氧化鋯氧量分析儀(Zirconia Oxygen Analyzer)，又稱氧化鋯氧分析儀,、氧化鋯分析儀,、氧化鋯氧量計(jì)、氧化鋯氧量表,，主要用于測(cè)量燃燒過程中煙氣的含氧濃度,，同樣也適用于非燃燒氣體氧濃度測(cè)量。在傳感器內(nèi)溫度恒定的電化學(xué)電池產(chǎn)生一個(gè)毫伏電勢(shì),，這個(gè)電勢(shì)直接反應(yīng)出煙氣中含氧濃度值。 將此分析儀應(yīng)用于燃燒監(jiān)視與控制,，將有助于充分燃燒，減少CO,、SOx及NOx的排放,，從而為防止變暖及空氣污染做出貢獻(xiàn),。同時(shí),，氧化鋯氧量分析儀還可用于氣氛控制，控制燃燒效率,。

      氧化鋯氧量分析儀廣泛應(yīng)用于多種行業(yè)的燃燒監(jiān)視與控制過程,，并且?guī)椭餍袠I(yè)領(lǐng)域取得了相當(dāng)可觀的節(jié)能效果,。應(yīng)用領(lǐng)域包括能耗行業(yè),，如鋼鐵業(yè)、電子電力業(yè),、石油化工業(yè),、制陶業(yè)、造紙業(yè),、食品業(yè),、紡織品業(yè)，還包括各種燃燒設(shè)備,，如焚燒爐,、中小型鍋爐等。

氧含量監(jiān)測(cè)

      隨著人們環(huán)保和節(jié)能意識(shí)的逐漸提高,，眾多大中型企業(yè)如鋼鐵冶金,、石油化工、火力發(fā)電廠等,，已將提高燃燒效率、降低能源消耗,、降低污染物排放,、保護(hù)環(huán)境等作為提高產(chǎn)品質(zhì)量和增強(qiáng)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)能力的重要途徑,。鋼鐵行業(yè)的軋鋼加熱爐、電力行業(yè)的鍋爐等燃燒裝置和熱工設(shè)備,，是各行業(yè)的能源消耗大戶。因此,，如何測(cè)量和提高燃燒裝置的燃燒效率,、確定*燃燒點(diǎn)，是十分令人關(guān)心的,。

*燃燒點(diǎn)

      供給加熱爐、鍋爐等加熱設(shè)備的燃料燃燒熱并不是全部被利用了,。以軋鋼加熱爐或鍋爐為例,，有效熱是為了使物料加熱或熔化(以及工藝過程的進(jìn)行)所必須傳入的熱量,，爐子煙氣帶走的物理熱是熱損失中主要部分。當(dāng)鼓風(fēng)量過大時(shí)(即空燃比α偏大),，雖然能使燃料充分燃燒,，但煙氣中過剩空氣量偏大,，表現(xiàn)為煙氣中O2含量高,，過?？諝鈳ё叩臒釗p失Q1值增大，導(dǎo)致熱效率η偏低,。與此同時(shí)，過量的氧氣會(huì)與燃料中的S,、煙氣中的N2反應(yīng)生成SO2,、NOX等有害物質(zhì),。而對(duì)于軋鋼加熱爐，煙氣中氧含量過高還會(huì)導(dǎo)致鋼坯氧化鐵皮增厚,，增加氧化燒損,。

      當(dāng)鼓風(fēng)量偏低時(shí)(即空燃比α減小)，表現(xiàn)為煙氣中O2含量低,，CO含量高，雖說排煙熱損失小,，但燃料沒有*燃燒,，熱損失Q2增大，熱效率η也將降低,。另外,，煙囪也會(huì)冒黑煙而污染環(huán)境,。

      所謂提高燃燒效率,，就是要適量的燃料與適量的空氣組成*比例進(jìn)行燃燒,。熱效率與煙氣中的CO、O2,、CO2含量以及排煙溫度,、供熱負(fù)荷、霧化條件等因素有關(guān),。因此,，可通過測(cè)量并控制煙道氣體中CO、O2,、CO2的含量來調(diào)節(jié)空氣消耗系數(shù)λ,，來達(dá)到至高燃燒效率。

      燃燒效率控制由來已久,，上世紀(jì)60年代,，曾廣泛采用CO2分析儀監(jiān)測(cè)煙道氣體中CO2含量來控制空氣消耗系數(shù)λ以達(dá)到*，但CO2含量受燃料品種影響較大,。70年代后,，逐漸采用煙氣中O2含量或O2含量和CO含量相結(jié)合的方法來控制燃燒效率。

      提高燃燒效率直接的方法就是使用煙氣分析儀器(如煙氣分析儀,、燃燒效率測(cè)定儀,、氧化鋯氧含量檢測(cè)儀)連續(xù)監(jiān)測(cè)煙道氣體成分，分析煙氣中O2含量和CO含量,，調(diào)節(jié)助燃空氣和燃料的流量,，確定*的空氣消耗系數(shù)。

      測(cè)量煙氣中含氧量的儀表稱為氧分析儀(氧量計(jì)),。常用的氧分析儀主要有熱磁式和氧化鋯式兩種,。

熱磁式

      其原理是利用煙氣組分中氧氣的磁化率特別高這一物理特性來測(cè)定煙氣中含氧量。氧氣為順磁性氣體(氣體能被磁場(chǎng)所吸引的稱為順磁性氣體),，在不均勻磁場(chǎng)中受到吸引而流向磁場(chǎng)較強(qiáng)處,。在該處設(shè)有加熱絲，使此處氧的溫度升高而磁化率下降,，因而磁場(chǎng)吸引力減小,，受后面磁化率較高的未被加熱的氧氣分子推擠而排出磁場(chǎng)，由此造成"熱磁對(duì)流"或"磁風(fēng)"現(xiàn)象,。在一定的氣樣壓力,、溫度和流量下，通過測(cè)量磁風(fēng)大小就可測(cè)得氣樣中氧氣含量。由于熱敏元件(鉑絲)既作為不平衡電橋的兩個(gè)橋臂電阻,，又作為加熱電阻絲,，在磁風(fēng)的作用下出現(xiàn)溫度梯度，即進(jìn)氣側(cè)橋臂的溫度低于出氣側(cè)橋臂的溫度,。不平衡電橋?qū)㈦S著氣樣中氧氣含量的不同,，輸出相應(yīng)的電壓值。

      熱磁式氧分析儀雖然具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,、便于制造和調(diào)整等優(yōu)點(diǎn),，但由于其反應(yīng)速度慢、測(cè)量誤差大,、容易發(fā)生測(cè)量環(huán)室堵塞和熱敏元件腐蝕嚴(yán)重等缺點(diǎn),，已逐漸被氧化鋯氧分析儀所取代。

傳感器式

      氧化鋯(ZrO2)是一種陶瓷,，一種具有離子導(dǎo)電性質(zhì)的固體,。在常溫下為單斜晶體，當(dāng)溫度升高到1150℃時(shí),，晶型轉(zhuǎn)變?yōu)榱⒎骄w,，同時(shí)約有7%的體積收縮;當(dāng)溫度降低時(shí)，又變?yōu)閱涡本w,。若反復(fù)加熱與冷卻,，ZrO2就會(huì)破裂。因此,，純凈的ZrO2不能用作測(cè)量元件,。如果在ZrO2中加入一定量的氧化鈣(CaO)或氧化釔(Y2O3)作穩(wěn)定劑，再經(jīng)過高溫焙燒,，則變?yōu)榉€(wěn)定的氧化鋯材料,，這時(shí)，四價(jià)的鋯被二價(jià)的鈣或三價(jià)的釔置換,，同時(shí)產(chǎn)生氧離子空穴，所以ZrO2屬于陰離子固體電解質(zhì),。ZrO2主要通過空穴的運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)電,，當(dāng)溫度達(dá)到600℃以上時(shí)，ZrO2就變?yōu)榱己玫难蹼x子導(dǎo)體,。 在氧化鋯電解質(zhì)的兩面各燒結(jié)一個(gè)鉑電極,，當(dāng)氧化鋯兩側(cè)的氧分壓不同時(shí)，氧分壓高的一側(cè)的氧以離子形式向氧分壓低的一側(cè)遷移,，結(jié)果使氧分壓高的一側(cè)鉑電極失去電子顯正電,，而氧分壓低的一側(cè)鉑電極得到電子顯負(fù)電，因而在兩鉑電極之間產(chǎn)生氧濃差電勢(shì)。此電勢(shì)在溫度一定時(shí)只與兩側(cè)氣體中氧氣含量的差(氧濃差)有關(guān),。若一側(cè)氧氣含量已知(如空氣中氧氣含量為常數(shù)),，則另一側(cè)氧氣含量(如煙氣中氧氣含量)就可用氧濃差電勢(shì)表示，測(cè)出氧濃差電勢(shì),，便可知道煙氣中氧氣含量,。

      氧化鋯分析儀氧量計(jì)具有結(jié)構(gòu)和采樣預(yù)處理系統(tǒng)較簡(jiǎn)單、靈敏度和分辨率高,、測(cè)量范圍寬,、響應(yīng)速度較快等優(yōu)點(diǎn)。

煙氣分析儀器應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛,，例如:

      熱電廠循環(huán)流化床鍋爐用于燃燒控制室的煙道氣體監(jiān)測(cè); 鋼鐵廠軋鋼加熱爐用于解決降低氧化燒損或脫碳層厚度時(shí)的爐氣氣氛檢測(cè); 全氫熱處理爐用于檢測(cè)輻射管是否燒穿漏氣; 研制新型燃燒器(蓄熱式,、低NOX式、輻射管式)時(shí)用于燃燒器結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)研究; 汽車尾氣排放檢測(cè);食品行業(yè)水分測(cè)定; 其他工業(yè)窯爐及垃圾焚燒爐煙氣監(jiān)測(cè),。