近年來，我國年鋼鐵產(chǎn)量已突破10億噸，占世界總產(chǎn)量50%以上，成為全球鋼鐵生產(chǎn)大國。然而，從“鋼鐵大國"邁向“鋼鐵強國"，仍需推動各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的技術(shù)創(chuàng)新與設(shè)備升級。加熱爐作為鋼鐵軋鋼生產(chǎn)的核心熱工設(shè)備，其燃燒控制的優(yōu)化正是這一升級進程中的重要環(huán)節(jié)。在此背景下，武鋼集團熱軋廠引入激光拉曼光譜氣體分析技術(shù)，對加熱爐煤氣熱值進行在線監(jiān)測，顯著提升了空燃比的控制精度，在提質(zhì)、節(jié)能、降耗等方面實現(xiàn)了多重突破。

一、核心工藝：加熱爐燃燒控制為何離不開精準熱值監(jiān)測？

加熱爐的核心任務(wù)是將鋼坯均勻加熱至軋制所需的溫度。燃燒控制作為其自動控制體系的核心，關(guān)鍵在于精準把控空燃比（空氣與煤氣的比例），而煤氣熱值正是決定空燃比設(shè)定的核心依據(jù)。同時，武鋼等鋼鐵企業(yè)使用的燃料多為高焦混合煤氣，其成分復(fù)雜且熱值波動頻繁。因此，為加熱爐燃燒控制系統(tǒng)配備在線煤氣熱值監(jiān)測設(shè)備，提供實時、準確的熱值數(shù)據(jù)，對于提升空燃比的準確性，保障鋼坯加熱質(zhì)量、實現(xiàn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的節(jié)能減排具有非常重要的意義。

二、項目需求：長周期運行下的煤氣熱值監(jiān)測能力優(yōu)化升級

武鋼集團熱軋廠是國內(nèi)大型軋鋼生產(chǎn)基地之一，年產(chǎn)鋼坯達千萬噸。作為鋼鐵生產(chǎn)流程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，現(xiàn)場設(shè)有7座加熱爐，以高焦混合煤氣為主要燃料。煤氣熱值作為燃燒控制的核心參數(shù)，其監(jiān)測的穩(wěn)定性直接決定了燃燒效率與生產(chǎn)效能的提升空間。然而，隨著運行周期的不斷累積，早期投入的紅外熱值監(jiān)測設(shè)備及11 年前配套建造的防爆預(yù)處理單元，因長期運行已出現(xiàn)性能自然衰減和部件老化現(xiàn)象，這在客觀上已無法滿足其對煤氣熱值監(jiān)測的穩(wěn)定性與響應(yīng)速度的需求，預(yù)處理環(huán)節(jié)的效能也難以應(yīng)對日趨復(fù)雜的煤氣組分。因此，現(xiàn)場加熱爐工段的監(jiān)測配套體系面臨著一場系統(tǒng)性的升級。

著眼于產(chǎn)線的長周期高效運行，項目規(guī)劃為加熱爐引入一套能適配復(fù)雜工況、運行穩(wěn)定可靠的熱值監(jiān)測解決方案，通過精準調(diào)控空燃比，最終達到提升鋼坯加熱質(zhì)量、減少鋼坯氧化燒損的目標，保障加熱爐持續(xù)高效穩(wěn)定運行。

三、解決方案：基于激光拉曼光譜技術(shù)的加熱爐煤氣熱值在線監(jiān)測系統(tǒng)

針對武鋼軋鋼廠加熱爐煤氣監(jiān)測中存在的氣體組分復(fù)雜、防爆要求高、預(yù)處理難度大等現(xiàn)實痛點，項目最終選用激光拉曼光譜氣體分析儀（防爆型）LRGA-6000作為核心監(jiān)測設(shè)備，構(gòu)建了一套加熱爐煤氣熱值監(jiān)測系統(tǒng)。

激光拉曼光譜氣體分析儀（防爆型）LRGA-6000

1、核心技術(shù)原理

該分析技術(shù)基于激光拉曼散射原理，通過對待測氣體的特征拉曼散射光譜進行增強、收集、處理和識別，并對氣體含量進行定量計算，實現(xiàn)多組分氣體濃度及熱值的全量程在線實時監(jiān)測，精準契合鋼鐵行業(yè)加熱爐煤氣的復(fù)雜監(jiān)測需求。

2、核心優(yōu)勢分析

相較于傳統(tǒng)紅外熱值儀，作為該項目核心監(jiān)測設(shè)備，激光拉曼光譜氣體分析儀在測量精度、抗干擾能力、運維成本等方面實現(xiàn)了全面的技術(shù)突破，其核心優(yōu)勢如下：

以上技術(shù)優(yōu)勢確保了設(shè)備在高溫、高粉塵、組分復(fù)雜的鋼鐵廠工況下仍能保持優(yōu)異的運行穩(wěn)定性。

3、三大功能單元協(xié)同，保障現(xiàn)場穩(wěn)定運行

該設(shè)備系統(tǒng)主要由預(yù)處理單元、控制單元、分析單元三部分組成，專為中低粉塵工作環(huán)境設(shè)計。系統(tǒng)采用PLC程序控制，可以自動完成3個采樣通道之間的切換，實現(xiàn)24小時無人值守操作，極大降低了手動負載，保證了系統(tǒng)的長期穩(wěn)定，實現(xiàn)了對武鋼軋鋼廠加熱爐煤氣熱值的精準監(jiān)測。三大功能單元協(xié)同作用如下：

（1）多級預(yù)處理裝置，保障樣氣純凈與系統(tǒng)穩(wěn)定；

（2）智能控制單元，實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)實時可視；

（3）全組分分析單元，精準監(jiān)測多組分及煤氣熱值。

主要測量組分及量程：

四、經(jīng)濟效益：從熱值精準監(jiān)測到提質(zhì)降耗的多重突破

此次激光拉曼光譜氣體分析技術(shù)在武鋼軋鋼廠加熱爐的成功部署應(yīng)用，實現(xiàn)了氣體組分濃度及熱值的精準在線監(jiān)測，其核心價值體現(xiàn)在：

1. 精準監(jiān)測，為生產(chǎn)提質(zhì)增效

系統(tǒng)依托激光拉曼氣體特征指紋技術(shù)，實時獲取高精度、全組分的煤氣熱值數(shù)據(jù)，為空燃比的精準測算提供實時、可靠的數(shù)據(jù)支撐。基于精準的空燃比調(diào)控，可有效提升燃料燃燒效率，降低加熱爐的停爐時間與頻次，顯著提高加熱爐作業(yè)率。該方案從源頭解決了原有設(shè)備監(jiān)測不準、數(shù)據(jù)缺失等痛點，保障了燃燒控制的科學性與準確性，進一步確保鋼坯加熱質(zhì)量，規(guī)避因加熱不均、氧化燒損等問題導(dǎo)致的產(chǎn)品不合格風險，真正實現(xiàn)生產(chǎn)過程的提質(zhì)增效。

2. 降耗減排，實現(xiàn)經(jīng)濟與環(huán)保雙贏

在提升生產(chǎn)效能的基礎(chǔ)上，燃燒效率的優(yōu)化直接帶來燃料消耗的降低與能源成本的控制，為鋼廠創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟效益。同時，燃燒充分性的提升有效減少排煙量及熱損失，降低加熱環(huán)節(jié)的碳排放與污染物生成，精準實現(xiàn)加熱環(huán)節(jié)的節(jié)能減排，精準契合鋼鐵行業(yè)綠色發(fā)展的需求。該方案以精準監(jiān)測驅(qū)動降耗減排，實現(xiàn)經(jīng)濟效益與環(huán)保效益的雙贏。

項目現(xiàn)場

五、結(jié)語

鋼鐵行業(yè)的數(shù)字化、綠色化轉(zhuǎn)型，離不開核心生產(chǎn)環(huán)節(jié)的技術(shù)創(chuàng)新與裝備升級。此次激光拉曼熱值分析儀在武鋼熱軋廠的應(yīng)用，正是這一趨勢的生動實踐。經(jīng)現(xiàn)場實測及武漢鋼鐵研究院專家嚴格評估，設(shè)備監(jiān)測精度與運行穩(wěn)定性獲得高度認可，后續(xù)將優(yōu)先推廣至武鋼其余6條加熱爐產(chǎn)線。該項目的落地，是激光拉曼技術(shù)與鋼鐵生產(chǎn)需求深度融合的成果，彰顯了氣體監(jiān)測設(shè)備在鋼鐵行業(yè)節(jié)能、提質(zhì)、降耗中的核心價值。