合作背景

河北普陽(yáng)鋼鐵有限公司是一家中外合資企業(yè)，始建于1992年。集燒結、煉鐵、軋材、科研為一體的綜合型鋼鐵企業(yè)。位于革命老區河北省邯鄲市武安市西部山區陽(yáng)邑鎮。其中河北普陽(yáng)鋼鐵有限公司軋板廠(chǎng)是二十一世紀新建的大型軋鋼企業(yè)，它擁有二十一世紀最先進(jìn)的3500mm 四輥可逆式中厚板軋機。

創(chuàng )新是企業(yè)發(fā)展的不竭動(dòng)力。普陽(yáng)鋼鐵始終堅持技術(shù)創(chuàng )新，推動(dòng)高質(zhì)量發(fā)展。不斷加大科技資金投入，2016年投入研發(fā)經(jīng)費4.6億元，2017年投入6.28億元，2018年專(zhuān)項投入1.2億元與東北大學(xué)合作進(jìn)行淬火機熱處理項目升級，為生產(chǎn)海工用鋼、高強度工程機械用鋼等打好基礎，進(jìn)行產(chǎn)品的轉型升級。

項目介紹

隨著(zhù)河北省率先實(shí)施《煉焦化學(xué)工業(yè)大氣污染物超低排放標準》和《鋼鐵工業(yè)大氣污染物超低排放標準》，國家環(huán)保進(jìn)入了史上最嚴階段，鋼鐵熱處理領(lǐng)域也面臨嚴峻挑戰。越來(lái)越多的焦爐被關(guān)停，焦爐煤氣正成為稀缺資源，沒(méi)有焦爐煤氣混合的高爐或轉爐煤氣熱值較低，很難安全燃燒，一直未能在高品質(zhì)熱處理爐上成功穩定使用。而采用天然氣在很多地區又不具備條件，并且價(jià)格昂貴、噸鋼燃氣成本高。加上熱處理爐尾氣環(huán)節殘氧含量檢測方案的缺陷和缺失，熱處理環(huán)節也經(jīng)常出現鋼坯發(fā)紅，燒損嚴重等問(wèn)題。

因此，通過(guò)在熱處理爐前端對燃氣進(jìn)行熱值檢測，使低熱值的高爐或轉爐煤氣，能更好的實(shí)現穩定、安全加熱；在熱處理爐后端進(jìn)行尾氣檢測，對優(yōu)化空燃比，減少燒損，提高能效。實(shí)現熱處理環(huán)節閉環(huán)控制，對于工藝優(yōu)化與節能環(huán)保具有重大意義。

2018年，軋制技術(shù)及連軋自動(dòng)化國家重點(diǎn)實(shí)驗室承擔的河北普陽(yáng)鋼鐵中板廠(chǎng)熱處理線(xiàn)項目，選用了四方光電（武漢）儀器有限公司的在線(xiàn)氣體檢測系統（Gasboard-9031、Gasboard-9050）,熱處理爐11月成功點(diǎn)火，目前已經(jīng)實(shí)現正火、淬火、回火工藝的穩定生產(chǎn)。該項目成功突破了面向低熱值高爐煤氣的超低排放加熱技術(shù)，解決了低熱值煤氣不易點(diǎn)火、燃燒不穩定、爆燃等難題，為鋼鐵企業(yè)因國家環(huán)保升級缺焦、爐內工藝穩定問(wèn)題提供了一條有效的解決途徑。

一、在線(xiàn)氣體分析系統Gasboard-9031

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Gasboard-9031在線(xiàn)氣體分析系統針對樣氣中低粉塵工況設計，由預處理單元、控制單元、氣體分析單元三部分構成；采用自主知識產(chǎn)權的非分光紅外（NDIR）氣體分析技術(shù)，可實(shí)時(shí)連續同時(shí)測量煤氣、生物燃氣的熱值，以及CO、CO2、CH4、H2、O2、CnHm等多組分氣體的體積濃度和熱值計算；有利于提高煤氣利用效率、節能降耗、保證工業(yè)現場(chǎng)的安全生產(chǎn)。測試數據可通過(guò)RS-232或RS-485、4~20mA輸出接口傳輸到上級集中控制系統，為實(shí)現遠程的監測、工藝調整提供實(shí)時(shí)依據。

熱值單位Kcal/m3和MJ/m3可以自由切換。

產(chǎn)品特性

1、預處理單元：使用壽命長(cháng)、性能穩。采用不銹鋼、電加熱溫控干法取樣探頭，使用壽命長(cháng)、精度高;利用最新反吹掃技術(shù)解決探頭堵塞問(wèn)題，保證分析系統的可靠性；配置單級制冷器去除樣氣中的水分，實(shí)現兩級過(guò)濾，確保儀器長(cháng)期在線(xiàn)運行。

2、控制單元：全自動(dòng)化檢測，操作簡(jiǎn)單。采用PLC程序控制，自動(dòng)完成采樣、反吹、排水等操作。

3、氣體分析單元：同時(shí)測量氣體體積濃度與熱值。采用自主知識產(chǎn)權的煤氣分析儀Gasboard-3100（在線(xiàn)型）進(jìn)行氣體在線(xiàn)分析檢測，可同時(shí)測量CO、CO2、CH4、H2、O2、CnHm等多組分氣體的體積濃度，自動(dòng)計算并顯示煤氣、生物燃氣熱值，替代燃燒法熱值儀。

4、低維護、低運行成本：實(shí)時(shí)在線(xiàn)監測系統運行狀況，無(wú)需人工值守，極大降低企業(yè)成本。

5、數據智能化管理：可通過(guò)多種接口將數據傳輸到上級集中控制系統，為實(shí)現遠程監測、調整現場(chǎng)工藝提供實(shí)時(shí)依據。

6、準確測量混合氣中的H2濃度，氣體采樣流量變化對H2熱導傳感器測量結果無(wú)影響，測量氣體濃度的同時(shí)，自動(dòng)計算熱值。

二、固定污染源煙氣排放連續監測系統（CEMS）Gasboard-9050

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Gasboard-9050固定污染源煙氣排放連續監測系統（CEMS）針對大型工業(yè)煙囪等固定污染源廢氣濃度監測自主研發(fā)的在線(xiàn)氣體分析系統，可對熱處理爐尾氣中CO、CO2、O2等成分進(jìn)行動(dòng)態(tài)連續監測，氧氣檢測不受還原性氣體（如CO、CH4、H2）影響，保證測量結果準確可靠。同時(shí)可測量煙氣的流速、壓力、溫度、濕度、含氧量等數據，自動(dòng)記錄污染物排放總量和排放時(shí)間，并通過(guò)PSTN、GPRS、CDMA等通訊手段將監測數據傳送到管理部門(mén)，實(shí)現對污染源排放的遠程實(shí)時(shí)監測。

產(chǎn)品特性

1、專(zhuān)業(yè)化采樣及預處理裝置

采用加熱抽取法連續監測氣態(tài)污染物，采樣探頭過(guò)濾面積大，濾芯更換方便。預處理系統主設備采用進(jìn)口器件，有效防水、防塵、防腐、防堵，適應惡劣煙道環(huán)境。系統功能豐富，可實(shí)現自動(dòng)取樣、吹掃、校準、故障自診斷、報警等功能。

2、超低量程設計

測量范圍小于200ppm，滿(mǎn)足國家環(huán)保行業(yè)標準;分辨率達到1ppm，適用于低濃度煙氣認證。

3、測量準確度高

氣體分析單元采用非分光紅外氣體分析技術(shù)及長(cháng)壽命電化學(xué)傳感技術(shù)，傳感器使用壽命長(cháng)，多組分測量氣體間無(wú)交叉干擾，煙氣中氣態(tài)水對SO2、NO測量無(wú)影響，采樣流量對SO2、NO、CO的測量無(wú)影響，測量準確度高。

4、工作性能穩定

儀表機柜采用模塊化設計，系統結構簡(jiǎn)明、穩定性強，高自動(dòng)化低維護，無(wú)需人工值守即可實(shí)現實(shí)時(shí)在線(xiàn)監測，大幅減輕企業(yè)人工成本。

5、數據遠程實(shí)時(shí)監測

PLC數據采集系統功能齊全，操作直觀(guān)簡(jiǎn)便，并支持網(wǎng)絡(luò )擴建及系統擴展。具備多種數據輸出端口實(shí)現對污染源排放的遠程實(shí)時(shí)監測。

技術(shù)方案

整個(gè)技術(shù)方案由三部分組成：包含預處理裝置、分析儀、通訊及數據導出。

預處理裝置：氣體進(jìn)入分析儀傳感器之前進(jìn)行除塵、除水，同時(shí)，在除塵、除水的過(guò)程中待測氣體組分不被改變。

除塵：采用加熱過(guò)濾取樣探頭（5um）（濾過(guò)后粉塵≤200mg/m3）

除水：一級過(guò)濾精度為5um的氣水分離器；半導體冷凝器（輸出樣氣露點(diǎn)≤5℃）；一級過(guò)濾精度為0.1um的精密過(guò)濾器。（Gasboard-9050系統還配置蠕動(dòng)泵自動(dòng)排水單元，確保系統能完成正常采樣，排水過(guò)程。）

樣氣得到凈化后，基本已清除樣氣中粉塵和水分，同時(shí)樣氣的待測成分得以完整保留。

分析儀：本系統分析儀表采用了四方光電（武漢）儀器有限公司擁有自主知識產(chǎn)權的Gasboard-3100/Gasboard-3000在線(xiàn)紅外煤氣分析儀，Gasboard-3100能夠同時(shí)準確測量樣氣中CO、CO2、CH4、H2、O2的濃度，并且具有在線(xiàn)動(dòng)態(tài)補償功能，能有效消除CO、CH4、CnHm氣體對H2檢測的影響。實(shí)時(shí)計算顯示煤氣熱值。Gasboard-3000能同時(shí)測量O2、CO、NO并實(shí)時(shí)輸出，氧氣測量不受還原性氣體影響。

通訊及數據導出：采用4~20mA信號輸出，連接客戶(hù)現場(chǎng)控制平臺，實(shí)時(shí)監測熱值數據。

方案價(jià)值

本項目業(yè)主根據實(shí)時(shí)燃氣熱值以及尾氣成分殘氧量變化，進(jìn)行閉環(huán)工藝調節?？刂瓶杖急?。在穩定爐溫，保障生產(chǎn)的基礎上，優(yōu)化燃燒，優(yōu)化燃氣利用率。實(shí)現了高爐轉爐低熱值混合煤氣，能夠在中厚板軋制這種高品質(zhì)熱處理爐上穩定運用。整套設備操作簡(jiǎn)單，響應時(shí)間快，并通過(guò)4~20mA信號輸出，連接客戶(hù)中控平臺，便于業(yè)主遠程監測與工藝管控?？梢詾楹罄m產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)一步優(yōu)化以及后期自動(dòng)燒鋼提供可靠的數據支持。

該設備熱處理爐于2019年11月成功點(diǎn)火，目前已經(jīng)實(shí)現正火、淬火、回火工藝的穩定生產(chǎn)。其中熱處理爐工作溫度300℃-980℃，東北大學(xué)軋制技術(shù)及連軋自動(dòng)化國家重點(diǎn)實(shí)驗室采用低熱值煤氣超低排放型輻射管燒嘴脈沖燃燒，根據實(shí)時(shí)檢測數據建立低熱值煤氣專(zhuān)用燃燒控制系統及控制策略，通過(guò)工藝過(guò)程的精準執行，爐溫控制精度±5℃以?xún)?，?shí)現了低熱值煤氣在熱處理爐上的成功穩定應用，為普陽(yáng)鋼鐵的產(chǎn)品升級提供了可靠的基礎。

項目現場(chǎng)