[其他]工業爐導流直插式氧化鋯氧量計

無效

• 申請號: 85102813
• 申請日: 1985-04-15
• 公開（公告）號: CN85102813A
• 公開（公告）日: 1986-10-15
• 發明（設計）人: 張仲生;郭士海;董富順;蘇風梅
• 申請（專利權）人: 中國原子能科學研究院
• 主分類號: G01N27/58
• 分類號: G01N27/58
• 代理公司: 核工業部專利法律事務所
• 代理人: 孟慶銓

本發明屬于固體電解質電化學領域，具體地說是氧化鋯式氧量分析器的改進。

在工業爐中小于600℃處氧含量的測量，在氧化鋯探頭中需要一個加熱爐把氧化鋯元件加熱到600℃以上的溫度才能正常工作。而且煙塵易造成探頭堵塞和容易引起測氧池參數的漂移。同時SO₂對氧化鋯管和爐絲的腐蝕也很嚴重。諸多因素都是研制這種類型氧量分析器不可忽視的。美國專利4339318（1982）采用導流直插式氧化鋯探頭，由于其采用隔板式導流方式，使用時，特別是在我國工業爐上應用，仍存在灰堵現象，又由于加熱爐曝露在煙氣中，避免不了SO₂對爐絲腐蝕。日本橫河北辰電機（株）生產的ZO-21型氧化鋯探頭解決了上述問題，但存在兩個缺點：1.煙氣如果自上而下流動，當探頭以向上斜方式安裝，易產生灰堵;如果以向下斜方式安裝，流經探頭的煙氣是由爐墻安裝孔內流入，不能取爐中煙氣進入探頭，分析結果代表性差。2.由于它利用探頭殼體作引出線，必須安裝專用地線以消除外來信號的干擾。還要提到一個實際問題，國產氧化鋯管生產工藝簡單、價格低廉，但長期使用參數變化快，影響了測量準確度，探頭壽命也短。如果進口氧化鋯管，成本要高五倍以上。

本發明的目的就是采用國產氧化鋯管提供一種準確可靠、壽命長、安裝方便而又維修量小的工業爐小于600℃處測量氧含量用的氧化鋯氧量分析器。

本發明要點如下：1提供一種新式導流取樣管;2采用一種特殊的氧化鋯元件結構;3采用有效保護涂層;4采用圓形過濾器插片和大角度向下傾斜的安裝方式;5采用雙參數校準法對探頭進行校準。

本發明在取樣管伸向爐心一端焊接一塊一定角度的取樣板。該板與取樣管端部斜口構成一個導流孔。將氧化鋯探頭插入該取樣管中，在探頭附近的取樣管壁上開設另一個導流孔，該孔與取樣管端部孔成180°，在該孔與探頭間設一園形過濾片，更換很方便。為保證能取到爐中煙氣樣，安裝方式可采用大角度向下斜的安裝方式。如果煙氣由下向上，要求角度大于30°，如果煙氣由上向下，取樣管下斜角度為30-50°，由于取樣板的角度合適使取樣管端部導流孔始終對準煙氣方向，保證了煙氣由取樣管端部導流孔流經探頭。也可采用垂直向下安裝方式，只要將取樣管端部導流孔對準煙氣方向，由于取樣板的作用，也能保證煙氣由端部導流孔流入探頭。由于取樣管內不需要隔板，導流通道孔徑大，加之大角度向下斜安裝，保證了煙塵不能堵塞取樣管。

本發明采用的氧化鋯探頭是將氧化鋯元件置于探頭端部，該元件是由一個法蘭和一根涂有鉑電極、粘有鉑絲引線的氧化鋯管組成。法蘭用耐溫瓷制作，在600℃高溫下也是良好絕緣體。氧化鋯管一端開口一端封閉，類似試管，兩根鉑線，一根從管內底部引出，一根從管外底部引出，然后在管底內、外壁上涂上鉑電極，在電極上面涂有一層硅、鋁氧化物保護層。將氧化鋯管用高溫粘合劑粘接在法蘭的中心孔中，管外的一根鉑引線也同時穿過法蘭，并同時粘封。

加熱爐裝在不銹鋼探頭外殼內，套住氧化鋯管。該爐由一些小陶瓷管排成一個圓筒，用高溫粘合劑粘合。螺旋形爐絲平行探頭穿入這些小瓷管，然后塞滿耐火泥。氧化鋯元件及加熱爐安裝在探頭內端部，鉑電極端朝外殼里面，并用高溫密封圈將氧化鋯管與外殼端部密封。此時，煙氣流經氧化鋯管內，空氣參比從接線盒內流經氧化鋯管外。由于加熱爐與煙氣隔絕，避免了SO₂的腐蝕，使加熱爐經久耐用。

安裝氧化鋯管時，兩根鉑絲引線在探頭殼體外部和接線盒的兩根引出線相接，而這兩根引出線是穿過埋在外殼內的瓷管到殼體另一端外部與鉑絲引線相接的。從而使電極引出線與探頭不銹鋼外殼保持絕緣，省去了地線。使現場安裝和更換氧化鋯管變得容易。

這類氧化鋯探頭，由于煙塵落積、電極揮發及毒化、氧化鋯管中反穩定現象等使得氧化鋯元件的電子電導和本底電勢等參數變壞而影響了測量準確性并縮短了探頭壽命。

本發明已采取上述措施避免煙塵落積，在電極上涂刷硅鋁氧化物對防止電極揮發和毒化起一定作用。氧化鋯管反穩定現象產生于晶形的變化，而國產氧化鋯由于制造工藝簡單，雖然成本低但反穩定現象較嚴重。使用國產氧化鋯管是本發明目的之一，為了保證測量準確度和延長使用壽命，本發明采用雙參數校準法來消除探頭參數的變化。