第五章 烟气参数连续测量

氧化锆分析仪

2 测量原理
将氧化锆管加热至大于600℃的稳定温度，在氧化锆管
两侧分别流过被测气体和参比气体，则产生的电势与氧化 锆管的工作温度和两侧的氧浓度有固定关系。如果知道参 比气体的浓度，则可根据氧化锆管两侧的氧电势和氧化锆 管的工作温度计算出被测气体的氧浓度。
氧化锆分析仪

3 结构
氧化锆测氧仪器主要由氧化锆检测器、氧化锆转换器组成。氧化锆 氧浓度检测器一般为直插式结构，氧传感器安装在检测器头部，其结 构如图。检测器设有标准气路，可由转换器对检测器进行在线标定。 “标定气输入”口为校准操作时使用， 不进行校准操作时要将此口堵死， 以防空气泄漏出去，引进测量误差。 “参比气输入”口任何时间都要开放， 保持与大气相通。
K nFAD / L
得出：i Kc
即传感器输出电流与O2气体浓度成正比
电化学氧含量监测仪

2 维护及常见故障
①由于采用抽取方式，为保证仪器正常运行，必须对仪器的取样系统
进行检查和维护。包括：

定期对所有通气管和管接头检查，发现接头不严、漏气，应及时处 理； 每次对仪器的维护工作期间，应检查气路的气密性； 对仪器气室的入口端和出口端连接的安全过滤器进行检查，发现污 染要及时更换。
顺磁/热磁氧分析仪

磁(磁风)氧传感器结构原理
顺磁/热磁氧分析仪

2 磁风力(磁压)分析仪
如果在磁场中含氧量不同的两股气体相遇，由于它的磁性不同，在 它们之间存在压差。能够利用该 压差形成气动惠斯通电桥。把参比 气体(N2、O2或空气)从两个通道导 入样品室，在脉冲磁场的感应下部 分参比气流与样品气流 相遇，磁场 吸收O2分子到样品气流的出口并产 生一个小的反压，导致两股参比气 流之间在气动电桥中小的补偿流动。 该流动由微流量传感器测量并正比 于样品气体中O2的含量
同时对电极上发生氧化反应：
2Pb 2H2O 2PbO 4H 4e
其总反应为：
2Pb O2 2PbO
电化学氧含量监测仪

1 测量原理： 此电池反应所产生的电流由下式给出： i (nFAD/ L)c
其中： i ：传感器输出电流；n ：电子反应电子数；F ：法拉第常数； A ：电极有效面积；D ：O2通过扩散透气膜及薄液层的扩散系 数；L ：扩散层厚度；C ：O2气体浓度； 当传感器的结构确定后，在一定温度下，n、F、A、D、L均为常数，则

4 日常维护与常见故障
安装方法
A.清洁弹簧圈沟槽、氧电池密封环沟槽及检测器端面，若有锈 蚀需要换新的。 B.检查弹簧圈，确定其无锈蚀，方可继续使用。将其置于弹簧 圈沟槽。 C.将O形环装入电池组件的沟槽内，顺时针转动组件把它插入 探头，将孔对齐。 D.把标准气导管插入过滤网中，并用法兰板把它们装好，定好 过滤网的位置。 E.组件位置定好后，将四支螺钉插入孔内，均匀地拧紧所有的 螺钉。

2 使用和维护注意事项
扰造成零点漂移，影响流速的准确测量，应定期自动校准仪器的零点。
②为防止压差传感器因安装地点温度变化、振动、电磁辐射、静电等的干
③应定期地检查烟气对皮托管的腐蚀情况，特别是当皮托管应用于湿法除
尘、脱硫净化设施后测量烟气流速时。当烟气温度低、烟气中水以水雾 和水滴的形态出现时，仅用常用的不锈钢不足以防止皮托管被腐蚀，还
压缩空气，反吹压力为4～7kg/cm2，。反吹时间、周期视烟气
中颗粒物特性和浓度而定，一般为15min～8h一次(预先设定)， 反吹持续时间为5～10s。反吹时注意防止反吹气体输送距离太
长，造成大的压力损失而达不到有效的反吹效果，同时要防止
反吹气体冷却皮托管探头，造成酸气和其它气体冷凝。
S型皮托管法
顺磁/热磁氧分析仪

3 磁动力(磁力矩)分析仪
流动气体样品中的O2分子在磁场中会形成局部的压力梯度。能够利
用这种梯度对位于磁场中的小哑铃形状的物体施加压力。扭矩引起哑 铃位移，由一个镜子和光电池
组合件测量该位移-哑铃的角坐
标。产生的补偿电流为位臵的 函数，导致电磁扭矩抵消测量
扭矩并且试图使哑铃回到它原
氧化锆分析仪

4 日常维护与常见故障
④故障及排除 氧浓度测量值居高不下：法兰密封不严，或校准气管有漏 气。 校准时校零校不下来：通零气时检查氧电势，如当通2% 氧含量的校准气时，氧电势应为50mV左右，如果氧电势 差的很远，说明氧化锆反应池已经衰老，需要更换，氧化 锆头的寿命为1-2年。
顺磁/热磁氧分析仪
Pd kV0
式中 Pd—烟气动压； k—放大器放大倍数； V0—传感器输出电压
S型皮托管法

测定的烟气流速Vs按下式计算：
vs k p 2 Pd
ε
128.9k p
(273.15 t s )Pd M s (Ba Ps)
式中：vs — 烟气流速，m/s； 皮托管修正系数； K— p
Pd
— 烟气动压，Pa； — 烟气温度，℃；
s — 烟气密度，kg/m3；
ts
— 烟气分子量，kg/kmol；
M s — 大气压力,Pa；
B a — 烟气静压,Pa
Ps
S型皮托管法

2 使用和维护注意事项
的重要条件，需要采用高压反吹技术定期反吹皮托管。气源为
①保持皮托管正对气流测孔表面的清洁是保证准确测量烟气流速
必须采取其它的防腐技术，如给皮托管喷涂耐温的聚四氟乙烯防腐层等。
S型皮托管法

2 使用和维护注意事项
流速的测量误差。例如：压差传感系统使用的理想条件是要求
④除流速分层影响流速测量外，管的开口与气流的角度也会引起
烟气流动的方向与管开口面垂直。如果气流与管开口面不垂直
而成一定角度，碰撞孔或静压孔之间的压差与垂直时的压差存 在误差，由于用压差的平方根计算烟气流速，因此流速将会出
(阿牛巴皮托管)法、超声波法、热平衡法、靶式
流量计法等
S型皮托管法

1 测量原理
皮托管由两根相同的金属管并联组成，测量端有方向 相反的两个开口，一根管面正对气体流动方向测量全压， 另一根管平行于气流或背向气流测量静压。皮托管两管连 接微压传感器并且连接放大器，测得的压差由微压传感器 测得，经放大调制，输出电压与S型皮托管测得压差成比 例关系，即
氧化锆分析仪
4 日常维护与常见故障 ①维护检查内容： A．根据工艺要求，通标准气检查仪表测量的准确性。 B．清理探头传感器上的灰尘，以免影响反应时间。 注意：清理时用毛刷刷，检测器朝下轻拍。若用风 吹，风压在0.1～0.2Mpa，切忌风中含有水。万一 溅上水，这时绝不能通电加热升温，否则锆管因 受热不均而极易炸裂；只有晾干或用热风吹干后 方可通电加热升温。
第五章 烟气参数连续监测
氧含量测量仪
烟气氧含量


在燃烧期间，由于使用了过量的空气导致 燃煤锅炉和废弃物焚化炉烟气中出现氧(O2)。 国家要求污染物的排放浓度应为折算浓度， 因此必须准确测量烟气中的含氧量。 目前，烟气CEMS中常用的氧(O2)分析仪有： 氧化锆分析仪(in-situ和抽取)、顺磁/热磁氧 分析仪、电化学法氧分析仪。
氧化锆分析仪

4 日常维护与常见故障
取下整个传感器组件,如图。
电炉丝
标准气导管 法兰板 螺钉 O型金属环 氧电池组件 过滤网 保温层
A.从电池组件上取下四个螺钉； B.取下标准气导管及法兰板； C.顺时针转动氧电池组件，从接触弹簧圈上旋下，同时取下O形金 属环，注意不要将其划伤。
氧化锆分析仪
氧化锆分析仪

4 日常维护与常见故障
④故障及排除 加热温度上不去：在探头端用万用表测量电炉丝接线端的 电压，若有交流电压，则是控制器或接线有问题。 出现温度高故障。可考虑下列原因： A．可控硅可能已击穿，控温电路已经失去对电炉的控制 作用。 B．温度补偿回路有问题。温补元件未接或松动。 C．电偶回路未接通，数据采空。



利用氧气的顺磁性测量O2浓度。氧气分子是顺磁 性的，能够利用这种特性影响样品气体在分析仪 中的流动方式。 由于顺磁氧分析仪与抽取系统联合使用。样品进 入分析仪前必须除去水分和颗粒物。注意NO和 NO2也是顺磁性的，如果它们的浓度高，可能对 仪器产生一定的干扰。 具有三种类型的顺磁性分析仪：磁风、磁压和磁 力矩。
来的位臵。该补偿电流正比于 样品气体中含O2量。
电化学氧含量监测仪

1 测量原理：
原电池式传感器由两个金属电极、电解质、扩散透气膜 和外壳组成，两个金属电极中Ag为工作电极，Pb为对电极。 传感器工作时O2通过扩散透气膜进入传感器，在工作电极 上发生如下电化学反应：
O2 4H 4e 2H 2O
顺磁/热磁氧分析仪

1 磁(磁风)分析仪 利用温度依存顺磁的关系，产生磁力感应气流(磁风)， 然后测量磁风。分析的样品气体流过一个由样品室和参比 室组成的双室系统。保持两个室的温度—依赖于构成惠斯 通电桥的部件电阻器。两个室具有同等的热力学条件。样 品室位于永磁铁磁场内，而参比室不在该区域。电桥与恒 流源相连，如果没有氧气的气体流过两个室，两个室的热 力学条件保持相等。如果样品气体室中的气体含有O2，增 强的循环气流正比于样品室的O2含量。这扰乱了温度的平 衡，温度取决于电桥电路产生的直流信号，直流信号正比 于样品气体的O2含量。用惠斯通电桥能够检测电流的变化， 电流的大小与O2浓度相关 。

②定期用标准气或仪表空气对氧含量进行校准。 ③氧含量测量值不稳定或很低，需检查氧传感器电压：通入空气时， 电压低于7mV时说明氧传感器已失效，应及时需更换。
烟气流速测量仪
烟气流速

烟气流速是烟气参数的一个重要物理量，其测量
精度直接影响污染物排放总量的精度。常用的烟