在生產過程必須檢測并控制煙氣中的氧含量。氧化鋯氧分析儀(氧化鋯氧量計、氧量表)的主要作用就是連續監測爐膛煙氣中的含氧量,將氧量值轉換成4~20mA模擬信號并送至DCS參與PI控制,優化爐膛燃燒,提升燃燒效率,減少污染物排放。
1、測量原理
工作溫度在650℃以上時,穩定的二氧化鋯陶瓷(ZrO2)呈現氧離子導電現象,根據此特性,在高溫條件下,如果在二氧化鋯陶瓷兩側氧分壓不同時,在其內部會發生氧離子的遷移。此時在二氧化鋯兩側引出的鉑電極上可以測量到穩定的毫伏級信號,即為氧電動勢。通常在氧化鋯內外兩側涂上多孔性鉑電極制成氧濃度差電池(以下簡稱電池)。
參比氣體通常為無油干燥清潔的空氣(含氧20.60%)。若參比氣側與被測氣體側氧分壓不同時,氧離子從高的一側遷移到低的一側。電池就以對數顯示被測氣體中的氧濃度值。通過實驗測定,電池工作溫度在700℃時,氧濃度每減少一個數量級,毫伏信號約增加約48mV。
2、系統組成
氧化鋯氧分析儀是由安裝在煙道內的傳感器(探頭)、就地安裝的氧分析儀、氣源及它們之間的連接電纜、氣管組成。以JK型氧化鋯氧分析儀引入為例,做分析解釋說明。
2.1傳感器
傳感器裝置由探頭、法蘭、測量電池、加熱器、過濾元件、參比氣管接頭、校驗氣口等組成。由于測量電池的工作溫度設定為700℃,采用一支K型熱電偶測量電池的工作溫度,通過分析儀內部的溫控器和加熱器來實現溫度恒定。
2.2氧分析儀
氧分析儀最主要的功能是進行氧信號處理,氧傳感器輸入的氧電勢E信號首先進行放大,然后將放大的電壓信號經過A/D轉換器轉換為數字信號。根據傳感器測量電池的特性曲線,微處理器將數字信號轉變為相應的氧濃度值并顯示在氧分析儀顯示屏上,同時將數字信號轉變為線性標準模擬電流信號輸出至DCS。當然,氧分析還具備內部溫控、校準、故障報警、過熱保護等功能。