隨著人們環保和節能意識(shi)的逐漸(jian)提高(gao)(gao)，眾多大中型企業如鋼(gang)鐵冶金、石油化工、火力發電廠(chang)等，已將提高(gao)(gao)燃(ran)燒(shao)效(xiao)率、降低能源消(xiao)耗、降低污染物排放(fang)、保護(hu)環境等作為(wei)提高(gao)(gao)產品(pin)質量和增強產品(pin)競爭(zheng)能力的重(zhong)要途徑(jing)。鋼(gang)鐵行業的軋(ya)鋼(gang)加熱(re)爐(lu)、電力行業的鍋爐(lu)等燃(ran)燒(shao)裝置和熱(re)工設備(bei)，是(shi)各行業的能源消(xiao)耗大戶。因此，如何測量和提高(gao)(gao)燃(ran)燒(shao)裝置的燃(ran)燒(shao)效(xiao)率、確定*燃(ran)燒(shao)點，是(shi)十分令人關(guan)心的。
確定(ding)*燃燒效率(lv)點(dian)
供(gong)給加熱爐(lu)(lu)、鍋(guo)(guo)爐(lu)(lu)等加熱設備(bei)的(de)(de)燃(ran)(ran)料(liao)燃(ran)(ran)燒(shao)熱并不是(shi)全部被利用(yong)了(le)。以軋鋼(gang)加熱爐(lu)(lu)或鍋(guo)(guo)爐(lu)(lu)為(wei)(wei)(wei)例，有效熱是(shi)為(wei)(wei)(wei)了(le)使物(wu)料(liao)加熱或熔化(hua)（以及工藝過(guo)程(cheng)的(de)(de)進行）所必須傳入(ru)的(de)(de)熱量(liang)(liang)，爐(lu)(lu)子煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)帶走的(de)(de)物(wu)理熱是(shi)熱損(sun)失中主要部分(fen)。當鼓風量(liang)(liang)過(guo)大時（即空(kong)燃(ran)(ran)比α偏大），雖(sui)然能使燃(ran)(ran)料(liao)充(chong)分(fen)燃(ran)(ran)燒(shao)，但煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)中過(guo)剩空(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)量(liang)(liang)偏大，表現為(wei)(wei)(wei)煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)中O2含量(liang)(liang)高，過(guo)剩空(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)帶走的(de)(de)熱損(sun)失Q1值增(zeng)大，導(dao)(dao)致熱效率η偏低。與(yu)此同時，過(guo)量(liang)(liang)的(de)(de)氧氣(qi)(qi)(qi)(qi)會(hui)與(yu)燃(ran)(ran)料(liao)中的(de)(de)S、煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)中的(de)(de)N2反應生成SO2、NOX等有害物(wu)質。而(er)對于軋鋼(gang)加熱爐(lu)(lu)，煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)中氧含量(liang)(liang)過(guo)高還會(hui)導(dao)(dao)致鋼(gang)坯氧化(hua)鐵皮(pi)增(zeng)厚，增(zeng)加氧化(hua)燒(shao)損(sun)。
當(dang)鼓(gu)風(feng)量偏低時（即空燃比(bi)α減(jian)小(xiao)），表現(xian)為煙(yan)氣中O2含(han)量低，CO含(han)量高，雖說排煙(yan)熱損失小(xiao)，但(dan)燃料沒有*燃燒(shao)，熱損失Q2增大，熱效率η也將降低。另外，煙(yan)囪也會(hui)冒(mao)黑煙(yan)而污染環境。
所謂(wei)提高燃燒效(xiao)率，就(jiu)是要適(shi)量(liang)的(de)燃料與(yu)適(shi)量(liang)的(de)空氣組成*比例進行(xing)燃燒。熱效(xiao)率與(yu)煙(yan)氣中(zhong)(zhong)的(de)CO、O2、CO2含(han)量(liang)以及(ji)排煙(yan)溫度、供熱負荷、霧(wu)化(hua)條件(jian)等(deng)因素有關。因此，可通過氧化(hua)鋯氧量(liang)分析儀測量(liang)并(bing)控制煙(yan)道氣體(ti)中(zhong)(zhong)CO、O2、CO2的(de)含(han)量(liang)來(lai)調節空氣消(xiao)耗(hao)系數λ，來(lai)達到zui高燃燒效(xiao)率。
燃(ran)燒(shao)效率(lv)控(kong)制由來已久，上(shang)世(shi)紀60年代(dai)(dai)，曾廣泛采用CO2分析儀監測煙(yan)道氣體中CO2含(han)量來控(kong)制空氣消耗系(xi)數λ以達到*，但CO2含(han)量受燃(ran)料品種影響(xiang)較大。70年代(dai)(dai)后，逐漸采用煙(yan)氣中O2含(han)量或(huo)O2含(han)量和(he)CO含(han)量相(xiang)結合的方法來控(kong)制燃(ran)燒(shao)效率(lv)。
提高燃(ran)燒(shao)效率(lv)zui直接的(de)(de)方(fang)法就(jiu)是使用煙(yan)氣(qi)分析(xi)儀器（如煙(yan)氣(qi)分析(xi)儀、燃(ran)燒(shao)效率(lv)測定儀、氧化鋯氧含(han)量檢(jian)測儀）連(lian)續監(jian)測煙(yan)道氣(qi)體成分，分析(xi)煙(yan)氣(qi)中O2含(han)量和(he)CO含(han)量，調節助燃(ran)空(kong)氣(qi)和(he)燃(ran)料的(de)(de)流(liu)量，確定*的(de)(de)空(kong)氣(qi)消耗系數(shu)。
測量煙氣中含氧(yang)(yang)(yang)量的儀(yi)(yi)表稱(cheng)為氧(yang)(yang)(yang)分析(xi)儀(yi)(yi)（氧(yang)(yang)(yang)量計）。常用的氧(yang)(yang)(yang)分析(xi)儀(yi)(yi)主要有(you)熱磁(ci)式(shi)和氧(yang)(yang)(yang)化鋯(gao)氧(yang)(yang)(yang)量分析(xi)儀(yi)(yi)兩種(zhong)。
熱磁式氧分析儀(yi)
其原理是利用(yong)煙氣(qi)組分中氧(yang)(yang)(yang)氣(qi)的(de)(de)磁(ci)化率特(te)別高(gao)這一物理特(te)性(xing)來測(ce)(ce)定煙氣(qi)中含(han)氧(yang)(yang)(yang)量。氧(yang)(yang)(yang)氣(qi)為順磁(ci)性(xing)氣(qi)體(ti)（氣(qi)體(ti)能被磁(ci)場(chang)所吸引的(de)(de)稱為順磁(ci)性(xing)氣(qi)體(ti)），在(zai)不(bu)均勻(yun)磁(ci)場(chang)中受到吸引而(er)流向磁(ci)場(chang)較強處。在(zai)該處設有加(jia)熱(re)(re)絲，使(shi)此處氧(yang)(yang)(yang)的(de)(de)溫度(du)升高(gao)而(er)磁(ci)化率下降，因(yin)而(er)磁(ci)場(chang)吸引力減(jian)小，受后面(mian)磁(ci)化率較高(gao)的(de)(de)未被加(jia)熱(re)(re)的(de)(de)氧(yang)(yang)(yang)氣(qi)分子推擠而(er)排出(chu)(chu)磁(ci)場(chang)，由(you)此造成(cheng)"熱(re)(re)磁(ci)對流"或"磁(ci)風"現(xian)象(xiang)。在(zai)一定的(de)(de)氣(qi)樣(yang)壓力、溫度(du)和流量下，通過測(ce)(ce)量磁(ci)風大小就可測(ce)(ce)得氣(qi)樣(yang)中氧(yang)(yang)(yang)氣(qi)含(han)量。由(you)于熱(re)(re)敏元件（鉑(bo)絲）既(ji)作(zuo)(zuo)為不(bu)平(ping)衡電橋(qiao)(qiao)(qiao)的(de)(de)兩(liang)個橋(qiao)(qiao)(qiao)臂(bei)電阻，又作(zuo)(zuo)為加(jia)熱(re)(re)電阻絲，在(zai)磁(ci)風的(de)(de)作(zuo)(zuo)用(yong)下出(chu)(chu)現(xian)溫度(du)梯度(du)，即進氣(qi)側橋(qiao)(qiao)(qiao)臂(bei)的(de)(de)溫度(du)低于出(chu)(chu)氣(qi)側橋(qiao)(qiao)(qiao)臂(bei)的(de)(de)溫度(du)。不(bu)平(ping)衡電橋(qiao)(qiao)(qiao)將隨著(zhu)氣(qi)樣(yang)中氧(yang)(yang)(yang)氣(qi)含(han)量的(de)(de)不(bu)同(tong)，輸(shu)出(chu)(chu)相應(ying)的(de)(de)電壓值。
熱磁式(shi)氧分析(xi)儀雖然(ran)具有結構簡單、便于制(zhi)造和(he)調(diao)整等(deng)優點，但由于其反應速(su)度慢、測量誤差大、容易(yi)發(fa)生測量環室(shi)堵塞(sai)和(he)熱敏元件(jian)腐蝕(shi)嚴重(zhong)等(deng)缺(que)點，已逐漸被氧化鋯(gao)氧分析(xi)儀所取代。
氧(yang)化鋯傳感器式氧(yang)分析儀(yi)
氧(yang)(yang)化鋯(gao)（ZrO2）是一(yi)種陶瓷，一(yi)種具有離子導電性質(zhi)的(de)(de)(de)固體(ti)(ti)(ti)。在常溫(wen)下(xia)為(wei)單(dan)斜晶(jing)體(ti)(ti)(ti)，當(dang)溫(wen)度升高到1150℃時(shi)，晶(jing)型轉變為(wei)立(li)方(fang)晶(jing)體(ti)(ti)(ti)，同時(shi)約有7%的(de)(de)(de)體(ti)(ti)(ti)積收縮；當(dang)溫(wen)度降低時(shi)，又變為(wei)單(dan)斜晶(jing)體(ti)(ti)(ti)。若反復加熱與冷卻，ZrO2就(jiu)會破(po)裂。因(yin)此，純凈的(de)(de)(de)ZrO2不能用(yong)作測量(liang)元件。如果在ZrO2中加入一(yi)定(ding)量(liang)的(de)(de)(de)氧(yang)(yang)化鈣(gai)（CaO）或氧(yang)(yang)化釔（Y2O3）作穩定(ding)劑，再(zai)經(jing)過高溫(wen)焙燒，則變為(wei)穩定(ding)的(de)(de)(de)氧(yang)(yang)化鋯(gao)材料(liao)，這(zhe)時(shi)，四(si)價(jia)的(de)(de)(de)鋯(gao)被(bei)二價(jia)的(de)(de)(de)鈣(gai)或三價(jia)的(de)(de)(de)釔置(zhi)換，同時(shi)產生氧(yang)(yang)離子空穴(xue)，所以(yi)ZrO2屬于陰離子固體(ti)(ti)(ti)電解質(zhi)。ZrO2主(zhu)要通過空穴(xue)的(de)(de)(de)運(yun)動而導電，當(dang)溫(wen)度達到600℃以(yi)上時(shi)，ZrO2就(jiu)變為(wei)良(liang)好的(de)(de)(de)氧(yang)(yang)離子導體(ti)(ti)(ti)。
在氧(yang)化(hua)鋯(gao)電解質的(de)(de)兩面各(ge)燒(shao)結(jie)一(yi)(yi)個鉑電極(ji)(ji)(ji)，當氧(yang)化(hua)鋯(gao)兩側(ce)的(de)(de)氧(yang)分(fen)壓不同時，氧(yang)分(fen)壓高的(de)(de)一(yi)(yi)側(ce)的(de)(de)氧(yang)以離子形式向(xiang)氧(yang)分(fen)壓低的(de)(de)一(yi)(yi)側(ce)遷移(yi)，結(jie)果(guo)使氧(yang)分(fen)壓高的(de)(de)一(yi)(yi)側(ce)鉑電極(ji)(ji)(ji)失去電子顯(xian)正電，而(er)氧(yang)分(fen)壓低的(de)(de)一(yi)(yi)側(ce)鉑電極(ji)(ji)(ji)得到電子顯(xian)負電，因而(er)在兩鉑電極(ji)(ji)(ji)之間產生氧(yang)濃差(cha)電勢(shi)。此電勢(shi)在溫(wen)度一(yi)(yi)定時只與(yu)兩側(ce)氣體中氧(yang)氣含(han)(han)(han)量(liang)的(de)(de)差(cha)（氧(yang)濃差(cha)）有(you)關(guan)。若一(yi)(yi)側(ce)氧(yang)氣含(han)(han)(han)量(liang)已知(zhi)（如(ru)空氣中氧(yang)氣含(han)(han)(han)量(liang)為常(chang)數(shu)），則(ze)另一(yi)(yi)側(ce)氧(yang)氣含(han)(han)(han)量(liang)（如(ru)煙氣中氧(yang)氣含(han)(han)(han)量(liang)）就可(ke)用氧(yang)濃差(cha)電勢(shi)表(biao)示(shi)，測出氧(yang)濃差(cha)電勢(shi)，便可(ke)知(zhi)道煙氣中氧(yang)氣含(han)(han)(han)量(liang)。
氧化(hua)鋯氧分(fen)析儀(yi)具有結構和采樣(yang)預(yu)處理系統較(jiao)簡(jian)單、靈敏度(du)(du)和分(fen)辨率高、測量范圍寬、響應速度(du)(du)較(jiao)快等(deng)優(you)點。
關注微信