国产氧化锆氧量分析仪在瓦卢瑞克环形天然气加热炉的应用案例

摘要

环形加热炉是特种钢管制造核心热工设备，以天然气为燃料，炉内氧含量是燃烧控制、节能降耗、产品质量管控、安全生产的关键参数。瓦卢瑞克（中国）有限公司环形加热炉原有进口德国品牌氧分析仪，长期存在维护成本高、备件采购周期长等痛点。安徽天分仪表有限公司自 2017 年起与瓦卢瑞克开展深度技术合作，以TF-WSPZOBXL8200 氧化锆氧量分析仪逐步替代原有进口品牌设备，经过多年现场连续运行验证，设备测量精准、运行稳定，成功实现外资高端冶金炉窑装备的国产替代，为国内冶金环形加热炉氧含量在线监测提供成熟国产化解决方案。

关键词：氧化锆氧量分析仪；环形加热炉；天然气燃烧；氧含量在线监测；冶金炉窑；国产替代；氧量分析系统

1 项目背景

瓦卢瑞克（Vallourec）是全球知名高端无缝钢管外资制造企业，旗下生产线配置多套大型环形加热炉，采用天然气作为燃料，用于钢管坯料加热。环形加热炉属于连续式高温工业炉，炉内燃烧工况复杂，温度波动大，烟气含有粉尘、水汽，对氧分析仪的测量精度、长期稳定性、耐工况能力都提出严苛要求。

项目前期，该环形加热炉配套使用德国进口品牌氧气分析仪，在长期生产使用中逐步暴露一系列问题：

1. 进口设备采购成本高，传感器、备件订货周期漫长，一旦部件损坏，会影响炉窑燃烧调节，存在停机风险；
2. 现场运维门槛高，原厂售后响应慢，现场维护需要依赖国外技术支持；
3. 整机系统配套灵活性差，难以适配现场工况微调需求。

为降低生产运维成本，保障加热炉连续稳定生产，瓦卢瑞克启动氧分析仪国产化替换选型工作。安徽天分仪表作为专业氧化锆氧量分析仪生产厂家，2017 年开启项目对接，历经多轮技术交流、现场工况勘测、方案设计、样机测试，第一套氧化锆氧量分析系统成功落地环形加热炉现场，开启进口设备分步替换工作。

2 工况分析与方案设计

2.1 现场工况特点

• 炉型：环形加热炉，燃料：天然气；
• 监测目的：实时监测烟气氧含量，优化空燃比，实现天然气节能燃烧，控制氧化烧损，保障钢管坯料热处理品质；
• 烟气特点：高温烟气，含微量粉尘、水蒸气，工况波动大；
• 测量需求：在线连续氧含量检测，4-20mA 信号上传 DCS 系统，具备长期稳定、免频繁维护能力。

2.2 天分仪表 TF-WSPZOBXL8200 氧气分析仪系统方案

针对瓦卢瑞克环形加热炉天然气燃烧工况，安徽天分仪表定制TF-WSPZOBXL8200  氧化锆氧量分析成套系统，整套设备由氧化锆探头、仪表控制箱、预处理组件、转子流量计、阀门组件集成在一体化控制柜内。

1. 核心测量单元：氧化锆传感器，直接插入炉体烟道取样检测，响应速度快，实时采集烟气氧浓度；量程 0~25% O₂，完全匹配加热炉燃烧监测需求；
2. 信号输出：标准 4-20mA 模拟量输出，可无缝对接工厂原有 DCS 控制系统，数据实时上传中控；
3. 人机交互：彩色液晶显示屏，同时显示氧含量、温度等参数，本地就地查看数据，支持参数设置、校准功能；
4. 气路组件：配套转子流量计、吹扫阀件，实现探头防积灰吹扫，减少烟气粉尘污染探头，延长传感器使用寿命，降低现场维护工作量；
5. 柜体防护：工业级户外 / 车间控制柜，适应冶金车间高温、粉尘、振动的恶劣工业环境。

整套系统无需复杂预处理，安装便捷，适配原有设备安装点位，旧表拆除后可直接就位，大幅降低现场改造施工量，不影响加热炉连续生产。

3 现场应用效果

自 2017 年首台设备投运，天分仪表氧化锆氧量分析仪在瓦卢瑞克环形天然气加热炉现场持续稳定运行，多年现场实测验证：

1. 测量精准可靠：氧含量检测数据稳定，与实验室比对误差小，可以真实反馈炉内天然气燃烧状态，为空燃比调节提供可靠依据；
2. 设备稳定性强：适应环形加热炉复杂烟气工况，抗粉尘、抗温度波动能力强，故障率低，减少仪表停机检修频次；
3. 运维成本大幅下降：国产设备采购成本远低于进口品牌，备件现货供应，国内技术团队快速响应，现场校准、故障处理高效，解决进口设备售后慢、备件贵难题；
4. 产品逐步替换落地：首台设备成功验证后，瓦卢瑞克对天分仪表氧量监测系统高度认可，陆续将生产线其余点位原有德国品牌氧分析仪分批替换为安徽天分仪表氧化锆氧量分析仪，实现多台仪表国产化落地。

通过这套在线氧监测系统，瓦卢瑞克环形加热炉实现天然气空燃比精细化调控，有效减少燃料浪费，降低钢坯氧化烧损，提升成品管材品质，同时保障炉窑安全生产。外资高端冶金企业多年持续采购，充分证明国产氧化锆氧量分析仪在高端工业炉窑场景，完全可以替代进口品牌。

4 项目总结与行业价值

本案例是国产氧化锆氧量分析仪在大型外资冶金环形天然气加热炉成功进口替代典型项目。安徽天分仪表从前期技术对接、现场勘测、定制方案设计，到设备制造、现场调试、长期售后，全流程为客户提供一站式氧量监测解决方案，打破国外品牌在高端冶金炉窑氧分析领域的垄断。

环形加热炉、台车炉、辊道窑、热处理炉等工业炉，燃烧优化都离不开氧含量在线监测。安徽天分仪表作为国内专业氧化锆氧量分析仪厂家，深耕氧量检测领域，产品广泛应用于冶金、热处理、锂电、锅炉、石化等行业，可根据不同炉型、燃料（天然气、煤气、生物质等）定制成套氧分析系统。

在工业装备国产化大趋势下，我们持续打磨氧化锆氧量分析仪产品性能，坚持高稳定性、高精度、高性价比，为广大工业企业提供可替代进口的烟气在线氧监测解决方案，助力工业炉窑节能增效，降低设备采购与运维成本。

安徽天分仪表有限公司，专业生产氧化锆氧量分析仪、微量氧分析仪，提供成套气体分析系统定制、现场勘测、方案设计、上门调试一站式服务，欢迎各行业客户技术咨询与现场考察。