氧化鋯氣體在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)是一種基于固體電解質(zhì)氧濃差電池效應(yīng)，用于連續(xù)、實(shí)時(shí)測(cè)量氣體中氧氣濃度的在線分析儀表。以下是對(duì)它的詳細(xì)介紹：

工作原理

氧化鋯傳感器是設(shè)備的核心部件，通常由摻雜了氧化釔或氧化鈣等穩(wěn)定劑的氧化鋯固體電解質(zhì)材料制成。在高溫（600°C - 850°C）環(huán)境下，氧化鋯成為氧離子導(dǎo)體。傳感器內(nèi)腔通入?yún)⒈葰怏w（通常為空氣，含氧量約 20.6%），外側(cè)暴露在被測(cè)氣體中。當(dāng)兩側(cè)存在氧氣濃度差時(shí)，氧分子在高溫下會(huì)在氧化鋯電解質(zhì)的兩側(cè)電極上發(fā)生電離 / 還原反應(yīng)，產(chǎn)生電勢(shì)差，該電勢(shì)差遵循能斯特方程，通過(guò)測(cè)量電勢(shì)差和溫度，即可計(jì)算出被測(cè)氣體中的氧濃度。

設(shè)備組成

檢測(cè)探頭：包含氧化鋯傳感器單元、加熱爐、熱電偶、參比氣體通道、樣氣通道等。加熱爐將傳感器加熱到所需工作溫度，熱電偶精確測(cè)量傳感器溫度，參比氣體通道引入?yún)⒈葰猓瑯託馔ǖ雷尡粶y(cè)氣體與傳感器外側(cè)接觸，過(guò)濾器 / 保護(hù)套管可保護(hù)傳感器免受粉塵、腐蝕等影響。

變送器 / 控制單元：包括溫度控制電路、信號(hào)放大與處理電路、微處理器等。溫度控制電路維持傳感器工作溫度，信號(hào)放大與處理電路測(cè)量傳感器產(chǎn)生的電勢(shì)和熱電偶信號(hào)，微處理器根據(jù)能斯特方程計(jì)算氧濃度，并進(jìn)行線性化、溫度補(bǔ)償?shù)冗\(yùn)算，同時(shí)還具備顯示、輸出、報(bào)警和校準(zhǔn)等功能。

主要特點(diǎn)

響應(yīng)迅速：通常響應(yīng)時(shí)間在幾秒到十幾秒，可快速捕捉氣體中氧濃度的變化，適合燃燒控制等快速過(guò)程。

測(cè)量范圍寬：一般可測(cè)量從微量氧（ppm 級(jí)）到 25% 左右的氧濃度，特殊設(shè)計(jì)可達(dá) 100%。

結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單：探頭部分沒(méi)有復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)部件或易耗品，維護(hù)成本較低。

耐高溫：探頭可設(shè)計(jì)用于高溫?zé)煔庵苯硬迦霚y(cè)量，避免了復(fù)雜的取樣預(yù)處理系統(tǒng)。

技術(shù)參數(shù)

測(cè)量范圍：常規(guī)為 0 - 20.6% O?，也有可測(cè)量 0 - 1000ppm O?的微量型。

檢測(cè)精度：常規(guī)設(shè)備精度≤±0.5% 滿量程，高精度設(shè)備可達(dá)≤±0.1% 滿量程。

響應(yīng)時(shí)間：直插式≤5 秒，抽取式≤10 秒。

耐溫范圍：探頭耐溫一般為 - 20℃ - 1400℃。

應(yīng)用領(lǐng)域

燃燒效率監(jiān)測(cè)與優(yōu)化：廣泛應(yīng)用于鍋爐、窯爐、加熱爐等設(shè)備，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)煙氣氧含量，優(yōu)化空燃比，提高燃燒效率，降低能耗和污染物排放。

工業(yè)過(guò)程控制：在化工、石化、鋼鐵等行業(yè)中，用于監(jiān)測(cè)反應(yīng)釜、焚燒爐等設(shè)備的氣體成分，確保生產(chǎn)過(guò)程的安全性和穩(wěn)定性。

環(huán)境監(jiān)測(cè)：作為煙囪排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（CEMS）的核心組件，用于測(cè)量煙氣中的氧含量，為環(huán)保部門提供合規(guī)數(shù)據(jù)支撐。

安全監(jiān)控：可監(jiān)測(cè)密閉空間或易燃易爆環(huán)境中的氧含量，防止缺氧或富氧帶來(lái)的安全風(fēng)險(xiǎn)。

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