Analyse de l'incertitude dans la mesure de la teneur en oxygène des fumées d'échappement

Résumé : D'excellents fabricants de débitmètres et de débitmètres fournissent des informations sur l'analyse des incertitudes pour la mesure de la teneur en oxygène des gaz d'échappement. 1. L'importance d'une mesure et d'un contrôle corrects de la teneur en oxygène des gaz de combustion dans les domaines de la production d'énergie thermique, du pétrole, de l'industrie chimique, de la sidérurgie, de la verrerie, de la métallurgie, de l'industrie légère, etc. Fours, fours à ciment, fours de trempage. D'autres fabricants de débitmètres choisissent des modèles et des devis. N'hésitez pas à vous renseigner. Vous trouverez ci-dessous les détails de l'article sur l'analyse des incertitudes pour la mesure de la teneur en oxygène des gaz d'échappement. 1. L'importance d'une mesure et d'un contrôle corrects de la teneur en oxygène des gaz de combustion dans les domaines de la production d'énergie thermique, du pétrole, de l'industrie chimique, de la sidérurgie, de la verrerie, de la métallurgie, de l'industrie légère, etc. Une mesure et un contrôle précis de la teneur en oxygène des gaz de combustion des fours, fours à ciment, fours de trempage, fours de traitement thermique de cémentation, fours de recuit, etc., peuvent économiser de l'énergie, réduire la pollution environnementale et prolonger la durée de vie des fours. Lorsque la teneur en oxygène est élevée, l'oxygène réagit facilement avec le soufre du combustible et l'azote de l'air à haute température, produisant des SOx et des NOx qui ont des effets néfastes sur les équipements d'échange thermique et l'environnement. Lorsque la teneur en oxygène est faible, la combustion du combustible est insuffisante, ce qui réduit l'efficacité de la combustion. Il est donc nécessaire de mesurer et de contrôler avec précision et fiabilité la teneur en oxygène des fumées afin de garantir une teneur raisonnable. Le contrôle automatique de la teneur en oxygène lors du fonctionnement de la chaudière permet d'optimiser la combustion et d'ajuster raisonnablement le rapport air-charbon. La mesure en ligne fiable et précise de la teneur en oxygène des fumées est essentielle à la mise en œuvre de ce procédé. Il existe actuellement de nombreuses méthodes de mesure de la teneur en oxygène des fumées, la plupart utilisant des systèmes de mesure en temps réel à base de zircone. L'analyse porte actuellement sur un système de mesure de l'oxygène à base de zircone. 2. L'influence de l'écart de mesure de l'oxygène sur l'économie d'exploitation L'exactitude de la mesure de l'oxygène des gaz d'échappement a une grande influence sur l'efficacité de la chaudière et la consommation d'énergie des machines auxiliaires. Pour le niveau actuel de la technologie de mesure de l'oxygène, l'erreur de base de l'oxymètre de zircone utilisé dans la détection en ligne de la teneur en oxygène : ± 2 % ～ ± 3 % de la pleine échelle ; répétabilité : ± 1 % de la pleine échelle ; stabilité : ± 1 % à 2 % de la pleine échelle/mois ; le temps de réponse (jusqu'à 90 %) est inférieur à 5 s ; l'incertitude du système de mesure est d'environ 4 %. D'après les résultats d'étalonnage sur site [1], l'erreur absolue causée par l'échantillonnage lors de la mesure d'échantillonnage en un seul point est d'environ 1 % à 2 % d'O2, et l'erreur de mesure globale est calculée à 2 % d'O2. Une mesure d'oxygène inexacte aura les effets suivants sur l'unité (prenons l'exemple d'une chaudière de 460 t/h) : (1) le volume d'alimentation en air augmente de 81 221 m3/h ; (2) le volume d'air induit augmente de 89 537 m3//h (le taux de fuite d'air est calculé à 10 %) ; (3) la température des gaz d'échappement augmente de 5 °C ; l'efficacité de la chaudière est réduite d'environ 1. 3. Incertitude du système de mesure de l'oxygène Le système de mesure de l'oxygène se compose d'un système d'échantillonnage, d'un capteur d'oxygène et d'un instrument secondaire (ou transmetteur ). De nombreux facteurs affectent la fiabilité des résultats de détection d'oxygène dans la mesure en ligne et en temps réel. Outre la précision des capteurs et des instruments secondaires, la fiabilité des résultats de mesure dépend en grande partie de la rationalité du système d'échantillonnage, qui est analysée comme suit. 3.1 Erreur de base dans la mesure Dans la détection et l'évaluation du système de mesure lui-même, l'erreur affichée par le système est l'erreur de base. L'erreur est causée par l'erreur du capteur et de l'instrument secondaire lui-même, qui dépend des méthodes et des processus de fabrication respectifs, et est étroitement liée au niveau de développement de la technologie de la microélectronique et de la technologie de production de capteurs. Du point de vue du processus d'utilisation, le système de mesure peut généralement atteindre la plage d'erreur spécifiée. 3.2 Erreurs de mesure supplémentaires 3.2.1 Parmi les nombreuses raisons expliquant l'influence des erreurs de répétabilité et de stabilité sur la mesure de l'oxygène, la stabilité du champ de température de l'atmosphère où se trouve la sonde, la contamination de la surface de la sonde et le degré d'empoisonnement interne sont les causes des résultats de mesure. La cause directe des erreurs de répétabilité et de stabilité, mais aussi un autre indicateur important du système de mesure, le temps de réponse, a un impact négatif. Les erreurs de répétabilité et de stabilité font partie des erreurs de mesure supplémentaires. 3.2.2 Atmosphère gazeuse des deux côtés de la sonde Du fait des méthodes actuelles d'installation et d'échantillonnage de la sonde, le gaz des deux côtés du tube de zirconium est dans un état non fluide. La figure 1 illustre la méthode d'installation de la sonde en zircone lors d'une mesure réelle. Pendant le processus de mesure, les molécules d'oxygène du gaz de référence diffusent en continu dans le gaz d'échantillon à travers la paroi du tube de zirconium. Des deux côtés du tube de zirconium, de l'oxygène est généré du gaz de référence à la surface du tube de zirconium et du gaz d'échantillon à la surface du tube de zirconium. Le gradient de concentration, c'est-à-dire le champ d'oxygène des deux côtés, n'est pas uniforme. Le gaz étant dans un état d'écoulement non apparent des deux côtés, le transfert de masse s'effectue principalement par diffusion, ce qui crée un champ d'oxygène relativement stable des deux côtés du tube de zirconium, ce qui est extrêmement défavorable à la mesure en temps réel.

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