【科学家|氧化锆分析仪的工作原理及组成结构】1、氧化锆分析仪的工作原理
玻璃行业目前常用氧分析仪主要有电化学式氧分析和氧化锆式氧分析仪2种类型 。
电化学式氧分析仪采用氧电解池 ， 氧气在电解池阴极上产生电解反应而被还原 ， 产生与氧体积分数成正比的电流 ， 从而测得氧气体积分数 。 氧化锆氧分析仪依据氧化锆测氧电池来测量氧含量 。 当温度>550℃ ， 就会发生一个重要的自然现象 ， 那就是以氧化钇为稳定剂的氧化锆能够引导氧离子的移动 ， 促使氧离子移动的动力是氧化锆两侧不同氧分压 ， 即被检测气体与参比气不同的氧含量偏差 。
检测时 ， 根据气体扩散原理 ， 氧化锆两侧会发生氧离子的扩散运动 ， 使用已知含量的空气作为参比气 ， 氧离子会从高压侧向低压侧通过氧化锆转移 ， 通过氧化锆两侧的铂金电极收集被转移的氧离子 ， 就会在氧化锆两侧形成一个电压 。 这个电压信号是氧化锆两侧氧浓度的一个函数 。
德国物理化学家 Nernst 的“熔池理论”揭示了化学电池电压的算法 ， 并推导出了氧含量和氧化锆电势的公式关系 。 由于使用空气作为参比气 ， 空气中氧含量是固定的 ， 故测量氧化锆安装位置的烟气温度后 ， 即可依据方程式计算得到烟气中的氧含量生成的电压 ， 从而得到氧含量信息 。
电化学式氧分析仪为便携式设备 ， 测量位置选择性灵活 ， 测量过程中烟气从被测量地点抽出 ， 烟气经过冷却、过滤过程进入分析仪得到分析数据 。
由于电解池无法不间断测量 ， 烟气每次冷却分离出的水分不定量 ， 故造成测量精度不高 ， 无法随时得到氧量反馈 。 相比于电化学式样分析仪 ， 氧化锆氧分析仪属于高温型分析仪 ， 可直接固定安装在窑炉上 ， 与燃烧后的烟气直接接触 ， 在线监测氧量变化 ， 具有较高的测量精度以及较短的响应时间 ， 因此 ， 我们尝试在玻纤窑炉上使用高温型氧化锆氧分析仪 。
2、在线氧分析仪的组成结构
在窑炉烟道合适位置进行开孔 ， 将高温氧化锆探头直接安装在烟气流经区域内 。 在单元窑内燃烧充分后的烟气流量氧探头 ， 与参比气形成氧电压 ， 输入到氧量仪表 ， 被DCS系统读取 ， 用于指导窑炉燃烧工艺调整 。
该在线氧分析仪由高温氧化锆氧探头、参比气控制单元、电气控制单元组成 。 在线氧分析仪系统组成如图1所示 。
氧化锆分析仪
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