窑炉氧含量监测使用的氧化锆氧气传感器应用方案详解

2021-07-29 15:04

对于窑的烟气氧含量进行在线检测和控制，是为了获得完全燃烧效果和工艺质量。因为不论烟气的氧含量是偏高还是偏低，都会产生一些不利影响。因此监测窑炉检测氧含量十分有必要。

烟气中氧含量较高的情形

这种情况下，说明燃料（油或气）燃烧后剩余空气较多（即剩余空气系数较大），这样会产生以下2个不利后果：

1、剩余空气量大，由烟气带走的热量就多，热效率低，浪费燃料。大量事实说明：燃油、燃气炉热损失的绝大部分是由于烟气带走了热量。因为进入炉内的空气是冷的，变成烟气后温度较高，冷空气需要吸收大量的热量才能变成热的烟气。把剩余空气的量减少到适当程度，会明显地提高热效率，节约燃油或燃气。

2、剩余空气量大，炉膛内氧含量偏高，气氛的氧化性强，被加热的金属工件或其它工艺品等表面会被氧化，破坏工件的理化性能和表面色彩。

窑炉氧含量监测使用的氧化锆氧气传感器应用方案详解

烟气中氧含量偏低的情况

在这种情况下，会造成燃料的燃烧不完全。由此会造成3个不利后果：1、浪费燃油；2、炭黑较多；3、污染严重。

因此，烟气中氧含量既不能过高，也不宜过低。保持在3～5％范围内比较适宜，由于空气中氧含量约为20．6％，因此空气剩余系数大约为15～25％比较合适。

而提高燃烧效率最直接的方法就是使用烟气分析仪器如氧化锆氧含量检测仪连续监测烟道气体成分，分析烟气O2含量和CO含量，调节助燃空气和燃料的流量，确定空气消耗系数。工采网提供的英国SST 螺纹式高温氧化锆氧气传感器（O2传感器）－ O2S－FR－T2－18C的敏感元件是氧化锆，采用两个氧化锆盘，在其中间是一个密封空间。其中一个盘起的功能是可逆氧气泵，依次充满样品气和抽空此小空间。另一个盘用于测量氧分压差比率，得到相对应的传感电压。氧化锆盘作为氧气泵运行时，需要的700 °C的温度由加热元件产生（配套的电路板O2I－FLEX－092可以提供加热和线性模拟量输出功能。）。

窑炉氧含量监测使用的氧化锆氧气传感器应用方案详解

氧气泵使小空间范围内达到额定的小值和大值压力所花的时间和环境中氧分压值具有对应关系。可搭配英国SST 氧化锆氧气传感器变送板－ O2I－Flex－092一起使用。O2I－Flex－092接口板给电子元件提供必要的电源，控制SST动态氧传感器可以用户设置量程0－25％和0－100％。整个测量范围是线性的。出厂默认是0－25％。当配置0－100％量程时，客户可以定制模拟输出范围以符合实际应用。输出可以配置为：4－20mA和0－10VDC或RS232接口。

虽然这是最直接的检测控制方法，但是由于工业窑炉的温度普遍很高，一般都要在1000度左右，有的要在1300度以上，很难直接测量，只能采用抽气冷却方法再行测量，测得的值也就只能做个参考，不能作为控制的依据。