如何對氣燒石灰窯的入爐煤氣熱值進行準確測量

    因入爐煤氣資源豐(feng) 富，且屬於(yu) 可被循環利用的廢氣，故煤氣是氣燒石灰窯的燃料，如高爐煤氣、轉爐煤氣、焦爐煤氣、電石尾氣（煤氣）、發生爐煤氣等。由於(yu) 氣燒石灰窯的煆燒溫度，關(guan) 係到石灰質量，煆燒溫度又與(yu) 入爐煤氣的熱值直接相關(guan) ，同時入爐煤氣熱值高、火焰短等因素易造成石灰窯的過燒或生燒現象，所以必須對入爐煤氣的熱值進行分析，以便現場工作人員根據實際工況調節窯內(nei) 煆燒溫度，提高氣燒石灰窯的生產(chan) 效率與(yu) 企業(ye) 經濟效益。

煤氣分析儀(yi) （在線型）Gasboard-3100

    煤氣中貢獻熱值的氣體(ti) 有CO、CH₄、C_nH_m和H₂，所以在實際生產(chan) 過程中，企業(ye) 多采用在線煤氣成分及熱值分析儀(yi) 對入爐煤氣濃度進行實時在線測量，並根據成分濃度計算得出煤氣的熱值。由米兰电玩娱乐研發推出的煤氣分析儀(yi) （在線型）Gasboard-3100采用將自主知識產(chan) 權的紅外米兰高赔竞猜足球與(yu) 基於(yu) MEMS技術的熱導傳(chuan) 感器、電化學O₂傳(chuan) 感器相結合的方法，以消除氣體(ti) 間的相互幹擾和外界因素對測量結果的影響，實現對煤氣中CO、CO₂、CH₄、C_nH_m、H₂及O₂多組分的同時測量，並根據組分濃度計算得出準確度高的煤氣熱值，可替代燃燒法熱值儀(yi) 。

一、CO、O₂、CO₂、CH₄對H₂的幹擾校正

    從(cong) 上表可以看出，煤氣主要成分中CO、O₂與(yu) 背景氣N₂的熱導係數相當，對H₂的測量結果影響不大，但是CO₂、CH₄對H₂測量影響明顯。通過理論分析，如果氣體(ti) 成分中含有CO₂，會(hui) 使H₂的測量讀數偏低；如果氣體(ti) 成分中含有CH₄，會(hui) 使H₂的測量讀數偏高。因此為(wei) 了得到準確的H₂濃度，需對H₂濃度進行CO₂、CH₄的濃度校正。

    此外，對於(yu) 檢測H₂的熱導測量通道，實驗證明，煤氣成分中CO、O₂對H₂的測量準確性影響不大，主要是CO₂、CH₄的影響。Gasboard-3100可對煤氣中的各組分進行分析測量，並將各組分間的相互影響進行濃度校正和補償(chang) ，zui大限度的減小煤氣中CO、O₂、CO₂、CH₄對H₂的影響，保證H₂濃度測量的準確性。

二、控製流量波動對H₂測量的影響

    由於(yu) 熱導傳(chuan) 感器的基本原理是通過對氣體(ti) 流動帶走的熱量計算進行換算，如果采用直接流通式的熱導檢測池，很難控製氣流，從(cong) 而影響H₂濃度的準確測量；且目前國內(nei) 對H₂濃度的分析大都采用雙鉑絲(si) 熱敏元件製成的熱導元件，體(ti) 積大，精度低，傳(chuan) 感器死區大。Gasboard-3100配置了基於(yu) MEMS技術的熱導傳(chuan) 感器，采用了旁流擴散式的熱導檢測池，流量在0.3~1.5L/min的範圍內(nei) 波動對熱導傳(chuan) 感器的測量無影響，可有效減少因流量波動對H₂濃度測量結果的影響。

旁流擴散式的熱導檢測池

三、C_nH_m濃度測量，保證熱值測量準確性

    在煤氣成份中，特別是焦爐煤氣，除CH₄外，還含有C_nH_m。現市麵上大多數紅外分析儀(yi) 僅(jin) 以CH₄為(wei) 測量對象，並以此來計算煤氣熱值。而Gasboard-3100除對CH₄濃度進行測量外，同時還可測量C_nH_m濃度（如C₃H₈），將CH₄與(yu) C_nH_m的濃度折合成碳氫化合物的總量，以此計算得出煤氣熱值，保證入爐煤氣熱值測量的準確性。

四、C_nH_m與(yu) CH₄幹擾的濃度修正

甲烷、乙烷、丙烷、丁烷的紅外吸收光譜

    根據紅外吸收原理，在甲烷特征波長3.3um左右，甲烷與(yu) 乙烷等碳氫化合物有吸收幹擾，從(cong) 而導致熱值測試不準。對此，Gasboard-3100在軟件上進行了升級，產(chan) 品采用abc係數修正算法，預先在軟件運算過程中插入C_nH_m與(yu) CH₄的濃度修正係數，修正C_nH_m與(yu) CH₄的相互幹擾，確保測量結果的準確性。

五、單光源、雙光束減小零點與(yu) 量程漂移

    為(wei) 減少因為(wei) 光源不穩定以及電子元器件老化造成的零點和量程漂移，Gasboard-3100內(nei) 置了自動調零裝置，可實現對儀(yi) 器零點的自動標定，以減小零點漂移，相應減小量程漂移。同時，Gasboard-3100基於(yu) NDIR氣體(ti) 分析技術，采用單光源雙光束法對煤氣中不同波長的組分進行測量。光源經過兩(liang) 個(ge) 不同波長的濾光片，進行濾光處理，得到兩(liang) 個(ge) 不同波長的信號：檢測信號與(yu) 參考信號。檢測信號與(yu) 參考信號的強度之比與(yu) 光源強度的波動及電子元器件的老化等因素無關(guan) ，這樣就zui大限度的減小了光源不穩定及電子元器件老化造成的零點、量程漂移，從(cong) 而保障了儀(yi) 器測量的準確性與(yu) 穩定性。

單光源、雙光束技術原理圖

    高準確度的煤氣熱值有利於(yu) 正確指導工作人員調節現場工況，保證石灰窯爐的煆燒溫度，既能提高出爐石灰的質量，又可合理使用回收煤氣，真正地實現節能降耗，提高企業(ye) 經濟效益。作為(wei) 武漢四方光電旗下的全資子公司，銳意自控始終秉承“把握關(guan) 鍵技術，實現產(chan) 業(ye) 創新”的發展理念，以自主知識產(chan) 權的傳(chuan) 感器核心技術為(wei) 依托，致力於(yu) 煤氣分析儀(yi) 器的研發創新、生產(chan) 及銷售，為(wei) 我國煤氣能源的利用提供更加合理、有效的行業(ye) 解決(jue) 方案。

來源：公眾(zhong) 號@工業(ye) 過程氣體(ti) 監測技術，轉載請務必注明來源