CN117823922A - 工业窑炉有害可燃废气环保处理装置、方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工业窑炉有害可燃废气环保处理装置、方法及其系统，工业窑炉有害可燃废气环保处理装置，包括：窑炉；烧嘴，其设于窑炉的侧壁，烧嘴划分为主燃烧室与废气焚烧室，烧嘴设有废气入口、燃气入口、空气入口；回收管网，其连通窑炉，回收管网设有控制阀与回收风机；分流管网，其连通回收管网与废气入口；启动回收风机将回收管网的废气输送到分流管网，烧嘴焚烧废气的可燃成分。本发明的工业窑炉有害可燃废气环保处理装置、方法及其系统，无需额外设置焚烧炉，大幅度节省废气的处理成本，且废气的可燃成分燃烧后产生的热能直接供窑炉内制品吸收，避免热能浪费。本发明可应用于废气环保处理技术领域中。

Description

工业窑炉有害可燃废气环保处理装置、方法及其系统

技术领域

本发明涉及废气环保处理技术领域，特别涉及工业生产过程中，炉窑排放的有害可燃废气的高效环保处理装置、方法及其系统。

背景技术

在工业生产过程中，尤其是含加热工序的生产过程，往往会伴随着废气的产生，废气大致分两种，一种是无公害废气，比如水蒸气、氮气、氧气等等，一般无需处理直接引出生产车间排放至大气中即可。另一种是含有有机成份的有害可燃废气，例如锂电正负极高碳制品、泡沫陶瓷制品、多孔陶瓷制品等的生产过程都有不可避免的加热和焙烧工序，这些制品在加热、焙烧过程中将挥发或热裂解出大量可燃废气，如果直接排放到大气会造成严重的环境污染。目前，一般大多企业的做法是将生产过程排放出来的有害可燃废气输送到专用的焚烧炉中，在焚烧炉内对可燃废气进行集中焚烧后再排放到大气中。然而，这种可燃废气的处理方案，由于需要额外配置高温焚烧炉，而且废气焚烧过程产生的热能不方便采用直接高效回收，同时焚烧可燃废气需要用常规燃料将焚烧炉内温度保持在800℃以上的高温状态，另外大量废气的集中焚烧很难做到完全彻底，为了达到环保效果，就必然使处理成本大幅上升。

发明内容

本发明目的在于提供一种工业窑炉有害可燃废气环保处理装置、方法及其系统，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供了一种有益的选择。

为解决上述技术问题所采用的技术方案：

一种工业窑炉有害可燃废气环保处理装置，包括：

窑炉；

烧嘴，其设于所述窑炉的侧壁，所述烧嘴内部分为主燃烧室与废气焚烧室，所述烧嘴设有废气入口、燃气入口、空气入口；

回收管网，其连通所述窑炉，所述回收管网设有控制阀与回收风机；

分流管网，其连通所述回收管网与所述废气入口；

启动所述回收风机，打开控制阀，将所述回收管网的废气输送到所述分流管网，所述烧嘴焚烧废气的可燃成分。

本发明的有益效果是：窑炉烧嘴的燃烧室划分出主燃烧室与废气焚烧室，主燃烧室保持烧嘴原有的功能，启动回收风机后，窑炉内制品因高温而产生的废气，经回收管网与分流管网输送到一个或多个烧嘴的废气焚烧室，烧嘴的工作程序是按照窑炉升降温和废气焚烧工艺要求来制定的，窑炉启动后，点燃烧嘴的主燃烧室，主燃烧室正常燃烧后，窑炉的可燃废气送至废气焚烧室，其可燃成分得到充分焚烧，无需额外设置焚烧炉，大幅度节省废气的处理成本，且废气的可燃成分燃烧后产生的热能直接供窑炉内制品吸收，避免热能浪费。

设计了一种工业炉窑有害可燃废气环保处理装置，不仅对工业炉窑可燃废气进行了环保处理，达标排放，而且也高效地利用了可燃废气焚烧所产生的热能，同时也使工业炉窑可燃废气环保处理设备的资金投入大幅度降低。

作为上述技术方案的进一步改进，所述废气入口设置单向防爆阻火阀。

单向防爆阻火阀只允许气流通过，不允许火焰通过。

一种有害工业废气环保处理方法，包括如上述的工业窑炉有害可燃废气环保处理装置，所述回收风机与所述分流管网之间设置氧气传感器，所述工业窑炉有害可燃废气环保处理装置还包括依次连通的排放阀、排放风机、废气成分调整装置，所述排放阀连通所述回收管网；

在焚烧所述废气前设置安全检测：

设定废气爆炸极限范围，所述氧气传感器检测废气的氧气实际含量y；

若所述氧气实际含量y处于所述爆炸极限范围内，所述排放阀打开、所述排放风机启动、所述控制阀关闭；

重复所述安全检测直至所述氧气实际含量y不在所述爆炸极限范围，所述排放阀关闭、所述排放风机关闭、所述控制阀打开、所述回收风机启动。

废气中的可燃成分及氧气混杂在一起，任何可燃气体中氧气的浓度达到爆炸极限范围后都会引起剧烈的爆炸，因此预先设定爆炸极限范围，在焚烧废气前进行安全检测，通过氧气传感器测量分流管网中的氧气实际含量，若氧气实际含量处于爆炸极限范围内，启动排放风机与排放阀，关闭控制阀将回收管网中的废气向废气成分调整装置排放，避免造成废气在废气焚烧室内爆炸。

将具有爆炸可能性的废气送至废气成分调整装置，改变其氧含量后再引入焚烧系统，实践证明这种极端的可燃废气氧含量达到爆炸极限范围的情况极少，该系统只是为了万无一失而设置。即使某个时刻氧含量达到了爆炸极限内，也很容易通过排放调整使其氧含量远离爆炸极限。

作为上述技术方案的进一步改进，所述燃气入口设有燃气流量传感器与燃气流量控制阀，所述空气入口设有空气流量传感器与空气流量控制阀，所述废气入口设有废气流量传感器与废气流量控制阀。

燃气流量控制阀与燃气流量传感器配合、空气流量控制阀与空气流量传感器配合、废气流量控制阀与废气流量传感器配合，有助于准确控制燃气流量、助燃空气流量、废气流量。

作为上述技术方案的进一步改进，所述工业窑炉有害可燃废气环保处理方法还包括完全焚烧：

所述燃气流量传感器测量燃气流量Qg，空气中氧气含量为n，燃气充分燃烧的空燃比系数为Kg，燃气充分燃烧所需的空气流量Qag＝Qg×Kg、所需的氧气流量为Og＝Qag×n；

所述废气流量传感器测量废气流量Qf，预先测定废气中可燃成分的含量为q，查询废气中可燃成分充分燃烧的空燃比系数为Kf，废气中可燃成分充分燃烧所需的空气流量Qaf＝Qf×q×Kf、废气焚烧所需的氧气流量为Of＝Qaf×n；

所述氧气传感器测量废气中的氧气实际含量为y，则废气中的氧气流量为Oof＝Qf×y，废气和燃气充分燃烧所需的理论氧气流量O＝Og+Of；

所述空气流量传感器测量通入烧嘴的空气流量为Qa、通入烧嘴的氧气流量Oa＝Qa×n，要使实际通入烧嘴的氧气流量加上废气中所含的氧气流量等于废气和燃气充分燃烧所需的理论氧气流量，即Oa+Oof＝O，根据多变量氧含量动态平衡方程：Oa+Oof＝Og+Of，即：Qa×n+Qf×y＝Qg×Kg×n+Qf×q×Kf×n，得出废气和燃气充分燃烧实际所需的空气流量Qa＝Qg×Kg+Qf×q×Kf-Qf×y/n；

控制所述废气流量控制阀、所述燃气流量控制阀、所述空气流量控制阀使通入的废气流量、燃气流量与及空气流量符合多变量氧含量动态平衡方程。

废气中可燃成分的含量q与废气中的氧气实际含量y都可以预先测定，通过上述方法，测量出燃气流量Qg、废气流量Qf后，可以计算出废气可燃成分充分燃烧以及燃气充分燃烧所需的空气流量Qa，确保废气焚烧室中的可燃废气和燃气充分燃烧。

可燃废气和燃气充分燃烧所需的理论氧气流量O，就是实际供给烧嘴的助燃空气中的氧气流量Oa加上可燃废气中所含有的氧气流量Oof。即：Oa+Oof＝O＝Of+Og，这就是本发明的核心技术之一，多变量氧含量动态平衡方程。

作为上述技术方案的进一步改进，所述窑炉设置温度传感器，所述工业窑炉有害可燃废气环保处理方法还包括温度控制：

设定所述窑炉的温度设定值T1，所述温度传感器测量的温度为温度实测值T2；

比较温度设定值T1与温度实测值T2：若温度实测值T2小于温度设定值T1，所述燃气流量控制阀增大开度使Qg增大；若温度实测值T2大于温度设定值T1，所述燃气流量控制阀减小开度使Qg减小；

调整所述空气流量控制阀满足多变量氧含量动态平衡方程。

在废气流量恒定的情况下，通过温度传感器测量窑炉内的温度实测值T2，对比窑炉的温度实测值T2与温度设定值T1，改变燃气流量控制阀的开度使通入主燃烧室内的燃气流量Qg改变，再改变空气流量控制阀的开度满足多变量氧含量动态平衡方程，从而确保窑炉内的燃气和废气充分燃烧，且使窑炉的温度实测值T2趋近于温度设定值T1。

作为上述技术方案的进一步改进，在所述温度控制中，当所述废气流量控制阀调整时，废气流量Qf改变，为了满足多变量氧含量动态平衡方程Qa＝Qg×Kg+Qf×q×Kf-Qf×y/n，所述空气流量控制阀将随动调整,空气流量Qa改变。

在温度控制时，若窑炉内产生的废气量发生较大变化，需要调整通入烧嘴的废气流量Qf以满足环保需求，根据多变量氧含量动态平衡方程，助燃空气流量Qa随动调整，以确保可燃废气充分焚烧；此时窑炉内温度将发生变化，需重新进入温度控制流程中，调整通入烧嘴的燃气流量Qg，根据多变量氧含量动态平衡方程，空气流量Qa随之调整，以确保燃气充分燃烧，同时使温度实测值T2趋向于温度设定值T1；如此循环往复，确保燃气的充分燃烧、可燃废气的充分焚烧和窑炉内温度的自动控制。

作为上述技术方案的进一步改进，所述安全检测持续运行，所述完全焚烧与所述温度控制周期运行。

安全检测持续运行，确保输送到废气焚烧室中的废气不在爆炸极限范围内，完全焚烧周期运行，确保燃气和废气在间隔时间内充分燃烧，温度控制周期运行，保持温度在一定时间范围内修正。

安全检测持续运行，确保输送到窑炉烧嘴废气焚烧室中的可燃废气不在爆炸极限范围内，温度控制和完全焚烧周期运行，确保主燃气和可燃废气在窑炉运行全过程充分燃烧，温度控制周期运行，保持温度测量值在设定值允许的误差范围内。

在所述窑炉温度控制过程中，虽然在正常情况下，窑炉温度控制以控制主燃气和助燃空气流量为主，但可燃废气焚烧流量的变化对窑炉温度也会产生一定影响，因此供给窑炉烧嘴可燃废气流量的调整也必须遵循多变量氧含量动态平衡方程：Oa+Oof＝Og+Of，即：Qa×n+Qf×y＝Qg×Kg×n+Qf×q×Kf×n。比如依据可燃废气环保处理的要求，需要将可燃废气流量Qf增加或者减少时，就需要计算中心根据需要输出信号调整所述可燃废气流量控制阀，使进入窑炉烧嘴焚烧室的可燃废气流量随之改变。如果需要增加可燃废气处理量，只需开大可燃废气流量控制阀，可燃废气流量Qf随之增加，这将打破多变量氧含量方程的动态平衡，如果可燃废气中的可燃成分含量偏低，此时必将出现窑内温度实测值T2下降，如果可燃废气中的可燃成分含量偏高，此时必将出现窑内温度实测值T2上升，T2的下降或上升均将触发窑炉温度自动控制系统，此时计算中心将根据温度需要，通过调整主燃气流量控制阀、助燃空气流量控制阀，直至使温度实测值T2趋近于温度设定值T1，同时使多变量氧含量方程达到新的动态平衡。

作为上述技术方案的进一步改进，在所述温度控制中，温度设定值T1是温度随时间变化的预设的烧成工艺温度曲线。

由于窑炉内的目标工作温度设定值T1是在计算中心预设的工艺温度曲线，启动运行后计算中心将随着时间的推移输出对应的温度设定值T1，则窑炉内的温度实测值T2就需要随着温度设定值T1而调整，计算中心通过控制燃气流量控制阀、废气流量控制阀及助燃空气流量控制阀，按比例要求控制送入燃烧室的燃气流量、废气流量和助燃空气流量，使温度实测值T2在每时每刻都无限接近温度设定值T1，以便于窑炉内的温度实测值T2走出的曲线更加吻合生产工艺要求的预设温度设定值T1曲线。

一种工业窑炉有害可燃废气环保处理系统，设置计算中心，所述计算中心用于执行如上述的工业窑炉有害可燃废气环保处理方法。

窑炉烧嘴的燃烧室划分出主燃烧室与废气焚烧室，主燃烧室保持烧嘴原有的功能，启动回收风机后，窑炉内制品因高温而产生的废气，经回收管网与分流管网输送到一个或多个烧嘴的废气焚烧室，烧嘴的工作程序是按照窑炉升降温和废气焚烧工艺要求来制定的，窑炉启动后，点燃烧嘴的主燃烧室，主燃烧室正常燃烧后，氧含量满足焚烧要求可燃废气送至废气焚烧室，其可燃成分得到充分焚烧，无需额外设置焚烧炉，大幅度节省废气的处理成本，且废气的可燃成分燃烧后产生的热能直接供窑炉内制品吸收，避免热能浪费，同时节约了主燃室燃气消耗量。

设计了一种工业炉窑有害可燃废气环保处理装置，不仅对工业炉窑可燃废气进行了环保处理，达标排放，而且也高效地利用了可燃废气焚烧所产生的热能，同时也使工业炉窑可燃废气环保处理设备的资金投入大幅度降低。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明；

图1是本发明所提供的工业窑炉有害可燃废气环保处理装置，其一实施例的结构示意图；

图2是图1中A的放大示意图；

图3是本发明所提供的工业窑炉有害可燃废气环保处理装置，其一实施例中燃气燃烧和废气焚烧系统相关管路及控制阀组的结构示意图；

图4是本发明所提供的工业窑炉有害可燃废气环保处理方法，其一实施例的步骤流程图；

图5是本发明所提供的工业窑炉有害可燃废气环保处理方法，其一实施例中安全检测的步骤流程图；

图6是本发明所提供的工业窑炉有害可燃废气环保处理方法，其一实施例中完全焚烧的步骤流程图；

图7是本发明所提供的工业窑炉有害可燃废气环保处理方法，其一实施例中温度控制的步骤流程图。

10、窑炉，100、烧嘴，101、主燃烧室，102、废气焚烧室，111、废气入口，1111、废气流量传感器，1112、废气流量控制阀，1113、单向防爆阻火阀，112、燃气入口，1121、燃气流量传感器，1122、燃气流量控制阀，113、空气入口，1131、空气流量传感器，1132、空气流量控制阀，200、回收管网，210、控制阀，220、回收风机，230、分流管网，240、氧气传感器，250、排放阀，260、排放风机，270、废气成分调整装置，300、温度传感器，400、计算中心。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，如果具有“若干”之类的词汇描述，其含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1至图3所示，本发明的工业窑炉有害可燃废气环保处理装置作出如下实施例：

参照图1所示，窑炉10的侧壁设有多个烧嘴100，烧嘴100燃烧燃气后产生热量，热量供给到窑炉10以便于对窑炉10中的制品进行加热。

参照图2所示，将烧嘴100划分成主燃烧室101及废气焚烧室102，主燃烧室101及废气焚烧室102均是烧嘴100的一部分。

分隔出废气焚烧室102后，主燃烧室101仍然保留烧嘴100原有自身的设施及功能，且主燃烧室101连通废气焚烧室102，以便于废气焚烧室102产生的热量能够同样供给窑炉10。

参照图1及图3所示，窑炉10设置回收管网200，回收管网200由多个连通窑炉10的回收管道组成，回收管网200用于收集窑炉10的废气。

回收管网200具有总回收管，总回收管连通所有回收管道，以便于所有回收管道的废气汇聚到总回收管。

总回收管设置有控制阀210，控制阀210连通回收风机220的进风端。

排放阀250的输入端连通回收管网200，排放阀250的输出端依次连通排放风机260与废气成分调整装置270。

回收风机220的出风端连通分流管网230，分流管网230由多个分流管道组成，一个或多个烧嘴100增设废气入口111，分流管道与废气入口111一一对应连通。

氧气传感器240设置于废气回收风机220的出风管道上，回收风机220启动后，回收管网200中的废气被输送到分流管网230中，氧气传感器240测量废气中的氧气含量y值。

其中，本发明中描述的含量可以为百分比含量、质量含量、体积含量等。

排放阀250的出口依次连通排放风机260及废气成分调整装置270，废气成分调整装置270改变废气中的氧含量使其不在爆炸极限范围内，再由相关设备引入焚烧系统。

参照图2及图3所示，将一个或多个烧嘴100设置废气入口111及燃气入口112及空气入口113。

每个废气入口111中设置废气流量传感器1111及废气流量控制阀1112，废气流量传感器1111测量流入废气入口111中的废气实际流量Qf，废气流量控制阀1112用于调节废气入口111通入的废气流量。

每个燃气入口112中设置燃气流量传感器1121及燃气流量控制阀1122。

燃气流量传感器1121测量流入燃气入口112中的燃气实际流量Qg，燃气流量控制阀1122用于调节燃气入口112通入的燃气流量。

每个空气入口113中设置空气流量传感器1131及空气流量控制阀1132。

空气流量传感器1131测量流入空气入口113中的空气实际流量Qa，空气流量控制阀1132用于调节空气入口113通入的空气流量。

每个废气入口111安装单向防爆阻火阀1113。

燃气供给管路连通所有燃气入口112，燃气经燃气供给管路输送到所有燃气入口112，助燃空气供给管路连通所有空气入口113，助燃风机向助燃空气供给管路吹送助燃空气。

参照图4所示，工业窑炉有害可燃废气环保处理方法包括以下步骤：安全检测、焚烧废气、完全焚烧、温度控制。

参照图5所示，安全检测包括以下步骤：

根据窑炉10内制品挥发或热裂解出的可燃成分种类，查找可燃成分对应的爆炸极限，爆炸极限指的是可燃物遇明火时出现爆炸的浓度下限和浓度上限，在这范围内遇明火都会出现爆炸，在本实施例中，由于废气中可燃成分的含量q可以根据制品的加热工艺事先查的，通过氧气传感器240测量废气中氧气实际含量y，判断废气中氧气实际含量y是否在爆炸极限范围内。

根据可燃废气中可燃成分的种类，设定爆炸极限范围的爆炸上限及爆炸下限，控制阀210连通回收风机220。窑炉10内的可燃废气依次通过回收管网200、控制阀210、废气回收风机220、氧气传感器240、分流管网230，氧气传感器240测量废气中的氧气实际含量为y。

若氧气实际含量y处于爆炸极限范围内，排放阀250打开，排放风机260启动，窑炉10的废气依次通过回收管网200、排放阀250、排放风机260、废气成分调整装置270。

若氧气实际含量y小于爆炸下限或大于爆炸上限，控制阀210打开，回收风机220启动，窑炉10内的可燃废气依次通过回收管网200、控制阀210、废气回收风机220、氧气传感器240、分流管网230、多个烧嘴废气入口111、进入多个烧嘴100的废气焚烧室102。

上述安全检测一直保持在线运行，以防止废气中的氧气成份变化后落入爆炸极限范围，避免引起爆炸。

在安全检测后进行焚烧废气：控制阀210打开、废气回收风机220启动，将可燃废气输送到窑炉安装的一个或多个烧嘴100，烧嘴100的废气焚烧室焚烧废气中的可燃成分。

助燃空气、主燃气、可燃废气进入烧嘴100分区进行燃烧(主燃烧室和废气焚烧室)，则烧嘴100主燃烧室燃烧燃气，废气焚烧室焚烧废气的可燃成分，无需额外设置焚烧炉，节省可燃废气处理成本，且废气的可燃成分焚烧后产生的热能直接提供给窑炉10内制品加热，避免热能浪费。

在一些实施例中，本技术方案还可以应用于非炉窑生产过程，例如印染厂生产线挥发出来的可燃废气，还有喷涂厂生产线挥发出来的可燃废气，这些可燃废气也可以收集后再通入一个或多个烧嘴100中进行焚烧，实现废气的环保处理。

参照图6所示，为了确保废气焚烧室102中废气的完全焚烧，完全焚烧包括以下步骤：

根据工业窑炉10中烧制制品的种类，检测制品挥发或热裂解出的废气成分，可测得废气中可燃成分的含量为q，以及查到废气中可燃成分充分燃烧的空燃比例系数为Kf，废气流量传感器1111测量废气入口111通过的废气流量为Qf，因此废气中可燃成分充分燃烧所需的理论空气流量Qaf＝Qf×q×Kf，废气中可燃成分充分燃烧所需的理论氧气流量Of＝Qaf×n＝Qf×q×Kf×n＝Qf×q×Kf×21％。

根据燃气的种类查出燃气充分燃烧的空燃比例系数为Kg，燃气流量传感器1121测量燃气入口112通过的燃气流量为Qg，则燃气充分燃烧所需的理论空气流量等于燃气流量与燃气空燃比例系数的乘积，即Qag＝Qg×Kg，助燃空气为直接取用大气中的空气，空气中氧气的含量为n(n一般取值21％)，因此燃气充分燃烧所需的理论氧气流量Og＝Qag×n＝Qg×Kg×n＝Qg×Kg×21％。

而废气中的氧气实际含量y可以由氧气传感器240直接测得，而废气流量传感器1111测得烧嘴废气入口111通过的废气流量为Qf，那么烧嘴废气入口111通过的废气中所含氧气流量为Oof＝Qf×y。

综上所述，废气中可燃成分和燃气充分燃烧所需的理论氧气流量O＝Og+Of＝Qg×Kg×n+Qf×q×Kf×n，即多变量氧含量动态平衡方程为O+Oof＝Og+Of。

空气流量传感器1131测得空气入口113通过的助燃空气流量为Qa，则空气入口113通过的助燃空气的氧气流量Oa＝Qa×n＝Qa×21％。

为了满足废气中可燃成分和燃气充分燃烧所需的氧气流量O，就需要使空气入口113通过的助燃空气中氧气流量Oa等于O，即Oa＝O，将上述公式代入可以得出Qa×n+Qf×y＝Qg×Kg×n+Qf×q×Kf×n或者Qa×21％+Qf×y＝Qg×Kg×21％+Qf×q×Kf×21％，求得废气中可燃成分和燃气充分燃烧所需的空气流量Qa＝Qg×Kg+Qf×q×Kf-Qf×y/n＝Qg×Kg+Qf×q×Kf-Qf×y/21％。

由于供给烧嘴的废气可燃成分和主燃气燃烧所需要的理论氧气流量与供给烧嘴的助燃空气和废气里所含的氧气流量，在充分燃烧的前提下，必须遵循多变量氧含量动态平衡方程。

即：Oa+Oof＝Og+Of(多变量氧含量动态平衡方程)；

或Qa×n+Qf×y＝Qg×Kg×n+Qf×q×Kf×n；

或Qa×21％+Qf×y＝Qg×Kg×21％+Qf×q×Kf×21％；

或Qa＝Qg×Kg+Qf×q×Kf-Qf×y/n；

最后，由于废气中的氧气含量不足以支持废气中可燃成分的充分燃烧，因此需要通过烧嘴助燃空气入口113供给超过主燃气充分燃烧需要的空气量，多余的助燃空气供给废气中的可燃成分的充分燃烧，通过控制燃气流量控制阀1122、空气流量控制阀1132、废气流量控制阀使燃气流量Qg、助燃空气流量Qa、废气流量Qf同时满足多变量氧含量动态平衡方程。

由于废气中可燃成分及燃气的燃烧需要时间，一般将上述完全焚烧设置成周期运行。

为了准确检测窑炉10的温度，在窑炉10设置温度传感器300，温度传感器测量窑炉10的温度实测值T2。

参照图7所示，为了使窑炉10的温度控制更加准确，温度控制包括以下步骤：

在常规的窑炉烧制工艺中，窑炉10内的温度制度是烧制工艺三大制度(温度、气氛、窑内压力)中的重要的一个，温度曲线启动，一般是从窑炉10的一个或多个烧嘴100点燃后，温度实测值T2将跟随设定的温度设定值T1曲线的变化而变化，每种烧制的产品都有一个预定的温度设定值T1曲线，这个设定的温度曲线上的每个温度点均作为窑炉10内在某一时刻的温度设定值T1，而窑炉10上安装的温度传感器300获得温度实测值T2，在该烧制工艺中需要使每一时刻的温度实测值T2都无限接近温度设定值T1，才能烧制出相对优质的产品。

因此可以对比温度实测值T2与温度设定值T1，若温度实测值T2不等于温度设定值T1，则证明窑炉10中的温度需要调整，因此需要改变送入烧嘴100内的燃气流量，助燃空气流量也将随之改变，在保持充分燃烧状态的同时，使多变量氧含量方程的动态平衡进入新的平衡状态。

一旦温度实测值T2偏离温度设定值T1，计算中心400将输出信号调整进入烧嘴的燃气流量控制阀1122，同时在保证多变量氧含量动态平衡的情况下，随动调节送入烧嘴的助燃空气流量控制阀1132，使窑炉10内温度实测值T2无限接近温度设定值T1，甚至保持温度实测值T2＝温度设定值T1。

若温度实测值T2＜温度设定值T1，则窑炉10内的温度实测值T2需要提高，计算中心400输出信号使燃气流量控制阀1122加大开度，增大烧嘴燃气入口112的燃气流量Qg，使送入烧嘴100的燃气量增加，由于燃气流量Qg的增加，为了满足充分燃烧的需要和多变量氧含量方程的动态平衡，因此就必须使助燃空气流量Qa增大，计算中心400将输出信号使空气流量控制阀1132加大开度，进而进入烧嘴空气入口113的助燃空气流量Qa增加。燃气和空气流量同时增加就必然提高窑炉10内的温度实测值T2，使温度实测值T2无限接近温度设定值T1，甚至保持温度实测值T2＝温度设定值T1。

若温度实测值T2＞温度设定值T1，则窑炉10内的温度实测值T2需要降低，计算中心400输出信号使燃气流量控制阀1122关小开度，减小烧嘴燃气入口112的燃气流量Qg，使送入烧嘴100的燃气量减小，由于燃气流量Qg的减小，为了满足充分燃烧的需要和多变量氧含量方程的动态平衡，因此就必须使助燃空气流量Qa减小，计算中心400将输出信号使空气流量控制阀1132减小开度，进而进入烧嘴空气入口113的助燃空气流量Qa减小。燃气和空气流量同时减小就必然降低窑炉10内的温度实测值T2，使温度实测值T2无限接近温度设定值T1，甚至保持温度实测值T2＝温度设定值T1。

根据可燃废气环保处理的要求，在窑炉运行过程中，若需要将可燃废气流量Qf增加或者减少，计算中心400将根据实际需要输出信号调整所述可燃废气流量控制阀1112，使进入窑炉烧嘴焚烧室的可燃废气流量随之改变。如果需要增加可燃废气处理量，只需开大可燃废气流量控制阀1112，可燃废气流量Qf随之增加，这必然将打破多变量氧含量方程的动态平衡和窑炉10内的温度平衡(温度实测值T2＝温度设定值T1)。如果可燃废气中的可燃成分含量偏低，此时必将出现窑炉10内温度实测值T2下降，如果可燃废气中的可燃成分含量偏高，此时必将出现窑炉10内温度实测值T2上升，温度实测值T2的下降或上升均将触发窑炉温度自动控制系统，此时计算中心400将根据温度需要，通过调整主燃气流量控制阀1122、助燃空气流量控制阀1132，直至使窑炉10内温度实测值T2趋近于设定值T1，同时使多变量氧含量方程达到新的动态平衡。

本发明的工业窑炉有害可燃废气环保处理系统作出如下实施例：

参照图1所示，在窑炉10设置计算中心400。

计算中心400电性连接于控制阀210、回收风机220、氧气传感器240、排放阀250、排放风机260。

参照图3所示，计算中心400电性连接于废气流量传感器1111、废气流量控制阀1112、燃气流量传感器1121、燃气流量控制阀1122、空气流量传感器1131、空气流量控制阀1132、温度传感器300。

计算中心400通过接收上述传感器发送的信号以及控制上述器件，进而执行如上述工业窑炉有害可燃废气环保处理方法。

实际供给烧嘴的助燃空气所含氧气的流量Oa+废气自身含有的氧气流量Oof＝主燃气充分燃烧需要的氧气流量Og+废气可燃成分充分燃烧需要的氧气流量Of。

即：Oa+Oof＝Og+Of(多变量氧含量动态平衡方程)；

或：Qa×n+Qf×y＝Qg×Kg×n+Qf×q×Kf×n；

或：Qa×n+Qf×y＝Qg×Kg×n+Qf×q×Kf×n；

或：Qa＝Qg×Kg+Qf×q×Kf-Qf×y/n；

在这个多变量动态平衡方程中，助燃空气中的氧气含量n，废气中的氧气含量y，主燃气空燃比例系数Kg，废气中可燃成分百分含量q，废气中可燃成分的空燃比例系数Kf等均为已知常量或事先测量值，主燃气流量Qg和废气流量Qf均为测量值，可看作是多变量动态平衡方程的自变量，助燃空气流量Qa也为测量值，可以看作是该多变量动态平衡方程的因变量。

上述多种变量均由对应的传感器将测量值送入所述的计算中心，n、y、Kg、q、Kf等常数由人工输入计算中心，计算中心将根据自变量Qg和Qf的测量值计算出Qa的设定值，并调节所述的助燃空气流量控制阀，使通入窑炉烧嘴的助燃空气流量满足多变量氧含量动态平衡方程：Qa×n+Qf×y＝Qg×Kg×n+Qf×q×Kf×n，或Qa＝Qg×Kg+Qf×q×Kf-Qf×y/n。

自变量Qg和Qf，在n、y、Kg、q等已知数值不变的情况下，任何一个自变量数值发生变化都将输出一个新的助燃风实际需求流量Qa的设定值，计算中心将根据新的助燃空气流量设定值通过开关助燃空气流量控制阀，使得助燃空气流量传感器测得的实际流量趋近于新的设定值Qa，使多变量氧含量方程达到新的动态平衡。

可燃废气中可燃成分的含量q和废气中氧气实际含量y都可以预先测定。根据上述设计的方法，测量出实际供给烧嘴的燃气流量Qg、可燃废气流量Qf后，计算中心即可计算出废气可燃成分充分燃烧以及主燃气充分燃烧实际所需的空气流量Qa，确保主燃气充分燃烧和废气完全焚烧。

比如本发明也可以用于非加热工业生产过程中挥发出来的有机可燃气体的焚烧处理，比如印染生产线、喷漆生产线等等，其生产过程产生大量的挥发性可燃气体，直接排放严重污染环境，可以将这类可燃废气收集输送到专用焚烧炉，焚烧炉热源采用小功率多烧嘴的原则，同时选用自带焚烧室的烧嘴，使焚烧炉烧嘴主燃室燃烧标准燃气，燃气燃烧产生的火焰经焚烧室将废气引燃焚烧。既可实现废气焚烧，又能达到废气热能的充分利用，大幅降低主燃室燃气消耗量，达到低成本环保运行之目的。另外该焚烧炉产生的热能可以用于加热锅炉生产热水或蒸汽，也可以用于生产热风等。

以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种工业窑炉有害可燃废气环保处理装置，其特征在于：包括：

窑炉；

烧嘴，其设于所述窑炉的侧壁，所述烧嘴内部分为主燃烧室与废气焚烧室，所述烧嘴设有废气入口、燃气入口、空气入口；

回收管网，其连通所述窑炉，所述回收管网设有控制阀与回收风机；

分流管网，其连通所述回收管网与所述废气入口；

启动所述回收风机，打开控制阀，将所述回收管网的废气输送到所述分流管网，所述烧嘴焚烧废气的可燃成分。

2.根据权利要求1所述的工业窑炉有害可燃废气环保处理装置，其特征在于：所述废气入口设置单向防爆阻火阀。

3.一种工业窑炉有害可燃废气环保处理方法，其特征在于：包括如权利要求1至2中任一项所述的工业窑炉有害可燃废气环保处理装置，所述回收风机与所述分流管网之间设置氧气传感器，所述工业窑炉有害可燃废气环保处理装置还包括依次连通的排放阀、排放风机、废气成分调整装置，所述排放阀连通所述回收管网；

在焚烧所述废气前设置安全检测：

设定废气爆炸极限范围，所述氧气传感器检测废气的氧气实际含量y；

若所述氧气实际含量y处于所述爆炸极限范围内，所述排放阀打开、所述排放风机启动、所述控制阀关闭；

重复所述安全检测直至所述氧气实际含量y超出所述爆炸极限范围，所述排放阀关闭、所述排放风机关闭、所述控制阀打开、所述回收风机启动。

4.根据权利要求3所述的工业窑炉有害可燃废气环保处理方法，其特征在于：所述燃气入口设有燃气流量传感器与燃气流量控制阀，所述空气入口设有空气流量传感器与空气流量控制阀，所述废气入口设有废气流量传感器与废气流量控制阀。

5.根据权利要求4所述的工业窑炉有害可燃废气环保处理方法，其特征在于：所述工业窑炉有害可燃废气环保处理方法还包括完全焚烧：

所述燃气流量传感器测量燃气流量Qg，空气中氧气含量为n，燃气充分燃烧的空燃比系数为Kg，燃气充分燃烧所需的空气流量Qag＝Qg×Kg、所需的氧气流量为Og＝Qag×n；

所述废气流量传感器测量废气流量Qf，预先测定废气中可燃成分的含量为q，查询废气中可燃成分充分燃烧的空燃比系数为Kf，废气中可燃成分充分燃烧所需的空气流量Qaf＝Qf×q×Kf、废气焚烧所需的氧气流量为Of＝Qaf×n；

所述氧气传感器测量废气中的氧气实际含量为y，则废气中的氧气流量为Oof＝Qf×y，废气和燃气充分燃烧所需的理论氧气流量O＝Og+Of；

所述空气流量传感器测量通入烧嘴的空气流量为Qa、通入烧嘴的氧气流量Oa＝Qa×n，要使实际通入烧嘴的氧气流量加上废气中所含的氧气流量等于废气和燃气充分燃烧所需的理论氧气流量，即Oa+Oof＝O，根据多变量氧含量动态平衡方程：Oa+Oof＝Og+Of，即：Qa×n+Qf×y＝Qg×Kg×n+Qf×q×Kf×n，得出废气和燃气充分燃烧实际所需的空气流量Qa＝Qg×Kg+Qf×q×Kf-Qf×y/n；

控制所述废气流量控制阀、所述燃气流量控制阀、所述空气流量控制阀使通入的废气流量、燃气流量与及空气流量符合多变量氧含量动态平衡方程。

6.根据权利要求5所述的工业窑炉有害可燃废气环保处理方法，其特征在于：所述窑炉设置温度传感器，所述工业窑炉有害可燃废气环保处理方法还包括温度控制：

设定所述窑炉的温度设定值T1，所述温度传感器测量的温度为温度实测值T2；

比较温度设定值T1与温度实测值T2：若温度实测值T2小于温度设定值T1，所述燃气流量控制阀增大开度使Qg增大；若温度实测值T2大于温度设定值T1，所述燃气流量控制阀减小开度使Qg减小；调整所述空气流量控制阀满足多变量氧含量动态平衡方程。

7.根据权利要求6所述的工业窑炉有害可燃废气环保处理方法，其特征在于：在所述温度控制中，当所述废气流量控制阀调整时，废气流量Qf改变，为了满足多变量氧含量动态平衡方程Qa＝Qg×Kg+Qf×q×Kf-Qf×y/n，所述空气流量控制阀将随动调整，空气流量Qa改变。

8.根据权利要求6所述的工业窑炉有害可燃废气环保处理方法，其特征在于：所述安全检测持续运行，所述完全焚烧与所述温度控制周期运行。

9.根据权利要求6所述的工业窑炉有害可燃废气环保处理方法，其特征在于：在所述温度控制中，温度设定值T1是温度随时间变化的预设的烧成工艺温度曲线。

10.一种工业窑炉有害可燃废气环保处理系统，其特征在于：设置计算中心，所述计算中心用于执行如权利要求3至9中任一项所述的工业窑炉有害可燃废气环保处理方法。