氧化锆分析仪在循环流化床锅炉中的应用

　　随着工业自动化领域越来越注重生产的经济高效运营，工业在线分析仪表随之得到广泛的应用，循环流化床蒸汽锅炉也不例外。每台 140t/h循环流化床蒸汽锅炉以当前的煤炭价格计算日燃煤量折合人民币近 40 万元，因此保证锅炉的经济高效运营迫在眉睫。

　　1 锅炉热效率的影响因素

　　影响锅炉热效率的因素主要有: 烟风系统的热效率、汽水换热系统的热效率、锅炉壁散热损失、烟气带走的热量以及燃料不完全燃烧损失的热量( 包括碳和空气不完全燃烧生成一氧化碳带走的热量和碳未燃烧的损失) 。其中能有效控制的只有烟气带走的热量和不完全燃烧的损失。当给风量过大时，燃料虽完全燃烧，但过剩的空气带走的热量使烟气带走的热损失增大; 同时过量的氧气在高温下与煤中的硫和空气中的氮气生成酸性气体和氮氧化合物，不但腐蚀锅炉壁，而且污染环境。当给风量过小时，燃料不能完全燃烧，强大的气流带走小颗粒的燃料同时生成一氧化碳污染环境。可见保证合理的给氧量对于减少污染、节约燃料、延长锅炉的寿命至关重要。

　　2 测量气体中氧含量的方法

　　目前工业应用比较成熟的测量气体中氧含量的方法主要有利用原电池原理的氧量分析仪、利用氧的顺磁性质的磁氧分析仪和氧化锆分析仪等。其中，氧量分析仪灵敏度高、结构简单，但高氧浓度下消耗电解液较多、寿命低，在循环流化床锅炉中不宜采用。磁氧分析仪虽然测量范围宽，但与氧化锆分析仪相比需要独立的预处理系统，结构比较复杂，维护量大，因而逐渐被氧化锆分析仪取代。①

　　3 氧化锆分析仪的测量原理及安装位置

　　3. 1 测量原理

　　氧化锆分析仪的测量原理是基于著名的能斯特方程:

　　E = ( RT / NF) ln( C0/ C1)

        式中 E ———浓度差电势;R ———气体常数;T ———工作温度;N ———参加反应的电子数;F ———法拉第常数;C0———参比侧体积浓度;C1———测量侧体积浓度。

　　利用方程原理，在掺杂一定稳定剂的氧化锆固体电解质的两侧烧结制成很薄的多孔铂作为电极，就构成了氧浓度差电池。参比侧通入参比气( 仪表空气，其氧含量 C0为 20. 6%) ，测量侧通入待测气体，氧含量为 C1。在高温( 650 ～850℃) 下参比侧发生还原反应，测量侧发生氧化反应，具体化学式为:

　　参比侧 O2+4e →2O2 -

        测量侧 2O2 --4e →O2

　　存在氧浓度差的条件下上述反应一直进行到平衡，循环流化床环境中浓度差始终存在，那么这个反应就一直进行，在两铂电极间形成电动势，两侧浓度差越大电动势越大。在循环流化床锅炉的工作环境下，参比侧浓度恒定，氧浓度差电势只与待测氧浓度有关。