[其他]工业炉导流直插式氧化锆氧量计

说明书

本发明属于固体电解质电化学领域，具体地说是氧化锆式氧量分析器的改进。

在工业炉中小于600℃处氧含量的测量，在氧化锆探头中需要一个加热炉把氧化锆元件加热到600℃以上的温度才能正常工作。而且烟尘易造成探头堵塞和容易引起测氧池参数的漂移。同时SO₂对氧化锆管和炉丝的腐蝕也很严重。诸多因素都是研制这种类型氧量分析器不可忽视的。美国专利4339318（1982）采用导流直插式氧化锆探头，由于其采用隔板式导流方式，使用时，特别是在我国工业炉上应用，仍存在灰堵现象，又由于加热炉曝露在烟气中，避免不了SO₂对炉丝腐蝕。日本横河北辰电机（株）生产的ZO-21型氧化锆探头解决了上述问题，但存在两个缺点：1.烟气如果自上而下流动，当探头以向上斜方式安装，易产生灰堵;如果以向下斜方式安装，流经探头的烟气是由炉墙安装孔内流入，不能取炉中烟气进入探头，分析结果代表性差。2.由于它利用探头壳体作引出线，必须安装专用地线以消除外来信号的干扰。还要提到一个实际问题，国产氧化锆管生产工艺简单、价格低廉，但长期使用参数变化快，影响了测量准确度，探头寿命也短。如果进口氧化锆管，成本要高五倍以上。

本发明的目的就是采用国产氧化锆管提供一种准确可靠、寿命长、安装方便而又维修量小的工业炉小于600℃处测量氧含量用的氧化锆氧量分析器。

本发明要点如下：1提供一种新式导流取样管;2采用一种特殊的氧化锆元件结构;3采用有效保护涂层;4采用圆形过滤器插片和大角度向下倾斜的安装方式;5采用双参数校准法对探头进行校准。

本发明在取样管伸向炉心一端焊接一块一定角度的取样板。该板与取样管端部斜口构成一个导流孔。将氧化锆探头插入该取样管中，在探头附近的取样管壁上开设另一个导流孔，该孔与取样管端部孔成180°，在该孔与探头间设一园形过滤片，更换很方便。为保证能取到炉中烟气样，安装方式可采用大角度向下斜的安装方式。如果烟气由下向上，要求角度大于30°，如果烟气由上向下，取样管下斜角度为30-50°，由于取样板的角度合适使取样管端部导流孔始终对准烟气方向，保证了烟气由取样管端部导流孔流经探头。也可采用垂直向下安装方式，只要将取样管端部导流孔对准烟气方向，由于取样板的作用，也能保证烟气由端部导流孔流入探头。由于取样管内不需要隔板，导流通道孔径大，加之大角度向下斜安装，保证了烟尘不能堵塞取样管。

本发明采用的氧化锆探头是将氧化锆元件置于探头端部，该元件是由一个法兰和一根涂有鉑电极、粘有鉑丝引线的氧化锆管组成。法兰用耐温瓷制作，在600℃高温下也是良好绝缘体。氧化锆管一端开口一端封闭，类似试管，两根鉑线，一根从管内底部引出，一根从管外底部引出，然后在管底内、外壁上涂上鉑电极，在电极上面涂有一层硅、铝氧化物保护层。将氧化锆管用高温粘合剂粘接在法兰的中心孔中，管外的一根鉑引线也同时穿过法兰，并同时粘封。

加热炉装在不锈钢探头外壳内，套住氧化锆管。该炉由一些小陶瓷管排成一个圆筒，用高温粘合剂粘合。螺旋形炉丝平行探头穿入这些小瓷管，然后塞满耐火泥。氧化锆元件及加热炉安装在探头内端部，鉑电极端朝外壳里面，并用高温密封圈将氧化锆管与外壳端部密封。此时，烟气流经氧化锆管内，空气参比从接线盒内流经氧化锆管外。由于加热炉与烟气隔绝，避免了SO₂的腐蝕，使加热炉经久耐用。

安装氧化锆管时，两根鉑丝引线在探头壳体外部和接线盒的两根引出线相接，而这两根引出线是穿过埋在外壳内的瓷管到壳体另一端外部与鉑丝引线相接的。从而使电极引出线与探头不锈钢外壳保持绝缘，省去了地线。使现场安装和更换氧化锆管变得容易。

这类氧化锆探头，由于烟尘落积、电极挥发及毒化、氧化锆管中反稳定现象等使得氧化锆元件的电子电导和本底电势等参数变坏而影响了测量准确性并缩短了探头寿命。

本发明已采取上述措施避免烟尘落积，在电极上涂刷硅铝氧化物对防止电极挥发和毒化起一定作用。氧化锆管反稳定现象产生于晶形的变化，而国产氧化锆由于制造工艺简单，虽然成本低但反稳定现象较严重。使用国产氧化锆管是本发明目的之一，为了保证测量准确度和延长使用寿命，本发明采用双参数校准法来消除探头参数的变化。