高温直插式氧与一氧化碳在线分析仪

　　一、高温直插式氧与一氧化碳在线分析仪技术现状

　　随着国家对锅炉大气污染物排放标准提高，NOx排放要求日益严格，为进一步降低NOx排放，大型锅炉普遍进行低氮燃烧器改造，采用低氮燃烧技术后由于炉内不合理空气分级导致炉膛局部区域被还原性气氛填充，CO、H2及H2S浓度偏高，O2量偏低。由此产生大量的自由S原子与水冷壁发生反应形成高温腐蚀，高温腐蚀导致壁厚减薄，强度降低，造成机组非停或大面积换管问题突出；

　　由于锅炉排烟CO、H2浓度大幅度升高，对锅炉效率造成一定影响；

　　现有检测装置在高温烟气区域特别是易发生高温腐蚀区域没有任何检测手段，运行调节及燃烧调整缺少数据支持。

　　二、高温直插式氧与一氧化碳在线分析仪应用意义

　　（1）实践表明低氮燃烧改造后排烟CO浓度对炉膛氧量的变化比较敏感，实时监测各区域特别是高温区的CO及O2能够在降低排烟NOX的同时保证锅炉效率；

　　1.通过燃烧调整试验发现，主燃区和燃尽区两侧墙近壁区O2、CO、H2和H2S浓度水平受机组负荷、运行氧量、燃尽风开度及燃烧配风方式影响；机组负荷越高，侧墙近壁区O2浓度越低，CO、H2和H2S越高，机组负荷高于75%BRL时，两侧墙水冷壁近壁区存在大面积O2浓度为0情况，通过对缺氧区域CO及O2监控，可有效指导运行人员进行燃烧调整，避免或减缓高温腐蚀，提高锅炉可靠性；

　　2.锅炉的燃烧优化调整试验可以看出，锅炉烟气成分中的CO和O2有很强的关联性，通过监测CO排放浓度数值及变化幅度，可以更加准确找出最佳运行氧量，更加准确地确定当前锅炉燃烧效率的高低；通过对关键区域的CO和O2的监测，实现对CO与O2的综合控制，对锅炉经济运行十分有利；

　　3.通过在高温区加装CO和O2测量装置，可为高温腐蚀的成因分析及治理方案提供数据支持；

　　4.通过在高温区加装CO和O2测量装置，可为锅炉燃烧优化带来更科学、更直观的大数据支持，为实现锅炉燃烧智能控制打下基础。

　　5.高温直插式氧与一氧化碳在线分析仪技术参数

　　（2）仪器显示

　　2×20位5×7点阵液晶显示模块，背光可设置测量状态时，显示氧量、一氧化碳含量、氧电势、温度、毫安电流及各种报警记录

　　（3）测量及精度

　　0%-100%氧浓度；0-1000ppm一氧化碳浓度；±0.2%相对精度；±0.5%的重复性精度

　　（4）测量气体温度

　　0℃-1400℃

　　（5）标准气校准

　　半自动单点校准，一种标准气（可以是空气）校准探头的电池常数、对数斜率全自动校准（可选功能），仪器定时控制电磁阀通断标准气，自动校准系统

　　（6）水份和压力补偿功能

　　仪器通过被测气体水份含量和压力对氧测量误差进行补偿

　　（7）两路标准电流输出

　　光电隔离4-20MA（或0-10MA）两路有源标准电流输出，负载600-1200欧姆

　　第一路输出氧量；第二路输出一氧化碳含量

　　（8）输出范围设置

　　输出毫安电流在量程范围内线性对应氧量与一氧化碳含量

　　（9）环境温度和湿度

　　温度0℃-55℃；湿度5-99%RH（无结露）

　　（10）机箱

　　标准型H300×W500×160约8KG

　　（11）自动诊断报警

　　自动诊断功能，对探头温度超限、热电偶断开、热电偶接反、校验参数非法、电路故障等报警指示

　　（12）通讯接口（可选功能）

　　串行输入输出口RS232；网络通讯口RS485；现场总线通讯协议选件

　　三、探头优点

　　（1）免维护

　　本底电势不漂移，不需要周期性校准；

　　（2）耐腐蚀

　　高硫高氟酸性腐蚀恶劣环境；

　　（3）耐磨损

　　三层壳体保护，高粉尘环境；

　　（4）耐高温

　　超宽温度范围：探头0-1400℃，锆管1700℃；

　　（5）抗冷热冲击

　　高水分环境抗水冲淋特性；

　　（6）结构简单，便于维修

　　不需要拆下整只探头打开接线盒即可更换锆管、

　　热电偶、内电极等零部件；

　　（7）准确

　　直接插入炉内避免抽气系统的维修问题，避免抽气时空气中的泄漏，提高测量的准确性。

　　四、高温直插式氧与一氧化碳在线分析仪应用范围

　　实时测量在锅炉、熔炉、窑炉、焚烧炉以及各种工艺及燃烧过程中或工艺及燃烧后排出气体中的氧与一氧化碳的含量。

　　五、高温直插式氧与一氧化碳在线分析仪技术问答

　　1.为何本产品探头不漂移，无需校准?

　　一般的氧探头本底电势漂移，需要定期校准，在每一次校准后的一段时间内能保证一定精度，但漂移会使测量误差随时间越来越大，只能通过频繁的校准来校正。

　　本底电势漂移原因是在使用过程中，组成探头的各个零件（包括内电极、氧化锆、外电极）的材料会随时间老化，材质发生变化，使内电极与氧化锆接触电势（热电势即热电偶效应）发生变化，同样氧化锆与外电极接触电势也发生变化。如果内外电极与氧化锆接点的温度不相等，热电势发生变化就是本底电势漂移。

　　本产品氧化锆片为直径为6.5mm厚1mm的圆片，尺寸很小，釆用螺旋管加热器套在锆管上加热，氧化锆片处于加热器中间，这样就使氧化锆片两侧温度一致，消除了本地电势的漂移问题。而其他所有氧化锆探头由于结构和尺寸的的原因做不到这一点。

　　2.为何本产品探头具有长期的稳定性和可靠性?

　　一般的氧化锆探头釆用把很短的锆管从探头前部装入，通过机械密封的方法装配。由于氧化锆是陶瓷材料，在锆头局部有加热器，由于金属、密封材料与陶瓷材料的热膨涨系数不同，在高温时热应力会引起密封泄露和锆管破裂漏气。这是探头误差大直至失效的主要原因。

　　本产品探头结构不同，锆管采用陶瓷焊接法，把直径为6.5mm厚1mm的圆形氧化锆片焊接在外径8mm内径6mm的钢玉瓷管一端组成氧化锆锆管，锆管长度接近探头长度。探头从后面装入锆管，采用O型圈柔性密封。由于不是在前端高温部位密封，而是在靠近接线盒处的低温处密封，因此可以有效的密封，这样彻底解决了密封不严和热应力引起锆管破裂漏气的问题，使得探头在全量程范围内严格满足能斯特方程，测氧分别率达到10-30%。

　　3.为何本产品探头适用于高温、高水分的环境?

　　一般的氧探头的锆管釆用金属和氧化锆通过胶结和焊接组成，温度越高热应力越大，锆管越容易发生密封泄露和锆管破裂漏气，所以当烟气温度超过400°C探头寿命会显著下降。

　　本产品探头的锆管釆用全陶瓷材料，锆管本身能承受的温度高达1700°C。探头使用温度髙达1400°C,大大髙于普通探头600°C温度限制，相同温度下锆管寿命大大延长。

　　本产品探头的锆管釆用很小尺寸氧化锆片，热容量小，急冷急热不会产生热应力破坏，因此探头在高水分环境也能使用，短时间遇水不会损坏，适用于髙水分测量。而一般的氧化锆由于锆管结构和尺寸的原因，遇水即破裂损坏。

　　4.为何本产品探头适用于高硫的恶劣环境？

　　一般的氧探头电极引线通常釆用白金丝焊接的方式，但烟气中的硫对白金有腐蚀作用，含硫偏高时白金丝会腐蚀断线，另外硫也会腐蚀锆管的白金涂层（称氧化锆管中毒）。

　　本产品探头用特殊的涂层材料（电极抗硫性强），同时采用不同的电极接触方式，探头中的锆管采用自动伸缩的弹簧弹顶接触方式。电极不会由于硫腐蚀以及热胀冷缩而出现问题，可靠性大大增强，可在烟气含硫高达14%浓度环境下工作。内部还由一根直径较小的金属管支承着锆管，这样实际上有锆管刚玉管、金属支承管、外管三层防磨保护。

　　5.为何本产品探头适用于高粉尘磨损严重的的场合？

　　一般的氧探头是将很短的锆管安装在探头前部，探头的管壁内侧与参比气联通，这样一旦管壁被磨损穿孔，被测气体进入参比气中，测量功能就被破坏。本产品探头的锆管釆用很小尺寸氧化锆片，热容量小，急冷急热不会产生热应力破坏，因此探头在高水分环境也能使用，短时间遇水不会损坏，适用于髙水分测量。而一般的氧化锆由于锆管结构和尺寸的原因，遇水即破裂损坏。