收与热力、催化氧化的组合技术。但是，上述工艺均采用常规的油气回收工艺（吸附法、冷凝法、膜法及组合工艺）与现有的焚烧工艺（蓄热燃烧技术、催化燃烧技术）的组合，焚烧系统对尾气入口浓度有严格的限制，导致上述燃烧技术的在本专利所述的高浓度废气领域推广应用存在较多的限制。同时，现有的蓄热燃烧及催化燃烧采用的燃烧器是燃气与空气经过燃烧头进入燃烧室后混合燃烧，燃烧室的高温停留时间，火焰温度场分布不均匀，助燃空气混合不均匀等问题，导致烟气中NO_X、VOCs排放超标等问题时有发生。

目前，新型金属纤维燃烧器采用预混式燃烧方式，燃烧组分与空气在燃烧前充分混合，由于纤维层的广泛的微孔结构特征，在低氮燃烧控制、超低排放控制方面有非常好的效果；同时，金属纤维的柔性结构使燃烧器的头部可以做成任何形状，如平面、扁平形、圆筒形、圆锥形、凹形、瓦楞形等。

但是，由于金属纤维制造工艺问题，当单位燃烧热值超过4MWH时，燃烧器一般制作成圆筒形，通过圆筒长度提高燃烧器的热负荷，这种设计在稳定的、低单位负荷的领域可以实现稳定的燃烧；但对于本专利所述的高浓度有机废气领域，废气热值变化频繁，废气风量操作范围大，类似的设计将导致燃烧器极易发生回火或燃烧器寿命大幅降低。因此本专利开发一种新型的适用于高浓度有机废气处理的高功率表面燃烧系统，以实现上述领域的有机废气的达标排放。

发明内容

本发明提供一种适用于高浓度有机废气处理的高功率表面燃烧系统，具有灵活的处理能力、灵活的废气热值通量、占地面积小的特点。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种适用于高浓度有机废气处理的高功率表面燃烧系统，其特征在于，包括网格化的表面燃烧器组合、有机废气阀组、助燃气阀组、空气配风系统、点火器模块、排气模块、余热回收模块，其中，网格化的表面燃烧器组合由分割的金属纤维头部和对应分割的预混室拼接的一体燃烧器。

所述的网格化的表面燃烧器组合基于独立的表面燃烧器形成的燃烧器组，每个表面燃烧器均可以独立运行。

所述的独立的表面燃烧器数量为两组或多组。

所述的独立的表面燃烧器由金属纤维头部和气体混合室构成，金属纤维头部通过金属骨架形式固定于气体混合室末端，气体混合室另一侧设置有机废气、助燃气、空气气体入口，三种来源的气体在气体混合室实现充分混合，并通过混合室末端的金属纤维头部实现充分燃烧。

所述的有机废气为烷烃类化合物与氮气、空气、其他惰性气体的混合气，其中，烷烃类化合物的浓度范围介于0%至饱和浓度之间。

所述的助燃气为天然气，丙烷气，瓦斯气，燃料气等可燃性有机气体。

当系统运行负荷低于设计负荷时，可选开启一组或多组独立的燃烧器，以实现高功率燃烧器的灵活操作。当仅开启部分独立燃烧器时，未运行的燃烧器关闭有机废气、助燃气管路阀门，部分开启空气入口阀门，并维持最低的空气风速，以避免发生燃烧器回火。所述的风机最低运转负荷需维持单位风速大于一定的值，一般的，需大于所有燃烧组分的最大回火速度。

所述的独立表面燃烧器的金属纤维头部形状一致，且可拼接为一体且内部无空隙的平面，如正方形、长方形、扇形、圆形等。优选采用正方形或扇形结构。拼接后的平面为正方形、长方形、圆形。

如本专利所述的高功率表面燃烧系统，其设计操作负荷大于4MWH，优选设计操作负荷大于8MWH。当操作负荷低于4MWH时，采用单一的表面燃烧器即可实现系统的稳定运行。

如本专利所述的高功率表面燃烧系统，其设计操作负荷不大于100MWH，优选设计操作负荷不大于80MWH。

特殊的，如本专利所述的高功率表面燃烧系统，当金属纤维头部拼接后的平面为圆形时，设计操作负荷不大于60MWH。当金属纤维头部拼接后的平面为正方形时，设计操作负荷不大于80MWH。当金属纤维头部拼接后的平面为长方形时，设计操作负荷不大于100MWH。

当设计操作负荷大于100MWH时，采用多组高功率表面燃烧系统以实现系统的稳定操作。

所述的独立表面燃烧器分别设置独立的气体混合室，以实现废气、助燃气、空气的混合；有机废气阀组、助燃气阀组、空气配风系统分别与气体混合室相连。

所述的气体混合室由一段式混合器或多段式混合器构成，在气体混合室内实现有机废气、助燃气、空气三种气体的有效混合。混合器采用通径直管结构、文丘里结构、扩散管结构的一种或多种组合，并且可选在混合段增加扰流结构实现更加均匀的气体混合。

一般的，本发明所述的三种气体有如下关系，空气风量大于有机废气风量，远大于助燃气风量。对应的，空气管道直径，大于有机废气管道直径，大于助燃气管道直径。

因此，可选的，在气体混合室内，三种气体按照上述比例关系进行梯级混合。即，有机废气与助燃气首先在一级混合段实现预混合；预混合后的混合气进一步与空气在二级混合段实现混合。

一般的，混合室长径比大于2：1。

由于本专利所述的有机废气具有高热值特点，助燃气在运行过程中是非必须的。助燃气体根据燃烧室的运行情况，对燃烧热值进行补充。

所述的有机废气阀组、助燃气阀组分别配置于各独立表面燃烧器的气体混合室前端，并实现各气路的流量控制和参数（含温度、压力、浓度等）监控。

所述的有机废气通过有机废气阀组实现流量控制和参数监控；所述的助燃气通过助燃气阀组实现流量控制和参数监控。

所述的有机废气阀组配置自动控制阀门、流量监控仪表，可选配置压力监控仪表、浓度监控仪表、温度监控仪表、阻火器等设施。有机废气阀组通过管道直接与气体混合室相连。

所述的助燃气阀组配置自动控制阀门，可选配置压力监控仪表、流量监控仪表、温度监控仪表、阻火器等设施。助燃气阀组通过管道直接与气体混合室相连。

所述的空气通过空气配风系统实现流量控制和参数（温度、流量、压力等）监控。通过独立的风机系统或统一的风机系统至各独立的气体混合室，由独立的风阀控制各独立气体混合室的空气风量。

优选的，所述的空气配风系统优先其他各模块运行，并在系统停机时最后关闭。即，在燃烧系统点火前，空气配风系统优先运行一定的时间，在燃烧系统关闭后，空气配风系统继续运行一定的时间，以保证系统的运行安全。

所述的高功率燃烧器系统运行基于有机废气的总热值HT自动调节独立燃烧器的开关及运行负荷。

独立燃烧器的开启及系统的自动调节基于以下两种可选方式实现：

独立燃烧器的设计负荷不大于HD，独立燃烧器的数量为N，其中，N>1。（HD：MWH）

高功率燃烧器的设计负荷：HT=N X HD（HT：MWH）。

（1）有机废气的总热值HTa（HTa：MWH）估算

设计阶段估算油气的单位热值Ha（Ha：MW/m3有机废气）：

，

其中，油气中共有n个有机组分，k为油气中第k个组分，Hak为1m3油气中的第k个组分的最大可能热值，C0为1m3油气中的最大可能浓度；

监控有机废气的流量F（F :m3/h）、浓度C（C：g/m3）等参数；

计算油气中的总热值：HTa=Ha X F X（C/C0）；

运行过程中，独立燃烧器开启数量为：n=取整（HTa/HD）+1。n不大于N；

在运行过程中，根据有机废气的流量F自动调节独立燃烧器的开启数量；

在运行过程中，油气组分波动导致真实燃烧热值HTa偏离设计值HT，其表现为燃烧室的燃烧温度不能保持，为保证系统的稳定运行，适当补充助燃气至燃烧系统，以维持燃烧热值的稳定，保证系统的运行负荷在设计范围内。

（2）燃烧室的温度T

根据设计条件下的有机废气组分估算设计负荷条件下的燃烧温度TD；

估算单一独立燃烧器运行，其他燃烧器待机条件下的燃烧温度TDMin；

燃烧室温度上限设定：Ta1，其中，Ta1=TD+T01；T01为0℃至200℃的某固定值；

燃烧室的温度下限设定：Ta2，其中，Ta2=TDmin-T02；T02为0℃至200℃的某固定值；

通过监控燃烧室的温度T自动调节系统的运行情况；为实现燃烧室温度精确监控，优先靠近各独立燃烧器侧分别设立温度监控T1，T2，T3...；

当Max{ T1，T2，T3…}>Ta1，且系统未满负荷运行时，开启新独立燃烧器，增大系统运行负荷；

当Min{ T1，T2，T3…}> Ta1，或系统满负荷运行时，调整甚至关闭最后一组独立燃烧器废气进气阀门，降低系统运行负荷；

当Max{ T1，T2，T3…}<Ta1，调整最后一组独立燃烧器的进气阀门，降低系统运行负荷；

当Min{ T1，T2，T3…}<Ta2，逐次关闭独立燃烧器的进气阀门，降低系统运行负荷，至可以维持系统温度高于温度设定下限；并且开启运行的独立燃烧器的助燃气系统，维持相应燃烧室温度至设计温度TD；

当Max{ T1，T2，T3…}<Ta2，关闭所有独立燃烧器的进气阀门，开启助燃气系统，至可以维持系统温度高于温度设定下限；或关闭系统。

所述的点火器模块为低功率燃烧器，配置于燃烧室内部靠近表面燃烧器金属纤维燃烧面上部一定区域，由点火器模块实现高功率表面燃烧系统的安全稳定启动。

所述的点火器模块为引射式燃气燃烧器、配气式燃气燃烧器或其他小型低功率燃烧器的一种。其中点火模式为高能点火器、内传焰式点火器或其他点火形式。

所述的点火器模块为长明灯运行模式或间断运行模式。

所述的点火器模块数量为1台或N台。N为独立燃烧器的数量。当点火器数量为1台时，点火器布置于第一点火独立燃烧器区域。当点火器数量为N台时，点火器模块布置于各独立燃烧器区域。

所述的点火器模块在高功率表面燃烧系统系统开启前启动，点火器监控正常后，表面燃烧器依次开启空气配风系统、助燃气阀组、有机废气阀组。待表面燃烧器系统运行正常后，点火器模块关闭或常开。

所述的排气模块由高排烟囱构成，所述的高排烟囱为一段或多段式结构。烟囱高度由所在地法规限制，一般的，烟囱高度不低于15米。

所述的排气模块安装于网格化的表面燃烧器顶部，并将表面燃烧器完全包裹构成燃烧室，燃烧室内部为高温燃尽气。

所述的排气模块外部为金属材质或非金属材质的结构材料，内衬为耐高温隔热材料，以避免高温燃尽气与结构材料接触导致结构材料损坏或人身损伤。

所述的余热回收模块布置于排气模块内部。可选盘管式、夹套式、列管式换热将烟气中的热量回收利用。回收热能以热水、蒸汽、热油等形式供给其他单元使用。

一种适用于高浓度有机废气处理的高功率表面燃烧系统，其特征在于，本发明所述的适用于高浓度有机废气处理的高功率表面燃烧系统按照如下方式运行：

（1）空气配风系统启动，空气吹扫一定时间；吹扫完成后，阀门开度调整至系统运行状态并维持；

（2）余热回收模块启动；

（3）点火器模块启动，并维持运行；

（4）第一组独立燃烧器对应的助燃气阀组开启，助燃气进入，表面燃烧器点火；

（5）第一组独立燃烧器对应的有机废气阀组逐渐开启，有机废气进入，表面燃烧器运行；

（6）第一组独立燃烧器对应的有机废气阀组完全开启，监控有机废气的流量F或燃烧室温度T，当超过第一独立燃烧器设计负荷时，第二独立燃烧器开启；

（7）第二组独立燃烧器对应的助燃气阀组开启，助燃气进入，表面燃烧器点火；

（8）第二组独立燃烧器对应的有机废气阀组逐渐开启，有机废气进入，表面燃烧器运行；

（9）第二组独立燃烧器对应的有机废气阀组完全开启，监控有机废气的流量F或燃烧室温度T，当超过第二独立燃烧器设计负荷时，第三独立燃烧器开启；

（10）有机废气的流量F或燃烧室的温度T满足第n组独立燃烧器开启后不超过设计负荷，其中，n不大于N（N：独立燃烧器的数量）；在设计负荷范围内，系统维持运行；

（11）助燃气阀组根据燃烧室的温度T，及时调整并补充燃烧热值，维持系统正常运行；

（12）待处理的有机废气量减少或关闭，根据配置的流量F、浓度C或温度T监控，逐步关闭独立燃烧器，至所有的独立燃烧器完全关闭；

（13）所有废气阀组关闭，所有助燃气阀组关闭；

（14）余热回收模块关闭；

（15）空气配风系统关闭。系统停机。

本发明具有如下优点：操作负荷大，系统运行灵活，可直接处理高浓度有机废气等特点。

附图说明

图1至图6为典型的高功率表面燃烧系统示意图。

图1为一种适用于高浓度有机废气处理的高功率表面燃烧系统，其中，独立燃烧器数量为两组。

图2为两室型高功率表面燃烧系统结构示意图，其中，独立燃烧器为正方形。

图3为两室型高功率表面燃烧系统结构示意图，其中，独立燃烧器为半圆形。

图4为一种适用于高浓度有机废气处理的高功率表面燃烧系统，其中，独立燃烧器数量为四组。

图5为四室型高功率表面燃烧系统结构示意图，其中，独立燃烧器为正方形。

图6为四室型高功率表面燃烧系统结构示意图，其中，独立燃烧器为扇形。

图7、图8为一种的非网格化表面燃烧器示意图，其中，表面燃烧器为圆盘形。

附图1至附图8中的序号分别代表：

111/211/311/411为助燃气进气口，112/212/312/412为助燃气调压阀，113/213/313/413为助燃气控制阀；

121/221/321/421为有机废气进气口，122/222/322/422为有机废气调节阀；

131为空气进气口，132为空气过滤器，133为空气风机，134/234/334/434为空气调节阀；

141/241为点火气入口，142/242为点火气调压阀，143/243为点火气调节阀，144/244为点火器；

151/251/351/451为气体混合室，152/252/352/452为气体混合室内部扰流结构；153/253/353/ 453为气体混合室与燃烧器连接管道；

161/261/361/461为网格化的独立燃烧器，162/262/362/462为独立燃烧器的金属纤维头部，163/263/363/463为独立燃烧器的隔热材料，164为燃烧器底座；

171为高排烟囱，172为内衬耐火材料；

181为余热回收介质进口，182为余热回收介质出口；

191为自动化控制系统。

所述的仪表，P代表压力监控，T代表温度监控，F代表流量监控，C代表浓度监控，O2代表氧含量监控。

以下结合附图对本发明做进一步说明，附图及实施例不作为本发明文件的限制性说明。

具体实施方式1

如图1所示的一种适用于高浓度有机废气处理的高功率表面燃烧系统示意图，其中独立燃烧器数量为两台。其中，网格化的独立燃烧器结构如图2所示。

有机废气121、221来自油品罐区大小呼吸挥发的高浓度有机废气，通过废气控制阀122、222实现对有机废气流量的控制，通过温度监控T、压力监控P、流量监控F实现对废气各项状态的实时监控。

助燃气111、211为天然气，通过减压阀112、212实现燃气压力的控制，通过助燃气控制阀113、213实现天然气流量的调节，通过压力监控P、流量监控F实现对天然气各项状态的实时监控。

空气131通过空气风机133输送进入燃烧系统，通过空气过滤器132实现对空气中颗粒类物质的截留，通过空气控制阀134、234实现对配风空气的控制，以保证燃烧系统稳定运行，通过温度监控T实现对空气的实时监控。

有机废气、助燃气、空气在气体混合室151、251内实现充分混合，其中，气体混合室为通径直管，内部设置固定螺旋叶片152、252加强气流混合，混合后的气体通过连接管153、253输送至表面燃烧器实现尾气的有机组分销毁。

本实施方案中，仅在第一独立燃烧器上部区域配置点火系统。点火系统布置于第一独立燃烧器金属纤维上部区域。点火气体141为天然气，通过减压阀142实现点火气压力的控制，通过点火气控制阀143实现对点火气的开关控制，通过高能点火装置144实现点火气的引燃和监控，通过压力监控P实现对点火气状态的实时监控。

混合后的气体进入网格化的独立表面燃烧器161、261实现尾气的最终销毁。一体的燃烧器底座164分别与预混室管路153、253相连，燃烧器底座上部分别安装独立燃烧器金属纤维头部162、262，并在燃烧器头部区域外部设置隔热材料163、263以避免燃烧器热量对环境造成不利影响。

燃烧完成后的尾气通过一体的、固定于网格化的独立燃烧器上部的高排烟囱171实现达标排放，其中，烟囱内衬隔热材料172。

高排烟囱内部配置一套盘管式余热回收，加热介质为热介质油。冷介质油181通过控制阀组实现回收热量控制，热介质油182输送至热用户单位。

所述的网格化的表面燃烧器组合、有机废气阀组、助燃气阀组、空气配风系统、点火器模块、排气模块、余热回收模块通过可编辑逻辑控制系统191实现自动控制，整个操作系统实现无人值守。

其中，图2所示的独立燃烧室的燃烧面为正方形，独立燃烧器的设计负荷为5MWh；组合为一体化的高功率燃烧器为长方形结构，一体化的高功率表面燃烧系统的最大设计负荷为10MWh。

如图2所述， 161与261为独立表面燃烧器，采用正方形金属结构框架表面覆盖金属纤维层162/262，金属结构框架通过一定的连接形式，安装于高功率表面燃烧系统燃烧头底座164上。

实施例1所述的适用于高浓度有机废气处理的高功率表面燃烧系统按照如下方式运行：

1)空气配风系统启动：风机133启动，系统吹扫一定的时间；

2)余热回收模块启动：冷介质油181输送进入燃烧器系统；

3)点火器模块启动：点火气141进入，通过点火器144引燃点火气，输送进入燃烧室；

4)第一组独立燃烧器161对应的助燃气阀组113开启，助燃气进入，表面燃烧器启动；

5)第一组独立燃烧器161对应的有机废气阀组122逐渐开启，有机废气121进入，表面燃烧器运行；

6)第一组独立燃烧器161对应的有机废气阀组122完全开启，监控有机废气的流量F或温度T，当超过第一独立燃烧器161设计负荷时，第二独立燃烧器261开启；

7)第二组独立燃烧器261对应的助燃气阀213组开启，助燃气211进入，表面燃烧器261点火；

8)第二组独立燃烧器261对应的有机废气阀组222逐渐开启，有机废气221进入，表面燃烧器261运行；

9)第二组独立燃烧器261对应的有机废气阀组222完全开启，监控有机废气的流量F或燃烧室温度T；

10)有机废气的流量F或燃烧室的温度T满足两组独立燃烧器开启后不超过设计负荷10MWH；在设计负荷范围内，系统维持运行；

11)助燃气阀组113、213根据燃烧室的温度T，及时调整并补充燃烧热值，维持系统正常运行；

12)待处理的有机废气量减少或关闭，1配置的流量F、浓度C或温度T监控，逐步关闭第二独立燃烧器261，废气阀组222关闭，助燃气阀组213关闭；当有机废气流量降低至零时，独立燃烧器161关闭，废气阀组122关闭，助燃气阀组113关闭；

13)余热回收冷介质输入183关闭；

14)空气配风风机133关闭，空气配风阀门134、234关闭；

15)系统停机；

16)其中，本实施例中的过程a至过程o均由可编程逻辑控制系统191实现控制。

实施例1所述的有机废气处理系统，尾气排放满足国家最新的排放标准，热量回收效果高。

具体实施方式2

如图1所示的一种适用于废气处理的高功率表面燃烧系统示意图，其中独立燃烧器数量为两台。实施例2的系统配置与操作流程与实施例1相同，不同在于，独立燃烧器的结构存在差异，实施例2中的网格化的独立燃烧器结构如图3所示。

其中，图3所示的独立燃烧室由一体化的燃烧器底座164和网格化的半圆形独立燃烧器161、261，所述的燃烧面162、262为半圆盘形。组合后的一体化高功率燃烧器为圆盘形。

所述的独立燃烧器的设计负荷为7.5MWh，一体化的高功率表面燃烧系统的最大设计负荷为15MWh。

实施例2所述的有机废气处理系统，尾气排放满足国家最新的排放标准，热量回收负荷较高。

具体实施方式3

如图4所示的一种适用于高浓度有机废气处理的高功率表面燃烧系统示意图，其中独立燃烧器数量为四台。其中，网格化的独立燃烧器结构如图5所示。

有机废气121、221、321、421来自油品码头装船产生的高浓度有机废气，通过废气控制阀122、222、322、422实现对有机废气流量的控制，通过温度监控T、压力监控P、流量监控F、浓度监控C、氧含量监控O2实现对废气各项状态的实时监控。

助燃气111、211、311、411为液化石油气，通过减压阀112、212实现燃气压力的控制，通过助燃气控制阀113、213、313、413实现天然气流量的调节，通过压力监控P、流量监控F实现对天然气各项状态的实时监控。

空气131通过空气风机133输送进入燃烧系统，通过空气过滤器132实现对空气中颗粒类物质的截留，通过空气控制阀134、234、334、434实现对配风空气的控制，以保证燃烧系统稳定运行，通过温度监控T实现对空气的实时监控。

有机废气、助燃气、空气在气体混合室151、251、351、451内实现充分混合，其中，气体混合室为文丘里管结构，152、252、352、452为文丘里结构加强气流混合，混合后的气体通过连接管153、253、353、453输送至表面燃烧器实现尾气的有机组分销毁。

本实施方案中，分别在第一独立燃烧器161、第三独立燃烧器361上部区域配置点火系统。点火系统布置于第一、第三独立燃烧器金属纤维上部区域。点火气体141、341为天然气，通过减压阀142、342实现点火气压力的控制，通过点火气控制阀143、343实现对点火气的开关控制，通过高能点火装置144、344实现点火气的引燃和监控，通过压力监控P实现对点火气状态的实时监控。

混合后的气体进入网格化的独立表面燃烧器161、261、361、461实现尾气的最终销毁。一体的燃烧器底座164分别与预混室管路153、253、353、453相连，燃烧器底座上部分别安装独立燃烧器金属纤维头部162、262、362、462，并在燃烧器头部区域外部设置隔热材料163、263、363、463以避免燃烧器热量对环境造成不利影响。

燃烧完成后的尾气通过一体的、固定于网格化的独立燃烧器上部的高排烟囱171实现达标排放，其中，烟囱内衬隔热材料172。

所述的网格化的表面燃烧器组合、有机废气阀组、助燃气阀组、空气配风系统、点火器模块、排气模块、余热回收模块通过可编辑逻辑控制系统191实现自动控制，整个系统实现无人值守。

其中，图5所示的独立燃烧室的燃烧面为正方形，独立燃烧器的设计负荷为10MWh；组合为一体化的高功率燃烧器为正方形结构，一体化的高功率表面燃烧系统的最大设计负荷为40MWh。

如图5所述， 161、261、361、461为独立表面燃烧器，采用正方形金属结构框架表面覆盖金属纤维层162/262，金属结构框架通过一定的连接形式，安装于高功率燃烧器底座164上。

实施例3所述的适用于高浓度有机废气处理的高功率表面燃烧系统按照如下方式运行：

1)空气配风系统启动：风机133启动，控制阀门134、234、334、434开启，系统吹扫；

2)点火器模块启动：点火气141、341进入，通过点火器144、344引燃点火气，分别输送进入第一燃烧室、第三燃烧室；

3)第一组独立燃烧器161对应的助燃气阀组113开启，助燃气进入，表面燃烧器启动；

4)第一组独立燃烧器161对应的有机废气阀组122逐渐开启，有机废气121进入，表面燃烧器运行；

5)第一组独立燃烧器161对应的有机废气阀组122完全开启，监控有机废气的流量F或温度T或浓度C或氧含量O2，当超过第一独立燃烧器161设计负荷时，第二独立燃烧器261开启；

6)第二组独立燃烧器261对应的助燃气阀213组开启，助燃气211进入，表面燃烧器261点火；

7)第二组独立燃烧器261对应的有机废气阀组222逐渐开启，有机废气221进入，表面燃烧器261运行；

8)第二组独立燃烧器261对应的有机废气阀组222完全开启，监控有机废气的流量F或温度T或浓度C或氧含量O2；

9)依次开启，第三组独立燃烧器361、第四组独立燃烧器461；

10)有机废气的流量F或浓度C满足四组独立燃烧器开启后不超过设计负荷32MWH；在设计负荷范围内，系统维持运行；

11)待处理的有机废气量减少或关闭，1配置的流量F、浓度C或温度T监控，逐步关闭第四独立燃烧器、第三独立燃烧器、第二独立燃烧器、第一独立燃烧器的有机废气阀组及助燃气阀组；

12)点火器关闭；

13)空气配风风机133关闭，空气配风阀门134、234关闭；

14)系统停机；

15)其中，本实施例中的过程a至过程n均由可编程逻辑控制系统191实现控制。

实施例3所述的有机废气处理系统，处理能力高，处理负荷灵活操作，尾气排放满足国家最新的排放标准。

具体实施方式4

如图4所示的一种适用于废气处理的高功率表面燃烧系统示意图，其中独立燃烧器数量为四台。实施例4的系统配置与操作流程与实施例3相同，不同在于，独立燃烧器的结构存在差异，实施例4中的网格化的独立燃烧器结构如图6所示。

其中，图6所示的独立燃烧室由一体化的燃烧器底座164和网格化的扇形独立燃烧器161、261、361、461，所述的燃烧面为扇形平面。组合后的一体化高功率燃烧器为圆盘形。

独立燃烧器采用扇形金属结构框架表面覆盖金属纤维层162/262，金属结构框架通过一定的连接形式，安装于高功率燃烧器底座164上。

所述的独立燃烧器的设计负荷为7MWh，一体化的高功率表面燃烧系统的最大设计负荷为28MWh。

实施例4所述的有机废气处理系统，处理能力高，处理负荷灵活操作，尾气排放满足国家最新的排放标准。

对比实施例1

如图7所示的一种有机废气处理的高功率表面燃烧系统示意图，其中，燃烧器头部结构如图8所示。

有机废气121为高浓度有机废气，通过废气控制阀122实现对有机废气流量的控制，通过温度监控T、压力监控P、流量监控F实现对废气各项状态的实时监控。

助燃气111为天然气，通过减压阀112实现燃气压力的控制，通过助燃气控制阀113实现天然气流量的调节，通过压力监控P、流量监控F实现对天然气各项状态的实时监控。

空气131通过空气风机133输送进入燃烧系统，通过空气过滤器132实现对空气中颗粒类物质的截留，通过空气控制阀134实现对配风空气的控制，以保证燃烧系统稳定运行，通过温度监控T实现对空气的实时监控。

有机废气、助燃气、空气在气体混合室151内实现充分混合，其中，气体混合室为通径直管混合，混合后的气体通过连接管153输送至表面燃烧器实现尾气的有机组分销毁。

燃烧器上部区域配置点火系统。点火系统布置于燃烧器金属纤维上部区域。点火气体141为天然气，通过减压阀142实现点火气压力的控制，通过点火气控制阀143实现对点火气的开关控制，通过高能点火装置144实现点火气的引燃和监控，通过压力监控P实现对点火气状态的实时监控。

混合后的气体进入网格化的独立表面燃烧器161实现尾气的最终销毁。燃烧器底座164与预混室管路153相连，燃烧器底座上部安装独立燃烧器金属纤维头部162，并在燃烧器头部区域外部设置隔热材料163以避免燃烧器热量对环境造成不利影响。

所述的网格化的表面燃烧器组合、有机废气阀组、助燃气阀组、空气配风系统、点火器模块、排气模块通过可编辑逻辑控制系统191实现自动控制，整个操作系统实现无人值守。

其中，图2所示的独立燃烧室的燃烧面为圆盘形，燃烧器的设计负荷为5MWh。

如图8所述， 燃烧器161采用圆筒形金属结构框架表面覆盖金属纤维层162，金属结构框架通过一定的连接形式，安装于表面燃烧器燃烧头底座164上。

对比实施例1所述的废气燃烧系统按照如下方式运行：

1)空气配风系统启动：风机133启动，系统吹扫；

2)点火器模块启动：点火气141进入，通过点火器144引燃点火气，输送进入燃烧室；

3)燃烧器161对应的助燃气阀组113开启，助燃气进入，表面燃烧器启动；

4)燃烧器161对应的有机废气阀组122逐渐开启，有机废气121进入，表面燃烧器运行；

5)燃烧器161对应的有机废气阀组122完全开启，监控有机废气的流量F或温度T；

6)有机废气的流量F满足燃烧器开启后不超过设计负荷5MWH；在设计负荷范围内，系统维持运行；

7)待处理的有机废气量减少或关闭，逐步关闭废气阀组122，助燃气阀组113；当有机废气流量降低至零时，燃烧器161关闭；

8)空气配风风机133关闭，空气配风阀门134关闭；

9)系统停机；

10)其中，本实施例中的过程a至过程i均由可编程逻辑控制系统191实现控制。

对比实施例1所述的有机废气处理系统，处理能力相对较低。

本发明未涉及的部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (10)

1.一种适用于高浓度有机废气处理的高功率表面燃烧系统，其特征在于，包括网格化的表面燃烧器组合、有机废气阀组、助燃气阀组、空气配风系统、点火器模块、排气模块、余热回收模块，其中，网格化的表面燃烧器组合由分割的金属纤维头部和对应分割的预混室拼接的一体燃烧器。

2.如权利要求书1所述的网格化的表面燃烧器组合，基于独立的表面燃烧器形成的燃烧器组，每个表面燃烧器均可以独立运行，独立的表面燃烧器数量为两组或多组，独立表面燃烧器的金属纤维头部形状一致，且可拼接为一体且内部无空隙的平面，如正方形、长方形、扇形、圆形等。

3.如权利要求书2所述的独立的表面燃烧器，由金属纤维头部和气体混合室构成，金属纤维头部通过金属骨架形式固定于气体混合室末端，气体混合室另一侧设置有机废气、助燃气、空气气体入口，三种来源的气体在气体混合室实现充分混合，并通过混合室末端的金属纤维头部实现充分燃烧。

4.如权利要求书3所述的气体混合室，由一段式混合器或多段式混合器构成，在气体混合室内实现有机废气、助燃气、空气三种气体的有效混合；混合器采用通径直管结构、文丘里结构、扩散管结构的一种或多种组合，并且可选在混合段增加扰流结构实现更加均匀的气体混合。

5.如权利要求书1所述的高功率表面燃烧系统，高功率表面燃烧系统的设计操作负荷大于4MWH，不大于100MWH；当设计操作负荷大于100MWH时，采用多组高功率表面燃烧系统以实现系统的稳定操作。

6.如权利要求书1所述的有机废气阀组、助燃气阀组，分别配置于各独立表面燃烧器的气体混合室前端，并实现各气路的流量控制和参数（含温度、压力、浓度等）监控；空气通过空气配风系统实现流量控制和参数（温度、流量、压力等）监控，通过独立的风机系统或统一的风机系统至各独立的气体混合室，由独立的风阀控制各独立气体混合室的空气风量。

7.如权利要求书1所述的适用于高浓度有机废气处理的高功率表面燃烧系统，空气通过空气配风系统实现流量控制和参数（温度、流量、压力等）监控，通过独立的风机系统或统一的风机系统至各独立的气体混合室，由独立的风阀控制各独立气体混合室的空气风量。

8.如权利要求书1所述的适用于高浓度有机废气处理的高功率表面燃烧系统，系统运行基于有机废气的总热值HT自动调节独立燃烧器的开关及运行负荷；独立燃烧器的开启及系统的自动调节基于以下两种可选方式实现：（1）有机废气的总热值HTa（HTa：MWH）估算； (2)燃烧室的温度T。

9.如权利要求书1所述的点火器模块，为引射式燃气燃烧器、配气式燃气燃烧器或其他小型低功率燃烧器的一种；其中点火模式为高能点火器、内传焰式点火器或其他点火形式；点火器模块为长明灯运行模式或间断运行模式；点火器模块数量为1台或N台；点火器布置于第一点火独立燃烧器区域或各独立燃烧器区域。

10.一种适用于高浓度有机废气处理的高功率表面燃烧系统，其特征在于，本发明所述的适用于高浓度有机废气处理的高功率表面燃烧系统按照如下方式运行：

（1）空气配风系统启动，空气吹扫一定时间；吹扫完成后，阀门开度调整至系统运行状态并维持；

（2）余热回收模块启动；

（3）点火器模块启动，并维持运行；

（4）第一组独立燃烧器对应的助燃气阀组开启，助燃气进入，表面燃烧器点火；

（5）第一组独立燃烧器对应的有机废气阀组逐渐开启，有机废气进入，表面燃烧器运行；

（6）第一组独立燃烧器对应的有机废气阀组完全开启，监控有机废气的流量F或燃烧室温度T，当超过第一独立燃烧器设计负荷时，第二独立燃烧器开启；

（7）第二组独立燃烧器对应的助燃气阀组开启，助燃气进入，表面燃烧器点火；

（8）第二组独立燃烧器对应的有机废气阀组逐渐开启，有机废气进入，表面燃烧器运行；

（9）第二组独立燃烧器对应的有机废气阀组完全开启，监控有机废气的流量F或燃烧室温度T，当超过第二独立燃烧器设计负荷时，第三独立燃烧器开启；

（10）有机废气的流量F或燃烧室的温度T满足第n组独立燃烧器开启后不超过设计负荷，其中，n不大于N（N：独立燃烧器的数量）；在设计负荷范围内，系统维持运行；

（11）助燃气阀组根据燃烧室的温度T，及时调整并补充燃烧热值，维持系统正常运行；

（12）待处理的有机废气量减少或关闭，根据配置的流量F、浓度C或温度T监控，逐步关闭独立燃烧器，至所有的独立燃烧器完全关闭；

（13）所有废气阀组关闭，所有助燃气阀组关闭；

（14）余热回收模块关闭；

（15）空气配风系统关闭，系统停机。

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