一种工业废气的焚烧装置的制作方法

本发明涉及工业废气处理技术领域，具体涉及一种采用回流技术防止废气焚烧过程中爆炸的工业废气的焚烧装置。

背景技术

随着我国工业化进程不断发展，大气污染的排放量也日益增加，环境污染问题日趋严重。最引人关注的污染问题就是现在的雾霾天气，而挥发性有机物(vocs)是形成雾霾的最主要原因，它在大气对流层与平流层中与nox、sox产生光化学反应，产生臭氧、酸性物质、二次污染物等，情况严重时就会出现光化学污染、雾霾现象。

为了降低工业vocs排放的危害，可以改进设备或工艺流程，但仍然会有大量残留vocs泄露，这就需要通过回收法或销毁法来控制污染。常见的回收法：吸收、吸附或冷凝等。常见的销毁法：直接焚烧法、生物降解法或低温等离子体技术等。吸收、吸附、冷凝法适合处理高浓度、组分简单、具有回收价值的vocs；生物降解法适用于小风量、低浓度的vocs；低温等离子体技术适应于处理低浓度、大风量的vocs；直接燃烧法适合处理高浓度、排放稳定、成分复杂的vocs。

对于高浓度、成分复杂的vocs，直接焚烧法的去除率可达99％以上，工艺相对简单，还可以回收热量，是一种高效而经济的处理方法。在直接焚烧法中，vocs在65～820摄氏度下停留0.3～0.6秒，并与氧气充分混合，即可被氧化，其氧化效率达95％～99％，燃烧产物为h2o、co2等无害物质。

但是，vocs在高温下有燃爆点，在焚烧处理的过程中，vocs一旦达到一定浓度范围就会爆炸，造成的损害将是无法想象的。为了防止vocs爆炸，目前的废气处理工艺通常采用报警装置，当vocs达到其燃爆点时，报警器就会报警。报警的方式虽然可以保证整个操作环境的安全，但是会影响整个装置正常工作，工作效率会大幅下降。

因此，鉴于以上问题，有必要提出的一种在保证工作效率的基础上，实现安全操作的焚烧装置，从而实现对有害气体的有效处理，控制环境污染。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提出的一种工业废气的焚烧装置包括一控制系统，所述控制系统包括废气流量控制回路、燃烧回流控制回路。所述废气流量控制回路通过对废气进气管道内废气流量的监测，相应的调节废气阀的开度，从而调节废气进气管道内的废气流量，保证进入焚烧炉内废气流量的稳定性。所述燃烧回流控制回路，通过对回流管道内的废气回流流量、回流浓度的监测以及对废气回流流量的合理计算，相应的调节回流阀的开度，从而调节回流管道内的废气回流流量，将焚烧炉内的废气浓度在合理的范围内，有效预防废气爆炸。

根据本发明的目的提出的一种工业废气的焚烧装置，包括焚烧炉以及分别与焚烧炉连通的废气进气管道、空气管道、天然气管道、排气管道以及回流管道，所述焚烧装置还包括控制系统，所述控制系统包括废气流量控制回路、燃烧回流控制回路；

所述废气流量控制回路，用于控制废气进气管道内的废气流量，包括废气流量控制器以及分别与废气流量控制器电连接的废气阀以及废气流量传感器，所述废气流量传感器用于监测废气进气管道出气口的废气流量，并将监测数据回传至废气流量控制器，所述废气流量控制器将监测的废气流量与预设的废气流量进行比较，调节废气阀的开度；

所述燃烧回流控制回路，用于控制回流管道内的废气回流量，包括回流流量控制器以及分别与回流流量控制器电连接的回流流量传感器、回流阀、回流流量运算控制器；所述回流流量传感器用于监测回流管道出气口的废气回流流量，并将监测数据回传至回流流量控制器，所述回流流量控制器将检测的废气回流流量与回流流量运算控制器所计算出的废气回流流量进行比较，调节回流阀的开度；

所述废气回流流量计算公式为：其中，s总为废气进气管道内废气浓度，s回为回流管道内的废气浓度，q为废气进气管道内废气流量，q回废气回流流量，c为爆炸下限。

优选的，所述控制系统还包括一用于控制空气管道内的空气流量的燃烧含氧量控制回路，所述燃烧含氧量控制回路包括含氧量控制器以及分别与含氧量控制器电连接的空气流量运算控制器、空气阀以及含氧量传感器，所述含氧量传感器用于监测排气管道出风口的气体含氧量，并将监测数据回传至含氧量控制器，所述含氧量控制器结合含氧量传感器监测的气体含氧量与空气流量运算控制器所计算出的空气流量，调节空气阀的开度。

优选的，所述空气流量计算公式为：qk≥n*stqt-s总*q，其中s总为废气进气管道内废气浓度，q为废气进气管道内的废气流量，st为天然气浓度，qt为天然气流量，qk为空气流量，n为天然气与空气的燃烧比。

优选的，所述控制系统还包括一用于控制焚烧装置排出气体中vocs的含量的vocs含量控制回路，所述vocs含量控制回路为一个串级回路，主回路包括vocs含量控制器以及与vocs含量控制器电连接的vocs含量传感器；副回路包括温度控制器以及与温度控制器电连接的天然气阀和温度传感器。

优选的，所述焚烧炉内设置有用于对输入空气进行预热的热交换器。

与现有技术相比，本发明公开的一种工业废气的焚烧装置的优点是：

所述焚烧装置包括一控制系统，所述控制系统包括废气流量控制回路、燃烧回流控制回路。所述废气流量控制回路通过对废气进气管道内废气流量的监测，相应的调节废气阀的开度，从而调节废气进气管道内的废气流量，保证进入焚烧炉内废气流量的稳定性。所述燃烧回流控制回路，通过对回流管道内的废气回流流量的监测以及对废气回流流量的合理计算，相应的调节回流阀的开度，从而调节回流管道内的废气回流流量，将焚烧炉内的废气浓度控制在合理的范围内，有效预防废气爆炸，达到安全生产的目的。

另外，该控制系统还包括燃烧含氧量控制回路和vocs含量控制回路，保证废气在处理过程中的充分燃烧、降解，从而达到环保要求，控制环境污染。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域中的普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他附图。

图1为控制工艺流程图；

图2为废气进气管道废气流量控制框图；

图3为回流管道废气回流流量控制框图；

图4为空气管道内空气流量控制框图；

图5为vocs含量控制框图；

图6为控制系统结构图。

图中的数字或字母所代表的零部件名称为：

1-废气阀；2-废气流量传感器；3-废气电导；4-废气流量控制器；5-回流流量传感器；6-回流阀；7-回流电导；8-回流流量控制器；9-vocs含量控制器；10-含氧量传感器；11-天然气阀；12-焚烧炉；13-热交换器；14-空气阀；15-温度传感器；16-含氧量控制器；17-vocs含量传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做简要说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明保护的范围。

图1-图6示出了本发明较佳的实施例，分别从不同的角度对其进行了详细的剖析。

如图1-6所示的一种工业废气的焚烧装置，包括焚烧炉12以及分别与焚烧炉12连通的废气进气管道、空气管道、天然气管道、排气管道、回流管道以及控制系统。该控制系统包括废气流量控制回路和燃烧回流控制回路，保证了进入焚烧炉内废气流量的稳定性，且将焚烧炉12内的废气浓度控制在合理的范围内，有效预防废气处理过程中的废气爆炸，达到安全生产的目的。该控制系统还包括燃烧含氧量控制回路和vocs含量控制回路，保证废气在处理过程中的充分燃烧、降解，从而达到满足环保要求、控制环境污染的目的。

废气流量控制回路，用于控制废气进气管道内的废气流量，包括废气流量控制器4以及分别与废气流量控制器4电连接的废气阀1以及废气流量传感器2，废气流量传感器2用于监测废气进气管道出气口的废气流量，并将监测数据回传至废气流量控制器4，废气流量控制器4将监测的废气流量与预设的废气流量进行比较，调节废气阀1的开度。该废气流量控制回路通过对废气流量的闭环控制，保证废气进气管道内废气流量的相对稳定性。

燃烧回流控制回路，用于控制回流管道内的废气回流量，包括回流流量控制器8以及分别与回流流量控制器8电连接的回流流量传感器5、回流阀6、回流流量运算控制器；回流流量传感器5用于监测回流管道出气口的废气回流流量，并将监测数据回传至回流流量控制器8，回流流量控制器8将检测的废气回流流量与回流流量运算控制器所计算出的废气回流流量进行比较，当废气实际回流流量大于计算出的废气回流流量时，需要调小回流阀6开度，控制回流管道内废气回流流量，防止爆炸发生。该燃烧回流控制回路按照一定的回流比设置回流管道内废气回流流量，实现燃烧回流控制，稀释废气进气管道内废气浓度，使焚烧炉12内的废气浓度低于其燃爆区间的下限，即焚烧炉12内的废气浓度低于废气爆炸浓度下限的25％，实现安全防爆功能。

具体的，废气回流流量计算公式为：q回＝x*q，由得其中，s总为废气进气管道内废气浓度，通过废气电导进行检测，s回为回流管道内的废气浓度，通过回流电导进行检测，q为废气进气管道内废气流量，q回废气回流流量，c为爆炸下限，x为回流管道内废气回流流量与废气进气管道内废气流量之比。按一定的回流比设置回流管道内废气回流流量，将焚烧炉12内的废气浓度控制在一定的范围内，使挥发性有机物(vocs)避开其燃爆点，在高温下与氧气充分混合燃烧，使vocs得到充分的降解。

进一步的，控制系统还包括一用于控制空气管道内的空气流量的燃烧含氧量控制回路，燃烧含氧量控制回路包括含氧量控制器16以及分别与含氧量控制器16电连接的空气流量运算控制器、空气阀14以及含氧量传感器10，含氧量传感器10用于监测排气管道出气口的气体含氧量，并将监测数据回传至含氧量控制器，含氧量控制器16结合含氧量与空气流量运算控制器所计算出的空气流量，调节空气阀14的开度。具体的，空气流量计算公式为：qk≥n*stqt-s总*q，其中s总为废气进气管道内废气浓度，q为废气进气管道内的废气流量，st为天然气浓度，qt为天然气流量，qk为空气流量，n为天然气与废气的燃烧比。该燃烧含氧量控制回路，一方面有效控制空气流量的稳定输出，另一方面，使得废气在处理的过程中能够得到充分地燃烧。

进一步的，控制系统还包括一用于控制焚烧装置排出气体中vocs的含量的vocs含量控制回路。vocs含量控制回路为一个串级回路，主回路包括vocs含量控制器9以及与vocs含量控制器9电连接的vocs含量传感器17。副回路包括温度控制器以及与温度控制器电连接的天然气阀11和温度传感器15。vocs含量传感器17用于监测排气管道出风口处的vocs含量，并将其监测数据回传至vocs含量控制器9，作为温度控制的一个参考数据，进行温度调控。温度传感器15用于监测焚烧炉12内温度，并将监测结果回传至温度控制器，温度控制器结合温度传感器15与vocs含量传感器17监测的数据，调节天然气阀11的开度，从而控制焚烧炉12内的燃烧温度，保证废气在处理过程中的充分燃烧、降解，从而达到环保要求，控制环境污染。

该vocs含量控制回路实现了废气vocs处理效果达标的功能。在该串级控制回路系统中，vocs含量控制回路的输出作为温度控制回路的设定值，vocs含量控制回路的设定值由外部给定，即达标排放的vocs含量。引入温度控制回路作为副回路，能够克服温度的扰动，改善过程特性。为了使废气中vocs充分地降解，达标排放，就要保证燃烧炉的焚烧温度和持续时间，该装置实现了对vocs含量的闭环控制。通过监测vocs的含量来设定燃烧温度，通过控制天然气流量来实现温度控制，保证废气在处理过程中的充分燃烧、降解，从而达到环保要求，控制环境污染。

进一步的，焚烧炉12内设置有用于对输入空气进行预热的热交换器。热交换器13将处理过废气的高温热量利用起来，给输入的空气预热，被预热的空气进入焚烧炉12，提高能量的利用率。

进一步的，该控制系统由计算机、触摸屏以及集成plc组成。废气流量控制器4、回流流量控制器8、含氧量16以及vocs含量控制器9均为plc中的相关控制模块。plc与计算机通过rs232连接，plc与触摸屏之间采用rs485实现通信，回流流量传感器5、废气流量传感器2、电导、温度传感器15、含氧量传感器10、vocs含量传感器17均为模拟量输入信号，通过a/d转换与plc的cpu相连，废气阀1、回流阀6、天燃气阀11、空气阀14为数字量输出。

综上所述，本发明公开的一种工业废气的焚烧装置在原有装置的基础上增加控制系统，该控制系统包括废气流量控制回路、燃烧回流控制回路。其中废气流量控制回路通过对废气进气管道内废气流量的监测，相应的调节废气阀的开度，从而调节废气进气管道内的废气流量，保证进入焚烧炉内废气流量的稳定性。燃烧回流控制回路，通过对回流管道内的废气回流流量的监测以及对废气回流流量的合理计算，相应的调节回流阀的开度，从而调节回流管道内的废气回流流量，将焚烧炉内的废气浓度控制在合理的范围内，有效预防废气爆炸，达到安全生产的目的。

另外，该控制系统还包括燃烧含氧量控制回路和vocs含量控制回路，保证废气在处理过程中的充分燃烧、降解，从而达到环保要求，控制环境污染。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现和使用本发明。对这些实施例的多种修改方式对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。