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[摘 要]本文通过介绍氧化锆分析仪安装方式入手，分析了直插式和抽取式两种氧化锆分析仪取样安装方式的使用工况及各自优缺点，对常减压装置常压炉氧化锆分析仪检测响应慢的问题进行了深入分析，提出了具体解决方案。
[关键词]直插式 抽取式 氧化锆
中图分类号：J62.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）01-0371-01
1、引言
为达到加热炉经济燃烧，使热效率高，必须把空气过剩系数控制在合理的范围内。采用氧化锆分析仪监控烟气中的氧含量，将空气过剩系数控制在合理范围内，可以达到经济燃烧的目的。
2、氧化锆分析仪介绍
氧化锆分析仪主要用于测量燃烧过程中烟气的含氧浓度，在传感器内温度恒定的电化学电池（氧浓差电池，也简称锆头）产生一个毫伏电势，这个电势直接反应出烟气中含氧浓度值。根据氧化锆锆头安装方式不同，氧化锆分析仪分为直插式、抽吸式。目前炼厂大部分使用的氧化锆为直插式氧化锆分析仪。
2.1直插式氧化锆分析仪
直插式氧化锆分析仪主要用于烟道气分析，它主要分为以下几种类型：中、低温直插式氧化锆探头、带导流管的直插式氧化锆探头、高温直插式氧化锆探头【1】。
直插式氧化锆分析仪的突出特点【1】是：结构简单、维护方便、反应速度快和测量范围广，它省去了取样和样品处理的环节，从而省去了许多麻烦，因而广泛应用于各种锅炉和工业炉窑中。
2.2抽取式氧化锆分析仪
抽取式氧化锆探头安装在烟道壁或炉壁以外，将烟气抽出后再进行分析，它主要用于两种场合：
（1）烟气温度为700-1400℃的场合，这种场合就不能采用直插式探头进行测量，而应将高温烟气从炉内引出，散热后温度降低，再流过恒温的氧化锆探头就可以获得满意的结果。
（2）用于燃气炉，直插式氧化锆分析仪可用于燃煤炉、燃油炉，但不适合于燃气炉。
抽吸式氧化锆探头的突出特点【1】： ①不需要温度控制； ②不需要参比气体； ③校准仪器方便，不需要标准气体，也不需要多点校准；（只要吸入空气，就能得到浓度与电流的斜率。）
3、氧化锆分析仪检测存在问题及解决方案
3.1常减压装置常压炉工艺介绍
常减压装置常压炉主要处理初馏塔底油，将初底油温度加热到一定温度后进常压塔处理，加热炉燃料为装置天然气和装置自产瓦斯。常压炉为立管立式加热炉，设3个辐射室， 3个辐射室共用一个对流室。各个辐射单元的烟气通过烟道引入对流室下部，烟气通过对流室后进入烟道经引风机排入烟囱。三个辐射室顶部各设置一台插入式氧化锆分析仪，检测各个辐射室内烟气氧含量。
3.2氧化锆分析仪检测存在的问题及原因分析
（1）存在问题：氧化锆分析仪投用后发现，调整工艺挡板达到调整出口氧含量操作时，调整操作后发现氧含量变化缓慢且滞后性较大，仪表现场通入标准气标定氧化锆时，氧化锆分析仪响应快速，不存在之后问题，但通入标准气标定完成后投入运行时，发现氧化锆由标定时值向正常测量值变化时，响应速度明显变慢。
（2）原因分析：氧化锆检测变化缓慢一般从两方面考虑：a）探头积灰严重或过滤器阻塞；b）探头安装处有涡流或烟气流通性不好。
a）探头积灰严重或过滤器阻塞：检查插入式氧化锆分析仪探头发现无积灰严重或过滤器阻塞现象，可以排除此种可能性。
b）探头安装处有涡流或烟气流通性不好：一般氧化锆安装点要求烟气流通好，以保证有较快的响应时间。现场拆除氧化锆发现导流管长度在45cm左右，加热炉炉壁厚度在20 cm左右，插入导流管伸出炉壁表面25cm左右，工艺烟道宽度在400cm左右，伸出导流管取样点在管道6%处，存在烟气流通性不好问题，一般要求取样点在管道1/3～1/2处。烟气流通性不好这点原因也可以从标定返回正常测量时相应时间过慢得到印证，应为烟气流通性不好，导致氧化锆锆头检测处样气置换缓慢，从而致使氧化锆分析仪响应慢，但如果通入有压力标准气，氧化锆分析仪反应时间立即回复正常。
所以可以判断，氧化锆分析仪响应慢的原因是测量点烟气流通性不好。
3.3解决方案及可行性分析
（1）方案一：更换氧化锆分析仪检测点（或增加导流管长度）
现场加热炉结构决定其取样点位置不可能更换其他更好位置，所以更换取样点位置此方案不可行。如果增加导流管长度至少到150cm，此时导流管长度过长，要使烟气从导流口至氧化锆锆头处大约相距130cm，同样会出现烟气流通性不好，氧化锆分析仪响应变慢问题出现。
（2）方案二：将现在使用的直插导流式氧化锆分析仪更换为抽取式氧化锆分析仪
将现用直插导流式氧化锆分析仪更换为抽取式氧化锆分析仪，取样点位置不变，增加取样探杆（长度在150cm左右），现场有仪表风线可以作为抽吸器动力源，将抽吸式取样系统安装在烟气取样点，无需增加其他额外材料施工。
常减压装置常压炉为燃气式加热炉，相对直插式氧化锆而言，抽取式氧化锆更适合在燃气式加热炉使用。现场加热炉辐射室上部温度平均温度在780℃左右，对于直插式氧化锆检测烟气温度在0-650℃【1】而言，抽取式氧化鋯更合适高温环境下使用。最后抽取式氧化锆可以克服烟气流动性慢问题，提高氧化锆响应速度。
综上所述，抽取式氧化锆分析仪更适合当前工况氧含量检测，使用抽取式氧化锆可以克服插入式导流管氧化锆烟气置换速度慢，分析仪相应慢的问题，同时可以提高氧化锆分析仪在高温检测环境下使用寿命，所以最终使用方案二更具有可行性。
4、结束语
综合上所述可以看出，需要解决常减压常压炉氧化锆分析仪检测响应速度慢问题的解决方案是更换为抽取式氧化锆分析仪，更换为抽取式氧化锆不仅可以提高氧含量检测响应速度，还可以增加氧化锆分析仪使用寿命。此措施不仅提高了工艺生产运行效率，而且降低企业运行成本。
参考文献
[1]王森等 在线分析仪器手册[M].北京：化学工业出版社，2008.
[关键词]直插式 抽取式 氧化锆
中图分类号：J62.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）01-0371-01
1、引言
为达到加热炉经济燃烧，使热效率高，必须把空气过剩系数控制在合理的范围内。采用氧化锆分析仪监控烟气中的氧含量，将空气过剩系数控制在合理范围内，可以达到经济燃烧的目的。
2、氧化锆分析仪介绍
氧化锆分析仪主要用于测量燃烧过程中烟气的含氧浓度，在传感器内温度恒定的电化学电池（氧浓差电池，也简称锆头）产生一个毫伏电势，这个电势直接反应出烟气中含氧浓度值。根据氧化锆锆头安装方式不同，氧化锆分析仪分为直插式、抽吸式。目前炼厂大部分使用的氧化锆为直插式氧化锆分析仪。
2.1直插式氧化锆分析仪
直插式氧化锆分析仪主要用于烟道气分析，它主要分为以下几种类型：中、低温直插式氧化锆探头、带导流管的直插式氧化锆探头、高温直插式氧化锆探头【1】。
直插式氧化锆分析仪的突出特点【1】是：结构简单、维护方便、反应速度快和测量范围广，它省去了取样和样品处理的环节，从而省去了许多麻烦，因而广泛应用于各种锅炉和工业炉窑中。
2.2抽取式氧化锆分析仪
抽取式氧化锆探头安装在烟道壁或炉壁以外，将烟气抽出后再进行分析，它主要用于两种场合：
（1）烟气温度为700-1400℃的场合，这种场合就不能采用直插式探头进行测量，而应将高温烟气从炉内引出，散热后温度降低，再流过恒温的氧化锆探头就可以获得满意的结果。
（2）用于燃气炉，直插式氧化锆分析仪可用于燃煤炉、燃油炉，但不适合于燃气炉。
抽吸式氧化锆探头的突出特点【1】： ①不需要温度控制； ②不需要参比气体； ③校准仪器方便，不需要标准气体，也不需要多点校准；（只要吸入空气，就能得到浓度与电流的斜率。）
3、氧化锆分析仪检测存在问题及解决方案
3.1常减压装置常压炉工艺介绍
常减压装置常压炉主要处理初馏塔底油，将初底油温度加热到一定温度后进常压塔处理，加热炉燃料为装置天然气和装置自产瓦斯。常压炉为立管立式加热炉，设3个辐射室， 3个辐射室共用一个对流室。各个辐射单元的烟气通过烟道引入对流室下部，烟气通过对流室后进入烟道经引风机排入烟囱。三个辐射室顶部各设置一台插入式氧化锆分析仪，检测各个辐射室内烟气氧含量。
3.2氧化锆分析仪检测存在的问题及原因分析
（1）存在问题：氧化锆分析仪投用后发现，调整工艺挡板达到调整出口氧含量操作时，调整操作后发现氧含量变化缓慢且滞后性较大，仪表现场通入标准气标定氧化锆时，氧化锆分析仪响应快速，不存在之后问题，但通入标准气标定完成后投入运行时，发现氧化锆由标定时值向正常测量值变化时，响应速度明显变慢。
（2）原因分析：氧化锆检测变化缓慢一般从两方面考虑：a）探头积灰严重或过滤器阻塞；b）探头安装处有涡流或烟气流通性不好。
a）探头积灰严重或过滤器阻塞：检查插入式氧化锆分析仪探头发现无积灰严重或过滤器阻塞现象，可以排除此种可能性。
b）探头安装处有涡流或烟气流通性不好：一般氧化锆安装点要求烟气流通好，以保证有较快的响应时间。现场拆除氧化锆发现导流管长度在45cm左右，加热炉炉壁厚度在20 cm左右，插入导流管伸出炉壁表面25cm左右，工艺烟道宽度在400cm左右，伸出导流管取样点在管道6%处，存在烟气流通性不好问题，一般要求取样点在管道1/3～1/2处。烟气流通性不好这点原因也可以从标定返回正常测量时相应时间过慢得到印证，应为烟气流通性不好，导致氧化锆锆头检测处样气置换缓慢，从而致使氧化锆分析仪响应慢，但如果通入有压力标准气，氧化锆分析仪反应时间立即回复正常。
所以可以判断，氧化锆分析仪响应慢的原因是测量点烟气流通性不好。
3.3解决方案及可行性分析
（1）方案一：更换氧化锆分析仪检测点（或增加导流管长度）
现场加热炉结构决定其取样点位置不可能更换其他更好位置，所以更换取样点位置此方案不可行。如果增加导流管长度至少到150cm，此时导流管长度过长，要使烟气从导流口至氧化锆锆头处大约相距130cm，同样会出现烟气流通性不好，氧化锆分析仪响应变慢问题出现。
（2）方案二：将现在使用的直插导流式氧化锆分析仪更换为抽取式氧化锆分析仪
将现用直插导流式氧化锆分析仪更换为抽取式氧化锆分析仪，取样点位置不变，增加取样探杆（长度在150cm左右），现场有仪表风线可以作为抽吸器动力源，将抽吸式取样系统安装在烟气取样点，无需增加其他额外材料施工。
常减压装置常压炉为燃气式加热炉，相对直插式氧化锆而言，抽取式氧化锆更适合在燃气式加热炉使用。现场加热炉辐射室上部温度平均温度在780℃左右，对于直插式氧化锆检测烟气温度在0-650℃【1】而言，抽取式氧化鋯更合适高温环境下使用。最后抽取式氧化锆可以克服烟气流动性慢问题，提高氧化锆响应速度。
综上所述，抽取式氧化锆分析仪更适合当前工况氧含量检测，使用抽取式氧化锆可以克服插入式导流管氧化锆烟气置换速度慢，分析仪相应慢的问题，同时可以提高氧化锆分析仪在高温检测环境下使用寿命，所以最终使用方案二更具有可行性。
4、结束语
综合上所述可以看出，需要解决常减压常压炉氧化锆分析仪检测响应速度慢问题的解决方案是更换为抽取式氧化锆分析仪，更换为抽取式氧化锆不仅可以提高氧含量检测响应速度，还可以增加氧化锆分析仪使用寿命。此措施不仅提高了工艺生产运行效率，而且降低企业运行成本。
参考文献
[1]王森等 在线分析仪器手册[M].北京：化学工业出版社，2008.