最近两年,环保压力越来越大,装置内的各种环保改造层出不穷,不管是处理什么气体的,都有一个共同的特点,就是燃烧,将这些可燃组分进行催化燃烧、掺进燃料气明火燃烧,要不就想办法收集起来送火炬,这个时候就带来了一个新问题,燃烧的三要素里就有氧气这个助燃物,为了防止形成爆炸性的混合物,纷纷增加氧含量的测定,这两年前前后后增加了十来块氧分析仪,根据不同的工况,各种原理都有,这个系列针对氧含量测量做一个总结。
上图对目前市场上常用的氧含量分析仪进行简单分类,每一类别都有自己的优势,选择时可以根据重要程度、工况要求、预算多少进行选择;
1、磁力机械式:针对氧的顺磁性直接测量的仪器,测量结果仅与顺磁性有关,不受样气导热性能、密度变化的影响,在0-100%范围内线性好,测量精度高,对于重要的场合如参与控制、联锁的更应优先选用,但也有它的缺点:价格高,而且对振动和电磁干扰特别敏感,安装位置应避开振源或采取防振设施,防止电磁干扰;2、磁压力式:被测气体不经过检测元件,可测量含腐蚀性组分和脏污颗粒的气体,背景气体对测量的影响很小,测量结果仅与气体的顺磁性有关,测量元件采用薄膜电容或微流元件,灵敏度高,测量精度高,由于可采用不同氧含量的参比气体,可以方便地实现量程迁移,价格适中,特别适合于高氧浓度和腐蚀性气体的氧含量测量;
3、热磁对流式:测量结果不仅仅与样气的体积磁化率有关,而且易受背景气组分热导率、密度的影响,测量精度低,如果样气中氢气(热导率高)、二氧化碳(密度大、吸热量大)含量较高且波动较大的场合不能选用;4、半导体激光式:采用单向光谱,不受背景气体的干扰;调制光谱检测技术,对样品的洁净程度要求不高,非接触测量,可测量腐蚀性气体中的氧含量;样品不需要除水,但不能含有冷凝液滴;原位式管道两侧,不需要采样系统,适用于压力低、管径大的场合,但需要用高纯氮气吹扫视窗;当压力高、管径小时可采用采样式;
5、氧化锆:严格意义上来说也属于电化学式,采用的是固体电解质,按照类型分为直接插入式和采样分析式,精度不相上下,但价格、适用场合、原理等有所区别;
直接插入式:结构简单、价格低、需要参比气、零点气和量程气,对烟气温度波动敏感,需要温控系统,不需要压力补偿,适用于火电厂锅炉、工业锅炉、火电厂、石化厂燃煤炉、燃油炉等高温烟气场合,温度低于700摄氏度时自带加热炉,否则靠高温烟气加热;
采样分析式:烟气温度变化无影响,但对烟气流量波动敏感,需要流量控制,不需要参比气和零点气,可使用干燥空气标定;不适合烟尘含量大的场合,在燃气炉上使用时,可在氧化锆探头前增加一个可燃气体检测探头,同时测量氧含量和可燃气体含量进行补偿,可以消除可燃气对氧化锆探头的干扰和威胁;
原电池式:可测量ppm级氧含量,价格较低,液体燃料电池式主要用于微量氧测量,碱性液体燃料电池可用于一般气体,这种类型灵敏度高,不受样气压力和温度影响,但燃料电池为消耗品,使用寿命氧浓度而定,一般半年到一年更换一次;
电解池式:可测量ppb级氧含量,灵敏度高,不受样气压力和温度影响,但易受流量波动影响,影响测量值的准确性,因为电解池是碱性的,不能用于测量酸性气体,而且电解池为非消耗品,使用寿命长,但需要定期补充电解液;以上是根据不同原理进行对比,以及各自的适用场合和优缺点,不一定全面,但对于系统性地掌握此类分析仪有一定的帮助。
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