PC-ZO-5-G壁挂式氧化锆分析仪转换器

PC-ZO-5-G壁挂式氧化锆分析仪转换器

工作原理

　　氧传感器的关键部件是氧化锆，在氧化锆元件的内外两侧涂上多孔性铂电极制成氧浓度差电池。它位于传感器的顶端。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。

　　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一微型电炉内，位于整个探头的顶端。

　　氧化锆管是由氧化锆材料掺以一定量的氧化钇或氧化钙经高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，因此在高温下它是良好的氧离子导体。因其这一特性，在一定高温下，当锆管两边的氧含量不同时，它便是一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极。在实际的氧探头中，空气流经外电极，烟气流经内电极，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极上夺取4个电子形成2个氧离子，发生如下电极反应:

　　O(P0)+4e-→2O-2

　　氧离子在氧化锆管中迅速迁移到烟气边，在内电极上发生相反的电极反应:

　　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，便在两电极间产生一个与氧浓差有关的电势信号E,该电势信号符合"能斯特"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，在一定的高温条件下(一般)600℃)，一定的烟气氧含量便会有一对应的电势输出，在理想状态下，其电势值在高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一样时， 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，一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。

氧化锆氧分析仪主要用于测定炉窑烟气中的氧含量，应用场所主要有：

    （1）火电厂锅炉；

    （2）炼油厂加热炉和锅炉，输油管道加热炉；

    （3）冶炼厂加热炉和均热炉；

    （4）化工、轻纺、食品加工、制药、水泥和采暖等企业工业锅炉。

    在炉窑燃烧过程中，当空气过剩系数过小，即氧量不足时，由于燃烧而导致热效率降低和冒黑烟；当氧量过大时，SO2和NOX量增加，将导致环境污染，同时因过量空气带走热量，使热效率降低。因此，只有利用氧化锆氧分析仪来控制佳空/燃比，实现经济燃烧，才能得到佳的热效率和减少对环境的污染。据实际估算，一台670t/h锅炉，装上2至4台氧化锆氧分析仪后，将烟气氧量由6%降到4%，年节煤效益为50万元以上，如果实现热控自动化，其节能效果更佳。

二、主要技术参数

（1）测量范围：0~20.6Vol%O2

（2）测量精度：±1.0%（满度）

（3）响应时间：<3秒（达到90%指标）

（4）输出方式：DC：0~10mA；DC：4~20mA两路线性输出

（5）负载能力： 800Ω（0～10mA）

                                  400Ω（4～20mA）

（6）安装点允许压差：<1000Pa

（7）变送器外型尺寸 P型：160×160×320mm（开孔153×153mm）

                        160×80×270mm（开孔153×78mm）

                   Q型：240×330×110mm

（8）环境温度： 变送器：-5~55℃

               探头：-10~70℃

（9）电源：AC：220V±10%，50Hz

（10）防护等级：高于IP65标准

（11）质量保证期：探头：1年；变送器2年