氧化鋯氧量計氣體分析儀

        該傳感器適用于鍋爐、窯爐、石油、化工、發電廠等需用煤、油等加熱燃燒的爐膛及煙道，氧含量的測量，能準確、快速的反映爐膛燃燒時的即時氧含量。可及時有效的控制煙道擋板、油門、風門等，對提高燃燒熱效率、節約能源、減少污染有明顯的作用。氧化鋯探頭插入點的煙道必須為負壓，因為氧化鋯探頭的參比氣為空氣，是自然流動的，煙道必須為負壓才可以使空氣吸入探頭產生電勢。

       氧量是鍋爐實現經濟燃燒的重要參數，因此要求測量準確。實際上鍋爐不同位置的氧量是不同的，因此一臺鍋爐應設計2～4臺氧分析器。一般實現熱控自動化的鍋爐至好要設計4臺。尚未實現熱控自動化的鍋爐，670t/h以下的鍋爐設計左、右2臺

       探頭本身由分析儀加熱至700℃，但經過實踐證明，安裝點煙氣溫度過高會縮短探頭使用壽命，又因煙氣不穩定而導致氧量波動大；安裝點煙氣溫度過低，會造成低溫腐蝕（SO2和SO3蒸汽）同樣會使探頭壽命縮短，一般位于省煤器至引風機之間。除此以外，安裝點要求煙氣流通好，便于操作。切忌將安裝點位置選擇在死角位置和煙道縮口處。同時安裝點位置要考慮水氣少、灰塵少的位置。

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

  ①儀表氧勢+ 接 探頭氧勢+，儀表氧勢- 接 探頭氧勢-，這二根線敷設在穿A內，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-，這二根線敷設在穿A內（可以與氧勢線同管），采用K分度補償導線。

  ③二個加熱端子不分正負級，用2.0mm2導線，使探頭與儀表對接，敷設于B管內（切忌不可敷設到A管內，避免信號干擾）。

 注意事項：K分度補償導線在連接儀表與探頭時，正負級不能接反，否則會造成損失。

  五、氧化鋯傳感器的測量原理以及結構特點:

      氧化鋯傳感器的核心構件是氧化鋯固體電解質，氧化鋯固體電解質是由多元氧化物組成的。常用的這類電解質有ZrO2·Y2O3，它由二元氧化物組成，其中，ZrO2稱為基體，Y2O3稱為穩定劑。ZrO2在常溫下是單斜晶體，在高溫下它變成立方晶體(螢石型)，但當它冷卻后又變為單斜晶體，因此純氧化鋯的晶型是不穩定的。所以當在ZrO2中摻人一定量的穩定劑Y2O3時，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部應力變化的原因，該晶體冷卻后仍保留立方晶體，因此又稱它為穩定氧化鋯。據上分析，穩定氧化鋯在高溫下(650℃以上)是氧離子的良好導體。

      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表示兩個鉑電極，它是涂制在氧化鋯電解質的兩邊，兩種氧分壓為P''O2和P'O2的氣體分別通過電解質的兩邊。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是待測氣，例如通入煙氣。在高溫下，由于氧化鋯電解質是良好的氧離子導體，上述電池便是一個典型的氧濃差電池。
      在高溫下(650---850℃)，氧就會從分壓大的P''O2一側向分壓小的P'O2側擴散，這種擴散，不是氧分子透過氧化鋯從P''O2側到P'O2側，而是氧分子離解成氧離子后，通過氧化鋯的過程。在750℃左右的高溫中，在鉑電極的催化作用下，在電池的P''O2側發生還原反應，一個氧分子從鉑電極取得4個電子，變成兩個氧離子(O2-)進入電解質，即:O2(P''O2)+4e→2O2-

       P''O2側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極。這些氧離子進入電解質后，通過晶體中的空穴向前運動到達右側的鉑電極，在電池的P'O2側發生氧化反應，氧離子在鉑電極上釋放電子并結合成氧分子析出，即:
2O2--4e→O2(P'O2)
      P'O2側鉑電極由于大量得到電子而帶負電，成為氧濃差電池的負極或陰極。這樣在兩個電極上，由于正負電荷的堆積而形成一個電勢，稱之為氧濃差電動勢。當用導線將兩個電極連成電路時，負極上的電子就會通過外電路流到正極，再供給氧分子形成離子，電路中就有電流通過。
      其池電勢由能斯特方程給出:
                                     E=RT/4F×ln(P''O2/P'O2)
      式中R為氣體常數，T為電池的熱力學溫度(K)，F為法拉第常數.(1)式是在理想狀態下導出的， 必須具有四個條件:(1)兩邊的氣體均為理想氣體;(2)整個電池處于恒溫恒壓系統中;(3)濃差電池是可逆的;(4)電池中不存在任何附加電勢。因此稱(1)式為氧化鋯傳感器的理論方程。由(1)式可見由于參比氣氧含量P''O2是已知的，因此測得E值后便可求得待測氣體氧含量P'O2值。
      當電池工作溫度固定于700℃時，上式為:
                                     E=48.26lg(P''O2/P'O2)
      由上式，在溫度700℃時，當固體電介質一側氧分壓為空氣(20.6%) 時，由濃差電池輸出電動勢E，就可以計算出固體電介質另一側氧分壓，這就是氧化鋯氧量分析儀的測氧原理。

  1、傳感器須輕拿輕放，不能碰撞，因為傳感器內部為陶瓷元件，容易斷裂，造成損壞。

  2、安裝地點應選擇被測氣體溫度較低的位置，宜選擇在無振動且方便維修的地點，這樣對傳感器的使用壽命有一定的好處。

  3、安裝時，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，否則會造成斷裂，將無法使用。

  4、傳感器上的法蘭螺栓在安裝時要擰緊，擰均勻。否則密封墊子會漏入空氣（因為煙道內是負壓），會造成測量時的誤差。

  1、切記應將標準氣流量計流量調至200ml/分-300ml/分。流量不能大，否則會造成校對時的誤差并對傳感器造成損壞。

  2、快速擰開傳感器校對堵頭，將標準氣插上五分鐘后，待數據穩定時，即校對完成。

  3、去除標準氣皮管，快速將堵頭擰上（堵頭擰下后，不能長時間放在空氣中，因為空氣溫度低，傳感器是在高溫下工作，會吸入大量的空氣，造成溫差太大，傳感器斷裂）

氧化鋯探頭應連續使用為佳，因停爐及開爐本身對氧化鋯探頭的壽命會造成影響，在開爐時或停爐時會產生較大的溫差，氧化鋯鋯頭會因熱脹冷縮造成斷裂，同時在低溫時會有較多的硫化物或氟化物產生，形成酸性氣體對氧化鋯鋯頭有較大的損傷。

   建議：用戶應在開爐正常后再給氧化鋯探頭通電加溫，停爐時應先停止對氧化鋯探頭加溫，再停爐。如用戶長期不使用，則應拆下氧化鋯探頭及氧化鋯變送器放至庫房，因空氣濕度的影響，會對加熱電爐、熱偶造成腐蝕，故需每隔一個月對氧化鋯探頭加溫二小時，黃梅天氣時尤為重要。

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°，將探頭的標準氣入口通入空氣，流量調整至200ml/分-300ml/分，用數字萬用表測量氧勢端子上的毫伏信號，正常應小于-3mv，如：測量出的數值分 別為-3mv、-2mv、－1.2mv，則性能為-1.2 mv＞-2mv＞-3mv，測量其電阻，（正向電阻＋反向電阻）÷2，正常應小于200歐姆。如測量數值不在此范圍內，則說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，正常應每年更換一次)。將探頭標準氣入口通入已知純度的標準氣，如5％，看變送器指示是否在5%，如不在，則用變送器的量程調節（具體見我公司使用手冊）