破解加热炉热值监测难题：激光拉曼技术赋能武钢轧钢厂煤气热值精准监测

近年来，我国年钢铁产量已突破10亿吨，占世界总产量50%以上，成为全球钢铁生产大国。然而，从“钢铁大国"迈向“钢铁强国"，仍需推动各生产环节的技术创新与设备升级。加热炉作为钢铁轧钢生产的核心热工设备，其燃烧控制的优化正是这一升级进程中的重要环节。在此背景下，武钢集团热轧厂引入激光拉曼光谱气体分析技术，对加热炉煤气热值进行在线监测，显著提升了空燃比的控制精度，在提质、节能、降耗等方面实现了多重突破。

一、核心工艺：加热炉燃烧控制为何离不开精准热值监测？

加热炉的核心任务是将钢坯均匀加热至轧制所需的温度。燃烧控制作为其自动控制体系的核心，关键在于精准把控空燃比（空气与煤气的比例），而煤气热值正是决定空燃比设定的核心依据。同时，武钢等钢铁企业使用的燃料多为高焦混合煤气，其成分复杂且热值波动频繁。因此，为加热炉燃烧控制系统配备在线煤气热值监测设备，提供实时、准确的热值数据，对于提升空燃比的准确性，保障钢坯加热质量、实现生产环节的节能减排具有非常重要的意义。

二、项目需求：长周期运行下的煤气热值监测能力优化升级

武钢集团热轧厂是国内大型轧钢生产基地之一，年产钢坯达千万吨。作为钢铁生产流程的关键环节，现场设有7座加热炉，以高焦混合煤气为主要燃料。煤气热值作为燃烧控制的核心参数，其监测的稳定性直接决定了燃烧效率与生产效能的提升空间。然而，随着运行周期的不断累积，早期投入的红外热值监测设备及11 年前配套建造的防爆预处理单元，因长期运行已出现性能自然衰减和部件老化现象，这在客观上已无法满足其对煤气热值监测的稳定性与响应速度的需求，预处理环节的效能也难以应对日趋复杂的煤气组分。因此，现场加热炉工段的监测配套体系面临着一场系统性的升级。

着眼于产线的长周期高效运行，项目规划为加热炉引入一套能适配复杂工况、运行稳定可靠的热值监测解决方案，通过精准调控空燃比，最终达到提升钢坯加热质量、减少钢坯氧化烧损的目标，保障加热炉持续高效稳定运行。

三、解决方案：基于激光拉曼光谱技术的加热炉煤气热值在线监测系统

针对武钢轧钢厂加热炉煤气监测中存在的气体组分复杂、防爆要求高、预处理难度大等现实痛点，项目最终选用激光拉曼光谱气体分析仪（防爆型）LRGA-6000作为核心监测设备，构建了一套加热炉煤气热值监测系统。

激光拉曼光谱气体分析仪（防爆型）LRGA-6000

1、核心技术原理

该分析技术基于激光拉曼散射原理，通过对待测气体的特征拉曼散射光谱进行增强、收集、处理和识别，并对气体含量进行定量计算，实现多组分气体浓度及热值的全量程在线实时监测，精准契合钢铁行业加热炉煤气的复杂监测需求。

2、核心优势分析

相较于传统红外热值仪，作为该项目核心监测设备，激光拉曼光谱气体分析仪在测量精度、抗干扰能力、运维成本等方面实现了全面的技术突破，其核心优势如下：

以上技术优势确保了设备在高温、高粉尘、组分复杂的钢铁厂工况下仍能保持优异的运行稳定性。

3、三大功能单元协同，保障现场稳定运行

该设备系统主要由预处理单元、控制单元、分析单元三部分组成，专为中低粉尘工作环境设计。系统采用PLC程序控制，可以自动完成3个采样通道之间的切换，实现24小时无人值守操作，极大降低了手动负载，保证了系统的长期稳定，实现了对武钢轧钢厂加热炉煤气热值的精准监测。三大功能单元协同作用如下：

（1）多级预处理装置，保障样气纯净与系统稳定；

（2）智能控制单元，实现监测数据实时可视；

（3）全组分分析单元，精准监测多组分及煤气热值。

主要测量组分及量程：

四、经济效益：从热值精准监测到提质降耗的多重突破

此次激光拉曼光谱气体分析技术在武钢轧钢厂加热炉的成功部署应用，实现了气体组分浓度及热值的精准在线监测，其核心价值体现在：

1. 精准监测，为生产提质增效

系统依托激光拉曼气体特征指纹技术，实时获取高精度、全组分的煤气热值数据，为空燃比的精准测算提供实时、可靠的数据支撑。基于精准的空燃比调控，可有效提升燃料燃烧效率，降低加热炉的停炉时间与频次，显著提高加热炉作业率。该方案从源头解决了原有设备监测不准、数据缺失等痛点，保障了燃烧控制的科学性与准确性，进一步确保钢坯加热质量，规避因加热不均、氧化烧损等问题导致的产品不合格风险，真正实现生产过程的提质增效。

2. 降耗减排，实现经济与环保双赢

在提升生产效能的基础上，燃烧效率的优化直接带来燃料消耗的降低与能源成本的控制，为钢厂创造可观的经济效益。同时，燃烧充分性的提升有效减少排烟量及热损失，降低加热环节的碳排放与污染物生成，精准实现加热环节的节能减排，精准契合钢铁行业绿色发展的需求。该方案以精准监测驱动降耗减排，实现经济效益与环保效益的双赢。

项目现场

五、结语

钢铁行业的数字化、绿色化转型，离不开核心生产环节的技术创新与装备升级。此次激光拉曼热值分析仪在武钢热轧厂的应用，正是这一趋势的生动实践。经现场实测及武汉钢铁研究院专家严格评估，设备监测精度与运行稳定性获得高度认可，后续将优先推广至武钢其余6条加热炉产线。该项目的落地，是激光拉曼技术与钢铁生产需求深度融合的成果，彰显了气体监测设备在钢铁行业节能、提质、降耗中的核心价值。