一、煤氣熱值在線監(jiān)測系統(tǒng)的關(guān)鍵作用與實(shí)踐

作為能源消耗高密集型行業(yè),，鋼鐵行業(yè)是制造業(yè)31個(gè)門類中碳排放量的大戶,，占全國碳排放總量15%左右,，是國家“雙碳”政策的重點(diǎn)監(jiān)管對象。2024年5月27日,，國家發(fā)展改革委等部門制定了《鋼鐵行業(yè)節(jié)能降碳專項(xiàng)行動計(jì)劃》,，該計(jì)劃明確提出：要積極推進(jìn)副產(chǎn)煤氣利用，推廣燃?xì)?/span>—蒸汽聯(lián)合循環(huán)等發(fā)電技術(shù),，支持開展軋鋼加熱爐煤氣反吹,、轉(zhuǎn)爐底吹二氧化碳煉鋼等應(yīng)用。對于大型鋼鐵企業(yè)來講,，要在副產(chǎn)煤氣回收利用上進(jìn)行優(yōu)化,，生產(chǎn)降本增效，煤氣熱值分析無疑是關(guān)鍵一環(huán),。

在鋼鐵行業(yè),，各種爐窯（包括加熱爐、焦?fàn)t,、點(diǎn)火爐,、氣燒石灰窯等）中都會用到煤氣，通過對煤氣的燃燒來加熱爐窯中的鋼件或礦料,。焦?fàn)t煤氣,、高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣,、天然氣既可單獨(dú)作為煤氣氣源也可混合作為煤氣氣源,。這些煤氣由于其組成成分及含量差異，具有不同的熱值,、華白指數(shù)以及燃燒空氣需要量,。熱值反映了煤氣的能量含量，而華白指數(shù)則更關(guān)注煤氣在特定燃燒系統(tǒng)中的互換性和燃燒特性,，跟煤氣熱值和比重緊密相關(guān),。此外，控制燃燒空氣需要量能夠最大限度減少通入空氣引起的能量浪費(fèi),，并且過量的空氣會導(dǎo)致金屬表面氧化,，影響產(chǎn)品品質(zhì)。

表1 典型煤氣熱值

為了使這些鋼件或礦料達(dá)到預(yù)期的溫度,，各生產(chǎn)單位均需制定一套與其特定工況相適應(yīng)的加熱制度。然而，這一加熱制度的執(zhí)行效果在很大程度上依賴于煤氣熱值的穩(wěn)定性,。因此,，在鋼鐵生產(chǎn)過程中部署先進(jìn)的煤氣熱值在線監(jiān)測系統(tǒng)顯得尤為關(guān)鍵。該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)且迅速地測定煤氣的熱值,、華白指數(shù),、比重以及燃燒空氣指數(shù)等核心參數(shù)。通過這些監(jiān)測數(shù)據(jù),，能夠指導(dǎo)操作人員精確調(diào)節(jié)各燒嘴及各溫度控制分區(qū)的空燃比,、長短火焰控制；大幅提高煤氣燃燒效率和利用率,。同時(shí),，各燒嘴及分區(qū)的空燃比的精確控制也可降低NOX等污染物的生成量，符合現(xiàn)下節(jié)能減排及環(huán)境保護(hù)的實(shí)際要求,。

應(yīng)用場景

二,、“成分分析法”和“燃燒法”分析比較

目前煤氣熱值分析方法分為燃燒法和分析法兩大類。燃燒法,，是通過燃燒來測定燃?xì)鉄嶂?/span>,，燃?xì)膺M(jìn)人燃燒室燃燒，通過檢測燃燒后氣體的溫度結(jié)合比重單元測得的流量密度,，求得華白指數(shù),，最后再計(jì)算出熱值。成分分析法,，是通過氣體分析儀器先檢測出燃?xì)庵懈鹘M分的體積濃度,，然后利用這些組分氣體的已知氣體摩爾組成，計(jì)算出煤氣熱值,、華白指數(shù),、比重等關(guān)鍵參數(shù)。目前鋼鐵行業(yè)常用紅外光譜,、半導(dǎo)體激光光譜以及激光拉曼光譜等光學(xué)分析設(shè)備進(jìn)行煤氣成分分析以及熱值計(jì)算,。

表2 四種技術(shù)對比

由表2可知，光學(xué)分析法對比燃燒技術(shù),，在樣品預(yù)處理系統(tǒng),、環(huán)境適應(yīng)性、維護(hù)工作量等方面具有明顯優(yōu)勢,，且能夠同時(shí)測量煤氣組分和熱值數(shù)據(jù),，對工藝優(yōu)化指導(dǎo)意義更大。而燃燒法設(shè)備雖然測量結(jié)果最接近真實(shí)值,，但是整體結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜,、預(yù)處理系統(tǒng)故障率高，維護(hù)工作量大,，僅有熱值數(shù)據(jù)對工藝指導(dǎo)意義弱,，且本身檢測方式也存在安全生產(chǎn)管理的潛在風(fēng)險(xiǎn)。此外,，如今市場上成分分析法檢測熱值已經(jīng)是主流技術(shù)：除了尤尼,、赫伯等幾家一直做燃燒式熱值儀的廠家外，國內(nèi)外一線分析儀廠家艾默生,、梅特勒托利多,、ABB、賽默飛,、西門子,、約克、西克,、島津,、理研、E+H,、Bruker,、川儀、聚光,、四方,、雪迪龍等對于煤氣品質(zhì)的檢測，均是以成分檢測為主,，鮮有向燃燒檢測方向發(fā)展,。綜合來看，光學(xué)成分分析法可作為煤氣熱值計(jì)量的優(yōu)選方法,。

三,、四方儀器推出光譜法熱值分析解決方案

四方光電（武漢）儀器有限公司（以下簡稱“四方儀器”）憑借其先進(jìn)的核心氣體傳感器技術(shù)和數(shù)十年工業(yè)過程在線監(jiān)測設(shè)備開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，四方儀器推出了一套專為鋼鐵行業(yè)設(shè)計(jì)的光譜法熱值分析解決方案,。該方案采用行業(yè)領(lǐng)先的光學(xué)成分法分析原理,，結(jié)合激光拉曼光譜、紅外光譜和半導(dǎo)體激光光譜等多種光學(xué)技術(shù),，實(shí)現(xiàn)了對煤氣成分和熱值的同步監(jiān)測,，助力鋼鐵企業(yè)精確控制工藝流程，提升生產(chǎn)效率,，確保生產(chǎn)過程的安全性,，并為鋼鐵行業(yè)的生產(chǎn)決策提供堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)支持和可靠依據(jù)。

解決方案