軋鋼廠加熱爐煤氣熱值和煙氣排放監(jiān)測解決方案

　　加熱爐的是冶金行業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備之一，加熱爐性能的好壞直接影響到產(chǎn)品質(zhì)量的好壞，而加熱爐燃料是影響加熱爐性能的重要因素，因此根據(jù)生產(chǎn)需求合理控制、及時調(diào)整加熱爐燃料熱值、壓力、成份、流量等參數(shù)是提高加熱爐效率的有效措施。

　　隨著河北省實施《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)》，國家環(huán)保進(jìn)入了嚴(yán)階段，鋼鐵熱處理領(lǐng)域也面臨了嚴(yán)厲挑戰(zhàn)。越來越多的焦?fàn)t被關(guān)停，焦?fàn)t煤氣正成為稀缺資源，沒有焦?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)重等問題。

　　為保證軋鋼加熱爐運行，需要綜合考慮燃料種類、預(yù)熱溫度和在某一空氣系數(shù)下能保證*燃燒的控制操作系統(tǒng)和設(shè)備，以達(dá)到優(yōu)良的燃燒效率與合適空燃比。此外，空氣過剩系數(shù)過大，會使廢氣量增加，廢氣熱損失增大，燃燒溫度降低；空氣過剩系數(shù)過小，就會造成燃料的不*燃燒，浪費燃料。故空燃比例不合理不僅影響加熱爐生產(chǎn)率，而且造成加熱爐單位燃耗的升高。

　　因此，通過在熱處理爐前端對燃?xì)膺M(jìn)行熱值檢測，保證低熱值的高爐、轉(zhuǎn)爐混合煤氣穩(wěn)定、安全、加熱；在熱處理爐后端進(jìn)行尾氣成分及殘氧量變化檢測，優(yōu)化空燃比，減少燒損，提高能效，節(jié)能減排。對實現(xiàn)熱處理環(huán)節(jié)閉環(huán)控制、工藝優(yōu)化與節(jié)能環(huán)保具有重大意義。

　　2018年，河北某鋼鐵中板廠熱處理線項目于11月成功點火，該項目選用了四方光電（武漢）儀器有限公司的在線氣體分析系統(tǒng)Gasboard-9031和在線氣體分析系統(tǒng)Gasboard-9050用于在線監(jiān)測加熱爐前端熱值，與后端尾氣含量與殘氧量變化，幫助實現(xiàn)了加熱爐正火、淬火、回火工藝的穩(wěn)定生產(chǎn)和污染排放控制。同時該項目成功攻克了低熱值高爐煤氣超低排放加熱技術(shù)難題，解決了低熱值煤氣不易點火、燃燒不穩(wěn)定、爆燃等難題，為鋼鐵企業(yè)因國家環(huán)保升級缺焦無法保證爐內(nèi)工藝穩(wěn)定問題提供了一條有效的解決途徑。

　　方案概述

　　項目采用四方光電（武漢）儀器有限公司在線氣體分析系統(tǒng)Gasboard-9031進(jìn)行在線監(jiān)測CO、CO2、H2、O2、CH4等氣體濃度及并自動計算熱值，以此穩(wěn)定燃?xì)鉄嶂?，降低單位能耗，保證加熱爐生產(chǎn)率。采用在線氣體分析系統(tǒng)Gasboard-9050在線連續(xù)監(jiān)測煙氣中O2、CO、NOx及SO2含量，優(yōu)化空燃比，防止氧含量過高造成爐內(nèi)金屬被氧化，減少燒損，控制污染排放。

　　技術(shù)方案

　　在線氣體分析系統(tǒng)Gasboard-9031

　　該在線氣體分析系統(tǒng)由預(yù)處理單元、控制單元、分析單元三部分組成，測量點設(shè)置在加熱爐燃?xì)廨斔凸艿郎稀?/p>

　　預(yù)處理單元：采用不銹鋼電加熱溫控干法取樣探頭+反吹掃技術(shù)解決探頭堵塞問題，及電子冷凝器除去樣氣中的粉塵、水分等諸多雜質(zhì)，為分析儀表提供潔凈樣氣，同時具備可再生能力，保證系統(tǒng)運行穩(wěn)定。

　　控制單元：采用SIEMENSPLC作為核心控制元件，OMRON中間繼電器作為輸出元件，控制系統(tǒng)自動運行。

　　分析單元：采用銳意自控自主知識產(chǎn)權(quán)的在線紅外煤氣分析儀Gasboard-3100，配置NDIR紅外氣體分析、H2熱導(dǎo)傳感器、O2電化學(xué)傳感器等核心技術(shù)，精度高、響應(yīng)快、壽命長、穩(wěn)定性高，可實時快速檢測合成氣中CO、CO2、H2、O2、CH4等多組分濃度，并根據(jù)氣體含量自動計算煤氣熱值，為現(xiàn)場工藝調(diào)整提供實時依據(jù)。

　　主要參數(shù)

　　在線氣體分析系統(tǒng)Gasboard-9050

　　該在線氣體分析系統(tǒng)由預(yù)處理單元、控制單元、分析單元三部分組成，測量點設(shè)置在加熱爐排煙管道上。

　　預(yù)處理單元：采用加熱抽取法連續(xù)監(jiān)測氣態(tài)污染物，采樣探頭過濾面積大，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。

　　控制單元：采用SIEMENSPLC作為核心控制元件，OMRON中間繼電器作為輸出元件，控制系統(tǒng)自動運行。系統(tǒng)功能豐富，可實現(xiàn)自動取樣、吹掃、校準(zhǔn)、故障自診斷、報警等功能。

　　分析單元：采用銳意自控自主知識產(chǎn)權(quán)的低量程紅外煙氣分析儀Gasboard-3000Plus，滿足國家環(huán)保超低排放標(biāo)準(zhǔn)?？上裏煔饬魉佟⑺掷淠?、氣體干擾等因素對檢測結(jié)果的影響，準(zhǔn)確測量O2、CO、NOx、SO2等氣體含量。

　　主要參數(shù)

　　方案價值

　　項目業(yè)主根據(jù)實時燃?xì)鉄嶂?、尾氣成分監(jiān)測，進(jìn)行閉環(huán)工藝調(diào)節(jié)、優(yōu)化空燃比、控制污染排放。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?，實現(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)熱處理爐上的穩(wěn)健運用。整套設(shè)備操作簡單，響應(yīng)時間快，并通過4~20mA信號輸出，連接其客戶中控平臺，便于業(yè)主遠(yuǎn)程監(jiān)測與工藝管控。可以為后續(xù)產(chǎn)線進(jìn)一步優(yōu)化以及后期自動燒鋼提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

　　該設(shè)備熱處理爐于2018年11月成功點火，目前已經(jīng)實現(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℃，采用低熱值煤氣超低排放型輻射管燒嘴脈沖燃燒，可根據(jù)在線分析系統(tǒng)的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，建立低熱值煤氣燃燒控制系統(tǒng)及控制策略，通過工藝過程的執(zhí)行，爐溫控制精度±5℃以內(nèi)，實現(xiàn)了低熱值煤氣在熱處理爐上的成功穩(wěn)定應(yīng)用，為該項目的產(chǎn)品升級提供了可靠基礎(chǔ)。