成分检测及仪表课件.ppt

氧化锆电解质是由氧化锆（ZrO2）和氧化钙（CaO）按一定比例混合，并在高温下烧结成的固体电解质，在高温时就成为氧离子的良好导体。四价锆的电子被二价钙或所置换，形成氧离子空穴。在氧化锆两侧各烧结一层多孔的铂电极，就构成氧浓差电池。 * 氧化锆探头检测部件本身有较大的内阻，为使浓差电池产生的电势信号全部输送给氧量变送器，必须使流过浓差电池的电流为零或接近于零。为此 * 从色谱柱分离原理可知，被分析的样气应当是脉冲式输入，在载气的推动下通过色谱柱。在流动的过程中，吸附性小的成分前进速度快，C、B、A各组分依次从色谱柱流出。 * 从理论上说，各组分与载气的任何物理或化学性质的差别都可作为检测的依据。 * 热导池是用铜块或不锈钢做成的均匀导热体。内设测量室和参比室，四根铂丝被置于其中，R1、R3装在测量室中， R2、R4装在参比室中构成电桥。 热电阻通电后发热，其散热快慢取决于周围气体的导热能力，而气体的导热能力取决于气体的组分。 电阻丝产生的热量只能通过周围气体传至热导池四壁，再通过铜块向外传导。铜块很厚，导热能力很均匀，测量室和参比室的温度差异只能是由被测气体和参比气体的导热系数不同造成。 测量室通入从色谱柱来的由载气推动着的样气，参比室内通入纯载气。 * ① 用碳化硅白炽灯作为光源产生红外线，经反光镜反射成两束平行光线。 * 成分检测及仪表 2.6 成分检测及仪表 所谓成分，是指在多种物质的混合物中某一种物质所占的比例。 在生产中经常需要在线实时检测物料的成分。 2.6.1氧化锆氧量计 氧化锆氧量计广泛用于锅炉和窑炉的烟气含氧量测量，以控制燃烧效率。 Φ2 P2 空 气 Φ1 P1 烟 气 铂电极 ZrO2 O2- O2- O2- O2- O2- E E 根据电化学中的浓差电池原理工作。 浓差电池的构成： PO2 Pt/ZrO2.CaO//Pt P’O2 （参比） 阴极 阳极 （被测） 浓侧 稀侧 PO2 ，P’O2分别为氧化锆固体电解质两侧的氧浓度 一、工作原理 参比气体侧 气体中的氧分子通过高氧侧半电池的铂电极时，从铂电极上吸收4个电子，变成氧离子。高氧侧铂电极就带正电。 O2+4e→2O2- 还原反应 生成的氧离子通过氧化锆中的氧离子空穴移动到低氧侧半电池的铂电极。 被测气体侧：氧离子将电子还给铂电极变成氧分子进入烟气，低氧侧铂电极因得到电子 而带负电。 2O2-→O2+4e 氧化反应 Φ2 P2 空 气 Φ1 P1 烟 气 O2- O2- O2- O2- O2- E 当外电路接通后，在阴极和阳极之间就产生一个电动势-------氧浓差电势 式中： R — 气体常数； F — 法拉弟常数； n— 一个氧分子携带电子数（n＝4）； T — 气体绝对温度； P1、P2 — 被测气体与参比气体的氧分压。 根据Nernst方程，氧浓差电势E可以表示为： Φ2 P2 空 气 Φ1 P1 烟 气 O2- O2- O2- O2- O2- E 由于在混合气体中，某气体组的分压力和总压力之比与容积成分（即浓度）成正比，有： 代入Nernst方程，氧浓差电势E为 Φ2 P2 空 气 Φ1 P1 烟 气 O2- O2- O2- O2- O2- E 可见，氧浓差电势是烟气含氧量Φ1的单值函数。 1、温度T恒定在600℃以上。为此，可在氧化锆探头内安装恒温控制系统或采用热电偶来检测探头感受的实际工作温度，并进行温度补偿运算。 2、空气的氧含量恒定。为此，探头空气口可安装 空气泵，以保证探头内空气新鲜，含量等于20.8％ 3、参比气体与被测气体压力相等，才能用浓度来代替氧分压。 此外，E与Φ1呈非线性关系，必须经线性化电路处理。 关系稳定的必要条件是： 二、组成和应用 氧化锆氧量分析仪主要由氧化锆探头和氧量变送器两部分组成 1、氧化锆探头 氧化锆探头是氧量分析器的检测部件，其核心就是氧化锆固体电解质氧浓差电池。它的作用是将被测气体的氧含量转换为氧浓差电势。 氧化锆探头结构主要有直插式、直插加热式和抽吸定温式 a、抽吸定温式 氧化锆探头带有加热装置和测温元件。将被测气体加热到定值温度，以便准确测量。 烟气 b、直插补偿式 如果被测气体温度