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氧化鋯氧量分析儀的主要原�

氧化鋯氧量分析儀的主要原�

來源�本站 點擊� �(fā)布時間:2021-10-18 09:28:43

氧化鋯氧量分析儀工作原理及維�(hù)使用�
  一、前言
  由于氧探頭與�(xiàn)有測氧儀�(如磁氧分析器、電化學(xué)式氧量計、氣象色譜儀�)相比,具有結(jié)�(gòu)簡單,響�(yīng)時間�(0.1s�0.2s),測量范圍寬(從ppm到百分含�),使用溫度高(600℃~1200�),運行可�,安裝方�,維�(hù)量小等優(yōu)�,因此在冶金、化工、電�、陶瓷、汽�、環(huán)保等工業(yè)部門得到廣泛的應(yīng)��
  �、氧探頭的測氧原�
  在氧化鋯電解�(zhì)(ZrO2�)的兩�(cè)面分別燒�(jié)上多孔鉑(Pt)電�,在一定溫度下,當(dāng)電解�(zhì)兩側(cè)氧濃度不同時,高濃度�(cè)(空氣)的氧分子被吸附在鉑電極上與電子(4e)結(jié)合形成氧離子O2-,使該電極帶正電,O2-離子通過電解�(zhì)中的氧離子空位遷移到低氧濃度�(cè)的Pt電極上放出電�,轉(zhuǎn)化成氧分�,使該電極帶�(fù)�。兩個電極的反應(yīng)式分別為�
  參比�(cè)�O2+4e—�2O2-
  測量�(cè)�2O2-�4e——O2
  這樣在兩個電極間便產(chǎn)生了一定的電動�,氧化鋯電解�(zhì)�Pt電極及兩�(cè)不同氧濃度的氣體組成氧探頭即所謂氧化鋯濃差電池。兩級之間的電動勢E由能斯特公式求得:可
  E= (1)
  式中�EmV―濃差電池輸��
  n 4―電子轉(zhuǎn)移數(shù),在此為
  R理想氣體常數(shù)�8.314 W·S/mol �
  T (K� F96500 C;PP1——待測氣體氧濃度百分?jǐn)?shù)0——參比氣體氧濃度百分?jǐn)?shù) —法拉第常數(shù),—溫�
  該分式是氧探頭測氧的基礎(chǔ),當(dāng)氧化鋯管處的溫度被加熱到600℃~1400℃時,高濃度�(cè)氣體用已知氧濃度的氣體作為參比氣,如用空�,則P,將此值及公式中的常數(shù)項合�,又實際氧化鋯電池存在溫差電勀接觸電�、參比電�、極化電勢,從而產(chǎn)生本地電勢CmV)實際計算公式為:(0 =20.6%
  EmV�=0.0496Tln�0.2095/P1)±CmV)(�
  C本地電勢(新鎬頭通常為�1mV) =
  可見,如能測出氧探頭的輸出電動勢E和被測氣體的溫度T,即可算出被測氣體的氧分壓(濃度)P1 ,這就是氧化鋯氧探頭的基本檢測原理�
  三、氧化鋯氧探頭的�(jié)�(gòu)類型及工作原�
  按檢測方式的不同,氧化鋯氧探頭分為兩大類:采樣檢測式氧探頭及直插式氧探頭�
  1、采樣檢測式氧探�
  采樣檢測方式是通過�(dǎo)引管,將被測氣體�(dǎo)入氧化鋯檢測�,再通過加熱元件把氧化鋯加熱到工作溫度(750℃以上)。氧化鋯一般采用管狀,電極采用多孔鉑電極。其�(yōu)點是不受檢測氣體溫度的影響,通過采用不同的導(dǎo)流管可以檢測各種溫度氣體中的氧含�,這種靈活性被運用在許多工�(yè)在線檢測�。其缺點是反�(yīng)時間�;結(jié)�(gòu)�(fù)�,容易影響檢測精�;在被檢測氣體雜�(zhì)較多時,采樣管容易堵�;多孔鉑電極容易受到氣體中的硫,砷等的腐蝕以及細(xì)小粉塵的堵塞而失�;加熱器一般用電爐絲加熱,壽命不長�
  在被檢測氣體溫度較低�0℃~650℃),或被測氣體較清潔時,適宜采樣式檢測方式,如制氮機測�,實驗室測氧等�
  2、直插檢測式氧探�
  直插式檢測是將氧化鋯直接插入高溫被測氣體,直接檢測氣體中的氧含量,這種檢測方式適宜被檢測氣體溫度在700℃~1150℃時(特殊結(jié)�(gòu)還可以用�1400℃的高溫�,它利用被測氣體的高溫使氧化鋯達(dá)到工作溫度,不需另外用加熱器(如�3�。直插式氧探頭的技�(shù)�(guān)鍵是陶瓷材料的高溫密封和電極問題。以下列舉了兩種直插式氧探頭的結(jié)�(gòu)形式�
  �1)整體氧化鋯�
  該形式是從采樣檢測方式中采用的氧化鋯管的形式上發(fā)展起來的,就是將原來的氧化鋯管加�,使氧化鋯可以直接伸到高溫被測氣體中。這種�(jié)�(gòu)無需考慮高溫密封問題�
 ?�?/span>2)直插式氧化鋯氧探頭
  由于需要將氧化鋯直接插入檢測氣體中,對氧探頭的長度有較高要�,其有效長度�500mm�1000mm左右,特殊的�(huán)境長度可�(dá)1500mm。且檢測精度,工作穩(wěn)定性和使用壽命都有很高的要求,因此直插式氧探頭很難采用傳統(tǒng)氧化鋯氧探頭的整體氧化鋯管狀�(jié)�(gòu),而多采取技�(shù)要求較高的氧化鋯和氧化鋁管連接的結(jié)�(gòu)。密封性能是這種氧化鋯氧探頭的關(guān)鍵技�(shù)之一。目前上的連接方式,是將氧化鋯與氧化鋁管的焊接在一�,其密封性能,與采樣式檢測方式比,直插式檢測有顯而易見的�(yōu)點:氧化鋯直接接觸氣�,檢測精度高,反�(yīng)速度快,維護(hù)量較��
  四、氧探頭的工�(yè)�(yīng)�
  1、在工業(yè)鍋爐、加熱爐上的�(yīng)�
  氧探頭使用時,引入被測氣體的方式有直插式和采樣檢測式兩種。直插式響應(yīng)時間�,不需要加熱器,結(jié)�(gòu)簡單,小型輕�,但要求同時檢測被測氣體的溫�。采樣檢測式由于氧探頭的溫度由加熱器控制,因此測量精度高,工作可靠,但響�(yīng)時間取決于氣體的流量�
  直插式氧分析器已廣泛�(yīng)用在鍋爐和加熱爐的煙氣含氧量的測定(如圖4�,作此用途的氧探頭多采用管狀�(jié)�(gòu),此管可以兩端開�,也可以單端開口,目前市場出�(xiàn)多的是后一�。ZrO2管內(nèi)外壁上涂有多孔Pt電極,由�(nèi)外電極分別向管端引伸并在端部接出Ni Cr絲作信號輸出用,從而控制燃燒系�(tǒng)實現(xiàn)低氧燃燒,達(dá)到降低熱能損�,節(jié)約能源的目的�
  五� 氧傳感器的安�
  合理的安裝是保證氧傳感器可靠運行的關(guān)�,許多使用問題均由于氧傳感器安裝不當(dāng)造成��
  1、采樣測量點
  確定測量點是首要的工�,它�(yīng)遵循如下幾項原則�
 ?�?/span>1� 選擇的測量點要求能正確反映所檢測的爐�(nèi)氣體,以保證氧傳感器 輸出信號的真實�,盡量避開回�(fēng)死角�
 ?�?/span>2)測量點不可太靠近燃燒點或噴頭等部位,這些部位的氣體處于劇烈反�(yīng)�,會造成氧傳感器檢測值劇烈波動失�;也不要過于靠近�(fēng)機等�(chǎn)氣設(shè)�,以免電機的震動沖刷損壞傳感��
 ?�?/span>3� 避免放在可能碰撞的位置,以免碰撞損壞探頭,保證傳感器的安全;
  2、氧傳感器的安裝、連接方式
 ?�?/span>1)氧探頭的安裝可采用水平或垂直方�,其中垂直安裝較理想。不管采用何種方式,探頭采樣管引�(dǎo)板的方向�(yīng)該盡量正對被測氣流的方向,在初始安裝的時,先通過了解工藝,確定基本方�。然后在系統(tǒng)通電加熱探頭以后,旋�(zhuǎn)采樣管方�,使用數(shù)字萬用表觀察輸出氧電勢的波動情況來終確定比較好的引�(dǎo)方向�
 ?�?/span>2)氧傳感器安裝所用接頭為法蘭接頭,配裝石棉墊壓接,以確保密封,否則因為一般爐�(nèi)為負(fù)�,該處法蘭接頭處漏氣會影響測量精度或造成信號波動�
 ?�?/span>3)氧傳感器的信號引出線用屏蔽線,以消除干�。是使用2�2芯電纜,一�2芯屏蔽電纜接氧電勢輸出信�,一�2芯KVV控制電纜接探頭加熱連接端;如果�(xiàn)場條件不具備可直接使用一�4芯KVV電纜連接探頭氧電勢信號和加熱��
 ?�?/span>4)氧探頭的標(biāo)氣口平時�(guān)閉,只在�(biāo)定氣體的時候使�;吹掃氣口連接氣泵或者壓縮空氣管�,吹掃口�(jìn)氣一般用一個電磁閥等閥門控制,一定周期開啟一�,通入氣體吹掃采樣管,探頭正常檢測時閥門�(guān)�,不能有其他氣體�(jìn)入采樣管。使用廠方的壓縮空氣吹掃探頭必須保證壓縮空氣中不含有水份,即對所采用的壓縮空氣必須�(jìn)行氣水分離處��