简述氧化锆氧量分析仪的作业原理和内容分析

氧化锆氧量分析仪首要用于丈量焚烧过程中烟气的含氧浓度，相同也适用于非焚烧气体氧浓度丈量。它又被称为氧化锆氧量分析仪，氧化锆分析仪/氧化锆氧量计/氧化锆氧量表.在传感器内温度安稳的电化学电池(氧浓差电池，也简称锆头)发生一个毫伏电势，这个电势直接反响出烟气中含氧浓度值。氧传感器的要害部件是氧化锆，在氧化锆元件的表里两头涂上多孔性铂电极制成氧浓度差电池。它坐落传感器的顶端。为了使电池坚持额外的作业温度，在传感器中设置了加热器。用氧分析仪内的温度操控器操控氧化锆温度安稳。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、转化器、分析仪)以及它们之间的衔接电缆等组成。

氧化锆探头是使用氧化锆浓差电势来测定氧含量的传感器，其中心的氧化锆管安顿在一微型电炉内，坐落整个探头的顶端。

氧化锆管是由氧化锆资料掺以必定量的氧化钇或氧化钙经高温烧结后构成的安稳的氧化锆陶瓷烧结体。因为它的立方晶格中含有氧离子空穴，因而在高温下它是杰出的氧离子导体。因其这一特性，在必定高温下，当锆管两头的氧含量不一同，它就是一个典型的氧浓差电池，在此电池中，空气是参比气，它与烟气别离坐落表里电极。在实践的氧探头中，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攫取4个电子构成2个氧离子，发生如下电极反响：

O(P0)+4e-→2O-2

氧离子在氧化锆管中敏捷搬迁到烟气边，在内电极上发生相反的电极反响：

2O-2 →O(P0)+4e-

因为氧浓差导致氧离子从空气边搬迁到烟气边，因而发生的电势又导致氧离子从烟气边反向搬迁到空气边，当这两种搬迁到达平衡后，便在两电极间发生一个与氧浓差有关的电势信号E,该电势信号契合”能斯特”方程：

E=(RT/4F)Ln(P0 /P) (1)

式中R、F别离是气体常数和法拉第常数，T是锆管绝对温度(K), P0是空气氧含量(20.6%O2), P 是烟气含量。

由(1) 式可见，在必定的高温条件下(一般)600℃)，必定的烟气氧含量便会有一对应的电势输出，在抱负状况下，其电势值在高温区域内对应氧含量。在抱负状况下，当被测烟气与参比气浓度相一起，其输出电势E值为 0 mV, 但在实践使用中，锆管实践条件和现场状况均不是抱负状况。故事实上的锆管是违背此值的。实践上，必定氧含量锆管输出的电势为理论值和本底电势的和，咱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，此值的巨细又在不同温度下呈不同的值，而且随锆管使用期延伸而改变。 因而， 如不对此状况处理，会严重影响整套测氧仪的精确和探头寿数。鉴于此，HD-D系列氧分析仪采取了”双参数校对法”，对探头本底电势作特别处理，弥补了锆管的离散性缺陷，延伸了探头的使用寿数。

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、转化器、分析仪)以及防尘设备、热电偶、加热器、规范气体导管、接线盒以及外壳壳体等组成。

防尘设备由防尘罩和过滤器组成，能防止烟气中的尘埃进入氧化锆锆管内部，使锆管元件免受污染，并能起到缓冲气样效果。

氧化锆管元件是氧探头的中心部件，由它发生氧浓差电势信号。氧化锆管是陶瓷类金属氧化物，使用时有必要防止剧烈轰动，避免损坏锆管元件。

热电偶是探头内置加热器恒温操控之用，也是丈量锅炉、窑炉烟道中被测气体的温度的元件，为氧量计算供给一个温度信号。

加热器的效果是供给氧化锆固体电解质元件正常作业所需的温度，然后使其在低于600℃的被测烟气环境中也能正常作业。

来自氧探头的氧电势信号、热偶温度信号经扩大送A/D转化电路，与校对系数一同进行数据处理，即可得出氧含量的百分含量。一同，体系可实施氧电势、探头温度、校对系数值的显现，并对锆管的加热电炉进行恒温操控，且辅以断偶、超温维护、热偶反接维护，保证体系牢靠作业。

按检测方法的不同，氧化锆氧探头分为两大类：采样检测式氧探头及直插式氧探头。采样检测方法是经过扶引管，将被测气体导入氧化锆检测室，再经过加热元件把氧化锆加热到作业温度(750℃以上)。氧化锆一般选用管状，电极选用多孔铂电极。其长处是不受检测气体温度的影响，经过选用不同的导流管能够检测各种温度气体中的氧含量，这种灵活性被运用在许多工业在线检测上。其缺陷是反响时间慢；结构杂乱，简单影响检测精度；在被检测气体杂质较多时，采样管简单阻塞；多孔铂电极简单遭到气体中的硫，砷等的腐蚀以及细微粉尘的阻塞而失效；加热器一般用电炉丝加热，寿数不长。

在被检测气体温度较低(0℃～650℃)，或被测气体较清洁时，适合采款式检测方法，如制氮机测氧，实验室测氧等。
直插式检测是将氧化锆氧量分析仪直接插入高温被测气体，直接检测气体中的氧含量，这种检测方法适合被检测气体温度在700℃～1150℃时(特别结构还能够用于1400℃的高温)，它使用被测气体的高温使氧化锆到达作业温度，不需另外用加热器。直插式氧探头的技能要害是陶瓷资料的高温密封和电极问题。