氧分析仪选型

氧分析仪选型

SH/T 3005—2016《石油化工自动化仪表选型设计规范》 9.2.4

  一  三种常用类型

规范规定，常用的氧分析仪有电化学式、顺磁式和氧化锆式三种。三者测量原理不同，对应的氧含量量程也各异，构成了从微量到常量、再到炉气的完整覆盖。

顺磁式利用氧分子的顺磁性——氧在磁场中被吸引，通过检测吸引力的大小反映氧含量；电化学式让微量氧在电解池中反应产生电流，电流大小正比于氧浓度；氧化锆式则依靠高温下氧化锆固体电解质两侧的氧浓度差产生电势，据此测氧。

图1　三类氧分析仪测量原理

  二  按氧含量量程选型

三种类型的核心区别在适用量程，这是选型的第一判据。

顺磁式宜用于测量百分数级氧含量，适合常量氧的测量。电化学式宜用于测量高纯度气体（如氢气、氮气、氩气等）中 10⁻⁶ 级的氧含量，即 ppm 级微量氧，但不宜用于酸性气体工况。氧化锆式宜用于测量工业炉烟道气或炉膛气 0%~25% 的氧含量，是燃烧监测的常用选择。

图2　氧分析仪选型对照

依据 9.2.4 a)、b)、c)、d)

  三  关键限制条件

确定量程之后，还需核对背景气工况，这是两类仪表的硬约束。

电化学式不宜用于酸性气体工况，酸性组分会损害电解池。氧化锆式的限制更具体：当背景气中含烃类、CO、氢等可燃性气体（或还原气体）和硫及其他酸雾、且伴有火苗及强气流冲击时，不宜选用。因为氧化锆探头在高温下工作，可燃气体会在探头处燃烧消耗氧、干扰读数，硫和酸雾会腐蚀探头，强气流与火苗则破坏其热稳定。

选型要点
先按氧含量量级定类型：ppm 微量→电化学式，常量→顺磁式，0~25% 炉气→氧化锆式。          
再核背景气：有酸性组分避开电化学式；有可燃/还原气、硫、酸雾、火苗、强气流避开氧化锆式。          
氧化锆式响应快、精度高，但其高温工作特性决定了它对背景气洁净度的要求最严。

依据 9.2.4 c)、d)