1.概述

當前，我國鋼鐵廠加熱爐氣體的種類主要有：發生爐煤氣、高爐煤氣、轉爐煤氣、混合煤氣(高焦混合、高焦轉混合等)、天然氣，最常用的是發生爐煤氣、高爐煤氣和混合煤氣。

但在實際生產過程中，由于煤氣發生量、用量的變化，煤氣消耗有所增加(高爐出風或進料時，煤氣消耗增加；高爐換爐或焦爐換向煤氣仍有大量煤氣；各軋鋼廠加熱爐規格.品種.產量發生變化時，都會引起煤氣用量和總管道壓力的波動；)高焦轉混配氣比例不穩定.煤氣緩沖用戶容量不足等因素會影響煤氣熱值的大幅波動。

2.軋鋼加熱爐煤氣熱值的變化

燃氣熱值不穩定，會導致加熱爐空燃比中的不合理。

空燃比例較小，導致爐溫(爐氣溫度)低，冷坯升溫時間長，加熱爐的加熱量低；空燃比例大時，煙氣中的熱量損失多，單位燃燒高。

它的內容和程度有以下定量分析。

2.1影響加熱爐的生產率。

軋鋼加熱爐內要達到1300~1400℃的高溫，需要理論燃燒溫度超過1800~1850℃，這就需要綜合考慮預熱溫度及特定空氣系數下的控制系統和設備。

要達到t理=1800~1850℃所需的燃料種類，預熱溫度和空氣系數(與燃燒方法和控制設備有關)。

如圖所示：目前國內連續加熱爐多采用混合煤氣.爐氣和高爐煤氣等，空氣過剩系數應控制在1.05~1.15的范圍內，才能提高理論燃燒溫度。

燃燒空氣過剩系數的系統組織波動范圍如下：

注意：燃氣每千卡/標立熱值完全燃燒，需用助燃氣量為1標立。

可見：現有的系統組織燃燒空氣過剩系數只有很小的范圍，無法使氣體保持在最佳理論燃燒范圍內，會引起爐膛溫度偏低.冷料待熱時間長.加熱爐效率低。

2.2空燃比例不合理，影響單位燃耗提高空燃比，不合理(不論大小)不僅影響加熱爐的生產率，還會導致加熱爐單位燃燒耗的升高。

由于空氣過剩系數過大，排氣量增加，廢氣熱損增大，燃燒溫度下降；空氣過剩系數太小，會導致燃油未充分燃燒，造成燃油浪費。

右邊的圖表顯示了空氣燃燒過剩系數和排氣熱量損失的關系。

排氣溫度為1300℃時，氣體過剩系數從1.0增加到1.3是廢熱。

氣物性熱損從59%上升到74%；當空氣過剩系數從1.0降低到0.85時，廢氣帶走的化學和物理熱損之和從59%迅速上升到75%。

所以，空氣過剩系數太大或太小，都會使爐膛溫度和爐膛熱效率下降，并最終造成燃料消耗與溫室氣體排放量的增加。

由此可以得出：若采用熱值儀與煙道殘氧分析儀實時監測煤氣熱值和全爐燃燒狀態，同時參與各階段的燃燒控制(一級或二級)，可自動調整各階段的空燃比，從而克服了煤氣熱值波動引起的爐溫波動.鋼溫的波動，實現了加熱爐低氧燃燒，提高了加熱爐生產效率，降低了單位燃耗。

合理的空燃比有利于降低排放煙氣對大氣的污染。

3.測定氣體熱量的方法

目前，國內測定氣體熱值的方法主要有：流動式熱量計.紅外分析熱值儀.

燃燒型(測溫)熱值儀.燃燒式(測定殘氧量)熱值儀等。

氣體熱值是通過將一定量的氣體樣品進行充分燃燒，由熱量計的水流溫度和流量溫升計算出氣體熱值。

本儀器對檢測環境.操作人員的素質要求較高，且熱值分析周期一般為10-15分鐘，不適合軋鋼廠在線.快速測定煤氣熱值的要求。

紅外線分析熱值儀是通過測量被測氣體波長和濃度之間的關系來測量煤氣熱值。

雖然可以在線進行，但由于鋼鐵廠煤氣(塵埃.焦油.萘、水等雜質)質量較低，且含有的雜質對其波長有很大影響，易造成測定結果誤差較大，焦油.萘及粉塵易堵塞氣室和濾光片，維修間隔期短.清理工作困難，一般適合計量潔凈.潔凈氣體，比如天然氣。

通過測量燃燒室頂熱堆(低溫熱電偶)溫度變化和相對密度綜合計算燃氣熱值，以減少由于溫度變化引起的熱值變化而產生的熱值，為減少由于溫度變化而引起的熱值測量滯后，該設備的管徑較細(

燃燒型(測量殘氧含量)熱值儀是以一定比例的助燃空氣為原料，通過使用煙氣-氧分析法，即引用一定數量(1~2m3/h)的燃氣樣本，在燃燒室中輸入完全燃燒，測量和分析煙氣殘氧含量，計算燃氣的熱值和合理空燃比例系數。

本設備管徑較粗(Φ20mm)，燒嘴直徑較小(>7mm)，管路不易堵塞.維修間隔期較長(90-180天).維修費用較低(沒有專有設備)。

4.燃燒式(測定殘氧量)熱值儀-燃氣熱值/定氧燃燒兩用儀

4.1產品特性

1)測量精度高.靈敏度高.不產生時滯。

2)運行穩定可靠，維護量小，維護費用低。

3)不需要恒溫，恒溫工作環境。

4)對氣體類型.質量(含灰塵.濕度.熱值波動)適應范圍廣.適應性強。

5)測量氣體熱值，提供合理的空燃比例系數，作為人工操作或參與自動化系統的基礎，保持加熱爐合理空燃比例的燃燒。

6)操作簡單，功能全面，能為現場運行管理提供豐富的信息，如：即時燃氣熱值、三班、全天平均煤氣熱值等。

7)多級安全防護裝置。

斷電自動熄火，保護功能齊全，設備恢復正常后，自動點火，投入使用。

4.2與常用熱值儀現場運行參數對比表對比表.在相同的現場條件下，并置長期運行。

測試結果）

4.3經濟預測(經濟效益.環境效益.社會效益)

在線測量煤氣熱值，可指導加熱爐操作員(一級或二級控制系統)配制合理的空燃比。

如果熱值波動以±150KCal/m3計算，合理配置空燃比，效益預測如下：

1)提高加熱爐爐熱效率1~2%，優化坯料加熱工藝，提高坯料加熱質量。

2)節能降耗，降低單位燃耗1~2%;3)提高成材率，降低氧化燒損率0.1%;4)減少碳排放1~2%;5.5.5.5.5.5.5.5。

1)有效長度×有效寬度(mm):32042×7076;2)電爐型式：端部出推鋼加熱爐；

3)其中：均熱段，總的加熱段長度為14670mm(供熱段)，占總爐長45.8%，預熱段為17330mm(無供熱段)，占全爐的54.2%(無供熱段)；

標準產量：2400±200Kcal/m3；

5.2改造前、后的技術指標和操作水平對比。

說明：計算時間為項目執行之前的2009年10月至12月的指標。