CWD2005熱值分析儀在套筒窯燃燒系統(tǒng)的應用

韓軍亮

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責任公司，河北 唐山 063200）

套筒窯技術是國內外先進的石灰生產技術，首鋼京唐一期工程共有五座500t/d套筒窯，主要生產活性石灰和輕燒白云石，其產品供應轉爐煉鋼、LF爐精煉、KR法鐵水脫硫工藝等。首鋼京唐套筒窯設計中引進意大利弗卡斯公司的全連鎖控制技術，通過多項配套設計，使套筒窯的優(yōu)點得到了充分的發(fā)揮，從根本上保證了首鋼京唐套筒窯具有較高的技術水平，并且環(huán)保、節(jié)能效果顯著。

燃氣熱值是燃氣最主要的質量指標,及時準確地測量燃氣熱值,并以此為參考同步調整燃氣壓力、流量，對于保證窯體正常加熱能力和有效利用燃氣能源有著重要的意義。熱值分析儀是套筒窯燃氣系統(tǒng)的重要設備，用于檢測燃氣熱值，京唐公司套筒窯燃氣系統(tǒng)采用德國尤尼CWD2005型熱值儀。如何在保證加熱能力的條件下，又能夠防止燒嘴過燒，損壞設備，這是一個非常值得研究的問題。因此，冶金行業(yè)歷來都很重視對燃氣熱值的監(jiān)測[1]。

1 CWD2005型熱值分析儀系統(tǒng)構成及測量原理

CWD2005型熱值分析儀是德國尤尼（UNION）公司的產品。它是一種燃燒型煤氣熱值測量儀，可以對煤氣的熱值、華白指數(shù)（wobbe index）、比重（相對密度）三種技術參數(shù)進行連續(xù)迅速的測量，并可以以4mA～20mA信號的形式向外輸出。

1.1 CWD2005型熱值分析儀系統(tǒng)構成

此型熱值儀系統(tǒng)由熱值儀和外部過程煤氣預處理裝置兩部分組成。預處理裝置的主要作用是除去煤氣中的水、塵和其它有害雜質，提供穩(wěn)定壓力等。該型號熱值儀內部構成見圖1。

圖1 熱值分析儀內部構造

圖中變頻風機未畫出，煤氣燃燒的助燃空氣全部由變頻風機提供，它可以根據(jù)主機內置微型工控機信號要求自動控制煤氣燃燒助燃空氣量。

1.2 測量原理

尤尼熱值儀是根據(jù)熱平衡原理進行測量的。熱值計算公式。

通過把煤氣華白和比重準確測量出來分別輸入到微處理器中，經過計算得到燃氣熱值。所以我們可以將該系統(tǒng)分成比重測量和華白指數(shù)測量兩部分來看。

1.2.1 華白指數(shù)測量

華白指數(shù)是通過熱電堆測出來的。熱電堆是華白指數(shù)測量的核心部件，也可以說是熱值儀的核心。它有24支熱電偶經過特殊處理后串聯(lián)，外側為冷端，內側為熱端，可測空間內溫度的細微變化，其輸出的毫伏信號和過程氣燃燒后放出的熱量及熱負荷（華白指數(shù)）成正比。根據(jù)此原理，將被測燃氣進入熱值儀燃燒后，用熱電堆測出燃燒氣體的溫度，得出燃氣華白指數(shù)。

圖2 熱電堆

1.2.2 比重測量

尤尼熱值儀配備有專門的比重測量單元，所謂比重就是燃氣與空氣的密度比。該值以阿加密度計原理為基礎，利用一個中間帶隔膜振蕩器的兩腔室裝置為主體的電壓激勵比重單元，通過壓力傳感器測出對應氣體的振幅，同時變成電信號經過整流、濾波形成一個和燃氣比重成正比的0VDC～5VDC信號，該信號輸入到CPU就可折算出真實的比重的大小，控制燃氣進入比重測量單元上腔的流量穩(wěn)定就可準確測出燃氣的比重[2]。

2 京唐套筒窯熱值分析儀應用

2.1 增加煤氣混合站及熱值儀改進

京唐套筒窯原設計的煅燒石灰石的主要能源介質是轉爐煤氣。由于轉爐煤氣在回收過程中熱值不斷變化，不經混合直接使用熱值波動大（1400kcal～2200kcal），超出套筒窯對煤氣熱值的要求（1700kcal～1900kcal），對套筒窯產品質量造成一定的影響。燃氣熱值檢測選用的德國尤尼CWD2005型熱值儀，初期未設計使用燃氣預處理系統(tǒng)，投產后運行期間故障頻發(fā)，熱值檢測不準嚴重影響生產。

為改善套筒窯燃氣熱值低、波動大問題，京唐公司在套筒窯增加了混氣站，在轉爐煤氣中混入精制焦爐煤氣供套筒窯使用。

混氣站采用四閥自動配比混合控制技術，在轉爐煤氣管道上增加一臺壓力調節(jié)閥、一臺流量調節(jié)閥，在焦爐煤氣管道上增加一臺壓力調節(jié)閥、一臺流量調節(jié)閥，配合使用MFA控制系統(tǒng)，新建熱值分析儀小屋，分析儀仍選用德國尤尼CWD2005型熱值儀，但增加燃氣預處理系統(tǒng)，對混合后的燃氣取樣進行過濾、水分離、穩(wěn)壓處理，保障了熱值儀的測量準確及穩(wěn)定運行，實現(xiàn)了混合后的煤氣熱值穩(wěn)定在（2200±100kcal）范圍內，滿足套筒窯使用要求。

2.2 保障熱值儀穩(wěn)定運行的注意事項

熱值儀是一個精密的檢測系統(tǒng)，在使用過程中經常會遇到環(huán)境溫度變化、氣體雜質、廢氣排放等諸多問題，如何保證熱值儀的穩(wěn)定運行是一個重要問題。根據(jù)近些年維護使用及故障處理的經驗，總結出為了保證熱值儀穩(wěn)定運行的幾點注意事項：

（1）煤氣取樣口必須采用專用采樣探頭，對燃氣中如含有焦油、萘等物質進行初步過濾同時對于過程氣的管線定期進行吹掃。對于焦爐煤氣要采用蒸氣吹掃。

（2）過程氣的取樣管如果是含焦爐煤氣，請采用自動恒溫伴熱取樣管。并且由于該伴熱管內徑小，使得過程氣取樣時間縮短。

（3）預處理裝置上過濾焦油、萘、硫化物、水、塵的過濾器要注意定期清洗。同時注意輸入輸出兩端壓力表差值大小。對于過濾芯和水洗單元請及時更換和清洗、放水、檢查。

（4）要保證熱值儀的環(huán)境溫度變化較小。在熱值儀房間保證儀表工作在允許范圍內（0℃～40℃）

（5）熱值儀房間要有良好的排風系統(tǒng)，廢氣要排到室外，使廢氣中CO、H2、H2S等順利排出，也使燃燒后產生的熱量不影響熱值儀的精度。

（6）排風的煙囪和通風口要防止倒風，以免對熱值儀產生擾動。

（7）要按正確程序和操作說明來操作熱值儀。

（8）如有高壓泵在標定時要注意停機，以免產生負壓等問題。

（9）電氣一定要由專業(yè)人員按國家標準接線安裝，電源電壓一定要符合熱值儀要求范圍內，如果電源波動大，將影響熱值儀正常運行[3]。

3 結語

通過增加煤氣混合站并改進煤氣分析儀，解決了原設計套筒窯煤氣熱值低、熱值波動大、熱值檢測故障率高等問題給生產帶來的不利因素，為套筒窯燃燒系統(tǒng)提供了較好的煤氣，解決了成品灰質量低的問題。對于熱值分析儀的現(xiàn)場應用，點檢人員和維護人員憑借多年維護使用和故障處理經驗，在日常工作中做到了預防性維修處理，特別是對預處理裝置過濾器的定期檢查清洗、保養(yǎng)，顯著降低了熱值儀故障發(fā)生頻率，對于保證套筒窯穩(wěn)定生產有著重要意義。