具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

燃烧是空气中的氧参与燃料氧化，同时释放光和热的过程。空气中氧的体积含量为21％，氮为78％，另外还有极少量的惰性气体。真正参与燃烧的氧气只占空气总量1/5，而大量的氮气和惰性气体不但不能助燃，而且在燃烧过程中还将带走大量的热能，因而严重制约了工业炉窑热效率。特别是在窑炉出口温度大于300℃以上时，排烟热损失显著增加。随着国际能源供应趋紧和能源价格的日益高涨，许多发达国家都投入了大量的人力物力研究富氧技术，并致力于将富氧技术应用于工业炉窑上进行助燃、节能。在西方工业国家，富氧助燃技术被称为“资源性创造技术”。在炉窑中使用富氧后，除了通过减少无用气体含量而降低热损失外，还将根本上改善炉膛内部燃料的分布及燃烧状态。富氧助燃可以增强燃料燃烧强度、加快燃料燃尽速度、提高热量释放效率，具有明显的节能环保效益。

目前工业领域存在各种各样的富氧燃烧系统，但也仅仅是在特定领域使用，应用范围不大。一般来说，在采用富氧燃烧的富氧气体的制取方法包括低温空分法，变压吸附法和膜法分离法。低温空分和变压吸附制取的富氧空气氧气浓度，但是消耗的电量大；在这两种情况下，节能减少的燃料费用不足以抵消制取富氧空气所消耗的电费。近十年来，膜法制氧系统取得了长足进步，然而目前的富氧燃烧系统缺乏对于整个燃烧系统的精确控制，缺乏对燃料流量，富氧空气流量和助燃空气，尾部烟道的含氧量的精确测量，从而难以实现对燃料阀门和助燃空气阀门的精确控制，因而难以长期稳定地实现节能，燃烧工艺稳定性较差。

目前，为了提高窑炉的热效率，通过采用富氧助燃的方法来提高燃料燃烧强度、加快燃料燃尽速度、提高热量释放效率，然而目前使用的富氧燃烧方法无法实现对燃料阀门和助燃空气阀门的精确控制，燃烧的稳定性较差，导致燃料的利用率较低。

下面结合附图本发明各个实施例提供的富氧空气燃烧系统作详细说明。

如图1所示，本发明实施例提供了一种富氧空气燃烧系统，包括：

富氧空气供给模块110、燃料供给模块120、助燃空气供给模块130、预混燃烧装置140、燃烧炉150和控制器160；富氧空气供给模块110、燃料供给模块120和助燃空气供给模块130连接预混燃烧装置140的进料口，预混燃烧装置140的出料口连接燃烧炉150；控制器160用于控制富氧空气供给模块110产生并向预混燃烧装置140提供富氧空气、控制燃料供给模块120向预混燃烧装置140提供燃料、控制助燃空气供给模块130向预混燃烧装置140提供助燃空气；预混燃烧装置140用于混合富氧空气、燃料及助燃空气并将混合物输送至燃烧炉150进行燃烧。

本发明实施例提供了富氧空气燃烧系统，通过控制器实现了对燃料阀门、助燃空气阀门和富氧空气控制阀门的控制，采用精确测量和精确控制，保证富氧燃烧系统高效稳定燃烧，减少燃料量。且通过富氧助燃增强燃料燃烧强度、加快燃料燃尽速度、提高热量释放效率。

在本发明一实施例中，如图2所示，富氧空气燃烧系统包括：富氧制气装置4、富氧空气控制阀门5和富氧空气流量测量装置6；所述富氧制气装置4连接所述富氧空气控制阀门5，所述富氧空气控制阀门5连接所述空气流量测量装置6，所述空气流量测量装置6连接所述预混燃烧装置10；所述富氧制气装置4用于生成富氧空气；所述富氧空气控制阀门5用于在所述控制器16的控制下控制富氧空气的流量；所述富氧空气流量测量装置6用于实时反馈所述富氧空气的流量至所述控制器16。

在本发明一实施例中，如图2所示，富氧空气燃烧系统还包括：温度测量装置12；所述温度测量装置12安装在所述燃烧炉11内；所述温度测量装置12用于检测所述燃烧炉11内的燃烧温度并反馈至所述控制器16。

在本发明一实施例中，如图2所示，所述燃料供给模块包括：燃料供应器1、燃料控制阀门2和燃料测量器3；所述燃料供应器1连接所述燃料控制阀门2，所述燃料控制阀门2连接所述燃料测量器3，所述燃料测量器3连接所述预混燃烧装置10；所述燃料供应器1用于向所述预混燃烧装置10提供燃料；所述燃料控制阀门2用于在所述控制器16的控制下控制进入所述预混燃烧装置10的燃料量；所述燃料测量器3用于检测进入所述预混燃烧装置10的燃料量并反馈至所述控制器16；

所述控制器16，还用于接收所述燃料测量器3和所述富氧空气流量测量装置6的反馈结果，根据预设的体积流量比控制所述富氧空气控制阀门5。

在本发明一实施例中，如图2所示，富氧空气燃烧系统还包括：烟道13、烟气含氧量测量装置14和烟囱15；所述烟道13连接所述燃烧炉11和所述烟气含氧量测量装置14，所述烟气含氧量测量装置14连接所述烟囱15；所述烟气含氧量测量装置14用于检测所述燃烧炉11通过所述烟道13排出的尾部烟气的含氧量并反馈至所述控制器16。

在本发明一实施例中，如图2所示，所述助燃空气供给模块包括：送风机7、风门8和空气测量装置9；所述送风机7连接所述风门8，所述风门8连接所述空气测量装置9，所述空气测量装置9连接所述预混燃烧装置10；所述送风机7用于产生所述助燃空气，所述风门8用于在控制器16的控制下控制进入所述预混燃烧装置10的所述助燃空气的流量；所述空气测量装置9用于检测进入所述预混燃烧装置10的所述助燃空气的流量并反馈至所述控制器16；

所述控制器16，用于根据所述空气测量装置9的反馈结果控制所述风门8。

在本发明一实施例中，如图2所示，所述控制器16，用于当所述温度测量装置12的反馈结果为低温时，控制所述燃料控制阀门2加大开度；当所述温度测量装置12的反馈结果为超温时，控制所述燃料控制阀门2减小开度。

具体的，预混燃烧系统的前端管路连接有富氧制气装置，富氧制气装置之后依次连接富氧空气控制阀门和富氧空气流量测量装置；燃料供应器之后连接有燃料控制阀门和燃料测量器；经过燃料测量器的燃料与经过富氧空气流量测量装置的富氧空气在进入预混燃烧装置之前进行预先混合。采用部分富氧空气和燃料进行先预混后燃烧，保证了燃料与空气的均匀混合，进而保证燃烧效率。

预混燃烧装置与助燃空气管路连接，助燃空气依次经过送风机、风门(8)和空气测量装置进入预混燃烧装置；预混燃烧装置与燃烧炉入口相连接。燃料燃烧需要氧气很大部分还是来自于助燃空气，通过风门精确控制助燃空气量，从而保证烟道烟气的含氧量在目标范围之内。

燃烧炉内部设置有温度测量装置；通过实时测量燃烧炉内部温度与工艺所需要的温度，如果温度不够，就开大燃料控制阀门；如果温度超温，将关小燃料控制阀门。所以，燃料量的控制取决于燃烧炉内部温度测量值与工艺所需目标的偏差，根据偏差进行控制。

燃烧炉出口与烟道和烟囱相连接；烟道内部设置烟气含氧量测量装置；燃料测量装置，富氧空气流量测量装置，空气测量装置，烟气含氧量测量装置和温度测量装置的实时测量信号送入控制器；控制器通过实施计算输出控制信号控制燃料控制阀门，富氧空气控制阀门和风门的开度。

通过内部控制算法控制富氧空气流量测量装置与燃料测量装置的标准状态下的体积流量比例保持在0.8-1.5之间。因此，根据工艺所需燃烧炉温度和实测值的偏差确定燃料控制阀门开度，从而控制燃料流量；根据上述比例关系，确定富氧空气流量，进而通过控制富氧空气控制阀门实现控制。

通过内部控制算法控制烟气含氧量测量装置测量尾部烟气含氧量保持在2％-4％，当含量量偏差较大时，通过控制风门精确控制助燃空气量

富氧制气装置选用真空膜法富氧制气装置，其特征在于：其产生真空的方式采用螺杆真空泵或水环真空泵；其产生的富氧空气的氧气浓度在28％-32％之间。与其相连接的预混燃烧装置包含一只或多只预混燃烧器；内部设置的温度测量装置包含一个或者多个测点。

本实施方案的特点为：预混燃烧装置的前端管路连接有真空膜法富氧制气装置，通过控制器控制阀门将富氧空气与可燃气体的流量保持一定比例；通过尾部烟道含氧量测量保证空气过量系数在一定范围，从而控制排烟热损失。

需要说明的是，上述各流程和各系统结构图中不是所有的步骤和模块都是必须的，可以根据实际的需要忽略某些步骤或模块。各步骤的执行顺序不是固定的，可以根据需要进行调整。上述各实施例中描述的系统结构可以是物理结构，也可以是逻辑结构，即，有些模块可能由同一物理实体实现，或者，有些模块可能分由多个物理实体实现，或者，可以由多个独立设备中的某些部件共同实现。

以上各实施例中，硬件单元可以通过机械方式或电气方式实现。例如，一个硬件单元可以包括永久性专用的电路或逻辑(如专门的处理器，FPGA或ASIC)来完成相应操作。硬件单元还可以包括可编程逻辑或电路(如通用处理器或其它可编程处理器)，可以由软件进行临时的设置以完成相应操作。具体的实现方式(机械方式、或专用的永久性电路、或者临时设置的电路)可以基于成本和时间上的考虑来确定。

上文通过附图和优选实施例对本发明进行了详细展示和说明，然而本发明不限于这些已揭示的实施例，基于上述多个实施例本领域技术人员可以知晓，可以组合上述不同实施例中的代码审核手段得到本发明更多的实施例，这些实施例也在本发明的保护范围之内。