氧化鋯氧量計(jì)氣體分析儀探頭

該傳感器適用于鍋爐、窯爐、石油、化工、發(fā)電廠等需用煤、油等加熱燃燒的爐膛及煙道，氧含量的測(cè)量，能準(zhǔn)確、快速的反映爐膛燃燒時(shí)的即時(shí)氧含量?？杉皶r(shí)有效的控制煙道擋板、油門、風(fēng)門等，對(duì)提高燃燒熱效率、節(jié)約能源、減少污染有明顯的作用。氧化鋯探頭插入點(diǎn)的煙道必須為負(fù)壓，因?yàn)檠趸喬筋^的參比氣為空氣，是自然流動(dòng)的，煙道必須為負(fù)壓才可以使空氣吸入探頭產(chǎn)生電勢(shì)。

氧量是鍋爐實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)燃燒的重要參數(shù)，因此要求測(cè)量準(zhǔn)確。實(shí)際上鍋爐不同位置的氧量是不同的，因此一臺(tái)鍋爐應(yīng)設(shè)計(jì)2～4臺(tái)氧分析器。一般實(shí)現(xiàn)熱控自動(dòng)化的鍋爐至好要設(shè)計(jì)4臺(tái)。尚未實(shí)現(xiàn)熱控自動(dòng)化的鍋爐，670t/h以下的鍋爐設(shè)計(jì)左、右2臺(tái)

探頭本身由分析儀加熱至700℃，但經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明，安裝點(diǎn)煙氣溫度過(guò)高會(huì)縮短探頭使用壽命，又因煙氣不穩(wěn)定而導(dǎo)致氧量波動(dòng)大；安裝點(diǎn)煙氣溫度過(guò)低，會(huì)造成低溫腐蝕（SO2和SO3蒸汽）同樣會(huì)使探頭壽命縮短，一般位于省煤器至引風(fēng)機(jī)之間。除此以外，安裝點(diǎn)要求煙氣流通好，便于操作。切忌將安裝點(diǎn)位置選擇在死角位置和煙道縮口處。同時(shí)安裝點(diǎn)位置要考慮水氣少、灰塵少的位置。

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

①儀表氧勢(shì)+?接?探頭氧勢(shì)+，儀表氧勢(shì)-?接?探頭氧勢(shì)-，這二根線敷設(shè)在穿A內(nèi)，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(shè)在穿A內(nèi)（可以與氧勢(shì)線同管），采用K分度補(bǔ)償導(dǎo)線。

③二個(gè)加熱端子不分正負(fù)級(jí)，用2.0mm2導(dǎo)線，使探頭與儀表對(duì)接，敷設(shè)于B管內(nèi)（切忌不可敷設(shè)到A管內(nèi)，避免信號(hào)干擾）。

?注意事項(xiàng)：K分度補(bǔ)償導(dǎo)線在連接儀表與探頭時(shí)，正負(fù)級(jí)不能接反，否則會(huì)造成損失。

五、氧化鋯傳感器的測(cè)量原理以及結(jié)構(gòu)特點(diǎn):

氧化鋯傳感器的核心構(gòu)件是氧化鋯固體電解質(zhì)，氧化鋯固體電解質(zhì)是由多元氧化物組成的。常用的這類電解質(zhì)有ZrO2·Y2O3，它由二元氧化物組成，其中，ZrO2稱為基體，Y2O3稱為穩(wěn)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(dāng)它冷卻后又變?yōu)閱涡本w，因此純氧化鋯的晶型是不穩(wěn)定的。所以當(dāng)在ZrO2中摻人一定量的穩(wěn)定劑Y2O3時(shí)，由于Y3+置換了Zr4+的位置，一方面在晶體中留下了氧離子空穴，另一方面由于晶體內(nèi)部應(yīng)力變化的原因，該晶體冷卻后仍保留立方晶體，因此又稱它為穩(wěn)定氧化鋯。據(jù)上分析，穩(wěn)定氧化鋯在高溫下(650℃以上)是氧離子的良好導(dǎo)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(gè)鉑電極，它是涂制在氧化鋯電解質(zhì)的兩邊，兩種氧分壓為P''O2和P'O2的氣體分別通過(guò)電解質(zhì)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(cè)氣，例如通入煙氣。在高溫下，由于氧化鋯電解質(zhì)是良好的氧離子導(dǎo)體，上述電池便是一個(gè)典型的氧濃差電池。
在高溫下(650---850℃)，氧就會(huì)從分壓大的P''O2一側(cè)向分壓小的P'O2側(cè)擴(kuò)散，這種擴(kuò)散，不是氧分子透過(guò)氧化鋯從P''O2側(cè)到P'O2側(cè)，而是氧分子離解成氧離子后，通過(guò)氧化鋯的過(guò)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(cè)發(fā)生還原反應(yīng)，一個(gè)氧分子從鉑電極取得4個(gè)電子，變成兩個(gè)氧離子(O2-)進(jìn)入電解質(zhì)，即:O2(P''O2)+4e→2O2-

P''O2側(cè)鉑電極由于大量給出電子而帶正電，成為氧濃差電池的正極或陽(yáng)極。這些氧離子進(jìn)入電解質(zhì)后，通過(guò)晶體中的空穴向前運(yùn)動(dòng)到達(dá)右側(cè)的鉑電極，在電池的P'O2側(cè)發(fā)生氧化反應(yīng)，氧離子在鉑電極上釋放電子并結(jié)合成氧分子析出，即:
2O2--4e→O2(P'O2)
P'O2側(cè)鉑電極由于大量得到電子而帶負(fù)電，成為氧濃差電池的負(fù)極或陰極。這樣在兩個(gè)電極上，由于正負(fù)電荷的堆積而形成一個(gè)電勢(shì)，稱之為氧濃差電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)用導(dǎo)線將兩個(gè)電極連成電路時(shí)，負(fù)極上的電子就會(huì)通過(guò)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(guò)。
其池電勢(shì)由能斯特方程給出:
E=RT/4F×ln(P''O2/P'O2)
式中R為氣體常數(shù)，T為電池的熱力學(xué)溫度(K)，F(xiàn)為法拉第常數(shù).(1)式是在理想狀態(tài)下導(dǎo)出的， 必須具有四個(gè)條件:(1)兩邊的氣體均為理想氣體;(2)整個(gè)電池處于恒溫恒壓系統(tǒng)中;(3)濃差電池是可逆的;(4)電池中不存在任何附加電勢(shì)。因此稱(1)式為氧化鋯傳感器的理論方程。由(1)式可見(jiàn)由于參比氣氧含量P''O2是已知的，因此測(cè)得E值后便可求得待測(cè)氣體氧含量P'O2值。
當(dāng)電池工作溫度固定于700℃時(shí)，上式為:
E=48.26lg(P''O2/P'O2)
由上式，在溫度700℃時(shí)，當(dāng)固體電介質(zhì)一側(cè)氧分壓為空氣(20.6%) 時(shí)，由濃差電池輸出電動(dòng)勢(shì)E，就可以計(jì)算出固體電介質(zhì)另一側(cè)氧分壓，這就是氧化鋯氧量分析儀的測(cè)氧原理。

1、傳感器須輕拿輕放，不能碰撞，因?yàn)閭鞲衅鲀?nèi)部為陶瓷元件，容易斷裂，造成損壞。

2、安裝地點(diǎn)應(yīng)選擇被測(cè)氣體溫度較低的位置，宜選擇在無(wú)振動(dòng)且方便維修的地點(diǎn)，這樣對(duì)傳感器的使用壽命有一定的好處。

3、安裝時(shí)，傳感器的插入速度不能太快，一般先將傳感器的1/3插至煙道里，10分鐘后再插入1/3，再過(guò)10分鐘后將傳感器全部插入。因傳感器為陶瓷元件溫差不能太大，否則會(huì)造成斷裂，將無(wú)法使用。

4、傳感器上的法蘭螺栓在安裝時(shí)要擰緊，擰均勻。否則密封墊子會(huì)漏入空氣（因?yàn)闊煹纼?nèi)是負(fù)壓），會(huì)造成測(cè)量時(shí)的誤差。

1、切記應(yīng)將標(biāo)準(zhǔn)氣流量計(jì)流量調(diào)至200ml/分-300ml/分。流量不能大，否則會(huì)造成校對(duì)時(shí)的誤差并對(duì)傳感器造成損壞。

2、快速擰開(kāi)傳感器校對(duì)堵頭，將標(biāo)準(zhǔn)氣插上五分鐘后，待數(shù)據(jù)穩(wěn)定時(shí)，即校對(duì)完成。

3、去除標(biāo)準(zhǔn)氣皮管，快速將堵頭擰上（堵頭擰下后，不能長(zhǎng)時(shí)間放在空氣中，因?yàn)榭諝鉁囟鹊?，傳感器是在高溫下工作，?huì)吸入大量的空氣，造成溫差太大，傳感器斷裂）

氧化鋯探頭應(yīng)連續(xù)使用為佳，因停爐及開(kāi)爐本身對(duì)氧化鋯探頭的壽命會(huì)造成影響，在開(kāi)爐時(shí)或停爐時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的溫差，氧化鋯鋯頭會(huì)因熱脹冷縮造成斷裂，同時(shí)在低溫時(shí)會(huì)有較多的硫化物或氟化物產(chǎn)生，形成酸性氣體對(duì)氧化鋯鋯頭有較大的損傷。

建議：用戶應(yīng)在開(kāi)爐正常后再給氧化鋯探頭通電加溫，停爐時(shí)應(yīng)先停止對(duì)氧化鋯探頭加溫，再停爐。如用戶長(zhǎng)期不使用，則應(yīng)拆下氧化鋯探頭及氧化鋯變送器放至庫(kù)房，因空氣濕度的影響，會(huì)對(duì)加熱電爐、熱偶造成腐蝕，故需每隔一個(gè)月對(duì)氧化鋯探頭加溫二小時(shí)，黃梅天氣時(shí)尤為重要。

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(biāo)準(zhǔn)氣入口通入空氣，流量調(diào)整至200ml/分-300ml/分，用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量氧勢(shì)端子上的毫伏信號(hào)，正常應(yīng)小于-3mv，如：測(cè)量出的數(shù)值分 別為-3mv、-2mv、－1.2mv，則性能為-1.2 mv＞-2mv＞-3mv，測(cè)量其電阻，（正向電阻＋反向電阻）÷2，正常應(yīng)小于200歐姆。如測(cè)量數(shù)值不在此范圍內(nèi)，則說(shuō)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(yīng)每年更換一次)。將探頭標(biāo)準(zhǔn)氣入口通入已知純度的標(biāo)準(zhǔn)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(diào)節(jié)（具體見(jiàn)我公司使用手冊(cè)）