[其他]工業(yè)爐高溫直插式氧化鋯氧量計

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 85100958
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85100958A
• 公開（公告）日: 1986-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張仲生;郭士海;佟富順;蘇風(fēng)梅
• 申請（專利權(quán)）人: 中國原子能科學(xué)研究院
• 主分類號: G01N27/56
• 分類號: G01N27/56
• 代理公司: 核工業(yè)部專利法律事務(wù)所
• 代理人: 孟慶銓

本發(fā)明屬于固體電解質(zhì)電化學(xué)分析儀器，具體地說屬于氧化鋯式氧分析器的改進。

在已有技術(shù)中，為測量工業(yè)用爐600-1000℃處氧含量，多采用爐壁式氧化鋯氧量計。它是將煙氣抽出至安裝在低溫爐壁上的氧化鋯氧量計進行測量，這種方法不可避免地帶來結(jié)構(gòu)復(fù)雜、響應(yīng)慢和成本高的缺點。因為，本來煙氣溫度是適合于氧化鋯工作的，而爐壁式氧化鋯氧量計卻要把煙氣抽出再測量，這就需要另行安裝加熱爐把冷卻的煙氣重新加溫至800℃。同時，為了防止水蒸汽凝聚，整個裝置都必須保持在200℃以上，這又需要另行安裝加熱器和溫度控制器，這種儀器見美國專利4333811（1982年）。有些技術(shù)試圖采用直插式，雖然克服了上述缺點，但是由于煙道塵多，易堵塞探頭，引起氧化鋯池本底電勢發(fā)生變化，導(dǎo)致測量誤差增大，另外直插式探頭頂端要增加過濾器，易被塵粒吹斷，而使直插式氧化鋯氧量計難以付諸使用。

本發(fā)明的目的就是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、響應(yīng)迅速、成本低廉、有利于工業(yè)爐閉環(huán)控制的直插式氧化鋯氧量計。

為達到上述目的，本發(fā)明采取四種主要措施，即1、采用煙氣導(dǎo)流取樣并設(shè)校準(zhǔn)室進行校準(zhǔn);2、采用有效的電極保護涂層;3、采用大角度向下傾斜的安裝方式;4、采用雙參數(shù)校準(zhǔn)法校準(zhǔn)探頭參數(shù)的漂移以確保精度。

采用直插式首先要避免煙氣高速塵埃吹斷氧化鋯管，可以將該管保護在一根不銹鋼管的內(nèi)部深處。為了讓煙氣流能夠緩慢地流經(jīng)氧化鋯管組成的氧化鋯池，設(shè)計了一個煙氣導(dǎo)流取樣結(jié)構(gòu)：在不銹鋼管的頭部設(shè)有兩個導(dǎo)流孔，利用煙氣的高速流動差產(chǎn)生導(dǎo)流，使煙氣得以緩慢流入氧化鋯池。

為了避免因煙塵落積在氧化鋯池旁和氧化鋯管中，引起堵塞探頭導(dǎo)致探頭參數(shù)漂移，本發(fā)明首次采用大角度（＞40°）向下傾斜，或向下90°直插安裝方式。

本發(fā)明采用電極保護涂層，代替過濾器同時起到延長電極使用壽命的作用。

由于煙塵落積，氧化鋯電解質(zhì)的反穩(wěn)定現(xiàn)象、電極揮發(fā)和寄生反應(yīng)等原因，往往會引起這類氧化鋯池中電子電導(dǎo)和本底電勢等參數(shù)的變化，而這些參數(shù)又正是引起測量值漂移的主要原因。根據(jù)實際刻度方程方法提出了雙參數(shù)校準(zhǔn)法。這種方法的原理在我們以前已被批準(zhǔn)的一項發(fā)明（發(fā)明號B00026，1980）中提出過。

該方法中第一個修正參數(shù)是利用高于理論定值爐溫（例如750℃）的實際定值爐溫（例如780℃）來校準(zhǔn)電子電導(dǎo)等原因所引起的刻度曲線斜率變化，實際定值爐溫高出理論定值爐溫的溫度差值稱為爐溫修正值。

第二個修正參數(shù)是本底電勢，本底電勢是當(dāng)氧化鋯池兩邊均為空氣時的電勢值，利用修正本底電勢值來修正刻度曲線的截距。雙參數(shù)修正值可以利用我們研制的氧化鋯探頭校準(zhǔn)儀（已報國家發(fā)明獎）方便準(zhǔn)確地測出。探頭中專門設(shè)計了一個校準(zhǔn)室，能夠進行在線校準(zhǔn)，測定出上述兩個參數(shù)。同時對氧化鋯管起熱保護作用。

圖1為本發(fā)明直插式氧化鋯探頭

1、不銹鋼外殼;2、3、煙氣導(dǎo)流孔;4、氧化鋯探頭芯子;5、6、陶瓷管;7、不銹鋼導(dǎo)氣管;8、氧化鋯元件;9、陶瓷導(dǎo)氣管;10、高溫粘合劑;11、硅酸鹽纖維;12、安裝法蘭盤;13、接線盒。

圖2，帶有保護涂層的氧化鋯管

14、氧化鋯管;15、鉑層;16、硅、鋁氧化物保護涂層。17、鉑絲引線。

圖3，本發(fā)明的氧探頭大角度下傾安裝方式

18、耐溫石棉密封圈;19、爐體法蘭;20、21、固定螺栓、螺母;22、工業(yè)爐高溫爐壁;23、爐內(nèi)。

圖4，雙參數(shù)校準(zhǔn)法氧量變送器設(shè)計原理方框圖

24、爐溫修正橋路;25、信號輸入;26、本底電勢修正橋路;27、熱電偶信號輸入;28、信號比例放大;29、熱電偶信號比例放大;30、除法器;31、減法器;32、反對數(shù)放大器;33、電壓/電流轉(zhuǎn)換器;34、35、電位器。

由圖1可見，本發(fā)明所說的氧化鋯探頭，包括一個不銹鋼外殼（1），其一端開有互成180°的兩個煙氣導(dǎo)流孔（2）和（3），另一端由安裝法蘭（12）和接線盒（13）相連。在外殼（1）內(nèi)部靠接線盒一端裝有氧化鋯探頭芯子（4），其構(gòu)成是用高溫粘合劑（10）把氧化鋯元件（8）粘接在一根陶瓷管（6）的端部，然后再粘合一根陶瓷管（5），形成一個校準(zhǔn)室，把標(biāo)準(zhǔn)氣導(dǎo)管插入校準(zhǔn)室，該導(dǎo)氣管由陶瓷導(dǎo)氣管（9）和不銹鋼導(dǎo)氣管（7）粘合而成。陶瓷導(dǎo)氣管（9）的另一端引向探頭外，接校準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)氣。利用硅酸鹽纖維（11）把氧化鋯芯固定在外殼內(nèi)中心位值。