双组份气体分析仪

双组份气体分析仪1732-O_2/CO双组份型氧含量与可燃性气体测量仪                  应用范围:1732-O_2/CO双组份型氧含量与可燃性气体测量仪是澳大利亚NOVATECH(诺法泰克)公司最新开发可同时检测燃烧过程中氧含量，一氧化碳及燃烧效率的综合仪器。可在线监测锅炉熔炉，窑炉燃烧时或燃烧后烟气中的氧含量和一氧化碳含量。1732-O_2/CO型综合仪与1231O_2/CO型探头配可在线测量到烟道和炉内实际含量值。所测温度可从常温到1400℃高温仪器可提供所测的氧含量百分比O₂%，一氧化碳CO的PPM值以及12种可燃性气体值和燃烧炉燃烧效率。应用特性:使用澳大利亚NOVATECH研发的1732-O₂/CO综合测量仪器，用户可节省大量的能源和控制废气的排放。1732-O₂/CO综合测量仪是澳大利亚NOVATECH公司与澳大利亚科学院合作经过十年的研究开发出的利用氧化锆双头技术同时可获得一氧化碳含量的*技术，是目前真正直插式测量技术，而且成本低，精度高，可在各种高水份和高粉尘条件下

在线测量。解决了当今测量一氧化碳(CO)要在干燥，无粉尘，低温条件的局限性。在过氧燃烧过程中,当燃料气与助燃氧达到某个动平衡点后，随着氧量的微小变化，一氧化碳的含量也会随之变化。氧量的变化趋势与一氧化碳的变化趋势形成相同的叠加趋势。使用1732-O₂/CO综合测量仪是在控制废气排放保护环境的同时又能节省燃料的仪器

设备，可给企业带来经济效益的手段。能源的节省是控制过氧燃烧过程中获得，有效控制好过氧燃烧的氧量与燃料的空燃比例，使燃料在充分燃烧的同时又避免了在过氧燃烧时把大量热能带走的现象，以及过氧燃烧时产生的CO_X,SO_X,NO_X排放,有效地减少对环境空气的污染。

 双组份气体分析仪1231O₂/CO型探头结构原理:1231O₂/CO型探头具有双电极，可同时检测到氧信号和可燃物信号，因未*燃烧烟气中有

一氧化碳(CO)和可燃物及氢气(H₂)。因氧化锆探头或称氧传感器，氧电池是利用氧化锆在高温时(大于650℃时) 内外两侧不同的氧浓度所产生的氧电势来测量被测部位的氧含量。探头的外部用不锈钢外壳或合金钢外壳制成，内有合金钢加热器，氧化锆管，热电偶，导线，接线板，盒组成，见示意图。探头的氧化锆管通过相应的密封装置使的氧化锆管的内，外气体绝缘。当氧化锆部的温度通过加热器或外部温度达到650℃以上后，内外两侧的不同的氧浓度会在氧化锆的表面产生相应的电动势。通过相应的引出导线可测到该电势，并通过相应的热电偶可测到该部的温度值。当知道氧化锆管里部和外部两边的氧浓度时，可按氧化锆电势计算公式计算出相应的氧电势。公式如下：

E (millivolts) = 4F(RT) loge 

其中E是氧电势，R是气体常数，T是绝对温度值,，PO2 INSIDE是氧在氧化锆管里部的气压值，PO2 OUTSIDE 是氧在氧化锆管外部的气压值。根据公式当氧化锆管里部和外部的氧浓度不同时，就会产生相应的氧电势。

从计算公式可知道当氧化锆管里部和外部的氧浓度相同时，氧电势应该是0毫伏。

如果在标准大气压值是1个大气压时和空气中的氧浓度是21%时，该公式可简化成

E (millivolts) = 2.154 x 10-2 T loge  OUTSIDE(0.21)

当用测量仪器测量到氧电势时，并且如知道氧化锆管里部或外部的氧浓度时，根据相应的公式可得到被测部位的氧含量，计算公式如下(这时在氧化锆部的温度必须大于650度C)

(%O2) OUTSIDE (ATM) = 0.21 EXP   T(-46.421E)

当被测气体中同时含O₂和CO时，由于传感器的使用温度高以及传感器铂电极区的催化作用，O₂和CO将发生反应并达到热力学平衡状态，被测一侧PO₂发生了变化，使平衡时的氧分压为P^’O_2，这时传感器高温活化后,，O₂和CO的反应趋于平衡的过程与O^2-的浓度扩散过程是并行的，当反应达到平衡后O^2-浓度扩散也趋于稳定。令平衡时被测氧分压P^’O₂. ZrO₂电池的负极区发生如下反应：

           1/2 O₂(PO₂)+CO→CO₂

此反应达到平衡时O₂浓度改变，PO₂减至到P^’O_2，气体氧分子与基体内O^2-的转化为：

      负极: O^2-→1/2 O₂(P^’O₂)+2e

      正极:1/2 O₂ (PO₂)+2e→O^2-

  电池浓差过程为: 1/2 O₂ (PO₂) →1/2 O₂(P^’O₂)

当传感器的电动势与氧化－还原气体的摩尔数对比是一条类似滴定曲线的特性曲线。

这条特性曲线的形状在一定温度、压力和流速下，同一传感器对同种类的气体体系有*相同的特性曲线。图 2

因此在一个大气压与被测气体处于自然流动下。氧化锆传感器对O₂-CO体系的电动势与摩尔数的对比是一条λ(λ=no₂ /nco或体积百分数λ=O₂xV %/O_COxV %)的特性曲线。

当在Pt-Al₂O₃催化剂600℃催化作用下，有氧体系中的CO可以*转化CO₂ 。因此被测气体经催化燃烧后只含有氧气，这时氧化锆传感器测量所得的氧含量。根据被测气体在催化燃烧作用下的关系，可得被测气中CO的含量。被测气体催化燃烧前后反应式和量值关系如下:

设催化作用前被测气体中一氧化碳的浓度为(CO)，氧气的浓度为A₁ ，催化作用后被测气体中氧气浓度为A 则:        600℃

2CO+O₂----------→2CO

                            Pt-Al₂O₃

 燃烧前:  (CO)      A₁

                 燃烧后:    0       A

      则:   A=A₁-(CO)/2                                (2)

      又:   λ=A₁/(CO)                                 (3)

      故:   A=λX(CO)-(CO)/2                          (4)

      得:   (CO)=2A/(2λ-1)       (λ＞0.5) 

双组份气体分析仪探头的工作原理和结构：

在原有的探头基础上作相应的变动,实现新的控制燃烧功能。探头除了能监测到燃烧过程中的氧含量同时也可检测到未*燃烧的可燃物(CO/H₂)，因未*燃烧的烟气中同时并存有一氧化碳(CO)和氢(H₂)。

探头的结构原理图：

探头是利用氧化锆加热后电化学原理实现测量基础元件。

A) O 2 电极 (铂)   B)CO e 电极 (铂/贵金属)   C)对照电极 (铂)

探头的核心部件是氧化锆复合片焊接在钢玉管上，形成密封的管状并露出在燃烧系统的烟气通道。采用内置式电极可有效防止腐蚀成分对电极的损害，提高使用寿命。

除了COe 电极和O₂ 电极的功能是相同之外，这两个电级的不同之处在于原材料的电化学性质和催化性质，从而辨认并检测到烟气中的可燃成份如CO, H_2,,在*燃烧的状态下，“能斯特"电压U_O2 也在COe 的电极形成而这两个电极有着相同曲线的特性。当检测未*燃烧或可燃成份的情况下，非“能斯特"电压U_COe 也会形成在COe 电极上，但是这两个电极的特性曲线反而分开移动。（见两种传感器的典型曲线图)

总传感器的电压信号U_CO/H2,就是COe 电极测量的电压信号，这个型号包括以下两种信号：U_CO/H2（总传感器）= U_O2（氧量）+ U_CO2/H2（可燃成份).如果氧含量 - 通过O₂电极测定 - 从总传感器的信号中扣除，结论就是：U_COe（可燃成份）= U_CO/H2（总传感器）- U_O2（氧量）。以上公式，可用来计算以ppm计量的可燃成份COe的探头传感器的典型电压信号特性。曲线图显示了当氧含量逐渐降低而导致CO e 浓度的典型曲线（虚线）。当燃烧进入缺乏空气的区域时，在所谓的“排放边缘"点，因空气不足而导致未*燃烧的状态时，相应产生的CO e 浓度将会显著增加。所得到的信号特性，见探头曲线图。

U_O2（连续线）和U_CO/H2（点虚线。当空气过剩而达到*不含CO_e成份的燃烧时，所述的传感器信号U_O2和U_CO/H2是相同的，并按照“能斯特"原理，显示当前烟气通道的氧含量。接近“排放边缘"时，COe 电极的总传感器电压信号U_CO/H2，由于受到额外非-能斯特COe 的信号，不成比例的速率增加。对于传感器的电压信号特征：U_O2和U_CO/H2相对于在烟气通道中的氧含量。可燃成份CO e 的典型特征也在此显示。除了传感器U_CO/H2和U_O2的电压信号以外，相对动态的传感器信号 dU _O2/dt 和dU_CO/H2 /dt 和，特别是，CO_e电极的波动信号范围可用来锁定燃烧的“排放边缘"。

（参见“未*燃烧： CO_e电极U_CO/H2的电压波动范围"）

 双组份气体分析仪NOVATECH 1732-O₂/CO综合仪的技术功能双探头输入功能: 一台仪器可带二支探头，可节省使用成本和提高测量可靠性。多路输出功能: 仪器有两路4～20mA电流信号输出及机算机通讯接口RS232或网络接TS485。一路氧量信号输出，另一路CO信号输出。测量范围: 测氧范围10^-30次方至100%氧量。测一氧化碳范围0～2000PPM报警设置: 仪器有一路通用报警输出和3路可编程序报警输出。自动校正: 仪器会自动监测各功能系统并自动校正以保证测量时的精度。智能系统: 仪器可人机对话并按预定的设置完成各项设置功能。显示和输出功能全: 仪器有很强显示各项参数功能和很强的各项参数输出，控制功能。安全功能: 当炉子停止使用时，用户可控制关闭探头的加热器以确保使用安全。安装简便: 仪器的安装非常简便并有专用电缆与氧化锆探头连接。1732-CO综合测量仪规格和参数输入: 一个或二个氧化锆探头或1个氧化锆探头+CO传感器烟道或备用温度计类型K,R,J,S型压力气体清除信号输入两种不同燃料的选择防爆安全操作控制(仅适用于加热型探头)

输出:两路线性4～20mA直流信号输出(最大负载1000Ω)

     第一路输出范围(可选择)

     线性输出0～1%至0～100%氧气含量

     对数输出0.1～20%氧气含量

     微氧输出10^-39至10¹氧气含量

     第二路输出范围(可从下列中选择)

     一氧化碳含量(CO) PPM值  

     二氧化碳(CO₂)%

     可燃性气体测量PPM值

     燃烧效率

     对数氧值

     缺氧燃烧值

     烟道温度

 仪器的下行可选择数据: 

     一氧化碳碳(CO)PPM

     可燃性气体燃烧效率

     探头输出电压

     探头的温度

     环境温度

     年 月 日

     环境湿度

     烟道温度

探头阻抗

缺氧指数

运行及维修的时间

计算机/打印机通讯:

      仪器具有RS232或RS485串形输出口可直接连接计算机终端或打印机以及通过计算机对探头和仪器进行诊断处理。

清尘和标准气校验:

      仪器具有1路清尘和1路标准气校验或2路标准气校验输出继电器，可自动或手动操作的电磁阀开关。

准确性及重复性:

      仪器具有±1%测量精度，重复精度为±0.5%  例如当氧气为2%时，误差不会超过

±0.02%氧气含量。

报警功能:

     仪器具有4路和14种不同功能的通用报警,以及3个程序可编报警。可用于氧气含量高，低。CO高，低，及探头出错，测量误差等警告信号。

显示指示范围:

      自动显示可从10^-30至100% O2氧气含量以及0ppm 至2000ppm CO一氧化碳含量

参比气样气:

      参比气采用微电机振动泵供气.

供电源: 85～264VAC  3A

仪器尺寸和重量:

      宽300(mm)X高180(mm)X厚100(mm)     重量:3.0(Kg)

环境温度和湿度:

      -25℃～50℃,5%～95%RH