專利名稱:電極直接放在高溫氣體通道中的極譜式測氧儀的制作方法
本發明是電極直接放在煙道、窯爐等高溫氣體通道中監測其氧含量的極譜式測氧儀，屬于電化學方法研究或分析材料的領域。
用電化學方法直接監測煙道、窯爐等高溫氣體中氧含量，從而控制燃燒過程，達到節約能源的目的。過去一直沿用氧化鋯電極，如日本特開昭59-65757，它直接插入待測氣體中，測定結果直接、穩定，氧化鋯電極要求在600℃以上的溫度條件下工作，為取得此條件而增加的附屬設備使氧化鋯測氧儀售價高，適用于大、中型鍋爐上。極譜式測氧儀造價低，小型鍋爐也適用，但它存在不耐高溫、探頭讀數漂移較大等缺點，只能用泵抽取煙道、窯爐等高溫氣體冷卻后測定，每隔一二星期需用空氣定標一次，長期連續抽樣，裝置易于泄漏及發生故障。
本發明的目的在于提出二種和煙道、窯爐等高溫氣體通道相連通的冷卻裝置，使極譜式氧電極能直接放在高溫氣體中測氧，并提出測氧過程中，每隔一定時間自動泵入空氣定標，用除法器求出氣樣與空氣的氧電流比值的測氧儀，解決極譜式氧電極讀數易漂移的缺點。
為解決極譜式氧電極直接放在高溫氣體通道中測氧，本發明提出了二種方法第一種方法是在與地面平行的煙道、窯爐等高溫氣體通道的頂部，垂直接出一用熱阻大的材料做成的支管，上端封接用銅制成的外呈散熱片狀、內可以安裝氧電極的密封容器，電極與管道相通與外界密封，爐壁的高溫經熱阻大的材料傳導到裝有電極的散熱片狀容器時，溫度將降至略大于環境溫度(在高溫氣體不高于1000℃，室溫不高于35℃，通風良好，在離煙道、窯爐等高溫氣體通道5-10cm處空氣溫度將不大于50℃)。由于氣體熱容量小，高溫氣體在支管中流速慢，從煙道、窯爐等高溫氣體通道進入支管的高溫氣體到達電極時溫度已降至不大于55℃，可以將長壽命極譜式氧電極(另案申請)直接放在煙道、窯爐等高溫氣體通道中測氧。氧電極上的分流膜減緩了進入透氣膜的高溫氣體流速，減少了帶走從透氣膜擴散過來的水分子，防止煙塵、液滴在透氣膜上沉積。為了進一步減少電解液的蒸發面，在透氣膜前套一孔徑為2-3mm的橡膠帽。電極的壓力平衡孔則改開在上側，使內腔與煙道、窯爐等高溫氣體通道壓力相同。
第二種方法是在第一種方法的裝置中，散熱片部份改成冷卻水夾套，能通冷卻水，降低電極溫度至與冷卻水溫度相同，得到相同的效果。
上述的裝置中氧電極測出的氧電流值可以象通常的測氧儀一樣，將氧電流放大后讀數。
本發明采用每隔一定時間自動向電極泵入空氣定標，并將所得氧電流值貯存于存貯器中。測氣樣時，將樣品氧電流值與最近一次存貯器中的空氣氧電流值相除，所得的值將不再受電極讀數慢漂移的影響，解決了極譜式氧電極在長期連續監控工作中存在的讀數漂移問題。
圖一是第一種方法的實施例，它是能直接放在煙道、窯爐等高溫氣體的極譜式氧電極測氧裝置截面。煙道53的壁52上開孔，焊一3.8cm縮節50，縮節螺絲48旋緊于縮節上，中用石棉墊圈49密封，縮節螺絲中心開孔，用無機粘結劑(耐溫＞1000℃)例如宜興大塍耐火纖維廠生產的耐火纖維粘結劑涂料固定一長約5-10cm的熱阻大的管子46，管子可用陶瓷或鋼玉或石英或石棉等管材制成，上部用無機粘結劑固定一表面呈散熱片狀、熱阻小的銅容器43，用后蓋螺絲41壓緊氧電極10，中用橡膠圈42密封。如果將進氣管44封閉，一二分鐘后，本裝置內的氣體組份將與主管道內相同。氧電極上側有一壓力平衡孔37，透氣膜前套一孔徑為2-3mm的橡膠帽38，減少電解液的蒸發面積。分流膜(多孔氟塑料膜)30使待測氣體流速減緩，以減少帶走從透氣膜透過來的水分子，同時亦起到防塵、防液滴在透氣膜上沉積的作用。26、27、28分別是熱敏電阻、電極陰極、陽極的引出線。
圖2是冷卻水夾套式電極能直接插入高溫氣體的極譜式測氧裝置。本裝置有冷卻水夾套39，其余同圖1。
圖3是防止氧電極讀數漂移的裝置。40是如圖1或圖2所示的裝置，電極10產生的氧電流經引線27送入放大器62放大，熱敏電阻引線26送出的信號控制放大倍數，補償了氧電流隨溫度的變化。定時開關66每隔一定時間(1-2小時)開啟5分鐘，開啟時，將三刀雙擲開關67合在位置1上，閥門68(電磁閥)通，氣泵69動作，將空氣以50-200毫升/分流速從進氣管44泵至分流膜前，測得的氧電流通過K2，1進入存貯器63存貯，5分鐘后定時開關66閉合，開關67合在位置2上，泵停止，閥門68關閉，測氧裝置40內部氣體組份經1-2分鐘后將與主管道相同，這時開始所測得的氧電流，經62通過K2，1位置2進入除法器64，并與存貯器中已存貯的空氣氧電流值相除，其值由顯示器65讀出。
圖4是防止氧電極讀數漂移裝置的實施例，置4刀雙擲開關71于位置1，校準儀器零位。置于位置2，陰極K接通，氧電流通過K1，1進入放大器62(5G28)，存貯器63由MOS場效應管3DO1D(輸入阻抗＞1012Ω，選擇電阻R，使IDSS接近于零溫度系數電流值)及積分電容C2(漏電阻＞1012Ω)組成，如C2＝2μf，V＝+5V，存貯時間不大于2小時，則由于漏電流產生的誤差將小于1%，64為三相雙積分A/D轉換(7106，7107，7126，7136等)。定時開關66(圖3)開啟時將三刀雙擲開關67(圖3)開在位置1，泵69(圖3)將空氣泵入氧電極，產生的電流，通過開關67(圖3)中的K2，11進入貯存器63貯存，當定時開關關閉時，K21置于位置2上，從IN1輸入存貯器已存貯的空氣氧電流值和從IN2輸入氣樣氧電流值在64內相除，選擇R1，R6使O2%＝IN2/IN1，由數字顯示65(圖3)，圖中其余元件數值分別為C1＝0.01μf，R1，5，7＝200k，R2＝1k，R3＝30k，R9為封裝在氧電極中的熱敏電阻，26為其引線。
使用本發明裝置，使極譜式氧電極能直接放在煙道、窯爐等高溫氣體通道中測定氧含量，控制燃燒過程，達到節能的目的。它造價低，壽命長，讀數準確，適合在各種型式的鍋爐、窯爐上使用。
權利要求
1.本發明是電極直接放在煙道、窯爐等高溫氣體通道中的極譜式測氧儀，屬于電化學方法研究或分析材料的領域，它包括測試電極、放大器、顯示器。本發明的特征在于在煙道、窯爐等高溫氣體通道壁上安裝高熱阻材料制成的長約5-10cm的支管，頂部連接一端封閉的銅質散熱片或冷卻水夾套，其中裝有長壽命極譜式電極，用定時開關控制為采集用于隨時定標的空氣試樣的泵與閥門，在放大器與顯示器之間連接有存貯器、除法器。
2.如權利要求
1所述的極譜式測氧儀中，所用的高熱阻材料可以是石英、石棉、陶瓷或鋼玉等材料構成。
專利摘要
本發明是電極直接放在高溫氣體通道中的極譜式測氧儀。在與地面平行的待測煙道、窯爐等高溫氣體管道上垂直接出一熱阻大材料制成的支管，其頂端安裝一端封閉的用熱阻小材料制成散熱片狀或冷卻水夾套的電極容器，內裝長壽命極譜式氧電極。測氧儀采用自動定標及除法器以消除極譜式氧電極的長期漂移。本發明使極譜式氧電極能直接放在高溫氣體通道中連續測定高溫氣體(1000℃)中的氧含量，控制燃燒過程，達到節能的目的。
文檔編號G01N27/48GK85105280SQ85105280
公開日1987年1月14日 申請日期1985年7月6日
發明者馮強生 申請人:中國科學院上海冶金研究所導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan