[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（設計）人: 張仲生;郭士海;佟富順;蘇風梅
• 申請（專利權）人: 中國原子能科學研究院
• 主分類號: G01N27/56
• 分類號: G01N27/56
• 代理公司: 核工業(yè)部專利法律事務所
• 代理人: 孟慶銓

本發(fā)明屬于固體電解質電化學分析儀器，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構復雜、響應慢和成本高的缺點。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構簡單、響應迅速、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、采用煙氣導流取樣并設校準室進行校準;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、采用雙參數校準法校準探頭參數的漂移以確保精度。

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部深處。為了讓煙氣流能夠緩慢地流經氧化鋯管組成的氧化鋯池，設計了一個煙氣導流取樣結構：在不銹鋼管的頭部設有兩個導流孔，利用煙氣的高速流動差產生導流，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，引起堵塞探頭導致探頭參數漂移，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，氧化鋯電解質的反穩(wěn)定現象、電極揮發(fā)和寄生反應等原因，往往會引起這類氧化鋯池中電子電導和本底電勢等參數的變化，而這些參數又正是引起測量值漂移的主要原因。根據實際刻度方程方法提出了雙參數校準法。這種方法的原理在我們以前已被批準的一項發(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℃）來校準電子電導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。

第二個修正參數是本底電勢，本底電勢是當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。雙參數修正值可以利用我們研制的氧化鋯探頭校準儀（已報國家發(fā)明獎）方便準確地測出。探頭中專門設計了一個校準室，能夠進行在線校準，測定出上述兩個參數。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、煙氣導流孔;4、氧化鋯探頭芯子;5、6、陶瓷管;7、不銹鋼導氣管;8、氧化鋯元件;9、陶瓷導氣管;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。

圖4，雙參數校準法氧量變送器設計原理方框圖

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、反對數放大器;33、電壓/電流轉換器;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）內部靠接線盒一端裝有氧化鋯探頭芯子（4），其構成是用高溫粘合劑（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），形成一個校準室，把標準氣導管插入校準室，該導氣管由陶瓷導氣管（9）和不銹鋼導氣管（7）粘合而成。陶瓷導氣管（9）的另一端引向探頭外，接校準用標準氣。利用硅酸鹽纖維（11）把氧化鋯芯固定在外殼內中心位值。