煤气是钢铁冶金企业生产中的主要能源，占企业总能源消耗的比例较大。实际生产中，由于煤气系统的不平衡会导致生产不连续、能耗升高等诸多问题。通过对煤气热值的测量，从而全面分析钢铁企业煤气管网状况，科学制定煤气供需之间的平衡及对策，对发展钢铁生产、降低能源消耗和改良环境都有着重要的指导意义。

一、煤气热值的检测方法

煤气的热值，是指煤气完全燃烧所释放出来的热量。现在煤气热值在线检测有多种方法。总的来说分为两种:一种是直接法；另一种是间接法。直接法(也称为燃烧法)是过程煤气经过过滤、净化、稳压与空气进入燃烧室中燃烧，燃烧后的气体与二次空气在热交换器中混合，混合气温度由热电堆测得(此温度与华白指数成正比)，再利用密度计测出过程煤气相对于空气的比重，通过公式:，算出热值。间接法是利用各种检测方法先检测出煤气中各组分气体的含量(如一氧化碳、氢气、氮气、二氧化碳等)，然后利用这些组分气体的已知单位热值，乘以相应的体积百分含量计算出煤气热值。此种方法关键是准确检测出煤气中各组分气体的体积含量。常用的检测气体含量方法有激光法、色谱法、红外分析法与热导式分析法混合检测(需要多套分析仪表)。其缺点是无法全部检测出煤气中的可燃成分，有一定的误差。目前采用直接法居多。

二、煤气热值检测的意义

在钢铁行业，在各种炉窑中都会用到煤气，通过对煤气的燃烧来加热炉窑中的钢件或矿料。为了使这些钢件或矿料达到预期的温度，每个单位都会制定一个适合自己工况的加热制度。然而这个加热制度执行质量的好坏，却与煤气热值的稳定度有很大关系。所以及时准确地测量煤气热值，对于合理生产和有效利用煤气能源有着重要的意义。

动力厂为了实现对混合煤气热值的自动控制，必须实时检测作为基本参数的各种煤气及混合煤气热值，然后通过调节各种煤气的控制阀，达到控制各煤气配比的目的。在各煤气热值、流量或压力波动的情况下，能确保混合煤气热值的相对稳定，以满足各种炉窑的需要，并且混合煤气的热值也是必须确保实现的质量目标。其对于保证工艺设备正常、提高燃烧效率和改善炼钢品质起着举足轻重的作用，是各厂经济成本核算的数据基础。

加热炉是轧钢生产厂中的主要耗能设备，尽量提高煤气的利用率，是节能降耗需解决的主要问题。所以现阶段的加热炉多采用计算机控制其燃烧过程，也就是在各种燃烧工况条件下，找到合理的最佳空燃比，使燃烧处于较佳状态，从而提高炉温控制准确度，保证钢锭以较快的速度达到出钢温度，节约能源，减少氧化烧损，保证钢材产品质量。煤气热值就是此过程一个非常重要的控制参数。

焦化厂焦炉是一个典型的具有大时滞、强非线性、多变量耦合、变参数的复杂系统，温度受多种干扰因素的影响，并且过程特性参数受装煤量、煤性质、加热煤气热值、含水量等影响较大，采用传统的PID控制方法难以获得好的控制效果。现代化的焦炉多采用优化加热控制系统，此控制系统采用反馈和前馈相结合、控制与管理相融合的控制方案，实现先进的焦炉加热燃烧优化控制。焦炉加热优化控制系统对提高焦炉各项工艺指标，尤其是提高焦炭质量效果明显，节能效果显著。要实现焦炉火道温度的优化设定，保证直行温度，实现焦炉加热优化控制，高炉煤气及焦炉煤气热值作为控制系统最基本的参数必须实时进行检测。

热电厂锅炉是一个较复杂的调节控制对象。煤气和空气按一定的比例进入炉膛燃烧室，生成的热量传递给蒸汽发生系统，产生饱和蒸汽，然后流经过热器形成一定温度的过热蒸汽汇至蒸汽母管。与此同时，燃烧过程中产生的烟气，除将饱和蒸汽变成过热蒸汽外，还经省煤器预热锅炉给水，经空气预热器预热助燃空气，经煤气预热器预热高炉煤气。为保证生产出合格的蒸汽，生产过程中各主要工艺参数必须进行严格的控制，特别是煤气与空气的配比，所以实时准确地测量高炉煤气及焦炉煤气热值就显得尤为重要。

在烧结矿生产中，点火炉是点燃烧结机上烧结混合料的设备，它提供烧结混合料燃烧的初始能量，是高温加热设备。它首先将煤气在助燃空气中燃烧，产生炽热的火焰和高温的烟气，并以热辐射的方式点燃烧结混合料。烧结混合料的点燃情况，直接影响到烧结混合料烧透点位置、烧结矿的转鼓强度等重要的烧结工艺参数。因此控制点火炉的工艺参数，使烧结混合料获得稳定合理的点燃状态，实现烧结生产的精细控制十分重要。点火炉具有较大的热容量，它与一般的传热设备一样具有较大的时间常数和纯滞后时间。点火炉主要控制指标是点火时混合料获得的热量。在正常生产的情况下，煤气提供的热量主要被烧结混合料获得，并且通过热辐射和热传导给其他物体和环境的热量是一个稳定变化的数值。所以提高煤气供给的热量值，相应地，混合料也获得较多的热量。因此，烧结厂点火炉用热值仪直接测得的煤气热值作为被调参数，可以比较直接迅速地反映烧结混合料获得点火热值的多少，实现烧结机点火炉的自动控制，使烧结混合料获得稳定合理的点燃状态，实现烧结生产的精细控制。

焙烧厂气烧石灰窑主要燃料是高炉煤气。高炉煤气与加热空气在燃烧室混合燃烧时放出的热量通过对流、辐射以及传导的方式使矿石温度达到目标温度。燃烧室内煤气和空气的配比影响矿石温度的高低，配比适当，可使高炉煤气燃烧充分。高炉煤气热值是此控制系统的一个重要的参数，因此，冶金行业历来都很重视对煤气热值的监测。

三、韶钢热值仪应用现状

韶钢也非常重视对煤气热值的检测。目前，焦化厂有两套热值分析仪分别检测高炉煤气和焦炉煤气的热值，均采用Union Smart2006型热值仪。它对优化焦炉加热制度起到很好的作用。三混气柜有4套热值仪，分别检测高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气以及三种煤气混合气的热值，均采用Union Smart2006型热值仪。4套热值仪均通过DC(4～20)mA信号传给数据采集系统的采集数据模块并入数采系统，公司的各个部门都可以通过数采系统在线实时地查看热值仪情况，它为全公司煤气管网的供需平衡和稳定、为总调度室的生产调配起到了决定性的作用。同时数采系统也为维护人员提供了分析数据和曲线，便于查找故障，在不去现场的情况下，就可以判断热值仪是否正常，大大降低了劳动强度，同时也为热值仪的推广应用提供了经验。宽板厂有一套热值仪检测三混煤气热值，也采用Union Smart2006型热值仪，它对稳定加热炉炉温从而控制钢产品质量作出了贡献。热电厂有两套热值分析仪分别检测高炉煤气及焦炉煤气热值，高炉煤气采用YOKOGAWA GC1000型气相色谱分析法热值仪，焦炉煤气采用YOKOGAWA CAD01型燃烧法热值仪。到目前为止，所有热值仪应用状况良好，除日常维护外，没有出现其他问题。

四、结论

热值仪在韶钢的成功应用，为各种炉窑温度的自动控制及气柜各煤气配比的自动调节提供了精准的热值数据基础，有效地节约了煤气能源、提高了产品质量、保证了工艺操作准确性。