CN116293735A - 燃烧方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及组合的燃烧和后燃烧方法，其中通过在主燃烧区域10中的燃烧产生烟道气，将烟道气17从主燃烧区域10排出并加入后燃烧区域19，烟道气17在这里进行后燃烧，由此得到经过后燃烧的气体23并将其从后燃烧区域19排出，其中监测在从主燃烧区域10排出的烟道气17中的一种或多种可燃物质的第一个水平和/或在从后燃烧区域19排出的所述经过后燃烧的气体23中的一种或多种可燃物质的第二个水平，其中在所述一个或多个监测水平的基础上产生控制信号，并且根据所述控制信号来调节所述后燃烧氧化剂的注射速率或者相对于后燃烧燃料计的所述后燃烧氧化剂的化学计算量过量值。

Description

燃烧方法

技术领域

本发明涉及燃烧领域。更具体而言，本发明涉及燃烧方法，其中燃料与氧化剂一起在炉的燃烧区域中燃烧，此燃烧区域在下文中称为主燃烧区域；并且从所述燃烧区域排出的烟道气在沿着烟道气流动方向位于主燃烧区域下游的后燃烧区域中进行后燃烧，

背景技术

为了使在主燃烧区域中的生热最大化，通常优选在主燃烧区域内实现完全燃烧。在此情况下，来自该燃烧区域的烟道气不含残余的可燃物质。

为了实现在主燃烧区域中的完全燃烧，必须将按照相对于燃料计的至少化学计算量的燃烧氧化剂供应到主燃烧区域。在实践中，对于实现完全燃烧而言，必要的是使用与所述化学计算量相比少量过量的氧化剂。大量过量的氧化剂也允许完全燃烧，但是会稀释燃烧，由此降低火焰温度。另外，当富含氧气的空气或氧气用作燃烧氧化剂时，大量过量的氧化剂也会增加与向工艺供应氧化剂相关的成本。

在实践中，在主燃烧区域中的完全燃烧不总是可行或甚至不总是需要的。

例如，对于某些工艺，需要采用还原性炉气氛，例如为了避免物料在主燃烧区域内加热时发生不期望的氧化。通常使用炉熔化非铁金属时就是这种情况。如果需要还原性气氛，则显然不能用过量的氧气操作主燃烧区域。

此外，在一些工艺中，例如在废料煅烧装置或辅助铝熔化炉中，其中受污染的铝、例如涂漆的饮料罐熔化，可燃物质至少部分地以不受控的方式和量从进料释放出来。结果，不可能精确地预测在整个过程中在不同时刻与化学计算量对应的氧化剂的量。

为了优化在这些炉中的燃烧工艺，已经建议一些监测方法，其中监测在主燃烧区域中由物料释放出来的可燃物质的量的变化，以使炉操作者能通过调节进入主燃烧区域的燃烧氧化剂和/或燃料的受控供应而做出快速响应。这些监测方法的例子可以参见ES-A-2201885、ES-A-2207389、EP-A-0949477、WO-A-2010022964、WO-A-2011131880和JP-A-2021025687。

这些方法对所释放的可燃物质的量或在烟道气中的残余可燃物质的量的实际变化做出响应，所以可以降低所述残余可燃物质的水平，但是无法完全防止它们的存在，特别是当主燃烧区域在还原性气氛下操作的情况下。

出于环境原因，通常不允许将残余可燃物质排放到大气中。另外，从工艺排出残余可燃物质也对应于热能的损失，所述热能是在所有可燃物质完全燃烧的情况下产生的。

出于这些原因，日益使用后燃烧器，在这种后燃烧器中，存在于烟道气中的残余可燃物质在烟道气排放入大气之前与后燃烧氧化剂一起完全或基本上完全地燃烧。

发明内容

烟道气的后燃烧可以通过仅仅将后燃烧氧化剂注入后燃烧器中进行，或通过将后燃烧氧化剂和后燃烧燃料在后燃烧氧化剂相对于后燃烧燃料计的化学计算量过量的情况下注入后燃烧器中进行。当残余可燃物质以降低的浓度存在于烟道气中时，和当为了升高温度需要将后燃烧燃料注入后燃烧器以点燃和燃烧残余可燃物质时，特别有用的是将后燃烧氧化剂和后燃烧燃料二者都注入后燃烧器。

后燃烧器有利地配备能量回收装置，从而回收和利用由所述后燃烧产生的热能。

本发明的一个目的是提供这种组合的燃烧和后燃烧方法，其中对后燃烧进行优化。

本发明的另一个目的是提供组合的燃烧和后燃烧方法，其中对在主燃烧区域中的燃烧和在后燃烧区域中的后燃烧都进行优化。

为此，本发明建议多步骤组合的燃烧和后燃烧方法。

在本发明方法的第一个步骤中，在下文中称为“步骤a)”，设定标准后燃烧(nominal post-combustion)操作模式用于后燃烧区域。当所述后燃烧区域是仅供应氧化剂的后燃烧区域时，也就是说，在这种后燃烧区域中不配备或不调节用于注射后燃烧燃料的操作、而是仅仅注射后燃烧氧化剂，所设定的标准后燃烧操作模式表现为注入所述后燃烧区域的标准后燃烧氧化剂(nominal post-combustion-oxidant)注射速率。

另一方面，当后燃烧区域是供应氧化剂和燃料的后燃烧区域时，也就是说，在这种后燃烧区域中配备或调节注射后燃烧氧化剂和后燃烧燃料二者的操作，这种标准后燃烧操作模式表现为注入后燃烧区域的标准后燃烧氧化剂注射速率以及标准后燃烧燃料(nominal post-combustion-fuel)注射速率。所述标准后燃烧氧化剂注射速率和所述标准后燃烧燃料注射速率限定了相对于所述后燃烧燃料计的所述后燃烧氧化剂的标准化学计算量过量值。

在本发明方法的下一个步骤中，此步骤在下文中称为步骤b)，将燃料和燃烧氧化剂供应到主燃烧区域。在步骤b)中将燃料供应到主燃烧区域时的速率称为“实际燃料供应速率”，并将燃烧氧化剂供应到主燃烧区域时的速率称为“实际氧化剂供应速率”。

在步骤c)中，如上所述供应的燃料(即，在实际燃料供应速率下供应到主燃烧区域的燃料)与所供应的氧化剂(即，在实际氧化剂供应速率下供应到主燃烧区域的氧化剂)一起在主燃烧区域内燃烧，由此产生热量和烟道气。如上文所述，所述烟道气可以含有残余的可燃物质。

在所述方法的步骤d)中，从主燃烧区域排出烟道气，并将该烟道气加入后燃烧区域。

在步骤e)中，向后燃烧区域加入为了使所述排出的烟道气进行后燃烧而需要的氧化剂(称为“后燃烧氧化剂”)；或者加入后燃烧氧化剂和燃料(此燃料称为“后燃烧燃料”)的组合，其中加入按照相对于后燃烧燃料计的化学计算量过量的后燃烧氧化剂。

因此，在所述步骤e)中，当后燃烧区域是仅供应氧化剂的后燃烧区域时，将所述后燃烧氧化剂在实际的后燃烧氧化剂注射速率下注入后燃烧区域中，而且不注射所述后燃烧燃料。

当后燃烧区域是供应氧化剂和燃料的后燃烧区域时，在步骤e)中将后燃烧氧化剂和后燃烧燃料二者注入后燃烧区域中。在实际的后燃烧氧化剂注射速率下注射所述后燃烧氧化剂，并在实际的后燃烧燃料注射速率下注射所述后燃烧燃料。所述实际的后燃烧氧化剂注射速率和所述实际的后燃烧燃料注射速率一起限定了相对于所述后燃烧燃料计的所述后燃烧氧化剂的实际化学计算量过量值，所述实际化学计算量过量的后燃烧氧化剂不是用于所述后燃烧燃料的燃烧，所以可以用于所述烟道气的残余可燃物质在后燃烧区域内的燃烧。

在步骤f)中，所述排出的烟道气在后燃烧区域中与后燃烧氧化剂、或者与过量的后燃烧氧化剂一起进行后燃烧。在所述后燃烧期间，在从主燃烧区域排出的烟道气中存在的残余可燃物质进行燃烧，得到经过后燃烧的气体。

在步骤g)中，从后燃烧区域排出如上所述的经过后燃烧的气体。

在本发明方法的步骤h)中，分别监测在从主燃烧区域排出的烟道气中存在的一种或多种可燃物质的第一个水平和/或在从后燃烧区域排出的经过后燃烧的气体中存在的一种或多种可燃物质的第二个水平。

此时，在步骤i)中，在步骤h)中所监测的(第一个或第二个)水平的基础上、或者在步骤h)中所监测的第一个和第二个水平之一或两者的基础上产生第一个控制信号。

在步骤j)中，对在后燃烧区域中的后燃烧操作进行调节。

当后燃烧区域是仅供应氧化剂的后燃烧区域时，在步骤j)中根据第一个控制信号调节被注入后燃烧区域中的实际的后燃烧氧化剂注射速率。

当后燃烧区域是供应氧化剂和燃料的后燃烧区域时，在步骤j)中根据第一个控制信号通过所述实际的后燃烧氧化剂注射速率和/或实际的后燃烧燃料注射速率来调节所述后燃烧氧化剂的实际化学计算量过量值。

因此，为了对后燃烧进行调节，产生第一个控制信号。关于所达到的程度，第一个控制信号的性质(数字的(电的)或类似(例如气动的))或数值是不重要的。

在步骤h)中的监测操作可以是监测在相应气体流中的单种可燃物质，或监测在所述气体流中的多种可燃物质。这些可燃物质的实例是H₂、CO和VOCs(挥发性有机化合物)。用于监测在气体流中的这些可燃物质的各种传感器是可商购的。所监测的一种或多种物质将按照在主燃烧区域中进行的工艺类型以及在从工艺排出的烟道气中可能存在的可燃物质的类型和含量来选择。在这方面必要的是，所监测的一种或多种可燃物质的水平必须是可测得的和可快速检测的，并且必须提供关于主燃烧(当监测所述排出的烟道气时)或后燃烧(当监测所述经过后燃烧的气体时)的完全或不完全程度的清晰指示。所监测的一种或多种物质也可以根据环境法规来选择，特别是为了确保在所述经过后燃烧的气体中的一种或多种物质的含量保持低于所述环境法规设置的限值。

所述监测可以是直接监测，其中检测在气体流中的一种或多种物质的含量，例如原地检测，即在气体料流本身中检测，或经由取样检测。所述监测也可以是间接监测一种或多种物质，由此检测与一种或多种可燃物质的水平相关的性质，例如当在气体流中的一种或多种可燃物质与氧化剂发生受控接触时产生的火焰温度，这种接触例如经由空气间隙或经由将氧化剂、例如空气或氧气以受控方式注入受监测的气体中而发生，例如参见EP-A-2561295。当在所监测的气体流中的一种或多种可燃物质与氧化剂发生受控接触时，经由与一种或多种可燃物质的水平相关的性质进行的间接监测也可以是基于受监测的气体的温度或温度变化或进展，例如参见ES-A-2201885、ES-A-2207389和WO-A-2006117336。

燃烧所得的烟道气通常在高温下从主燃烧区域排出。在此情况下，所述烟道气含有显著量的残余热量。另外，在所述排出的烟道气中存在的可燃物质进行后燃烧，这也产生热量。结果，可以在后燃烧区域内和/或在后燃烧区域的下游有利地提供热回收装置。由这种热回收装置回收的热能可以用作热源，例如用于预热位于主燃烧区域和/或后燃烧区域的上游的燃料和/或氧化剂，用于加热或干燥被供应到主燃烧区域的物料，用于产生蒸气，或者用于产生机械能或电能。

附图说明

图1显示本发明的配备所述后燃烧器的工业炉的示意图。

具体实施方式

在经过后燃烧的气体中存在的一种或多种可燃物质的水平的基础上对后燃烧进 行调节

根据所述方法的一个实施方案，步骤h)包括监测在从所述后燃烧区域排出的经过后燃烧的气体中存在的一种或多种可燃物质的水平，这称为第二个水平；并且在步骤i)中在所述第二个监测水平的基础上产生第一个控制信号(也称为‘信号B’或‘水平B’)。

在此情况下，步骤a)可以包括设定针对所述第二个监测水平的上限阈值B1up。当在经过后燃烧的气体中的残余可燃物质的第二个监测水平超过所述上限阈值B1up时，在步骤i)中产生的第一个控制信号引起在步骤j)中的以下操作：

1)在仅供应氧化剂的后燃烧区域的情况下，调节实际的后燃烧氧化剂流量以使其高于标准后燃烧氧化剂流量，或

2)在供应氧化剂和燃料的后燃烧区域的情况下，调节所述后燃烧氧化剂的实际的化学计算量过量值以使其大于所述后燃烧氧化剂的标准化学计算量过量值。

在下文中，这种后燃烧操作模式(如上文的1)和2)所述)称为“增强型后燃烧”(boosted post-combustion)操作模式。

作为另一种选择或者与上文所述的方式组合，步骤a)可以包括针对第二个监测水平(信号B)的变化速率设定正的上限阈值RB1up。此变化速率对应于受监测物质的监测水平在单位时间内的升高或降低。在一种或多种可燃物质的监测水平升高的情况下，此变化是正值；而在所述监测水平降低的情况下，此变化是负值。当监测水平是恒定值时，此变化是零(0)。因此，所述正的上限阈值RB1up对应于第二个监测水平升高程度的上限阈值(在单位时间内)。

当第二个监测水平以大于所述上限阈值RB1up的速率升高时，在步骤i)中所产生的第一个控制信号引起在步骤j)中使得后燃烧区域按照增强型后燃烧操作模式进行操作。

如WO-A-2010/022964所述，对第一个监测水平升高速率所做出的响应允许更有效地响应在所述经过后燃烧的气体中的可燃物质水平的突出峰值。

也如上所述，对于一种或多种可燃物质的水平的监测可以是直接监测，其中检测在气体流中的一种或多种物质的水平；或是间接监测，其中检测与一种或多种可燃物质的水平相关的性质。在后一种情况下，可以将所述监测水平的变化速率与阈值RB1up进行比较，这通过比较所测得的相关性质的变化速率与关于所述相关性质变化的阈值来进行，其中所述阈值对应于针对所述监测水平的变化速率而设定的阈值RB1upm。

可以有用地组合使用用于调节后燃烧工艺的多个标准，特别是阈值B1up和RB1up。

在增强型后燃烧操作模式中，当所述经过后燃烧的气体含有较高水平的一种或多种可燃物质时，更多的后燃烧氧化剂可以用于使所述排出的烟道气进行后燃烧，由此确保所述排出的烟道气在后燃烧区域中比标准后燃烧模式更完全地进行后燃烧。

通常仅仅在必须获得期望/所需程度的后燃烧和限制在经过后燃烧的气体中的残余可燃物质浓度的情况下，注射加入上述标准流量的后燃烧氧化剂、或者上述相对于后燃烧燃料计的标准过量后燃烧氧化剂才是经济可行的。

所以，当在所述增强型后燃烧操作模式的过程中，监测水平返回在经过后燃烧的气体中的可燃物质的“正常水平”时，在后燃烧区域中的后燃烧操作必须返回到所述标准后燃烧操作模式。

根据一个实施方案，步骤a)可以包括设定所述增强型后燃烧操作的预定时间段Δtpcboost，即：在开启所述增强型后燃烧操作与返回所述标准后燃烧操作之间的时间。换句话说，根据这种实施方案，当后燃烧区域已经进行增强型后燃烧操作达到时间段Δtpcboost时，在步骤i)中产生第一个控制信号，使得在步骤j)中：

1)在仅供应氧化剂的后燃烧区域的情况下，调节实际的后燃烧氧化剂流量以使其等于所述标准后燃烧氧化剂流量，或

2)调节实际的后燃烧氧化剂流量和实际的后燃烧燃料流量以使其分别等于所述标准后燃烧氧化剂流量和所述标准后燃烧燃料流量，

即，后燃烧随后按照所述标准后燃烧操作模式进行操作。

为了避免在后燃烧区域的操作中的不稳定性(即经常切换)，在这种实施方案的情况下也可以有用的是：在步骤a)中设定在后燃烧区域返回到所述标准后燃烧操作与随后根据步骤j)调节后燃烧的操作之间的预定时间段Δtpclag，其中所述时间段Δtpclag通常仅仅是Δtpcboost时间段的一部分。在实践中，发现时间段Δtpclag有利地是8至20秒，优选8至12秒。

采用增强型后燃烧操作的预定时间段Δtpcboost的实施方案可以特别用于已知的工艺，特别是这样的工艺：已知来自主燃烧区域的烟道气呈现一种或多种可燃物质的峰值，且其中所述峰值的时间段是大致已知的，根据所述已知的大致时间段来选择在步骤a)中设定的时间段Δtpcboost，例如等于或大于所述已知的大致时间段。所述峰值的大致时间段可以从以下结果知晓：从相同主燃烧区域和工艺、或者组合的主燃烧区域和后燃烧区域和工艺获得的先前监测结果，从一个或多个主燃烧区域和工艺和/或组合的主燃烧区域和后燃烧区域或工艺获得的先前监测结果，通过模拟这种主燃烧或组合的主燃烧和后燃烧区域和工艺获得的结果，或这些结果的组合。

根据另一个实施方案，步骤a)包括设定针对第二个监测水平的下限阈值B1low，使得B1low≤B1up，即针对在经过后燃烧的气体中的可燃物质的监测水平。当第二个监测水平低于所述下限阈值B1low时，在步骤i)中产生的第一个控制信号使得在步骤j)中：

1)在仅供应氧化剂的后燃烧区域的情况下，调节实际的后燃烧氧化剂流量以使其等于标准后燃烧氧化剂流量，或

2)调节实际的后燃烧氧化剂流量和实际的后燃烧燃料流量以使其分别等于标准后燃烧氧化剂流量和标准后燃烧燃料流量，

即，使得后燃烧按照所述标准后燃烧操作模式进行操作。

可选地或与上述实施方案组合，步骤a)可以包括设定针对所述第二个监测水平的下限阈值B2low和相应的时间段ΔtB，使得B2low≤B1up。

当第二个监测水平保持在至少时间段ΔtB期间低于所述下限阈值B2low时，再次，在步骤i)中产生的第一个控制信号使得在步骤j)中将后燃烧调节成按照标准后燃烧操作模式进行操作。

因此，当在经过后燃烧的气体中的一种或多种可燃物质的监测水平已经降低到足够低的水平(低于B1low)时，所设定的下限阈值B1low提供了使得后燃烧返回到所述标准后燃烧模式的机制。当在经过后燃烧的气体中的一种或多种可燃物质的监测水平已经持续(即，在至少ΔtB期间)保持足够低的水平(低于B2low)时，所设定的下限阈值B2low和相应的时间段ΔtB提供了使得后燃烧返回到所述标准后燃烧模式的机制。对于其中在经过后燃烧的气体中的一种或多种可燃物质的监测水平倾向于经常变化的工艺而言，后一种特征是特别受关注的，这是因为在所述时间段ΔtB期间执行该标准能提高后燃烧调节的稳定性。当组合使用这两个选择方式时，通常选择B1low低于B2low。

B1low或B2low可以等于B1up。在此情况下，根据以下原则对后燃烧进行调节：当第二个监测水平高于所述阈值B1up时，将后燃烧操作调节成所述增强型后燃烧操作模式，而当第二个监测水平低于阈值B1up或保持低于阈值B1up达到至少ΔtB的时间段时，将后燃烧调节成所述标准后燃烧操作模式。

为了减少从所述增强型后燃烧操作模式切换到所述标准后燃烧操作模式的频次、且同时仍能提供有效的调节作用，B1low或B2low可以选择为低于B1up，即B1low、B2low<B1up。

因此，根据本发明的一种方法，其中在所述经过后燃烧的气体中的一种或多种可燃物质的监测水平的基础上对后燃烧进行调节，此方法可以用于宽范围的主燃烧工艺，包括其中在主燃烧区域中发生的转变过程(例如熔化或烧结工艺)的效率或产率优先于对离开所述主燃烧区域的烟道气的组成进行控制的那些主燃烧工艺。因此，如此调节的后燃烧工艺显著减少或甚至消除了可燃物质向环境中的排放，同时允许进一步的能量回收。

在后燃烧区域的上游处监测在从主燃烧区域排出的烟道气中的一种或多种可燃物质水平的方式不可行的情况下，特别有用的是在经过后燃烧的气体中的一种或多种可燃物质的监测水平的基础上对后燃烧进行调节。例如，这可以是在主燃烧区域和后燃烧区域位于同一个反应器内的情况，其中例如主燃烧区域位于反应器的底部，并且后燃烧区域位于在主燃烧区域上方的接近反应器顶部的位置处。

在烟道气中的一种或多种可燃物质的水平的基础上对后燃烧进行调节

用于在步骤j)中调节后燃烧操作的第一个控制信号也可以在骤i)中在从主燃烧区域排出的烟道气中的一种或多种可燃物质的第一个监测水平的基础上、并且在位于后燃烧区域上游的位置处产生(水平C)。

这种对于在所述排出的烟道气中的一种或多种可燃物质的第一个水平的监测可以在所述排出的烟道气从主燃烧区域经由气体管道流向后燃烧区域时进行，所述气体管道连接这两个区域。

上文关于在经过后燃烧的气体中的一种或多种可燃物质的第二个监测水平基础上对后燃烧进行调节所述的不同实施方案可以按照相似的方式应用于在第一个监测水平的基础上对后燃烧进行调节。

因此，步骤a)可以还包括设定针对所述第一个监测水平的上限阈值C1up。当第一个监测水平超过所述上限阈值C1up时，在步骤i)中产生第一个控制信号，此信号引起在步骤j)中将后燃烧调节成所述增强型后燃烧操作模式。

作为另一个选择或与上述方式组合，步骤a)可以包括针对第一个监测水平(水平C)的变化速率设定正的上限阈值RC1up。所述正的上限阈值RC1up对应于所述第一个监测水平在单位时间内的升高程度的上限阈值。

当第一个监测水平在大于所述上限阈值RC1up的速率下增加时，在步骤i)中产生的第一个控制信号引起在步骤j)中使得后燃烧区域按照增强型后燃烧操作模式进行操作。

对于从所述增强型后燃烧操作模式返回到所述标准后燃烧操作模式，步骤a)也可以如上所述包括设定增强型后燃烧操作的预定时间段Δtpcboost。当后燃烧区域已经按照增强型后燃烧操作进行Δtpcboost的时间段时，在步骤i)中产生第一个控制信号，此信号引起在步骤j)中使得后燃烧区域按照标准后燃烧操作模式进行操作。

可选地，当在增强型后燃烧操作模式的过程中，监测水平返回到一种或多种可燃物质的“正常”水平时，在后燃烧区域中的后燃烧操作可以返回到所述标准后燃烧操作模式。

因此，步骤a)可以包括：

i)设定针对第一个监测水平的下限阈值C1low，

和/或

ii)设定针对第一个监测水平的下限阈值C2low和相应的时间段ΔtC。

当第一个监测水平低于所述阈值C1low或在至少时间段ΔtC期间保持低于所述下限阈值C2low时，在步骤i)中产生的第一个控制信号引起在步骤j)中对后燃烧进行调节以使其按照所述标准后燃烧操作模式进行操作。

上文中关于阈值B1low、B2low、ΔtB、B1up和RB1up所述的内容也适用于C1low，C2low、ΔtC、C1up和RC1up。

当至少在组合主燃烧和后燃烧的工艺中在特定阶段的过程中，在经过后燃烧的气体中的一种或多种可燃物质的监测水平如此低以致该监测方法和/或设备的灵敏度不足以允许准确检测受监测的一种或多种可燃物质的水平、且因此无法在所述阶段过程中对后燃烧进行调节时，特别有用的是在所述排出的烟道气中的一种或多种可燃物质的监测水平的基础上对后燃烧进行调节。

与在所述经过后燃烧的气体中的一种或多种可燃物质的监测水平的基础上进行调节的情况相比，在所述排出的烟道气中存在的一种或多种可燃物质的监测水平的基础上调节后燃烧的方案也具有允许更快速响应的优点，这是因为这种调节是基于进入后燃烧区域的气体流，而不是离开后燃烧区域的气体流。

在烟道气中的和在经过后燃烧的气体中的一种或多种可燃物质的水平的基础上 对后燃烧进行调节

也可以合并上述两个可能的方式及其优点，这通过在步骤i)中产生第一个控制信号以用于在步骤j)中对后燃烧进行调节，所述调节是在后燃烧区域的上游处在所述排出的烟道气中的一种或多种可燃物质的第一个监测水平(水平C)和在所述经过后燃烧的气体中的一种或多种可燃物质的第二个监测水平(水平B)二者的基础上进行。

在此情况下，步骤a)可以例如有用地包括：

i)针对在所述排出的烟道气中的一种或多种可燃物质的第一个监测水平设定上限阈值C1’up，和

ii)针对在所述经过后燃烧的气体中的一种或多种物质的第二个监测水平设定上限阈值B1’up，

当第一个监测水平超过所述上限阈值C1’up、或当第二个监测水平超过所述上限阈值B1’up时，在步骤i)中产生的第一个控制信号引起在步骤j)中将所述后燃烧调节成按照增强型后燃烧操作模式进行操作。

为了调节返回到标准后燃烧操作模式，步骤a)也可以包括：

i)针对在所述排出的烟道气中的一种或多种可燃物质的第一个监测水平设定下限阈值C1’lo，和针对在所述经过后燃烧的气体中的一种或多种物质的第二个监测水平设定下限阈值B1’low，和/或

ii)针对第一个监测水平设定下限阈值C2’low和相应的时间段ΔtC’，以及针对第二个监测水平设定下限阈值B2’low和相应的时间段ΔtB’，

当第一个监测水平低于所述下限阈值C1’low、并且第二个监测水平低于所述阈值B1’low时，或者当第一个监测水平在至少时间段ΔtC’期间保持低于所述下限阈值C2’low、并且第二个监测水平在至少时间段ΔtB’期间保持低于所述下限阈值B2’low时，所产生的第一个控制信号引起在步骤j)中将所述后燃烧调节成按照标准后燃烧操作模式进行操作。

再一次，上文关于阈值B1low、B2low、ΔtB和B1up的描述适合用于C1’low、C2’low、ΔtC’和C1’up，如B1’low、B2’low、ΔtB’和B1’up那样。

在技术上也可以将针对第一个监测水平的所述下限阈值C1’low与针对第二个监测水平的所述下限阈值B2’low和相应的时间段ΔtB’组合，或将针对在经过后燃烧的气体中的一种或多种可燃物质的第二个监测水平的所述下限阈值B1’low与针对第一个监测水平的所述下限阈值C2’low和相应的时间段ΔtC’组合，从而调节返回到所述标准后燃烧操作。

当在所述烟道气和所述经过后燃烧的气体二者中的一种或多种可燃物质的水平的基础上对后燃烧进行调节时，自然也可以在步骤a)中设定增强型后燃烧操作的预定时间段Δtpcboost，其中当后燃烧区域已经按照增强型后燃烧操作达到Δtpcboost的时间段时，在步骤i)中产生第一个控制信号，此信号引起在步骤j)中使得后燃烧区域按照所述标准后燃烧操作模式进行操作。

然后，步骤a)也可以包括设定在后燃烧区域返回到标准后燃烧操作与随后根据步骤j)调节所述后燃烧之间的预定时间段Δtpclag。

后燃烧的调节可以在与任何主燃烧调节无关的情况下进行。

根据上述任一个实施方案的用于调节后燃烧的操作也可以与在主燃烧区域用于调节主燃烧的操作组合，其中在所述主燃烧区域中产生烟道气。特别是，后燃烧的调节可以有利地与主燃烧的调节组合，从而限制在从主燃烧产生的烟道气中的可燃物质的水平。

在此情况下，本发明方法的步骤a)可以包括通过加入主燃烧区域的标准燃料供应速率和标准氧化剂供应速率来设定用于主燃烧区域的标准主燃烧操作模式，同时所述方法的步骤i)还包括在步骤h)中监测的第一个水平(水平C)和/或第二个水平(水平B)的基础上产生第二个控制信号。此方法然后也包括步骤k)：根据所产生的第二个控制信号调节进入主燃烧区域的实际氧化剂供应速率和实际燃料供应速率。

在烟道气中的一种或多种可燃物质的水平的基础上对主燃烧进行调节

根据一个这种实施方案，在步骤k)中，在从主燃烧区域排出的烟道气中的一种或多种残余可燃物质的第一个监测水平(水平C)的基础上产生用于调节主燃烧的第二个控制信号。

在这种情况下，步骤a)可以还包括设定针对第一个监测水平(水平C)的上限阈值A1up。当第一个监测水平超过所述上限阈值A1up时，在步骤i)中产生的第二个控制信号引起在步骤k)中调节进入主燃烧区域的实际氧化剂供应速率和实际燃料供应速率，使得在所述实际氧化剂供应速率与所述实际燃料供应速率之间的比率高于在所述标准氧化剂供应速率与所述标准燃料供应速率之间的比率，从而可以利用在主燃烧区域中的额外氧气，例如用于使在炉中正在处理的物料中存在的可燃物质燃烧。结果，与烟道气一起从主燃烧区域排出的那些残余可燃物质的量减少。

在下文中，这种在主燃烧区域中的主燃烧操作称为“增强型主燃烧”操作模式。

作为另一个选择或与上述方式组合，步骤a)可以包括针对第一个监测水平(水平C)的变化速率设定正的上限阈值RA1up。此变化速率对应于监测水平在单位时间内的升高或降低，例如由ppm/s的监测物质来表示。在升高的情况下，此变化速率是正值；而在降低的情况下，此变化速率是负值。当所述监测水平恒定时，变化速率是零(0)。因此，正的上限阈值RA1up对应于第一个监测水平升高程度的上限阈值(单位时间)。

当第一个监测水平以大于所述上限阈值RA1up的速率升高时，在步骤i)中产生的第二个控制信号引起在步骤k)中使得主燃烧区域按照增强型主燃烧操作模式进行操作。

如WO-A-2010/022964中所述，对第一个监测水平升高的速率做出响应，这允许更快速和更有效地针对所述排出的烟道气的组成变化做出响应和对于主燃烧操作模式进行调节。

如上所述，间接监测也是可能的，其中检测并监测与监测水平相关的性质。

优选组合所述两个标准，即，组合两个阈值A1up和RA1up。

如上文关于在后燃烧区域中调节后燃烧的操作所述，步骤a)可以包括设定增强型主燃烧操作的预定时间段Δtmcboost，即，在开启所述增强型主燃烧操作与返回到所述标准主燃烧操作之间的时间。根据这种实施方案，当主燃烧区域已经按照所述增强型主燃烧操作进行Δtmcboost的时间时，在步骤i)中产生第二个控制信号，此信号引起在步骤k)中使得主燃烧区域按照标准主燃烧操作模式进行操作，并且与在步骤h)中在此时刻监测的一个或多个水平无关。

为了避免在主燃烧区域的操作中的不稳定性(即，过度频繁的切换)，在这种实施方案的情况下也可以有用的是：在步骤a)中设定在主燃烧区域返回到标准主燃烧操作与随后根据步骤k)调节主燃烧之间的预定时间段Δtmclag。时间段Δtmclag通常仅仅是Δtmcboost时间段的一部分。Δtmclag可以例如是8至20秒，优选8至12秒。

采用所述增强型主燃烧操作的预定时间段Δtmcboost的实施方案特别可以用于已知的工艺，特别是这样的工艺：已知来自主燃烧区域的烟道气呈现一种或多种可燃物质的峰值，并且其中所述峰值的时间段是大致已知的，根据所述已知的大致时间段来选择在步骤a)中设定的时间段Δtmcboost，例如等于或大于所述已知的大致峰值时间段。

上文关于预定时间段Δtpcboost所述的内容可以同样适合用于时间段Δtmcboost。

也如上文关于在后燃烧区域中调节后燃烧操作的内容所述，当监测水平返回到“正常”值时，主燃烧可以返回到所述标准主燃烧操作模式。

因此，当根据第一个监测水平对主燃烧进行调节时，步骤a)也可以包括：

i.设定针对第一个监测水平的下限阈值A1low，

和/或

ii.设定针对第一个监测水平的下限阈值A2low和相应的时间段ΔtA，其中，当所述阈值A1low或阈值A2low与所述阈值A1up组合使用时，A1low、A2low分别≤A1up，优选A1low、A2low分别<A1up。

当第一个监测水平低于所述下限阈值A1low时、和/或当第一个监测水平在至少时间段ΔtA期间保持低于所述下限阈值A2low时，在步骤i)中产生的第二个控制信号引起在步骤k)中调节进入主燃烧区域的实际氧化剂供应速率和实际燃料供应速率，使得所述实际氧化剂供应速率和所述实际燃料供应速率分别对应于所述标准氧化剂供应速率和所述标准燃料供应速率。换句话说，所产生的第二个控制信号然后引起主燃烧区域按照所述标准主燃烧操作模式进行操作。

在经过后燃烧的气体中的一种或多种可燃物质水平的基础上对主燃烧进行调节

如上文所述，不总是能够在后燃烧区域的上游处监测在所述排出的烟道气中的一种或多种可燃物质。

但是，主燃烧的调节也可以在第二个监测水平的基础上进行，即，在在从后燃烧区域排出的所述经过后燃烧的气体中的一种或多种可燃物质的监测水平的基础上进行。

为此，可以在步骤i)中在第二个监测水平(水平B)的基础上产生第二个控制信号。

特别是，步骤a)可以然后包括设定针对第二个监测水平的上限阈值D1up，即，针对在所述经过后燃烧的气体中的一种或多种可燃物质的监测水平。

当第二个监测水平超过所述上限阈值D1up时，在步骤i)中产生的第二个控制信号引起在步骤k)中使得主燃烧区域按照所述增强型主燃烧操作模式进行操作。

对于返回到标准主燃烧操作模式，步骤a)可以包括设定所述增强型主燃烧操作的预定时间段Δtmcboost，即，在开启所述增强型主燃烧操作与返回到所述标准主燃烧操作之间的时间。根据这种实施方案，当主燃烧区域已经按照增强型主燃烧操作进行Δtmcboost的时间段时，在步骤i)中产生第二个控制信号，此信号引起在步骤k)中使得主燃烧区域按照标准主燃烧操作模式进行操作，并且与在步骤h)中在此时刻监测的一个或多个水平无关。

如上所述，步骤a)可以然后也包括设定在主燃烧区域返回到标准主燃烧操作与随后根据步骤k)调节主燃烧之间的预定时间段Δtmclag。

可选地，步骤a)可以包括：

i.设定针对第二个监测水平的下限阈值D1low，和/或

ii.设定针对第二个监测水平的下限阈值D2low和相应的时间段ΔtD，其中D1low、D2low分别≤D1up，优选D1low、D2low分别<D1up。

当第二个监测水平低于所述阈值D1low或在至少时间段ΔtD期间保持低于所述下限阈值D2low时，在步骤i)中产生的第二个控制信号引起在步骤k)中使得主燃烧区域按照所述标准主燃烧操作模式进行操作。

当所述方法包括同时调节后燃烧和主燃烧、并且第一个和第二个控制信号基于相同的一个或多个监测水平时，在某些情况下可以对于主燃烧和后燃烧在关于切换到相应的增强型操作模式和关于切换到相应的标准操作模式方面采用相同的标准。在此情况下，单个控制信号可以用作第一个和第二个控制信号二者。

在步骤a)中设定的一个或多个标准操作模式对应于在相应的燃烧区域(后燃烧区域、主燃烧区域各自)中的燃烧操作模式，且不需要根据本发明建议的对于反馈/前馈的调节。

因此，术语“标准”是与本领域技术人员使用的术语“目标”或“设定”或“预设”的同义词，例如在表述“目标流速”或“设定流速”中。

因此，燃烧炉的操作技术人员能够使用本发明方法，根据工艺(例如，煅烧、熔化、蒸气生产等)和设备(主燃烧设备和后燃烧设备)的性质/类型/参数来建立所述标准操作模式和相应的标准参数。

因此，所述标准主燃烧操作模式取决于配备主燃烧区域的炉，取决于在该炉中实施的工艺的性质和炉的生产率。因为后燃烧区域接收在主燃烧区域中产生的烟道气，所以所述标准后燃烧操作模式取决于从主燃烧区域排出的烟道气的性质或性能和体积，这进而取决于配备主燃烧区域的炉和取决于在该炉中实施的工艺的性质。当设定所述标准后燃烧模式时，也必须考虑关于大气排放的具体环境目标或法规。

所述一个或多个标准操作模式和相应的标准参数可以随着时间而保持恒定，例如在连续操作的炉中，并且在进料或要生产的产品方面、在燃烧热生成率方面、在整体生产率等方面没有预定的变化。

标准操作模式和相应的标准参数也可以随着时间而变化，例如因为生产率的变化或加入炉的进料的性质变化、在炉中实施的工艺的变化或要生产的产品的变化。

特别是，在间歇或半间歇式工艺中，标准操作模式和相应的标准参数也可以随着时间发生周期性的变化，对于每个批料是一个周期。这种间歇工艺的例子是间歇熔化工艺，其中加入炉的每个批料进行加热阶段、熔化阶段和精制阶段，或进行包括熔化阶段的至少两个所述阶段。

因此，由本领域技术人员在步骤a)中设定的标准后燃烧操作模式可以在宽范围内变化。本发明方法的一个特别优点是此方法对于这些宽范围的操作模式是合适和有益的。

假定在后燃烧区域中进行后燃烧的气体是从主燃烧区域排出的烟道气，则所述后燃烧需要调节成按照增强型后燃烧操作模式还是标准后燃烧操作模式操作将取决于在主燃烧区域中的主燃烧，并且这与用于产生第一个控制信号的监测水平无关。

因此，当本发明方法包括用于调节后燃烧的步骤j)和用于调节主燃烧的步骤k)二者、并且所述后燃烧和主燃烧都是按照相应的增强型操作模式进行时，则可以建议在步骤i)中产生第一个和第二个控制信号，使得在满足条件时所述主燃烧模式首先返回到其标准操作模式，并且仅仅在此之后和再次满足条件时允许所述后燃烧返回到其标准操作模式。

如果所述主燃烧从增强型主燃烧操作模式返回到标准主燃烧操作模式，也就是可用于主燃烧的氧气减少，这导致在从主燃烧区域排出的烟道气中的残余物质水平再次升高，因此需要额外的氧气以使所述排出的烟道气进行有效的后燃烧，此方法允许所述后燃烧保持处于增强型后燃烧操作模式，由此保持在所述经过后燃烧的气体中的一种或多种可燃物质的任何水平处于可接收的水平。这对于符合可行的排放原则而言是特别重要的。仅仅当在所述排出的烟道气中的一种或多种残余可燃物质的监测水平在主燃烧区域返回到标准操作之后保持处于低水平时，进而允许所述后燃烧区域返回其标准操作模式。

这种实施方案自然需要相应地选择用于使主燃烧区域和后燃烧区域切换到其相应标准操作模式的标准。

因此，在其中同时调节后燃烧(步骤j)和调节主燃烧(步骤k)的本发明实施方案中，当主燃烧和后燃烧都处于增强型操作模式、并且这二者都满足切换到其相应标准操作模式的判断准则时，可以有利地进行：

●先根据步骤k)将所述主燃烧区域切换到标准主燃烧操作模式，

●随后，等待滞后时间段Δtlag，

●在所述滞后时间段Δtlag结束时，在仍然满足使所述后燃烧区域切换到标准后燃烧操作模式的判断准则时，根据步骤j)将所述后燃烧区域切换到标准后燃烧操作模式。

然后，也在本发明方法的步骤a)中设定所述滞后时间段Δtlag。

在步骤a)中设定所述滞后时间段Δtlag，使得由于主燃烧区域返回到其标准操作模式对离开主燃烧区域的烟道气的组成所产生的影响由用于产生第一个控制信号的一个或多个监测水平来反映，所述控制信号用于在步骤j)中调节所述后燃烧。因此，在考虑以下因素的情况下设定所述滞后时间段Δtlag的长度：配备主燃烧区域的炉的性质，在该炉中实施的工艺的性质，以及为了离开燃烧区域的烟道气到达一个或多个监测点位所需的时间长度。

实施例

在以下实施例中参考附图阐明本发明及其优点，所述附图是配备所述后燃烧器的工业炉的示意图。

附图显示炉10，例如用于熔化废铝的炉，其中废铝可以被可燃性污染物污染，例如在铝罐上的涂料和清漆以及油。

在炉10中设置主燃烧区域，此区域通过燃料与氧化剂一起燃烧来加热，这称为“主燃烧”。

为此，炉10配备一个或多个燃烧嘴12(仅仅显示一个燃烧嘴，但是可以存在多个燃烧嘴)，其以流体方式与燃料来源13和氧化剂来源14相连。由氧化剂来源14供应的氧化剂优选是富含氧气的氧化剂(即，具有比环境空气更高的氧含量的氧化剂)，例如富含氧气的空气或氧气。

将燃料和氧化剂按照受控方式供应到一个或多个燃烧嘴12，即，在调节的流速下供应。所述燃料与氧化剂在炉10中的主燃烧操作产生热量，并燃烧位于炉10的主燃烧区域内的气体(所述主燃烧由火焰11显示，但是所述燃烧可以是多个火焰或无火焰的燃烧形式)。

代替注入燃料和氧化剂的燃烧嘴12或与燃烧嘴12组合，也可以将所述燃料和氧化剂分别供应到主燃烧区域，例如为了进行阶段式或无火焰的燃烧。

在主燃烧区域中熔化废铝进料15的情况下，在进料15的上方需要还原性气氛16，从而限制由于氧化导致的任何铝金属损失。所以，将用量低于化学计算量的氧化剂(与燃料的用量相比)供应到燃烧嘴12。结果，从炉10排出的烟道气17含有可燃物质。

随着受污染的铝进料15被加热，可燃性污染物也通常以不受控的方式从进料15释放到主燃烧区域的气氛16中，即，具有可燃物释放量的峰值和下降。所述释放的可燃性污染物对在烟道气17中的可燃物质的水平做出贡献。

其它炉使用在主燃烧区域中的中性气氛(即，既不具有氧化性也不具有还原性的气氛)或氧化性气氛进行操作。在这种情况下，在来自主燃烧区域的烟道气中的可燃物质水平的基线通常是零或接近零，而在排出的烟道气中可以观察到偶尔出现的可燃物质的峰值。

在本发明方法的步骤a)中，针对主燃烧区域设定标准主燃烧操作模式，这采用经由燃烧嘴12加入主燃烧区域的相应的标准燃料供应速率和相应的标准氧化剂供应速率。

例如，在间歇式废铝熔化工艺中，炉的操作可以包括：初始加热阶段，其中将固体进料15加热到铝的熔化温度；熔化阶段，固体进料15在此期间逐渐熔化；和精制阶段，已熔化的进料15在此期间进行精制，然后保持在出料温度下。对于每个阶段，设定加入炉10的恒定或变化的标准燃料供应速率和标准氧化剂供应速率。如上文所述，为了避免铝进料15发生氧化，所述标准氧化剂供应速率可以保持比所述标准燃料供应速率计的化学计算量更低的值，特别是在工艺的熔化和精制阶段过程中(因为熔化的进料更易于氧化)。

从炉10的主燃烧区域排出的烟道气17经由管道18输送到后燃烧器/后燃烧区域19。将所述后燃烧氧化剂和所述后燃烧燃料以受控方式注入后燃烧区域19中(即在调节的流速下)，从而使在所述排出的烟道气17中存在的可燃物质与受控制的相对于后燃烧燃料计的化学计算量过量的后燃烧氧化剂一起燃烧。所得的经过后燃烧的气体23从后燃烧区域19排出。

在所示的实施方案中，后燃烧器19配备燃烧嘴20和单独的后燃烧氧化剂注射器25。将所述后燃烧燃料与化学计算量的后燃烧氧化剂一起供应到燃烧嘴20。将额外的后燃烧氧化剂供应到注射器25，从而提供在后燃烧器19中的化学计算量过量的后燃烧氧化剂(与后燃烧燃料相比)。再次，虽然显示仅仅一个后燃烧喷嘴20和一个注射器25，但是后燃烧器19可以配备多个燃烧嘴20和/或多个注射器25。使用多个注射器25可以特别用于确保正在进入后燃烧器19的化学计算量过量的后燃烧氧化剂与烟道气17的充分混合。

在所示的实施方案中，后燃烧区域19与主燃烧区域之间通过管道18分开，烟道气17经由所述管道18输送。在其它实施方案中，主燃烧区域和后燃烧区域可以位于同一闭合空间的不同部分中，在所述闭合空间的主燃烧区域中所产生的烟道气输送到所述闭合空间的后燃烧区域。在此情况下，后燃烧区域有利地位于主燃烧区域的上方，由此从所产生的烟道气的自然上升流动获益。

在所示的示例中，使用传感器21确定在管道18中的所述排出烟道气17中的可燃物质例如H₂、CO和/或VOCs的水平。

在所示的实施方案中，传感器21是如共同待审专利申请EP21152977中所述的传感器。将此共同待审专利申请中的关于传感器及其操作的内容引入本文以供参考。阀门103用于控制氧化剂从氧化剂来源14供应到传感器21的流量。

用于监测在烟道气17中的可燃物质水平的其它传感器和监测设备和方法是可商购的，和可以用于本发明中。

由传感器21测得的在所述排出的烟道气17中的可燃物质水平被传送到中心控制单元22，并与这里储存的参比值进行比较。所述参比值对应于一般预期在间歇工艺的给定阶段中的所述烟道气17所具有的可燃物质水平，以及操作参数，包括进入炉10的一个或多个燃烧嘴12中的实际氧化剂供应速率和燃料供应速率。

当所述控制单元22进行的比较显示所测得的在烟道气17中的可燃物质水平显著高于参比水平时，这指示进料15在主燃烧区域中释放的可燃物质的峰值。

例如，由传感器21测得的在烟道气17中的可燃物质水平在以下情况下被控制单元22认定为显著高于参比值：所测得的在烟道气17中的可燃物质水平高于也在步骤a)中设定的上限阈值A1up，其中阈值A1up大于所述参比值。

在此情况下，控制单元22产生一个控制信号，这称为‘第二个控制信号’，此信号用于调节主燃料控制器101和主氧化剂控制器102，使得所述炉按照增强型主燃烧操作模式进行操作，其中在进入一个或多个燃烧嘴12的实际氧化剂供应速率与实际燃料供应速率之间的比率超过在所述标准氧化剂供应速率与所述标准燃料供应速率之间的比率。以此方式，更多的氧气在主燃烧区域内能够用于燃烧在所述主燃烧区域内释放的可燃物质，且不会在进料15上方产生氧化性气氛16。

根据一个实施方案，在所述预定时间段Δtmcboost之后，发出不同的第二个控制信号，此信号使得主燃料控制器101引起进入一个或多个燃烧嘴12的实际燃料供应速率对应于所述标准燃料供应速率，和使得主氧化剂控制器102引起进入一个或多个燃烧嘴12的实际氧化剂供应速率对应于所述标准氧化剂供应速率。

可选地，返回标准主燃烧的操作可以是基于由传感器21测得的在所述排出的烟道气17中的可燃物质水平。例如，当所述中心控制单元22比较由传感器21测得的在所述排出的烟道气17中的可燃物质水平、并认定其基本上等于或甚至低于在中心控制单元22中储存的参比值时，控制单元22产生第二个控制信号，此信号按照如上所述的方式引起在炉10中的主燃烧操作返回到所述标准主燃烧操作模式。

虽然上述调节主燃烧的方式可以将在离开炉10的烟道气17中的可燃物质水平保持在特定限度内，但是这并不能解决在所述排出的烟道气17中的检测水平的可燃物质被排放入大气的问题。

此问题是通过使所述排出的烟道气17在后燃烧区域19中进行后燃烧来解决。

当进入后燃烧区域19的烟道气17的温度以及在所述烟道气17中的可燃物质的性质和浓度能够确保所述可燃物质被点燃时，烟道气17的后燃烧可以通过将仅仅后燃烧氧化剂注入所述后燃烧区域19来进行，例如经由注射器25注入。

在许多情况下，将所述后燃烧氧化剂和所述后燃烧燃料二者注入后燃烧区域19，由此产生在区域19中的永久后燃烧火焰。然后，在烟道气17中的可燃物质在后燃烧区域19中进行后燃烧，这通过使用相对于所述后燃烧燃料计的化学计算量过量的后燃烧氧化剂来进行。在所示的实施方案中，将所述后燃烧燃料和相应的化学计算量的所述后燃烧氧化剂供应到燃烧嘴20，而用于使烟道气进行后燃烧的过量的后燃烧氧化剂是经由注射器25注入后燃烧区域19。

在本发明方法的步骤a)中，对于后燃烧区域19设定标准后燃烧操作模式，其中采用相应的标准后燃烧氧化剂注射速率和标准后燃烧燃料注射速率。总的标准后燃烧氧化剂注射速率和标准后燃烧燃料注射速率、尤其这二者之间的比率是在所述排出的烟道气17进入后燃烧器/后燃烧区域19时的温度和具有的常规组成、在炉10中的间歇工艺的给定阶段和参数的基础上来设定，并保持注意将气体排放入大气时对可燃物质水平的任何限制，例如由环境法规来设置。换句话说，所述标准后燃烧氧化剂和标准燃料注射速率使得通过在烟道气17中的可燃物质进行后燃烧而有效地减少在炉10操作的给定阶段中预期的常规水平。

在所示的实施方案中，进一步的控制信号，称为“第一个控制信号”，是在中心控制单元22对于上述由传感器21测得的在所述排出的烟道气17中的可燃物质水平与在中心控制单元22中储存的参比值之间进行比较的基础上产生。所述第一个控制信号传送到第一个流量控制器104，其用于调节以将过量的后燃烧氧化剂加入注射器25。

分别通过控制器106和控制器105调节进入后燃烧嘴20的所述后燃烧燃料的流量和所述后燃烧氧化剂的相应化学计算量的流量。

当控制单元22进行的比较显示所测得的在烟道气17中的可燃物质水平显著高于参比值时，例如将所测得的可燃物质水平与在步骤a)中设定的上限阈值水平C1up进行比较，控制单元22产生第一个控制信号，此信号引起第一个流量控制器104将进入注射器25的过量的后燃烧氧化剂增加到增强型过量的后燃烧氧化剂，其中所述增强型过量的后燃烧氧化剂高于在标准后燃烧操作模式期间的过量的后燃烧氧化剂，从而使得在实际的总后燃烧氧化剂注射速率与实际的后燃烧燃料注射速率之间的比率高于在总的标准后燃烧氧化剂注射速率与标准后燃烧燃料注射速率之间的比率。以此方式，额外的后燃烧氧化剂可以用于在排出的烟道气17中存在的可燃物质的峰值下进行后燃烧(增强型后燃烧操作模式)。

用于调节后燃烧的关于“显著高于”水平的判断准则(例如C1up)可以与用于调节主燃烧的关于“显著高于”水平的判断准则(例如A1up)是相同或不同的。

当中心控制单元22进行的比较显示由传感器21测得的在所述排出的烟道气17中的可燃物质水平是基本上等于或甚至低于在中心控制单元22中储存的相应参比值时，其中相同或不同的判断准则也可以应用于关于调节主燃烧和调节后燃烧方面的“基本上等于”的情况，由控制单元22产生的第一个控制信号引起第二个流量控制器104调节进入注射器25的实际的后燃烧氧化剂注射速率，使得注入后燃烧区域19的实际化学计算量过量的后燃烧氧化剂对应于所述标准化学计算量过量的后燃烧氧化剂(也在所述第一个控制信号的基础上，分别通过控制器106和105调节进入燃烧嘴20的实际的后燃烧燃料流量和进入燃烧嘴20的实际的后燃烧氧化剂流量，使得进入燃烧嘴20的实际的后燃烧燃料流量对应于标准后燃烧燃料流速，和使得进入燃烧嘴20的后燃烧氧化剂流量是相对于所述实际/标准的后燃烧燃料流量计的化学计算量)。

在所示的实施方案中，对于在后燃烧区域19中的后燃烧操作的控制提供了额外的安全性，这是因为与第一个传感器21相同类型的第二个传感器24存在于后燃烧器19的排气中，并监测在离开后燃烧区域19的经过后燃烧的气体23中的一种或多种可燃物质的水平。

在步骤a)中，针对在所述经过后燃烧的气体23中的一种或多种可燃物质的水平确定上限阈值B1up，所述上限阈值B1up大于关于在经过后燃烧的气体23中的一种或多种受检测的可燃物质水平的参比值。所述参比值对应于一般预期在间歇工艺的给定阶段中的所述后燃烧气体23所具有的可燃物质水平，和对应于所述主燃烧区域和后燃烧区域的操作参数。

上限阈值B1up也至多等于或优选低于由当地环境法规容许的一种或多种可燃物质的最大水平。

控制单元22用于对由第二个传感器24测得的水平与上限阈值B1up进行比较，并且当由第二个传感器24测得的水平高于所述阈值B1up时，控制单元22产生第一个控制信号，如上所述，此信号引起后燃烧区域19按照增强型后燃烧操作模式进行操作，并且与由第一个传感器21测得的水平无关。

相似地，当由第一个传感器21测得的水平高于所述阈值水平C1up时，中心控制单元22产生第一个控制信号，此信号引起后燃烧区域19按照增强型后燃烧操作模式进行操作，并且与由第二个传感器24测得的水平无关。

仅仅当由第一个传感器21测得的水平和由第二个传感器21测得的水平都基本上等于或甚至低于在中心控制单元22中储存的相应参比值时，控制单元22产生第一个控制信号，在此信号的基础上，控制器104、105和106调节进入后燃烧区域19的后燃烧燃料流量和总的后燃烧氧化剂流量以使其对应于相应的标准流速，其中如上所述，将所述后燃烧燃料和所述化学计算量的氧化剂供应到燃烧嘴20，同时将所述化学计算量过量的后燃烧氧化剂供应到注射器25。

虽然描述了使用中心控制单元22，但是应当理解的是，本发明的方法也可以使用PLCs等的分配或模块化系统来比较检测值和参比值和/或调节燃料和/或氧化剂的供应。

上述实施方案提供对于在所述经过后燃烧的气体中的可燃物质水平和在可排放入大气中的可燃物质水平的最大控制。

在减少在经过后燃烧的气体中的可燃物质不太重要的情况下，不太复杂的控制系统可以用于进行后燃烧，例如仅仅基于由传感器21和24之一检测的可燃物质水平来进行控制。

附图中的参考标记：

-10：炉；-11：火焰；-12：炉10的燃烧嘴；-13：燃料来源；-14：氧化剂来源；-15：进料；-16：在炉10中的气氛；-17：排出的烟道气；-18：烟道气管道；-19：后燃烧器/后燃烧区域；-20：后燃烧器19的燃烧嘴；-21：第一个传感器；-22：中心控制单元；-23：经过后燃烧的气体；-24：第二个传感器；-25：后燃烧器19的氧化剂注射器；-101：用于控制进入燃烧嘴12的燃料流量的控制器；-102：用于控制进入燃烧嘴12的氧化剂流量的控制器；-103：用于控制进入第一个传感器21的氧化剂流量的控制器；-104：用于控制进入注射器25的氧化剂流量的控制器；-105：用于控制进入燃烧嘴20的氧化剂流量的控制器；-106：用于控制进入燃烧嘴20的燃料流量的控制器；-107：用于控制进入第二个传感器24的氧化剂流量的控制器。

Claims (18)

1.一种组合的燃烧和后燃烧方法，此方法包括以下步骤：

a)采用以下之一设定用于后燃烧区域(19)的标准后燃烧操作模式：

(1)当后燃烧区域(19)是仅供应氧化剂的后燃烧区域时，采用进入后燃烧区域(19)的标准后燃烧氧化剂注射速率进行设定，其中在所述仅供应氧化剂的后燃烧区域中不注射后燃烧燃料，或者

(2)当后燃烧区域(19)是供应氧化剂和燃料的后燃烧区域时，采用进入后燃烧区域(19)的标准后燃烧氧化剂注射速率和标准后燃烧燃料注射速率进行设定，其中在所述供应氧化剂和燃料的后燃烧区域中注射所述后燃烧氧化剂和后燃烧燃料二者，所述标准后燃烧氧化剂注射速率和所述标准后燃烧燃料注射速率限定了相对于所述后燃烧燃料计的所述后燃烧氧化剂的标准化学计算量过量值，

b)将燃料和燃烧氧化剂按照实际的燃料供应速率和实际的氧化剂供应速率分别供应到主燃烧区域(10)，

c)所供应的燃料与所供应的氧化剂在主燃烧区域(10)中燃烧，由此产生热量和烟道气，所述烟道气可以含有残余的可燃物质，

d)从主燃烧区域(10)排出烟道气，并将所述排出的烟道气(17)加入后燃烧区域(19)，

e)将以下物质注射到后燃烧区域(19)中：

(1)当后燃烧区域(19)是仅供应氧化剂的后燃烧区域时，在实际的后燃烧氧化剂注射速率下注射所述后燃烧氧化剂，且不注射所述后燃烧燃料，或

(2)当后燃烧区域(19)是供应氧化剂和燃料的后燃烧区域时，在实际的后燃烧氧化剂注射速率下注射所述后燃烧氧化剂，并且在实际的后燃烧燃料注射速率下注射所述后燃烧燃料，其中所述实际的后燃烧氧化剂注射速率和所述实际的后燃烧燃料注射速率限定了相对于所述后燃烧燃料计的所述后燃烧氧化剂的标准化学计算量过量值，

f)所述排出的烟道气(17)在后燃烧区域(19)中与以下物质一起进行后燃烧：

(1)在仅供应氧化剂的后燃烧区域的情况下，与后燃烧氧化剂一起进行后燃烧，或

(2)在供应氧化剂和燃料的后燃烧区域的情况下，与实际化学计算量过量的后燃烧氧化剂一起进行后燃烧，

由此产生经过后燃烧的气体(23)，

g)从后燃烧区域(19)排出所述经过后燃烧的气体(23)，

h)监测在从主燃烧区域(10)排出的烟道气(17)中的一种或多种可燃物质的第一个水平和/或在从后燃烧区域(19)排出的所述经过后燃烧的气体(23)中的一种或多种可燃物质的第二个水平，

i)在步骤h)中所监测的水平和/或所监测的水平之一或两者的基础上产生第一个控制信号，和

j)根据第一个控制信号调节以下情况：

(1)在仅供应氧化剂的后燃烧区域(19)的情况下，调节实际的后燃烧氧化剂注射速率，

(2)在供应氧化剂和燃料的后燃烧区域(19)的情况下，经由实际的后燃烧氧化剂注射速率和/或实际的后燃烧燃料注射速率调节所述后燃烧氧化剂的实际化学计算量过量值。

2.根据权利要求1所述的方法，其中在所述第二个监测水平的基础上产生所述第一个控制信号。

3.根据权利要求2所述的方法，其中：

步骤a)包括：

i.设定针对第二个监测水平的上限阈值B1up，

其中，当第二个监测水平超过所述上限阈值B1up时，所产生的第一个控制信号引起在步骤j)中的以下情况：

(1)在仅供应氧化剂的后燃烧区域(19)的情况下，实际的后燃烧氧化剂流量高于所述标准后燃烧氧化剂流量，或

(2)在供应氧化剂和燃料的后燃烧区域(19)的情况下，所述后燃烧氧化剂的实际化学计算量过量值大于所述后燃烧氧化剂的标准化学计算量过量值。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其中步骤a)还包括：

i’.设定针对第二个监测水平的下限阈值B1low，

和/或

ii’.设定针对第二个监测水平的下限阈值B2low和相应的时间段ΔtB，

其中，当第二个监测水平低于所述阈值B1low或至少在时间段ΔtB期间保持低于所述下限阈值B2low时，所产生的第一个控制信号引起在步骤j)中的以下情况：

(1)在仅供应氧化剂的后燃烧区域(19)的情况下，实际的后燃烧氧化剂流量等于所述标准后燃烧氧化剂流量，或

(2)在供应氧化剂和燃料的后燃烧区域(19)的情况下，实际的后燃烧氧化剂流量和实际的后燃烧燃料流量分别等于所述标准后燃烧氧化剂流量和所述标准后燃烧燃料流量。

5.根据权利要求1所述的方法，其中在所述第一个监测水平的基础上产生所述第一个控制信号。

6.根据权利要求5所述的方法，其中步骤a)还包括：

i.设定针对第一个监测水平的上限阈值C1up，

其中，

当第一个监测水平超过所述上限阈值C1up时，所产生的第一个控制信号引起在步骤j)中的以下情况：

(1)在仅供应氧化剂的后燃烧区域(19)的情况下，实际的后燃烧氧化剂流量高于所述标准后燃烧氧化剂流量，或

(2)在供应氧化剂和燃料的后燃烧区域(19)的情况下，后燃烧氧化剂的实际化学计算量过量值大于所述后燃烧氧化剂的标准化学计算量过量值。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其中步骤a)包括：

i.设定针对第一个监测水平的下限阈值C1low，

和/或

ii.设定针对第一个监测水平的下限阈值C2low和相应的时间段ΔtC，

其中，当第一个监测水平低于所述阈值C1low或在至少时间段ΔtC期间保持低于所述下限阈值C2low时，所产生的第一个控制信号引起在步骤j)中的以下情况：

(1)在仅供应氧化剂的后燃烧区域(19)的情况下，实际的后燃烧氧化剂流量等于所述标准后燃烧氧化剂流量，或

(2)在供应氧化剂和燃料的后燃烧区域(19)的情况下，实际的后燃烧氧化剂流量和实际的后燃烧燃料流量分别等于所述标准后燃烧氧化剂流量和所述标准后燃烧燃料流量。

8.根据权利要求1所述的方法，其中在所述第一个和第二个监测水平的基础上产生所述第一个控制信号。

9.根据权利要求8所述的方法，其中：

步骤a)包括：

i.设定针对第一个监测水平的上限阈值C1’up，和

ii.设定针对第二个监测水平的上限阈值B1’up，

并且当第一个监测水平超过所述上限阈值C1’up时或当第二个监测水平超过所述上限阈值B1’up时，所产生的一个控制信号引起在步骤j)中的以下情况：

(1)在仅供应氧化剂的后燃烧区域(19)的情况下，实际的后燃烧氧化剂流量高于所述标准后燃烧氧化剂流量，或

(2)在供应氧化剂和燃料的后燃烧区域(19)的情况下，后燃烧氧化剂的实际的化学计算量过量值大于所述后燃烧氧化剂的标准化学计算量过量值。

10.根据权利要求9所述的方法，其中：

步骤a)包括：

iii.设定针对第一个监测水平的下限阈值C1’low和针对第二个监测水平的下限阈值B1’low，

和/或

iv.设定针对第一个监测水平的下限阈值C2’low和相应的时间段ΔtC’，以及设定针对第二个监测水平的下限阈值B2’low和相应的时间段ΔtB’，

其中，当第一个监测水平低于所述下限阈值C1’low、并且第二个监测水平低于所述阈值B1’low时，或当第一个监测水平在至少时间段ΔtC’期间保持低于所述下限阈值C2’low、并且第二个监测水平在至少时间段ΔtB’期间保持低于所述下限阈值B2’low时，所产生的第一个控制信号引起在步骤j)中的以下情况：

(1)在仅供应氧化剂的后燃烧区域(19)的情况下，实际的后燃烧氧化剂注射速率等于所述标准后燃烧氧化剂注射速率，或

(2)在供应氧化剂和燃料的后燃烧区域(19)的情况下，实际的后燃烧氧化剂注射速率和实际的后燃烧燃料注射速率分别等于所述标准后燃烧氧化剂注射速率和所述标准后燃烧燃料注射速率。

11.根据权利要求3、6和9中任一项所述的方法，其中步骤a)还包括设定预定的时间段Δtpcboost，和其中当在步骤j)中，

(1)在仅供应氧化剂的后燃烧区域(19)的情况下，实际的后燃烧氧化剂流量已经高于所述标准后燃烧氧化剂流量时，或

(2)在供应氧化剂和燃料的后燃烧区域(19)的情况下，所述后燃烧氧化剂的实际化学计算量过量值已经大于所述后燃烧氧化剂的标准化学计算量过量值时，

对于所述时间段Δtpcboost，在步骤i)中产生第一个控制信号，此信号引起在步骤j)中的以下情况：

(1)在仅供应氧化剂的后燃烧区域(19)的情况下，实际的后燃烧氧化剂注射速率等于所述标准后燃烧氧化剂注射速率，或

(2)在供应氧化剂和燃料的后燃烧区域(19)的情况下，实际的后燃烧氧化剂注射速率和实际的后燃烧燃料注射速率分别等于所述标准后燃烧氧化剂注射速率和所述标准后燃烧燃料注射速率。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中：

步骤a)包括采用进入主燃烧区域(10)的标准燃料供应速率和标准氧化剂供应速率设定用于主燃烧区域(10)的标准主燃烧操作模式，

步骤i)包括在步骤h)中监测的第一个水平和/或第二个水平的基础上产生第二个控制信号，

和其中所述方法还包括：

步骤k)：根据第二个控制信号调节进入主燃烧区域(10)的实际氧化剂供应速率和实际燃料供应速率。

13.根据权利要求12所述的方法，其中在步骤i)中，在所述第一个监测水平的基础上产生所述第二个控制信号。

14.根据权利要求13所述的方法，其中步骤a)还包括：

i.设定针对第一个监测水平的上限阈值A1up，

和/或

ii.针对第一个监测水平的变化速率设定正的上限阈值RA1up，

和其中

-当第一个监测水平超过所述上限阈值A1up时，

和/或

-当第一个监测水平在大于所述上限阈值RA1up的速率下升高时，所产生的第二个控制信号引起在步骤k)中调节进入主燃烧区域(10)的实际氧化剂供应速率和实际燃料供应速率，使得在所述实际氧化剂供应速率与所述实际燃料供应速率之间的比率高于在所述标准氧化剂供应速率与所述标准燃料供应速率之间的比率。

15.根据权利要求13或14所述的方法，其中：

步骤a)包括：

i.设定针对第一个监测水平的下限阈值A1low，

和/或

ii.设定针对第一个监测水平的下限阈值A2low和相应的时间段ΔtA，

和其中：

-当第一个监测水平低于所述下限阈值A1low时，

和/或

-当第一个监测水平在至少时间段ΔtA期间保持低于所述下限阈值A2low时，

所产生的第二个控制信号引起在步骤k)中调节进入主燃烧区域(10)的实际氧化剂供应速率和实际燃料供应速率，使得所述实际氧化剂供应速率和所述实际燃料供应速率分别对应于所述标准氧化剂供应速率和所述标准燃料供应速率。

16.根据权利要求12所述的方法，其中在步骤i)中，在所述第二个监测水平的基础上产生所述第二个控制信号。

17.根据权利要求16所述的方法，其中：

步骤a)包括：

i.设定针对第二个监测水平的上限阈值D1up，

和其中，

当第二个监测水平超过所述上限阈值D1up时，所产生的第二个控制信号引起在步骤k)中调节进入主燃烧区域(10)的实际氧化剂供应速率和实际燃料供应速率，使得在所述实际氧化剂供应速率与所述实际燃料供应速率之间的比率高于在所述标准氧化剂供应速率与所述标准燃料供应速率之间的比率。

18.根据权利要求17所述的方法，其中步骤a)还包括：

ii.设定针对第二个监测水平的下限阈值D1low，

和/或

iii.设定针对第二个监测水平的下限阈值D2low和相应的时间段ΔtD，

其中，当第二个监测水平低于所述阈值B1low或在至少时间段ΔtB期间保持低于所述下限阈值B2low时，所产生的第二个控制信号引起在步骤k)中调节进入主燃烧区域(10)的实际氧化剂供应速率和实际燃料供应速率，使得所述实际氧化剂供应速率和所述实际燃料供应速率分别对应于所述标准氧化剂供应速率和所述标准燃料供应速率。

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