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  • 四方光電(武漢)儀器有限公司

    多種煤氣成分分析技術(shù)在加熱爐燃燒控制中的應(yīng)用

    時間:2017-4-25 閱讀:4838
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        加熱爐是軋鋼生產(chǎn)線中的關(guān)鍵設(shè)備,要使其氧化燒損率低,加熱工序能耗低,就必須對加熱爐進(jìn)行燃燒控制。而加熱爐燃?xì)饨橘|(zhì)的熱值,則是直接關(guān)系加熱質(zhì)量及工序消耗的重要參數(shù)。

        現(xiàn)以萊鋼集團(tuán)的寬厚板生產(chǎn)線加熱爐為例,其加熱爐使用的燃料為高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣及轉(zhuǎn)爐煤氣的混合煤氣,存在煤氣成分及熱值波動較大、較頻繁的情況,而且無準(zhǔn)確的熱值參數(shù)等問題,給加熱爐燃燒控制帶來很大的困難,直接影響板坯加熱質(zhì)量及氧化燒損率,導(dǎo)致煤氣消耗指標(biāo)居高不下。

        因此,加熱爐燃?xì)饨橘|(zhì)的熱值是直接關(guān)系加熱質(zhì)量及工序消耗的重要參數(shù)。目前,通用的熱值測試方法有人工分析方式和燃燒熱值儀兩種。

        人工分析方式

       人工分析方式是奧氏氣體分析儀進(jìn)行煤氣成分分析。全分析項(xiàng)為CO2、CnHmO2、CO、CH4H2N2,前4項(xiàng)用吸收法測定,CH4、H2用燃燒法測定,剩余氣體視為N2的體積。zui后通過經(jīng)驗(yàn)公式Q=K1*V(CO)+K2*(H2+K3*V(CH4)算的煤氣熱值(其中K1、K2、K3為經(jīng)驗(yàn)參數(shù))。

        這樣化驗(yàn)過程就產(chǎn)生了人工取樣誤差、時間滯后操作誤差、人工讀數(shù)視覺誤差和人工計(jì)算誤差等。其次分析取樣間隔是2h甚至更長,無法滿足加熱爐在線燃燒控制實(shí)時調(diào)節(jié)的需求。

        燃燒熱值儀

        燃燒法熱值儀可以實(shí)現(xiàn)對煤氣熱值的連續(xù)自動分析,但使用維護(hù)要求較高,成本相對昂貴,在實(shí)際應(yīng)用中還存在一下問題:

       (1)由于煤氣中雜質(zhì)較多,例如高爐煤氣中的粉塵、焦?fàn)t煤氣中的焦油等,經(jīng)常造成(預(yù)處理裝置中的減壓閥和精過濾器堵塞),進(jìn)氣壓力過低,zui終導(dǎo)致分析值較低,甚至造成熄火,分析終止;

       (2)另外煤氣中的濕度較大時,分過程中容易會在管道內(nèi)產(chǎn)生冷凝水,導(dǎo)致管路堵塞,嚴(yán)重影響分析;

       (3)熱值儀測量值有少許滯后,往往與計(jì)算值相差1MJ左右,導(dǎo)致熱值波動較大時燃燒控制不能及時提前響應(yīng)控制。

       (4)熱值分析室內(nèi)燃燒后產(chǎn)生的廢氣充斥在整個分析室,沒有缺的有效排放,影響分析時熱平衡,也會導(dǎo)致測量產(chǎn)生誤差。

        紅外煤氣分析儀

        紅外煤氣分析儀則克服了人工分析方法及燃燒法熱值儀的使用弊端,其采用紅外傳感器測量煤氣成分中的CO、CO2CH4CnHm的濃度,使用熱導(dǎo)傳感器測量H2的濃度,使用電化學(xué)傳感器測量O2濃度,同時根據(jù)測量成分的濃度,計(jì)算得到煤氣的理論熱值?;旌厦簹鉄嶂档挠?jì)算方法如下:

    Q=126[CO]+108[H2)+359[CH4]+652[CnHm] MJ/m3

        式中:[CO]、[H2]、[CH4]、[CnHm]分別代表氣體中可燃?xì)獬煞值捏w積濃度。

        紅外煤氣分析儀取代了奧氏氣體分析儀的人工取樣和人工分析環(huán)節(jié),可實(shí)現(xiàn)自動化測量,避免了人工誤差;同時預(yù)處理系統(tǒng)和儀器相對燃燒法熱值儀具有結(jié)構(gòu)簡單,操作維護(hù)方便的特點(diǎn),更加適合加熱爐燃燒系統(tǒng)實(shí)時在線的分析要求。

        在線紅外煤氣分析儀還設(shè)有數(shù)據(jù)傳輸接口,可通過RS-232 或RS-485、4-20mA 輸出接口傳輸?shù)缴霞壖訜釥t集中控制系統(tǒng)。這便為加熱爐燃燒系統(tǒng)控制提供了遠(yuǎn)程監(jiān)控參數(shù)和自動控制設(shè)定參數(shù)。

        使用煤氣分析儀后對燃燒控制的優(yōu)化的前景

        紅外煤氣分析儀在萊鋼寬厚板加熱爐使用后,可根據(jù)煤氣成分及熱值指導(dǎo)操作人員調(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,可大幅提高爐內(nèi)溫度場均勻性,提高燃料的燃燒效率這對鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)線的綜合效益的提升具有顯著意義。同時,各燒嘴及分區(qū)的空燃比的控制也可降低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。

    來源:公眾號@工業(yè)過程氣體監(jiān)測技術(shù),轉(zhuǎn)載請務(wù)必注明來源!

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