热磁式分析仪表在氧气成分在线分析上的应用

　　引言

　　气体生产和纯化部门是钢铁联合企业的一个重要组成部分，在气体生产飞速发展的促进下，气体分析也随之相应的得到了很大的发展，尤其是随着仪表、电子技术的进步，在线气体分析仪表逐渐取代手工分析仪表，越来越广泛的运用在气体产品质量检测及监控中。本文详细介绍了西门子的热磁式分析仪OX-MAT5E在柳钢制氧厂6000机组氧气成品成分在线自动分析中的应用。

　　一、常用氧成分分析方法

　　1.人工分析法

　　常用奥式分析仪，可以分析CO,O₂,CO₂的百分含量，其基本原理是使一定量的被分析气体依次与能吸收单个成分的吸收剂相接触，从吸收的体积差可以换算出成分的含量。

　　此法是气体分析的常规方法，但对操作人员技能要求高，需配制吸收剂，由于测氧含量时反应慢，吸收工作要多次重复，不适合于实时监控，在线测量。相对误差在。

　　2.氧化锆式氧分析器

　　利用氧浓差固体电解质电池的原理测量。如图，在掺杂有58/的CaO的ZrO2固体电解质片的两侧，制成两个多孔铂电极。设被测气体中氧的分压小于参比气体 (常是空气)中氧的分压。在较高温度下，氧化锆、铂、气体三种物质交界处的氧分子有一部分从铂电极夺得电子形成氧离子，由于两侧氧离子的浓度不一样，这样氧离子从高浓度向低浓度扩散，到负极释放两个电子变成氧分子析出。这时空气侧的参比电极出现正电荷，被测气体侧的测量电极出现负电荷。最后扩散作用与电场作用平衡。电极间的电位差数值上等于浓差电势。

其中E———浓差电势

　　R———气体常数

　　F———法拉第常数

　　P_A———参比气体中氧气分压

　　T———氧化锆管的温度

　　P_C———被测气体中氧气分压即，温度一定，则E仅是PC的函数。

　　二、热磁式氧分析器

　　1.原理

　　利用了氧气的顺磁性特征。物质在外磁场的作用下都能被感应而磁化，用磁化率来表示不同物质磁化程度的不同，试验发现，磁化率为正值的气体在磁场中受磁场力的吸引，称为顺磁性气体。氧气是顺磁性气体。一般顺磁性气体磁化率较小，而氧气的磁化率比大多数气体高1、2个数量级，混合气体的磁化率公式可近似表示为

　　X———混合气体磁化率

　　X₁———氧气磁化率

　　XC———其余微量组份磁化率

　　C₁———氧气浓度

　　可见，混合气体的磁化率与氧气的浓度成线性关系。

　　又有