煤氣是鋼鐵冶金企業(yè)生產(chǎn)中的主要能源，占企業(yè)總能源消耗的比例較大。實(shí)際生產(chǎn)中，由于煤氣系統(tǒng)的不平衡會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)不連續(xù)、能耗升高等諸多問(wèn)題。通過(guò)對(duì)煤氣熱值的測(cè)量，從而全面分析鋼鐵企業(yè)煤氣管網(wǎng)狀況，科學(xué)制定煤氣供需之間的平衡及對(duì)策，對(duì)發(fā)展鋼鐵生產(chǎn)、降低能源消耗和改良環(huán)境都有著重要的指導(dǎo)意義。

一、煤氣熱值的檢測(cè)方法

煤氣的熱值，是指煤氣完全燃燒所釋放出來(lái)的熱量。現(xiàn)在煤氣熱值在線檢測(cè)有多種方法。總的來(lái)說(shuō)分為兩種:一種是直接法；另一種是間接法。直接法(也稱為燃燒法)是過(guò)程煤氣經(jīng)過(guò)過(guò)濾、凈化、穩(wěn)壓與空氣進(jìn)入燃燒室中燃燒，燃燒后的氣體與二次空氣在熱交換器中混合，混合氣溫度由熱電堆測(cè)得(此溫度與華白指數(shù)成正比)，再利用密度計(jì)測(cè)出過(guò)程煤氣相對(duì)于空氣的比重，通過(guò)公式:，算出熱值。間接法是利用各種檢測(cè)方法先檢測(cè)出煤氣中各組分氣體的含量(如一氧化碳、氫氣、氮?dú)狻⒍趸嫉?，然后利用這些組分氣體的已知單位熱值，乘以相應(yīng)的體積百分含量計(jì)算出煤氣熱值。此種方法關(guān)鍵是準(zhǔn)確檢測(cè)出煤氣中各組分氣體的體積含量。常用的檢測(cè)氣體含量方法有激光法、色譜法、紅外分析法與熱導(dǎo)式分析法混合檢測(cè)(需要多套分析儀表)。其缺點(diǎn)是無(wú)法全部檢測(cè)出煤氣中的可燃成分，有一定的誤差。目前采用直接法居多。

二、煤氣熱值檢測(cè)的意義

在鋼鐵行業(yè)，在各種爐窯中都會(huì)用到煤氣，通過(guò)對(duì)煤氣的燃燒來(lái)加熱爐窯中的鋼件或礦料。為了使這些鋼件或礦料達(dá)到預(yù)期的溫度，每個(gè)單位都會(huì)制定一個(gè)適合自己工況的加熱制度。然而這個(gè)加熱制度執(zhí)行質(zhì)量的好壞，卻與煤氣熱值的穩(wěn)定度有很大關(guān)系。所以及時(shí)準(zhǔn)確地測(cè)量煤氣熱值，對(duì)于合理生產(chǎn)和有效利用煤氣能源有著重要的意義。

動(dòng)力廠為了實(shí)現(xiàn)對(duì)混合煤氣熱值的自動(dòng)控制，必須實(shí)時(shí)檢測(cè)作為基本參數(shù)的各種煤氣及混合煤氣熱值，然后通過(guò)調(diào)節(jié)各種煤氣的控制閥，達(dá)到控制各煤氣配比的目的。在各煤氣熱值、流量或壓力波動(dòng)的情況下，能確保混合煤氣熱值的相對(duì)穩(wěn)定，以滿足各種爐窯的需要，并且混合煤氣的熱值也是必須確保實(shí)現(xiàn)的質(zhì)量目標(biāo)。其對(duì)于保證工藝設(shè)備正常、提高燃燒效率和改善煉鋼品質(zhì)起著舉足輕重的作用，是各廠經(jīng)濟(jì)成本核算的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

加熱爐是軋鋼生產(chǎn)廠中的主要耗能設(shè)備，盡量提高煤氣的利用率，是節(jié)能降耗需解決的主要問(wèn)題。所以現(xiàn)階段的加熱爐多采用計(jì)算機(jī)控制其燃燒過(guò)程，也就是在各種燃燒工況條件下，找到合理的*佳空燃比，使燃燒處于較佳狀態(tài)，從而提高爐溫控制準(zhǔn)確度，保證鋼錠以較快的速度達(dá)到出鋼溫度，節(jié)約能源，減少氧化燒損，保證鋼材產(chǎn)品質(zhì)量。煤氣熱值就是此過(guò)程一個(gè)非常重要的控制參數(shù)。

焦化廠焦?fàn)t是一個(gè)典型的具有大時(shí)滯、強(qiáng)非線性、多變量耦合、變參數(shù)的復(fù)雜系統(tǒng)，溫度受多種干擾因素的影響，并且過(guò)程特性參數(shù)受裝煤量、煤性質(zhì)、加熱煤氣熱值、含水量等影響較大，采用傳統(tǒng)的PID控制方法難以獲得好的控制效果。現(xiàn)代化的焦?fàn)t多采用優(yōu)化加熱控制系統(tǒng)，此控制系統(tǒng)采用反饋和前饋相結(jié)合、控制與管理相融合的控制方案，實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的焦?fàn)t加熱燃燒優(yōu)化控制。焦?fàn)t加熱優(yōu)化控制系統(tǒng)對(duì)提高焦?fàn)t各項(xiàng)工藝指標(biāo)，尤其是提高焦炭質(zhì)量效果明顯，節(jié)能效果顯著。要實(shí)現(xiàn)焦?fàn)t火道溫度的優(yōu)化設(shè)定，保證直行溫度，實(shí)現(xiàn)焦?fàn)t加熱優(yōu)化控制，高爐煤氣及焦?fàn)t煤氣熱值作為控制系統(tǒng)*基本的參數(shù)必須實(shí)時(shí)進(jìn)行檢測(cè)。

熱電廠鍋爐是一個(gè)較復(fù)雜的調(diào)節(jié)控制對(duì)象。煤氣和空氣按一定的比例進(jìn)入爐膛燃燒室，生成的熱量傳遞給蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，產(chǎn)生飽和蒸汽，然后流經(jīng)過(guò)熱器形成一定溫度的過(guò)熱蒸汽匯至蒸汽母管。與此同時(shí)，燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的煙氣，除將飽和蒸汽變成過(guò)熱蒸汽外，還經(jīng)省煤器預(yù)熱鍋爐給水，經(jīng)空氣預(yù)熱器預(yù)熱助燃空氣，經(jīng)煤氣預(yù)熱器預(yù)熱高爐煤氣。為保證生產(chǎn)出合格的蒸汽，生產(chǎn)過(guò)程中各主要工藝參數(shù)必須進(jìn)行嚴(yán)格的控制，特別是煤氣與空氣的配比，所以實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地測(cè)量高爐煤氣及焦?fàn)t煤氣熱值就顯得尤為重要。

在燒結(jié)礦生產(chǎn)中，點(diǎn)火爐是點(diǎn)燃燒結(jié)機(jī)上燒結(jié)混合料的設(shè)備，它提供燒結(jié)混合料燃燒的初始能量，是高溫加熱設(shè)備。它**將煤氣在助燃空氣中燃燒，產(chǎn)生熾熱的火焰和高溫的煙氣，并以熱輻射的方式點(diǎn)燃燒結(jié)混合料。燒結(jié)混合料的點(diǎn)燃情況，直接影響到燒結(jié)混合料燒透點(diǎn)位置、燒結(jié)礦的轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度等重要的燒結(jié)工藝參數(shù)。因此控制點(diǎn)火爐的工藝參數(shù)，使燒結(jié)混合料獲得穩(wěn)定合理的點(diǎn)燃狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)燒結(jié)生產(chǎn)的精細(xì)控制十分重要。點(diǎn)火爐具有較大的熱容量，它與一般的傳熱設(shè)備一樣具有較大的時(shí)間常數(shù)和純滯后時(shí)間。點(diǎn)火爐主要控制指標(biāo)是點(diǎn)火時(shí)混合料獲得的熱量。在正常生產(chǎn)的情況下，煤氣提供的熱量主要被燒結(jié)混合料獲得，并且通過(guò)熱輻射和熱傳導(dǎo)給其他物體和環(huán)境的熱量是一個(gè)穩(wěn)定變化的數(shù)值。所以提高煤氣供給的熱量值，相應(yīng)地，混合料也獲得較多的熱量。因此，燒結(jié)廠點(diǎn)火爐用熱值儀直接測(cè)得的煤氣熱值作為被調(diào)參數(shù)，可以比較直接迅速地反映燒結(jié)混合料獲得點(diǎn)火熱值的多少，實(shí)現(xiàn)燒結(jié)機(jī)點(diǎn)火爐的自動(dòng)控制，使燒結(jié)混合料獲得穩(wěn)定合理的點(diǎn)燃狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)燒結(jié)生產(chǎn)的精細(xì)控制。

焙燒廠氣燒石灰窯主要燃料是高爐煤氣。高爐煤氣與加熱空氣在燃燒室混合燃燒時(shí)放出的熱量通過(guò)對(duì)流、輻射以及傳導(dǎo)的方式使礦石溫度達(dá)到目標(biāo)溫度。燃燒室內(nèi)煤氣和空氣的配比影響礦石溫度的高低，配比適當(dāng)，可使高爐煤氣燃燒充分。高爐煤氣熱值是此控制系統(tǒng)的一個(gè)重要的參數(shù)，因此，冶金行業(yè)歷來(lái)都很重視對(duì)煤氣熱值的監(jiān)測(cè)。

三、韶鋼熱值儀應(yīng)用現(xiàn)狀

韶鋼也非常重視對(duì)煤氣熱值的檢測(cè)。目前，焦化廠有兩套熱值分析儀分別檢測(cè)高爐煤氣和焦?fàn)t煤氣的熱值，均采用Union Smart2006型熱值儀。它對(duì)優(yōu)化焦?fàn)t加熱制度起到很好的作用。三混氣柜有4套熱值儀，分別檢測(cè)高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣以及三種煤氣混合氣的熱值，均采用Union Smart2006型熱值儀。4套熱值儀均通過(guò)DC(4～20)mA信號(hào)傳給數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的采集數(shù)據(jù)模塊并入數(shù)采系統(tǒng)，公司的各個(gè)部門都可以通過(guò)數(shù)采系統(tǒng)在線實(shí)時(shí)地查看熱值儀情況，它為全公司煤氣管網(wǎng)的供需平衡和穩(wěn)定、為總調(diào)度室的生產(chǎn)調(diào)配起到了決定性的作用。同時(shí)數(shù)采系統(tǒng)也為維護(hù)人員提供了分析數(shù)據(jù)和曲線，便于查找故障，在不去現(xiàn)場(chǎng)的情況下，就可以判斷熱值儀是否正常，大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)也為熱值儀的推廣應(yīng)用提供了經(jīng)驗(yàn)。寬板廠有一套熱值儀檢測(cè)三混煤氣熱值，也采用Union Smart2006型熱值儀，它對(duì)穩(wěn)定加熱爐爐溫從而控制鋼產(chǎn)品質(zhì)量作出了貢獻(xiàn)。熱電廠有兩套熱值分析儀分別檢測(cè)高爐煤氣及焦?fàn)t煤氣熱值，高爐煤氣采用YOKOGAWA GC1000型氣相色譜分析法熱值儀，焦?fàn)t煤氣采用YOKOGAWA CAD01型燃燒法熱值儀。到目前為止，所有熱值儀應(yīng)用狀況良好，除日常維護(hù)外，沒(méi)有出現(xiàn)其他問(wèn)題。

四、結(jié)論

熱值儀在韶鋼的成功應(yīng)用，為各種爐窯溫度的自動(dòng)控制及氣柜各煤氣配比的自動(dòng)調(diào)節(jié)提供了精準(zhǔn)的熱值數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，有效地節(jié)約了煤氣能源、提高了產(chǎn)品質(zhì)量、保證了工藝操作準(zhǔn)確性。