Análisis de la incertidumbre en la medición del contenido de oxígeno en el humo de escape

Resumen: Excelentes fabricantes de caudalímetros y medidores de flujo proporcionan información sobre el análisis de incertidumbre en la medición del contenido de oxígeno en gases de escape. 1. Importancia de la correcta medición y control del contenido de oxígeno en gases de combustión en los sectores de la generación de energía térmica, el petróleo, la industria química, la siderurgia, la fabricación de vidrio, la metalurgia, la industria ligera, etc. Hornos, hornos de cemento y hornos de remojo. Más fabricantes de caudalímetros ofrecen modelos y cotizaciones. Le invitamos a consultar. A continuación, se detalla el artículo sobre el análisis de incertidumbre en la medición del contenido de oxígeno en gases de escape. 1. Importancia de la correcta medición y control del contenido de oxígeno en gases de combustión en los sectores de la generación de energía térmica, el petróleo, la industria química, la siderurgia, la fabricación de vidrio, la metalurgia, la industria ligera, etc. La medición y el control precisos del contenido de oxígeno en los gases de combustión de hornos, hornos de cemento, hornos de remojo, hornos de tratamiento térmico de carburación y hornos de recocido pueden ahorrar energía, reducir la contaminación ambiental y prolongar la vida útil del horno. Cuando el contenido de oxígeno es alto, este reacciona químicamente fácilmente con el azufre del combustible y el nitrógeno del aire a alta temperatura, generando SOx y NOx que afectan negativamente al equipo de intercambio de calor y al medio ambiente. Cuando el contenido de oxígeno es bajo, la combustión del combustible es insuficiente, lo que reduce la economía de combustión. Por lo tanto, es necesario medir y controlar con precisión y fiabilidad el oxígeno en los gases de combustión para garantizar que se mantenga dentro de un rango razonable. El control automático del contenido de oxígeno durante la operación de la caldera busca optimizar al máximo la combustión y ajustar razonablemente la relación aire-carbón. Entre ellos, la medición en línea fiable y precisa del contenido de oxígeno en los gases de combustión es una premisa necesaria para lograr este proceso. Actualmente, existen numerosos métodos para medir el contenido de oxígeno en los gases de combustión, y la mayoría de ellos son sistemas de medición del contenido de oxígeno de zirconio para la medición en línea en tiempo real. El análisis se lleva a cabo para un sistema de medición de oxígeno compuesto por zirconio. 2. La influencia de la desviación de la medición de oxígeno en la economía de operación La exactitud de la medición de oxígeno del gas de escape tiene una gran influencia en la eficiencia de la unidad de caldera y el consumo de energía de las máquinas auxiliares. Para el nivel actual de la tecnología de medición de oxígeno, el error básico del medidor de oxígeno de zirconio utilizado en la detección en línea del contenido de oxígeno: ±2% ～ ±3% FS (escala completa); Repetibilidad: ±1% FS; Estabilidad: ±1% a 2% FS/mes; el tiempo de respuesta (hasta el 90%) es inferior a 5 s; la incertidumbre del sistema de medición es de aproximadamente el 4%. A partir de los resultados de la calibración in situ [1], el error absoluto causado por el muestreo durante la medición de muestreo de un solo punto es de aproximadamente el 1% al 2% de O2, y el error de medición integral se calcula como 2% de O2. La medición inexacta de oxígeno tendrá los siguientes efectos en la unidad (Tome como ejemplo una caldera de 460 t/h): (1) el volumen de suministro de aire aumenta en 81221 m3/h; (2) el volumen de aire inducido aumenta en 89537 m3//h (la tasa de fuga de aire se calcula como 10%); (3) la temperatura del gas de escape aumenta en 5 ℃; la eficiencia de la caldera se reduce en aproximadamente 1. 3. Incertidumbre del sistema de medición de oxígeno El sistema de medición de oxígeno consta de un sistema de muestreo, un sensor de oxígeno y un instrumento secundario (o transmisor ). Hay muchos factores que afectan la confiabilidad de los resultados de detección de oxígeno en la medición en línea en tiempo real. Además de la precisión de los sensores e instrumentos secundarios, la confiabilidad de los resultados de la medición depende en gran medida de la racionalidad del sistema de muestreo, que se analiza de la siguiente manera. 3.1 Error básico en la medición En la detección y evaluación del propio sistema de medición, el error mostrado por el sistema es el error básico. El error es causado por el error del sensor y del propio instrumento secundario, que depende de los respectivos métodos y procesos de fabricación, y está estrechamente relacionado con el nivel de desarrollo de la tecnología microelectrónica y la tecnología de producción de sensores. Desde el punto de vista del proceso de uso, el sistema de medición generalmente puede alcanzar el rango de error especificado. 3.2 Errores adicionales en la medición 3.2.1 Entre las muchas razones para la influencia de los errores de repetibilidad y estabilidad en la medición de oxígeno, la estabilidad del campo de temperatura de la atmósfera donde se encuentra la sonda del sensor, la contaminación de la superficie de la sonda y el grado de envenenamiento interno son las causas de los resultados de la medición. La causa directa de los errores de repetibilidad y estabilidad, pero también otro indicador importante del sistema de medición, el tiempo de respuesta tiene un impacto negativo. Los errores de repetibilidad y estabilidad son parte del error de medición adicional. 3.2.2 Atmósfera de gas en ambos lados de la sonda De la instalación de la sonda actual y los métodos de muestreo, el gas en ambos lados del tubo de zirconio está en un estado sin flujo. La Figura 1 muestra el método de instalación de la sonda de zirconio en la medición real. Durante el proceso de medición, las moléculas de oxígeno en el gas de referencia se difunden continuamente en el gas de muestra a través de la pared del tubo de zirconio. En ambos lados del tubo de zirconio, se genera oxígeno desde el gas de referencia a la superficie del tubo de zirconio y desde el gas de muestra a la superficie del tubo de zirconio. El gradiente de concentración, es decir, el campo de oxígeno a ambos lados, no es uniforme. Dado que el gas a ambos lados se encuentra en un estado de flujo no evidente, el proceso de transferencia de masa se realiza principalmente por difusión, lo que forma un campo de oxígeno relativamente estable a ambos lados del tubo de circonio, lo cual resulta extremadamente desfavorable para la medición en tiempo real.

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