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氧化鋯氧量計氣體分析儀

氧化鋯氧量計氣體分析儀
產品時間:2020-03-28
氧化鋯氧量計氣體分析儀主要用於發電廠、煉油廠、鋼鐵廠、化工廠、輕紡印染廠、食品加工廠、等企業。

       南京快猫段视频自動化科技有限公司專注於化鋯氧量分析儀變送器壓力表流量計水位計雙金屬溫度計熱電阻熱電偶爐膛工業電視係統汽包水位監視係統生產加工實驗室成套的設計、研發;傳感設備、測量係統、氣體檢測及分析設備、輸配電控製設備及係統銷售;電氣成套設備、環保設備及材料、建築材料、電纜光纜、實驗設備、安防產品、會議音響工程、多媒體展廳工程的設計、施工。公司本著以質量求生存,以質量求發展,向質量要效益的原則服務於廣大用戶朋友。

 

氧化鋯氧量計氣體分析儀

一、氧化鋯氧量計氣體分析儀的使用場合

        該傳感器適用於鍋爐、窯爐、石油、化工、發電廠等需用煤、油等加熱燃燒的爐膛及煙道,氧含量的測量,能準確、快速的反映爐膛燃燒時的即時氧含量。可及時有效的控製煙道擋板、油門、風門等,對提高燃燒熱效率、節約能源、減少汙染有明顯的作用。氧化鋯探頭插入點的煙道必須為負壓,因為氧化鋯探頭的參比氣為空氣,是自然流動的,煙道必須為負壓才可以使空氣吸入探頭產生電勢。

  二、設計位置及數量

       氧量是鍋爐實現經濟燃燒的重要參數,因此要求測量準確。實際上鍋爐不同位置的氧量是不同的,因此一台鍋爐應設計2~4台氧分析器。一般實現熱控自動化的鍋爐至好要設計4台。尚未實現熱控自動化的鍋爐,670t/h以下的鍋爐設計左、右2台

  三、安裝位置的選擇

       探頭本身由分析儀加熱至700℃,但經過實踐證明,安裝點煙氣溫度過高會縮短探頭使用壽命,又因煙氣不穩定而導致氧量波動大;安裝點煙氣溫度過低,會造成低溫腐蝕(SO2和SO3蒸汽)同樣會使探頭壽命縮短,一般位於省煤器至引風機之間。除此以外,安裝點要求煙氣流通好,便於操作。切忌將安裝點位置選擇在死角位置和煙道縮口處。同時安裝點位置要考慮水氣少、灰塵少的位置。

  四、氧化鋯分析儀與氧化鋯探頭的連接

      氧化鋯探頭和分析儀上各有6個接線端子,分別為: ① 氧勢+、氧勢-  ② 熱偶+、熱偶-  ③  加熱、加熱

                          
1、探頭 2、變送器 3、爐體法蘭  4、三對連線(自備) 5、過濾器    

  ①儀表氧勢+ 接 探頭氧勢+,儀表氧勢- 接 探頭氧勢-,這二根線敷設在穿線管A內,線采用1.5mm2屏蔽線。

  ②儀表熱偶+ 接 探頭熱偶+,儀表熱偶- 接 探頭熱偶-,這二根線敷設在穿線管A內(可以與氧勢線同管),采用K分度補償導線。

  ③二個加熱端子不分正負級,用2.0mm2導線,使探頭與儀表對接,敷設於B管內(切忌不可敷設到A管內,避免信號幹擾)。

 注意事項:K分度補償導線在連接儀表與探頭時,正負級不能接反,否則會造成損失。

  五、氧化鋯傳感器的測量原理以及結構特點:

      氧化鋯傳感器的核心構件是氧化鋯固體電解質,氧化鋯固體電解質是由多元氧化物組成的。常用的這類電解質有ZrO2·Y2O3,它由二元氧化物組成,其中,ZrO2稱為基體,Y2O3稱為穩定劑。ZrO2在常溫下是單斜晶體,在高溫下它變成立方晶體(螢石型),但當它冷卻後又變為單斜晶體,因此純氧化鋯的晶型是不穩定的。所以當在ZrO2中摻人一定量的穩定劑Y2O3時,由於Y3+置換了Zr4+的位置,一方麵在晶體中留下了氧離子空穴,另一方麵由於晶體內部應力變化的原因,該晶體冷卻後仍保留立方晶體,因此又稱它為穩定氧化鋯。據上分析,穩定氧化鋯在高溫下(650℃以上)是氧離子的良好導體。

      典型的氧化鋯傳感器是
                                   Pt,P''O2│ZrO2·Y2O3│P'O2,Pt
      在上述電池中,Pt表示兩個鉑電極,它是塗製在氧化鋯電解質的兩邊,兩種氧分壓為P''O2和P'O2的氣體分別通過電解質的兩邊。作為氧傳感器,其中P''O2是參比氣,例如通人空氣(20.6%O2),P'O2是待測氣,例如通入煙氣。在高溫下,由於氧化鋯電解質是良好的氧離子導體,上述電池便是一個典型的氧濃差電池。
      在高溫下(650---850℃),氧就會從分壓大的P''O2一側向分壓小的P'O2側擴散,這種擴散,不是氧分子透過氧化鋯從P''O2側到P'O2側,而是氧分子離解成氧離子後,通過氧化鋯的過程。在750℃左右的高溫中,在鉑電極的催化作用下,在電池的P''O2側發生還原反應,一個氧分子從鉑電極取得4個電子,變成兩個氧離子(O2-)進入電解質,即:O2(P''O2)+4e→2O2-

       P''O2側鉑電極由於大量給出電子而帶正電,成為氧濃差電池的正極或陽極。這些氧離子進入電解質後,通過晶體中的空穴向前運動到達右側的鉑電極,在電池的P'O2側發生氧化反應,氧離子在鉑電極上釋放電子並結合成氧分子析出,即:
2O2--4e→O2(P'O2)
      P'O2側鉑電極由於大量得到電子而帶負電,成為氧濃差電池的負極或陰極。這樣在兩個電極上,由於正負電荷的堆積而形成一個電勢,稱之為氧濃差電動勢。當用導線將兩個電極連成電路時,負極上的電子就會通過外電路流到正極,再供給氧分子形成離子,電路中就有電流通過。
      其池電勢由能斯特方程給出:
                                     E=RT/4F×ln(P''O2/P'O2)
      式中R為氣體常數,T為電池的熱力學溫度(K),F為法拉第常數.(1)式是在理想狀態下導出的, 必須具有四個條件:(1)兩邊的氣體均為理想氣體;(2)整個電池處於恒溫恒壓係統中;(3)濃差電池是可逆的;(4)電池中不存在任何附加電勢。因此稱(1)式為氧化鋯傳感器的理論方程。由(1)式可見由於參比氣氧含量P''O2是已知的,因此測得E值後便可求得待測氣體氧含量P'O2值。
      當電池工作溫度固定於700℃時,上式為:
                                     E=48.26lg(P''O2/P'O2)
      由上式,在溫度700℃時,當固體電介質一側氧分壓為空氣(20.6%) 時,由濃差電池輸出電動勢E,就可以計算出固體電介質另一側氧分壓,這就是氧化鋯氧量分析儀的測氧原理。

  六、氧化鋯探頭的安裝須知

  1、傳感器須輕拿輕放,不能碰撞,因為傳感器內部為陶瓷元件,容易斷裂,造成損壞。

  2、安裝地點應選擇被測氣體溫度較低的位置,宜選擇在無振動且方便維修的地點,這樣對傳感器的使用壽命有一定的好處。

  3、安裝時,傳感器的插入速度不能太快,一般先將傳感器的1/3插至煙道裏,10分鍾後再插入1/3,再過10分鍾後將傳感器全部插入。因傳感器為陶瓷元件溫差不能太大,否則會造成斷裂,將無法使用。

  4、傳感器上的法蘭螺栓在安裝時要擰緊,擰均勻。否則密封墊子會漏入空氣(因為煙道內是負壓),會造成測量時的誤差。

  七、氧化鋯探頭的校準

  1、切記應將標準氣流量計流量調至200ml/分-300ml/分。流量不能大,否則會造成校對時的誤差並對傳感器造成損壞。

  2、快速擰開傳感器校對堵頭,將標準氣插上五分鍾後,待數據穩定時,即校對完成。

  3、去除標準氣皮管,快速將堵頭擰上(堵頭擰下後,不能長時間放在空氣中,因為空氣溫度低,傳感器是在高溫下工作,會吸入大量的空氣,造成溫差太大,傳感器斷裂)

  八、氧化鋯探頭的保養

氧化鋯探頭應連續使用為佳,因停爐及開爐本身對氧化鋯探頭的壽命會造成影響,在開爐時或停爐時會產生較大的溫差,氧化鋯鋯頭會因熱脹冷縮造成斷裂,同時在低溫時會有較多的硫化物或氟化物產生,形成酸性氣體對氧化鋯鋯頭有較大的損傷。

   建議:用戶應在開爐正常後再給氧化鋯探頭通電加溫,停爐時應先停止對氧化鋯探頭加溫,再停爐。如用戶長期不使用,則應拆下氧化鋯探頭及氧化鋯變送器放至庫房,因空氣濕度的影響,會對加熱電爐、熱偶造成腐蝕,故需每隔一個月對氧化鋯探頭加溫二小時,黃梅天氣時尤為重要。

  九、氧化鋯探頭的檢驗

拆下氧化鋯探頭,將氧化鋯探頭與變送器連接好,通電加溫到700°,將探頭的標準氣入口通入空氣,流量調整至200ml/分-300ml/分,用數字萬用表測量氧勢端子上的毫伏信號,正常應小於-3mv,如:測量出的數值分 別為-3mv、-2mv、-1.2mv,則性能為-1.2 mv>-2mv>-3mv,測量其電阻,(正向電阻+反向電阻)÷2,正常應小於200歐姆。如測量數值不在此範圍內,則說明鋯管使用壽命已到,需更換新的氧化鋯探頭(探頭為易損品,正常應每年更換一次)。將探頭標準氣入口通入已知純度的標準氣,如5%,看變送器指示是否在5%,如不在,則用變送器的量程調節(具體見我公司使用手冊)

 十、 安裝注意事項

        ※注意: 新建爐膛或煙道要等幾次烘爐幹燥後再安裝氧探頭,否則,過於潮濕的煙氣可能降低新探頭使用壽命。

    ※注意:鋯頭信號線、電偶導線要與加熱器線分開走線。

 

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