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氧化锆氧量计气体分析仪

氧化锆氧量计气体分析仪
产品时间:2020-03-28
氧化锆氧量计气体分析仪主要用于发电厂、炼油厂、钢铁厂、化工厂、轻纺印染厂、食品加工厂、等企业。

       南京吉帆自动化科技有限公司专注于化锆氧量分析仪变送器压力表流量计水位计双金属温度计热电阻热电偶炉膛工业电视系统汽包水位监视系统生产加工实验室成套的设计、研发;传感设备、测量系统、气体检测及分析设备、输配电控制设备及系统销售;电气成套设备、环保设备及材料、建筑材料、电缆光缆、实验设备、安防产品、会议音响工程、多媒体展厅工程的设计、施工。公司本着以质量求生存,以质量求发展,向质量要效益的原则服务于广大用户朋友。

 

氧化锆氧量计气体分析仪

一、氧化锆氧量计气体分析仪的使用场合

        该传感器适用于锅炉、窑炉、石油、化工、发电厂等需用煤、油等加热燃烧的炉膛及烟道,氧含量的测量,能准确、快速的反映炉膛燃烧时的即时氧含量。可及时有效的控制烟道挡板、油门、风门等,对提高燃烧热效率、节约能源、减少污染有明显的作用。氧化锆探头插入点的烟道必须为负压,因为氧化锆探头的参比气为空气,是自然流动的,烟道必须为负压才可以使空气吸入探头产生电势。

  二、设计位置及数量

       氧量是锅炉实现经济燃烧的重要参数,因此要求测量准确。实际上锅炉不同位置的氧量是不同的,因此一台锅炉应设计2~4台氧分析器。一般实现热控自动化的锅炉至好要设计4台。尚未实现热控自动化的锅炉,670t/h以下的锅炉设计左、右2台

  三、安装位置的选择

       探头本身由分析仪加热至700℃,但经过实践证明,安装点烟气温度过高会缩短探头使用寿命,又因烟气不稳定而导致氧量波动大;安装点烟气温度过低,会造成低温腐蚀(SO2和SO3蒸汽)同样会使探头寿命缩短,一般位于省煤器至引风机之间。除此以外,安装点要求烟气流通好,便于操作。切忌将安装点位置选择在死角位置和烟道缩口处。同时安装点位置要考虑水气少、灰尘少的位置。

  四、氧化锆分析仪与氧化锆探头的连接

      氧化锆探头和分析仪上各有6个接线端子,分别为: ① 氧势+、氧势-  ② 热偶+、热偶-  ③  加热、加热

                          
1、探头 2、变送器 3、炉体法兰  4、三对连线(自备) 5、过滤器    

  ①仪表氧势+ 接 探头氧势+,仪表氧势- 接 探头氧势-,这二根线敷设在穿线管A内,线采用1.5mm2屏蔽线。

  ②仪表热偶+ 接 探头热偶+,仪表热偶- 接 探头热偶-,这二根线敷设在穿线管A内(可以与氧势线同管),采用K分度补偿导线。

  ③二个加热端子不分正负级,用2.0mm2导线,使探头与仪表对接,敷设于B管内(切忌不可敷设到A管内,避免信号干扰)。

 注意事项:K分度补偿导线在连接仪表与探头时,正负级不能接反,否则会造成损失。

  五、氧化锆传感器的测量原理以及结构特点:

      氧化锆传感器的核心构件是氧化锆固体电解质,氧化锆固体电解质是由多元氧化物组成的。常用的这类电解质有ZrO2·Y2O3,它由二元氧化物组成,其中,ZrO2称为基体,Y2O3称为稳定剂。ZrO2在常温下是单斜晶体,在高温下它变成立方晶体(萤石型),但当它冷却后又变为单斜晶体,因此纯氧化锆的晶型是不稳定的。所以当在ZrO2中掺人一定量的稳定剂Y2O3时,由于Y3+置换了Zr4+的位置,一方面在晶体中留下了氧离子空穴,另一方面由于晶体内部应力变化的原因,该晶体冷却后仍保留立方晶体,因此又称它为稳定氧化锆。据上分析,稳定氧化锆在高温下(650℃以上)是氧离子的良好导体。

      典型的氧化锆传感器是
                                   Pt,P''O2│ZrO2·Y2O3│P'O2,Pt
      在上述电池中,Pt表示两个铂电极,它是涂制在氧化锆电解质的两边,两种氧分压为P''O2和P'O2的气体分别通过电解质的两边。作为氧传感器,其中P''O2是参比气,例如通人空气(20.6%O2),P'O2是待测气,例如通入烟气。在高温下,由于氧化锆电解质是良好的氧离子导体,上述电池便是一个典型的氧浓差电池。
      在高温下(650---850℃),氧就会从分压大的P''O2一侧向分压小的P'O2侧扩散,这种扩散,不是氧分子透过氧化锆从P''O2侧到P'O2侧,而是氧分子离解成氧离子后,通过氧化锆的过程。在750℃左右的高温中,在铂电极的催化作用下,在电池的P''O2侧发生还原反应,一个氧分子从铂电极取得4个电子,变成两个氧离子(O2-)进入电解质,即:O2(P''O2)+4e→2O2-

       P''O2侧铂电极由于大量给出电子而带正电,成为氧浓差电池的正极或阳极。这些氧离子进入电解质后,通过晶体中的空穴向前运动到达右侧的铂电极,在电池的P'O2侧发生氧化反应,氧离子在铂电极上释放电子并结合成氧分子析出,即:
2O2--4e→O2(P'O2)
      P'O2侧铂电极由于大量得到电子而带负电,成为氧浓差电池的负极或阴极。这样在两个电极上,由于正负电荷的堆积而形成一个电势,称之为氧浓差电动势。当用导线将两个电极连成电路时,负极上的电子就会通过外电路流到正极,再供给氧分子形成离子,电路中就有电流通过。
      其池电势由能斯特方程给出:
                                     E=RT/4F×ln(P''O2/P'O2)
      式中R为气体常数,T为电池的热力学温度(K),F为法拉第常数.(1)式是在理想状态下导出的, 必须具有四个条件:(1)两边的气体均为理想气体;(2)整个电池处于恒温恒压系统中;(3)浓差电池是可逆的;(4)电池中不存在任何附加电势。因此称(1)式为氧化锆传感器的理论方程。由(1)式可见由于参比气氧含量P''O2是已知的,因此测得E值后便可求得待测气体氧含量P'O2值。
      当电池工作温度固定于700℃时,上式为:
                                     E=48.26lg(P''O2/P'O2)
      由上式,在温度700℃时,当固体电介质一侧氧分压为空气(20.6%) 时,由浓差电池输出电动势E,就可以计算出固体电介质另一侧氧分压,这就是氧化锆氧量分析仪的测氧原理。

  六、氧化锆探头的安装须知

  1、传感器须轻拿轻放,不能碰撞,因为传感器内部为陶瓷元件,容易断裂,造成损坏。

  2、安装地点应选择被测气体温度较低的位置,宜选择在无振动且方便维修的地点,这样对传感器的使用寿命有一定的好处。

  3、安装时,传感器的插入速度不能太快,一般先将传感器的1/3插至烟道里,10分钟后再插入1/3,再过10分钟后将传感器全部插入。因传感器为陶瓷元件温差不能太大,否则会造成断裂,将无法使用。

  4、传感器上的法兰螺栓在安装时要拧紧,拧均匀。否则密封垫子会漏入空气(因为烟道内是负压),会造成测量时的误差。

  七、氧化锆探头的校准

  1、切记应将标准气流量计流量调至200ml/分-300ml/分。流量不能大,否则会造成校对时的误差并对传感器造成损坏。

  2、快速拧开传感器校对堵头,将标准气插上五分钟后,待数据稳定时,即校对完成。

  3、去除标准气皮管,快速将堵头拧上(堵头拧下后,不能长时间放在空气中,因为空气温度低,传感器是在高温下工作,会吸入大量的空气,造成温差太大,传感器断裂)

  八、氧化锆探头的保养

氧化锆探头应连续使用为佳,因停炉及开炉本身对氧化锆探头的寿命会造成影响,在开炉时或停炉时会产生较大的温差,氧化锆锆头会因热胀冷缩造成断裂,同时在低温时会有较多的硫化物或氟化物产生,形成酸性气体对氧化锆锆头有较大的损伤。

   建议:用户应在开炉正常后再给氧化锆探头通电加温,停炉时应先停止对氧化锆探头加温,再停炉。如用户长期不使用,则应拆下氧化锆探头及氧化锆变送器放至库房,因空气湿度的影响,会对加热电炉、热偶造成腐蚀,故需每隔一个月对氧化锆探头加温二小时,黄梅天气时尤为重要。

  九、氧化锆探头的检验

拆下氧化锆探头,将氧化锆探头与变送器连接好,通电加温到700°,将探头的标准气入口通入空气,流量调整至200ml/分-300ml/分,用数字万用表测量氧势端子上的毫伏信号,正常应小于-3mv,如:测量出的数值分 别为-3mv、-2mv、-1.2mv,则性能为-1.2 mv>-2mv>-3mv,测量其电阻,(正向电阻+反向电阻)÷2,正常应小于200欧姆。如测量数值不在此范围内,则说明锆管使用寿命已到,需更换新的氧化锆探头(探头为易损品,正常应每年更换一次)。将探头标准气入口通入已知纯度的标准气,如5%,看变送器指示是否在5%,如不在,则用变送器的量程调节(具体见我公司使用手册)

 十、 安装注意事项

        ※注意: 新建炉膛或烟道要等几次烘炉干燥后再安装氧探头,否则,过于潮湿的烟气可能降低新探头使用寿命。

    ※注意:锆头信号线、电偶导线要与加热器线分开走线。

 

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