Термохимический метод Анализ компонентного состава дымовых газов

Широко используется для контроля и регулирования эффективности процессов горения в различных печах, парогенераторах, а также котлах коммунальных и промышленных предприятий.На практике наиболее важными признаны двапараметра: концентрация кислорода (прямойпоказатель потерь вследствие избыточностивоздуха) и концентрация несгоревших горючихкомпонентов (как правило, водород и окисьуглерода), позволяющая судить о потерях из-занеполноты сгорания.

Ячейки из оксида циркония для измерения концентрации кислорода

Наибольшее распространение для непрерывного измерения кислорода в газах получили ячейки на основе оксида циркония. Они были разработаны в середине 60-х годов в соответствии с Космической программой США и очень скоро стали широко применяться в промышленности из-за способности измерять кислород в горячих загрязненных и увлажненных газах без подготовки пробы. В основу принципа действия ячейки положена способность оксида циркония при нагреве работать как "твердый электролит". Чувствительный элемент ячейки представляет собой пробирку или диск, изготовленные из оксида циркония, стабилизированного оксидом иттрия или кальция, внутренняя и наружная поверхность которого имеет пористое платиновое покрытие, служащее в качестве электродов. Кристаллическая решетка оксида циркония содержит вакантные узлы, по размеру соответствующие атомам кислорода. При высокой температуре (650...750°С) молекулы кислорода, взаимодействуя с платиновыми электродами, диссоциируют, отбирая четыре электрона и превращаясь в ионы кислорода. Эти ионы обладают высокой подвижностью и способны легко перемещаться между вакансиями и диффундировать между внешней и внутренней поверхностью ячейки. Если парциальные давления кислорода по обе стороны ячейки одинаковы, направленный поток ионов кислорода отсутствует. В противном случае возникает поток ионов кислорода через решетку ZrO2, создающий разность потенциалов (напряжение) между электродами. Величина этого напряжения является функцией отношения парциальных давлений по обе стороны ячейки. Если значение парциального давления одного из газов известно (в качестве такового выбирается, как правило, воздух), разность потенциалов характеризует содержание кислорода во втором газе.

Преимущества ячейки из оксида циркония: они имеют ряд значительных преимуществ по сравнению с другими методами измерения кислорода:

♦Ячейку можно разместить непосредственно в потоке дымовых газов, что повышает чувствительность и уменьшает время отклика.

♦Ячейка рассчитана на анализ влажных газов,так как работает при высокой температуре,превышающей значение температуры точки росы дымовых газов.

♦Нет необходимости в предварительной подготовке пробы для анализа (охлаждение, осушка и очистка).

♦Ячейка не подвержена воздействию вибрации.

♦Выходной сигнал ячейки возрастает при уменьшении концентрации кислорода в анализируемом газе.

♦Срок хранения запасной ячейки практически неограничен.

И оны водорода

Источник тепла

Дымовые газы

Электроды

Разность потенциалов