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1、冶金自动, f 匕) 2 0 0 6 年增刊( s 1 ) 热值仪在煤气发生炉中的应用 朴文东 ( 包头钢铁( 集团) 公司设计研究院，内蒙古包头0 1 4 0 1 0 ) 摘要 应用煤气热值仪，对煤气发生炉所产煤气进行不问断的全f ：l 动检测，并对煤气发生炉生产工艺参数进 行控制，从而保证了煤气质量，降低了生产成本。 关鬟词】热值仪；煤气成分检测；调节系统 0 引言 由于煤气成分是人工取样化验，问隔时间长 ( 一般2 h 化验一次) ，所测的煤气成分不能及时反 映炉子生产情况，且误差大，致使煤气热值提不 高，生产成本上升。应用煤气热值仪，对煤气发生 炉所产煤气进行不问断的全自动检测，瞬时数
2、字 显示，并配合一系列仪表对煤气发生炉生产工艺 参数进行控制，从而保证了煤气质量，降低了生产 成本。 1 流程及误差分析 1 1 生产工艺 在煤气发生炉中煤气的生成过程是一个分层 进行的一系列化学反应过程。大体上可分为4 层，即灰层、燃烧层( 火层、氧化层) 、煤层( 还原层 和干燥层或第1 还原层和第2 还原层) 和空层，如 图1 所示。所产生的煤气成分有可燃部分：C O 、 H 2 、c 8 4 、少量的c 。比和H 2 s ，与不可燃烧部分： c 0 2 、N 2 、8 2 0 和0 2 。 围1 煤气生产工艺流程图 1 2 误差分析 1 2 1 人工化验误差 考虑到化验人员的人身安全、
3、方便等因素，煤 气化验取样点设在通风、环境较好的地方。所取 样不能完全代表炉子产气质量，再说每隔2 h ( 一次 全化验所需时间) 化验一次，它不能作为当时司炉 的依据。 煤气分析采用一台半自动气体分析器。全分 析项为c 伤、c 。t K 、0 2 、C O 、C H 4 、H 2 和N 2 ，前4 项用 吸收法测定，C H 4 、H 2 用燃烧法测定，剩余气体视 为N 2 的体积。最后通过经验公式Q = K 1 v ( c o ) + 岛y ( H 2 ) + 为y ( c I l l ) 算得煤气热值( 其中 K 1 、岛、K 3 为经验系数) 。 这样化验过程就产生了人工取样误差、时间
4、滞后操作误差、人工读数视觉误差和人工计算误 差等。这些都是不可去除的误差。 1 2 2 自动检测漫差 用热值仪测量热值代替人工抽样化验所计算 的煤气热值。将热值仪取样管定位在煤气发生炉 出口处( 图1 中A 点) ，此点取样真实地反映了炉 子产气质量，杜绝了取样误差。由于热值仪是一 种全自动燃气计量仪表，它具有测量范围宽、反应 灵敏、精度高，并运用微机自动点火、自动补正运 算以及数字显示等功能。这样又杜绝了操作误 差、视觉误差和计算误差，且显示数据能及时作为 司炉依据。它的系统误差小于满量程的1 5 。 2 热值仪的工作原理 取样煤气和仪表空气通过输送管道经过滤、 稳压、恒温后，再经节流孔板进
5、入燃烧装置。在燃 收稿日期 m 0 6 0 1 - 0 6 作者简介 朴文东( 1 9 6 8 - ) ，男内蒙古包头人，工程师主要从事工业仪表及电气自动化工作。 4 2 7 冶金自动化2 0 0 6 年增刊( s 1 ) 烧装置内空气被分成3 路，一路与取样燃气混合 后在燃烧嘴上部燃烧。第2 路作为补充，使未燃 尽的燃气进一步燃烧。第3 路空气与燃烧释放的 热量搅拌、混合、稀释。混合后气体温度升高，经 气流反转筒外边向上，最后从外筒顶端排出。燃 烧装置安放了两套热电偶，一套为冷端热电偶，安 装在空气入口处；一套叫热端热电偶，放置在排出 气体温度最高的一点。两套热电偶测得的温度之 差，即由于煤
6、气燃烧的热量使得排放气体温度的 升高，A T 为排放气体温度，用下式表示。 A T = Q F g ( C 以) 式中，Q 为煤气的热量( 热值) ；F r 为煤气的流量； F 为煤气燃烧稀释后排放气体的流量；C 。为燃烧 稀释后排放气体的定压比热。 把空气流鼍F I 与煤气流量，。的比例加大成 以：F 。= ( 1 0 0 2 0 0 ) ：1 ，则空气的定压比热c ，一 c 一，F 。= 以+ F E F 。，那么A T = Q ，c P F I ，用 孔板测得的宅气流鼍几和煤气流量，。分别为 F = K , A p p ，F s = K g P ( 2 ) 式中，A P 。A P 。为孔
7、板前后空气、煤气的差压；P 、 “为空气、煤气的密度；K a 、K g 为宅气、煤气的孔 板常数。将( 2 ) 式代人( 1 ) 式，经过运算后得煤气 热值为 Q = K A T 席 式中，置= c p B ( j 【( 恐 五) ，在仪表标定时确定。 将测得参数A T 、A P g 、A P a 、P g 与标定值K 送 入进行运算，最后得出煤气热值，以数字方式显示。 3 将煤气热值引入调节系统 从热值的化学方程式，煤气热值Q = K l V 4 2 8 ( c O ) + 屹V ( H 2 ) + K s V ( C H 4 ) 和热值的物理方 程式( 3 ) 中可知，煤气的产生不仅与煤种
8、有关而且 与鼓人炉底的空气、蒸汽混合物的大小、温度有着 密切的戈系。 通过摸索将测得的煤气热值对鼓人炉底的空 气、蒸气混合物进行调节，又能进一步提高煤气热 值，如图2 所示。图中珏、R 分别为鼓人炉底空 气、蒸汽混台物温度( 简称饱和温度) 和流量( 简称 鼓风流量) ；D Q 为电一气转换器，它将电信号转 换为气信号控制气动调节阀；I I 为电流转换，即 将一路电流信号转换为两路电流信号，分别作为 饱和温度和鼓风流量调节的参比量。 图2 自动控制系统 4 结语 煤气热值仪投入运行后，工作正常，生产成本 迅速下降。对同一台煤气发生炉手动操作( 包括 人工化验) 与自动控制( 微机测试、煤气热值参与 自动调节) 的产气率、煤气热值、c 0 2 含量的对比自 动控制比人工操作平均热值增高有显著改善。 编辑：徐慰珠
