工业窑炉的燃烧控制通常依赖监测烟气中的 CO、CO₂ 等参数进行调节。相比之下，采用氧化锆氧分析仪直接测量炉气或烟气中的氧含量，是一种更为适宜的方法。该仪器具备响应速度快、测量范围宽、结构简单、维护量小等突出优点，因而成为燃烧控制与能源管理中的关键仪表。

据统计，国内现有大、中、小型锅炉数十万座，年耗煤量达数亿吨。由于检测仪表稳定性不足、操作水平有限，导致能源利用效率偏低，节能潜力巨大。仅在工业锅炉领域推广可靠的氧量监测仪表，全国每年可节约数千万吨标准煤。

国内应用氧化锆测量烟气氧量已有多年历史，普遍采用直插式探头。然而，现有直插式探头多适用于 800℃ 以下的烟气环境。在冶金行业的均热炉、加热炉及隧道窑中，炉气温度常高于 1000℃，常规直插式探头无法适用。高温环境下物理化学反应剧烈，烟气中常含有尘埃、酸雾及水汽等成分，要求探头长期稳定工作且性能不衰减，技术难度较高。因此，国外近年来多采用抽气式方案，即将炉气抽出并经预处理后送入氧化锆探头进行分析。去年上海仪器仪表展览会上，多家厂商展出的适用于高温烟气的氧化锆分析仪均采用抽气式结构。

国内氧化锆探头存在的另一问题是使用寿命较短，平均仅为 3–4 个月。影响探头寿命的主要因素包括：

烟气对锆管铂电极的腐蚀，导致电极失效或脱落；

连接部位密封材料在冷热骤变时易产生裂纹漏气，或在高温下软化脱落。

针对冶金行业高温炉气的特点，以及现有氧化锆分析仪在高温环境下适用性差、寿命短的问题，开展了进一步技术研究。

为避开高温强腐蚀气氛对探头的直接影响，采用抽气式测量方案。为克服抽气式系统响应滞后及管路易堵塞的缺点，将检测器小型化并紧凑组装，使其能够贴近炉壁安装，从而大幅缩短取样管路。由于取样路径短，系统滞后时间得以减少，经分流处理后响应时间可控制在5秒左右，满足自动控制系统对实时性的要求。

在高温强腐蚀条件下，铂电极易受污染与腐蚀。通过电子探针对腐蚀后的电极进行分析，发现其主要腐蚀成分为硫、砷及氧，这些物质导致铂电极失效。同时，某些成分会与锆管发生作用，通过渗透扩散影响其电化学性能，并产生附加化学电势，叠加于氧电势信号中，造成仪表零点漂移与读数失真。通过涂层保护技术，将铂电极与锆管封装为埋层结构，有效隔离有害物质的直接接触，显著延长锆管使用寿命。该技术的应用，提升了氧化锆氧分析仪的稳定性与可靠性，同时降低了维护需求。

产品优势

1、免维护，本底电势不漂移，不需要周期性校准；

2、耐腐蚀，高硫环境，可用于烟气含硫量高的恶劣环境；

3、耐磨损，三层壳体保护；

4、耐高温，超宽温度范围（采用刚玉材质可达1700℃）；

5、抗冷热冲击，高水分环境，抗水冲淋特性；

6、结构简单，便于维修，不需要拆下整只探头，打开接线盒即可更换锆管、热电偶、内电极等零部件。

应用氧化锆氧分析仪带来的经济效益主要体现在以下几方面：

节约维护成本，采用涂层保护的锆管寿命提升数倍，大规模应用后，维护成本节约更为显著。

降低能源消耗，将烟气氧含量控制在 2% 左右，在均热阶段 1320℃ 保温条件下，煤气消耗通常维持在 300–400 m³/h。若氧含量升至 5–8%，煤气消耗可能增加至 500 m³/h 左右，相当于燃料浪费约 20%。综合考虑炉型与风机配置，实际可实现约 5% 的煤气节约。以20个炉计算，年累计节约标准煤约 12000 吨，折合燃料费用约 40 万元。

减少氧化烧损，氧含量控制在 2% 以内时，氧化铁皮厚度约为 2.5–3 mm。当氧量升至 5–8% 时，氧化铁皮厚度增至 3–5 mm，增加约30%。对于一个年产量百万吨的初轧厂，低氧燃烧减少的铁损相当于增产数千吨钢材，价值可达数百万元以上。

降低环境污染，低氧燃烧有助于减少不完全燃烧产物一氧化碳的排放，同时抑制高温下氮氧化物（NOₓ）的生成。这两种物质均对环境与人体健康有害，控制氧含量可有效降低其排放量。

氧化锆氧分析仪采用国外进口芯片及传感器，通过精准监测与控制炉内氧含量，在提升燃烧效率、延长设备寿命、降低物耗与排放方面发挥重要作用，尤其适用于高温、腐蚀等严苛工业环境，具备显著的技术与经济价值。