解析氧化鋯氧量分析儀工作原理處理方法

氧化鋯氧量分析儀(ZirconiaOxygenAnalyzer)，又稱氧化鋯氧分析儀、氧化鋯分析儀、氧化鋯氧量計(jì)、氧化鋯氧量表，主要用于測(cè)量燃燒過(guò)程中煙氣的含氧濃度，同樣也適用于非燃燒氣體氧濃度測(cè)量。在傳感器內(nèi)溫度恒定的電化學(xué)電池產(chǎn)生一個(gè)毫伏電勢(shì)，這個(gè)電勢(shì)直接反應(yīng)出煙氣中含氧濃度值。將此分析儀應(yīng)用于燃燒監(jiān)視與控制，將有助于充分燃燒，減少CO2、SOx及NOx的排放，從而為防止變暖及空氣污染做出貢獻(xiàn)。同時(shí)，氧化鋯氧量分析儀還可用于氣氛控制，控制工藝生產(chǎn)過(guò)程;采用兩只探頭測(cè)出干氧、濕氧可以換算出水分含量。

　　基本簡(jiǎn)介

　　氧化鋯氧量分析儀(ZirconiaOxygenAnalyzer)，又稱氧化鋯氧分析儀、氧化鋯分析儀、氧化鋯氧量計(jì)、氧化鋯氧量表，主要用于測(cè)量燃燒過(guò)程中煙氣的含氧濃度，同樣也適用于非燃燒氣體氧濃度測(cè)量。在傳感器內(nèi)溫度恒定的電化學(xué)電池產(chǎn)生一個(gè)毫伏電勢(shì)，這個(gè)電勢(shì)直接反應(yīng)出煙氣中含氧濃度值。將此分析儀應(yīng)用于燃燒監(jiān)視與控制，將有助于充分燃燒，減少CO2、SOx及NOx的排放，從而為防止變暖及空氣污染做出貢獻(xiàn)。同時(shí)，氧化鋯氧量分析儀還可用于氣氛控制，控制工藝生產(chǎn)過(guò)程;采用兩只探頭測(cè)出干氧、濕氧可以換算出水分含量。

　　氧化鋯氧量分析儀廣泛應(yīng)用于多種行業(yè)的燃燒監(jiān)視與控制過(guò)程，并且?guī)椭餍袠I(yè)領(lǐng)域取得了相當(dāng)可觀的節(jié)能效果。應(yīng)用領(lǐng)域包括能耗行業(yè)，如鋼鐵業(yè)、電子電力業(yè)、石油化工業(yè)、制陶業(yè)、造紙業(yè)、食品業(yè)、紡織品業(yè)，還包括各種燃燒設(shè)備，如焚燒爐、中小型鍋爐等、

　　氧含量監(jiān)測(cè)

　　隨著人們環(huán)保和節(jié)能意識(shí)的逐漸提高，眾多大中型企業(yè)如鋼鐵冶金、石油化工、火力發(fā)電廠等，已將提高燃燒效率、降低能源消耗、降低污染物排放、保護(hù)環(huán)境等作為提高產(chǎn)品質(zhì)量和增強(qiáng)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)能力的重要途徑。鋼鐵行業(yè)的軋鋼加熱爐、電力行業(yè)的鍋爐等燃燒裝置和熱工設(shè)備，是各行業(yè)的能源消耗大戶。因此，如何測(cè)量和提高燃燒裝置的燃燒效率、確定zui jia燃燒點(diǎn)，是十分令人關(guān)心的。

　　zui jia燃燒點(diǎn)

　　供給加熱爐、鍋爐等加熱設(shè)備的燃料燃燒熱并不是全部被利用了。以軋鋼加熱爐或鍋爐為例，有效熱是為了使物料加熱或熔化(以及工藝過(guò)程的進(jìn)行)所必須傳入的熱量，爐子煙氣帶走的物理熱是熱損失中主要部分。當(dāng)鼓風(fēng)量過(guò)大時(shí)(即空燃比α偏大)，雖然能使燃料充分燃燒，但煙氣中過(guò)剩空氣量偏大，表現(xiàn)為煙氣中O2含量高，過(guò)?？諝鈳ё叩臒釗p失Q1值增大，導(dǎo)致熱效率η偏低。與此同時(shí)，過(guò)量的氧氣會(huì)與燃料中的S、煙氣中的N2反應(yīng)生成SO2、NOX等有害物質(zhì)。而對(duì)于軋鋼加熱爐，煙氣中氧含量過(guò)高還會(huì)導(dǎo)致鋼坯氧化鐵皮增厚，增加氧化燒損。

　　當(dāng)鼓風(fēng)量偏低時(shí)(即空燃比α減小)，表現(xiàn)為煙氣中O2含量低，CO含量高，雖說(shuō)排煙熱損失小，但燃料沒(méi)有*燃燒，熱損失Q2增大，熱效率η也將降低。另外，煙囪也會(huì)冒黑煙而污染環(huán)境。

　　所謂提高燃燒效率，就是要適量的燃料與適量的空氣組成恰當(dāng)比例進(jìn)行燃燒。熱效率與煙氣中的CO、O2、CO2含量以及排煙溫度、供熱負(fù)荷、霧化條件等因素有關(guān)。因此，可通過(guò)測(cè)量并控制煙道氣體中CO、O2、CO2的含量來(lái)調(diào)節(jié)空氣消耗系數(shù)λ，來(lái)達(dá)到高燃燒效率。

　　熱磁式

　　其原理是利用煙氣組分中氧氣的磁化率特別高這一物理特性來(lái)測(cè)定煙氣中含氧量。氧氣為順磁性氣體(氣體能被磁場(chǎng)所吸引的稱為順磁性氣體)，在不均勻磁場(chǎng)中受到吸引而流向磁場(chǎng)較強(qiáng)處。在該處設(shè)有加熱絲，使此處氧的溫度升高而磁化率下降，因而磁場(chǎng)吸引力減小，受后面磁化率較高的未被加熱的氧氣分子推擠而排出磁場(chǎng)，由此造成"熱磁對(duì)流"或"磁風(fēng)"現(xiàn)象。在一定的氣樣壓力、溫度和流量下，通過(guò)測(cè)量磁風(fēng)大小就可測(cè)得氣樣中氧氣含量。由于熱敏元件(鉑絲)既作為不平衡電橋的兩個(gè)橋臂電阻，又作為加熱電阻絲，在磁風(fēng)的作用下出現(xiàn)溫度梯度，即進(jìn)氣側(cè)橋臂的溫度低于出氣側(cè)橋臂的溫度。不平衡電橋將隨著氣樣中氧氣含量的不同，輸出相應(yīng)的電壓值。

　　熱磁式氧分析儀雖然具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于制造和調(diào)整等優(yōu)點(diǎn)，但由于其反應(yīng)速度慢、測(cè)量誤差大、容易發(fā)生測(cè)量環(huán)室堵塞和熱敏元件腐蝕嚴(yán)重等缺點(diǎn)，已逐漸被氧化鋯氧分析儀所取代。

　　主要特點(diǎn)

　　1、傳感器氧化鋯鋯頭采用高溫陶瓷焊接技術(shù)，避免了熱應(yīng)力破壞。

　　2、氧化鋯探頭采用全321不銹鋼(1Cr18Ni9Ti)護(hù)套，具有的耐磨及耐蝕性。

　　3、直插式:無(wú)需取樣系統(tǒng)，響應(yīng)快，有效的降低煙氣中灰份堵塞。

　　4、熱擴(kuò)散參比:無(wú)需專門(mén)的參比空氣泵，使用維護(hù)簡(jiǎn)單。

　　5、雙參數(shù)設(shè)計(jì):克服國(guó)產(chǎn)氧化鋯性能離散性，測(cè)量準(zhǔn)確，延長(zhǎng)使用壽命。

　　6、工況在線校準(zhǔn):準(zhǔn)確可靠，單標(biāo)氣在線校準(zhǔn)方便，工況點(diǎn)可直接標(biāo)定，測(cè)量。

　　7、熱惰性保護(hù):安裝方便，可熱安裝，對(duì)停啟爐適應(yīng)性強(qiáng)。

　　8、元件可拆:元件更換方便，便于維修，降低使用成本。

　　9、多功能顯示:氧含量(%);氧電勢(shì);溫度，本底電勢(shì)參數(shù)數(shù)顯直觀方便

　　10、雙量程:同時(shí)具有0-10%和0-20.6%雙量程，測(cè)量范圍廣。

　　11、雙輸出:同時(shí)具有開(kāi)關(guān)量節(jié)點(diǎn)輸出和4-20mA兩檔輸出。

　　12、負(fù)載大:750歐/4-20mA,便于遠(yuǎn)程安裝。

　　13、本底電勢(shì)可調(diào)，調(diào)節(jié)范圍寬，可隨時(shí)檢查元件老化等參數(shù)。

　　14、全浮式設(shè)計(jì):共模輸入，抗電場(chǎng)干擾性強(qiáng)，無(wú)需地線，安裝方便。

　　15、產(chǎn)品系列化適應(yīng)性強(qiáng):可適用于燃?xì)?、燃油、燃煤各種爐型。測(cè)量溫度從室溫至1400度均可選擇到合適的型號(hào)。

　　氧化鋯氧分析儀的故障現(xiàn)象和處理方法

　　氧化鋯氧分析儀的故障現(xiàn)象和處理方法

　　一、故障現(xiàn)象儀表示值偏低。

　　原因1:樣氣中可能存在可燃?xì)怏w。氧化鋯固體電解質(zhì)工作在600~850度高溫下，如果樣氣中存在碳?xì)浠衔锏瓤扇冀M分，將發(fā)生燃燒反應(yīng)而耗氧，故導(dǎo)致儀表示值偏低。

　　處理方法:抽樣檢查樣氣，如果樣氣中的確有可燃?xì)怏w存在，則應(yīng)調(diào)整工況除去可燃?xì)怏w，或者在樣氣中加裝凈化器除去可燃?xì)怏w組分。

　　原因2:探頭過(guò)濾器堵塞、氣阻增大，影響被測(cè)氣體中氧分子的擴(kuò)散速度。

　　處理方法:反向吹掃、清洗過(guò)濾器，如果不能疏通，則更換過(guò)濾器。

　　原因3:爐溫過(guò)高。

　　處理方法:檢查校正爐溫。

　　原因4:量程電勢(shì)偏高。

　　處理方法:利用給定電勢(shì)差校正量程電勢(shì)。

　　二、故障現(xiàn)象儀表示值偏高

　　原因1:鋯管破裂漏氣。

　　處理方法:檢查更換鋯管。

　　原因2:鋯管產(chǎn)生小裂紋，導(dǎo)致電極部分短路滲透。

　　處理方法:檢查更換。

　　原因3:鋯管老化。

　　處理方法:測(cè)量鋯管內(nèi)阻，方法是在儀表規(guī)定的工作溫度下，用數(shù)字萬(wàn)用表檢測(cè)兩電極引線間的阻值，一支新的鋯管內(nèi)阻應(yīng)小于50歐姆，如果鋯管內(nèi)阻大于100歐姆時(shí)，可適當(dāng)提高爐溫繼續(xù)使用。若儀表誤差過(guò)大，超出允許誤差范圍時(shí)，應(yīng)更換鋯管。

　　原因4:爐溫過(guò)低，造成鋯管內(nèi)阻過(guò)高。

　　處理方法:檢查校正爐溫。

　　三、故障現(xiàn)象儀表無(wú)指示。

　　原因1:電爐未加熱。

　　處理方法:檢查溫度控制電路的加熱器、熱電耦等，找出電爐不加熱的原因，處理之。

　　原因2:信號(hào)輸出回路開(kāi)路。

　　處理方法:檢查輸出回路接線，確保接觸良好。

　　原因3:鋯管多孔鉑電極斷路。

　　處理方法:用數(shù)字萬(wàn)用表檢查鋯管內(nèi)阻，在儀表規(guī)定的工作溫度下，如果鋯管兩電極引線間的阻值大于100歐姆，則應(yīng)更換鋯管。

　　四、故障現(xiàn)象儀表無(wú)論置于任何一檔，示值均指示滿量程。

　　原因1:電極信號(hào)接反。

　　處理方法:正確連接。

　　原因2:鋯管電極脫落，或經(jīng)長(zhǎng)期使用后鉑電極蒸發(fā)。

　　處理方法:檢查鋯管兩極間電阻，如果超過(guò)100歐姆，則應(yīng)更換鋯管。

　　五、故障現(xiàn)象表頭指針抖動(dòng)。

　　原因1:放大器放大倍數(shù)過(guò)高。

　　處理方法:檢修放大器，調(diào)整放大倍數(shù)。

　　原因2:接線接觸不良。

　　處理方法:檢查并緊固接線端子。

　　原因3:插接件接觸不良。

　　處理方法:清洗插接件。

　　六、故障現(xiàn)象輸出信號(hào)波動(dòng)大

　　原因1:取樣點(diǎn)位置不合適。

　　處理方法:和工藝配合檢查、更改取樣點(diǎn)位置。

　　原因2:燃燒系統(tǒng)不穩(wěn)定，超負(fù)荷運(yùn)行或有明火沖擊鋯管，氣樣流量變化大。

　　處理方法:和工藝配合檢查，調(diào)整工藝參數(shù)，檢查、更換氣路閥件。

　　原因3:樣氣帶水并在鋯管中汽化。

　　處理方法:檢查樣氣有無(wú)冷凝水或水霧，鋯管出口稍向下傾斜改進(jìn)樣氣預(yù)處理系統(tǒng)。

　　工作原理

　　氧傳感器的關(guān)鍵部件是氧化鋯，在氧化鋯元件的內(nèi)外兩側(cè)涂上多孔性鉑電極制成氧濃度差電池。它位于傳感器的頂端。為了使電池保持額定的工作溫度，在傳感器中設(shè)置了加熱器。用氧分析儀內(nèi)的溫度控制器控制氧化鋯溫度恒定。氧化鋯氧量分析儀的構(gòu)成是由氧傳感器(又稱氧探頭、氧檢測(cè)器)、氧分析儀(又稱變送器、變送單元、轉(zhuǎn)換器、分析儀)以及它們之間的連接電纜等組成。