新品氧化锆氧量分析仪的点工作原理
氧化锆氧量分析仪(Zirconia Oxygen Analyzer)，又称氧化锆氧分析仪、氧化锆分析仪、氧化锆∮氧量计、氧』化锆氧量表，主要用于测量燃烧过程中烟气的含氧浓度，同样也适用于非燃烧气体ζ氧浓度测量。在传感器内温度恒定的电化学电池产生个毫伏电势，这个◎电势直接反应出烟气中含氧浓度值。 将此分析仪应用于燃烧监视与控制，将有助于ω 充分燃烧，减少CO2、SOx及NOx的排放，从而为防止变暖及空气污染做出贡献。同时，氧化锆氧量分析仪还可用︽于气氛控制，控◥制工艺生产过程;采用两只探头测出干氧、湿氧可以换算出水分含量。
基本简介
氧化锆氧量分析仪(Zirconia Oxygen Analyzer)，又称氧化锆氧分析仪、氧化锆分析仪、氧化锆氧量计、氧化锆氧量表，主要用于测量燃烧过程中烟气的含氧浓度，同样也适用于非燃烧气体氧浓度测量。在传感器内温度恒定的电化学电池产生个毫伏电势，这个电势直接反应出烟气中含氧浓度值。 将此分析仪应用于燃烧监视与控制，将有助于充分燃烧，减少CO2、SOx及NOx的排放，从而为防止变暖及空气污染做出贡献。同时，氧化锆氧量分析仪还可用于气氛控制，控制工艺生产过程;采用两只探头测出干氧、湿氧可以换算出水分含量。
氧化锆氧量分析仪广泛应用于多种行业的燃烧监视与控制过程，并且◢帮助各行业域取得了相当可观的节能效果。应用域包括能耗ζ 行业，如钢铁业、电子电力业、石油◣化工业、制陶业、纸业、食品业、纺织品业，还包括各〓种燃烧设备，如焚烧炉、中小型锅炉等。
氧含量监测
随着人们环保和节能意识的逐渐提，众多大中型企业如钢铁冶金、石油化工、火力发电厂╳等，已将提燃烧∏效率、降低能源消耗、降低污Ψ染物排放、保护环境等作为提产品质量和增强产▲品竞争能力的重要途径。钢铁行业的轧钢々加热炉、电力行业的锅炉等燃烧装置和热工设备，是各行业的能源消○耗大户。因此，如何测量和提燃烧装置的燃烧效率、确定佳◣燃烧点，是十分令人关心的。
佳燃烧点
供给加热炉、锅炉等加热设备的燃料燃烧热并不是全部被利用了。以轧钢加热炉或锅♂炉为例，有效热是为了◤使物料加热或熔化(以及工艺过程的行)所必须【传入的热量，炉子烟气带走的物理热是热损失→中主要部分。当鼓风量过大时(即空燃比α偏大)，虽然能使燃料充分燃烧↑，但烟气中过剩空气量偏大，表现为烟气中O2含量，过剩空气带走的热损失Q1值增大，导致热效率η偏低。与此同时，过量的氧★气会与燃料中的S、烟气中的N2反应生成SO2、NOX等有害物质。而对于轧钢加热炉「，烟气中氧含量过还会导致钢坯氧化铁皮增厚，增加氧化烧损。
当鼓风量偏〒低时(即空燃比α减小)，表现为烟气中O2含量低，CO含量，虽※说排烟热损失小，但燃料没有全燃烧，热损失Q2增大，热效率η也将降低。另外，烟囱也会冒黑烟而污染环境。
所谓提燃烧效率∞，就是要适量的燃料与适量的空气组成佳比例行燃烧。热效率与烟气中的CO、O2、CO2含量以及排烟温度、供热负荷、雾化条↘件等因素有关。因此，可通过测量并控制烟道气体中←CO、O2、CO2的含量来调节空气消耗系数λ，来达到燃烧效率▆。
燃烧效率控制由来已久，上纪60年代，曾广泛卐采用CO2分析仪监测烟道气体中CO2含量来控制空气消耗系数λ以达到佳，但CO2含量受燃料品种影响较大。70年代后，逐渐采用烟气中O2含量或O2含量和CO含量相结合的方法来控制燃烧效∑率。
提燃烧效率直接的方【法就是使用烟气分析仪器(如烟气分析仪、燃烧效率╲测定仪、氧化锆氧含量检测仪)连续监测烟道气体成分，分析∏烟气中O2含量和CO含量，调节助燃空气和燃料的流量，确定佳的空气消ㄨ耗系数。
测量烟气中含氧量的仪表称为氧分析仪(氧量计)。常用的氧分析仪主要有热磁式和氧化锆式两种
热磁式
其原理是利用↙烟气组分中氧气的磁化率别这物理性来测定烟气中含氧量。氧气为顺磁性气体(气体能被磁场所吸引的称为顺磁性气体)，在不均匀磁场中受到吸引而流向磁场较强处。在该处设有加热←丝，使此处氧的温度升而磁化率下降，因而磁场吸ω 引力减小，受后面磁化率较的未被加热的氧气分子推挤而排出磁场，由此成"热磁对流"或"磁风"现象。在定⌒的气样压力、温度和流量下，通过测量磁风大小就可测得气样中氧气含量。由于热敏元件(铂丝)既作为不平衡电桥的两个桥臂电阻，又作为加热●电阻丝，在磁风的√作用下出现温度梯度，即气侧桥臂的温度低于出气侧桥臂的温度。不平衡电桥将随着◆气样中氧气含量的不同，输出相应的电压值。
热磁式氧分析仪虽然具有结构√简单、便于制和调『整等优点，但由于其反应速度慢、测量误〒差大、容易发生测量环室堵塞和热敏元件腐蚀々严重等缺点㊣ ，已逐渐被氧化锆氧分析仪所取代。
热磁式氧分析仪虽然具有结构简单、便于制和调整等优点，但由于其反应速度慢、测量◎误差大、容易发◥生测量环主要点
1、传感器氧化锆锆头采用温陶瓷焊接技术，避免了热应力破︾坏。
2、氧化锆探头采用全321不锈钢(1Cr18Ni9Ti)护套，具有佳的 耐磨及耐蚀性。
3、直插式:无需取样系↓统，响应快，有效的降低烟气中灰份堵塞。
4、热扩散参比:无需门的参比空气泵，使用维护简单。
5、双参☆数设计:克服产氧化锆性能离散性，测量准确，延长使用寿卐命。
6、工况在线校准:准确可靠，单标气在线校准方便，工况点可∞直接标定，测量精准。
7、热惰性保护:安装方便，可热安装，对停启炉适应性强。
8、元件可拆:元件更换方便，便于维修，降低使用成本。
9、多功能①显示:氧含量(%); 氧电势;温度，本底电势参数数显直观方便
10、双量程:同时具有0-10% 和0-20.6%双量程，测量范围广。
11、双输出:同时具有开关量节点输出和4-20mA两档输出。
12、负载大:750欧/4-20mA,便于远程安装。
13、本底电势可※调，调节范围ㄨ宽，可随时检查元件老化等参数。
14、全浮式◥设计:共模输入，抗电场干扰性强，无需☉用地线，安装方便。
15、产品系列化适应性强:可适用于燃气、燃油、燃煤各种炉型。测量温度从室温至1400度均可选择到合适的↘型号。
氧化锆氧分析仪的故障现象和处理方法
氧化锆氧分析仪的故障现象和处理方法
、故障现象 仪表示△值偏低。
原因1:样气中可能存在可燃气体。氧化锆固体电解质工作在600~850度温下，如果Ψ样气中存在碳氢化合物等可燃组分，将发生燃烧反应而耗氧，故导致仪表≡示值偏低。
处理方法:抽样检查样气，如果样气中的确有可燃气体存在，则应调整工况》除去可燃气体，或者在样气中加装净化器除去可燃气体组分。
原因2:探头过滤器堵塞、气阻增大，影响被测气体中氧分子的扩散速度。
处理方法:反向吹扫、清洗过滤器，如果不⊙能疏通，则更换过滤器。
原因3:炉温过。
处理方法:检查校正炉温。
原因4:量程电势偏。
处理方法:利用给定电势差校正量程电势。
二、故障现象 仪表示值偏
原因1:锆管破裂漏▓气。
处理方法:检查更换锆管。
原因2:锆管产生小裂纹，导致电部分短路渗透。
处理方法:检查更换。
原因3:锆管老化。
处理方法:测量锆管内阻，方法是在仪表★规定的工作温度下，用数〗字用表检测两电引线间的阻值，支新的锆管内阻应小于50欧姆，如果锆管内阻】大于100欧姆时，可适当提炉温继续使用。若仪表误差∩过大，出允』许误差范围时，应更换锆管。
原因4:炉温过低，成锆№管内阻过。
处理方法:检查校正炉温。
三、故障现象 仪表无指示。
原因1:电ξ炉未加热。
处理方法:检查温度控制电路的加热器、热电耦等，找出电炉不加热的原因，处理之。
原因2:信号输出回路开路。
处理方法:检查〓输出回路接线，确保接触良＠ 好。
原因3:锆管多孔铂电断路。
处理方法:用数字用表检查锆↓管内阻，在仪表规定的工作温度下，如果锆管两电引线间的阻值大于100欧姆，则应更☆换锆管。
四、故障现象 仪表无论置于任何档，示值均指示满量程。
原因1:电信号接反。
处理方法:正确连接。
原因2:锆管电脱落，或经长期使用后铂■电蒸发。
处理方法:检查锆管两间电阻，如果过100欧姆，则应更换锆管。
五、故障现象 表头指针抖动。
原因1:放大器放大倍数过。
处理方法:检ζ修放大器，调整放大倍数。
原因2:接线接触不』良。
处理方法:检查并紧固接线端子。
原因3:插接件接触不良。
处理方法:清洗插接件。
六、故障现象 输出信号波『动大
原因1:取样点位置不合适。
处理方法:和工艺配合检查、更改取样点位置。
原因2:燃烧系统不稳定，负荷运行或有明火冲◇击锆管，气样流︻量变化大。
处理方法:和工艺配合检查，调整工★艺参数，检查、更换气路阀件。
原因3:样ω 气带水并在锆管中汽化。
处理方法:检查样气有无冷凝水或水雾，锆管出口稍向下倾斜改样气预处理系统室堵塞和热敏元件腐蚀严重等缺点，已逐渐被氧化锆氧分析仪所取代。
工作原理
氧传感器的关︽键部件是氧化锆，在氧化锆元〇件的内外两侧涂上多孔性铂电制成氧浓度差电池。它位于传感器的端。为■了使电池保持额定的工作温度，在传感器中设置了加热♀器。用氧分析仪内的温度控制器控制氧化锆温▲度恒定。氧化锆氧量分析仪的构∮成是由氧传感器(又称氧探头、氧检测器)、氧分析仪(又称变送器、变送单元、转换器、分析仪)以及它们之「间的连接电缆等组成。ROYTEC 型系列推荐。
主要原理
氧化锆探头是利用氧化锆浓差电势来测定氧含量的传感器，其核心的氧化锆管安置在微型电炉内，位▂于整个探头的端。
氧化锆管是由氧化锆材料掺以定量的氧化钇或氧化钙经温烧结后形成的稳定的氧化锆陶瓷烧结体。由于它的立方晶格中含有氧离子空穴，因此在温下它是良好的氧离子导体。因其这性，在定温下，当锆管两边的氧含量不同时，它便是个典型的氧浓差电池，在此电池中，空气是参比气，它与烟气分别位于内外电▅。在实际的氧探▲头中，空气流经外电，烟气流经╳内电，当烟气氧含量P小于空」气氧含量P0(20.6%O2)时，空气中的氧分子从外电上夺取4个电子形成2个氧离子，发生如下电◥反应:
O(P0)+4e-→2O-2
氧离子在氧化锆管中迅速迁移到烟气边，在内电上发生相反的电反应:
2O-2 →O(P0)+4e-
由于氧浓差导致氧离子╲从空气边迁移到烟气边，因而产生的电势又导致氧离子从烟气边反向迁移到空气边，当这两种迁移达到平衡后①，便在两电间产生个与氧◥浓差有关的电势信号E,该电势信号符合"能斯"方程:
E=(RT/4F)Ln(P0 /P) (1)
式中R、F分别是气体常数和⊙法拉第常数，T是锆管对温度(K), P0是空气氧含量(20.6%O2), P 是烟▆气含量。由(1) 式可见，在定的温条件下(般)600℃)，定的烟气氧含量便会有对应的电势输出，在理想状→态下，其电势值在温区域内对应氧含量。 在理♀想状态下，当被测烟气与参比气浓度样时， 其输出电势E值为 0 mV, 但在＠实际应用中，锆管实际条件和现场情况均不是理想状态。 故事实上的锆管是偏离此值△的。实际上，定氧含量锆管输出的电势为理论值和本底〒电势的和，我们称为无浓差条件下锆管输出的电势值为本底电势或称为零位电势， 此值的大√小又在不同温度下呈不同的值， 并且随锆管使用期延长而变化。 因此， 如不对此情况处理，会严重影响整套测氧仪的准确和探头寿命。
