一种微波增强蓄热燃烧废气处理方法及其装置与流程

1.本发明涉及废气处理技术领域，具体而言，涉及一种微波增强蓄热燃烧废气处理方法及其装置。


背景技术：

2.大气污染是我国目前最突出的环境问题之一，工业废气是大气污染物的重要来源。大量的工业废气排入大气，必然会造成环境质量下降，给人体健康带来严重的危害。然而，工业废气中最难处理的就是有机废气，即挥发性有机化合物(volatileorganic compounds，vocs)，有机废气通过呼吸道和皮肤进入人体后，导致人体呼吸道、血液、肝脏系统以及器官的病变，因此，对工业有机废气的处理引起了人类的高度重视。
3.工业废气的排放控制是环境保护的一项重要工程。例如，对于大风量(5000
‑
50000nm3/h)、高浓度(5000
‑
20000ppm) 的工业废气常见的处理方法：蓄热式热氧化焚烧炉 (regenerative thermal oxidizers，rto)；蓄热式催化剂焚烧炉 (regenerative catalytic oxidation，rco)以及传统等离子处理法。
4.然而，上述方法进行处理的过程中存在操作复杂、能耗高、可靠性低和适用范围受限的问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种微波增强蓄热燃烧废气处理方法及其装置，以解决对废气的净化处理的问题。
6.为实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：
7.第一方面，本发明实施例提供了一种微波增强蓄热燃烧废气处理方法，所述方法包括：
8.获取热解腔内的温度信息、第一微波功率和第一电压信息；
9.基于所述温度信息，确定所述热解腔的工作时序；
10.基于所述第一微波功率和所述第二微波功率信息，对废气按照所述工作时序进行处理。
11.可选的，所述方法还包括：
12.获取出气口处的气体参数；其中，所述气体参数包括浓度信息；
13.基于所述浓度信息，调整所述第一微波功率和所述第二微波功率，得到第二微波功率和第二电压；
14.基于所述第二微波功率和所述第二电压，对废气按照所述工作时序进行处理。
15.可选的，所述获取热解腔内的温度信息包括：
16.获取热解腔一的第一温度和热解腔二的第二温度信息；
17.判断所述第一温度信息和所述第二温度信息是否符合预设温度阈值，得到判断结果。
18.可选的，所述判断所述第一温度信息和所述第二温度信息是否符合预设温度阈值，得到判断结果，包括：
19.若所述判断结果表征所述第一温度大于所述预设阈值，将所述废气通入所述热解腔二；
20.若所述判断结果表征所述第二温度大于所述预设阈值，将所述废气通入所述热解腔一。
21.第二方面，本发明还公开了一种微波增强蓄热燃烧废气处理装置，包括：进气口、风机、第一提升阀、第二提升阀、热解腔一、第三提升阀、第四提升阀、热解腔二、催化剂、微波源、电极、点火器和烟囱；
22.其中，所述进气口位置处连接所述风机；所述第一提升阀和所述第二提升阀设置在所述热解腔一的底部；所述第三提升阀和所述第四提升阀设置在所述热解腔二的底部；所述热解腔一与所述热解腔二通过连通区连接；所述催化剂设置所述联通区内，所述连通区的外部设置微波源，且所述联通区内还设置所述电极；所述连通区域的顶部设置所述点火器；所述热解腔一和所述热解腔二通过提升阀与所述烟囱连接。
23.第三方面，本发明还公开了一种微波增强蓄热燃烧废气控制系统，其特征在于，所述系统包括：获取模块、确定模块和处理模块，其中，
24.所述获取模块，用于获取热解腔内的温度信息、第一微波功率和第一电压信息；
25.所述确定模块，用于基于所述温度信息，确定所述热解腔的工作时序；
26.所述处理模块，用于基于所述第一微波功率和所述第二微波功率信息，对废气按照所述工作时序进行处理。
27.第四方面，本发明还公开了一种微波增强蓄热燃烧废气处理方法的控制方法，其特征在于，所述方法用于实现如上述第一方面所述的微波增强蓄热燃烧废气处理方法。
28.第五方面，本发明还公开了一种微波增强蓄热燃烧废气处理方法的控制设备，其特征在于，所述设备包括：处理器和存储器，所述存储器用于存储指令，所述处理器用于执行所述存储器中存储的指令，以使所述设备执行所述如上述第一方面所述的微波增强蓄热燃烧废气处理方法。
29.本发明的有益效果是：本发明实施例提供了一种微波增强蓄热燃烧废气处理方法及其装置，包括：获取热解腔内的温度信息、第一微波功率和第一电压信息；基于所述温度信息，确定所述热解腔的工作时序；基于所述第一微波功率和所述第二微波功率信息，对废气按照所述工作时序进行处理。也就是说，本发明中的微波增强蓄热燃烧废气处理方法，在微波的作用下，使得可燃废气被活化，降低能量消耗，催化剂活性和寿命提高，提高燃烧效率，实现了对废气的高效处理。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。
31.图1为本发明一实施例提供的微波增强蓄热燃烧废气处理系统的控制方法流程示
意图；
32.图2为本发明另一实施例提供的微波增强蓄热燃烧废气处理装置示意图；
33.图3为本发明另一实施例提供的微波增强蓄热燃烧废气处理系统的控制装置示意图；
34.图4为本发明另一实施例提供的微波增强蓄热燃烧废气处理系统的控制系统结构示意图。
35.图标：1
‑
进气口、2
‑
风机、3
‑
第一提升阀、4
‑
第二提升阀、 5
‑
热解腔一、6
‑
第三提升阀、7
‑
第四提升阀、8
‑
热解腔二、9
‑
催化剂、10
‑
微波源、11
‑
电极、12
‑
点火器和13
‑
烟囱。
具体实施方式
36.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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
37.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
38.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
39.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
40.此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
41.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
42.图1为本发明一实施例提供的微波增强蓄热燃烧废气处理系统的控制方法流程示意图；图2为本发明另一实施例提供的微波增强蓄热燃烧废气处理装置示意图；图3为本发明另一实施例提供的微波增强蓄热燃烧废气处理系统的控制装置示意图；图4为本发明另一实施例提供的微波增强蓄热燃烧废气处理系统的控制系统结构示意图。以下将结合图1至图4，对本发明实施例所提供的微波增强蓄热燃烧废气处理过程进行详细说明。
43.图1为本发明一实施例提供的微波增强蓄热燃烧废气处理方法流程示意图，应用于微波增强蓄热燃烧废气处理装置，如图 1所示，该方法包括：
44.步骤101、获取热解腔内的温度信息、第一微波功率和第一电压信息。
45.本发明实施例中，步骤101获取热解腔内的温度信息、第一微波功率和第一电压信息，包括：
46.步骤1011、获取热解腔一的第一温度信息和热解腔二的第二温度信息。
47.本发明实施例中，微波增强蓄热燃烧废气处理装置包括两个热解腔，分别为热解腔一和热解腔二，且热解腔一和热解腔二之间通过提升阀连通。热解腔一和热解腔二中分别设置温度传感器，用于检测热解腔中的工作温度。传感器分别获取热解腔一中的第一温度信息和热解腔二的第二温度信息，并将获取的温度信息实时上报至与传感器连接的控制器。
48.步骤1012、判断所述第一温度信息和所述第二温度信息是否符合预设温度阈值，得到判断结果。
49.具体的，若所述判断结果表征所述第一温度大于所述预设阈值，将所述废气通入所述热解腔二；若所述判断结果表征所述第二温度大于所述预设阈值，将所述废气通入所述热解腔一。
50.本发明实施例中，控制器根据接收的温度信息确定，当前时间废气在热解腔一或热解腔二中的温度信息，判断当前接收的温度信息与预设温度阈值之间的关系，得到对应的判断结果。也就是说，这里的判断结果即为当前时间热解腔中的温度与预设温度阈值的大小关系。
51.步骤102、基于所述温度信息，确定所述热解腔的工作时序。
52.本发明实施例中，控制器根据获取的温度信息对应的判断结果，确定废气从热解腔一或热解腔二进入，并基于微波、负高压等离子体和催化剂的作用对废气进行有效处理，并将处理后的废气从热解腔二或热解腔一流出腔体。工作时序指的是废气最先经过热解腔的顺序，基于获取热解腔中的温度信息，判断是否切换废气首先经过的热解腔，从而确保腔体内的温度在一个阈值范围内，提高装置的使用时间。
53.示例性的，预设温度阈值的取值范围为100
°‑
1000
°
。热解腔一和热解腔二的顶部连通区域外部设置微波源，连通区域的内部均匀的阵列与负高压电源连接的等离子电极，电极之间通过床层设置催化剂，使得连通区域废气从一个热解腔到另一个热解腔时，在微波、等离子体以及催化剂的作用下得到高效处理。
54.步骤103、基于所述第一微波功率和所述第二微波功率信息，对废气按照所述工作时序进行处理。
55.本发明实施例中的废气包括vocs、臭氧、臭气、氮氧化物以及硫氧化物的废气。
56.本发明实施中，上述步骤103之后还包括：获取出气口处的气体参数；其中，所述气体参数包括浓度信息；基于所述浓度信息，调整所述第一微波功率和所述第一电压，得到第二微波功率和第二电压；基于所述第二微波功率和所述第二电压，对废气按照所述工作时序进行处理。
57.本发明实施例中，微波增强蓄热燃烧废气处理装置的出气口，即烟囱中设置浓度传感器，用于检测处理后的气体是否符合排放标准，并将检测的数据实时上传至控制器，控
制器根据出气口的气体浓度信息调整微波源的使用功率和负高压电源的工作电压。
58.示例性的，控制器确定出气口气体浓度大于预设值时，控制微波源功率到第二微波功率，并调整负高压电源的电压从第一电压至第二电压，其中第二电压大于第一电压，第二功率值大于第一功率值。
59.需要说明的是，本发明微波作用下，可燃气体被活化，微波点火可实现对更加稀薄的可燃气体进行点火，燃烧更加充分，燃烧效率高，降低燃料消耗，燃烧过程中co和hc燃烧更加充分，nox被还原成氮气，废气产生量少。使得废气不用浓缩，可直接处理，微波作用可降低废气的燃烧浓度和点火温度；点火采用高压等离子体结构进行点火。
60.本发明实施例提供的一种微波增强蓄热燃烧废气处理方法及，包括：获取热解腔内的温度信息、第一微波功率和第一电压信息；基于所述温度信息，确定所述热解腔的工作时序；基于所述第一微波功率和所述第二微波功率信息，对废气按照所述工作时序进行处理。也就是说，本发明中的微波增强蓄热燃烧废气处理方法，在微波的作用下，使得可燃废气被活化，降低能量消耗，催化剂活性和寿命提高，提高燃烧效率，实现了对废气的高效处理。
61.基于前述实施例，本发明实施例提供一种微波增强蓄热燃烧废气处理装置，结合图2进一步说明。如图2所示，该微波增强蓄热燃烧废气处理装置，包括：进气口1、风机2、第一提升阀3、第二提升阀4、热解腔一5、第三提升阀6、第四提升阀 7、热解腔二8、催化剂9、微波源10、电极11、点火器12和烟囱13。
62.其中，所述进气口1位置处连接所述风机2；所述第一提升阀3和所述第二提升阀4设置在所述热解腔一5的底部；所述第三提升阀6和所述第四提升阀7设置在所述热解腔二8的底部；所述热解腔一5与所述热解腔二8通过连通区连接；所述催化剂9设置所述联通区内，所述连通区的外部设置微波源10，且所述联通区内还设置所述电极11；所述连通区域的顶部设置所述点火器12；所述热解腔一5和所述热解腔二8通过提升阀与所述烟囱13连接。
63.本发明实施例中，该装置主体为金属材质组成，其中在连通区内还设置隔热层和耐火砖，用于对金属材质进行保护，提高装置的使用寿命。
64.示例性的，将废气从进气口1中通过风机2送入热解腔一5 和热解腔二8，其中热解腔一5和热解腔二8中包括热交换机，用于将废气加热到催化燃烧所需的起始温度。其中催化燃烧的使其温度阈值为250摄氏度至300摄氏度。进一步的，经过预热后的废气，通过催化剂9，在施加高压的电极11和点火器12 的作用下，形成高压等离子体点火阵列，使得废气进行微波催化燃烧，提高处理效率，提高催化剂活性和寿命，减少废气产生与排放。
65.本发明实施例中，微波源10包括电源、磁控管和辐射器，磁控管在电源的作用下，发射微波，进而通过辐射器照射到连通区。微波是频率在300兆赫到300千兆赫的电波，被加热介质物料中的水分子是极性分子。它在快速变化的高频点磁场作用下，其极性取向将随着外电场的变化而变化。造成分子的相互摩擦运动的效应，此时微波场的场能转化为介质内的热能，使物料温度升高，产生热化和膨化等一些列物化过程而达到微波加热的目的。
66.采用微波加热，具有以下优点：加热时间短；热能利用率高，节省能源；加热均匀；微波源易于控制，微波还能诱导催化反应的发生。
67.具体的，电极11包括阳极板和阴极板；所述阴极板与负高压电源连接；所述阴极板接地；其中，阳极板与所述阴极板上设置多个针尖；电极11包括多个，多个电极阵列在所述
连通区，相邻电极连接区域包括所述催化剂9。可选的，催化剂9为金属氧化物，且所述催化剂9通过催化剂骨架均匀分布在所述联通区；催化剂骨架为不吸收微波的陶瓷。
68.本发明实施例中，电极11包括多个，多个电极均匀的阵列在连通区，且每一电极11包括阳极板和阴极板，电极板上设置金属尖端，阴极板与负高压电源连接，阴极板接地。相邻电极板之间的连通区域的催化剂骨架上设置催化剂9，催化剂9为金属氧化物，在热交换器的作用下，废气被催化剂9快速加热到分解温度。可选的，催化剂骨架为不吸收微波的陶瓷。
69.可选的，第一提升阀3与所述第三提升阀6连通；所述第二提升阀4与所述第四提升阀7联通，所述所述第二提升阀4 和所述第四提升阀7还与所述烟囱13连通。
70.本发明实施例中，废气在风机2的作用下，首先将第一提升阀3和第四提升阀7打开，使得废气进入热解腔一5，在热解腔一5反应，进而通过连通区的微波以及催化剂的作用，将反应后的气体从热解腔二8的第四提升阀7达到烟囱13，并排出。进一步的，在通入预设时间后，确定热解腔一5的温度达到预设温度，控制关闭第一提升阀3和第四提升阀7，并打开第三提升阀6和第二提升阀4，使得风机2将废气通入热解腔二8，废气在热解腔二8反应，进而通过连通区的微波以及催化剂的作用，将反应后的气体从热解腔一5的第二提升阀4达到烟囱13，并排出。
71.本发明提供一种微波增强蓄热燃烧废气处理装置，包括：进气口1、风机2、第一提升阀3、第二提升阀4、热解腔一5、第三提升阀6、第四提升阀7、热解腔二8、催化剂9、微波源 10、电极11、点火器12和烟囱13；其中，所述进气口1位置处连接所述风机2；所述第一提升阀3和所述第二提升阀4设置在所述热解腔一5的底部；所述第三提升阀6和所述第四提升阀 7设置在所述热解腔二8的底部；所述热解腔一5与所述热解腔二8通过连通区连接；所述催化剂9设置所述联通区内，所述连通区的外部设置微波源10，且所述联通区内还设置所述电极 11；所述连通区域的顶部设置所述点火器12；所述热解腔一5 和所述热解腔二8通过提升阀与所述烟囱13连接。本发明实现了微波作用下，废气分子被活化，同时借助催化剂使有机废气在较低的起燃温度条件下，发生无焰燃烧，并氧化分解为co2 和h2o，同时放出大量热能，从而提高了废气的处理效率。
72.需要说明的是，本实施例中与其它实施例中相同步骤和相同内容的说明，可以参照其它实施例中的描述，此处不再赘述。
73.如图3所示，本发明实施例还提供了一种微波增强蓄热燃烧废气处理控制系统，该装置具体包括：获取模块301、确定模块302、处理模块303。其中，
74.获取模块301，用于获取热解腔内的温度信息、第一微波功率和第一电压信息。
75.确定模块302，用于基于所述温度信息，确定所述热解腔的工作时序。
76.处理模块303，用于基于所述第一微波功率和所述第二微波功率信息，对废气按照所述工作时序进行处理。
77.上述装置用于执行前述实施例提供的方法，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。
78.本发明实施例中提供的一种微波增强蓄热燃烧废气处理控制系统，该装置具体包括：获取模块301、确定模块302、处理模块303。其中，获取模块301，用于获取热解腔内的温度信息、第一微波功率和第一电压信息；确定模块302，用于基于所述温度信息，确定所述热
解腔的工作时序；处理模块303，用于基于所述第一微波功率和所述第二微波功率信息，对废气按照所述工作时序进行处理。也就是说，本发明中的微波增强蓄热燃烧废气处理方法，在微波的作用下，使得可燃废气被活化，降低能量消耗，催化剂活性和寿命提高，提高燃烧效率，实现了对废气的高效处理。
79.以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，简称asic)，或，一个或多个微处理器(digitalsingnalprocessor，简称dsp)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(fieldprogrammablegatearray，简称fpga)等。再如，当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(centralprocessingunit，简称cpu)或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些模块可以集成在一起，以片上系统(system
‑
on
‑
a
‑
chip，简称soc)的形式实现。
80.图4为本发明第三实施例提供的图像的微波增强蓄热燃烧废气处理系统的控制装置的示意图，该装置可以集成于终端设备或者终端设备的芯片，该终端可以是具备图像处理功能的计算设备。
81.该装置包括：存储器401、处理器402。
82.存储器401用于存储程序，处理器402调用存储器401存储的程序，以执行上述方法实施例。具体实现方式和技术效果类似，这里不再赘述。
83.优选地，本发明还提供一种程序产品，例如计算机可读存储介质，包括程序，该程序在被处理器执行时用于执行上述方法实施例。
84.在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
85.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
86.另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
87.上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(英文：processor)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(英文：read
‑
onlymemory，简称：rom)、随机存取存储器(英文：randomaccessmemory，简称：ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。