摘要:热处理炉采用先进的数字脉冲燃烧控制技术来控制温度，具有预热功能的烧嘴经预先调节可保持自身的空然比。在助燃空气压力恒定下，该技术要求燃气的压力随着热值的不同自动调节。
关键词：燃气热值;ＴＦＳ;在线分析;少维护
1热值仪特点及工作原理
1.1热值仪的特点
RBM2213型热值仪能够对燃气的燃烧特性进行快速、精确和连续的测量，不受环境温度和压力的影响，特别适用于燃气成分不容易确定、质量波动较大、要求能够在极短时间内及时调控燃烧过程的场合。
RBM2213热值仪具有手动和自动标定功能，操作方便，维护费用低，提供华白指数、热值、最少空气需求量和燃气密度等4~20mA标准信号供用户进行使用。
RBM2213在工作的时候连续监控燃气压力、空气压力、lambda探头信号、燃气频率、燃气和空气温度，测量信号超量程和火焰信号等。根据检测的结果，热值仪测量过程将完全停止或者在显示器上发出故障信号，具有失压后自动重启，无火焰自动停止和自动温度温度补偿等功能，方便操作和维护人员及时判断并作出响应。
1.2热值仪的组成及工作原理
通常测量燃气热值有燃烧法和成分分析法，RBM2213型热值仪属于燃烧法。它通过测量燃气的密度、温度、流量和废气残氧含量等燃气的物理性质，计算得出所需的测量值。
1.3燃烧型热值仪的技术小结
（１）燃烧型热值仪的结构相对复杂：大容积的多种样气处理部件，使反应速度慢，维护量大；该产品为非防爆型，取样距离远，仪表间要有强通风和报警安全措施。（２）湿法样气处理系统的故障率高，维护困难，广义的干扰误差大。（３）产品运行要消耗大流量的辅助流体、样气和标气：仪表空气３０００Ｌ／ｈ，样气６００Ｌ／ｈ，标准气６瓶／年，以及自来水、高温蒸汽等。（４）只有热值输出信号，没有每个可燃组分含量的信息。
1.4燃烧型热值仪介绍
目前废气热值测量方法大多为燃烧法，燃烧法技术的本质是间接测量法，处理干净的一路样气由密度计检测密度，另一路经过定量与空气在燃烧室充分燃烧（大比例空燃比：空气∶燃气＝２００∶１），铂电阻测量出燃气燃烧前后的温差，再换算成热值。还要用节流孔板检测样气和空气的流速，将孔板测出的差压信号转化为电信号，通过计算来补偿流速的影响偏差，以保证热值检测的准确度。
燃烧型热值仪的样气处理系统相对复杂，必然造成维护困难、维护量大、维护成本高。机柜外有大尺寸的鼓泡稳压器，单就除尘功能而论，就有三级（４０μｍ、１０μｍ、５μｍ），第一级是两个１Ｌ容积的并联过滤器交替运行。该样气处理系统为湿法样气处理技术，水洗涤器要使用自来水，二氧化碳因弱溶于水会有所流失，洗涤水中又有溶解氧释放，这两种影响因素，对热值在线分析会形成影响偏差，可能降低热值检测的准确度。所以仪器的校准必须采用外标法予以弥补。
2ＴＦＳ热值在线分析系统的研制
在线分析系统有三大技术基础：在线分析仪、样气处理系统和软件技术。新型燃气热值仪应达到以下两点要求：（１）热值分析仪要求高稳定性，除热值外还应有样气目标组分分析，仪器为防爆型；（２）样气处理系统要求可靠性高、制造成本低，工程应用少维护；
2．１可调滤波光谱仪（ＴＦＳ）的基本原理
ＴＦＳ由红外测量气室、分光光谱仪（即红外光源）、单一原理的光谱检测器和高端智能化电子线路等组成。分光光谱仪采用法布里－珀罗组件提供特定目标频谱区域高光学展度的高通量、高精度扫描（即扫频），软件技术的光谱处理法和化学计量学运算法则，得出高准确度和稳定的成分分析结果，降低了多种成分之间因光谱的高度重叠所造成的交叉干扰，同时还有效补偿了由于压力、流速、温度变化所引起的光谱非线性变化，很好实现了抗广义干扰。
根据仪器的基本原理，设计如图1所示的检测装置。
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图1ＴＦＳ结构示意图
该仪器由光源、分光镜、旋转滤镜片、待检测气室和光强检测器５部分组成，当光源产生的光通过分光镜后，此时的旋转滤镜片会围绕Ａ点旋转，旋转的角度不同从而导致分光镜出来的光的入射角度发生变化，最终影响出射光的波长，达到波长可调制的目的。根据比尔朗伯定律，右端的光强检测器会检测出经过待检测气体吸收后的光强如公式（１）。
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其中：
Ｉ０为初始光照强度；
Ｉｖ为被检测气体吸收过后的光照强度；
ａ（ｖ）为吸收系数；
ｃ为样气浓度；
Ｌ为检测气室的长度。
依据公式（１），可计算出被检测出目标气体组分的浓度Ｃ，再根据组分浓度计算出燃气热值。使用该种方法可以使ＴＦＳ的频谱覆盖范围变宽，包括紫外ＵＶ、近红外ＩＲ等，能够实现多组分高准确度在线分析。检测波段分布见图2。
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图2ＴＦＳ检测波段
2.2ＴＦＳ的主要技术优势
（１）ＩＩ区防爆证书，防护级别ＩＰ６６，可用于防爆现场。
（２）抗狭义干扰和抗广义干扰的能力强，无线性误差的困扰。
（３）仪器具有高稳定性，克服了烃类组分图谱的重叠性困扰，具有独特的“指纹”特性，在线分析的选择性好。
（４）环境适应能力强，少维护，可以远程操作，恶劣环境也能做到无人值守。
（５）针对Ｃ１－Ｃ５的工程用途，可作为工业色谱替代方案供选择。
（６）勿需使用载气、燃料气、辅助流体水和高温蒸汽等，后期维护成本低。
（７）热值在线分析的准确度高（在美国验证试验的最大相对误差是０．１３％），同时还能准确分析燃气目标组分的含量（例如Ｃ１－Ｃ５以及ＣＯ、ＣＯ２、Ｈ２Ｓ等）。
结论
根据目前能源工业发展急需的燃气热值测量，研制基于ＴＦＳ可调滤波红外光谱检测检测原理的新型工业燃气热值在线分析系统，具有检测精度高、稳定性好，工程应用少维护等优点，废气余热综合项目上为期４个月的运行稳定，相对于传统燃烧型热值检测系统优势较为明显，与同机组的日本横河分析系统的数据吻合度较高，最大相对误差为２．３７％。ＣＫＳ－２２００型燃气热值在线分析系统为工业废气综合利用提供了新的解决方案。
参考文献
［１］金义忠，姜培刚．在线分析系统基础理论和整体优化设计的探索研究［Ｃ］．第六届在线分析仪器应用及发展国际论坛论文集，２０１３：１５１－１５９．
［２］金义忠、唐德东、杨永龙、孙小媛、李清玲、张恒健．可调谐滤波红外光谱仪（ＴＦＳ）工程应用技术优势的综合分析［Ｃ］．第九届在线分析仪器应用及发展国际论坛论文集：２０１６：２０７－２１３．