Nernst N2032-O2/CO двукомпонентен анализатор за съдържание на кислород и горими газове

Обхват на приложение

Nernst N2032-O₂/CO съдържание на кислород и горим газдвукомпонентен анализаторе цялостен анализатор, който може едновременно да открива съдържанието на кислород, въглероден окис и ефективността на горене в процеса на горене. Той може да следи съдържанието на кислород и съдържанието на въглероден оксид в димните газове по време на или след изгарянето на котли, пещи и пещи.

Анализаторът се свързва с Nernst O₂/CO сондата може да измерва процентното съдържание на кислород O₂% в димоотвода и пещта, стойността на PPM на въглероден окис CO, стойността на 12 горими газове и ефективността на горене на горивната пещ в реално време.

Характеристики на приложението

След използване на Nernst N2032-O₂/CO съдържание на кислород и горим газдвукомпонентен анализатор, потребителите могат да спестят много енергия и да контролират емисиите на отработени газове.

Nernst N2032-O₂/CO съдържание на кислород и горим газдвукомпонентен анализаторе уникална технология, която използва двуглава структура от цирконий, разработена след десет години изследвания и може едновременно да измерва съдържанието на кислород и съдържанието на въглероден окис. Понастоящем това е истинска технология за вградено измерване. Ниска цена, висока точност, може да се измерва онлайн при различни условия на висока влажност и висок прах.

В процеса на изгаряне на пероксиген, когато горивният газ и поддържащият горенето кислород достигнат определена точка на динамично равновесие, съдържанието на въглероден окис също ще се промени с леката промяна в количеството кислород. Тенденцията на промяна на съдържанието на кислород и промяната тенденцията на въглеродния окис образува същата насложена тенденция.

Нернст О₂/CO сонда принцип на измерване

Нернст О₂/CO сондата има двойни електроди, които могат да открият както сигнала за кислород, така и сигнала за горими вещества едновременно. Тъй като димните газове при непълно изгаряне съдържат въглероден оксид (CO), горими вещества и водород (H₂).

Кислородната клетка на циркониевата сонда или кислородния сензор използва кислородния потенциал, генериран от различните концентрации на кислород от вътрешната и външната страна на циркониевия оксид при висока температура (по-висока от 650°C), за да измери съдържанието на кислород в измерваната част. част от сондата е направена от обвивка от неръждаема стомана или обвивка от легирана стомана, която се състои от нагревател от легирана стомана, циркониева тръба, термодвойка, проводник, клемна платка и кутия, вижте схематичната диаграма. Циркониевата тръба на сондата е газоизолирана от вътрешната и външната страна на циркониевата тръба чрез съответното уплътняващо устройство.

Когато температурата на главата на сондата за цирконий достигне 650°C или по-висока чрез нагревателя или външната температура, различните концентрации на кислород от вътрешната и външната страна ще генерират съответната електродвижеща сила върху повърхността на циркония. Електрическият потенциал може да бъде измерен чрез съответния водещ проводник, а температурната стойност на частта може да бъде измерена чрез съответната термодвойка.

Когато концентрацията на кислород вътре и извън циркониевата тръба е известна, съответният кислороден потенциал може да се изчисли съгласно формулата за изчисление на циркониевия потенциал.

Формулата е следната:

E (миливолта) =4F(RT)дневникe 

Където E е кислородният потенциал, R е газовата константа, T е абсолютната температурна стойност, PO₂INSIDE е стойността на налягането на кислорода вътре в циркониевата тръба и PO₂OUTSIDE е стойността на налягането на кислорода извън циркониевата тръба. Според формулата, когато концентрацията на кислород вътре и извън циркониевата тръба е различна, ще се генерира съответният кислороден потенциал. От формулата за изчисление може да се разбере, че когато концентрацията на кислород вътре и извън циркониевата тръба е една и съща, кислородният потенциал трябва да бъде 0 миливолта (mV).

Ако стандартното атмосферно налягане е една атмосфера и концентрацията на кислород във въздуха е 21%, формулата може да се опрости до:

()

Когато кислородният потенциал се измерва с измервателен уред и е известна концентрацията на кислород вътре или извън циркониевата тръба, съдържанието на кислород в измерената част може да се получи съгласно съответната формула.

Формулата за изчисление е следната: (В този момент температурата в циркониевата част трябва да бъде по-висока от 650°C)

(%O₂) ВЪН (АТМ) = 0,21 EXPT(-46.421E)

Характеристична крива

Когато измереният газ съдържа O₂и CO едновременно, поради високата температура на сензора и каталитичния ефект на зоната на платиновия електрод на сензора, O₂и CO ще реагират и ще достигнат състояние на термодинамично равновесие, PO₂от измерената страна се е променило така, че парциалното налягане на кислорода при равновесие е P'O₂.

Това е така, защото след като сензорът се активира при висока температура, процесът на O₂и реакцията на CO, стремяща се към балансиране, е успоредна на процеса на O₂концентрационна дифузия. Когато реакцията достигне равновесие, дифузията на O₂концентрацията също има тенденция да се стабилизира, така че измереното парциално налягане на кислорода при равновесие е P'O₂.

Следните реакции протичат в отрицателната зона на ZrO₂батерия:

1/2 O₂(ПО₂)+CO→CO₂

Когато реакцията достигне равновесие, O₂промени в концентрацията, PO₂се свежда до P'O₂и превръщането на газообразни кислородни молекули и O₂в матрицата е:

Отрицателен електрод:О₂ → 1/2 O₂(P'O₂)+2e

Положителен електрод:1/2 O₂(ПО₂)+2e → O₂

Процесът на разлика в концентрацията на батерията е:1/2 O₂ (ПО₂) → 1/2 O₂(P'O₂)

Когато електродвижещата сила на сензора се сравнява с броя молове окислително-редукционен газ, кривата е характерна крива, подобна на крива на титруване.

Формата на тази характеристична крива при определена температура, налягане и скорост на потока, същият сензор има точно същата характеристична крива за същия вид газова система.

Следователно, при атмосферно налягане и измерения газ в естествения поток, сравнението на електродвижещата сила и броя молове на O₂-CO система от циркониевия сензор е λ (λ=no2 /nco или обемен процент λ=O₂ × V %/OCO × V %) характеристична крива.

Когато Pt-Al₂O₃катализаторът се катализира при 600°C, CO в аеробната система може напълно да се преобразува в CO₂, така че измереният газ съдържа само кислород след каталитично изгаряне.

По това време сензорът за цирконий измерва точното съдържание на кислород. Поради връзката на измерения газ под действието на каталитично изгаряне, съдържанието на CO в измерения газ може да бъде измерено. Връзката между формулата на реакцията и количеството преди и след каталитичното изгаряне на измерения газ е както следва:

Да предположим, че концентрацията на въглероден оксид в измерения газ преди катализа е (CO), концентрацията на кислород е A1 и концентрацията на кислород в измерения газ след катализа е A, тогава:

Преди изгаряне:(CO) A1

След изгаряне:О А

тогава:A=A1 – (CO)/2

и:λ =A1 /(CO)

Така че:A=λ ×(CO)-(CO)/2

Резултат:(CO)= 2A /(2λ-1)    (λ>0,5)

Принципът на структурата на O₂/CO сонда

О₂/CO сондата е направила съответните промени на базата на оригиналната сонда, за да реализира новата функция за контрол на горенето. В допълнение към откриването на съдържанието на кислород по време на процеса на горене, сондата може също да открива ненапълно изгорени горивни вещества (CO/H₂), тъй като въглеродният окис (CO) и водородът (H₂) съществуват съвместно в димния газ от непълно изгаряне.

Сондата е основният елемент, който използва електрохимичния принцип след нагряване на циркония, за да реализира измерването.

А. О₂електрод (платина)

B. COe електрод (платина/благороден метал)

C. Контролен електрод (платина)

Основният компонент на сондата е циркониевият композитен лист, заварен върху корундовата тръба, за да образува запечатана тръба и изложен на канала за димни газове на горивната система. Използването на вградени електроди може ефективно да предотврати корозионните компоненти да повредят електродите и увеличаване на експлоатационния живот.

Функциите на COe електрода и O₂електродът е един и същ, но разликата между двата електрода е в електрохимичните и каталитичните свойства на суровините, така че горимите компоненти в димния газ като CO и H₂могат да бъдат идентифицирани и открити. В състояние на пълно изгаряне напрежението на “Nernst” UO₂също се образува при COe електрода и тези два електрода имат еднакви характеристики на кривата. При откриване на непълно горене или запалими компоненти, напрежението UCOe, което не е „Nernst“, също ще се формира върху COe електрода, но характеристичните криви на двата електрода се движат отделно. (Вижте типичните графики за двата сензора)

Сигналът за напрежение UCO/H₂от общия сензор е сигналът за напрежение, измерен от COe електрода. Този сигнал включва следните два сигнала:

UCO/H₂(общ сензор) = UO₂(съдържание на кислород) + UCO₂/H₂(запалими компоненти)

Ако съдържанието на кислород, измерено чрез O₂електрод се изважда от сигнала на общия сензор, заключението е:

UCOe (горим компонент) = UCO/H₂(общ сензор)-UO₂(съдържание на кислород)

Горната формула може да се използва за изчисляване на горимия компонент COe, измерен в ppm. Сензорът на сондата е типична характеристика на сигнала за напрежение. Графиката показва типична крива (пунктирана линия) на концентрацията на COe, когато съдържанието на кислород постепенно намалява.

Когато горенето навлезе в зона без въздух, в така наречената точка на „ръба на емисиите“, когато недостатъчният въздух причинява непълно изгаряне, съответната концентрация на COe ще се увеличи значително.

Получените характеристики на сигнала са показани на диаграмата на кривата на сондата.

UO₂(непрекъсната линия) и UCO/H₂(пунктирана линия).

Когато въздухът е в излишък и горенето е напълно без COe компоненти, сензорът сигнализира UO₂и UCO/H₂са еднакви и според принципа на “Нернст” се показва текущото съдържание на кислород в канала за димни газове.

При приближаване до „ръба на разреждане“, общият сигнал за напрежение на сензора UCO/H₂на COe електрода се увеличава с непропорционална скорост поради допълнителния не-Nernst COe сигнал. За характеристиките на сигнала за напрежение на сензора: UO₂и UCO/H₂по отношение на съдържанието на кислород в канала за димни газове тук се показват и типичните характеристики на горимия компонент COe.

В допълнение към сигналите за напрежение на сензорите UCO/H₂и УО₂, относително динамичните сензорни сигнали dU O₂/dt и dUCO/H₂/dt и особено обхватът на сигнала на флуктуацията на COe електрода може да се използва за блокиране на „емисионния ръб“ на горенето.

(Вижте „Непълно изгаряне: диапазонът на колебание на напрежението на COe електрода UCO/H₂“)

Технически характеристики

•Функция за въвеждане на двойна сонда: Един анализатор може да бъде оборудван с две сонди, което може да спести разходи за употреба и да подобри надеждността на измерването.

•Множествена изходна функция: Анализаторът има два изхода за токов сигнал 4-20mA и интерфейс за комуникация компютър-компютър RS232 или мрежов интерфейс RS485. Един канал за изходен сигнал за кислород, другият канал за изходен сигнал за CO.

•Диапазон на измерване: Диапазонът на измерване на кислорода е 10^-30до 100% съдържание на кислород, а обхватът на измерване на въглероден окис е 0-2000 PPM.

•Настройка на алармата:Анализаторът има 1 общ алармен изход и 3 програмируеми алармени изхода.

• Автоматично калибриране:Анализаторът автоматично ще наблюдава различни функционални системи и автоматично ще калибрира, за да гарантира точността на анализатора по време на измерване.

•Интелигентна система:Анализаторът може да изпълнява функциите на различни настройки според предварително зададените настройки.

•Изходна функция на дисплея:Анализаторът има силна функция за показване на различни параметри и силна изходна и контролна функция на различни параметри.

•Функция за безопасност:Когато пещта не се използва, потребителят може да контролира, за да изключи нагревателя на сондата, за да осигури безопасност по време на употреба.

•Инсталацията е проста и лесна:инсталацията на анализатора е много проста и има специален кабел за свързване с циркониевата сонда.

Спецификации

Входове

• Една или две циркониеви сонди или една циркониева сонда + CO сензор

• Димоотводен или резервен термометър тип K, R, J, S тип

• Вход на сигнал за продухване на газ под налягане

• Избор на две различни горива

• Взривозащитен безопасен контрол на работа (приложимо само за нагрята сонда)

Изходи

Два линейни 4～20mA DC изходен сигнал (максимален товар 1000Ω)

• Първият изходен диапазон (по избор)

Линеен изход 0～1% до 0～100% съдържание на кислород

Логаритмичен изход 0,1～20% съдържание на кислород

Микрокислороден изход 10^-39до 10^-1съдържание на кислород

• Вторият изходен диапазон (може да бъде избран от следните)

Съдържание на въглероден окис (CO) PPM стойност

Въглероден диоксид (CO₂)%

Измерване на горими газове PPM стойност

Ефективност на горене

Лог кислородна стойност

Стойност на аноксично изгаряне

Температура на димните газове

Показване на вторични параметри

• Въглероден окис въглерод (CO) PPM

• Ефективност при изгаряне на горими газове

• Изходно напрежение на сондата

• Температурата на сондата

• Околна температура

• Година месец ден

• Влажност на околната среда

• Температура на димните газове

• Импеданс на сондата

• Индекс на хипоксия

• Време за експлоатация и поддръжка

Комуникация компютър/принтер

Анализаторът има RS232 или RS485 сериен изходен порт, който може да бъде свързан директно към компютърен терминал или принтер, а сондата и инструментът могат да бъдат диагностицирани чрез компютъра.

Почистване от прах и стандартно газово калибриране

Анализаторът има 1 канал за отстраняване на прах и 1 канал за стандартно газово калибриране или 2 канала за стандартно газово калибриране на изходни релета и превключвател на електромагнитен клапан, който може да се управлява автоматично или ръчно.

точностP

± 1% от действителното отчитане на кислорода с повторяемост от 0,5%. Например при 2% кислород точността ще бъде ±0,02% кислород.

АлармиP

Анализаторът има 4 общи аларми с 14 различни функции и 3 програмируеми аларми. Може да се използва за предупредителни сигнали като високо и ниско съдържание на кислород, високо и ниско CO, както и грешки на сондата и грешки в измерването.

Обхват на показванеP

Автоматично показване на 10^-30～100% съдържание на O2 кислород и 0ppm～2000ppm CO съдържание на въглероден окис.

Еталонен газP

Подаване на въздух чрез вибрационна помпа с микромотор.

Мощност Ruireqements

85VAC до 264VAC 3A

Работна температура

Работна температура -25°C до 55°C

Относителна влажност 5% до 95% (без кондензация)

Степен на защита

IP65

IP54 с вътрешна референтна въздушна помпа

Размери и Тегло

300 мм Ш x 180 мм В x 100 мм Д 3 кг