电极直接放在高温气体通道中的极谱式测氧仪的制作方法

专利名称:电极直接放在高温气体通道中的极谱式测氧仪的制作方法
本发明是电极直接放在烟道、窑炉等高温气体通道中监测其氧含量的极谱式测氧仪，属于电化学方法研究或分析材料的领域。
用电化学方法直接监测烟道、窑炉等高温气体中氧含量，从而控制燃烧过程，达到节约能源的目的。过去一直沿用氧化锆电极，如日本特开昭59-65757，它直接插入待测气体中，测定结果直接、稳定，氧化锆电极要求在600℃以上的温度条件下工作，为取得此条件而增加的附属设备使氧化锆测氧仪售价高，适用于大、中型锅炉上。极谱式测氧仪造价低，小型锅炉也适用，但它存在不耐高温、探头读数漂移较大等缺点，只能用泵抽取烟道、窑炉等高温气体冷却后测定，每隔一二星期需用空气定标一次，长期连续抽样，装置易于泄漏及发生故障。
本发明的目的在于提出二种和烟道、窑炉等高温气体通道相连通的冷却装置，使极谱式氧电极能直接放在高温气体中测氧，并提出测氧过程中，每隔一定时间自动泵入空气定标，用除法器求出气样与空气的氧电流比值的测氧仪，解决极谱式氧电极读数易漂移的缺点。
为解决极谱式氧电极直接放在高温气体通道中测氧，本发明提出了二种方法第一种方法是在与地面平行的烟道、窑炉等高温气体通道的顶部，垂直接出一用热阻大的材料做成的支管，上端封接用铜制成的外呈散热片状、内可以安装氧电极的密封容器，电极与管道相通与外界密封，炉壁的高温经热阻大的材料传导到装有电极的散热片状容器时，温度将降至略大于环境温度(在高温气体不高于1000℃，室温不高于35℃，通风良好，在离烟道、窑炉等高温气体通道5-10cm处空气温度将不大于50℃)。由于气体热容量小，高温气体在支管中流速慢，从烟道、窑炉等高温气体通道进入支管的高温气体到达电极时温度已降至不大于55℃，可以将长寿命极谱式氧电极(另案申请)直接放在烟道、窑炉等高温气体通道中测氧。氧电极上的分流膜减缓了进入透气膜的高温气体流速，减少了带走从透气膜扩散过来的水分子，防止烟尘、液滴在透气膜上沉积。为了进一步减少电解液的蒸发面，在透气膜前套一孔径为2-3mm的橡胶帽。电极的压力平衡孔则改开在上侧，使内腔与烟道、窑炉等高温气体通道压力相同。
第二种方法是在第一种方法的装置中，散热片部份改成冷却水夹套，能通冷却水，降低电极温度至与冷却水温度相同，得到相同的效果。
上述的装置中氧电极测出的氧电流值可以象通常的测氧仪一样，将氧电流放大后读数。
本发明采用每隔一定时间自动向电极泵入空气定标，并将所得氧电流值贮存于存贮器中。测气样时，将样品氧电流值与最近一次存贮器中的空气氧电流值相除，所得的值将不再受电极读数慢漂移的影响，解决了极谱式氧电极在长期连续监控工作中存在的读数漂移问题。
图一是第一种方法的实施例，它是能直接放在烟道、窑炉等高温气体的极谱式氧电极测氧装置截面。烟道53的壁52上开孔，焊一3.8cm缩节50，缩节螺丝48旋紧于缩节上，中用石棉垫圈49密封，缩节螺丝中心开孔，用无机粘结剂(耐温＞1000℃)例如宜兴大塍耐火纤维厂生产的耐火纤维粘结剂涂料固定一长约5-10cm的热阻大的管子46，管子可用陶瓷或钢玉或石英或石棉等管材制成，上部用无机粘结剂固定一表面呈散热片状、热阻小的铜容器43，用后盖螺丝41压紧氧电极10，中用橡胶圈42密封。如果将进气管44封闭，一二分钟后，本装置内的气体组份将与主管道内相同。氧电极上侧有一压力平衡孔37，透气膜前套一孔径为2-3mm的橡胶帽38，减少电解液的蒸发面积。分流膜(多孔氟塑料膜)30使待测气体流速减缓，以减少带走从透气膜透过来的水分子，同时亦起到防尘、防液滴在透气膜上沉积的作用。26、27、28分别是热敏电阻、电极阴极、阳极的引出线。
图2是冷却水夹套式电极能直接插入高温气体的极谱式测氧装置。本装置有冷却水夹套39，其余同图1。
图3是防止氧电极读数漂移的装置。40是如图1或图2所示的装置，电极10产生的氧电流经引线27送入放大器62放大，热敏电阻引线26送出的信号控制放大倍数，补偿了氧电流随温度的变化。定时开关66每隔一定时间(1-2小时)开启5分钟，开启时，将三刀双掷开关67合在位置1上，阀门68(电磁阀)通，气泵69动作，将空气以50-200毫升/分流速从进气管44泵至分流膜前，测得的氧电流通过K2，1进入存贮器63存贮，5分钟后定时开关66闭合，开关67合在位置2上，泵停止，阀门68关闭，测氧装置40内部气体组份经1-2分钟后将与主管道相同，这时开始所测得的氧电流，经62通过K2，1位置2进入除法器64，并与存贮器中已存贮的空气氧电流值相除，其值由显示器65读出。
图4是防止氧电极读数漂移装置的实施例，置4刀双掷开关71于位置1，校准仪器零位。置于位置2，阴极K接通，氧电流通过K1，1进入放大器62(5G28)，存贮器63由MOS场效应管3DO1D(输入阻抗＞1012Ω，选择电阻R，使IDSS接近于零温度系数电流值)及积分电容C2(漏电阻＞1012Ω)组成，如C2＝2μf，V＝+5V，存贮时间不大于2小时，则由于漏电流产生的误差将小于1%，64为三相双积分A/D转换(7106，7107，7126，7136等)。定时开关66(图3)开启时将三刀双掷开关67(图3)开在位置1，泵69(图3)将空气泵入氧电极，产生的电流，通过开关67(图3)中的K2，11进入贮存器63贮存，当定时开关关闭时，K21置于位置2上，从IN1输入存贮器已存贮的空气氧电流值和从IN2输入气样氧电流值在64内相除，选择R1，R6使O2%＝IN2/IN1，由数字显示65(图3)，图中其余元件数值分别为C1＝0.01μf，R1，5，7＝200k，R2＝1k，R3＝30k，R9为封装在氧电极中的热敏电阻，26为其引线。
使用本发明装置，使极谱式氧电极能直接放在烟道、窑炉等高温气体通道中测定氧含量，控制燃烧过程，达到节能的目的。它造价低，寿命长，读数准确，适合在各种型式的锅炉、窑炉上使用。
权利要求
1.本发明是电极直接放在烟道、窑炉等高温气体通道中的极谱式测氧仪，属于电化学方法研究或分析材料的领域，它包括测试电极、放大器、显示器。本发明的特征在于在烟道、窑炉等高温气体通道壁上安装高热阻材料制成的长约5-10cm的支管，顶部连接一端封闭的铜质散热片或冷却水夹套，其中装有长寿命极谱式电极，用定时开关控制为采集用于随时定标的空气试样的泵与阀门，在放大器与显示器之间连接有存贮器、除法器。
2.如权利要求
1所述的极谱式测氧仪中，所用的高热阻材料可以是石英、石棉、陶瓷或钢玉等材料构成。
专利摘要
本发明是电极直接放在高温气体通道中的极谱式测氧仪。在与地面平行的待测烟道、窑炉等高温气体管道上垂直接出一热阻大材料制成的支管，其顶端安装一端封闭的用热阻小材料制成散热片状或冷却水夹套的电极容器，内装长寿命极谱式氧电极。测氧仪采用自动定标及除法器以消除极谱式氧电极的长期漂移。本发明使极谱式氧电极能直接放在高温气体通道中连续测定高温气体(1000℃)中的氧含量，控制燃烧过程，达到节能的目的。
文档编号G01N27/48GK85105280SQ85105280
公开日1987年1月14日 申请日期1985年7月6日
发明者冯强生 申请人:中国科学院上海冶金研究所