在大型鋼鐵企業(yè)高爐運行中，熱風(fēng)爐作為提供高溫?zé)犸L(fēng)的核心設(shè)備，其燃燒效率直接關(guān)系著能源成本與環(huán)境排放。然而長久以來，熱風(fēng)爐燃燒控制面臨著一個關(guān)鍵難題：如何實時準(zhǔn)確掌握爐膛內(nèi)的燃燒狀態(tài)？

傳統(tǒng)控制系統(tǒng)采用煤氣量與空氣量的理論配比值作為調(diào)節(jié)參數(shù)，但在多變的工況條件下，操作人員難以動態(tài)維持理想空燃比。這導(dǎo)致燃燒效率低下，能源浪費嚴(yán)重，煙氣污染物排放增加。直至氧化鋯氧分析儀的出現(xiàn)，為熱風(fēng)爐裝上了“智慧之眼”，讓不可見的燃燒過程變得透明可控。

熱風(fēng)爐燃燒控制的困境

鋼廠熱風(fēng)爐起初設(shè)計的燃燒控制系統(tǒng)，大多采用煤氣量和空氣量的理論燃燒配比值作為主調(diào)節(jié)參數(shù)。但在實際生產(chǎn)中，煤氣熱值波動、壓力變化、閥門特性差異等多重因素疊加，使操作人員很難將煤氣量和空氣量保持在理想配比狀態(tài)。

這種“盲調(diào)”模式導(dǎo)致控制效果低下，熱風(fēng)爐燃燒效率遠低于設(shè)計值。空氣過剩或不足的現(xiàn)象交替發(fā)生：當(dāng)空氣量過大時，多余空氣不參與燃燒卻帶走大量熱量；當(dāng)空氣量不足時，燃料無法充分燃燒，產(chǎn)生大量一氧化碳等污染物。

據(jù)熱工測試數(shù)據(jù)，僅因空燃比失調(diào)導(dǎo)致的能源損失就占熱風(fēng)爐總能耗的8%-15%。這不僅增加生產(chǎn)成本，更與綠色鋼鐵的發(fā)展目標(biāo)背道而馳。

在熱風(fēng)爐應(yīng)用中，氧化鋯探頭直接插入煙道，其內(nèi)側(cè)暴露于空氣，外側(cè)接觸高溫?zé)煔?。氧濃度差轉(zhuǎn)化為電信號，經(jīng)變送器處理后實時輸出氧含量百分比。

系統(tǒng)輸出4-20mA標(biāo)準(zhǔn)信號傳輸至主控室，結(jié)合PLC實現(xiàn)“固定煤氣量，調(diào)節(jié)空氣量”的自動控制策略。當(dāng)氧含量高于設(shè)定值，自動調(diào)小助燃空氣閥；當(dāng)氧含量低于設(shè)定值，則增加鼓風(fēng)量。

氧化鋯分析儀安裝后，熱風(fēng)爐氧含量控制精度達到±0.1%。這為操作人員提供了準(zhǔn)確的量化調(diào)節(jié)依據(jù)。

熱效率提升：通過將煙氣氧含量穩(wěn)定控制在1.2%-1.8%理想?yún)^(qū)間，排煙熱損失降低35%，熱效率提高3%-5%。

燃料節(jié)約：氧含量每降低1%，煤氣消耗減少1%-3%，單座熱風(fēng)爐年節(jié)約煤氣價值超百萬元。

減排效果：低氧燃燒抑制NOx生成，同時減少不完全燃燒產(chǎn)生的CO，煙氣污染物總量下降15%-25%。