防爆形ジルコニア式酸素濃度計 ZS8

ZS8 防爆形ジルコニア式酸素濃度計は、耐圧防爆構造の検出器と変換器で構成されています。
構成ユニットとして、流量計、校正ガスユニットなどの各ユニットを仕様に応じて選定することができます。

石油精製、石油化学、都市ガス製造など防爆雰囲気での各種工業炉の燃焼監視および低酸素燃焼制御に最適の酸素濃度計です。

特長

TIIS対応耐圧防爆構造

検出器(Ex d IIB T3X)、変換器(Ex d IIB T6)ともに耐圧防爆構造です。

酸露点以上に保温

検出器は、電気ヒータ保温あるいはスチーム保温により絶えず酸露点 (120~160°C) より高めに設定されています。

高温(1400°C迄)下で高信頼の酸素濃度測定可能

実績豊富な非防爆形・変換器・検出器をベースに防爆構造を実現しているため、高信頼性を提供できます。

見やすい大型デジタル表示

酸素濃度以外に、セル起電力、セル温度などを表示します。異常発生時、アラームが表示されます。

ワンタッチキャリブレーション

校正する場合は、空気および標準ガスを流してキーを押すだけで校正がすぐに実行されます。

自己診断機能

ジルコニアセル交換が容易

セルは、非防爆、防爆共に共通です。簡単に交換ができます。

応答が早く、長期安定なジルコニアセル

補償導線不要で配線費節減

防爆雰囲気屋外設置可能

検出器、変換器ともそのまま防爆雰囲気の現場に設置できます。

標準仕様

測定対象 燃焼排ガスおよび混合ガス(可燃性ガスを除く)中の酸素濃度(酸素濃度は、21 vol%O2を超えないこと)
測定方式 ジルコニア式
サンプリング方式 エアエジェクタ方式
測定範囲 表示:0- 100 vol%(デジタル3 桁表示)
出力:0- 5 vol%O2~0- 25 vol%O2の範囲で任意設定
(防爆規格上、酸素濃度が21 vol%O2を超えるガスの測定はできません。)
検出器 - 変換器間最大距離 導体往復抵抗10 Ω以内(1.25 mm2相当で300 m以内)
消費電力 本体:常用80 VA 、Max.270 VA
保温用電気ヒータ:常用約200 VA 、Max. 約400 VA

 

特性

繰返し性 スパンの±0.5%(0- 5% vol%O2以上、0- 25 vol%O2未満のレンジ)
直線性 スパンの±1.0%(0- 5% vol%O2 以上、0- 25 vol%O2 未満のレンジ)
ドリフト ゼロ、スパン共スパンの±2.0%/月
応答速度 90%応答5 秒以内(校正ガス入口からガスを導入して、アナログ出力信号が変化し始めてから測定)

 

測定原理

ジルコニアのような固体電解質は、高温状態のとき、酸素イオンに対して導電性を示します。したがって、両面に白金系電極を付けた板状ジルコニア素子を加熱しておき、それぞれの面に酸素分圧の異なるガスを接触させると、酸素濃淡電池の作用を示します。つまり、酸素分圧の高いガスが接している方の電極を陰極、酸素分圧の低いガスが接している方の電極を陽極とすると、陰極側に接触しているガス中の酸素分子は電子を得てイオンとなり、ジルコニア素子内を移動して反対側の陽極に到達します。そして、ここで電子を放出して酸素分子にもどります。この反応によって生じる、二つの電極間の起電力E(mV)は、次のネルンスト(Nernst)の式から導くことができ、これにより酸素濃度を測定します。

測定原理

測定原理

概要:

概要

石油精製工場および石油化学工場には、10 工程以上あるのが一般的です。加熱炉は、その 1 つ 1 つの工程ごとに存在するといってもいいほどです。また、加熱炉のほかにも数基のボイラが存在します。したがって、高い燃焼効率で操業することは、経費節減のために重要です。
通常、これらの工場において燃焼管理する場合、O2 の測定・制御に使用する酸素濃度計には防爆性が要求されます。防爆仕様の「ZS8 ジルコニア式酸素濃度計」はこの条件に適合し、かつ、センサの寿命が長く保守も容易な直接挿入形の検出器を有しているので、長期に渡り安定した運転が行えます。

 

お客様の期待

  • 加熱炉・ボイラの燃焼効率を上げたい
  • 防爆の環境で測定したい
  • 連続で安定した酸素濃度を測定したい
  • ランニングコストを削減したい
  • 設備更新のイニシャルコストはミニマムに抑えたい

 

プロセス概略

石油精製工程の概要、および O2 濃度測定箇所

石油精製工程の概要、および O2 濃度測定箇所

石油化学におけるナフサ分解工程

石油化学においての各種原料の製造は、石油精製工場から供給されるナフサを加熱分解する工程から始まります。一連の工程において分解用加熱炉は一体となった形で 6 ~ 12 基存在し、各炉ごとに煙道があります。

石油化学におけるナフサ分解用加熱炉

石油精製および石油化学の分解用加熱炉においては、O2 濃度の測定点として煙道(スタック)を選定する場合と火炉の出口付近(コンベクション)を選定する場合があります。

 

YOKOGAWA のソリューション

フィールドデータ

  • プロセス条件
    温度:スタック:300 ~ 600℃
       コンベクション:600 ~ 1100℃
    圧力:-200 ~ 0 Pa
    ダスト量:1 g/Nm3 以下

測定システム

[1] 測定点:コンベクションの場合

  • 検出器(防爆形高温用検出器)
    ZS8D-H-J-L-010- □ -5-N-HJ/ □□
  • 高温用プローブアダプタ
    ZS8P-H-B- □□□ -0-JJ/ □□
  • 変換器(防爆形変換器)
    ZS8C-J-5- □ -J/ □ / □□□
  • 流量設定器
    ZA8F-J *C
  • 校正ガスユニット
    G7001ZC + G7013XF + E7044KF
  • エアセット
    G7003XF

石油精製工程においての分解用加熱炉

検出器の保温(スチームヒータ)工事例

[2] 測定点:スタックの場合

  • 検出器(防爆形一般用検出器)
    ZS8D-L-J-A- □□□ - □ -5- □ -JJ/ □□
  • 変換器(防爆形変換器)
    ZS8C-J-5- □ -J/ □ / □□□
  • 流量設定器
    ZA8F-J *C
  • 校正ガスユニット
    G7001ZC + G7013XF + E7044KF
  • エアセット
    G7003XF

ユーティリティ

電源:100、115、220、240V AC、50/60 Hz
消費電力:酸素濃度計:最大時 270VA、通常時 80VA
     保温用ヒーター(電気ヒーター保温の場合):最大時 400VA、通常時 200VA
スチーム:圧力:通常時;約 0.8 MPa(保温温度 120 ~ 160℃)
計装空気:供給圧:100 kPa
     流量:6 Nl/min

留意点

  • 検出器はプローブ先端が垂直下向きになるよう取り付けるのが最良ですが、水平までの任意の角度に取り付けることも許容されます。
    ただし、高温用プローブアダプタをご使用になる場合は、必ず、SiC 製プローブ部が垂直下向きとなるようにします。
  • 検出器のプローブ先端が、測定ガスの流れの上流側を向かないようにします。
  • このアプリケーションは測定点が負圧のため、空気エゼクタで測定ガスをセンサ部に吸引します。ガス温度の低下によって生じた結露がダストを付着させ、流路が閉塞するのを防ぐため保温することが必要です。
    • 保温部の加熱は、スチームヒータまたは電気ヒータで行います。
    • 保温は、露点(120 ~ 160℃)以上となるように行います。
      注:露点は、燃焼ガス中硫黄成分の濃度によって異なります。ガス専焼のように硫黄成分が含まれない場合、スチーム保温においてはスチーム圧 0.2 ~ 0.3MPa(温度:約 130℃)でも保温が可能です。
    • 保温箇所は、インサルコートやセラミックスウールなどで覆って保温効果を高めるようにします。
    • エゼクタへの空気は、保温部のヒータで温めてから供給するようにします。
      注:エゼクタへの空気配管をヒータに巻き付けて加熱します。
  • 検出器(防爆構造:Exd II BT3X)の表面温度は、防爆規定により、200℃以下に保持することが必要です。
業種:
概要:

概要

発電用ボイラ(重油・ガス)などの大型ボイラの場合は、燃焼排ガスの一部を再循環させて燃焼部に吹き込んでいます。この再循環ガス中の酸素濃度が低過ぎないように管理するため、酸素濃度の測定が行われます。
測定点は自家発電の場合1か所ですが、電力会社の場合は1つの煙道だけでも数か所になります。
酸素濃度計は、防爆仕様のものが要求されます。「ZS8 防爆形ジルコニア式酸素濃度計」は、保守性に優れた直接挿入形の検出器を持ち、かつ、センサの寿命が長いので、これまでも採用されたユーザーから好評を得ています。

 

お客様の期待

  • 発電用ボイラの燃焼効率を上げたい
  • 防爆の環境で測定したい
  • 連続で安定した酸素濃度を測定したい
  • ランニングコストを削減したい
  • 設備更新のイニシャルコストはミニマムに抑えたい

 

プロセス概略

下図は、発電用ボイラの概略を示したものです。

発電ボイラの概略とO2濃度の測定点

 

YOKOGAWA のソリューション

フィールドデータ

  • 測定点:エコノマイザ出口
    温度:250 ~ 350℃
    圧力: -800 ~ -100 Pa
    ダスト量:≦ 1 g/Nm3
    燃料:重油、ガス
  • 測定点:ウィンドボックス
    温度:最大 550℃
    圧力: -5 ~ 20 kPa
    ダスト量:≦ 1 g/Nm3

測定システム

  • 検出器
    測定点:エコノマイザ出口の場合
     ZS8D-L-J-A- □□□ - □ - □ -0-JJ/ □□
    測定点:ウィンドボックスの場合
     ZO21DW-L- □□□ -J *A/CV
  • 変換器
    ZS8C-J- □ - □ -J/ □ / □□□
  • 流量設定器
    ZA8F-J *C
  • 校正ガスユニット
    G7001ZC + G7013XF + E7044KF
  • エアセット
    G7003XF

ユーティリティ

電源:100,115,220,240V AC,50/60 Hz
消費電力:通常時;約 80 VA(電気ヒーター付きの場合は、200 VA 加算)
計装用空気
 供給圧:300 ~ 700 kPa
 消費量:6 Nl/min
保温用ユーティリティ
 電気ヒーター(温度:150 ~ 160℃)の場合
  通常時消費電力:200 VA
 スチームヒーターの場合
  スチーム圧:通常時 0.8 MPa

留意点

  • 検出器は、プローブ先端が垂直下向きとなるよう取り付けるのが最良ですが、水平までなら任意の角度での取付けも許容されます。
  • 測定ガスの流れに対しては、プローブの軸方向が直角になるのが最良です。プローブ先端部が流れの上流側を向くような取付けはトラブルの原因になるので厳禁です。
    (注)ZS8D-L 検出器を使用する場合は、プローブ先端部にあるディフレクタの向きにも留意します。
  • ZS8D-L 検出器をご使用の場合は、エゼクタで測定ガスを吸引します。ガスが冷えて結露すると、ダストの付着で流路が閉塞する恐れがあるので保温対策を講じておきます。
    • 保温部の加熱は、スチームヒーターまたは電気ヒーターで行います。保温温度は、酸露点(120 ~ 160℃)以上になるようにします。スチーム保温(160℃)の場合、スチーム圧はおおよそ 0.8 MPa となります。
      (注)酸露点は、燃料中硫黄分の濃度によっても異なります。ガス専焼の場合のように硫黄分が含まれないとき、スチーム保温においてはスチーム圧 0.2 ~ 0.3MPa での保温が可能です。
    • 保温部はインサルコートやセラミックスウールなどで覆い、保温効果を高めるようにします。
  • エゼクタへの空気は、配管を保温部のヒーターに巻き付け、温めてから供給します。なお、エゼクタ出口のガス(ベント)は、必要に応じて炉内に排出することが可能です(要配管施工)。

検出器の保温(スチームヒータ)工事例

業種:
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酸素濃度計の防爆について
(an-oxy-06-explosion-proof)
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(an-zr-06-calibration-overview)
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空気比とは、燃料を完全に燃焼させるために理論的に必要な空気量(理論空気量)と実際に燃焼用として送り込まれた空気量との比をいいます。 空気比mは、次式によって算出されます...
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