确保燃烧效率是任何燃烧过程的关键
燃料的有效燃烧
经过精心调整的过程将会改善效率
同时减少对环境的影响并最小化需求
为了在理想环境中进行定期维护
当所供应的空气与所需的空气量完全匹配时
就是完全燃烧燃料
用化学计量空燃比来衡量
空燃比是混合气中空气与燃料之间的质量的比例
一般用每克燃料燃烧时所消耗的空气的克数来表示
Fuel+Air→Heat
[C+H]+[O2+N2]→[CO2+H2O+N2]
在现实生活中燃烧会产生未燃烧的可燃物
这些可燃物将一氧化碳烟尘散逸到废气中
扔保留燃烧过程中未释放的潜在化学能
燃烧效率降低
且存在污染风险
我们要平衡空燃比
始终供气
空气过少会产生未燃烧可燃物
空气过多会降低燃烧效率
保持平衡的方法是持续监测氧气
通过燃烧在燃烧废气流中的关键点
利用分析仪测量燃烧过程后剩余的氧气量
可以对空气与燃料的混合物进行微调
以帮助优化效率
主要测量工具是今天的主角--氧化锆分析仪
氧化锆分析仪主要用于测量燃烧过程中烟气的含氧浓度
同样也适用于非可燃性气体氧浓度测量
氧化锆分析仪又称氧化锆氧分析仪、氧化锆氧量计、氧化锆氧量表
在较低温度下,氧化锆(ZrO2:ZrO2)的晶体结构通常由立方结构转变为四方结构和单斜结构,在转变过程中伴随的体积变化导致晶体开裂。
然而,将二价或三价金属氧化物熔化成ZrO2,可保持稳定的立方晶体具有萤石结构,防止此类裂纹。这种含有熔融金属氧化物的氧化锆称为稳定氧化锆。例如,在添加8 mol%氧化钇y203的氧化锆中,在晶体中产生氧空位,氧离子在高温下通过这些空穴,从而产生高导电性。因此被称为固体电解质。
图2测量原理
图2显示了氧传感器的测量原理。参考气体(环境空气)和样品气体由稳定氧化锆分离。设PA为参比气体的氧分压,PX为样品气体的氧分压,则氧化锆两侧铂电极间产生的电动势E用式(3)表示。在参比气体侧的电极上,发生由式(1)表示的反应;氧分子从铂电极接收电子,转变为氧离子,并通过氧化锆传导到另一侧的电极。另一方面,在样品气侧的电极上,发生由方程式(2)表示的反应;通过氧化锆传导的氧离子发射电子并转变为氧气体,扩散到样品气中。当氧原子的电子交换所产生的电动势E与PA和PX之间的浓度差达到平衡时,这种传导停止,保持方程(3)称为能斯特方程。PX,即样品气体的O2浓度,可以通过测量电动势E得到。
图3传感器结构和O形圈密封
Ò 2 + 4E - →2O 2- ............(1)
2O 2- →O; 2 + 4E - ............(2)
注释
E:电动势
t i:离子迁移数(= 1)
R:气体常数
T:传感器温度
n:电子价(= 4)
F:法拉第常数(9.649×10 4 C•mol -1)
P A:O 2参考气体的分压(浓度)
P X:O 2样品气体的分压(浓度)