雙組份氣體分析儀

雙組份氣體分析儀1732-O_2/CO雙組份型氧含量與可燃性氣體測量儀                  應(yīng)用范圍:1732-O_2/CO雙組份型氧含量與可燃性氣體測量儀是澳大利亞NOVATECH(諾法泰克)公司最新開發(fā)可同時(shí)檢測燃燒過程中氧含量，一氧化碳及燃燒效率的綜合儀器。可在線監(jiān)測鍋爐熔爐，窯爐燃燒時(shí)或燃燒后煙氣中的氧含量和一氧化碳含量。1732-O_2/CO型綜合儀與1231O_2/CO型探頭配可在線測量到煙道和爐內(nèi)實(shí)際含量值。所測溫度可從常溫到1400℃高溫儀器可提供所測的氧含量百分比O₂%，一氧化碳CO的PPM值以及12種可燃性氣體值和燃燒爐燃燒效率。應(yīng)用特性:使用澳大利亞NOVATECH研發(fā)的1732-O₂/CO綜合測量儀器，用戶可節(jié)省大量的能源和控制廢氣的排放。1732-O₂/CO綜合測量儀是澳大利亞NOVATECH公司與澳大利亞科學(xué)院合作經(jīng)過十年的研究開發(fā)出的利用氧化鋯雙頭技術(shù)同時(shí)可獲得一氧化碳含量的*技術(shù)，是目前真正直插式測量技術(shù)，而且成本低，精度高，可在各種高水份和高粉塵條件下

在線測量。解決了當(dāng)今測量一氧化碳(CO)要在干燥，無粉塵，低溫條件的局限性。在過氧燃燒過程中,當(dāng)燃料氣與助燃氧達(dá)到某個(gè)動平衡點(diǎn)后，隨著氧量的微小變化，一氧化碳的含量也會隨之變化。氧量的變化趨勢與一氧化碳的變化趨勢形成相同的疊加趨勢。使用1732-O₂/CO綜合測量儀是在控制廢氣排放保護(hù)環(huán)境的同時(shí)又能節(jié)省燃料的儀器

設(shè)備，可給企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)效益的手段。能源的節(jié)省是控制過氧燃燒過程中獲得，有效控制好過氧燃燒的氧量與燃料的空燃比例，使燃料在充分燃燒的同時(shí)又避免了在過氧燃燒時(shí)把大量熱能帶走的現(xiàn)象，以及過氧燃燒時(shí)產(chǎn)生的CO_X,SO_X,NO_X排放,有效地減少對環(huán)境空氣的污染。

 雙組份氣體分析儀1231O₂/CO型探頭結(jié)構(gòu)原理:1231O₂/CO型探頭具有雙電極，可同時(shí)檢測到氧信號和可燃物信號，因未*燃燒煙氣中有

一氧化碳(CO)和可燃物及氫氣(H₂)。因氧化鋯探頭或稱氧傳感器，氧電池是利用氧化鋯在高溫時(shí)(大于650℃時(shí)) 內(nèi)外兩側(cè)不同的氧濃度所產(chǎn)生的氧電勢來測量被測部位的氧含量。探頭的外部用不銹鋼外殼或合金鋼外殼制成，內(nèi)有合金鋼加熱器，氧化鋯管，熱電偶，導(dǎo)線，接線板，盒組成，見示意圖。探頭的氧化鋯管通過相應(yīng)的密封裝置使的氧化鋯管的內(nèi)，外氣體絕緣。當(dāng)氧化鋯部的溫度通過加熱器或外部溫度達(dá)到650℃以上后，內(nèi)外兩側(cè)的不同的氧濃度會在氧化鋯的表面產(chǎn)生相應(yīng)的電動勢。通過相應(yīng)的引出導(dǎo)線可測到該電勢，并通過相應(yīng)的熱電偶可測到該部的溫度值。當(dāng)知道氧化鋯管里部和外部兩邊的氧濃度時(shí)，可按氧化鋯電勢計(jì)算公式計(jì)算出相應(yīng)的氧電勢。公式如下：

E (millivolts) = 4F(RT) loge 

其中E是氧電勢，R是氣體常數(shù)，T是絕對溫度值,，PO2 INSIDE是氧在氧化鋯管里部的氣壓值，PO2 OUTSIDE 是氧在氧化鋯管外部的氣壓值。根據(jù)公式當(dāng)氧化鋯管里部和外部的氧濃度不同時(shí)，就會產(chǎn)生相應(yīng)的氧電勢。

從計(jì)算公式可知道當(dāng)氧化鋯管里部和外部的氧濃度相同時(shí)，氧電勢應(yīng)該是0毫伏。

如果在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓值是1個(gè)大氣壓時(shí)和空氣中的氧濃度是21%時(shí)，該公式可簡化成

E (millivolts) = 2.154 x 10-2 T loge  OUTSIDE(0.21)

當(dāng)用測量儀器測量到氧電勢時(shí)，并且如知道氧化鋯管里部或外部的氧濃度時(shí)，根據(jù)相應(yīng)的公式可得到被測部位的氧含量，計(jì)算公式如下(這時(shí)在氧化鋯部的溫度必須大于650度C)

(%O2) OUTSIDE (ATM) = 0.21 EXP   T(-46.421E)

當(dāng)被測氣體中同時(shí)含O₂和CO時(shí)，由于傳感器的使用溫度高以及傳感器鉑電極區(qū)的催化作用，O₂和CO將發(fā)生反應(yīng)并達(dá)到熱力學(xué)平衡狀態(tài)，被測一側(cè)PO₂發(fā)生了變化，使平衡時(shí)的氧分壓為P^’O_2，這時(shí)傳感器高溫活化后,，O₂和CO的反應(yīng)趨于平衡的過程與O^2-的濃度擴(kuò)散過程是并行的，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡后O^2-濃度擴(kuò)散也趨于穩(wěn)定。令平衡時(shí)被測氧分壓P^’O₂. ZrO₂電池的負(fù)極區(qū)發(fā)生如下反應(yīng)：

           1/2 O₂(PO₂)+CO→CO₂

此反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)O₂濃度改變，PO₂減至到P^’O_2，氣體氧分子與基體內(nèi)O^2-的轉(zhuǎn)化為：

      負(fù)極: O^2-→1/2 O₂(P^’O₂)+2e

      正極:1/2 O₂ (PO₂)+2e→O^2-

  電池濃差過程為: 1/2 O₂ (PO₂) →1/2 O₂(P^’O₂)

當(dāng)傳感器的電動勢與氧化－還原氣體的摩爾數(shù)對比是一條類似滴定曲線的特性曲線。

這條特性曲線的形狀在一定溫度、壓力和流速下，同一傳感器對同種類的氣體體系有*相同的特性曲線。圖 2

因此在一個(gè)大氣壓與被測氣體處于自然流動下。氧化鋯傳感器對O₂-CO體系的電動勢與摩爾數(shù)的對比是一條λ(λ=no₂ /nco或體積百分?jǐn)?shù)λ=O₂xV %/O_COxV %)的特性曲線。

當(dāng)在Pt-Al₂O₃催化劑600℃催化作用下，有氧體系中的CO可以*轉(zhuǎn)化CO₂ 。因此被測氣體經(jīng)催化燃燒后只含有氧氣，這時(shí)氧化鋯傳感器測量所得的氧含量。根據(jù)被測氣體在催化燃燒作用下的關(guān)系，可得被測氣中CO的含量。被測氣體催化燃燒前后反應(yīng)式和量值關(guān)系如下:

設(shè)催化作用前被測氣體中一氧化碳的濃度為(CO)，氧氣的濃度為A₁ ，催化作用后被測氣體中氧氣濃度為A 則:        600℃

2CO+O₂----------→2CO

                            Pt-Al₂O₃

 燃燒前:  (CO)      A₁

                 燃燒后:    0       A

      則:   A=A₁-(CO)/2                                (2)

      又:   λ=A₁/(CO)                                 (3)

      故:   A=λX(CO)-(CO)/2                          (4)

      得:   (CO)=2A/(2λ-1)       (λ＞0.5) 

雙組份氣體分析儀探頭的工作原理和結(jié)構(gòu)：

在原有的探頭基礎(chǔ)上作相應(yīng)的變動,實(shí)現(xiàn)新的控制燃燒功能。探頭除了能監(jiān)測到燃燒過程中的氧含量同時(shí)也可檢測到未*燃燒的可燃物(CO/H₂)，因未*燃燒的煙氣中同時(shí)并存有一氧化碳(CO)和氫(H₂)。

探頭的結(jié)構(gòu)原理圖：

探頭是利用氧化鋯加熱后電化學(xué)原理實(shí)現(xiàn)測量基礎(chǔ)元件。

A) O 2 電極 (鉑)   B)CO e 電極 (鉑/貴金屬)   C)對照電極 (鉑)

探頭的核心部件是氧化鋯復(fù)合片焊接在鋼玉管上，形成密封的管狀并露出在燃燒系統(tǒng)的煙氣通道。采用內(nèi)置式電極可有效防止腐蝕成分對電極的損害，提高使用壽命。

除了COe 電極和O₂ 電極的功能是相同之外，這兩個(gè)電級的不同之處在于原材料的電化學(xué)性質(zhì)和催化性質(zhì)，從而辨認(rèn)并檢測到煙氣中的可燃成份如CO, H_2,,在*燃燒的狀態(tài)下，“能斯特"電壓U_O2 也在COe 的電極形成而這兩個(gè)電極有著相同曲線的特性。當(dāng)檢測未*燃燒或可燃成份的情況下，非“能斯特"電壓U_COe 也會形成在COe 電極上，但是這兩個(gè)電極的特性曲線反而分開移動。（見兩種傳感器的典型曲線圖)

總傳感器的電壓信號U_CO/H2,就是COe 電極測量的電壓信號，這個(gè)型號包括以下兩種信號：U_CO/H2（總傳感器）= U_O2（氧量）+ U_CO2/H2（可燃成份).如果氧含量 - 通過O₂電極測定 - 從總傳感器的信號中扣除，結(jié)論就是：U_COe（可燃成份）= U_CO/H2（總傳感器）- U_O2（氧量）。以上公式，可用來計(jì)算以ppm計(jì)量的可燃成份COe的探頭傳感器的典型電壓信號特性。曲線圖顯示了當(dāng)氧含量逐漸降低而導(dǎo)致CO e 濃度的典型曲線（虛線）。當(dāng)燃燒進(jìn)入缺乏空氣的區(qū)域時(shí)，在所謂的“排放邊緣"點(diǎn)，因空氣不足而導(dǎo)致未*燃燒的狀態(tài)時(shí)，相應(yīng)產(chǎn)生的CO e 濃度將會顯著增加。所得到的信號特性，見探頭曲線圖。

U_O2（連續(xù)線）和U_CO/H2（點(diǎn)虛線。當(dāng)空氣過剩而達(dá)到*不含CO_e成份的燃燒時(shí)，所述的傳感器信號U_O2和U_CO/H2是相同的，并按照“能斯特"原理，顯示當(dāng)前煙氣通道的氧含量。接近“排放邊緣"時(shí)，COe 電極的總傳感器電壓信號U_CO/H2，由于受到額外非-能斯特COe 的信號，不成比例的速率增加。對于傳感器的電壓信號特征：U_O2和U_CO/H2相對于在煙氣通道中的氧含量。可燃成份CO e 的典型特征也在此顯示。除了傳感器U_CO/H2和U_O2的電壓信號以外，相對動態(tài)的傳感器信號 dU _O2/dt 和dU_CO/H2 /dt 和，特別是，CO_e電極的波動信號范圍可用來鎖定燃燒的“排放邊緣"。

（參見“未*燃燒： CO_e電極U_CO/H2的電壓波動范圍"）

 雙組份氣體分析儀NOVATECH 1732-O₂/CO綜合儀的技術(shù)功能雙探頭輸入功能: 一臺儀器可帶二支探頭，可節(jié)省使用成本和提高測量可靠性。多路輸出功能: 儀器有兩路4～20mA電流信號輸出及機(jī)算機(jī)通訊接口RS232或網(wǎng)絡(luò)接TS485。一路氧量信號輸出，另一路CO信號輸出。測量范圍: 測氧范圍10^-30次方至100%氧量。測一氧化碳范圍0～2000PPM報(bào)警設(shè)置: 儀器有一路通用報(bào)警輸出和3路可編程序報(bào)警輸出。自動校正: 儀器會自動監(jiān)測各功能系統(tǒng)并自動校正以保證測量時(shí)的精度。智能系統(tǒng): 儀器可人機(jī)對話并按預(yù)定的設(shè)置完成各項(xiàng)設(shè)置功能。顯示和輸出功能全: 儀器有很強(qiáng)顯示各項(xiàng)參數(shù)功能和很強(qiáng)的各項(xiàng)參數(shù)輸出，控制功能。安全功能: 當(dāng)爐子停止使用時(shí)，用戶可控制關(guān)閉探頭的加熱器以確保使用安全。安裝簡便: 儀器的安裝非常簡便并有專用電纜與氧化鋯探頭連接。1732-CO綜合測量儀規(guī)格和參數(shù)輸入: 一個(gè)或二個(gè)氧化鋯探頭或1個(gè)氧化鋯探頭+CO傳感器煙道或備用溫度計(jì)類型K,R,J,S型壓力氣體清除信號輸入兩種不同燃料的選擇防爆安全操作控制(僅適用于加熱型探頭)

輸出:兩路線性4～20mA直流信號輸出(最大負(fù)載1000?)

     第一路輸出范圍(可選擇)

     線性輸出0～1%至0～100%氧氣含量

     對數(shù)輸出0.1～20%氧氣含量

     微氧輸出10^-39至10¹氧氣含量

     第二路輸出范圍(可從下列中選擇)

     一氧化碳含量(CO) PPM值  

     二氧化碳(CO₂)%

     可燃性氣體測量PPM值

     燃燒效率

     對數(shù)氧值

     缺氧燃燒值

     煙道溫度

 儀器的下行可選擇數(shù)據(jù): 

     一氧化碳碳(CO)PPM

     可燃性氣體燃燒效率

     探頭輸出電壓

     探頭的溫度

     環(huán)境溫度

     年 月 日

     環(huán)境濕度

     煙道溫度

探頭阻抗

缺氧指數(shù)

運(yùn)行及維修的時(shí)間

計(jì)算機(jī)/打印機(jī)通訊:

      儀器具有RS232或RS485串形輸出口可直接連接計(jì)算機(jī)終端或打印機(jī)以及通過計(jì)算機(jī)對探頭和儀器進(jìn)行診斷處理。

清塵和標(biāo)準(zhǔn)氣校驗(yàn):

      儀器具有1路清塵和1路標(biāo)準(zhǔn)氣校驗(yàn)或2路標(biāo)準(zhǔn)氣校驗(yàn)輸出繼電器，可自動或手動操作的電磁閥開關(guān)。

準(zhǔn)確性及重復(fù)性:

      儀器具有±1%測量精度，重復(fù)精度為±0.5%  例如當(dāng)氧氣為2%時(shí)，誤差不會超過

±0.02%氧氣含量。

報(bào)警功能:

     儀器具有4路和14種不同功能的通用報(bào)警,以及3個(gè)程序可編報(bào)警。可用于氧氣含量高，低。CO高，低，及探頭出錯(cuò)，測量誤差等警告信號。

顯示指示范圍:

      自動顯示可從10^-30至100% O2氧氣含量以及0ppm 至2000ppm CO一氧化碳含量

參比氣樣氣:

      參比氣采用微電機(jī)振動泵供氣.

供電源: 85～264VAC  3A

儀器尺寸和重量:

      寬300(mm)X高180(mm)X厚100(mm)     重量:3.0(Kg)

環(huán)境溫度和濕度:

      -25℃～50℃,5%～95%RH