氧化锆氧量分析仪在火电厂燃烧控制中的应用

氧化锆氧量分析仪在火电厂燃烧控制中的应用

杨智栋

65220119881214****  国投新疆罗布泊钾盐有限责任公司

摘要：文章主要是对氧化锆氧量分析仪进行了分析，在此基础上讲解了氧化锆氧量分析仪的工作原理，最后探讨了氧化锆氧量分析仪的安装及DCS逻辑实现方法，希望可以为有关人员提供到一定的参考和帮助。

关键字：氧化锆氧量分析仪；电厂锅炉；原理；结构；燃烧效率

1. 前言

氧化锆氧量分析仪的应用能够为锅炉的氧量测量提供依据，将其与自动控制系统有效地连接在一起能够实现到合理燃烧，减少到对环境的污染，且能够在一定程度上降低电厂发电的成本。为此文章对氧化锆氧量分析仪在电厂锅炉中的实际应用情况展开了研究和探讨。

2、氧化锆氧量分析仪

2.1、概述

氧化锆氧气分析仪也称为氧化锆氧嗅探器和氧化锆氧气光谱仪。其主要功能是在燃料燃烧期间测量烟气中的氧气含量，并将氧的分析仪应用于电厂的燃烧锅炉。通过监控，锅炉可以充分燃烧并减少有害气体的排放。

2.2、主要组成

氧化锆探头是氧化锆氧分析仪的核心部件，由氧化锆零件、加热炉、K型热电偶、滤波器、信号引线、接线盒和全封闭不锈钢外壳组成。氧化锆位于加热器中。加热器产生氧浓度电位信号，过滤器由陶瓷材料制成。该系统的主要功能是过滤燃烧过程中的烟气，防止粉尘污染，并与加热丝、加热器和保护罩组成加热器套管。套管电极元件温度由K型热电偶检测，氧化锆元件温度恒定。氧化锆氧分析仪转换器主要由检测电路和温度控制电路组成电路。电路氧化锆产生的氧浓度电位可转换成氧显示，输出4～20mA信号，这是检测的主要功能电路。电路温度控制电路的主要功能是确保探针电极保持在700°和750°之间的恒定温度。因此，氧浓度势和氧含量密切相关，我们可以形成一个单值函数。

2.3、在火力发电厂的实际应用

火电厂是利用燃料燃烧发电的一种装置。能源替代的基本过程是通过燃料燃烧将化学能转化为热能，然后将热能转化为机械能，最终将机械能转化为电能。因此，火电厂热电生产的重要工艺是通过燃料燃烧产生电能。热能、燃料燃烧和燃烧质量直接影响着火电的生产和安全。在实际工作中，操作人员通常采用各种方法控制燃料燃烧，以达到最佳的控制效果，保证电站锅炉的正常安全运行，目前，为可以确保发电厂锅炉的正常和安全运行，主要采取以下措施：首先，保持锅炉的适当空气含量并限制原发性空气量;其次，在适当的范围内控制锅炉中的空气量;第三，在适当的时间提供适当的二级空气;第四，选择适当的燃料和细度;第五是控制锅炉各个部件的空气动力学棒的合理布置。从上述分析中，我们可以看到空气含量对锅炉燃料燃烧效果的影响。锅炉专门控制炉中的空气含量以控制过量空气，并检测实际检测中的过量空气。复合锅炉可以实现锅炉的目标，氧气含量可以达到维护人员可以保持空气量并保持最佳燃烧的目标。按照经验，当600MW单位的氧含量控制在3.3%-6%时，可以实现最佳燃烧条件。

3、氧化锆氧量分析仪的工作原理

3.1、导电原理

电解质溶液主要由离子组成，固体电解质是一种具有离子导电性的固体材料。它是由一个小孔供电的，它可以让离子移动电源，类似于p型半导体的导电原理，我们知道没有杂质是不可能有电的。但是，如果有一定量的其他金属Cao或CeO2，氧化锆是一种新的氧化锆组分，它是通过混合、研磨和去除而形成的，氧化锆具有导电性，这是一种优良的氧离子电解质，称为固体电解质，值得一提的是，当前温度的升高，这种氧化锆固体电解质的导电性和工作温度通常会增加和降低增加了锆固体电解质的电导率氧化，氧化锆固体电解质的温度越高，氧化锆固体电解质的温度越高。

3.2、测量原理

氧化锆氧输出分析仪的原理是氧浓度的原理。多孔铂电极在氧化锆电解质的两端烧结。铂金属丝焊接在电极上。如果管道是在一定温度下具有不同氧含量的管，则它将形成氧气电动势和氧浓度池。在实际操作中，空气流过外电极，而燃烧烟道气的锅炉是用于测量气体流动的电极。当烟道气中的氧含量p（烟雾）小于空气中的氧含量p（空气）时，空气中的氧含量将增加分子在外部电极上获得电子以形成氧离子，以及电极发生反应。然后，氧被转移到氧化锆管的烟气侧，并在内电极上产生电极反应：两个氧离子转化为一个氧分子和四个电子，氧离子迁移到空气和烟气中煤气。那个烟道侧氧浓度不一样。就像一个平衡，系统就会产生潜力电极。什么时候游泳池的温度是恒定的，烟气中的氧浓度是通过理论分析和实际验证测得的，氧化锆电解液中的氧含量与氧浓度的电位有一定的关系。R和T是常数，T是氧化锆管的温度。因此，如果将氧化锆管加热到一定温度，则两侧的气体流过空气和燃烧烟道气，并且它们的浓度以电动势的形式存在。按照上述关系，空气中的氧浓度通常为20.6%，因此通过该式计算烟道气中的氧浓度。

4、安装及DCS逻辑实现方法

4.1、安装原则

合理的安装是保证流动氧性能的关键。实践的过程中存在许多问题，这是由于操作不当造成的安装。因此，安装时应遵循一定的安装步骤原则。选择测量点需氧量分析仪应能正确有效地反映锅炉内的具体成分，才可以有效地保证到了测量效果的真实性和准确性。所选的测量点不应太靠近燃烧点或喷嘴，因为燃烧点或喷嘴剧烈燃烧，气体反应太强，这将导致氧化探针的变形。氧化锆氧气分析仪应放置在该位置以避免碰撞，以避免对分析仪探头的不必要的碰撞损坏。

4.2、检测器的安装

通常，如果锅炉是密封的，燃烧产生的烟气温度对烟气成分没有显著影响气体。但是由于一定量的腐蚀性气体在燃烧过程中会产生一定量的腐蚀性气体，因此腐蚀性气体与燃烧室的温度范围呈正相关烟气，所以氧气分析仪检测器也应该安装在下游区域，检测器安装位置应确保良好的气体循环和环境温度在规定范围内范围例如，探测器接头的温度应控制在80°左右。

4.3、转换器的安装

转换器也应远离腐蚀性气体和严重的腐蚀性气体振动。同时应该注意到热辐射和强磁场的干扰避免。在为可以保证检测数据的准确性，转换器与检测器之间的距离不宜过大远。它通常控制在100以内米。这个变频器的安装工艺相对简单很简单，就是转换器应固定在仪表保护箱内。

4.4、DCS逻辑的实现

含氧模拟信号输出是将氧气值转换为4-20 mA的模拟信号，用于使用DCS空调系统通过控制鼓风机的开度来控制锅炉的风量，保证锅炉的稳定燃烧燃料输入练习，氧气的量与温度有关加载。因为负荷所需的最佳氧气是不断变化的，氧气调节是确定的，氧气调节器总是利用烟道中的氧气量，将气体控制在最佳范围内，以保证燃烧经济性的稳定。

5、结束语

由上可知，燃料的消耗量会直接影响到到锅炉的燃烧质量，为此为能够确保到电厂锅炉燃烧的最大效益，应当对氧量值进行监测，氧化锆氧量分析仪的应用能够为锅炉的氧量测量提供依据，在一定程度上降低电厂发电的成本。

参考文献

1. 邓小林, 袁爽, 朱丹婷,等. 氧化锆和二硅酸锂材料制作前牙修复体的白色美学评估[J]. 口腔材料器械杂志 2021年30卷1期, 41-44,49页, ISTIC, 2021.

2. 华磊, 顾杰为, 乔富磊. 一种无线控制的防腐氧化锆氧量分析仪:, CN210442297U[P]. 2020.

3. 王卫军. 火电厂锅炉烟气含氧量智能测量的研究与实践[J]. 重庆电力高等专科学校学报, 2020, v.25;No.115(05):29-31+39.

4. 曹善甫, 王明国, 徐瑞. 一种氧化锆防爆氧分析仪的设计开发[J]. 化工自动化及仪表, 2020(4):310-312.

5. 李涛. 一种氧化锆包覆镍钴锰三元正极材料中氧化锆的测试方法:, CN111413168A[P]. 2020.

6. 江楠、王楠、张懿范、陈静思、么紫烟、战德松、付佳乐. 氧化锆粘接处理剂的临床应用与前景[J]. 中国组织工程研究, 2021, v.25;No.939(10):165-170.