氧化锆氧量分析仪优秀课件
ZOY-4氧化锆氧量分析仪
氧化锆氧量分析仪使用说明书无锡市湖利仪表厂一、用途ZOY-4系列氧化锆氧量分析仪可对锅炉、窑炉、加热炉等燃烧设备在燃烧过程中所产生的烟气含量进行快速、正确的在线检测分析，以实现低氧燃烧控制，达到节能目的，减少环境污染。
ZOY-4系列氧化锆氧量分析仪有氧化锆头（一次仪表）和氧量变送器（二次仪表）二部分组成。
ZOY-4型氧化锆探头外壳采用耐高温、耐腐蚀的不锈钢材料制成。
不必外加气泵，参比气能自行对流。
并设有标准气接口，可在现场运行时用标准气体进行标定校验。
探头锆管能方便地拆卸更换。
ZOY-4型氧量变送器结构简单，安装尺寸规范，线路设计合理，工艺质量先进，仪表性能稳定可靠，调试方便。
ZOY-4系列氧化锆氧量分析仪由于其优越的性能价格比，数年来在国内大中型电厂得到广泛应用。
二、工作原理被测气体（烟气）通过传感器进入氧化锆管的内侧，参比气体（空气）通过自然对流进入传感器的外侧，当锆管内外侧的氧浓度不同时在氧化锆管内外侧产生氧浓差电势（在参比气体确定情况下，氧化锆输出的氧浓差电势与传感器的工作温度和被测气体浓度呈函数对应关系）该氧浓差电动势经显示仪表转化成与被测烟气含氧量呈线性关系的标准信号供显示和输出传感器的检测组件是氧化锆电解质管，工作原理图如下.-1-烟气入口电质管壁内外两侧涂有铂催化电极，当电解质管温度达到600℃左右时，被测烟气进入电解质管内，而管外为参比气体--空气。
因空气含氧量为20.6％O 2 ，管外被测烟气含氧量低于空气，此时空气中的氧经铂电极催化吸收4个电子(e)形成氧离子(0=)，其反应方程为 O 2+4e=202-氧离子进入电解质管后，又经特殊传递方式到达管内铂电极一侧，再次经铂电极催化放出4个电子(e)而还原成氧，其反应方程为 202--4e=O 2被吸收电子的一侧电极为正极，释放电子的一侧电极为负极.正负电极间的电动势符合奈斯特方程.即E =式中：R 为气体常数； F 为法拉弟常数；T 为被测烟气的绝对温度；P1为参比气体--空气氧分压，等比于20.6％02P 2为被测烟气的氧分压，用百分氧量表示.-2-21ln 4P P FRT三、型号规格氧化锆分析仪的型号定义 ZOY-4－ 口 — 口探 头 的 长 度 规 格 m mL = 6 0 0、 8 0 0、 10 0 0、 1 2 0 0 3表示加热式1.氧量变送器尺寸盘装横式160×80 ×250 开孔152 ×762、本氧化锆探头的外形尺寸：单位mm(连接法兰为DN50，外径125，孔距126，Ø18×4)1000-3-￠12-4孔均布120四、外形结构氧化锆检测器由氧化锆管、加热炉丝、热电偶、防尘装置及壳体等组成。
氧化锆氧分析仪
第三节 氧化锆分析仪的原理
在一片高致密的氧化锆固体电解质的两侧，用烧结的方法制成几微米到几十微米厚的多孔铂层作为电极，再在 电极上焊上铂丝作为引线，就构成了氧浓差电池，如下图所示。如果电池左侧通入参比气体(空气)，其氧分压为 p0;电池右侧通人被测气体，其氧分压为p1。 在高温下（650℃-850℃），氧就会从分压大的P0测向 分压晓得P1测扩散。
2022/10/3
回顾复习
氧化锆分析仪的故障判断方法
氧化锆分析仪的故障判断方法
氧化锆测量值高，分析原因 氧化锆测量值波动大，分析原因 氧化锆锆池内阻、加热器、温度传感器
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2022/10/3
第四章 受限空间作业及空呼的使用
▪ 第一节 受限空间作业 ▪ 第二节 空气呼吸器的使用
第一节 受限空间作业
637257857101537578_QZPC B05-035-2020 受限空间作业安全管理规定（2版）.pdf
第二节 空气呼吸器的使用
第二节 空气呼吸器的使用
第二节 空气呼吸器的使用
（1）由于在吹扫的过程中，氧传感器的氧电势会下降，最低有可能会降到1、2MV，这时检测的氧电势不代表炉 内的气氛，此点必须要注意；
（2）吹扫空气的流量要保证能够去除积灰，吹扫过程中可注意氧传感器的氧电势输出值，如果氧电势值始终没有 下降，表明空气流量太小，积尘没有清理，应予以调节或者检查吹扫管道，可能吹扫管道已经堵死；
氧分析仪分析原理ppt课件
碱性 KOH
Байду номын сангаас
固体燃料电池
氧分析仪分析原理
• 优点：①不需外部供电； ②价格相对便宜； ③精度准确度好； ④更换维护方便。
• 缺点：①使用寿命短； ②易受其他气体影响（CO，H2腐蚀性气体），定
期更换 传感器。
氧分析仪分析原理
电解池式：
阴极反应： O2+2H2O+4e-→4OH阳极反应： 4OH-→O2+2H2O+4e-
氧分析仪分析原理
• 优点：成本低，反应速度快，可以测量微量常量氧 • 缺点： ①故障率高，被测气体突发冷热交换，锆片易脱落。
②被测气体中可燃性较高的成分（H2，CO化合物） ③不能测O2浓度高（参比气为空气）空气中O2为 21%
氧分析仪分析原理
• 燃料电池（测微量氧）
燃料电池
酸性 CH3COOH
优点： 由电极反应式可见，阳极未产
生消耗，因此使用中无需更换 电极和电解池，只需适时补充 电解液。
氧分析仪分析原理
• 顺磁式氧分析
任何物质在外界磁场的作用下都会磁化， 呈现磁特性。O2等属顺磁性气体，在磁 场中被吸引（k>0）
顺磁式
热磁对 流式
磁力机 械式
磁压式
氧分析仪分析原理
顺磁式氧分析
任何物质在外界磁场的作用下都会 被磁化，呈现出的磁特性。
气体介质在磁场中被磁化，根据不 同表现分为顺磁性或逆磁性。O2 为顺磁性气体。
M=kH
M——磁化强度
H——外磁场强度
k——物质的体积磁化率
• 热磁对流式 • 磁力机械式 • 磁压力式
氧分析仪分析原理
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氧分析仪分析原理
氧化锆课件
氧化锆分析仪安装在烟道作用 氧化锆的原理 内部结构介绍 信号线及电源走向 校验操作步骤
氧化锆分析仪安装在烟道作用
当鼓风量过大时，烟气中过剩空气量偏大，烟气含氧 量偏高，虽可使燃料充分燃烧，但是过剩空气带走的 热量多，导致热效率降低，同时过剩的氧气和烟道里 的S及N反应生成硫化物等 这些物质会污染环境 当鼓风量偏低时，烟气氧量低，虽然过剩空气少使排 烟损失减少，但因燃料不能充分燃烧，也导致热效率 降低。同时烟囱冒黑烟，对环境也会造成较大的污染 可见 要想使烟道热效率高污染小，就需要氧化锆分析 仪表来控制空气过剩系数，控制在一个合理的范围， 同时也能延长炉龄
1 3 E 2 4 E
20
13 21 22 23
加热 器和 分析 仪电 源 220+10%VA C 50Hz 1250W
温度开关
H1
30 方冻结加热器
C 1
15 16 E
JB3-2 JB33 JB35 JB36
7 5 E 11 6 E
PS 压力开关 接线盒
JB3
80
NC C1 NO NC C2 NO
TB2
1 2 3 4 5 6
TB2 + + 15 16
71 72 73 74
70
19
71 72 S 73 74 S
20 21 22 23 24 X1 25
氧测量信号，0-21% O 4-20mA输出，1K OHM MAX
2
17 X1 18
COe测量信号，0-500PPM 4-20mA输出，1K OHM MAX
A1 A2 14 12 X1
8 12 E
JB1-9 JB113 JB1-E SERVOMEX2710 控制单元 C3
横河Yokogawa氧化锆氧气分析仪氧量分析仪ZR22G ZR202G ZR402G资料
General ZR22G 、ZR402G 、ZR202G 型 EXAxt Specifications 直插式氧化锆氧分析仪和高温湿度分析仪■概述这种分析仪由一支探头和一个变送器组成，它既可用作氧化锆分析仪，又可用作高温湿度分析仪。
探头为直插式的，变送器采用数字显示。
分析仪有两种型式：分离式和一体式。
顾名思义，一体式即探头和变送器连在一起，为一个整体。
分离式和一体式的氧化锆分析仪不需使用采样装置，可将探头直接安装在烟道壁或燃烧室内测量烟道气中的氧浓度。
变送器除氧浓度外，还显示电导池的温度和电势。
这种分析仪大量应用于监测大型或小型锅炉、各种工业熔炉和燃烧装置中燃烧气体的氧浓度，或用于低氧燃烧的控制。
高温湿度分析仪用于连续测量干燥器中热蒸汽的湿度，这种干燥器用电加热器或热蒸汽作为热源。
同干燥器一样，它也可用于湿润器的各种生产应用中，用来测量和控制湿度。
总之，这种分析仪用于这些应用场合能有效地提高生产率。
■特点：●探头的内置加热器可在现场进行更换，降低了维护费用。
●探头采用锆电极，其寿命长，可靠性高。
●探头采用三种参比气体补偿方式（空气自然对流、仪表气和压力补偿气）。
●分离式变送器采用LCD 触摸显示屏，操作方便。
●变送器可用作氧分析仪以及高温湿度分析仪。
●一体式分析仪的探头和变送器为一个整体，减少了接线、配管及安装费用。
这种装置采有光学开关， 现场操作方便。
●远程维护采用数字通讯（HART ），降低了维护费用。
*1●CENELEC ，CSA 和FM 防爆设备安全认证*1：HART 是HART Communication Fundation 的注册商标。
ZR402G■系统的基本配置系统配置—分离式●自动校正系统采用仪表气作为参比气。
为使校正更精确，应使用标准气瓶作为校正气。
●应用：大型锅炉和加热炉等的氧浓度监测和控制。
在干燥炉和湿度调节器中对湿度进行监测和控制。
系统配置—一体式●一体式分析仪见下图。
氧化锆氧量分析仪（2）
氧化锆氧量分析仪（2）一、氧化锆氧量分析仪ZO系列氧化锆氧量分析仪采用了新颖的双参数校准设计，仪器能较彻底克服国内燃煤炉中多尘、多硫对探头寿命的影响，具有一系列技术特点：(1)采用双参数校准法设计，准确度高、校准方便，校准只需一瓶标气(约7.5%的O₂)。
(2)探头结构设计合理，稳定性好，符合热控自动化的要求。
(3)制作工艺特殊，探头的使用寿命较长。
(4)探头直接插入烟气中，不易灰堵，无参比空气泵。
(5)探头采用热惰性保护，可在开炉状态下迅速插入烟道中，不损坏探头。
(6)变送器设有“0~10mA”和“4~20mA”两种直流信号输出。
(7)运放型变送器面板上设有仪器自检键和氧量、信号、本底电动势、池温四功能数显键，日常维护十分方便。
(8)探头易损件均可拆卸，维护方便。
二、工作原理请ZO系列氧化锆氧量分析仪是利用氧化锆测氧电池来测定氧含量的电化学分析仪器。
氧化锆电池安装在探头的顶端，它由一根氧化锆管和涂制在管内外壁的铂电极组成。
纯ZrO₂属单斜晶体，在高温下要发生相变，他是不稳定的并不导电。
当在其中掺入少量的Y₂O₃（氧化钇）时，由于晶格中四价锆离子被三价钇离子取代，便出现氧离子空穴，其晶型由单斜晶体转变为稳定的立方晶体，不再发生相变，这种掺有Y₂O₃的，经过相变的氧化锆称为稳定氧化锆，简称氧化锆。
高温下（>650℃），氧离子可以通过氧离子空穴进行传导，因而它是一种良好的高温氧离子导体。
测氧时，测氧电池在高温条件下，在参比电极边流过空气，在测量电极边流过待测气体，例如锅炉的烟气，此时两侧电极间形成电位差，此电位差只与氧浓度有关，我们通过这个电势就可以得知氧含量了。
在氧化锆管底的内外表面有两个铂电极，即参比电极和测量电极，分别带有两根铂引线，构成一个氧化锆测氧电池，即氧浓差电池。
ZO型系例氧化氧气含量分析仪是利用氧化错材料两个接触面制成两个彼此隔开的气体分压室，由于这两个分压室中氧气的分压值不同，在氧化锆材料两个接触面上产生化学反应——通过氧离子迁移形成氧浓差电池，即产生氧电势。
氧化锆分析仪(课件二)
2.1.1 直插式氧化锆分析仪结构组成
直插式氧化锆分析仪由氧化锆探头（检测器）
和转换器（二次表）两部分组成，两者连接 在一起的称为一体式结构；两者分开安装的 称为分离式结构。（直插式氧化锆探头外形 图）
氧化锆管工作原理图
2.1.2 抽吸式氧化锆氧分析仪
这类分析仪的氧化锆探头安装在烟道壁或炉
⑥仪器的安装部位应当水平，远离振动源；以防止
检测器不水平，而造成的样品对流不均所引起的误 差； ⑦分析仪周围环境要求通风良好，切忌密闭空间， 因氧量不均衡而引起的测量误差； ⑧分析仪周围切忌有可燃性气体，这会严重影响检 测器的准确测量； ⑨由于检测是在高温下操作，若待测气体中含有H2 和CO、CH4时，此物质会与氧发生反应，消耗部分 氧，氧浓度降低，引起测量误差。所以仪器在测量 含有可燃性物质的气体时应相应考虑此项因素，以 避免测量失准。 ⑩当测量含有腐蚀性气体时，应先用活性炭过滤。
3.4 样品处理注意事项
①需要对样品气进行控压处理，通常进仪器压力不 得大于0.05mpa； ②标气二次表输出压不得大于0.30mpa； ③进入仪器的所有气路管线都必须经过严格的查漏， 且此项工作在仪器正常工作时，每半年还必须进行
一次系统查漏； ④气路进仪器前，必须经过物理过滤器（10u）； 发现气阻现象，可先行检查过滤网（过滤器）； ⑤定期清洁分析仪风扇过滤网，每季度一次；环境 恶劣，需要经常清理，以防止因通风不畅而导致的 仪器过热现象；
3.2 定期对分析仪进行校准
氧化锆分析仪在使用过程中存在许多干扰因素，如 锆管的老化、积灰、SO2和SO3对电极的腐蚀等。 运行一段时间后，仪器的性能会逐渐变化，给测量
带来误差，因此必须定期对仪器进行校准，校准周 期通常为1-3个月，这要看仪器的使用环境和使用情 况而定。 校准时，不能使用纯N2作为零点气，通常零点气应 为满量程的10%；量程气是满量程的90%；现场采 用的是干燥空气作为量程气；零点气则采用 100ppm O2，这是因为到，零点在100ppm以下， 标气误差对仪器的影响太大且校验吹扫时间太长， 又不易吹到位；测量值采用测量线性的下延线。实 践证明，这种方法是明确而有效的。
氧化锆氧量分析仪
氧化锆氧量分析仪氧化锆氧量分析仪（ZirconiaOxygenAnalyzer），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，重要用于测量燃烧过程中烟气的含氧浓度，同样也适用于非燃烧气体氧浓度测量。
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掌控，将有助于充分燃烧，削减CO2、SOx及NOx的排放，从而为防止全球变暖及空气污染做出贡献。
同时，氧化锆氧量分析仪还可用于气氛掌控，精准明确掌控工艺生产过程；采纳两只探头测出干氧、湿氧可以换算出水分含量。
目录基本简介重要特点技术规格重要原理工作原理基本简介氧化锆氧量分析仪（ZirconiaOxygenAnalyzer），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，重要用于测量燃烧过程中烟气的含氧浓度，同样也适用于非燃烧气体氧浓度测量。
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掌控，将有助于充分燃烧，削减CO2、SOx及NOx的排放，从而为防止全球变暖及空气污染做出贡献。
同时，氧化锆氧量分析仪还可用于气氛掌控，精准明确掌控工艺生产过程；采纳两只探头测出干氧、湿氧可以换算出水分含量。
氧化锆氧量分析仪广泛应用于多种行业的燃烧监视与掌控过程，并且帮忙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。
氧含量监测随着人们环保和节能意识的渐渐提高，浩繁大中型企业如钢铁冶金、石油化工、火力发电厂等，已将提高燃烧效率、降低能源消耗、降低污染物排放、保护环境等作为提高产品质量和加强产品竞争本领的紧要途径。
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。
因此，如何测量和提高燃烧装置的燃烧效率、确定燃烧点，是非常令人挂念的。
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图 6— 1 氧 浓 差 电 池 原 理
氧浓差电池两侧分别为含氧浓度不同的两种气体。氧分子首先扩散到铂电极表面 吸附层内，高温下在多孔铂电极中变成原子氧，然后扩散到固体电解质和电极界面上。 由于固体电解质内有氧离子空穴，扩散来的氧原子便从周围捕获两个电子变成氧离子 进入氧离子空穴，同时产生两个电子空穴。铂电极中自由电子浓度高且逸出功小，所 以产生的两个电子空穴立即从铂电极上夺取两个电子而达中和。当氧离子空穴被氧离 子填充后，形成一个完整的晶格结构。由于在电极上和固体电解质界面上氧离子空穴 中氧离子浓度较高，在扩散作用下，进入氧离子空穴的氧离子还会跑出来，去填补靠 近的氧离子空穴，空出来的位置又由新进入的氧离子所填补。这样直到氧离子到达另 一电极，释放出两个电子成为氧原子，并与其它氧原子结合成为氧分子。应当指出， 氧离子的这种扩散迁移是双向的，但由于氧浓差电池的两侧气体的含氧浓度不同，氧 分压不同，所以总的趋势是氧离子从含氧浓度高的一侧向浓度低的一侧扩散，即氧从 电极1上得到电子，通过氧离子空穴迁移到电极2后释放出电子，变为氧气。这时在电 极1上（阴极——进行还原反应的电极）产生下列反应：
置
氧
化
锆
烟
管
气
内
流
烟
动
气
方
流
向
动
空
氧化锆测 量管
新鲜空气流 动方向
气 流 动
热电偶
隔
离
新鲜空气导管
板
方
向
氧量计外壳
烟道炉墙
标
准
气
参比气入口
入 口
1—氧化锆管；2—内外铂电极；3—电极引出线；4—热电偶；5— 氧化铝管；6—加热炉丝；7—陶瓷过滤器
或氧化钇的氧化锆晶体便成为一种良好的氧离子导体，处于晶格点阵 上的氧离子就可以通过晶格中的氧离子空穴而迁移。
氧化锆测量含氧量的基本原理是利用所谓的“氧浓差电势”，即在一 块氧化锆两侧分别附以多孔的铂电极(又称“铂黑”)，并使其处于高 温下。如果两侧气体中的含氧量不同，那么在两电极间就会出现电动 势。此电动势是由于固体电解质两侧气体的含氧浓度不同而产生的， 故叫氧浓差电势，这样的装置叫做氧浓差电池。
E RT ln p2 / p
由于在混合气体中nF，某气p体1 组/ p分的分压力由与上式总可压知，力当氧之比等
浓差电池工作温度T
，某气由体于在组混分合的气分体中压，力某与气体总组压分力的分之压比力等与于总压该力组之分比一等的定于，体该以积及组参浓分比度气，即
的体积浓度，即
p / p p ， 体的氧浓度一定时， 1 电池1 产生的氧浓差2
E RT ln p2 nF p1
式中 ——氧浓差电势（V）； ——理想气体常数，为8.314 J／（mol·K）； ——法拉弟常数，为96487C／mol； ——热力学温度（K）； ——一个氧分子输送的电子个数，=4； ——被分析气体（如烟气）的氧分压； ——参比气体（如空气）的氧分压。
如果被分析气体和如 参比果气体被的分 总压析力均气为体 ，则和 可写参成 比气体的总压
氧化锆氧量分析仪
任务二十 氧化锆氧量计
一、测量原理 氧化锆使用周期长（一年到两年），几乎没有延时，测量时仅受温度
影响，容易克服，而且仪表 本身输出电信号，精度比较高。现在电厂 几乎全部使用氧化锆。
氧化锆也称二氧化锆，分子是由一个锆原子和两个氧原子结合而成。 纯净的氧化锆是不能进行氧量测量的，真正用于测量氧量的是在氧化 锆中加入氧化钙（一氧化钙），这样就可以进行氧氧化锆探头，带恒温装置的氧化锆传感器结构示意 图。
一般使用时，氧化锆管内部通入参比气体——空气，外部则流过被经 陶瓷过滤器过滤过的被测气体——烟气。陶瓷过滤器主要用来滤除烟 气中的杂质颗粒（如烟尘、炭粉等）并可对信号起阻尼作用，防止指 针抖动。
烟道炉墙
电炉丝加热装
以（6—则 2）式可写1 为p1 / p ， 2 p2 / p
电势与被测气体的 含氧浓度（即含氧 量）成单值函数关
系。通过测量氧浓
RT ln 2
E RT ln 2 nF 1
差电势E就可以得到 被测气体的含氧量。
（6—3）
由于空气的含氧量为20.8%，且成本低廉，所以在分析炉烟中的 含氧量时，一般常用空气作为参比气体。下图是以空气作为参比气体 的情况下，不同温度下，氧浓差电势与被测气体的含氧量之间的关系。
氧化锆(ZrO2)是一种固体电解质，具有离子导电特性。在常温 下ZrO2是单斜晶体，当温度升高到1150℃时，晶体发生相变，由单 斜晶体变为立方晶体，同时有不到十分之一的体积收缩。当温度下降 时，又会发生反方向的相变而成为单斜晶体，因此氧化锆晶体是不稳 定的。但在加入一定数量的氧化钙（CaO）或氧化钇（Y2O3）等其 它三价稀土氧化物，并经过高温焙烧后，便形成稳定的莹石形立方晶 体结构，其晶形不再随温度而变化。而+2价的钙离子（Ca2+）或 +3价的钇离子（Y3+）在进入ZrO2晶体后会置换出+4价的锆离子 （Zr4+），从而在晶体中生成氧离子空穴，此空穴带正二价电荷，O 2 （还原反应）
到达电极2后，在电极2上（阳极——进行氧化反应的电极）将产生下列反应：
2O 2 O2 4e （氧化反应）
这样在电极上产生了电荷的积累，从而在两极板间建立了电场，此电场将阻止这种 迁移的进一步进行，直至达到动态平衡状态，此时在两极板间形成电势。
氧浓差电势的大小可由能斯特（Nerenst）公式计算得出：