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同時可獲得一氧化碳含量的*技術，是目前真正直插式測量技術，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,當燃料氣與助燃氧達到某個動平衡點后，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環(huán)境的同時又能節(jié)省燃料的儀器

設備，可給企業(yè)帶來經(jīng)濟效益的手段。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又避免了在過氧燃燒時把大量熱能帶走的現(xiàn)象，以及過氧燃燒時產(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型探頭結構原理:1231O₂/CO型探頭具有雙電極，可同時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(大于650℃時) 內(nèi)外兩側不同的氧濃度所產(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，導線，接線板，盒組成，見示意圖。探頭的氧化鋯管通過相應的密封裝置使的氧化鋯管的內(nèi)，外氣體絕緣。當氧化鋯部的溫度通過加熱器或外部溫度達到650℃以上后，內(nèi)外兩側的不同的氧濃度會在氧化鋯的表面產(chǎn)生相應的電動勢。通過相應的引出導線可測到該電勢，并通過相應的熱電偶可測到該部的溫度值。當知道氧化鋯管里部和外部兩邊的氧濃度時，可按氧化鋯電勢計算公式計算出相應的氧電勢。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)公式當氧化鋯管里部和外部的氧濃度不同時，就會產(chǎn)生相應的氧電勢。

從計算公式可知道當氧化鋯管里部和外部的氧濃度相同時，氧電勢應該是0毫伏。

如果在標準大氣壓值是1個大氣壓時和空氣中的氧濃度是21%時，該公式可簡化成

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

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

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

當被測氣體中同時含O₂和CO時，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)生反應并達到熱力學平衡狀態(tài)，被測一側PO₂發(fā)生了變化，使平衡時的氧分壓為P^’O_2，這時傳感器高溫活化后,，O₂和CO的反應趨于平衡的過程與O^2-的濃度擴散過程是并行的，當反應達到平衡后O^2-濃度擴散也趨于穩(wěn)定。令平衡時被測氧分壓P^’O₂. ZrO₂電池的負極區(qū)發(fā)生如下反應：

           1/2 O₂(PO₂)+CO→CO₂

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

      負極: 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或體積百分數(shù)λ=O₂xV %/O_COxV %)的特性曲線。

當在Pt-Al₂O₃催化劑600℃催化作用下，有氧體系中的CO可以*轉化CO₂ 。因此被測氣體經(jīng)催化燃燒后只含有氧氣，這時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系，可得被測氣中CO的含量。被測氣體催化燃燒前后反應式和量值關系如下:

設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構：

在原有的探頭基礎上作相應的變動,實現(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也可檢測到未*燃燒的可燃物(CO/H₂)，因未*燃燒的煙氣中同時并存有一氧化碳(CO)和氫(H₂)。

探頭的結構原理圖：

探頭是利用氧化鋯加熱后電化學原理實現(xiàn)測量基礎元件。

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，這兩個電級的不同之處在于原材料的電化學性質(zhì)和催化性質(zhì)，從而辨認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電極有著相同曲線的特性。當檢測未*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，可用來計算以ppm計量的可燃成份COe的探頭傳感器的典型電壓信號特性。曲線圖顯示了當氧含量逐漸降低而導致CO e 濃度的典型曲線（虛線）。當燃燒進入缺乏空氣的區(qū)域時，在所謂的“排放邊緣"點，因空氣不足而導致未*燃燒的狀態(tài)時，相應產(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（點虛線。當空氣過剩而達到*不含CO_e成份的燃燒時，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，顯示當前煙氣通道的氧含量。接近“排放邊緣"時，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電流信號輸出及機算機通訊接口RS232或網(wǎng)絡接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報警設置: 儀器有一路通用報警輸出和3路可編程序報警輸出。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的精度。智能系統(tǒng): 儀器可人機對話并按預定的設置完成各項設置功能。顯示和輸出功能全: 儀器有很強顯示各項參數(shù)功能和很強的各項參數(shù)輸出，控制功能。安全功能: 當爐子停止使用時，用戶可控制關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: 一個或二個氧化鋯探頭或1個氧化鋯探頭+CO傳感器煙道或備用溫度計類型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)

運行及維修的時間

計算機/打印機通訊:

      儀器具有RS232或RS485串形輸出口可直接連接計算機終端或打印機以及通過計算機對探頭和儀器進行診斷處理。

清塵和標準氣校驗:

      儀器具有1路清塵和1路標準氣校驗或2路標準氣校驗輸出繼電器，可自動或手動操作的電磁閥開關。

準確性及重復性:

      儀器具有±1%測量精度，重復精度為±0.5%  例如當氧氣為2%時，誤差不會超過

±0.02%氧氣含量。

報警功能:

     儀器具有4路和14種不同功能的通用報警,以及3個程序可編報警。可用于氧氣含量高，低。CO高，低，及探頭出錯，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