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方案概述

合作背景

河北普陽(yáng)鋼鐵有限公司是一家中外合資企業(yè),，始建于1992年。集燒結(jié),、煉鐵,、軋材、科研為一體的綜合型鋼鐵企業(yè),。位于革命老區(qū)河北省邯鄲市武安市西部山區(qū)陽(yáng)邑鎮(zhèn),。其中河北普陽(yáng)鋼鐵有限公司軋板廠是二十一世紀(jì)新建的大型軋鋼企業(yè)，它擁有500mm 四輥可逆式中厚板軋機(jī),。

創(chuàng)新是企業(yè)發(fā)展的不竭動(dòng)力,。普陽(yáng)鋼鐵始終堅(jiān)持技術(shù)創(chuàng)新，推動(dòng)高質(zhì)量發(fā)展,。不斷加大科技資金投入,，2016年投入研發(fā)經(jīng)費(fèi)4.6億元，2017年投入6.28億元,，2018年專(zhuān)項(xiàng)投入1.2億元與東北大學(xué)合作進(jìn)行淬火機(jī)熱處理項(xiàng)目升級(jí),，為生產(chǎn)海工用鋼、高強(qiáng)度工程機(jī)械用鋼等打好基礎(chǔ),，進(jìn)行產(chǎn)品的轉(zhuǎn)型升級(jí),。

項(xiàng)目介紹

隨著河北省實(shí)施《煉焦化學(xué)工業(yè)大氣污染物超低排放標(biāo)準(zhǔn)》和《鋼鐵工業(yè)大氣污染物超低排放標(biāo)準(zhǔn)》，國(guó)家環(huán)保進(jìn)入了最嚴(yán)階段,，鋼鐵熱處理領(lǐng)域也面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn),。越來(lái)越多的焦?fàn)t被關(guān)停，焦?fàn)t煤氣正成為稀缺資源,，沒(méi)有焦?fàn)t煤氣混合的高爐或轉(zhuǎn)爐煤氣熱值較低,，很難安全燃燒，一直未能在高品質(zhì)熱處理爐上成功穩(wěn)定使用,。而采用天然氣在很多地區(qū)又不具備條件,，并且價(jià)格昂貴、噸鋼燃?xì)獬杀靖?。加上熱處理爐尾氣環(huán)節(jié)殘氧含量檢測(cè)方案的缺陷和缺失,，熱處理環(huán)節(jié)也經(jīng)常出現(xiàn)鋼坯發(fā)紅，燒損嚴(yán)重等問(wèn)題,。

因此,，通過(guò)在熱處理爐前端對(duì)燃?xì)膺M(jìn)行熱值檢測(cè)，使低熱值的高爐或轉(zhuǎn)爐煤氣,，能更好的實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定,、安全加熱；在熱處理爐后端進(jìn)行尾氣檢測(cè)，對(duì)優(yōu)化空燃比,，減少燒損,，提高能效。實(shí)現(xiàn)熱處理環(huán)節(jié)閉環(huán)控制,，對(duì)于工藝優(yōu)化與節(jié)能環(huán)保具有重大意義,。

2018年，軋制技術(shù)及連軋自動(dòng)化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)的河北普陽(yáng)鋼鐵中板廠熱處理線項(xiàng)目,，選用了四方光電（武漢）儀器有限公司的在線氣體檢測(cè)系統(tǒng)（Gasboard-9031,、Gasboard-9050）,熱處理爐11月成功點(diǎn)火，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)正火,、淬火,、回火工藝的穩(wěn)定生產(chǎn)。該項(xiàng)目成功突破了面向低熱值高爐煤氣的超低排放加熱技術(shù),，解決了低熱值煤氣不易點(diǎn)火,、燃燒不穩(wěn)定、爆燃等難題,，為鋼鐵企業(yè)因國(guó)家環(huán)保升級(jí)缺焦,、爐內(nèi)工藝穩(wěn)定問(wèn)題提供了一條有效的解決途徑。

方案內(nèi)容

一,、在線氣體分析系統(tǒng)Gasboard-9031EX

Gasboard-9031在線氣體分析系統(tǒng)針對(duì)樣氣中低粉塵工況設(shè)計(jì),，由預(yù)處理單元、控制單元,、氣體分析單元三部分構(gòu)成,；采用自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的非分光紅外（NDIR）氣體分析技術(shù)，可實(shí)時(shí)連續(xù)同時(shí)測(cè)量煤氣,、生物燃?xì)獾臒嶂担约癈O,、CO2,、CH4、H2,、O2,、CnHm等多組分氣體的體積濃度和熱值計(jì)算；有利于提高煤氣利用效率,、節(jié)能降耗,、保證工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的安全生產(chǎn)。測(cè)試數(shù)據(jù)可通過(guò)RS-232或RS-485,、4~20mA輸出接口傳輸?shù)缴霞?jí)集中控制系統(tǒng),，為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的監(jiān)測(cè)、工藝調(diào)整提供實(shí)時(shí)依據(jù)。

熱值單位Kcal/m3和MJ/m3可以自由切換,。

產(chǎn)品特性

1,、預(yù)處理單元：使用壽命長(zhǎng)、性能穩(wěn),。采用不銹鋼,、電加熱溫控干法取樣探頭，使用壽命長(zhǎng),、精度高;利用最新反吹掃技術(shù)解決探頭堵塞問(wèn)題,，保證分析系統(tǒng)的可靠性；配置單級(jí)制冷器去除樣氣中的水分,，實(shí)現(xiàn)兩級(jí)過(guò)濾,，確保儀器長(zhǎng)期在線運(yùn)行。

2,、控制單元：全自動(dòng)化檢測(cè),，操作簡(jiǎn)單。采用PLC程序控制,，自動(dòng)完成采樣,、反吹、排水等操作,。

3,、氣體分析單元：同時(shí)測(cè)量氣體體積濃度與熱值。采用自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的煤氣分析儀Gasboard-3100（在線型）進(jìn)行氣體在線分析檢測(cè),，可同時(shí)測(cè)量CO,、CO2、CH4,、H2,、O2、CnHm等多組分氣體的體積濃度,，自動(dòng)計(jì)算并顯示煤氣,、生物燃?xì)鉄嶂担娲紵嶂祪x,。

4,、低維護(hù)、低運(yùn)行成本：實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行狀況,，無(wú)需人工值守,，極大降低企業(yè)成本。

5,、數(shù)據(jù)智能化管理：可通過(guò)多種接口將數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴霞?jí)集中控制系統(tǒng),，為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè),、調(diào)整現(xiàn)場(chǎng)工藝提供實(shí)時(shí)依據(jù)。

6,、準(zhǔn)確測(cè)量混合氣中的H2濃度,，氣體采樣流量變化對(duì)H2熱導(dǎo)傳感器測(cè)量結(jié)果無(wú)影響，測(cè)量氣體濃度的同時(shí),，自動(dòng)計(jì)算熱值,。

二、固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（CEMS）Gasboard-9050

Gasboard-9050固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（CEMS）針對(duì)大型工業(yè)煙囪等固定污染源廢氣濃度監(jiān)測(cè)自主研發(fā)的在線氣體分析系統(tǒng),，可對(duì)熱處理爐尾氣中CO,、CO2、O2等成分進(jìn)行動(dòng)態(tài)連續(xù)監(jiān)測(cè),，氧氣檢測(cè)不受還原性氣體（如CO,、CH4、H2）影響,，保證測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確可靠,。同時(shí)可測(cè)量煙氣的流速、壓力,、溫度,、濕度、含氧量等數(shù)據(jù),，自動(dòng)記錄污染物排放總量和排放時(shí)間,，并通過(guò)PSTN、GPRS,、CDMA等通訊手段將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳送到管理部門(mén),，實(shí)現(xiàn)對(duì)污染源排放的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

產(chǎn)品特性

1,、專(zhuān)業(yè)化采樣及預(yù)處理裝置

采用加熱抽取法連續(xù)監(jiān)測(cè)氣態(tài)污染物,，采樣探頭過(guò)濾面積大，濾芯更換方便,。預(yù)處理系統(tǒng)主設(shè)備采用進(jìn)口器件,，有效防水、防塵,、防腐、防堵,，適應(yīng)惡劣煙道環(huán)境,。系統(tǒng)功能豐富，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)取樣,、吹掃,、校準(zhǔn),、故障自診斷、報(bào)警等功能,。

2,、超低量程設(shè)計(jì)

測(cè)量范圍小于200ppm，滿(mǎn)足國(guó)家環(huán)保行業(yè)標(biāo)準(zhǔn);分辨率達(dá)到1ppm,，適用于低濃度煙氣認(rèn)證,。

3、測(cè)量準(zhǔn)確度高

氣體分析單元采用非分光紅外氣體分析技術(shù)及長(zhǎng)壽命電化學(xué)傳感技術(shù),，傳感器使用壽命長(zhǎng),，多組分測(cè)量氣體間無(wú)交叉干擾，煙氣中氣態(tài)水對(duì)SO2,、NO測(cè)量無(wú)影響,，采樣流量對(duì)SO2、NO,、CO的測(cè)量無(wú)影響,，測(cè)量準(zhǔn)確度高。

4,、工作性能穩(wěn)定

儀表機(jī)柜采用模塊化設(shè)計(jì),，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)明、穩(wěn)定性強(qiáng),，高自動(dòng)化低維護(hù),，無(wú)需人工值守即可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，大幅減輕企業(yè)人工成本,。

5,、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

PLC數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)功能齊全，操作直觀簡(jiǎn)便,，并支持網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)建及系統(tǒng)擴(kuò)展,。具備多種數(shù)據(jù)輸出端口實(shí)現(xiàn)對(duì)污染源排放的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

方案特點(diǎn)

技術(shù)方案

整個(gè)技術(shù)方案由三部分組成：包含預(yù)處理裝置,、分析儀,、通訊及數(shù)據(jù)導(dǎo)出。

預(yù)處理裝置：氣體進(jìn)入分析儀傳感器之前進(jìn)行除塵,、除水,，同時(shí)，在除塵,、除水的過(guò)程中待測(cè)氣體組分不被改變,。

除塵：采用加熱過(guò)濾取樣探頭（5um）（濾過(guò)后粉塵≤200mg/m3）

除水：一級(jí)過(guò)濾精度為5um的氣水分離器；半導(dǎo)體冷凝器（輸出樣氣露點(diǎn)≤5℃）,；一級(jí)過(guò)濾精度為0.1um的精密過(guò)濾器,。（Gasboard-9050系統(tǒng)還配置蠕動(dòng)泵自動(dòng)排水單元,，確保系統(tǒng)能完成正常采樣，排水過(guò)程,。）

樣氣得到凈化后,，基本已清除樣氣中粉塵和水分，同時(shí)樣氣的待測(cè)成分得以完整保留,。

分析儀：本系統(tǒng)分析儀表采用了四方光電（武漢）儀器有限公司擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的Gasboard-3100/Gasboard-3000在線紅外煤氣分析儀,，Gasboard-3100能夠同時(shí)準(zhǔn)確測(cè)量樣氣中CO、CO2,、CH4,、H2、O2的濃度,，并且具有在線動(dòng)態(tài)補(bǔ)償功能,，能有效消除CO、CH4,、CnHm氣體對(duì)H2檢測(cè)的影響,。實(shí)時(shí)計(jì)算顯示煤氣熱值。Gasboard-3000能同時(shí)測(cè)量O2,、CO,、NO并實(shí)時(shí)輸出，氧氣測(cè)量不受還原性氣體影響,。

通訊及數(shù)據(jù)導(dǎo)出：采用4~20mA信號(hào)輸出,，連結(jié)客戶(hù)現(xiàn)場(chǎng)控制平臺(tái)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)熱值數(shù)據(jù),。

方案價(jià)值

本項(xiàng)目業(yè)主根據(jù)實(shí)時(shí)燃?xì)鉄嶂狄约拔矚獬煞謿堁趿孔兓?，進(jìn)行閉環(huán)工藝調(diào)節(jié)?？刂瓶杖急?。在穩(wěn)定爐溫，保障生產(chǎn)的基礎(chǔ)上,，優(yōu)化燃燒,，優(yōu)化燃?xì)饫寐省?shí)現(xiàn)了高爐轉(zhuǎn)爐低熱值混合煤氣,，能夠在中厚板軋制這種高品質(zhì)熱處理爐上穩(wěn)定運(yùn)用,。整套設(shè)備操作簡(jiǎn)單，響應(yīng)時(shí)間快,，并通過(guò)4~20mA信號(hào)輸出,，連結(jié)客戶(hù)中控平臺(tái)，便于業(yè)主遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與工藝管控,?？梢詾楹罄m(xù)產(chǎn)線進(jìn)一步優(yōu)化以及后期自動(dòng)燒鋼提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

該設(shè)備熱處理爐于2019年11月成功點(diǎn)火,，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)正火,、淬火、回火工藝的穩(wěn)定生產(chǎn),。其中熱處理爐工作溫度300℃-980℃,，東北大學(xué)軋制技術(shù)及連軋自動(dòng)化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室采用低熱值煤氣超低排放型輻射管燒嘴脈沖燃燒，根據(jù)實(shí)時(shí)檢測(cè)數(shù)據(jù)建立低熱值煤氣專(zhuān)用燃燒控制系統(tǒng)及控制策略,，通過(guò)工藝過(guò)程的精準(zhǔn)執(zhí)行,，爐溫控制精度±5℃以?xún)?nèi)，實(shí)現(xiàn)了低熱值煤氣在熱處理爐上的成功穩(wěn)定應(yīng)用,，為普陽(yáng)鋼鐵的產(chǎn)品升級(jí)提供了可靠的基礎(chǔ),。

項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)