氧化鋯氧量計(jì)測(cè)氧原理課件

熱工控制與保護(hù)熱工控制與保護(hù)一、分析含氧量意義二、氧化鋯測(cè)氧原理三、氧化鋯注意事項(xiàng)氧化鋯氧量計(jì)測(cè)氧原理一、分析含氧量意義二、氧化鋯測(cè)氧原理三、氧化鋯注意事項(xiàng)一、分析煙氣含氧量意義1與環(huán)保經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系

為了保證鍋爐燃燒環(huán)保經(jīng)濟(jì)性，監(jiān)視爐膛內(nèi)燃料燃燒狀況，確保安全運(yùn)行，需要及時(shí)控制燃料和空氣的比例，即保持煙氣過(guò)?？諝庀禂?shù)為最佳值，一般為1.02~1.20。要控制過(guò)?？諝庀禂?shù)為最佳值，則需要測(cè)量值

，由于值很難準(zhǔn)確測(cè)量，分析發(fā)現(xiàn)值與O2

成確定單值對(duì)應(yīng)函數(shù)關(guān)系

。

一、分析煙氣含氧量意義1與環(huán)保經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系為一、分析煙氣含氧量意義2

與Ｏ2的關(guān)系

過(guò)?？諝庀禂?shù)與氧含量Ｏ2之間不僅具有單值函數(shù)關(guān)系，且受燃料品種、燃燒方式和設(shè)備結(jié)構(gòu)影響小。

可見(jiàn)分析氧含量Ｏ2的意義就是為了控制過(guò)?？諝庀禂?shù)為最佳值，保證鍋爐燃燒的經(jīng)濟(jì)性。一、分析煙氣含氧量意義2與Ｏ2的關(guān)系過(guò)?？諝庀禂?shù)思考

氧含量Ｏ2如何分析測(cè)量？分析氧含量Ｏ2的儀表主要有熱磁式氧量計(jì)與氧化鋯氧量計(jì)。思考二、氧化鋯氧量分析儀原理1結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，測(cè)量精度高，對(duì)氧含量變化反應(yīng)迅速，靈敏度高，測(cè)量范圍廣，運(yùn)行可靠，安裝方便，維護(hù)量小。二、氧化鋯氧量分析儀原理1結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單二、氧化鋯氧量分析儀原理2為什么用氧化鋯(ZrO2)材料可準(zhǔn)確測(cè)量含氧量呢？摻入雜質(zhì)后氧化鋯是氧離子的良好導(dǎo)體。

純氧化鋯的晶型是不穩(wěn)定的，當(dāng)在ZrO2中摻入一定量的穩(wěn)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(nèi)部應(yīng)力變化的原因，該晶體冷卻后變成了穩(wěn)定氧化鋯。

穩(wěn)定氧化鋯在高溫下(650℃以上)是氧離子的良好導(dǎo)體。二、氧化鋯氧量分析儀原理2為什么用氧化鋯(ZrO2)材料可準(zhǔn)二、氧化鋯氧量分析儀原理3氧化鋯探頭與氧濃差電池

摻雜氧化鋯管，內(nèi)外附上多孔的金屬鉑電極，使其處于高溫狀態(tài)下，當(dāng)電解質(zhì)兩側(cè)氣體中氧氣的濃度不同時(shí)，兩鉑電極間會(huì)形成氧濃差電勢(shì)，這個(gè)裝置稱作氧濃差電池。

“氧濃差電勢(shì)”是如何形成的？二、氧化鋯氧量分析儀原理3氧化鋯探頭與氧濃差電池二、氧化鋯氧量分析儀原理4工作原理分析參比側(cè)煙氣側(cè)鉑電極

在高溫(650~850℃)下，氧氣從分壓大的

參比側(cè)向分壓小的煙氣側(cè)擴(kuò)散。

這種擴(kuò)散，不是氧分子透過(guò)氧化鋯從參比側(cè)到煙氣側(cè)，而是氧分子離解成氧離子后，通過(guò)氧化鋯的過(guò)程。

在750℃左右的高溫中，在鉑電極的催化作用下，在參比側(cè)發(fā)生還原反應(yīng)：O2+4e2O2-

4e+O2

2O2-二、氧化鋯氧量分析儀原理4工作原理分析參比側(cè)煙氣側(cè)鉑電極二、氧化鋯氧量分析儀原理4工作原理分析

這些氧離子進(jìn)入電解質(zhì)后，通過(guò)晶體中的空穴向前運(yùn)動(dòng)到達(dá)左側(cè)的鉑電極，在煙氣側(cè)發(fā)生氧化反應(yīng)，氧離子在鉑電極上釋放電子并結(jié)合成氧分子析出，即：

2O2--4eO2

參比側(cè)煙氣側(cè)鉑電極

2O2--4eO2

二、氧化鋯氧量分析儀原理4工作原理分析這些二、氧化鋯氧量分析儀原理4工作原理分析

參比側(cè)鉑電極由于大量給出電子而帶正電，成為氧濃差電池的正極或陽(yáng)極。

煙氣側(cè)鉑電極由于大量得到電子而帶負(fù)電，成為氧濃差電池的負(fù)極或陰極。

這樣在兩個(gè)電極上，由于正負(fù)電荷的堆積而形成一個(gè)電勢(shì)，即氧濃差電勢(shì)。參比側(cè)煙氣側(cè)鉑電極E二、氧化鋯氧量分析儀原理4工作原理分析參比側(cè)二、氧化鋯氧量分析儀原理5

能斯托公式氧濃差電勢(shì)

若參比氣體側(cè)和待分析氣體煙氣側(cè)氣體的總壓力相等，均為P，則二、氧化鋯氧量分析儀原理5能斯托公式氧濃差電勢(shì)二、氧化鋯氧量分析儀原理6

測(cè)氧原理

若溫度T一定，當(dāng)固體電介質(zhì)參比側(cè)氧分壓已知時(shí)，由濃差電池輸出氧濃差電勢(shì)E，就可以計(jì)算出固體電介質(zhì)另一側(cè)，即煙氣側(cè)氧分壓的大小。Φ1Φ2二、氧化鋯氧量分析儀原理6測(cè)氧原理若溫度二、氧化鋯氧量分析儀原理7

公式簡(jiǎn)化式中E——氧濃差電勢(shì)(V)R——理想氣體常數(shù)，為8.314J／(mol·K)F——法拉弟常數(shù)，為96487C／molT——熱力學(xué)溫度(K)n——一個(gè)氧分子輸送的電子個(gè)數(shù)，=4Ψ1——被分析氣體(如煙氣)的氧分壓Ψ2——參比氣體(如空氣)的氧分壓。將常數(shù)代入后，轉(zhuǎn)換為以10為底的對(duì)數(shù)：式中E——氧濃差電勢(shì)(mV)T——熱力學(xué)溫度(K)Ψ1——被分析氣體(如煙氣)的氧分壓Ψ2——參比氣體(如空氣)的氧分壓。二、氧化鋯氧量分析儀原理7公式簡(jiǎn)化式中E——氧濃差電

已知800攝氏度下測(cè)得煙氣的氧濃差電勢(shì)為16.04mV,參比氣體為空氣，求煙氣的含氧量是多少？舉例已知800攝氏度下測(cè)得煙氣的氧濃差電勢(shì)為16三、使用注意事項(xiàng)氧化鋯管應(yīng)該在恒定溫度下工作或采取溫度補(bǔ)償措施。氧化鋯管應(yīng)該在一定高溫下工作，并且使得參比側(cè)氧分壓恒定不變，比煙氣側(cè)氧分壓大得多。保證材料均勻致密性，不能有裂紋或微小的孔洞。保證電極材料的純度，電極應(yīng)該使用純鉑絲。三、使用注意事項(xiàng)氧化鋯管應(yīng)該在恒定溫度下工作三、使用注意事項(xiàng)使用中保持被測(cè)氣體與參比氣體的壓力相等且恒定。保證氧化鋯管兩側(cè)氣體有一定的流速，不斷流動(dòng)更新。測(cè)量線路中必須具有對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行線性化處的線性化電路，顯示儀表具有較高輸入阻抗。三、使用注意事項(xiàng)使用中保持被測(cè)氣體與參比氣體內(nèi)容小結(jié)分析含氧量意義能斯托公式氧化鋯使用注意事項(xiàng)氧化鋯測(cè)氧原理內(nèi)容小結(jié)分析含氧量意義能斯托氧化鋯氧化鋯感謝觀看感謝觀看熱工控制與保護(hù)熱工控制與保護(hù)一、分析含氧量意義二、氧化鋯測(cè)氧原理三、氧化鋯注意事項(xiàng)氧化鋯氧量計(jì)測(cè)氧原理一、分析含氧量意義二、氧化鋯測(cè)氧原理三、氧化鋯注意事項(xiàng)一、分析煙氣含氧量意義1與環(huán)保經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系

為了保證鍋爐燃燒環(huán)保經(jīng)濟(jì)性，監(jiān)視爐膛內(nèi)燃料燃燒狀況，確保安全運(yùn)行，需要及時(shí)控制燃料和空氣的比例，即保持煙氣過(guò)?？諝庀禂?shù)為最佳值，一般為1.02~1.20。要控制過(guò)剩空氣系數(shù)為最佳值，則需要測(cè)量值

，由于值很難準(zhǔn)確測(cè)量，分析發(fā)現(xiàn)值與O2

成確定單值對(duì)應(yīng)函數(shù)關(guān)系

。

一、分析煙氣含氧量意義1與環(huán)保經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系為一、分析煙氣含氧量意義2

與Ｏ2的關(guān)系

過(guò)?？諝庀禂?shù)與氧含量Ｏ2之間不僅具有單值函數(shù)關(guān)系，且受燃料品種、燃燒方式和設(shè)備結(jié)構(gòu)影響小。

可見(jiàn)分析氧含量Ｏ2的意義就是為了控制過(guò)?？諝庀禂?shù)為最佳值，保證鍋爐燃燒的經(jīng)濟(jì)性。一、分析煙氣含氧量意義2與Ｏ2的關(guān)系過(guò)?？諝庀禂?shù)思考

氧含量Ｏ2如何分析測(cè)量？分析氧含量Ｏ2的儀表主要有熱磁式氧量計(jì)與氧化鋯氧量計(jì)。思考二、氧化鋯氧量分析儀原理1結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，測(cè)量精度高，對(duì)氧含量變化反應(yīng)迅速，靈敏度高，測(cè)量范圍廣，運(yùn)行可靠，安裝方便，維護(hù)量小。二、氧化鋯氧量分析儀原理1結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單二、氧化鋯氧量分析儀原理2為什么用氧化鋯(ZrO2)材料可準(zhǔn)確測(cè)量含氧量呢？摻入雜質(zhì)后氧化鋯是氧離子的良好導(dǎo)體。

純氧化鋯的晶型是不穩(wěn)定的，當(dāng)在ZrO2中摻入一定量的穩(wěn)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(nèi)部應(yīng)力變化的原因，該晶體冷卻后變成了穩(wěn)定氧化鋯。

穩(wěn)定氧化鋯在高溫下(650℃以上)是氧離子的良好導(dǎo)體。二、氧化鋯氧量分析儀原理2為什么用氧化鋯(ZrO2)材料可準(zhǔn)二、氧化鋯氧量分析儀原理3氧化鋯探頭與氧濃差電池

摻雜氧化鋯管，內(nèi)外附上多孔的金屬鉑電極，使其處于高溫狀態(tài)下，當(dāng)電解質(zhì)兩側(cè)氣體中氧氣的濃度不同時(shí)，兩鉑電極間會(huì)形成氧濃差電勢(shì)，這個(gè)裝置稱作氧濃差電池。

“氧濃差電勢(shì)”是如何形成的？二、氧化鋯氧量分析儀原理3氧化鋯探頭與氧濃差電池二、氧化鋯氧量分析儀原理4工作原理分析參比側(cè)煙氣側(cè)鉑電極

在高溫(650~850℃)下，氧氣從分壓大的

參比側(cè)向分壓小的煙氣側(cè)擴(kuò)散。

這種擴(kuò)散，不是氧分子透過(guò)氧化鋯從參比側(cè)到煙氣側(cè)，而是氧分子離解成氧離子后，通過(guò)氧化鋯的過(guò)程。

在750℃左右的高溫中，在鉑電極的催化作用下，在參比側(cè)發(fā)生還原反應(yīng)：O2+4e2O2-

4e+O2

2O2-二、氧化鋯氧量分析儀原理4工作原理分析參比側(cè)煙氣側(cè)鉑電極二、氧化鋯氧量分析儀原理4工作原理分析

這些氧離子進(jìn)入電解質(zhì)后，通過(guò)晶體中的空穴向前運(yùn)動(dòng)到達(dá)左側(cè)的鉑電極，在煙氣側(cè)發(fā)生氧化反應(yīng)，氧離子在鉑電極上釋放電子并結(jié)合成氧分子析出，即：

2O2--4eO2

參比側(cè)煙氣側(cè)鉑電極

2O2--4eO2

二、氧化鋯氧量分析儀原理4工作原理分析這些二、氧化鋯氧量分析儀原理4工作原理分析

參比側(cè)鉑電極由于大量給出電子而帶正電，成為氧濃差電池的正極或陽(yáng)極。

煙氣側(cè)鉑電極由于大量得到電子而帶負(fù)電，成為氧濃差電池的負(fù)極或陰極。

這樣在兩個(gè)電極上，由于正負(fù)電荷的堆積而形成一個(gè)電勢(shì)，即氧濃差電勢(shì)。參比側(cè)煙氣側(cè)鉑電極E二、氧化鋯氧量分析儀原理4工作原理分析參比側(cè)二、氧化鋯氧量分析儀原理5

能斯托公式氧濃差電勢(shì)

若參比氣體側(cè)和待分析氣體煙氣側(cè)氣體的總壓力相等，均為P，則二、氧化鋯氧量分析儀原理5能斯托公式氧濃差電勢(shì)二、氧化鋯氧量分析儀原理6

測(cè)氧原理

若溫度T一定，當(dāng)固體電介質(zhì)參比側(cè)氧分壓已知時(shí)，由濃差電池輸出氧濃差電勢(shì)E，就可以計(jì)算出固體電介質(zhì)另一側(cè)，即煙氣側(cè)氧分壓的大小。Φ1Φ2二、氧化鋯氧量分析儀原理6測(cè)氧原理若溫度二、氧化鋯氧量分析儀原理7

公式簡(jiǎn)化式中E——氧濃差電勢(shì)(V)R——理想氣體常數(shù)，為8.314J／(mol·K)F——法拉弟常數(shù)，為96487C／molT——熱力學(xué)溫度(K)n——一個(gè)氧分子輸送的電子個(gè)數(shù)，=4Ψ1——被分析氣體(如煙氣)的氧分壓Ψ2——參比氣體(如空氣)的氧分壓。將常數(shù)代入后，轉(zhuǎn)換為以10為底的對(duì)數(shù)：式中E——氧濃差電勢(shì)(mV)T——熱力學(xué)溫度(K)Ψ1——被分析氣體(如煙氣)的氧分壓Ψ2——參比氣體(如空氣)的氧分壓。二、氧化鋯氧量分析儀原理7公式簡(jiǎn)化式中E——氧濃差電

已知800攝氏度下測(cè)得煙氣的氧濃差電勢(shì)為16.04mV,參比氣體為空氣，求煙氣的含氧量是多少？舉例已知800攝氏度下測(cè)得煙氣的氧濃差電勢(shì)為16三、使用注意事項(xiàng)氧化鋯管應(yīng)該在恒定溫度下工作或采取溫度補(bǔ)償措施。氧化鋯管應(yīng)該在一定高溫下工作，并且使得參比側(cè)氧分壓恒定不變，比煙氣側(cè)氧分壓大得多。保證材料均勻致密性，不能有裂紋或微小的孔洞。