氧量分析系統在火電廠的應用

　　一、監測煙氣中氧氣含量的意義
　　
　　燃煤鍋爐燃燒質量的好壞，直接關系到電廠燃料消耗率的高低，鍋爐煙氣中氧量自動分析就是為了連續監督燃燒質量，以便及時控制燃料和空氣的比例，使燃燒保持在較好的狀態下進行；為了使燃料達到*燃燒，同時又不過多地增加排煙量和降低燃燒溫度，首先要控制燃料與空氣的比例，使過剩空氣系數α保持在一定范圍內。
　　
　　二、測氧原理
　　
　　OCMHKS4000型氧量分析系統是用來測量燃燒過程中煙氣和其他非可燃性氣體中所含氧氣濃度的儀器。
　　
　　氧氣的含量可由恒溫的氧化鋯電池所產生的電動勢（EMF）來表征。
　　
　　這種測量是直插在線式測量，也即測量電池位于被測煙氣之中，探頭頂端處于煙道當中三分之一處的位置。
　　
　　測量電池由一片如一元硬幣大小的氧化鋯基片組成，它的兩面涂以多孔鉑金層，并密封地焊在用不銹鋼管制成的電池套的頂部。
　　
　　測量電池由內部加熱器加熱，而加熱器受溫度控制器控制，使溫度保持恒定。在這種恒溫條件下，氧化鋯電池的mV輸出可以按下式計算：
　　
　　E=R/4F×Tm×logeP1/P2+C（mv）
　　
　　式中：P1=電池內側參考氣體（比如，參考空氣）的氧分壓
　　
　　P2=電池外側被測氣體（比如，煙氣中的氧氣）的氧分壓
　　
　　R=氣體常數
　　
　　F=法拉第（Faraday’s）常數
　　
　　Tm=溫度=273+t
　　
　　C（mV）=電池常數-mV
　　
　　參考氣體（如儀表氣）應該是清潔，干燥和無油的空氣（其中含氧20.5%）。
　　
　　當測量電池的參考側和測量側的氧含量不同時，氧離子就會從氧分壓較高的一面向較低的一面遷移。此時，電池的mV輸出信號與被測氣體的氧含量的對數成反比關系,也就是說,測量電池的mV輸出隨被測氣體的氧含量的降低而增大。如果電池外側的被測氣體用空氣代替的話，氧化鋯電池的電動勢大約為0mV±5mV（即電池常數），而用氧氣濃度為2.1%的氣體代替被測氣體時，電池的電動勢大約為+50mV（即特性曲線的上升率，或稱為十倍程電壓）。
　　
　　三、OCMHKS4000型氧量分析系統的結構
　　
　　OCMHKS4000型氧量分析系統由安裝在煙道中直接檢測煙氣氧分壓的測量探頭，電纜和氣纜，以及電子變送器組成。它們被詳細地示于以下圖中。　　
　　3.1氧化鋯探頭
　　
　　探頭由接線盒，帶加熱器、熱電偶和信號線的內芯組件，帶測試氣體導管的測量探頭管,測量電池本身由幾層組成：即多孔的鉑金涂層和氧化鋯基片，測量電池有自己的4孔連斷的參考（清潔，干燥無油的儀表氣（含氧20.5%）。因為電池兩邊是兩種不同的氣體，過濾頭組件上有一個被稱為V型板的氣體導流罩。正極引線和參考氣導管。帶法蘭盤的探頭管就是整個系統的電氣負極它的作用是保護測量電池參考內側的信號氧化鋯電池，過濾頭組件和保護管等組成。接法蘭，它是氣密的，用戶可以根據要求自行在現場進行更換。接線盒包括測量電池連接端子（端{-1/+2}），熱電偶連接端子（端{+3/-4}），加熱器（端6—8）和通參考氣體的端口。所以它將產生一個成對數關系mV輸出（被測氣體氧含量高時，輸出電壓低（比如，氧含量為20.5%時，電壓為0mV）；反之電壓高（比如，氧含量為2.06%時，約為50mV）。這個mV電壓通過電子變送器轉換為4—20mA的電流，其zui大負載為500Ω這個電流直接與所測得的氧含量成比例關系，可以從端子上引出，作為一個隔離的輸出信號。點用以對測量電池環境需溫度的變化進行要加熱到750℃（補償843（即，℃），加熱器就裝在探頭冷端補償）。里面。為了保證溫度恒定Ni-Cr-Ni被測氣體通過過濾器熱電偶用于測溫，而加熱電壓充入測量電池的煙氣一側。電池的則由溫控控制。OCM-4另一側電子變送器內部有溫度參考則是經過探頭內芯連續不測量電池信號
　　
　　3.2電子變送器
　　
　　OCM-4電子變送器要與氧量測量探頭連接。測量電池的mV輸出信號經過放大，然后在變送器中（變送器*14Bit是自動控制的。系統轉換器）轉換發為數生故障字信號時，可以以微處理文字器根據測量電池所的形式清晰地顯示在采用的顯示能思屏上，特（的Nernst020mA）公式線性化并加以或420mA的修隔正。離輸出zui后---氧含量以這可在百鍵分比的盤上選擇形式。顯示來，同時對外有標準––的相應標準形限值內）。式的變送器有兩個測量量程。它們的初值和終值都可以任意地設定（在系統規定并給用戶除出在線非氧量測量探頭界面幫助菜單結構簡明信息。已經達到，操它的作直預設觀。溫度，否則系統出錯繼電器觸點始終打開，顯示器則顯示探頭正在加熱。加熱進程中探頭的即時溫度可以由顯示屏上的模擬帶顯示出來。在加熱過程中，所有的系統參數，以及相應菜單上的實際值都可以從鍵盤上選取時繼當電器的系統出達到它的錯觸點工作溫度并也將閉合穩定在，標準+/-0.5的實際值℃以內時，就可以都顯示在顯示屏讀取上。實際測得的數據，
　　
　　四、在線標定
　　
　　氧化鋯電池老化、積灰、SO2和SO3對電池的腐蝕等許多干擾因素的影響，運行過程中，儀器參數將發生逐漸變化，而給測量帶來誤差，氧量顯示出現跳動現象，響應遲緩。為了使測量準確，必須定期用標氣進行校準。按照能思標特方程，當溫度不改變時，只有電池常數的改變，電池常數的改變大約是每年大約2MV/年，因此每三個月一次的單點校驗是必須的。
　　
　　打開標氣，先將標氣流量調至150－180l/h，然后取下探頭上的標氣入口堵頭，將標氣用導管接入標氣入口，并密封好。如果電池電壓穩定（±0.5mV），該值在300秒后自動輸入。運行的時間由一個閃動的光標顯示。光標開始從左邊（停留1秒），然后每隔1秒向右移一位假設顯示值都在允許范圍內保持穩定）。如果超出允許范圍，光標將返回重置。如果標定成功，則新的計算值將自動寫入。如果再1分鐘內電池信號不能穩定則系統自動結束標定，給出錯誤信息。標定結束后，取下標氣連接管，重新堵上標氣入口，儀器校準完畢，顯示返回氧量指示狀態。
　　
　　五、氧化鋯探頭的故障處理
　　
　　1.氧量信號偏小：檢查標準氣接口密封圈及螺釘是否松動漏氣。
　　
　　2.氧量信號偏大：被測介質系還原性氣體，引起鉑電極“中毒”；松開標準氣接口密封螺釘，讓空氣滲入清洗，信號會逐步回落，否則必須調換鋯管。
　　
　　3.氧量信號不穩定：有干擾信號混入，應設法根據具體情況采用適當措施排除干擾信號。
　　
　　4.熱電偶信號小：加熱電爐斷路，更換加熱電爐。
　　
　　六、結束語
　　
　　通過幾年來OCMHKS4000氧化鋯分析儀的運行情況分析，其測量系統精度高、信號延遲短、設備維護量較小，探頭的平均使用壽命在3年，值得推廣使用。