如何進(jìn)行氧化鋯氧量分析儀標定及參數設置

如何進(jìn)行氧化鋯氧量分析儀標定及參數設置

鍋爐燃燒過(guò)程中，氧量的變化直接影響著(zhù)燃料的燃燒效果，準確的氧量數值決定著(zhù)燃料的利用率和節能環(huán)保效果?？刂茽t膛氧量，保證燃料充分燃燒是鍋爐燃燒運行中一大關(guān)鍵環(huán)節。鍋爐氧量數值在各個(gè)風(fēng)機和投料量的共同作用下保持穩定合理數值，使燃料利用率達到最高，是各個(gè)鍋爐運行項目組共同面對的課題。所以，一組穩定的氧量參考數值直接決定著(zhù)鍋爐燃燒效果的好壞。

1、氧化鋯測量原理
氧化鋯傳感器的核心構件是氧化鋯固體電解質(zhì)，氧化鋯固體電解質(zhì)是由多元氧化物組成的。常用的這類(lèi)電解質(zhì)有ZrO2.Y2O3，它由二元氧化物組成，其中ZrO2稱(chēng)為基體，Y2O3稱(chēng)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?yōu)閱涡本w。因此，純氧化鋯的晶型是不穩定的。所以，當在ZrO2摻入一定量的穩定劑Y2O3時(shí)，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(chēng)它為穩定氧化鋯。據上述分析，穩定氧化鋯在高溫下(650℃)是氧離子的良好導體。

典型的氧化鋯傳感器是，這樣在兩個(gè)電極上，由于正負電荷的堆積而形成一個(gè)電勢，稱(chēng)之為氧濃差電動(dòng)勢。當用導線(xiàn)將兩個(gè)電極連成電路時(shí)，負極上的電子就會(huì )通過(guò)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(guò)。
其池電勢由能斯特方程給出：。在溫度700℃時(shí)，當固體電介質(zhì)一側氧分壓為空氣(20.6%)時(shí)，由濃差電池輸出電動(dòng)勢E，就可以計算出固體電介質(zhì)另一側氧分壓，這就是氧化鋯氧量分析儀的測氧原理。

在實(shí)際應用中，由于儀表出廠(chǎng)檢驗的量程(0-10%)與現場(chǎng)需求(0-25%)不同，并且出廠(chǎng)后經(jīng)過(guò)較長(cháng)時(shí)間才安裝使用，導致氧量計測量值發(fā)生偏差，其測量空氣含氧量為19%左右，與實(shí)際情況有較大偏差。經(jīng)現場(chǎng)檢查調試發(fā)現，其原因與E的補償值(本底電勢)有關(guān)。

2、氧化鋯氧量分析儀測量的特點(diǎn)
氧探頭的氧電勢信號、熱偶溫度信號經(jīng)放大送A/D電路，單片微機系統CPU采集到其信號后，與校正系數一起進(jìn)行數據處理，即可得出氧含量的百分含量。

同時(shí)，氧化鋯氧量分析儀可實(shí)行氧電勢、探頭溫度、校正系數值的顯示，并對鋯管的加熱電爐進(jìn)行恒溫控制，且輔以斷偶、超溫保護、熱偶反接保護，確保氧量計可靠工作。

3、現場(chǎng)實(shí)際情況分析
①現場(chǎng)情況簡(jiǎn)介
在現場(chǎng)的實(shí)際使用中，安裝氧化鋯及表頭后，經(jīng)過(guò)較長(cháng)時(shí)間系統才開(kāi)始試運行。氧化鋯電池出現老化、積灰、受SO2和SO3對電池的腐蝕等許多干擾因素的影響，運行過(guò)程中，儀器參數將發(fā)生逐漸變化，而給測量帶來(lái)誤差，電池老化表現在內阻升高和本底電勢增大兩個(gè)主要參數上。試運過(guò)程中氧量顯示比預想的偏低。試運結束后，氧化鋯氧量計表頭顯示18%-19%，不能測量(空氣中氧含量約為21%)。

②改造前情況
試運行階段，氧量值偏低，結束試運之后測量空氣中氧含量也明顯偏低。在初步排查原因，排除了安裝位置、煙道走向、通風(fēng)換氣調節和其他因素后，又進(jìn)行了氧量標定，使用0.4%含氧量的氣罐和空氣對安裝好的氧化鋯進(jìn)行標定。

標定具體操作為：先將標氣流量調至500ml/min，然后取下探頭上的標氣入口堵頭，將標氣用導管接入標氣入口，并密封好。當標氣通入約(3min-5min)后，顯示穩定，這時(shí)調變送器前面板上的本底調節電位器，直至氧氣顯示和標氣值相等。取下標氣連接管，重新堵上標氣入口，儀器校準完畢，保存設置參數，即可讀出，記錄該值。

標定后氧量顯示并無(wú)明顯變化，仍舊比實(shí)際值偏低。實(shí)際情況是，氧量經(jīng)過(guò)標定后仍對測量值無(wú)明顯糾正，排除了鎬頭測量不準或是測量出現問(wèn)題的原因。

③改造后情況
通過(guò)對原理的分析和實(shí)踐中的經(jīng)驗，經(jīng)討論和研究決定對儀表出廠(chǎng)設置的參數進(jìn)行改動(dòng)。因出廠(chǎng)檢驗測試量程范圍為0-10%，而實(shí)際使用的量程范圍為0-25%，與測試值相比變化較大，故決定調高補償電勢E(本底電勢)。

④情況分析總結
根據現場(chǎng)設備的改造，氧量值恢復正常，可以保證鍋爐的正常運行。

4、氧化鋯氧量?jì)x的改造意義和經(jīng)驗
氧化鋯測氧儀具有結構簡(jiǎn)單、響應時(shí)間短、測量范圍寬、使用溫度高、運行可靠、安裝方便、維護量小等優(yōu)點(diǎn)。因此，氧化鋯傳感器的主要應用可歸納為以下五個(gè)方面：
①煙氣測氧：主要用于發(fā)電廠(chǎng)、煉油廠(chǎng)、鋼鐵廠(chǎng)、化工廠(chǎng)、輕紡印染廠(chǎng)、食品加工廠(chǎng)、等企業(yè)。
②汽車(chē)尾氣測量：目前主要用于載人的小汽車(chē)和轎車(chē)等。
③鋼液測氧：主要用于鋼鐵公司和煉銅廠(chǎng)等冶煉企業(yè)。
④惰性氣體測氧：主要用于鋼鐵公司、空分廠(chǎng)、化肥廠(chǎng)和電子企業(yè)等。
⑤物化研究：主要用于高溫氧化還原反應中熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)參數測定。

運行氧量發(fā)生變化時(shí)，對經(jīng)濟性的最直接影響來(lái)自煙氣量引起的排煙熱損失的變化，同時(shí)，它還會(huì )引起其它運行參數的改變，這些參數包括：灰渣未燃燼碳含量、排煙溫度、送引風(fēng)機總電耗、主汽溫度和減溫水量、再熱汽溫度和減溫水量。變氧量運行對整臺機組經(jīng)濟性的凈影響是上述所有參數綜合作用的結果。

煙氣氧含量是鍋爐大氣污染物監測中極其重要的一項經(jīng)濟運行考核指標，在一定程度上，其值的大小是確定污染物排放濃度是否達標的關(guān)鍵。煙氣氧含量控制是一個(gè)綜合性、系統性的問(wèn)題。在實(shí)際生產(chǎn)中，鍋爐房要安裝必要的煙氣監控儀表，為運行管提供可量化參考依據；同時(shí)，只要保證設備系統的密封性，加強運行管理，消除不規范操作行為，影響煙氣氧含量的諸多因素是可以進(jìn)行有效控制的，污染排放濃度也是可以按照國家標準要求進(jìn)行管控的。司爐人員應當保持鍋爐在規定的負荷下運行，嚴格控制風(fēng)量配比，使燃料充分燃燒，同時(shí)要注意避免或消除漏風(fēng)現象，盡可能將煙氣氧含量控制在經(jīng)濟指標6%-8%范圍內這樣既可以減少排煙熱損失，提高鍋爐的熱效率，又能夠較好地控制鍋爐大氣污染物排放，為保護和改善區域環(huán)境境空氣質(zhì)量發(fā)揮積極的作用。