近年來，我國年鋼鐵產量已突破10億噸，占世界總產量50%以上，成為全球鋼鐵生產大國。然而，從“鋼鐵大國"邁向“鋼鐵強國"，仍需推動各生產環(huán)節(jié)的技術創(chuàng)新與設備升級。加熱爐作為鋼鐵軋鋼生產的核心熱工設備，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，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、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，保障鋼坯加熱質量、實現(xiàn)生產環(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大型軋鋼生產基地之一，年產鋼坯達千萬噸。作為鋼鐵生產流程的關鍵環(huán)節(jié)，現(xiàn)場設有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)測設備及11 年前配套建造的防爆預處理單元，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)定性與響應速度的需求，預處理環(huán)節(jié)的效能也難以應對日趨復雜的煤氣組分。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，通過精準調控空燃比，最終達到提升鋼坯加熱質量、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雜、防爆要求高、預處理難度大等現(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)測設備，構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、核心技術原理

該分析技術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)了全面的技術突破，其核心優(yōu)勢如下：

以上技術優(yōu)勢確保了設備在高溫、高粉塵、組分復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

該設備系統(tǒng)主要由預處理單元、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)測到提質降耗的多重突破

此次激光拉曼光譜氣體分析技術在武鋼軋鋼廠加熱爐的成功部署應用，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，為生產提質增效

系統(tǒng)依托激光拉曼氣體特征指紋技術，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?；诰珳实目杖急日{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量，規(guī)避因加熱不均、氧化燒損等問題導致的產品不合格風險，真正實現(xiàn)生產過程的提質增效。

2. 降耗減排，實現(xiàn)經(jīng)濟與環(huán)保雙贏

在提升生產效能的基礎上，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、結語

鋼鐵行業(yè)的數(shù)字化、綠色化轉型，離不開核心生產環(huán)節(jié)的技術創(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條加熱爐產線。該項目的落地，是激光拉曼技術與鋼鐵生產需求深度融合的成果，彰顯了氣體監(jiān)測設備在鋼鐵行業(yè)節(jié)能、提質、降耗中的核心價值。