氧化锆氧量分析仪(Zirconia OxygenAnalyzer)又称氧化锆氧分析仪、氧化锆分析仪、氧化锆氧量计、氧化锆氧量表,主要用于测量燃烧过程中烟气的含氧浓度,同样也适用于非可燃性气体氧浓度测量,在传感器内温度恒定的电化学电池产生一个毫伏电势,这个电势直接反应出烟气中含氧浓度值。将此分析仪应用于燃烧监视与控制,将有助于充分燃烧,减少CO、SOx及NOx的排放,从而为防止全球变暖及空气污染做出贡献。氧化锆氧量分析仪还可用于气氛控制,控制燃烧效率。
氧化锆氧量分析仪广泛应用于多种行业的燃烧监视与控制过程,并且帮助各行业领域取得了相当可观的节能效果。应用领域包括能耗行业,如钢铁业、电子电力业、石油化工业、制陶业、造纸业、食品业、纺织品业,还包括各种燃烧设备,如焚烧炉、中小型锅炉等。
随着人们环保和节能意识的逐渐提升,众多大中型企业如钢铁冶金、石油化工、火力发电厂等,已将提升燃烧效率、降低能源消耗、降低污染物排放、保护环境等作为提升产品质量和增强产品竞争能力的重要途径。钢铁行业的轧钢加热炉、电力行业的锅炉等燃烧装置和热工设备,是各行业的能源消耗大户。如何测量和提升燃烧装置的燃烧效率、确定准确燃烧点,是十分令人关心的。供给加热炉、锅炉等加热设备的燃料燃烧热并不是全部被利用了。以轧钢加热炉或锅炉为例,有效热是为了使物料加热或熔化(以及工艺过程的进行)所必须传入的热量,炉子烟气带走的物理热是热损失中主要部分。当鼓风量过大时(即空燃比α偏大),能使燃料充分燃烧,但烟气中过剩空气量偏大,表现为烟气中O2含量高,过剩空气带走的热损失Q1值增大,导致热效率η偏低。过量的氧气会与燃料中的S、烟气中的N2反应生成SO2、NOX等有害物质。而对于轧钢加热炉,烟气中氧含量过高还会导致钢坯氧化铁皮增厚,增加氧化烧损。
当鼓风量偏低时(即空燃比α减小),表现为烟气中O2含量低,CO含量高,虽说排烟热损失小,但燃料没有完全燃烧,热损失Q2增大,热效率η也将降低。烟囱也会冒黑烟而污染环境。要适量的燃料与适量的空气组成正确比例进行燃烧。热效率与烟气中的CO、O2、CO2含量以及排烟温度、供热负荷、雾化条件等因素有关。可通过测量并控制烟道气体中CO、O2、CO2的含量来调节空气消耗系数λ,来达到高燃烧效率。
提升燃烧效率直接的方法就是使用烟气分析仪器(如烟气分析仪、燃烧效率测定仪、氧化锆氧含量检测仪)连续监测烟道气体成分,分析烟气中O2含量和CO含量,调节助燃空气和燃料的利用率,确定空气消耗系数。
氧化锆(ZrO2)是一种陶瓷,一种具有离子导电性质的固体。在常温下为单斜晶体,当温度升高到1150℃时,晶型转变为立方晶体,约有7%的体积收缩;当温度降低时,又变为单斜晶体。若反复加热与冷却,ZrO2就会破裂。纯净的ZrO2不能用作测量元件。如果在ZrO2中加入一定量的氧化钙(CaO)或氧化钇(Y2O3)作稳定剂,再经过高温焙烧,则变为稳定的氧化锆材料,这时,四价的锆被二价的钙或三价的钇置换,产生氧离子空穴,ZrO2属于阴离子固体电解质。ZrO2主要通过空穴的运动而导电,当温度达到600℃以上时,ZrO2就变为良好的氧离子导体。在氧化锆电解质的两面各烧结一个铂电极,当氧化锆两侧的氧分压不氧分压高的一侧的氧以离子形式向氧分压低的一侧迁移,结果使氧分压高的一侧铂电极失去电子显正电,而氧分压低的一侧铂电极得到电子显负电,在两铂电极之间产生氧浓差电势。此电势在温度一定时只与两侧气体中氧气含量的差(氧浓差)有关。若一侧氧气含量已知(如空气中氧气含量为常数),则另一侧氧气含量(如烟气中氧气含量)就可用氧浓差电势表示,测出氧浓差电势,便可知道烟气中氧气含量。