为什么一般的氧化锆分析仪工作原理氧分析仪不能够用于可燃性气体含量较大的烟气分析

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ZO-301氧化锆氧量分析仪(恒温式)由分析仪和烟道氧传感器两个部分组成。它不需要采样设备和其他辅助设备。烟道氧传感器直接插入炉
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ZO-303氧化锆氧量分析仪(恒温式)由分析仪和烟道氧传感器两个部分组成。它不需要采样设备和其他辅助设备。烟道氧传感器直接插入炉
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概要 氧化锆氧气分析仪为分体式结构,它是由一个检测器和一个转换器组成的。检测器是直插式的,而转换器采用数字显示。 该氧化锆分析仪
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应用领域:氧化锆氧气分析仪器可用于热电、冶金、供暖、建材、电子、电站、工业锅炉及各类燃烧系统排烟中氧含量的自动分析。检测原理
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ZO-302氧化锆氧量分析仪(恒温式)由分析仪和烟道氧传感器两个部分组成。它不需要采样设备和其他辅助设备。烟道氧传感器直接插入炉
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用数字显示。该氧化锆分析仪不需要采样装置,而是直接插到烟道或炉壁上测量氧气的浓度。转换器根据所测量氧气浓度显示电导池的温度和电势
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ZO-300氧化锆氧量分析仪(恒温式)由分析仪和烟道氧传感器两个部分组成。它不需要采样设备和其他辅助设备。烟道氧传感器直接插入炉
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ZO型系列氧化锆氧气含量分析仪一、概述
ZO型系列氧化锆氧气含量分析仪是一种实用可靠的在线气体含氧量自动分析仪表。它由一次
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根据完整型号准确报价。ZR22G,ZR402G,ZR202G直插式氧化锆氧气/高温湿度分析仪主要特点*用于监测各种锅炉、工业熔炉
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ZO-302氧化锆氧量分析仪(恒温式)由分析仪和烟道氧传感器两个部分组成。它不需要采样设备和其他辅助设备。烟道氧传感器直接插入炉
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VT-C1型氧量分析仪为便携式氧分析仪,用于在正压力下测量洁净、干燥和非腐蚀性气体中氧的浓度,广范适用于空分、石油化工、冶金、电
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测量范围:10~99.99%/50%~99.99%/80%~99.99%/97%~99.99% O2(自动切换)测量精度:&pl
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技术特点:1、使用寿命长、测量精度高:氧化锆(氧传感器)探头采用具有专利权,世界领先的氧化锆和钢玉陶瓷焊接坚固
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G1500S微量、常量氧气分析仪可以同时测量微量氧气和常量氧气,仪器可以自动切换或手动切换。G1500S微量、常量氧气分析仪是专
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经过多年的不断成长,使公司产品从本土化逐渐走向国际化,并且与众多国内外知名制造厂商建立了良好的长期合作伙伴关系,主要推广代理的
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氧气分析仪销售电话:
氧气 : 0~100% ±0.7% , 温度 : 0
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ZO-301氧化锆氧量分析仪(恒温式)由分析仪和烟道氧传感器两个部分组成。它不需要采样设备和其他辅助设备。烟道氧传感器直接插入炉
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采用磁力方式(压力检测型),无需辅助气体。检测部分无加热器等加热部件,适合易燃性气体中的氧测量。几乎不受其它气体的影响,可进行稳
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OXME-P型氧量分析仪 OXME-P型氧量分析仪是运用电化学或离子流检测原理,采用进口电化学传感器结合新型单片机技术研发而成的
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SK-SZO系列氧化锆氧量分析仪可对锅炉、窑炉、加热炉等燃烧设备在燃烧过程中所产生的烟气含量进行快速、正确的在线检测分析,以实现
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产品介绍:PSA-1200 O2 便携式氧分析仪PSA-1200 便携式氧气分析仪采用国外先进的高精度、机械顺磁式氧传感器技术,
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BA3000便携式氧气分析仪简要说明:BA 3000被设计用来在线进行连续气体分析的。这种仪表适用于工艺过程、安全或排放物控制。
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ZOY-系列氧化锆氧量分析仪是一种可靠的自动化分析仪表,能与各种电动单元仪表,常规显示记录仪及DCS集散控制系统配合使用,可对钢
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ZOY-4系列智能氧化锆氧量分析仪是一种实用可靠的自动化分析仪表。能与各种电动单元仪表、常规显示记录仪表及DCS集散
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一、主要特征
测量对象:燃烧气体中的氧浓度
测量系统:氧化锆系统
适用范围:大、中、小型锅炉(电站用锅炉);各种工业
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本套仪器适用于气体固体吸收,更适用于制氧设备对氧气和氨气的纯
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产品名称:氧化锆氧量分析仪,硫酸专用氧化锆氧量分析仪,新型测氧仪产品型号:JC324-801S产品描述:氧化锆氧分析仪是近几十年
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SERVOFLEX Micro i.s是单组分,本安型便携式气体分析仪,认证适用于0区和1区。
这一独特的分析
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本公司供应丹麦PBI Dansensor过程氧气分析仪质量保证,欢迎咨询洽谈。 ISM- 3 工业氧气监测传感器模块 - 低维护
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详细信息1800是一款应用于安全区域的稳定、精确、特种氧气分析仪,设计用于在许多安全要求极为苛刻的工业应用场合,对氧气百分含量进
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气体部负责人卞家华(先生)****************************青岛路博伟业环保科技有限公司
青岛市李沧区合
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BS100Ex 防爆氧分析仪是运用电化学检测原理,采用了进口高性能气体传感器和微机技术的固定安装式在线分析仪器。适用于有可燃气体
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一、用途ZJ-SZO系列氧化锆氧量分析仪可对锅炉、窑炉、加热炉等燃烧设备在燃烧过程中所产生的烟气含量进行快速、正确的在线检测分析
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氧化锆氧气分析仪相关厂家:
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&2017 列表网&琼ICP备号-12&增值电信业务经营许可证B2-&氧化锆分析仪|上海而立环保科技有限公司
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在许多生产过程中,特别是燃烧过程和氧化反应过程中,测量和控制混合气体中的氧含量是非常重要的。电化学法(氧化锆属电化学类)是目前工业上分析氧含量的一种方法,具有结构简单、维护方便,反应迅速,测量范围广等特点。氧化锆氧量计是电化学分析器的一种,可以连续分析各种工业锅炉和炉窑内的燃烧情况,通过控制送风来调整过剩空气系数α值,以保证最佳的空气燃料比,达到节能和环保的双重效果。这里以氧化锆氧量计为例介绍氧含量的检测原理。6.1氧化锆的导电机理:电解质溶液靠离子导电,具有离子导电性质的固体物质称为固体电解质。固体电解质是离子晶体结构,靠空穴使离子运动导电,与P型半导体空穴导电的机理相似。纯氧化锆(ZrO2)不导电,掺杂一定比例的低价金属物作为稳定剂,如氧化钙(CaO2)、氧化镁(MgO)、氧化钇(Y2O3),就具有高温导电性,成为氧化锆固体电解质。&氧离子空穴形成示意图为什么加入稳定剂后,氧化锆就会具有很高的离子导电性呢?这是因为,掺有少量CaO2的ZrO2混合物,在结晶过程中,钙离子进入立方晶体中,置换了锆离子。由于锆离子是+4价,而钙离子是+2价,一个钙离子进入晶体,只带入了一个氧离子,而被置换出来的锆离子带出了两个氧离子,结果,在晶体中便留下了一个氧离子空穴。例如:(ZrO2)0.85 (CaO2)0.15这样的氧化锆(氧化锆的摩尔分数为85%、氧化钙的摩尔分数是15%),则具有7.5%的摩尔分数的氧离子空穴,是成了一种良好的氧离子固体电解质。6.2氧化锆分析仪的测量原理在一个高致密的氧化锆固体电解质的两侧,用烧结的方法制成几微米到几十微米厚的多孔铂层作为电极,再在电极上焊上铂丝作为引线,就构成了氧浓差电池,如果电池左侧通入参比气体(空气),其氧分压为p0;电池右侧通入被测气体,其氧分压为p1(未知)。&&&&&&&&&&氧浓差电池原理图设p0 & p1,在高温下(650…850℃),氧就会从分压大的p0一侧向分压小的p1侧扩散,这种扩散,不是氧分子透过氧化锆从P0侧到P1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P0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(P0)+ 4e→2O2-P0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P1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(P1)P1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。氧浓差电动势的大小,与氧化锆固体电解质两侧气体中的氧浓度有关。据此我们就可以知道被测气体中的氧含量。在特定的温度下氧的体积分数%O2与氧浓差电势(mV)存在特定的对应关系。与热电偶的分度值相类似。6.3氧化锆检测器的种类、结构和性能根据氧化锆探头的结构形式和安装方式的不同,我们可把氧化锆分析仪分为直插式、抽吸式和自然渗透式及色谱用检测器四类,目前大量使用的是直插式氧化锆分析仪。但现在空气领域和色谱领域也开始大量采用渗透式检测器。6.4直插式氧化锆分析仪直插式氧化锆探头式检测器,主要用于烟道气分析,它主要分为以下几种类型:①中、低温直插式氧化锆探头&&&这种探头适用于烟气温度0…650℃(最佳烟气温度350…550℃)的场合,探头中自带加热炉。主要用于火电厂锅炉、6…20t/h工业炉等,这是目前使用量最大的一种探头。②带导流管的直插式氧化锆探头这也是一种中低温直插式氧化锆探头,但探头较短(400…600mm),带有一根长的导流管,先用导流管将烟气引导到炉壁附近,再用探头进行测量。这主要用于大型、炉壁比较厚的加热炉。燃煤炉宜选带过滤器的直插式探头,不宜选导流式探头,其原因是容易形成灰堵,而燃油炉,这两种都可以用。③高温直插式氧化锆探头这种探头本身不带加热炉,靠高温烟气加热,适用于700…900℃的烟气测量,主要用于电厂、石化厂等高温烟气分析环境。直插式氧化锆分析仪的特点和结构直插式氧化锆分析仪的突出特点是:结构简单、维护方便、反应速度快和测量范围广,它省去了取样和样品处理的环节,从而省去了许多麻烦,因而广泛应用于各种锅炉和工业炉窑中。①直插式氧化锆分析仪结构组成:直插式氧化锆分析仪由氧化锆探头(检测器)和转换器(二次表)两部分组成,两者连接在一起的称为一体式结构;两者分开安装的称为分离式结构。&& &&&&&&&&&&&&&&&&&&直插式氧化锆探头外形图&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&氧化锆管工作原理图&图中锆管为试管形,管内侧通被测气、管外侧通参比气(空气)。锆管很小,管径为10毫米,壁厚:1毫米,长度:160毫米。材料有以下几种:(ZrO2)0.90(MgO)0.10、(ZrO2)0.90(Y2O3)0.10。内外电极为多孔形铂(Pt),用涂敷和烧结方法制成,长约为20-30mm,厚度几个-几十微米。铂电极引线一般多采用涂层引线,即在涂敷铂电极时,将电极延伸一点,然后用ф0.3…0.4 mm的金属丝与涂层连接起来。热电偶检测氧化锆探头的工作温度多采用K型热电偶。加热电炉用于对探头加热和进行温控。过滤网用于过滤烟尘,也可采用陶瓷过滤器或碳化硅过滤器。参比气管路通参比空气,校验气管路在仪器校验时能通气校验。转换器转换器除了要完成对检测器输出信号的放大和转换外,还要解决三个问题:①氧浓差电池是一个高内阻信号源,要想真实地检测出氧浓差电池输出的电动势信号,首先要注意解决信号源的阻抗问题;②氧浓差电动势与被测样品中的氧含量之间呈对数关系,所以,要注意解决输出信号的非线性问题;③根据氧浓差电池的能斯特方程,氧浓差电池电动势的大小,取决于温度和固体电解质两侧的氧含量;温度的变化会给测量带来较大的误差,所以,还要解决检测器的恒温控制问题。6.5抽吸式氧化锆氧分析仪这类分析仪的氧化锆探头安装在烟道壁或炉壁以外,将烟气抽出后再进行分析,它主要用于两种场合:&抽吸式氧化锆探头外形图1.烟气温度为700…1400℃的场合例如:钢铁厂的有些加热炉烟气温度高达900…1400℃,这种场合就不能采用直插式探头进行测量,而应将高温烟气从炉内引出,散热后温度降低,再流过恒温的氧化锆探头就可以获得满意的结果。目前国内电厂的蒸汽锅炉和工业锅炉大部分是燃煤炉,烟尘量大,采用这种类型的分析仪时,容易样管堵塞,需要及时清理,维护量较大。这种分析仪适合于燃油炉和烟尘量较小的燃煤炉。2.用于燃气炉直插式氧化锆分析仪可用于燃煤炉、燃油炉,但不适合于燃气炉。这是因为采用天然气等气体燃料的炉子,烟道气中往往含有少量的可燃性气体,如H2、CO、CO2、CH4等。氧化锆的探头温度在750℃左右,在高温条件下,由于铂电极的催化作用,烟气中的氧会和这些气体成分发生氧化反应而耗氧,使测得的氧含量偏低。当燃烧不正常,烟气中的可燃气体含量较高时,与高温氧化锆探头接触甚至可能发生起火、爆炸的危险。以前,这里的分析仪器采用的是抽吸式氧化锆+顺磁式氧分析仪的方式进行测量。早期的乙烯裂解炉,以天然气为原料的合成氨一段转化炉等都是采用这样的方式测量。因为顺磁氧对被测样气的要求比氧化锆仪器严格,烟道气取出后,须经降温、除湿、除尘等处理后才能测量,由于样品处理系统复杂、维护量大、故障率较高、样品测量反应滞后、时间较长等原因,其使用效果并不理想。目前,石化行业的燃气炉已用氧化锆分析仪来取代顺磁氧分析仪。现在的氧化锆分析仪,在仪器探头前加装了一个可燃气气体检测探头,可同时测量烟道气中的氧含量和可燃性气体含量。其作用有以下几点:①在可燃气体检测头上,可燃性气体与氧发生催化反应而消耗掉,从而消除了其对氧化锆探头的干扰和威胁;②用可燃气体检测结果对氧化锆探头的输出值进行修正和补偿,从而使氧含量的测量结果更为准确;③根据可燃气体检测结果判断燃烧工况是否正常,以便及时进行调节和控制;也有在氧化锆探头前,增设两个检测探头的产品,增设的探头一般是可燃气探头和甲烷气探头。甲烷气探头的作用是为了更好地判断天然气的燃烧工况是否正常。通常抽吸式氧化锆采用电流型的氧传感器,它的工作原理不同于前述的直插式氧化锆探头。直插式采用的是电势法,测量的是锆管两侧的电势差,其原理属于电位分析法;而抽吸式氧化锆一般用电流法,在多孔金属电极两侧施加一直流电压,测量通过锆管的离子流,其原理属于伏安分析法。&电流式氧化锆工作特性曲线图在高温条件下,氧化锆(ZrO2)材料由于氧离子的运动成为导体,当温度高于650℃时,氧离子就能流动。当氧浓度增加时,电流随离子流的增加成比例地增加。%O2mA21%O2400 mA6007000.42L/H050L/H
③6952506.6氧化锆分析仪的日常维护、注意事项及故障判断与处理仪器投用后,不能立即进行校验冷机投运24小时内,指示是不正常的,投用一天后,再用标气进行校准。因为,冷机检测器或新装检测器内会存在一些吸附水分或可燃性物质,热机后,在高温下,这些吸附水分蒸发,可燃性物质燃烧,会消耗参比侧电池中的参比空气,导致参比空气的氧含量低于正常值20.6%,会出现检测器信号偏低,甚至出现负信号,造成测量的氧含量值偏高,甚至大于20.6%的现象,这时的测量值是不准确的。应该等到检测器内部的水分和可燃性物质被新鲜空气置换干净后,才能使测量准确。所以,氧化锆检测器至少需要热机一天以上才能进行校准。定期对分析仪进行校准氧化锆分析仪在使用过程中存在许多干扰因素,如锆管的老化、积灰、SO2和SO3对电极的腐蚀等。运行一段时间后,仪器的性能会逐渐变化,给测量带来误差,因此必须定期对仪器进行校准,校准周期通常为1-3个月,这要看仪器的使用环境和使用情况而定。校准时,不能使用纯N2作为零点气,通常零点气应为满量程的10%;量程气是满量程的90%;现场采用的是干燥空气作为量程气;零点气则采用100ppmO2,这是因为到,零点在100ppm以下,标气误差对仪器的影响太大且校验吹扫时间太长,又不易吹到位;测量值采用测量线性的下延线。实践证明,这种方法是明确而有效的。仪器不要轻易开关①由于氧化锆管是一根陶瓷管,虽然有一定的抗热振性能,但在停开过程中,因急冷、急热等温变大而可能导致锆管断裂,因此,最好少做一些无谓的停开操作;②涂敷在锆管上的铂电极与氧化锆管间的热膨胀系数不一致,使用一段时间后,容易在开停过程中产生脱落现象,导致探头内阻变大,甚至损坏检测器。停机要慎重!样品处理注意事项①需要对样品气进行控压处理,通常进仪器压力不得大于0.05mpa;②标气二次表输出压不得大于0.30mpa;③进入仪器的所有气路管线都必须经过严格的查漏,且此项工作在仪器正常工作时,每半年还必须进行一次系统查漏;④气路进仪器前,必须经过物理过滤器(10u);发现气阻现象,可先行检查过滤网(过滤器);⑤定期清洁分析仪风扇过滤网,每季度一次;环境恶劣,需要经常清理,以防止因通风不畅而导致的仪器过热现象;⑥仪器的安装部位应当水平,远离振动源;以防止检测器不水平,而造成的样品对流不均所引起的误差;⑦分析仪周围环境要求通风良好,切忌密闭空间,因氧量不均衡而引起的测量误差;⑧分析仪周围切忌有可燃性气体,这会严重影响检测器的准确测量;⑨由于检测是在高温下操作,若待测气体中含有H2和CO、CH4时,此物质会与氧发生反应,消耗部分氧,氧浓度降低,引起测量误差。所以仪器在测量含有可燃性物质的气体时应相应考虑此项因素,以避免测量失准。⑩当测量含有腐蚀性气体时,应先用活性炭过滤。上一篇:下一篇:
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&&&&&&& 摘要:论述了氧量测量在电厂燃烧控制中的作用,通过测量烟气中氧气含量的方法来了解过剩空气系数,以判断燃烧状况,控制进入炉膛的空气量,从而维持最佳风煤比,达到优化燃烧的目的。介绍了氧量分析仪探头结构类型, 工作原理, 安装及使用方法。直插式氧化锆测氧仪具有结构简单,响应时间短, 测量范围宽等优点, 因此在电站锅炉中得到了广泛的应用。
&&&&&&& 关键词:过剩空气系数;燃烧控制;氧化锆
Study on Application of Oxygen Analyzer for Boiler Burning Control
Hao Zhenhua , Zhang Bo
(Shandong Electric Power Engineering Consulting Institutu Co.,Ltd.,Ji&nan 250013,China)
&&&&&&& Abstract: The effect of oxygen measure on boiler burning control is discussed. Overplus air coefficient is understood by measureing oxygen of flue gas,so that estimate burning condition,control the air of entering furnace and maintain the optimal proportion of air and coal to optimize the burning. Oxygen analyzer probe type、principle、installation and use is introduced. Zirconia oxygen analyzer of direct insert which has the merit of simple structure、shortcut response time and broad measuring bound is widely applied in boiler of power plants.
&&&&&&& Kye words: over zirconia oxygen
&&&&&&& 0引言
&&&&&&& 在提高火电厂经济性的手段中,重要的一条就是锅炉的经济运行,即提高锅炉燃烧效率。随着电网调峰任务加重,电厂的锅炉机组负荷变化频繁,为能达到锅炉安全、经济运行的目的,运行人员必须对燃烧器出口风速和风率、炉膛风量等项目进行适当调整,通过改变烟气中的氧量来优化锅炉燃烧工况。
&&&&&&& 1氧量在火电厂燃烧控制中的作用
&&&&&&& 在火力发电厂锅炉燃烧控制中,维持锅炉经济燃烧,一般是通过控制过剩空气系数&(& =锅炉燃烧时加入的实际空气量/锅炉燃烧所需的理论空气量) 在一定的范围内实现的。&太大时排烟热损失增大, &太小时未完全燃烧损失增大,而且增加了污染气体的排放。因此,维持炉内过剩空气系数稳定, 是关系燃烧经济性的一个重要指标。维持炉内过剩空气系数稳定,一般通过保证一定的风煤比例来实现,锅炉烟气含氧量作为锅炉送风调节系统中的重要参数直接反映锅炉燃烧过程的风煤比。因此,氧量控制是提高锅炉热效率、降低企业生产成本、提高经济运行的重要途径,锅炉最佳燃烧参数如图所示。
&&&&&&& 2氧量分析仪
&&&&&&& 2.1 热磁式氧分析仪
&&&&&&& 热磁式氧分析仪是利用烟气组分中氧气的磁化率特别高这一物理特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,使此处氧的温度升高而磁化率下降,因而磁场吸引力减小,受后面磁化率较高的未被加热的氧气分子推挤而排出磁场,由此造成&热磁对流&或&磁风&现象。在一定的气样压力、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,即进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、便于制造和调整等优点,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严重等缺点,已逐渐被氧化锆氧分析仪所取代。
&&&&&&& 2.2 氧化锆传感器式氧分析仪
&&&&&&& 目前火力发电机组大多采用氧化锆氧量计测量锅炉排烟氧量。氧化锆氧量分析仪由氧化锆探头和氧量变送器两部分组成。氧化锆氧量分析仪的核心部件是氧化锆固体电解质氧浓差电池。氧化锆电池安装在探头顶端,它由一根氧化锆管和涂制在管底内外壁的铂电极组成。氧化锆管是由氧化钇或氧化钙稳定的氧化锆材组成的,由于它的主方晶格中含有氧离子空穴,因此在高温下它是良好的氧离子导体, 由于氧化锆管的这一特性,在一定高温下,当氧化锆电池两边的氧含量不同时,它便是一个典型的氧浓度差电池,在该电池中,空气是参比气,它和烟气分别流径内外电极,在实际探头中,空气流径外电极, 烟气流径内电极。当烟气氧含量P 小于空气氧含量P& (20. 6 %O2) 时,空气中的氧分子从外电极上夺取4 个电子形成2 个氧离子,发生为下电极反应:O2 (P0) + 4e&&2O
氧离子在氧化锆管中迅速迁移到烟气边,在内电极上发生相反的电极反应:2O &&2 O2 ( P ) + 4e-
&&&&&&& 由于氧浓差导致氧离子从空气边迁移到烟气边,而产生的电势又导致氧离子从烟气边反向迁移到空气边,当这两种迁移到平衡后,便在两电极间产生一个与氧浓度有关的探头信号E ,该信号符合能斯特方程:
&&&&&&& E = RTln(P0/ P ) / 4F
&&&&&&& 式中 R &&&气体常数,1. 987 ;
&&&&&&& T& &&&绝对温度,273 + t (实际工作温度) ;
&&&&&&& F& &&&法拉第常数,96500 ;
&&&&&&& P0 &&&参比气体的氧体积分数,约等于21 %;
&&&&&&& Px &&&待测气体的氧体积分数;
&&&&&&& E& &&&氧浓差电势,V。
&&&&&&& 由式可知,若T 被控制在某一定值(一般为700~800 ℃) ,并选定一种已知氧体积分数的气体(如空气) 作为电介质阴极侧的气体,即P0为已知的参比气体时,则测得氧浓差电势E ,即可得知待测气体的氧体积分数Px 。
&&&&&&& 3氧化锆的类型
&&&&&&& 根据氧化锆探头的结构形式和安装方式的不同,我们可把氧化锆分析仪分为直插式、抽吸式。目前大量使用的是直插式氧化锆分析仪。
&&&&&&& 直插式氧化锆探头式检测器,主要用于烟道气分析,它主要分为以下几种类型:
&&&&&&& ①中、低温直插式氧化锆探头
&&&&&&& 这种探头适用于烟气温度0~650℃(最佳烟气温度350~550℃)的场合,探头中自带加热炉,主要用于火电厂锅炉、6~20t/h工业炉等,这是目前使用量最大的一种探头。
&&&&&&& ②带导流管的直插式氧化锆探头
&&&&&&& 这也是一种中低温直插式氧化锆探头,但探头较短(400~600mm),带有一根长的导流管,先用导流管将烟气引导到炉壁附近,再用探头进行测量。这主要用于大型、炉壁比较厚的加热炉。燃煤炉宜选带过滤器的直插式探头,不宜选导流式探头,其原因是容易形成灰堵,而燃油炉,这两种都可以用。
&&&&&&& ③高温直插式氧化锆探头
&&&&&&& 这种探头本身不带加热炉,靠高温烟气加热,适用于700~900℃的烟气测量,主要用于电厂、石化厂等高温烟气分析环境。
&&&&&&& 直插式氧化锆分析仪的突出特点是:结构简单、维护方便、反应速度快和测量范围广,它省去了取样和样品处理的环节,从而省去了许多麻烦,因而广泛应用于各种锅炉和工业炉窑中。
&&&&&&& 抽吸式氧化锆氧分析仪的氧化锆探头安装在烟道壁或炉壁以外,将烟气抽出后再进行分析,它主要用于两种场合:
&&&&&&& 烟气温度为700~1400℃的场合
&&&&&&& 例如:钢铁厂的有些加热炉烟气温度高达900~1400℃,这种场合就不能采用直插式探头进行测量,而应将高温烟气从炉内引出,散热后温度降低,再流过恒温的氧化锆探头就可以获得满意的结果。
&&&&&&& 目前国内电厂的蒸汽锅炉和工业锅炉大部分是燃煤炉,烟尘量大,采用这种类型的分析仪时,容易样管堵塞,需要及时清理,维护量较大。这种分析仪适合于燃油炉和烟尘量较小的燃煤炉。
&&&&&&& 用于燃气炉
&&&&&&& 直插式氧化锆分析仪可用于燃煤炉、燃油炉,但不适合于燃气炉。这是因为采用天然气等气体燃料的炉子,烟道气中往往含有少量的可燃性气体,如H2、CO、CO2、CH4等。氧化锆的探头温度在750℃左右,在高温条件下,由于铂电极的催化作用,烟气中的氧会和这些气体成分发生氧化反应而耗氧,使测得的氧含量偏低。当燃烧不正常,烟气中的可燃气体含量较高时,与高温氧化锆探头接触甚至可能发生起火、爆炸的危险。
&&&&&&& 抽吸式氧化锆氧分析仪的缺点: ①反应时间慢; ②结构复杂, 容易影响检测精度; ③在被检测气体杂质较多时, 采样管容易堵塞; ④多孔铂电极容易受到气体中的硫、砷等的腐蚀以及细小粉尘的堵塞而失效;
&&&&&&& 4合理选择安装位置
&&&&&&& 由于锅炉烟道中烟气工况十分复杂,如果氧化锆探头安装点选择不合理,将会出现氧量失真、响应迟缓现象,同时还会严重缩短氧化锆探头的使用寿命。因此正确选择探头安装点,对于提高测量准确性和延长探头使用寿命有着重要意义。在较高的温度段对氧化锆探头各部件的氧化腐蚀比较严重,对氧化锆探头的使用寿命有明显的影响;而温度过低时,凝结的水气与烟气中的SO2及SO3形成亚硫酸、硫酸,对氧化锆元件危害极大,因此,氧化锆探头的检测点应尽量选在(100~600)℃之间。
&&&&&&& a要求安装点的烟气流通好,以保证有较快的响应时间。切忌安装在炉内侧、死角、涡流和缩口处。安装在内侧和死角处易造成慢响应迟缓现象;安装在涡流处会导致氧量波动大,代表性差;安装在缩口处烟速过大,虽然响应迅速,但易造成灰堵故障和冲刷故障。
&&&&&&& b要求便于操作,没有障碍物影响插入氧化锆探头的操作。
&&&&&&& c要求安装点上游5米内无人孔及明显漏点,以防氧量失真。在停炉时,安装点应不受水冲刷操作的影响,不易被人为因素破坏。
&&&&&&& d测点位置应在锅炉密封性好、不漏风的部位,应避开人孔门等位置, 因为人孔门容易出现关不严、漏风等现象, 导致氧量指示偏大。
&&&&&&& e探头应稍向下倾斜, 以防止烟气对流和冷凝水进入锆头。
&&&&&&& 在锅炉中, 氧量计一般在空预器前后各安装一支。对于300MW 机组, 单侧烟道的截面面积一般都超过10m , 空预器前只安装一支氧量计, 存在着较大的采样误差。为克服采样误差, 提高测量精度,部分电厂在烟道上安装两支或多支氧化锆氧量计, 取其平均值指导锅炉调节燃烧。空预器后安装一支氧量计,用于检测机组的漏风情况,从而计算机组效率。
&&&&&&& 5结论
&&&&&&& 烟气中的氧量过高或过低,都严重影响锅炉安全经济运行,为了提高机组燃烧效率以及锅炉运行可靠性,必须对烟气进行氧量分析。氧量分析仪作为发电厂锅炉燃烧的监测仪表,在指导燃烧方面起着重要作用。同时,为了提高烟气中含氧量的测量准确度,必须对测量系统进行定期维护,经常检查在线氧量的变化情况,发现显示异常要及时处理。
[ 1 ]姚素薇,郭萌. 氧传感器的研究与应用[ J ]. 传感器世界,2004, 12 - 15.
[ 2 ]杨邦昌,简家文,段建华,等. 氧传感器原理与进展[ J ]. 传感器世界, 2002, 1 - 8.
[ 3 ]赵安民. 《自动化仪表》第29卷第8期
[ 4 ]杨树兴,李 擎,苏 中,等. 计算机控制系统&理论、技术与应用[M ]. 北京:机械工业出版社, 2007, 223 - 224.
[ 5 ]垄成,陈满红,熊立明. ZDO&101型氧化锆分析仪的故障原因初探[ J ]. 仪器设备, 2005, 56 - 60.
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