CWD2005熱值分析儀在套筒窯燃燒系統(tǒng)的應(yīng)用

韓軍亮

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司，河北 唐山 063200）

套筒窯技術(shù)是國內(nèi)外先進(jìn)的石灰生產(chǎn)技術(shù)，首鋼京唐一期工程共有五座500t/d套筒窯，主要生產(chǎn)活性石灰和輕燒白云石，其產(chǎn)品供應(yīng)轉(zhuǎn)爐煉鋼、LF爐精煉、KR法鐵水脫硫工藝等。首鋼京唐套筒窯設(shè)計中引進(jìn)意大利弗卡斯公司的全連鎖控制技術(shù)，通過多項(xiàng)配套設(shè)計，使套筒窯的優(yōu)點(diǎn)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(shù)水平，并且環(huán)保、節(jié)能效果顯著。

燃?xì)鉄嶂凳侨細(xì)庾钪饕馁|(zhì)量指標(biāo),及時準(zhǔn)確地測量燃?xì)鉄嶂?并以此為參考同步調(diào)整燃?xì)鈮毫?、流量，對于保證窯體正常加熱能力和有效利用燃?xì)饽茉从兄匾囊饬x。熱值分析儀是套筒窯燃?xì)庀到y(tǒng)的重要設(shè)備，用于檢測燃?xì)鉄嶂?，京唐公司套筒窯燃?xì)庀到y(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(shè)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?xì)鉄嶂档谋O(jiān)測[1]。

1 CWD2005型熱值分析儀系統(tǒng)構(gòu)成及測量原理

CWD2005型熱值分析儀是德國尤尼（UNION）公司的產(chǎn)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(shù)參數(shù)進(jìn)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(gòu)成

此型熱值儀系統(tǒng)由熱值儀和外部過程煤氣預(yù)處理裝置兩部分組成。預(yù)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(zhì)，提供穩(wěn)定壓力等。該型號熱值儀內(nèi)部構(gòu)成見圖1。

圖1 熱值分析儀內(nèi)部構(gòu)造

圖中變頻風(fēng)機(jī)未畫出，煤氣燃燒的助燃空氣全部由變頻風(fēng)機(jī)提供，它可以根據(jù)主機(jī)內(nèi)置微型工控機(jī)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(jìn)行測量的。熱值計算公式。

通過把煤氣華白和比重準(zhǔn)確測量出來分別輸入到微處理器中，經(jīng)過計算得到燃?xì)鉄嶂怠Ｋ晕覀兛梢詫⒃撓到y(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(jīng)過特殊處理后串聯(lián)，外側(cè)為冷端，內(nèi)側(cè)為熱端，可測空間內(nèi)溫度的細(xì)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(fù)荷（華白指數(shù)）成正比。根據(jù)此原理，將被測燃?xì)膺M(jìn)入熱值儀燃燒后，用熱電堆測出燃燒氣體的溫度，得出燃?xì)馊A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?xì)馀c空氣的密度比。該值以阿加密度計原理為基礎(chǔ)，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(yīng)氣體的振幅，同時變成電信號經(jīng)過整流、濾波形成一個和燃?xì)獗戎爻烧鹊?VDC～5VDC信號，該信號輸入到CPU就可折算出真實(shí)的比重的大小，控制燃?xì)膺M(jìn)入比重測量單元上腔的流量穩(wěn)定就可準(zhǔn)確測出燃?xì)獾谋戎豙2]。

2 京唐套筒窯熱值分析儀應(yīng)用

2.1 增加煤氣混合站及熱值儀改進(jìn)

京唐套筒窯原設(shè)計的煅燒石灰石的主要能源介質(zhì)是轉(zhuǎn)爐煤氣。由于轉(zhuǎn)爐煤氣在回收過程中熱值不斷變化，不經(jīng)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(chǎn)品質(zhì)量造成一定的影響。燃?xì)鉄嶂禉z測選用的德國尤尼CWD2005型熱值儀，初期未設(shè)計使用燃?xì)忸A(yù)處理系統(tǒng)，投產(chǎn)后運(yùn)行期間故障頻發(fā)，熱值檢測不準(zhǔn)嚴(yán)重影響生產(chǎn)。

為改善套筒窯燃?xì)鉄嶂档汀⒉▌哟髥栴}，京唐公司在套筒窯增加了混氣站，在轉(zhuǎn)爐煤氣中混入精制焦?fàn)t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(shù)，在轉(zhuǎn)爐煤氣管道上增加一臺壓力調(diào)節(jié)閥、一臺流量調(diào)節(jié)閥，在焦?fàn)t煤氣管道上增加一臺壓力調(diào)節(jié)閥、一臺流量調(diào)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?xì)忸A(yù)處理系統(tǒng)，對混合后的燃?xì)馊舆M(jìn)行過濾、水分離、穩(wěn)壓處理，保障了熱值儀的測量準(zhǔn)確及穩(wěn)定運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了混合后的煤氣熱值穩(wěn)定在（2200±100kcal）范圍內(nèi)，滿足套筒窯使用要求。

2.2 保障熱值儀穩(wěn)定運(yùn)行的注意事項(xiàng)

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

（1）煤氣取樣口必須采用專用采樣探頭，對燃?xì)庵腥绾薪褂汀⑤恋任镔|(zhì)進(jìn)行初步過濾同時對于過程氣的管線定期進(jìn)行吹掃。對于焦?fàn)t煤氣要采用蒸氣吹掃。

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

（3）預(yù)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(nèi)（0℃～40℃）

（5）熱值儀房間要有良好的排風(fēng)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(chǎn)生的熱量不影響熱值儀的精度。

（6）排風(fēng)的煙囪和通風(fēng)口要防止倒風(fēng)，以免對熱值儀產(chǎn)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(biāo)定時要注意停機(jī)，以免產(chǎn)生負(fù)壓等問題。

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

3 結(jié)語

通過增加煤氣混合站并改進(jìn)煤氣分析儀，解決了原設(shè)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(chǎn)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(zhì)量低的問題。對于熱值分析儀的現(xiàn)場應(yīng)用，點(diǎn)檢人員和維護(hù)人員憑借多年維護(hù)使用和故障處理經(jīng)驗(yàn)，在日常工作中做到了預(yù)防性維修處理，特別是對預(yù)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(chǎn)有著重要意義。