Nernst N2032-O2/CO syrehalt och tvåkomponentsanalysator för brännbar gas

Användningsområde

Nernst N2032-O₂/CO syrehalt och brännbar gastvåkomponentsanalysatorär en omfattande analysator som samtidigt kan detektera syrehalt, kolmonoxid och förbränningseffektivitet i förbränningsprocessen. Den kan övervaka syrehalten och kolmonoxidhalten i rökgasen under eller efter förbränning av pannor, ugnar och ugnar.

Analysatorn samarbetar med Nernst O₂/CO-sond kan mäta syrehalten i procent O₂% i rökkanalen och ugnen, PPM-värdet för kolmonoxid CO, värdet av 12 brännbara gaser och förbränningsugnens förbränningseffektivitet i realtid.

Applikationsegenskaper

Efter att ha använt Nernst N2032-O₂/CO syrehalt och brännbar gastvåkomponentsanalysator, kan användare spara mycket energi och kontrollera avgasutsläppen.

Nernst N2032-O₂/CO syrehalt och brännbar gastvåkomponentsanalysatorär en unik teknologi som använder zirkoniumoxid dubbelhuvudstruktur utvecklad efter tio års forskning och kan samtidigt mäta syrehalt och kolmonoxidhalt. Det är för närvarande en äkta in-line mätteknik. Låg kostnad, hög noggrannhet, kan mätas online under olika förhållanden med hög fuktighet och hög damm.

I processen med persyreförbränning, när bränslegasen och det förbränningsstödjande syret når en viss dynamisk jämviktspunkt, kommer kolmonoxidhalten också att förändras med den lilla förändringen i mängden syre. Förändringstrenden för syrehalten och förändringen trenden för kolmonoxid bildar samma överlagrade trend.

Nernst O₂/CO-sondmätprincip

Nernst O₂/CO-sonden har dubbla elektroder, som kan detektera både syresignalen och den brännbara signalen samtidigt. Eftersom ofullständig förbränningsrökgas innehåller kolmonoxid (CO), brännbart material och väte (H)₂).

Syrecellen i zirkoniumoxidsonden eller syrgassensorn använder syrepotentialen som genereras av de olika syrekoncentrationerna på insidan och utsidan av zirkoniumoxiden vid hög temperatur (större än 650°C) för att mäta syrehalten i den uppmätta delen. en del av sonden är gjord av skal av rostfritt stål eller skal av legerat stål, som är sammansatt av värmare i legerat stål, zirkoniumrör, termoelement, tråd, anslutningspanel och låda, se schemat. Sondens zirkoniumoxidrör är gasisolerad från insidan och utsidan av zirkoniumoxidröret genom en motsvarande tätningsanordning.

När temperaturen på zirkoniumoxidsondhuvudet når 650°C eller högre genom värmaren eller den yttre temperaturen, kommer de olika syrekoncentrationerna på insidan och utsidan att generera motsvarande elektromotorisk kraft på ytan av zirkoniumoxiden. Den elektriska potentialen kan mätas av motsvarande ledningstråd, och delens temperaturvärde kan mätas av motsvarande termoelement.

När syrekoncentrationen inuti och utanför zirkoniumoxidröret är känd, kan motsvarande syrepotential beräknas enligt beräkningsformeln för zirkoniumoxidpotential.

Formeln är följande:

E (millivolt) =4F(RT)loggae 

Där E är syrepotentialen, R är gaskonstanten, T är det absoluta temperaturvärdet, PO₂INNE är tryckvärdet för syret inuti zirkoniumröret och PO₂UTANFÖR är tryckvärdet för syret utanför zirkoniumröret. Enligt formeln, när syrekoncentrationen inuti och utanför zirkoniumröret är olika, kommer motsvarande syrepotential att genereras. Från beräkningsformeln kan man veta att när syrekoncentrationen inuti och utanför zirkoniumoxidröret är densamma, syrepotentialen bör vara 0 millivolt (mV).

Om standardatmosfärstrycket är en atmosfär och syrekoncentrationen i luften är 21 %, kan formeln förenklas till:

()

När syrepotentialen mäts med ett mätinstrument och syrekoncentrationen inuti eller utanför zirkoniumröret är känd, kan syrehalten i den uppmätta delen erhållas enligt motsvarande formel.

Beräkningsformeln är följande: (Vid denna tid måste temperaturen i zirkoniumoxiddelen vara högre än 650°C)

(%O₂) UTANFÖR (ATM) = 0,21 EXPT(-46.421E)

Karakteristisk kurva

När den uppmätta gasen innehåller O₂och CO samtidigt, på grund av sensorns höga temperatur och den katalytiska effekten av sensorns platinaelektrodområde, O₂och CO kommer att reagera och nå ett termodynamiskt jämviktstillstånd, PO₂på den uppmätta sidan har ändrats så att syrepartialtrycket vid jämvikt är P'O₂.

Detta beror på att efter att sensorn har aktiverats vid hög temperatur, processen för O₂och CO-reaktion som tenderar att balansera är parallell med processen för O₂koncentrationsdiffusion. När reaktionen når jämvikt kommer diffusionen av O₂koncentrationen tenderar också att stabiliseras, så att det uppmätta syrepartialtrycket vid jämvikt är P'O₂.

Följande reaktioner inträffar i det negativa området av ZrO₂batteri:

1/2 O₂(PO₂)+CO→CO₂

När reaktionen når jämvikt kommer O₂koncentrationsförändringar, PO₂reduceras till P'O₂och omvandlingen av gasformiga syremolekyler och O₂i matrisen är:

Negativ elektrod:O₂ → 1/2 O₂(P'O₂)+2e

Positiv elektrod:1/2 O₂(PO₂)+2e → O₂

Batterikoncentrationsskillnaden är:1/2 O₂ (PO₂) → 1/2 O₂(P'O₂)

När sensorns elektromotoriska kraft jämförs med antalet mol oxidationsreduktionsgas är kurvan en karakteristisk kurva som liknar en titreringskurva.

Formen på denna karakteristiska kurva under viss temperatur, tryck och flödeshastighet, samma sensor har exakt samma karakteristiska kurva för samma typ av gassystem.

Därför, under ett atmosfärstryck och den uppmätta gasen i naturligt flöde, jämförelsen av den elektromotoriska kraften och antalet mol av O₂-CO-systemet av zirkoniumoxidsensorn är en λ (λ=no2 /nco eller volymprocent λ=O₂ × V %/OCO × V %) karakteristisk kurva.

När Pt-Al₂O₃katalysatorn katalyseras vid 600°C, kan CO i det aeroba systemet omvandlas fullständigt till CO₂, så den uppmätta gasen innehåller endast syre efter katalytisk förbränning.

Vid denna tidpunkt mäter zirkoniumoxidsensorn den exakta syrehalten. På grund av förhållandet mellan den uppmätta gasen under inverkan av katalytisk förbränning, kan CO-halten i den uppmätta gasen mätas. Förhållandet mellan reaktionsformeln och mängden före och efter den katalytiska förbränningen av den uppmätta gasen är som följer:

Antag att koncentrationen av kolmonoxid i den uppmätta gasen före katalys är (CO), koncentrationen av syre är A1 och koncentrationen av syre i den uppmätta gasen efter katalys är A, då:

Innan bränning:(CO) A1

Efter bränning:O A

Sedan:A=A1 – (CO)/2

Och:λ =A1 /(CO)

Så:A=λ ×(CO)-(CO)/2

Resultat:(CO)= 2A /(2A-1)    (λ＞0,5)

Strukturprincipen för O₂/CO-sond

O₂/CO-sonden har gjort motsvarande ändringar på basis av den ursprungliga sonden för att realisera den nya förbränningskontrollfunktionen. Förutom att detektera syrehalten under förbränningsprocessen kan sonden även detektera ofullständigt förbrända brännbara ämnen (CO/H)₂), eftersom kolmonoxid (CO) och väte (H₂) samexistera i rökgasen vid ofullständig förbränning.

Sonden är grundelementet som använder den elektrokemiska principen efter uppvärmning av zirkoniumoxid för att realisera mätningen.

A.O₂elektrod (platina)

B. COe-elektrod (platina/ädelmetall)

C. Kontrollelektrod (platina)

Kärnkomponenten i sonden är zirkoniumoxidkompositskivan svetsad på korundröret för att bilda ett förseglat rör och exponerat för förbränningssystemets rökgaskanal. Användningen av inbyggda elektroder kan effektivt förhindra att korrosionskomponenter skadar elektroderna och öka livslängden.

Funktionerna hos COe-elektroden och O₂elektroderna är desamma, men skillnaden mellan de två elektroderna är de elektrokemiska och katalytiska egenskaperna hos råvarorna, så att de brännbara komponenterna i rökgasen som CO och H₂kan identifieras och detekteras. I tillståndet av fullständig förbränning, "Nernst"-spänningen UO₂bildas också vid COe-elektroden, och dessa två elektroder har samma kurvegenskaper. Vid detektering av ofullständig förbränning eller brännbara komponenter kommer den icke-”Nernst”-spänningen UCOe också att bildas på COe-elektroden, men de karakteristiska kurvorna för de två elektroderna rör sig separat.(Se typiska grafer för båda sensorerna)

Spänningssignalen UCO/H₂av den totala sensorn är spänningssignalen som mäts av COe-elektroden. Denna signal inkluderar följande två signaler:

UCO/H₂(total sensor) = UO₂(syrehalt) + UCO₂/H₂(brännbara komponenter)

Om syrehalten mätt med O₂elektroden subtraheras från signalen från den totala sensorn, slutsatsen är:

UCOe (brännbar komponent) = UCO/H₂(total sensor)-UO₂(syrehalt)

Ovanstående formel kan användas för att beräkna den brännbara komponenten COe mätt i ppm. Sondsensorn är en typisk spänningssignalkarakteristik. Grafen visar en typisk kurva (streckad linje) för COe-koncentrationen när syrehalten gradvis minskar.

När förbränning kommer in i ett område som saknar luft, vid den så kallade "emissionskanten", när otillräcklig luft orsakar ofullständig förbränning, kommer motsvarande COe-koncentration att öka avsevärt.

De erhållna signalegenskaperna visas i sondkurvdiagrammet.

UO₂(kontinuerlig linje) och UCO/H₂(prickad linje).

När luften är överskott och förbränningen är helt fri från COe-komponenter signalerar sensorn UO₂och UCO/H₂är desamma och enligt ”Nernst”-principen visas aktuellt syreinnehåll i rökgaskanalen.

När man närmar sig "urladdningskanten", signalerar den totala sensorspänningen UCO/H₂av COe-elektroden ökar med en oproportionerlig hastighet på grund av den extra icke-Nernst COe-signalen. För sensorns spänningssignalegenskaper: UO₂och UCO/H₂i förhållande till syrehalten i rökgaskanalen visas här också de typiska egenskaperna för den brännbara komponenten COe.

Förutom spänningssignalerna för sensorerna UCO/H₂och UO₂, de relativt dynamiska sensorsignalerna dU O₂/dt och dUCO/H₂/dt och speciellt fluktuationssignalområdet för COe-elektroden kan användas för att låsa "emissionskanten" av förbränning.

(Se "Ofullständig förbränning: spänningsfluktuationsområdet för COe-elektroden UCO/H₂“)

Tekniska egenskaper

•Dubbel sondingångsfunktion: En analysator kan utrustas med två sonder, vilket kan spara användningskostnader och förbättra mätningens tillförlitlighet.

•Funktion för flera utgångar: Analysatorn har två 4-20mA strömsignalutgångar och dator-dator kommunikationsgränssnitt RS232 eller nätverksgränssnitt RS485. En kanal för syresignalutgång, den andra kanalen för CO-signalutgång.

•Mätområde: Syremätområdet är 10^-30till 100 % syrehalt, och kolmonoxidmätområdet är 0-2000PPM.

•Larminställning:Analysatorn har 1 allmän larmutgång och 3 programmerbara larmutgångar.

• Automatisk kalibrering:Analysatorn övervakar automatiskt olika funktionssystem och kalibrerar automatiskt för att säkerställa analysatorns noggrannhet under mätningen.

•Intelligent system:Analysatorn kan utföra funktionerna för olika inställningar enligt de förutbestämda inställningarna.

•Displayutgångsfunktion:Analysatorn har en stark funktion för att visa olika parametrar och en stark utmatnings- och kontrollfunktion av olika parametrar.

•Säkerhetsfunktion:När ugnen inte används kan användaren styra för att stänga av sondens värmare för att garantera säkerheten under användning.

•Installationen är enkel och lätt:installationen av analysatorn är mycket enkel och det finns en speciell kabel för att ansluta till zirkoniumsonden.

Specifikationer

Ingångar

• En eller två zirkoniumoxidsonder eller en zirkoniumoxidsond + CO-sensor

• Rökkanal eller reservtermometer typ K, R, J, S typ

• Ingång för tryckgasrensningssignal

• Val av två olika bränslen

• Explosionssäker säker driftkontroll (gäller endast uppvärmd sond)

Utgångar

Två linjära 4~20mA DC-signalutgångar (maximal belastning 1000Ω)

• Det första utgångsområdet (tillval)

Linjär uteffekt 0–1 % till 0–100 % syrehalt

Logaritmisk effekt 0,1–20 % syrehalt

Mikrosyreutgång 10^-39till 10^-1syrehalt

• Det andra utgångsområdet (kan väljas från följande)

Kolmonoxidhalt (CO) PPM-värde

Koldioxid (CO₂)%

Mätning av brännbar gas PPM-värde

Förbränningseffektivitet

Logga syrevärde

Anoxiskt förbränningsvärde

Rökgastemperatur

Sekundär parametervisning

• Kolmonoxid kol (CO) PPM

• Effektivitet för förbränning av brännbar gas

• Sondutgångsspänning

• Temperaturen på sonden

• Omgivningstemperatur

• År månad dag

• Miljöfuktighet

• Rökgastemperatur

• Sondimpedans

• Hypoxiindex

• Drift- och underhållstid

Dator/skrivare kommunikation

Analysatorn har en RS232 eller RS485 seriell utgångsport, som kan anslutas direkt till en datorterminal eller en skrivare, och sonden och instrumentet kan diagnostiseras via datorn.

Dammrengöring och standardgaskalibrering

Analysatorn har 1 kanal för dammborttagning och 1 kanal för standardgaskalibrering eller 2 kanaler för standardgaskalibreringsutgångsreläer, och en magnetventilomkopplare som kan manövreras automatiskt eller manuellt.

NoggrannhetP

± 1 % av den faktiska syreavläsningen med en repeterbarhet på 0,5 %. Till exempel, vid 2 % syre skulle noggrannheten vara ±0,02 % syre.

LarmP

Analysatorn har 4 allmänna larm med 14 olika funktioner och 3 programmerbara larm. Den kan användas för varningssignaler som högt och lågt syreinnehåll, högt och lågt CO, och sondfel och mätfel.

Visa räckviddP

Visa automatiskt 10^-30～100% O2 syrehalt och 0ppm～2000ppm CO kolmonoxidhalt.

ReferensgasP

Lufttillförsel med mikromotor vibrationspump.

Kraft Ruireqements

85VAC till 264VAC 3A

Driftstemperatur

Driftstemperatur -25°C till 55°C

Relativ luftfuktighet 5 % till 95 % (icke-kondenserande)

Grad av skydd

IP65

IP54 med intern referensluftpump

Mått och vikt

300 mm B x 180 mm H x 100 mm D 3 kg