Nernst N2032-O2/CO analisador de dois componentes para teor de oxigênio e gás combustível

Faixa de aplicação

O Nernst N2032-O₂/CO conteúdo de oxigênio e gás combustívelanalisador de dois componentesé um analisador abrangente que pode detectar simultaneamente o conteúdo de oxigênio, monóxido de carbono e eficiência de combustão no processo de combustão. Ele pode monitorar o teor de oxigênio e monóxido de carbono nos gases de combustão durante ou após a combustão de caldeiras, fornos e fornos.

O analisador combina com Nernst O₂Sonda /CO pode medir a porcentagem de conteúdo de oxigênio O₂% na chaminé e no forno, o valor PPM do monóxido de carbono CO, o valor de 12 gases combustíveis e a eficiência de combustão do forno de combustão em tempo real.

Características do aplicativo

Depois de usar Nernst N2032-O₂/CO conteúdo de oxigênio e gás combustívelanalisador de dois componentes, os usuários podem economizar muita energia e controlar as emissões de gases de escape.

O Nernst N2032-O₂/CO conteúdo de oxigênio e gás combustívelanalisador de dois componentesé uma tecnologia única que utiliza estrutura de cabeça dupla de zircônia desenvolvida após dez anos de pesquisa e pode medir simultaneamente o teor de oxigênio e o teor de monóxido de carbono. Atualmente é uma verdadeira tecnologia de medição em linha. Baixo custo e alta precisão, pode ser medido on-line sob várias condições de alta umidade e poeira.

No processo de combustão do peroxigênio, quando o gás combustível e o oxigênio que suporta a combustão atingem um certo ponto de equilíbrio dinâmico, o teor de monóxido de carbono também mudará com a ligeira mudança na quantidade de oxigênio. tendência do monóxido de carbono formam a mesma tendência sobreposta.

Nernst O.₂/Princípio de medição da sonda CO

O Nernst O₂A sonda /CO possui eletrodos duplos, que podem detectar o sinal de oxigênio e o sinal de combustível ao mesmo tempo. Como o gás de combustão de combustão incompleta contém monóxido de carbono (CO), combustíveis e hidrogênio (H₂).

A célula de oxigênio da sonda de zircônia ou sensor de oxigênio usa o potencial de oxigênio gerado pelas diferentes concentrações de oxigênio no interior e no exterior da zircônia em alta temperatura (superior a 650°C) para medir o teor de oxigênio da parte medida. parte da sonda é feita de aço inoxidável ou liga de aço, que é composta por aquecedor de liga de aço, tubo de zircônia, termopar, fio, placa de terminais e caixa, consulte o diagrama esquemático. O tubo de zircônia da sonda é isolado a gás de o interior e o exterior do tubo de zircônia através de um dispositivo de vedação correspondente.

Quando a temperatura da cabeça da sonda de zircônia atinge 650°C ou superior através do aquecedor ou da temperatura externa, as diferentes concentrações de oxigênio nos lados interno e externo gerarão força eletromotriz correspondente na superfície da zircônia. pelo fio condutor correspondente, e o valor da temperatura da peça pode ser medido pelo termopar correspondente.

Quando a concentração de oxigênio dentro e fora do tubo de zircônia é conhecida, o potencial de oxigênio correspondente pode ser calculado de acordo com a fórmula de cálculo do potencial de zircônia.

A fórmula é a seguinte:

E (milivolts) =4F(RT)registroe 

Onde E é o potencial de oxigênio, R é a constante do gás, T é o valor absoluto da temperatura, PO₂DENTRO é o valor da pressão do oxigênio dentro do tubo de zircônia e PO₂FORA é o valor da pressão do oxigênio fora do tubo de zircônia. De acordo com a fórmula, quando a concentração de oxigênio dentro e fora do tubo de zircônia for diferente, o potencial de oxigênio correspondente será gerado. a concentração de oxigênio dentro e fora do tubo de zircônia é a mesma, o potencial de oxigênio deve ser de 0 milivolts (mV).

Se a pressão atmosférica padrão for uma atmosfera e a concentração de oxigênio no ar for 21%, a fórmula pode ser simplificada para:

()

Quando o potencial de oxigênio é medido com um instrumento de medição e a concentração de oxigênio dentro ou fora do tubo de zircônia é conhecida, o teor de oxigênio da parte medida pode ser obtido de acordo com a fórmula correspondente.

A fórmula de cálculo é a seguinte: (Neste momento, a temperatura na parte de zircônia deve ser superior a 650°C)

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

Curva característica

Quando o gás medido contém O₂e CO ao mesmo tempo, devido à alta temperatura do sensor e ao efeito catalítico da área do eletrodo de platina do sensor, O₂e CO reagirá e alcançará um estado de equilíbrio termodinâmico, o PO₂no lado medido mudou de modo que a pressão parcial de oxigênio no equilíbrio é P'O₂.

Isso ocorre porque após o sensor ser acionado em alta temperatura, o processo de O₂e a reação do CO tendendo ao equilíbrio é paralela ao processo do O₂difusão de concentração. Quando a reação atinge o equilíbrio, a difusão de O₂a concentração também tende a se estabilizar, de modo que a pressão parcial de oxigênio medida no equilíbrio é P'O₂.

As seguintes reações ocorrem na área negativa do ZrO₂bateria:

1/2 Ó₂(PO₂)+CO→CO₂

Quando a reação atinge o equilíbrio, o O₂mudanças de concentração, PO₂é reduzido a P'O₂, e a conversão de moléculas gasosas de oxigênio e O₂na matriz é:

Eletrodo negativo:Ó₂ → 1/2 Ó₂(P'O₂)+2e

Eletrodo positivo:1/2 Ó₂(PO₂)+2e → O₂

O processo de diferença de concentração da bateria é:1/2 Ó₂ (PO₂) → 1/2 O₂(P'O₂)

Quando a força eletromotriz do sensor é comparada com o número de moles do gás de oxidação-redução, a curva é uma curva característica semelhante a uma curva de titulação.

A forma desta curva característica sob determinada temperatura, pressão e vazão, o mesmo sensor tem exatamente a mesma curva característica para o mesmo tipo de sistema de gás.

Portanto, sob pressão atmosférica e o gás medido em fluxo natural, a comparação da força eletromotriz e o número de moles do O₂-O sistema de CO pelo sensor de zircônia é um λ (λ=no2 /nco ou porcentagem de volume λ=O₂ curva característica × V %/OCO × V %).

Quando o Pt-Al₂O₃catalisador é catalisado a 600°C, o CO no sistema aeróbio pode ser completamente convertido em CO₂, portanto o gás medido contém apenas oxigênio após a combustão catalítica.

Neste momento, o sensor de zircônia mede o conteúdo preciso de oxigênio. Devido à relação do gás medido sob a ação da combustão catalítica, o teor de CO no gás medido pode ser medido. A relação entre a fórmula da reação e a quantidade antes e depois da combustão catalítica do gás medido é a seguinte:

Suponha que a concentração de monóxido de carbono no gás medido antes da catálise seja (CO), a concentração de oxigênio seja A1 e a concentração de oxigênio no gás medido após a catálise seja A, então:

Antes de queimar:(CO) A1

Depois de queimar:OA

Então:A=A1 – (CO)/2

E:λ =A1 /(CO)

Então:UMA=λ ×(CO)-(CO)/2

Resultado:(CO)= 2A/(2λ-1)    (λ>0,5)

O princípio da estrutura do O₂/sonda de CO

O Ó₂A sonda /CO fez alterações correspondentes com base na sonda original para realizar a nova função de controle de combustão. Além de detectar o conteúdo de oxigênio durante o processo de combustão, a sonda também pode detectar combustíveis incompletamente queimados (CO/H₂), porque monóxido de carbono (CO) e hidrogênio (H₂) coexistem nos gases de combustão da combustão incompleta.

A sonda é o elemento básico que utiliza o princípio eletroquímico após o aquecimento da zircônia para realizar a medição.

A.O₂eletrodo (platina)

B. Eletrodo COe (platina/metal precioso)

C. Eletrodo de controle (platina)

O componente principal da sonda é a folha composta de zircônia soldada no tubo de corindo para formar um tubo selado e exposta ao canal de gases de combustão do sistema de combustão. O uso de eletrodos embutidos pode efetivamente impedir que os componentes de corrosão danifiquem os eletrodos e aumentar a vida útil.

As funções do eletrodo COe e do O₂eletrodo são iguais, mas a diferença entre os dois eletrodos são as propriedades eletroquímicas e catalíticas das matérias-primas, de modo que os componentes combustíveis no gás de combustão, como CO e H₂pode ser identificado e detectado. No estado de combustão completa, a tensão “Nernst” UO₂também é formado no eletrodo COe, e esses dois eletrodos têm as mesmas características de curva. Ao detectar combustão incompleta ou componentes combustíveis, a tensão não “Nernst” UCOe também será formada no eletrodo de COe, mas as curvas características dos dois eletrodos se movem separadamente. (Ver gráficos típicos para ambos os sensores)

O sinal de tensão UCO/H₂do sensor total é o sinal de tensão medido pelo eletrodo COe. Este sinal inclui os dois sinais a seguir:

UCO/H₂(sensor total) = UO₂(teor de oxigênio) + OAU₂/H₂(componentes inflamáveis)

Se o teor de oxigênio medido pelo O₂eletrodo é subtraído do sinal do sensor total, a conclusão é:

UCOe (componente combustível) = UCO/H₂(sensor total)-UO₂(conteúdo de oxigênio)

A fórmula acima pode ser usada para calcular o componente combustível COe medido em ppm. O sensor da sonda é uma característica típica do sinal de tensão. O gráfico mostra uma curva típica (linha tracejada) da concentração de COe quando o teor de oxigênio diminui gradualmente.

Quando a combustão entra numa área com falta de ar, no chamado ponto de “borda de emissão”, quando a insuficiência de ar provoca uma combustão incompleta, a concentração de COe correspondente aumentará significativamente.

As características do sinal obtidas são mostradas no diagrama da curva da sonda.

UO₂(linha contínua) e UCO/H₂(linha pontilhada).

Quando há excesso de ar e a combustão está completamente livre de componentes COe, o sensor sinaliza UO₂e OUCO/H₂são iguais e, de acordo com o princípio “Nernst”, o conteúdo atual de oxigênio do canal de gases de combustão é exibido.

Ao se aproximar da “borda de descarga”, o sinal de tensão total do sensor UCO/H₂do eletrodo de COe aumenta a uma taxa desproporcional devido ao sinal adicional de COe não Nernst. Para as características do sinal de tensão do sensor: UO₂e OUCO/H₂em relação ao teor de oxigênio no canal de gases de combustão, as características típicas do componente combustível COe também são exibidas aqui.

Além dos sinais de tensão dos sensores UCO/H₂e UO₂, os sinais do sensor relativamente dinâmicos dU O₂/dt e dUCO/H₂/dt e especialmente a faixa do sinal de flutuação do eletrodo COe podem ser usados ​​para bloquear a “borda de emissão” da combustão.

(Veja “Combustão incompleta: a faixa de flutuação de tensão do eletrodo COe UCO/H₂“)

Características técnicas

•Função de entrada de sonda dupla: Um analisador pode ser equipado com duas sondas, o que pode economizar custos de uso e melhorar a confiabilidade da medição.

•Função de saída múltipla: O analisador possui duas saídas de sinal de corrente de 4-20mA e interface de comunicação computador-computador RS232 ou interface de rede RS485. Um canal de saída de sinal de oxigênio, o outro canal de saída de sinal de CO.

•Faixa de medição: A faixa de medição de oxigênio é 10^-30até 100% de teor de oxigênio e a faixa de medição de monóxido de carbono é de 0-2000PPM.

•Configuração de alarme:O analisador possui 1 saída de alarme geral e 3 saídas de alarme programáveis.

• Calibração automática:O analisador monitorará automaticamente vários sistemas funcionais e calibrará automaticamente para garantir a precisão do analisador durante a medição.

•Sistema inteligente:O analisador pode completar as funções de várias configurações de acordo com as configurações predeterminadas.

•Função de saída de exibição:O analisador tem uma forte função de exibir vários parâmetros e uma forte função de saída e controle de vários parâmetros.

•Função de segurança:Quando o forno está fora de uso, o usuário pode controlar o desligamento do aquecedor da sonda para garantir a segurança durante o uso.

•A instalação é simples e fácil:a instalação do analisador é muito simples e existe um cabo especial para conexão com a sonda de zircônia.

Especificações

Entradas

• Uma ou duas sondas de zircônia ou uma sonda de zircônia + sensor de CO

• Termômetro de combustão ou sobressalente tipo K, R, J, S

• Entrada de sinal de purga de gás de pressão

• Escolha de dois combustíveis diferentes

• Controle de operação segura à prova de explosão (aplicável apenas à sonda aquecida)

Resultados

Duas saídas de sinal DC linear de 4~20mA (carga máxima 1000Ω)

• A primeira faixa de saída (opcional)

Saída linear 0~1% a 0~100% de conteúdo de oxigênio

Saída logarítmica 0,1 ~ 20% de conteúdo de oxigênio

Saída de microoxigênio 10^-39para 10^-1teor de oxigênio

• A segunda faixa de saída (pode ser selecionada entre as seguintes)

Conteúdo de monóxido de carbono (CO) Valor PPM

Dióxido de carbono (CO₂)%

Valor PPM de medição de gás combustível

Eficiência de combustão

Registrar valor de oxigênio

Valor de combustão anóxica

Temperatura da combustão

Exibição de parâmetros secundários

• Monóxido de carbono carbono (CO) PPM

• Eficiência de combustão de gás combustível

• Tensão de saída da sonda

• A temperatura da sonda

• Temperatura ambiente

• Ano mês dia

• Umidade ambiente

• Temperatura da combustão

• Impedância da sonda

• Índice de hipóxia

• Tempo de operação e manutenção

Comunicação computador/impressora

O analisador possui uma porta de saída serial RS232 ou RS485, que pode ser conectada diretamente a um terminal de computador ou impressora, e a sonda e o instrumento podem ser diagnosticados através do computador.

Limpeza de poeira e calibração de gás padrão

O analisador possui 1 canal para remoção de poeira e 1 canal para calibração de gás padrão ou 2 canais para relés de saída de calibração de gás padrão e uma chave de válvula solenóide que pode ser operada automática ou manualmente.

PrecisãoP

± 1% da leitura real de oxigênio com repetibilidade de 0,5%. Por exemplo, com 2% de oxigênio, a precisão seria de ±0,02% de oxigênio.

AlarmesP

O analisador possui 4 alarmes gerais com 14 funções diferentes e 3 alarmes programáveis. Ele pode ser usado para sinais de alerta, como alto e baixo teor de oxigênio, alto e baixo CO e erros de sonda e erros de medição.

Faixa de exibiçãoP

Exibir automaticamente 10^-30～100% de teor de oxigênio O2 e 0ppm ～2000ppm de teor de monóxido de carbono CO.

Gás de referênciaP

Fornecimento de ar por bomba vibratória micromotor.

Requisitos de energia

85 VCA a 264 VCA 3A

Temperatura operacional

Temperatura operacional -25°C a 55°C

Umidade relativa 5% a 95% (sem condensação)

Grau de Proteção

IP65

IP54 com bomba de ar de referência interna

Dimensões e Peso

300 mm L x 180 mm A x 100 mm P 3kg