退火爐煙氣氧含量如何監(jiān)測(cè)
退火爐是半導(dǎo)體、冶金行業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備,按熱源分電熱、燃煤、天然氣、煤氣等類(lèi)型(其中自備煤氣發(fā)生爐的煤氣退火爐占比超60%,為降能耗提環(huán)保,依據(jù)GB/T 13234-2018《用能單位節(jié)能量計(jì)算方法》可知煙氣氧含量監(jiān)測(cè)是核心,那么
退火爐煙氣氧含量如何監(jiān)測(cè)呢?退火爐煙氣氧含量監(jiān)測(cè)通常采用
熱處理爐煙氣氧化鋯氧氣濃度在線分析儀,在煙道或爐膛出口連續(xù)測(cè)量O?體積分?jǐn)?shù),通過(guò)實(shí)時(shí)反饋燃燒過(guò)剩空氣系數(shù),實(shí)現(xiàn)燃料精準(zhǔn)調(diào)節(jié)、能耗下降和污染物減排,已成為燃?xì)?、煤氣及燃油退火爐的標(biāo)準(zhǔn)配置。
為什么退火爐必須監(jiān)測(cè)煙氣中的氧含量?退火爐的本質(zhì)是高溫燃燒與受控氣氛處理設(shè)備。無(wú)論是電熱退火爐,還是燃煤、燃油、天然氣、煤氣退火爐,其燃燒狀態(tài)都會(huì)直接影響溫度均勻性、材料性能和運(yùn)行成本。
從燃燒機(jī)理看,氧含量與以下指標(biāo)高度相關(guān):
★燃燒效率:過(guò)??諝庀禂?shù)每提高0.1,熱效率通常下降約1%~2%
★燃料消耗:氧含量過(guò)高意味著熱量隨煙氣排放
★污染物生成:低氧易生成CO,高氧易增加NOx
《GB/T 13271-2014 鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》及《HJ 75-2017 固定污染源煙氣(SO?、NOx、顆粒物)連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》均明確指出,氧含量是煙氣分析和排放折算的重要基準(zhǔn)參數(shù)。
退火爐煙氣中氧含量一般控制在什么范圍?不同燃料和爐型,推薦控制范圍并不相同,但工業(yè)上已有成熟經(jīng)驗(yàn)區(qū)間:
★煤氣退火爐1.5%~3%
★燃油退火爐3%~5%
★燃煤退火爐4%~8%
當(dāng)氧含量低于該區(qū)間,容易出現(xiàn)不完全燃燒,CO濃度快速上升;當(dāng)氧含量長(zhǎng)期高于上限,能耗增加,熱效率下降明顯。多項(xiàng)行業(yè)統(tǒng)計(jì)表明,通過(guò)閉環(huán)氧含量控制,燃料消耗可下降 3%~8%。
退火爐煙氣氧含量通常如何實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)?退火爐屬于連續(xù)運(yùn)行設(shè)備,工況變化快,單點(diǎn)人工檢測(cè)無(wú)法反映真實(shí)燃燒狀態(tài)。目前主流方式是在線式煙氣氧含量分析,直接安裝于煙道或爐后。
常見(jiàn)監(jiān)測(cè)方式包括:
★氧化鋯原位式分析
★抽取式氧分析系統(tǒng)
其中,氧化鋯原位式技術(shù)因響應(yīng)快、維護(hù)量小,在高溫退火爐中應(yīng)用最廣。
氧化鋯氧含量分析的原理是什么?氧化鋯傳感器基于固體電解質(zhì)原理,在高溫下,氧濃度差會(huì)在兩側(cè)產(chǎn)生電勢(shì)差,該電勢(shì)與氧分壓呈對(duì)數(shù)關(guān)系。
其核心優(yōu)勢(shì)包括:
★工作溫度可達(dá) 600~800℃
★響應(yīng)時(shí)間通常 ≤5秒
★量程覆蓋 0~25% O?
★不依賴(lài)化學(xué)消耗試劑
這使其非常適合煤氣退火爐、天然氣退火爐等高溫、連續(xù)燃燒場(chǎng)景。
實(shí)際工程中有沒(méi)有成熟的工程化解決方案?以贏潤(rùn)集團(tuán)研發(fā)生產(chǎn)的ERUN-QZ9220
在線式氧化鋯氧含量分析儀為例,其在退火爐領(lǐng)域的典型應(yīng)用包括:
★連續(xù)在線監(jiān)測(cè)煙氣氧濃度
★直接安裝于高溫?zé)煹?br />★輸出 4–20mA 或 RS485 信號(hào)
★與DCS或PLC聯(lián)動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)燃比
通過(guò)實(shí)時(shí)反饋氧含量變化,系統(tǒng)可自動(dòng)調(diào)整助燃風(fēng)量,實(shí)現(xiàn)燃燒穩(wěn)定運(yùn)行。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用反饋,該類(lèi)方案在煤氣退火爐中可實(shí)現(xiàn)年節(jié)能 5%以上。
以上就是關(guān)于
退火爐煙氣氧含量如何監(jiān)測(cè)的相關(guān)介紹,退火爐煙氣氧含量監(jiān)測(cè)核心并不在“是否安裝
熱處理爐煙氣氧化鋯氧氣濃度在線分析儀”,而在于能否實(shí)現(xiàn)連續(xù)、真實(shí)、可用于控制的氧含量數(shù)據(jù)。只有將傳感技術(shù)、安裝位置、控制邏輯和國(guó)家規(guī)范協(xié)同考慮,退火爐的燃燒效率、產(chǎn)品質(zhì)量和環(huán)保表現(xiàn)才能同時(shí)得到保障。