CN117258531B - 一种燃点温度下催化氧化含乙烷废气的处理工艺及其设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种燃点温度下催化氧化含乙烷废气的处理工艺及其设备，本发明通过使用循环风方式调节废气进催化炉前的浓度和流量，并通过催化剂温度T4、电加热器后温度T3作为PLC或DCS控制电加热器的触发条件，以保证悬殊极大的废气浓度和流量下炉内温度稳定；从而将目前很难催化氧化的含碳2到碳4等低碳烃类的废气在不用空气稀析情况下在<400℃氧化，并实现废气流量负荷从0％到200％、废气浓度从0到100％LEL下均可达到<20mg/m3的超低排放浓度。
Description
技术领域
本发明涉及废气处理技术领域，尤其是一种燃点温度下催化氧化含乙烷废气的处理工艺及其设备。
背景技术
石化行业的烃类废气目前普遍应用的处理工艺是重油洗涤+深冷+活性炭吸附(真空脱附)的物理处理工艺，该工艺可以有效回收处理大部分烃类废气，但在石油炼化工业生产废气中、汽油石脑油等轻质烃类产品生产储运废气中，常会含1-5％(V/V)乙烷、丙烷等低沸小分子，这些小分子废气用物理法工艺无法有效处理，经常导致这种烃类废气排放浓度有时高达数十克每立方，因此近2年各石化企业和储运行业逐渐在原废气处理装置末端串接一级催化氧化装置以确保排放达标，特别是近年，石化企业纷纷发挥社会责任，将排放标准从120mg/m3提高到20mg/m3的超低排放。
但是目前的主流催化剂对低碳分子如乙烷丙烷的催化分解很难，专利CN111375304A《一种含低碳烃有机废气的处理方法》中也提到乙烷/丙烷需要550-600℃高温才能达到>99％的分解效率，乙烷的点火温度520℃、乙烯542℃、丙烷450℃、丙烯460℃，而大部分石化企业生产设施的安全间距已经固定，不能允许催化氧化处理温度达到点火温度，这就要求催化炉内温度不能超过400℃(否则视为明火装置)。乙烷的燃烧热值很高，含1g/m3乙烷废气催化分解自升温约35℃，而乙烷的T50通常要到320-330℃，这就需要严格控制废气进炉浓度不得超过2g/m3。
目前控制固定床催化炉内实时最高温度<400℃最常用的方法是将废气进口补空气稀析到<2g/m3，但废气稀析分解后排放气氧浓度接近20％，氧含量折算倍数可能要>30倍，反算非甲烷总烃排放浓度要<4mg/m3，这么低的排放指标很容易超标报警。如果补氮气稀析，则进催化剂层废气的氧含量不足，催化去除效率无法保障。
另外，在石化储运行业的装车废气具有废气量小、瞬时浓度极高、废气产生量不连贯等特点，对废气处理装置的操作负荷、操作稳定性、能源消耗要求极高。
因此，亟需要提供一种燃点温度下催化氧化含乙烷废气的处理工艺及其设备来解决上述问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种燃点温度下催化氧化含乙烷废气的处理工艺及其设备，本发明通过使用循环风方式调节废气进催化炉前的浓度和流量，同时配合大量的循环氧化气体，实现废气的超低排放浓度。
本发明的技术方案为：一种燃点温度下催化氧化含乙烷废气的处理工艺，包括以下步骤：
S1)、关闭紧急切断阀K1、安全补气阀K2、高温排气阀K4、以及过高浓度应急排放阀K5，开启回路阀K3，打开氧化风机并低频次运行；开启电加热器对催化剂预热到起燃温度250-330℃；
S2)、预热完成后，开启紧急切断阀K1和安全补气阀K2，将新废气和空气进入混合器与大量的达标氧化气体混合，并且通过调节回路阀K3使得废气浓度适中，并通过氧含量仪控制废气氧含量在8-20％；同时通过LEL仪控制废气浓度<25％LEL；
S3)、混合后的废气通过氧化风机进入换热器换热后再进入电加热器补温至250-330℃后，然后再进入催化炉进行催化反应，催化反应后的达标气体进入换热器换热后，将少部分的气体通过烟囱排放，大量的气体作为氧化气体进入混合器中与新废气混合。
作为优选的，通过所述的氧化风机的频率触发PLC或者DCS控制系统控制紧急切断阀K1的开度，从而控制废气的输入量。
作为优选的，通过所述的催化炉的催化层的温度T4触发PLC或者DCS控制系统控制回路阀K3的开度，进而控制进入催化炉的废气浓度，从而确保催化炉内的氧化反应温度不会超过400℃，并且还通过T4触发PLC或者DCS控制系统控制电加热器的加热温度T3，通过所述的加热温度T3触发电加热器的加热程序。
作为优选的，通过所述的催化炉的氧化气温度T5、以及进入催化炉的废气的LEL浓度、氧含量仪触发PLC或者DCS控制系统控制安全补气阀K2的开度。
作为优选的，所述的催化炉通过PLC或DCS控制系统控制设备有效平衡利用反应自放热，确保废气浓度在0-100％LEL、废气流量在0-200％负荷下达到20mg/m3的排放浓度。
作为优选的，本发明还提供一种燃点温度下催化氧化含乙烷废气的设备，包括混合器、氧化风机、换热器、电加热器和催化炉，所述的混合器的出气端通过管道与氧化风机的进气端连接，所述的氧化风机的出气端通过管道与换热器的管程输入端连通，所述的换热器的管程输出端通过管道与电加热器的输入端连通；所述的电加热器的输出端通过管道与催化炉的输入端连通，所述的催化炉的输出端通过管道与换热器的壳程输入端连通，所述的换热器的壳程输出端通过循环管道与混合器、烟囱连通，外部少量的废气和催化炉中的大量氧化气进入混合器中并与相应量的空气混合形成混合气体，混合气体通过氧化风机进入换热器，混合气体通过换热器、电加热器配合作用下加热到250-330℃后进入催化炉，利用催化炉内部的高效催化剂层对混合气进行催化氧化反应。
作为优选的，所述的混合器的进气端连接有废气进气管道，且所述的废气进气管道上设置有紧急切断阀K1和阻火器。
作为优选的，所述的混合器上还连接有空气进气管，且所述的空气进气管上还设有安全补气阀K2。
作为优选的，所述的混合器与氧化风机之间的管道上还设置有氧含量仪，所述的氧化风机与换热器之间的管道上还设置有LEL仪、以及过高浓度应急排放阀K5；所述的换热器与混合器之间的循环管道上还设置有回路阀K3；所述催化炉的输出端还设置有高温排气管，且所述的高温排气管表面设置有高温排气阀K5，通过开启高温排气阀K4以排放催化炉的高温气体。
本发明还公开了一种燃点温度下催化氧化含乙烷废气的处理工艺的控制方法，所述方法包括，
采集氧含量仪控制废气氧含量信息，所述氧含量仪控制废气氧含量信息为对目标氧含量仪进行监控生成的废气氧含量信息；
利用深度学习算法训练获取的废气氧含量控制算法，对所述氧含量仪控制废气氧含量信息进行废气氧含量操作指令，生成所述氧含量仪控制废气氧含量信息的第一废气氧含量操作信息；
将所述氧含量仪控制废气氧含量信息加载至先验废气氧含量操作单元，并依据操作模式匹配的策略，生成所述氧含量仪控制废气氧含量信息的第二废气氧含量操作信息；
将所述第一废气氧含量操作信息和所述第二废气氧含量操作信息进行比较，生成比较结果，
如果所述比较结果匹配，则基于所述第一废气氧含量操作信息和所述第二废气氧含量操作信息获得所述氧含量仪控制废气氧含量信息的废气氧含量操作信息，所述废气氧含量操作信息表征所述目标氧含量仪所对应的废气氧含量控制策略。
作为优选的，所述废气氧含量控制算法通过以下步骤训练生成：
获取多个废气氧含量控制策略下的训练废气氧含量信息、以及每个训练废气氧含量信息所对应的废气氧含量控制策略标注数据，其中，多个废气氧含量控制策略与目标运行环境所涉及到的运行任务的任务类别有关；
确定每个废气氧含量控制策略的训练废气氧含量信息的数量，并确定各废气氧含量控制策略的训练废气氧含量信息的数量分布是否符合样本平衡要求；若不符合，则对训练废气氧含量信息的数量小于设定数量的废气氧含量控制策略下的训练废气氧含量信息进行扩展，以使得扩展后的各废气氧含量控制策略的训练废气氧含量信息的数量分布符合所述样本平衡要求；
基于符合样本平衡要求的多个废气氧含量控制策略下的训练废气氧含量信息、以及各训练废气氧含量信息的废气氧含量控制策略标注数据，对初始化权重操作的神经网络模型进行遍历权重操作更新，在更新结束后生成满足收敛条件的废气氧含量控制算法。
本发明的有益效果为：
1、本发明通过使用循环风方式调节废气进催化炉前的浓度和流量，并通过催化剂温度T4、电加热器后温度T3作为PLC或DCS控制电加热器的触发条件，以保证悬殊极大的废气浓度和流量下炉内温度稳定；从而将目前很难催化氧化的含碳2到碳4等低碳烃类的废气在不用空气稀析情况下在<400℃氧化，并实现废气流量负荷从0％到200％、废气浓度从0到100％LEL下均可达到<20mg/m3的超低排放浓度；
2、本发明通过PLC或DCS控制，利用氧含量仪控制废气氧含量，使得操作简单、适用范围大，解决了目前石化企业棘手难题：废气排放指标提高到
<20mg/m3。
附图说明
图1为本发明设备的结构框架图；
图中，1-混合器；2-氧化风机；3-换热器；4-电加热器；5-催化炉；6-阻火器；7-氧含量仪；8-LEL仪；9-VOC在线仪。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种燃点温度下催化氧化含乙烷废气的设备，包括混合器1、氧化风机2、换热器3、电加热器4和催化炉5，所述的混合器1的出气端通过管道与氧化风机2的进气端连接，所述的氧化风机2的出气端通过管道与换热器3的管程输入端连通，所述的换热器3的管程输出端通过管道与电加热器4的输入端连通；所述的电加热器4的输出端通过管道与催化炉5的输入端连通，所述的催化炉5的输出端通过管道与换热器3的壳程输入端连通，所述的换热器3的壳程输出端通过循环管道与混合器1、烟囱连通，外部少量的废气和催化炉5中的大量氧化气进入混合器1中并与相应量的空气混合形成混合气体，混合气体通过氧化风机2进入换热器3，混合气体通过换热器3、电加热器4配合作用下加热到250-330℃后进入催化炉5，利用催化炉5内部的高效催化剂层对混合气进行催化氧化反应。
作为本实施例优选的，所述的混合器1的进气端连接有废气进气管道，且所述的废气进气管道上设置有紧急切断阀K1和阻火器6。
作为本实施例优选的，所述的混合器1上还连接有空气进气管，且所述的空气进气管上还设有安全补气阀K2。
作为本实施例优选的，所述的混合器1与氧化风机2之间的管道上还设置有氧含量仪7，所述的氧化风机2与换热器3之间的管道上还设置有LEL仪8、以及过高浓度应急排放阀K5。
作为本实施例优选的，所述的换热器3与混合器1之间的循环管道上还设置有回路阀K3。
作为本实施例优选的，所述催化炉5的输出端还设置有高温排气管，且所述的高温排气管表面设置有高温排气阀K5，通过开启高温排气阀K4以排放催化炉5的高温气体。
作为本实施例优选的，本实施例中，在所述的换热器3排出烟囱的管道上还设置有VOC在线仪9。
实施例2
本实施例提供一种燃点温度下催化氧化含乙烷废气的处理工艺，包括以下步骤：
S1)、关闭紧急切断阀K1、安全补气阀K2、高温排气阀K4、以及过高浓度应急排放阀K5，开启回路阀K3，打开氧化风机2并低频次运行；开启电加热器4对催化剂预热到起燃温度250-330℃；
S2)、预热完成后，开启紧急切断阀K1和安全补气阀K2，将新废气和空气输入混合器1与大量的达标氧化气体混合，并且通过调节回路阀K3使得废气浓度适中，并通过氧含量仪7控制废气氧含量在8-20％；同时通过LEL仪8控制废气浓度<25％LEL；
S3)、混合后的废气通过氧化风机2进入换热器3换热后再进入电加热器4补温至250-330℃后，然后再进入催化炉5进行催化反应，催化反应后的达标气体进入换热器3换热后，将少部分的气体通过烟囱排放，大量的气体作为氧化气体进入混合器1中与新废气混合。
作为本实施例优选的，通过所述的氧化风机2的频率触发PLC或者DCS控制系统控制紧急切断阀K1的开度，从而控制废气的输入量。
作为本实施例优选的，通过所述的催化炉5的催化层的温度T4触发PLC或者DCS控制系统控制回路阀K3的开度，进而控制进入催化炉5的废气浓度，从而确保催化炉5内的氧化反应温度不会超过400℃，并且还通过T4触发PLC或者DCS控制系统控制电加热器4的加热温度T3，通过所述的加热温度T3触发电加热器4的加热程序。
作为本实施例优选的，通过所述的催化炉5的氧化气温度T5、以及进入催化炉5的废气的LEL浓度、氧含量仪7触发PLC或者DCS控制系统控制安全补气阀K2的开度。
作为本实施例优选的，所述的催化炉5通过PLC或DCS控制系统控制设备有效平衡利用反应自放热，确保废气浓度在0-100％LEL、废气流量在0-200％负荷下达到20mg/m3的排放浓度。
实施例3
本发明实施例还公开了一种燃点温度下催化氧化含乙烷废气的处理工艺的控制方法，所述方法包括，
采集氧含量仪7控制废气氧含量信息，所述氧含量仪7控制废气氧含量信息为对目标氧含量仪7进行监控生成的废气氧含量信息；利用氧含量仪7控制废气氧含量信息的过程如下：将氧含量仪7正确安装在需要监测的废气管道或系统上，并进行必要的校准和设置；氧含量仪7会周期性地采集废气样本中的氧含量数据。这可以通过传感器或探头等设备实现；采集到的氧含量数据将传输给控制系统进行分析。控制系统可能使用预设的目标氧含量进行比对，或者参考环境法规和标准来确定合适的氧含量范围；根据数据分析结果，控制系统会生成相应的控制指令。这些指令可能包括调整燃烧器的供氧速度、改变废气处理设备的运行参数或触发其他相关操作；生成的控制指令将发送给相应的操作设备，例如自动化控制系统、燃烧器控制单元或废气处理设备。这些设备将按照指令进行调整，以控制废气的氧含量并使其接近或维持在目标氧含量范围内；氧含量仪7持续监测废气的氧含量，并将实时数据传输给控制系统。控制系统可以对废气氧含量进行实时监控，并根据需要生成新的控制指令，以确保废气的氧含量始终在目标范围内。
利用深度学习算法训练获取的废气氧含量控制算法，对所述氧含量仪7控制废气氧含量信息进行废气氧含量操作指令，生成所述氧含量仪7控制废气氧含量信息的第一废气氧含量操作信息；具体有：收集大量的废气样本数据，包括废气氧含量和对应的操作指令。确保数据集具有多样性和代表性；对采集到的废气数据进行预处理，包括数据清洗、特征提取和标准化等步骤，以便于深度学习模型的训练和使用；选择适当的深度学习模型，如神经网络，用于建立废气氧含量控制算法。该模型可以是回归模型或分类模型，根据具体需求确定。考虑使用一些常见的深度学习框架，如TensorFlow或PyTorch，来方便地构建和训练模型；使用准备好的数据集，将数据输入深度学习模型进行训练。通过优化损失函数，使模型能够准确地预测废气氧含量，并生成相应的操作指令。训练过程中可以使用一些技巧，如批量归一化、正则化和随机失活等，以提高模型的泛化能力和鲁棒性；使用评估数据集对训练好的模型进行评估，计算其预测性能和准确度。根据评估结果进行模型的调优，可以尝试不同的网络结构、超参数或优化算法，以进一步提升废气氧含量控制算法的效果；将新的废气样本输入训练好的深度学习模型，通过模型的推断过程获得废气氧含量的预测结果。根据这些预测结果生成相应的废气氧含量操作指令，例如调整燃烧器供氧速度或控制废气处理设备的运行参数。
将所述氧含量仪7控制废气氧含量信息加载至先验废气氧含量操作单元，并依据操作模式匹配的策略，生成所述氧含量仪7控制废气氧含量信息的第二废气氧含量操作信息；具体有：定义不同的操作模式，这些模式可能基于废气氧含量的目标范围、工作状态或其他相关参数。例如，可以定义高氧模式、低氧模式或平衡模式等；将所述氧含量仪7的控制废气氧含量信息加载到先验废气氧含量操作单元中。这可以通过传输数据或将信息存储在操作单元的内存中来实现；根据当前的废气氧含量信息和先验废气氧含量操作单元中的加载信息，确定适用的操作模式。这可以通过比较当前氧含量与操作单元中的目标范围或判断是否符合特定条件来实现；于操作模式匹配的结果，生成相应的第二废气氧含量操作信息。具体操作信息将取决于操作模式以及所需的调整措施。例如，在高氧模式下，可以生成调整燃烧器供氧速度或增加废气处理设备运行参数的操作指令；将生成的第二废气氧含量操作信息应用于相应的控制系统或操作设备中。这可以通过发送指令、调整参数或触发自动化程序来实现。确保操作信息能够准确地调整废气氧含量并使其接近或维持在目标范围内。
将所述第一废气氧含量操作信息和所述第二废气氧含量操作信息进行比较，生成比较结果，具体可以有：从第一废气氧含量操作信息和第二废气氧含量操作信息中提取出需要比较的关键信息，例如目标废气氧含量值或调整参数；将提取的关键信息进行比较。比较的方法将根据具体情况而异，可以是数值比较、条件比较或其他适用的比较方；基于比较的结果，生成相应的比较结果。比较结果可以是布尔值(如相等、大于、小于)或其他符号来表示两个操作信息之间的关系；将生成的比较结果输出，以便进一步使用或显示给用户。这可以是将结果传递给其他系统组件、记录日志或在用户界面上显示；
如果所述比较结果匹配，则基于所述第一废气氧含量操作信息和所述第二废气氧含量操作信息获得所述氧含量仪7控制废气氧含量信息的废气氧含量操作信息，所述废气氧含量操作信息表征所述目标氧含量仪7所对应的废气氧含量控制策略。具体可以有：检查比较结果，判断是否与预定义的匹配条件相符。这些匹配条件可能基于比较结果的布尔值或其他符号；如果比较结果与匹配条件相符，使用第一废气氧含量操作信息和第二废气氧含量操作信息来获取废气氧含量操作信息。这些操作信息可以是调整参数、设定值或其他指示控制系统如何改变废气氧含量的指令；将获得的废气氧含量操作信息用于表征目标氧含量仪7所对应的废气氧含量控制策略。这可能包括根据所需的氧含量范围、工作状态或其他相关因素来确定控制策略的方式；具体的条件匹配和操作信息获取过程将取决于比较结果的定义以及废气氧含量控制策略的设计。确保明确定义匹配条件，并基于操作信息生成能够正确表征废气氧含量控制策略的废气氧含量操作信息。废气氧含量控制策略可以根据具体应用和需求而有所不同。本发明采用比例控制：根据废气中的氧含量与设定的目标值之间的差异，使用比例控制算法调整供氧速度或其他相关参数。通常，差异越大，调整幅度越大。
所述废气氧含量控制算法通过以下步骤训练生成：
获取多个废气氧含量控制策略下的训练废气氧含量信息、以及每个训练废气氧含量信息所对应的废气氧含量控制策略标注数据，其中，多个废气氧含量控制策略与目标运行环境所涉及到的运行任务的任务类别有关；
确定每个废气氧含量控制策略的训练废气氧含量信息的数量，并确定各废气氧含量控制策略的训练废气氧含量信息的数量分布是否符合样本平衡要求；若不符合，则对训练废气氧含量信息的数量小于设定数量的废气氧含量控制策略下的训练废气氧含量信息进行扩展，以使得扩展后的各废气氧含量控制策略的训练废气氧含量信息的数量分布符合所述样本平衡要求；
基于符合样本平衡要求的多个废气氧含量控制策略下的训练废气氧含量信息、以及各训练废气氧含量信息的废气氧含量控制策略标注数据，对初始化权重操作的神经网络模型进行遍历权重操作更新，在更新结束后生成满足收敛条件的废气氧含量控制算法。
本发明实施例通过采集氧含量仪7控制废气氧含量信息，所述氧含量仪7控制废气氧含量信息为对目标氧含量仪7进行监控生成的废气氧含量信息；利用深度学习算法训练获取的废气氧含量控制算法，对所述氧含量仪7控制废气氧含量信息进行废气氧含量操作指令，生成所述氧含量仪7控制废气氧含量信息的第一废气氧含量操作信息；将所述氧含量仪7控制废气氧含量信息加载至先验废气氧含量操作单元，并依据操作模式匹配的策略，生成所述氧含量仪7控制废气氧含量信息的第二废气氧含量操作信息；将所述第一废气氧含量操作信息和所述第二废气氧含量操作信息进行比较，生成比较结果，果所述比较结果匹配，则基于所述第一废气氧含量操作信息和所述第二废气氧含量操作信息获得所述氧含量仪7控制废气氧含量信息的废气氧含量操作信息，所述废气氧含量操作信息表征所述目标氧含量仪7所对应的废气氧含量控制策略。本发明实施例通过PLC或DCS控制，利用氧含量仪控制废气氧含量，使得操作简单、适用范围大，解决了目前石化企业棘手难题：废气排放指标提高到<20mg/m3。由此提高对恒温设备运行控制的准确性。
本实施例通过使用循环风方式调节废气进催化炉前的浓度和流量，并通过催化剂温度T4、电加热器4后温度T3作为PLC或DCS控制电加热器的触发条件，以保证悬殊极大的废气浓度和流量下炉内温度稳定；从而将目前很难催化氧化的含碳2到碳4等低碳烃类的废气在不用空气稀析情况下在<400℃氧化，并实现废气流量负荷从0％到200％、废气浓度从0到100％LEL下均可达到
<20mg/m3的超低排放浓度。
上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理和最佳实施例，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (4)
1.一种燃点温度下催化氧化含乙烷废气的处理工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1）、关闭紧急切断阀K1、安全补气阀K2、高温排气阀K4、以及过高浓度应急排放阀K5，开启回路阀K3，打开氧化风机（2）并低频次运行；开启电加热器（4）对催化剂预热到起燃温度250-330℃；
S2）、预热完成后，开启紧急切断阀K1和安全补气阀K2，将新废气和空气输入混合器（1）与大量的达标氧化气体混合，并且通过调节回路阀K3使得废气浓度适中，并通过氧含量仪（7）控制废气氧含量在8-20%；同时通过LEL仪（8）控制废气浓度<25%LEL；
S3）、混合后的废气通过氧化风机（2）进入换热器（3）换热后再进入电加热器（4）补温至250-330℃后，然后再进入催化炉（5）进行催化反应，催化反应后的达标气体进入换热器（3）换热后，将少部分的气体通过烟囱排放，大量的气体作为氧化气体进入混合器（1）中与新废气混合；
通过所述的氧化风机（2）的频率触发PLC或者DCS控制系统控制紧急切断阀K1的开度，从而控制废气的输入量；
通过所述的催化炉（5）的催化层的温度T4触发PLC或者DCS控制系统控制回路阀K3的开度，进而控制进入催化炉（5）的废气浓度，从而确保催化炉（5）内的氧化反应温度不会超过400℃，并且还通过T4触发PLC或者DCS控制系统控制电加热器（4）的加热温度T3，通过所述的加热温度T3触发电加热器（4）的加热程序；
通过所述的催化炉（5）的氧化气温度T5、以及进入催化炉（5）的废气的LEL浓度、氧含量仪（7）触发PLC或者DCS控制系统控制安全补气阀K2的开度；
所述的燃点温度下催化氧化含乙烷废气的处理工艺的设备，包括混合器（1）、氧化风机（2）、换热器（3）、电加热器（4）和催化炉（5），所述的混合器（1）的出气端通过管道与氧化风机（2）的进气端连接，所述的氧化风机（2）的出气端通过管道与换热器（3）的管程输入端连通，所述的换热器（3）的管程输出端通过管道与电加热器（4）的输入端连通；所述的电加热器（4）的输出端通过管道与催化炉（5）的输入端连通，所述的催化炉（5）的输出端通过管道与换热器（3）的壳程输入端连通，所述的换热器（3）的壳程输出端通过循环管道与混合器（1）、烟囱连通，外部少量的废气和催化炉（5）中的大量氧化气进入混合器（1）中并与相应量的空气混合形成混合气体，混合气体通过氧化风机（2）进入换热器（3），混合气体通过换热器（3）、电加热器（4）配合作用下加热到250-330℃后进入催化炉（5），利用催化炉（5）内部的高效催化剂层对混合气进行催化氧化反应；
所述的混合器（1）的进气端连接有废气进气管道，且所述的废气进气管道上设置有紧急切断阀K1和阻火器（6）；
所述的混合器（1）上还连接有空气进气管，且所述的空气进气管上还设有安全补气阀K2；
所述的混合器（1）与氧化风机（2）之间的管道上还设置有氧含量仪（7），所述的氧化风机（2）与换热器（3）之间的管道上还设置有LEL仪（8）、以及过高浓度应急排放阀K5；所述的换热器（3）与混合器（1）之间的循环管道上还设置有回路阀K3；所述催化炉（5）的输出端还设置有高温排气管，且所述的高温排气管表面设置有高温排气阀K4，通过开启高温排气阀K4以排放催化炉（5）的高温气体。
2.根据权利要求1所述的一种燃点温度下催化氧化含乙烷废气的处理工艺，其特征在于：所述的催化炉（5）通过PLC或DCS控制系统控制设备有效平衡利用反应自放热。
3.一种用于实现权利要求1-2任一项所述的燃点温度下催化氧化含乙烷废气的处理工艺的控制方法，其特征在于：所述方法包括，
采集氧含量仪（7）控制废气氧含量信息，所述氧含量仪（7）控制废气氧含量信息为对目标氧含量仪（7）进行监控生成的废气氧含量信息；
利用深度学习算法训练获取的废气氧含量控制算法，对所述氧含量仪（7）控制废气氧含量信息进行废气氧含量操作指令，生成所述氧含量仪（7）控制废气氧含量信息的第一废气氧含量操作信息；
将所述氧含量仪（7）控制废气氧含量信息加载至先验废气氧含量操作单元，并依据操作模式匹配的策略，生成所述氧含量仪（7）控制废气氧含量信息的第二废气氧含量操作信息；
将所述第一废气氧含量操作信息和所述第二废气氧含量操作信息进行比较，生成比较结果，
如果所述比较结果匹配，则基于所述第一废气氧含量操作信息和所述第二废气氧含量操作信息获得所述氧含量仪（7）控制废气氧含量信息的废气氧含量操作信息，所述废气氧含量操作信息表征所述目标氧含量仪（7）所对应的废气氧含量控制策略。
4.根据权利要求3所述的一种燃点温度下催化氧化含乙烷废气的处理工艺的控制方法，其特征在于，所述废气氧含量控制算法通过以下步骤训练生成：
获取多个废气氧含量控制策略下的训练废气氧含量信息、以及每个训练废气氧含量信息所对应的废气氧含量控制策略标注数据，其中，多个废气氧含量控制策略与目标运行环境所涉及到的运行任务的任务类别有关；
确定每个废气氧含量控制策略的训练废气氧含量信息的数量，并确定各废气氧含量控制策略的训练废气氧含量信息的数量分布是否符合样本平衡要求； 若不符合，则对训练废气氧含量信息的数量小于设定数量的废气氧含量控制策略下的训练废气氧含量信息进行扩展，以使得扩展后的各废气氧含量控制策略的训练废气氧含量信息的数量分布符合所述样本平衡要求；
基于符合样本平衡要求的多个废气氧含量控制策略下的训练废气氧含量信息、以及各训练废气氧含量信息的废气氧含量控制策略标注数据，对初始化权重操作的神经网络模型进行遍历权重操作更新，在更新结束后生成满足收敛条件的废气氧含量控制算法。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4983364A (en) * | 1987-07-17 | 1991-01-08 | Buck F A Mackinnon | Multi-mode combustor |
| CN107321179A (zh) * | 2017-08-01 | 2017-11-07 | 中国石油化工股份有限公司 | 催化氧化处理hppo装置废气的方法 |
| CN110186063A (zh) * | 2019-04-16 | 2019-08-30 | 南京工业大学 | 一种含氯挥发性有机物废气的净化处理方法及系统 |
| CN111375304A (zh) * | 2018-12-31 | 2020-07-07 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种含低碳烃有机废气的处理方法 |
| CN215428222U (zh) * | 2021-06-25 | 2022-01-07 | 苏州迈沃环保工程有限公司 | 一种烧结炉含腈化物尾气的综合处理系统 |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4983364A (en) * | 1987-07-17 | 1991-01-08 | Buck F A Mackinnon | Multi-mode combustor |
| CN107321179A (zh) * | 2017-08-01 | 2017-11-07 | 中国石油化工股份有限公司 | 催化氧化处理hppo装置废气的方法 |
| CN111375304A (zh) * | 2018-12-31 | 2020-07-07 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种含低碳烃有机废气的处理方法 |
| CN110186063A (zh) * | 2019-04-16 | 2019-08-30 | 南京工业大学 | 一种含氯挥发性有机物废气的净化处理方法及系统 |
| CN215428222U (zh) * | 2021-06-25 | 2022-01-07 | 苏州迈沃环保工程有限公司 | 一种烧结炉含腈化物尾气的综合处理系统 |
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