CN117167749A - 一种含氮废物的焚烧系统、焚烧控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种含氮废物的焚烧系统、焚烧控制方法，所述焚烧系统包括一体化焚烧炉、助燃风机、降温介质管路，一体化焚烧炉包括依次连接的燃烧器、一级燃烧室、降温室、二级燃烧室，燃烧器设置一次风口，二级燃烧室的入口处设置三次风口，助燃风机通过第一风管与一次风口连接，助燃风机通过第二风管与三次风口连接，降温室的入口或一级燃烧室的出口设置降温入口，降温介质管路包括第一管路、第三管路，第一管路与降温入口连接，第三管路与燃烧器连接，第一风管中设置主路阀，第一风管设置支管，支管与主路阀并联设置，支管设置旁路阀；本发明能够减少或抑制NOx生成，同时解决了因上游含氮废物组分波动导致排放不稳定的问题。

Description

一种含氮废物的焚烧系统、焚烧控制方法

技术领域

本发明涉及含氮废物焚烧技术领域，特别涉及一种含氮废物的焚烧系统、焚烧控制方法，尤其是涉及用于减少氮氧化物生成的处理含氮废物的焚烧系统、焚烧控制方法。

背景技术

随着国家对环境保护越来越重视，在工业废物焚烧领域，也对降低氮氧化物排放提出了相关的要求。目前在对含氮废物的处理过程中，一般采用一段直燃炉工艺，含氮废物通过焚烧炉高温直接焚烧，焚烧后产生大量NOx，排放浓度远远高于国家和地方环保标准，为达到环保要求，烟气后处理系统需要增设脱硝效率较高的脱硝装置才能满足环保要求。现有的焚烧方式往往难以减少氮氧化物的生成，为此需要提出一种含氮废物的焚烧系统及其焚烧控制方法。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种含氮废物的焚烧系统、焚烧控制方法，以解决现有技术在对含氮废物焚烧过程中生成大量氮氧化物的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种含氮废物的焚烧系统，所述含氮废物包括含氮废液和/或含氮废气，所述焚烧系统包括一体化焚烧炉、助燃风机、降温介质管路，所述一体化焚烧炉包括依次连接的燃烧器、一级燃烧室、降温室、二级燃烧室，所述燃烧器设置一次风口，所述二级燃烧室的入口处设置三次风口，所述助燃风机通过第一风管与一次风口连接，助燃风机通过第二风管与三次风口连接，所述降温室的入口或一级燃烧室的出口设置降温入口，所述降温介质管路包括第一管路、第三管路，所述第一管路与降温入口连接，所述第三管路与燃烧器连接，第一风管中设置主路阀，第一风管设置支管，所述支管与主路阀并联设置，所述支管设置旁路阀。

进一步的，所述一级燃烧室的出口设置第一分析仪，至少用于检测一级燃烧室出口的一氧化碳含量；所述二级燃烧室的出口设置第三分析仪，用于检测一体化焚烧炉出口处烟气中氮氧化物的含量。

进一步的，所述一级燃烧室设置第二温度检测仪，用于检测一级燃烧室的内部温度；所述第三管路设置降温介质阀、降温介质流量计；所述一次风口处设置一次风流量计。

进一步的，所述燃烧器具有燃料气管路，所述燃料气管路设置燃料气阀门。

进一步的，所述第二风管设置调节阀；所述二级燃烧室的出口设置第二分析仪，用于检测一体化焚烧炉出口处烟气中氧含量。

进一步的，所述焚烧系统包括低温介质风机，所述低温介质风机与第一管路连接，并通过第一管路与降温入口连接，所述低温介质风机与第三管路连接，并通过第三管路与燃烧器连接。

一种含氮废物的焚烧控制方法，应用于所述的一种含氮废物的焚烧系统，所述焚烧控制方法包括燃烧器的一次风调控方法，所述一次风调控方法包括：A1、实时检测一级燃烧室出口的一氧化碳含量K；A2、判断是否K＞2％；若是，则进行步骤A3；若否，则保持焚烧系统的当前运行状态，并返回步骤A1；A3、将第一风管的主路阀开度调大一级，并维持焚烧系统运行额定时长，进行步骤A4；A4、实时检测一体化焚烧炉出口处烟气中氮氧化物的含量N；A5、判断是否N＞100mg/Nm³；若是，则进行步骤A6；若否，则进行步骤A7；A6、判断是否K＞2％；若是，则报警；若否，则将支管的旁路阀开度调小一级，并返回步骤A1；A7、判断是否K＞2％；若是，则将支管的旁路阀开度调大一级，并返回步骤A1；若否，则直接返回步骤A1。

进一步的，步骤A6包括：A61、判断是否K＞2％；若是，则进行步骤A62；若否，则将支管的旁路阀开度调小一级，并返回步骤A1；A62、将过剩空气系数γ调小一级，判断是否调小后的γ＜0.8；若是，则维持焚烧系统运行额定时长后，进行步骤A63；若否，则返回步骤A1；A63、实时检测一级燃烧室出口的一氧化碳含量K，实时检测一体化焚烧炉出口处烟气中氮氧化物的含量N；A64、判断是否K＞2％且N＞100mg/Nm³；若是，则报警；若否，则返回步骤A1。

进一步的，所述焚烧控制方法包括一级燃烧室的温度调控方法，所述一级燃烧室的温度调控方法包括：D1、实时检测一级燃烧的内部温度T；D2、判断是否T＞1350℃；若是，则将第三管路的降温介质阀开度调大一级，进行步骤D3；若否，则进行步骤D5；D3、实时检测第三管路中的降温介质流量X、进入燃烧器内的一次风流量Y；D4、判断是否X/Y＞0.2；若是，则将燃烧器的燃料气阀门开度调小一级，并返回步骤D1；若否，则保持焚烧系统的当前运行状态，并返回步骤D1；D5、判断是否T＜1250℃；若是，则将第三管路的降温介质阀开度调小一级，进行步骤D6；若否，则保持焚烧系统的当前运行状态，并返回步骤D1；D6、实时检测第三管路中的降温介质流量X、进入燃烧器内的一次风流量Y、一级燃烧室的内部温度T；D7、判断是否同时满足X/Y≈0、T＜1250℃；若是，则将燃烧器的燃料气阀门开度调大一级，并返回步骤D1；若否，则保持焚烧系统的当前运行状态，并返回步骤D1。

进一步的，所述焚烧控制方法包括二级燃烧室的进风调控方法，所述二级燃烧室的进风调控方法包括：实时检测一体化焚烧炉出口处烟气中氧含量O，判断是否O＜3％，若是，则将第二风管的调节阀开度调大，若否，则保持焚烧系统的当前运行状态。

相对于现有技术，本发明所述的一种含氮废物的焚烧系统、焚烧控制方法具有以下优势：

本发明所述的一种含氮废物的焚烧系统、焚烧控制方法，一方面确保高温欠氧环境下还原反应的充分进行，使得含氮废物充分参与反应，另一方面能够在最大程度上减少或抑制氮氧化物的生成，减少含氮废物在焚烧过程中氮氧化物的生成量，另外，本申请提出的焚烧控制方法在最大程度上减少或抑制NOx生成，使烟气达标排放的同时，还能够解决因上游提供的含氮废物组分波动导致系统焚烧后的烟气组分不稳定的问题，增大系统的操作弹性，使得系统在上游提供的含氮废物组分发生波动时也能够维持烟气达标排放，也有利于提高焚烧系统的焚烧控制过程的自动化、智能化程度。

同时，本申请通过对一次风调控方法的改进，以主调控因子(一氧化碳含量)为主，以副调控因子(氮氧化物的含量)为辅，来实现对一次风从粗调到精调的过程，经过燃烧器的燃烧后，能够精准地调控一级燃烧室中的欠氧量，一方面确保高温欠氧环境下还原反应的充分进行，使得含氮废物充分参与反应，另一方面能够在最大程度上减少或抑制氮氧化物的生成，减少含氮废物在焚烧过程中氮氧化物的产生，同时能够避免焚烧系统中炭黑生成量过多，有利于保障设备的正常运行周期。此外，本申请通过对一氧化碳含量、氮氧化物的含量的实时检测、分析调控过程，一方面能够避免引入不必要的数据误差，确保控制过程的精准性，另一方面通过数据的实时获取、实时分析，能够实时对一次风进行调控，提高了一次风调控的及时性、有效性。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的一种含氮废物的焚烧系统的结构示意图；

图2为本发明实施例所述的一种含氮废物的焚烧系统的一种结构示意图；

图3为本发明实施例所述的一种含氮废物的焚烧系统的另一种结构示意图；

图4为本发明实施例所述的一种含氮废物的焚烧系统中一次风调控流程图；

图5为本发明实施例所述的一种含氮废物的焚烧系统中一级燃烧室的炉膛温度调控流程图。

附图标记说明：

1、燃烧器；11、一次风口；2、一级燃烧室；21、二次风口；3、降温室；31、降温入口；32、折流环；33、花墙砖；4、二级燃烧室；41、三次风口；5、助燃风机；51、第一风管；52、第二风管；53、支管；6、降温介质管路；61、第一管路；62、第二管路；63、第三管路；71、第一温度检测仪；72、第一分析仪；73、第二分析仪；74、第三分析仪；75、第二温度检测仪；76、第四分析仪；8、余热锅炉；9、低温介质风机。

具体实施方式

下文将使用本领域技术人员向本领域的其它技术人员传达他们工作的实质所通常使用的术语来描述本公开的发明概念。然而，这些发明概念可体现为许多不同的形式，因而不应视为限于本文中所述的实施例。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为了避免混淆，首先对于本申请中个别特征名称进行解释，“一次风口11”、“三次风口41”均是通入空气的入口，“二次风口21”、“降温入口31”均是通入降温介质的入口，尤其是，“二次风口21”实质上可以理解为另一个降温入口。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了解决现有技术在对含氮废物焚烧过程中生成大量氮氧化物的问题，本实施例提出一种含氮废物的焚烧系统、焚烧控制方法，如附图1-3所示，所述焚烧系统至少包括一体化焚烧炉、助燃风机5、降温介质管路6，所述一体化焚烧炉包括依次连接的燃烧器1、一级燃烧室2、降温室3、二级燃烧室4，所述燃烧器1设置一次风口11，所述二级燃烧室4的入口处设置三次风口41，所述助燃风机5通过第一风管51与一次风口11连接，助燃风机5通过第二风管52与三次风口41连接，用于向燃烧器1、二级燃烧室4内提供助燃空气，所述降温室3的入口或一级燃烧室2的出口设置降温入口31，所述降温介质管路6与降温入口31连接，用于向降温室3内提供降温介质。

其中，所述含氮废物包括含有机氮的废气、含有机氮的废液、含氨气的废气中的至少一种。燃烧器1为常规的燃烧器，具有长明灯、供料管路等常规结构，例如：燃料气分别输送给长明灯、燃料气管路，含氮废物通过供料管输送至燃烧器1中，压缩空气或助燃空气也通过相应管路输送至燃烧器1中，相应的，参考附图3，至少在燃料气管路设置燃料气阀门(附图3中的FV101)，以调节直接供给燃烧器1的燃料气量；此外，还可以向燃烧器1中输送其他高热值废气。

通过燃烧器1对含氮废物及其他可燃物进行点燃后，进入一级燃烧室2，所述一级燃烧室2为高温欠氧环境，含氮废物及其他可燃物在一级燃烧室2中燃烧主要生成氮气、水、二氧化碳、一氧化碳、氢气等产物，形成高温烟气。随后高温烟气进入到降温室3，降温室3内喷入降温介质，对降温室3内的温度、高温烟气的温度进行降温，降温介质包括低压蒸汽、低热值废气废液、低温的循环烟气、水中的至少一种，在实际操作中，优选以低热值废气废液、低温循环烟气作为降温介质。降温后的烟气进入到二级燃烧室4中，所述二级燃烧室4为低温过氧环境，二级燃烧室4内补充大量的空气使其过剩空气系数大于25％，即实际空气用量和理论空气用量的比值大于125％，在二级燃烧室4中，烟气中的一氧化碳、氢气等可燃物在过剩空气环境中进一步氧化，使得炉内的可燃物完全进行氧化反应，实现彻底氧化焚毁，一体化焚烧炉中最终形成的烟气主要包括氮气、水、二氧化碳，能够有效避免含氮废物焚烧过程中生成大量氮氧化物，有利于环境保护。

所述降温介质通过低温介质风机9输送到降温介质管路6中，即所述焚烧系统包括低温介质风机9，所述低温介质风机9与降温介质管路6的入口连接，通过降温介质管路6将降温介质输送到特定的位置，例如：附图1中降温介质主要被输送到降温室3中；附图2中，降温介质管路6包括第一管路61、第二管路62，能够将降温介质分别输送到一级燃烧室2、降温室3中；附图3中，降温介质管路6包括第一管路61、第三管路63，第一管路61能够将降温介质输送到降温室3的入口(或一级燃烧室2的出口)，第三管路63能够将降温介质输送到燃烧器1内。

所述第一风管51中设置主路阀，用于对进入燃烧器1的进风量进行主调节，所述第一风管51设置支管53，所述支管53与主路阀并联设置，所述支管53设置旁路阀，用于对进入燃烧器1的进风量进行副调节，从而有利于对燃烧器1的进风量、燃烧情况进行更为精准地调控。

所述降温室3的入口处设置折流环32，从而能够提高进入降温室3中烟气的紊流状态，使得烟气与低温介质充分混合，有利于快速降低烟气温度。所述降温室3的出口处设置花墙砖33，由于花墙砖33具有多个孔道，使得烟气经过降温后，通过花墙砖33均匀分散地流入二级燃烧室4中，提高二级燃烧室4中烟气分布、燃烧的均匀程度。

在此基础上，本申请提出两种含氮废物的焚烧系统的设置以及其他实施方式，分别主要针对含氮废液的焚烧系统和含氮废气的焚烧系统，并对相应的焚烧控制方法进行介绍。

实施例1

如附图1所示，本实施例提出一种含氮废物的焚烧系统、焚烧控制方法，根据含氮废物、其他可燃物质的组分情况、燃烧情况，一级燃烧室2内的停留时间为1.0-2.0s，炉温为1250-1350℃，氧含量为理论当量燃烧的80-90％，降温室3内的停留时间为0.5-1.0s，炉温为850-900℃，二级燃烧室4中的停留时间为1.0-2.0s，炉温为850-1000℃。

一次风通过设定合适的风燃比(助燃风和含氮废物、辅助燃料气流量的比值)，通过调节第一风管51中主路阀的开度，来调节进入燃烧器1的一次空气量，此处调节可以视为对一次空气量的粗调，可以直接采用现有技术中含氮废物欠氧燃烧的相关技术。同时，根据一级燃烧室2出口的一氧化碳含量(V％)、一体化焚烧炉出口处烟气中氮氧化物的含量(mg/Nm³)或氮氧化物的抑制率来调节支管53的旁路阀，从而在对一次空气量进行粗调的基础上，能够进一步精确调节进入燃烧器的一次空气量，实现对一次空气量的精调，从而能够精准调控一级燃烧室2中的欠氧量。其中，一次风、一次空气量均是对从一次风口11进入燃烧器1的空气的相关描述用词，本申请中的气态物质中某一组分的含量百分数均是以体积百分比为准。

由于在一级燃烧室2的高温欠氧环境下，含氮废物及其他可燃物在一级燃烧室2中燃烧主要生成氮气、水、二氧化碳、一氧化碳、氢气等产物，形成高温烟气，为了保证目标反应的进行，需要对通入燃烧器1的一次空气量进行较为严格地调控，如果通入燃烧器1的一次空气量过多，则流入到一级燃烧室2内的空气量过多，容易导致NOx的转化率偏高，使得尾气中NOx含量升高，如果一次空气量过少，则导致含氮废物中的可燃性物质在严重欠氧的环境下产生炭黑，容易堵塞后续设备，不利于提高设备的正常运行周期。

所述一级燃烧室2的出口设置第一分析仪72，至少用于检测一级燃烧室2出口的一氧化碳含量，或者用于检测一级燃烧室2出口的一氧化碳含量、氢气含量、氨气含量中的至少一种，所述二级燃烧室4的出口设置第三分析仪74(附图1中未图示，可参考附图2)，用于检测一体化焚烧炉出口处烟气中氮氧化物的含量。所述二级燃烧室4的出口设置第二分析仪73，用于检测一体化焚烧炉出口处烟气中氧含量。

本实施例首先提出一种根据一氧化碳含量、氮氧化物的抑制率来调节旁路阀的控制方法：若一氧化碳含量在1-2％，氮氧化物的抑制率≥80％，则保持一次空气量不变。其中，氮氧化物的抑制率为(理论当量燃烧生成的氮氧化物的含量-实际检测的氮氧化物的含量)÷理论当量燃烧生成的氮氧化物的含量。若一氧化碳含量在1-2％，氮氧化物的抑制率＜80％，则将旁路阀开度调小，并同时控制一氧化碳含量小于3％。若氮氧化物的抑制率≥80％，一氧化碳含量小于3％，则保持一次空气量不变。若氮氧化物的抑制率≥80％，一氧化碳含量≥3％，则将旁路阀开度调大，使一氧化碳含量小于3％。若氮氧化物的抑制率＜80％，一氧化碳含量小于3％，则将旁路阀开度调小，使一氧化碳含量接近并小于3％，此时对氮氧化物的含量进行着重检测，调节以氮氧化物的含量为主。若氮氧化物的抑制率＜80％，一氧化碳含量≥3％，则将旁路阀开度调大，使一氧化碳含量小于3％，此时的调节以一氧化碳含量为主。

然而这一控制方法在实际的生产实践中，由于物料往往处于区域波动或动态变化中，氮氧化物的抑制率往往难以直接、实时测量，难以直接用于焚烧系统的控制；若按照抑制率计算式进行相应的数据换算，一方面难免会引入一定的计算误差，另一方面会导致数据存在一定的滞后性，无法准确地反映当下时刻的物料数据情况，这两个问题均会导致对焚烧系统的控制精准程度偏低。为此，如附图4所示，本实施例提出一种含氮废物的焚烧控制方法，包括燃烧器1的一次风调控方法，所述一次风调控方法包括：

A1、通过第一分析仪72实时检测一级燃烧室2出口的一氧化碳含量K；

A2、判断是否K＞2％；若是，则进行步骤A3；若否，则保持焚烧系统的当前运行状态，并返回步骤A1；

A3、将第一风管51的主路阀开度调大一级，并维持焚烧系统运行额定时长，进行步骤A4；

其中，额定时长为系统预设参数，例如20min-60min。通过步骤A1-A3，本申请的一次风调控首先以一氧化碳含量作为主调控因子，在K＞2％时，将主路阀开度调大，及时对一次风进行粗调，然后再进行后续对一次风的精调。

A4、通过第三分析仪74实时检测一体化焚烧炉出口处烟气中氮氧化物的含量N；

A5、判断是否N＞100mg/Nm³；若是，则进行步骤A6；若否，则进行步骤A7；

A6、判断是否K＞2％；若是，则报警；若否，则将支管53的旁路阀开度调小一级，并返回步骤A1；

A7、判断是否K＞2％；若是，则将支管53的旁路阀开度调大一级，并返回步骤A1；若否，则直接返回步骤A1。

在对一次风粗调后，通过步骤A4-A7，将副调控因子(氮氧化物的含量)与主调控因子(一氧化碳含量)进行综合分析，对旁路阀开度进行调控。在本申请中对任意阀门的调节，均可以按照分级调节，可以将阀门开度的最小调节百分比为一级，进行逐级调节，例如：阀门开度0％-100％，以1％为最小调节百分比，每调一级对应调节1％的阀门开度。

从而本申请通过对一次风调控方法的改进，以主调控因子(一氧化碳含量)为主，以副调控因子(氮氧化物的含量)为辅，来实现对一次风从粗调到精调的过程，经过燃烧器1的燃烧后，能够精准地调控一级燃烧室2中的欠氧量，一方面确保高温欠氧环境下还原反应的充分进行，使得含氮废物充分参与反应，另一方面能够在最大程度上减少或抑制氮氧化物的生成，减少含氮废物在焚烧过程中氮氧化物的产生，同时能够避免焚烧系统中炭黑生成量过多，有利于保障设备的正常运行周期。此外，本申请通过对一氧化碳含量、氮氧化物的含量的实时检测、分析调控过程，一方面能够避免引入不必要的数据误差，确保控制过程的精准性，另一方面通过数据的实时获取、实时分析，能够实时对一次风进行调控，提高了一次风调控的及时性、有效性。

同时，本申请通过所述焚烧控制方法，尤其是一次风调控方法，在最大程度上减少或抑制NOx生成，使烟气达标排放的基础上，还能够解决因上游提供的含氮废物组分波动导致系统焚烧后的烟气组分不稳定的问题，增大系统的操作弹性，使得系统在上游提供的含氮废物组分发生波动时也能够维持烟气达标排放。

此外，对于二级燃烧室4而言，二级燃烧室4需要维持过氧环境，使得烟气中的一氧化碳、氢气等可燃物完全进行氧化反应，实现彻底氧化焚毁。虽然在理论上可以在进气量上采用过剩空气系数来调节，但在实际的生产实践中，更应考虑到二级燃烧室4内物料的波动、以及实际的过氧情况。为此，本申请在第二风管52设置调节阀，所述含氮废物的焚烧控制方法还包括二级燃烧室4的进风调控方法，所述二级燃烧室4的进风调控方法包括：通过第二分析仪73实时检测一体化焚烧炉出口处烟气中氧含量O，判断是否O＜3％，若是，则将第二风管52的调节阀开度调大，若否，则保持焚烧系统的当前运行状态。从而通过二级燃烧室4内的过氧情况来实时调控第二风管52的调节阀，保障了整个焚烧控制的及时有效性。

对于降温室3而言，需要将烟气降至工艺需求的温度，然后才能将烟气输送至二级燃烧室4中，为此，本申请在第一管路61设置降温阀(若在附图1中，可以视为降温介质管路6设置降温阀)，所述降温室3的出口设置第一温度检测仪71，用于检测流出降温室3的烟气温度。所述氮废物的焚烧控制方法还包括降温室3的温度调控方法，所述降温室3的温度调控方法包括：B1、通过第一温度检测仪71实时检测降温室3出口的烟气温度P；B2、判断是否P＞900℃，若是，则将第一管路61的降温阀开度调大，若否，则进行步骤B3；B3、判断是否P＜850℃，若是，则将第一管路61的降温阀开度调小，若否，则保持焚烧系统的当前运行状态。从而通过实时对降温室3的温度调控，使得从降温室3流入二级燃烧室4的烟气能够始终处于工艺需求的温度，保障了整个焚烧控制的及时有效性。

实施例2

如附图2所示，本实施例在实施例1的基础上，对一种含氮废物的焚烧系统、焚烧控制方法进行进一步介绍。

考虑到燃烧物组分情况、燃烧情况的复杂性、物料量波动等多重因素的影响，一级燃烧室2中炉内温度往往难以确保维持在1250-1350℃，为了使一级燃烧室2能够维持较为稳定的温度环境，所述一级燃烧室2的入口处设置二次风口21，降温介质管路6也与二次风口21连接，具体的，降温介质管路6包括第一管路61、第二管路62，低温介质风机9通过第一管路61与降温入口31连接，低温介质风机9通过第二管路62与二次风口21连接。

所述一级燃烧室2设置第二温度检测仪75，用于检测一级燃烧室2的内部温度，所述第二管路62设置低温介质阀。所述氮废物的焚烧控制方法还包括一级燃烧室2的温度调控方法，所述一级燃烧室2的温度调控方法包括：C1、通过第二温度检测仪75实时检测一级燃烧室2的内部温度T；C2、判断是否T＞1350℃，若是，则将第二管路62的低温介质阀开度调大，若否，则进行步骤C3；C3、判断是否P＜1250℃，若是，则将第二管路62的低温介质阀开度调小，若否，则保持焚烧系统的当前运行状态。从而通过实时对一级燃烧室2的温度调控，使得从一级燃烧室2的内部温度处于工艺需求的温度，并保障了整个焚烧控制的及时有效性。

对于降温室3内可以在其内部的圆周上设置喷枪，以一定的角度向炉内喷射降温介质，降温介质与高温烟气高效混合，达到设计降温效果。

实施例3

如附图3所示，本实施例提出一种含氮废物的焚烧系统、焚烧控制方法，尤其是含氮废气的焚烧系统，部分系统设置情况与实施例1或实施例2相同，例如燃烧器1的进料管路设置情况，第一风管51、第二风管52、支管53的设置情况等，同时本实施例的焚烧控制方法也可以完全采用实施例1以及实施例2中的相关控制方法，在此不做赘述。在保持与实施例1或实施例2相同的部分内容之外，本实施例着重对二者之间的区别进行介绍。

如附图3所示，降温介质管路6包括第一管路61、第三管路63，低温介质风机9通过第一管路61与降温入口31(未在图3中显示，可以参考附图1-2来理解)连接，低温介质风机9通过第三管路63与燃烧器1连接，用于向燃烧器1中输送降温介质。与实施例1、2的区别在于，实施例3的降温入口31设置在一级燃烧室2的出口处；同时，实施例3省去了第二管路62的设置，而是新设置了第三管路63。

这一结构改进的考虑在于：第二管路62主要是对一级燃烧室2自身的内部温度进行降温，但实质上有可能是燃烧器1内燃烧过于剧烈导致温升过大，仅通过对一级燃烧室2自身进行降温调节，是在物料经过燃烧器燃烧后的被动调节，存在一定程度上的“治标不治本”，往往具有一定的滞后性。为此，本实施例设置第三管路63，所述第三管路63设置降温介质阀(附图3中的FV104)、降温介质流量计，用于调节第三管路63输送的降温介质量，并对第三管路63中的降温介质流量进行检测；同时，在一次风口11处设置一次风流量计，用于测量经过第一风管51、支管53进入燃烧器1内的一次风的流量。

在此基础上，本申请提出一种有别于实施例2的一级燃烧室2的温度调控方法，如附图5所示，所述一级燃烧室2的温度调控方法包括：

D1、通过第二温度检测仪75实时检测一级燃烧室2的内部温度T；

D2、判断是否T＞1350℃；若是，则将第三管路63的降温介质阀开度调大一级，进行步骤D3；若否，则进行步骤D5；

D3、通过第三管路63的降温介质流量计实时检测第三管路63中的降温介质流量X，通过一次风口11处的一次风流量计实时检测进入燃烧器1内的一次风流量Y；

D4、判断是否X/Y＞0.2；若是，则将燃烧器1的燃料气阀门开度调小一级，并返回步骤D1；若否，则保持焚烧系统的当前运行状态，并返回步骤D1；

D5、判断是否T＜1250℃；若是，则将第三管路63的降温介质阀开度调小一级，进行步骤D6；若否，则保持焚烧系统的当前运行状态，并返回步骤D1；

D6、通过第三管路63的降温介质流量计实时检测第三管路63中的降温介质流量X，通过一次风口11处的一次风流量计实时检测进入燃烧器1内的一次风流量Y，通过第二温度检测仪75实时检测一级燃烧室2的内部温度T；

D7、判断是否同时满足X/Y≈0、T＜1250℃；若是，则将燃烧器1的燃料气阀门开度调大一级，并返回步骤D1；若否，则保持焚烧系统的当前运行状态，并返回步骤D1。

其中，燃烧器1的燃料气阀门对应在附图3中的FV101。步骤D7中X/Y≈0，可以理解为X/Y＝0或X＝0，对应第三管路63的降温介质阀全关；当然在数学意义上，还包括降温介质流量X远小于一次风流量Y的情况，可以对应于第三管路63的降温介质阀近似关闭、微开的情况，这也是出于对阀门调控精度、阀门内漏等情况的考虑。

从而对于一级燃烧室2的温度调控，本申请通过提出一种新的调控方法，利用一级燃烧室2的内部温度T作为结果因子，首先对输送至燃烧器1的降温介质量进行调节，用于直接并同时调节燃烧器1内的物质组成、温度，能够对燃烧器1内的燃烧情况进行调控，促使燃烧器1的燃烧温度维持在工艺需求的温度范围，无需对一级燃烧室2进行额外的降温操作，便可以使得从燃烧器1输送至一级燃烧室2内的烟气温度符合工艺需求。

此外，在需要将第三管路63的降温介质阀开度调大(或调小)的过程中，由于降温介质中部分组分能够燃烧，具有一定的热值，本申请将燃烧器1内的物质组成比例作为二次调节因子，来对应调节燃烧器1的燃料气阀门开度，一方面避免因降温介质阀开度的调节，造成燃烧器1中的燃烧情况恶化，导致降温效果不佳或燃烧情况变差的问题，另一方面避免因降温介质的燃烧耗氧，造成燃烧器1、一级燃烧室2中的空气量过低，导致在严重欠氧的环境下产生大量炭黑，堵塞后续设备的问题，第三方面能够及时有效地对因燃烧器1内燃烧物料不足且温度偏低的情况进行补救，及时补充燃料气量，使得燃烧器1内保持应有的燃烧强度。

具体原理说明：

假设以燃烧器1内的一次风量固定为基准，当随着降温介质阀开度的不断调大，进入燃烧器1的降温介质物质量不断增大，虽然理论上会促使燃烧器1的燃烧温度降低，但在实际生产中更应考虑到降温介质燃烧后的放热量、耗氧量，容易发生燃烧器1中的燃烧情况加剧，降温速率较慢，降温效果不佳等情况，更重要的在于，极容易造成耗氧量过大，导致燃烧器1、一级燃烧室2中的氧含量过低，导致含氮废物中的可燃性物质在严重欠氧的环境下产生炭黑，容易堵塞后续设备，不利于提高设备的正常运行周期；从而通过调小燃料气阀门开度，减少燃烧器1中燃料气的供给，一来能够弱化燃烧器1中的燃烧强度，提高降温速率，二来能够降低燃烧器1中的耗氧量，尽可能避免严重欠氧环境的形成，减少炭黑的生成量。

假设以燃烧器1内的一次风量固定为基准，当随着降温介质阀开度的不断调小，进入燃烧器1的降温介质物质量不断减少，在一定程度上有助于燃烧器1的燃烧温度的回升，但在实际生产中更应考虑到降温介质燃烧后的放热量、耗氧量，容易发生燃烧器1中的燃烧情况弱化，升温速率较慢，升温效果不佳等情况，同时，也会因部分氧气没有被消耗，使得燃烧器1内氧含量增大，导致流入到一级燃烧室2内的氧含量过多，容易导致NOx的转化率偏高，使得尾气中NOx含量升高；从而通过调大燃料气阀门开度，增大燃烧器1中燃料气的供给，一来有利于保持燃烧器1中原来的燃烧强度，提高升温速率，二来有利于保持燃烧器1中原来的耗氧量，避免因氧含量过多，导致NOx的转化率偏高、尾气中NOx含量升高的问题，三则是对于一级燃烧室的炉膛温度低，如果主要诱因是燃烧器1内燃烧物料不足，本申请的这种调控过程能够及时有效地补充燃料气量，使得燃烧器1及时回到正常的物料补给量，促使燃烧器1内保持应有的燃烧强度，相应地，促使燃烧器1、一级燃烧室2的相应温度回归到正常状态。

以含氮废气的焚烧为例，对于一次风量粗调的过程，一次风流量与废气/燃料气所需当量空气的加和组成比值控制关系，具体计算公式如下：

一次风流量定义为Q，高热值废气流量定义为Q1，其当量燃烧所需空气比例系数为E1。燃料气流量定义为Q2，其当量燃烧所需空气比例系数为E2。含氨废气流量定义为Q3，其当量燃烧所需空气比例系数为E3。过剩空气系数为γ。

Q＝γ(Q1×E1+Q2×E2+Q3×E3)

式中：E1、E2、E3为给定值，Q1、Q2、Q3为测量值，γ为DCS控制输入值，当γ＝1时代表当量燃烧，当γ＞1时代表过氧燃烧，当γ＜1时代表欠氧燃烧，本申请的设计指标中γ的正常取值范围为0.8～1.0。在实际操作过程中，γ是可以通过中控进行调节的参数。

对于E1、E2、E3而言，是物质在理论上当量燃烧所需空气比例系数，相当于单位体积(或质量)的物质进行当量燃烧所需空气的体积(或质量)，即E1、E2、E3为无量纲系数；在工程设计阶段，往往将焚烧系统的上游提供的各个物料的组分视为近似于理想状态，即上游提供的各个物料的组分均近似于固定组分，对应计算出E1、E2、E3，并将E1、E2、E3作为系统运行的给定值。出于对各个物料组分发生波动的考虑，本申请优选将E1、E2、E3也作为中控的调节参数，但在工程设计阶段会根据实际设计要求得到E1、E2、E3的设计值，并将E1、E2、E3的设计值作为初始值(或称为基准值)，并在初始值的基础上进行相应的调节。

在此基础上，本实施例对实施例1中一次风调控方法的步骤A6进行进一步分析，在步骤A5至A6中，在依次满足N＞100mg/Nm³、K＞2％的条件下，氮氧化物的含量偏高(在理论上对应空气偏多)，一氧化碳含量也偏高(在理论上对应空气偏少)，由于二者在理论上是不会同时出现的，明显偏离了原始设计指标，为此，实施例1在步骤A6中对这一特殊情况进行报警，及时提醒工程师进行异常排查、处理。

为此，本实施例在步骤A6的基础上进一步改进，步骤A6包括：

A61、判断是否K＞2％；若是，则进行步骤A62；若否，则将支管53的旁路阀开度调小一级，并返回步骤A1；

A62、将过剩空气系数γ调小一级，判断是否调小后的γ＜0.8；若是，则维持焚烧系统运行额定时长后，进行步骤A63；若否，则返回步骤A1；

其中，本申请中γ为分级调节，受制于控制系统的调节精度，建议以系统中的最小调节数值为一级，进行逐级调节，例如：控制系统中γ值的调节精度数值为0.05(最小调节数值)，每调节一级γ值以0.05进行数值改变。额定时长为系统预设参数，例如20min-60min。

A63、实时检测一级燃烧室2出口的一氧化碳含量K，实时检测一体化焚烧炉出口处烟气中氮氧化物的含量N；

A64、判断是否K＞2％且N＞100mg/Nm³；若是，则报警；若否，则返回步骤A1。

从而在出现N＞100mg/Nm³、K＞2％这一偏离原始设计指标的异常情况下，往往是上游提供的燃料组分波动，导致系统焚烧后的烟气组分不稳定，本申请通过调小γ，提高欠氧燃烧程度，以尽量抑制NOx生成，充分保障烟气的达标排放；同时，以γ在设计指标中的最小值0.8为底线，以尽量对系统的异常情况进行调节，一方面增大了系统的弹性操作空间，降低异常报警的频次，另一方面能够对上游提供的燃料组分波动幅度超出设计预期范围的特殊情况进行及时识别、报警。

此外，在出现N＞100mg/Nm³、K＞2％且γ＜0.8的异常情况时，说明上游提供的燃料组分出现了严重波动，超出了系统正常的弹性操作空间。通过申请人的研究发现，这种特殊情况往往是由于送入燃烧器1中氮气或水的组分波动，对“有机氮或氨气转化为NOx的转化率”造成了影响，诱发了最终NOx含量的波动。

在此基础上，本实施例对步骤A64做进一步改进，具体的，参考附图3，以含氮废气的焚烧为例，步骤A64在报警后，检测送入燃烧器1的高热值废气的氮气组分含量R1、水组分含量W1，检测送入燃烧器1的燃料气的氮气组分含量R2、水组分含量W2；

若R1大于高热值废气的氮气目标含量范围的最大值，则降低高热值废气当量燃烧所需空气比例系数E1；若R2大于燃料气的氮气目标含量范围的最大值，则降低燃料气当量燃烧所需空气比例系数E2；

若W1小于高热值废气的水组分目标含量范围的最小值，则增大高热值废气当量燃烧所需空气比例系数E1；若W2小于燃料气的水组分目标含量范围的最小值，则增大燃料气当量燃烧所需空气比例系数E2。

从而在确定上游提供的燃料组分发生了严重波动之后，对送入燃烧器1的燃料气、高热值废气进行组分检测，并着重分析氮气组分含量、水组分含量，并根据氮气组分含量、水组分含量的具体情况调节E1、E2，来尽可能降低氮气、水对“有机氮或氨气转化为NOx的转化率”的影响，有助于系统重新恢复到正常的弹性操作空间，使得工程师能够对上游供料系统及时进行故障排查，尽量减少整套生产体系停车检修的频次。

其中，氮气目标含量范围的最大值为工程设计中对应物料中预设的氮气含量范围的最大值。水组分目标含量范围的最小值为工程设计中对应物料中预设的水组分含量范围的最小值。鉴于不同设计中参数、设计要求各异，本申请仅对这一调控构思进行着重说明，对于具体参数取值不做限定。

对于E1、E2的调节，可以重新对各组进料进行取样分析，重新计算确定数据，并在控制系统中重新输入参数数据；也可以采用分级调节，以系统的最小调节精度对应的数值为一级，由系统自行进行逐级调节。

当废气流量发生变化时，一次风量根据计算公式成比例变化，炉膛温度等参数不变，实现自动控制。当废气热值升高时，空气量不足，一级燃烧室2炉膛温度降低，则需要增大过剩空气系数γ值。当废气热值降低时，空气量过剩，一级燃烧室2炉膛温度升高，则需要减小过剩空气系数γ值。所述降温入口31可以设置在一级燃烧室2的出口或降温室3的入口，即降温入口31可以设置在折流环32附近的上游或下游，附图3中降温入口31设置在一级燃烧室2的出口，低温介质风机9通过第一管路61与降温入口31连通。

本实施例中，所述一体化焚烧炉的出口与余热锅炉8连接，含氮废物以及其他可燃物在一体化焚烧炉内进行燃烧后，生成的烟气经过余热锅炉8进行换热，然后被输送至下游的延期处理装置，例如SCR反应器、脱硫系统等；本实施例中优选的方案为，余热锅炉8的下游依次设置SCR反应器→省煤器→引风机→脱硫系统→烟囱。相应的，余热锅炉8自身结构，以及配套设置的供水结构、蒸汽管网结构等，均可以参考现有技术中的余热锅炉系统，不做赘述。

此外，本实施例的第二分析仪73、第三分析仪74被设置在余热锅炉8的出口，分别用于检测焚烧产生烟气中的氧含量、氮氧化物含量，这与实施例1、2相同，所不同在于分析仪设置的具体位置不同，但都属于一体化焚烧炉的出口或下游。所述余热锅炉8的出口处还设置第四分析仪76，用于对焚烧产生烟气中的NH₃含量进行检测。支管53设置旁路阀(图3中的FV103)，用于对一次风量进行精调，所述第四分析仪76、第三分析仪74与旁路阀的开度组成串级控制回路，可以根据氮氧化物含量、氨气浓度来调节FV103。

在本发明中，在本实施例提供的相关结构及装配关系的基础上，所述焚烧系统还包括燃料气、空气、水、含氮废物、其他可燃物的供给装置、一体化焚烧炉下游的SCR反应器、省煤器、引风机、脱硫系统、烟囱等设备，鉴于其均为现有技术，在此不进行赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种含氮废物的焚烧系统，其特征在于，所述含氮废物包括含氮废液和/或含氮废气，所述焚烧系统包括一体化焚烧炉、助燃风机(5)、降温介质管路(6)，所述一体化焚烧炉包括依次连接的燃烧器(1)、一级燃烧室(2)、降温室(3)、二级燃烧室(4)，所述燃烧器(1)设置一次风口(11)，所述二级燃烧室(4)的入口处设置三次风口(41)，所述助燃风机(5)通过第一风管(51)与一次风口(11)连接，助燃风机(5)通过第二风管(52)与三次风口(41)连接，所述降温室(3)的入口或一级燃烧室(2)的出口设置降温入口(31)，所述降温介质管路(6)包括第一管路(61)、第三管路(63)，所述第一管路(61)与降温入口(31)连接，所述第三管路(63)与燃烧器(1)连接，第一风管(51)中设置主路阀，第一风管(51)设置支管(53)，所述支管(53)与主路阀并联设置，所述支管(53)设置旁路阀。

2.根据权利要求1所述的一种含氮废物的焚烧系统，其特征在于，所述一级燃烧室(2)的出口设置第一分析仪(72)，至少用于检测一级燃烧室(2)出口的一氧化碳含量；所述二级燃烧室(4)的出口设置第三分析仪(74)，用于检测一体化焚烧炉出口处烟气中氮氧化物的含量。

3.根据权利要求1所述的一种含氮废物的焚烧系统，其特征在于，所述一级燃烧室(2)设置第二温度检测仪(75)，用于检测一级燃烧室(2)的内部温度；所述第三管路(63)设置降温介质阀、降温介质流量计；所述一次风口(11)处设置一次风流量计。

4.根据权利要求1所述的一种含氮废物的焚烧系统，其特征在于，所述燃烧器(1)具有燃料气管路，所述燃料气管路设置燃料气阀门。

5.根据权利要求1所述的一种含氮废物的焚烧系统，其特征在于，所述第二风管(52)设置调节阀；所述二级燃烧室(4)的出口设置第二分析仪(73)，用于检测一体化焚烧炉出口处烟气中氧含量。

6.根据权利要求1所述的一种含氮废物的焚烧系统，其特征在于，所述焚烧系统包括低温介质风机(9)，所述低温介质风机(9)与第一管路(61)连接，并通过第一管路(61)与降温入口(31)连接，所述低温介质风机(9)与第三管路(63)连接，并通过第三管路(63)与燃烧器(1)连接。

7.一种含氮废物的焚烧控制方法，其特征在于，所述焚烧控制方法应用于权利要求1-6任一项所述的一种含氮废物的焚烧系统，所述焚烧控制方法包括燃烧器(1)的一次风调控方法，所述一次风调控方法包括：

A1、实时检测一级燃烧室(2)出口的一氧化碳含量K；

A2、判断是否K＞2％；若是，则进行步骤A3；若否，则保持焚烧系统的当前运行状态，并返回步骤A1；

A3、将第一风管(51)的主路阀开度调大一级，并维持焚烧系统运行额定时长，进行步骤A4；

A4、实时检测一体化焚烧炉出口处烟气中氮氧化物的含量N；

A5、判断是否N＞100mg/Nm³；若是，则进行步骤A6；若否，则进行步骤A7；

A6、判断是否K＞2％；若是，则报警；若否，则将支管(53)的旁路阀开度调小一级，并返回步骤A1；

A7、判断是否K＞2％；若是，则将支管(53)的旁路阀开度调大一级，并返回步骤A1；若否，则直接返回步骤A1。

8.根据权利要求7所述的一种含氮废物的焚烧控制方法，其特征在于，步骤A6包括：

A61、判断是否K＞2％；若是，则进行步骤A62；若否，则将支管(53)的旁路阀开度调小一级，并返回步骤A1；

A62、将过剩空气系数γ调小一级，判断是否调小后的γ＜0.8；若是，则维持焚烧系统运行额定时长后，进行步骤A63；若否，则返回步骤A1；

A63、实时检测一级燃烧室(2)出口的一氧化碳含量K，实时检测一体化焚烧炉出口处烟气中氮氧化物的含量N；

A64、判断是否K＞2％且N＞100mg/Nm³；若是，则报警；若否，则返回步骤A1。

9.根据权利要求7所述的一种含氮废物的焚烧控制方法，其特征在于，所述焚烧控制方法包括一级燃烧室(2)的温度调控方法，所述一级燃烧室(2)的温度调控方法包括：

D1、实时检测一级燃烧室(2)的内部温度T；

D2、判断是否T＞1350℃；若是，则将第三管路(63)的降温介质阀开度调大一级，进行步骤D3；若否，则进行步骤D5；

D3、实时检测第三管路(63)中的降温介质流量X、进入燃烧器(1)内的一次风流量Y；

D4、判断是否X/Y＞0.2；若是，则将燃烧器(1)的燃料气阀门开度调小一级，并返回步骤D1；若否，则保持焚烧系统的当前运行状态，并返回步骤D1；

D5、判断是否T＜1250℃；若是，则将第三管路(63)的降温介质阀开度调小一级，进行步骤D6；若否，则保持焚烧系统的当前运行状态，并返回步骤D1；

D6、实时检测第三管路(63)中的降温介质流量X、进入燃烧器(1)内的一次风流量Y、一级燃烧室(2)的内部温度T；

D7、判断是否同时满足X/Y≈0、T＜1250℃；若是，则将燃烧器(1)的燃料气阀门开度调大一级，并返回步骤D1；若否，则保持焚烧系统的当前运行状态，并返回步骤D1。

10.根据权利要求7所述的一种含氮废物的焚烧控制方法，其特征在于，所述焚烧控制方法包括二级燃烧室(4)的进风调控方法，所述二级燃烧室(4)的进风调控方法包括：实时检测一体化焚烧炉出口处烟气中氧含量O，判断是否O＜3％，若是，则将第二风管(52)的调节阀开度调大，若否，则保持焚烧系统的当前运行状态。