在工業(yè)窯爐燃燒控制過程中，通常可依據(jù)煙氣中的一氧化碳、二氧化碳或氧氣等參數(shù)進行調(diào)節(jié)。其中，采用氧化鋯氧分析儀對爐氣或煙氣中的氧含量進行監(jiān)測，被廣泛認為是當前理想的技術(shù)路徑。該分析儀具備響應(yīng)速度快、測量精度高、結(jié)構(gòu)簡單以及維護量小等顯著優(yōu)勢，因此在各類氧含量監(jiān)測手段中表現(xiàn)尤為突出。

據(jù)統(tǒng)計，我國目前擁有各類大、中、小型鍋爐約22萬臺，年煤炭消耗量達兩億噸。由于長期以來缺乏穩(wěn)定可靠的檢測儀表，加之運行操作水平有限，導致能源使用效率不高，存在較大的節(jié)能潛力。僅就工業(yè)鍋爐領(lǐng)域而言，若能全面推廣先進的節(jié)能監(jiān)測儀表，預(yù)計每年可實現(xiàn)節(jié)約2000萬至3000萬噸標準煤。

目前，國內(nèi)應(yīng)用氧化鋯分析儀監(jiān)測煙氣氧含量已有多年歷史，普遍采用直插式結(jié)構(gòu)，適用于800℃以下的煙氣環(huán)境。然而，在冶金行業(yè)中，均熱爐、加熱爐及隧道窯等設(shè)備的爐氣溫度通常高于1000℃，常規(guī)直插式氧化鋯分析儀在此類高溫工況下運行效果并不理想。

在超過1000℃的高溫環(huán)境中，各類物理與化學反應(yīng)極為劇烈，加之煙氣中含有大量塵埃、酸霧及水汽等成分，對檢測儀表的長期穩(wěn)定性構(gòu)成嚴峻挑戰(zhàn)。為此，近年來逐漸轉(zhuǎn)向采用抽氣式方案，即通過預(yù)處理系統(tǒng)抽取爐氣或煙氣，再送入氧化鋯檢測單元進行分析。

針對冶金企業(yè)高溫爐氣的特點，為規(guī)避強腐蝕性氣氛對儀表的損害，抽氣式結(jié)構(gòu)成為一種有效解決方案。為克服傳統(tǒng)抽氣方式存在的響應(yīng)滯后與管路堵塞等問題，新型設(shè)計采用了小型化檢測器，結(jié)構(gòu)緊湊，便于貼近爐壁安裝，從而大幅縮短取樣管路長度。在結(jié)構(gòu)設(shè)計上充分考慮維護便捷性，使系統(tǒng)在短管路與分流技術(shù)的配合下，響應(yīng)時間可縮短至約5秒，滿足自動化控制系統(tǒng)對實時性的要求。

在高溫與強腐蝕環(huán)境下，鉑電極易受污染和腐蝕。電子探針分析顯示，受損電極表面附著硫、砷及氧等元素，導致其功能失效。同時，有害物質(zhì)會與氧化鋯管發(fā)生作用，通過滲透與擴散影響其電化學性能，并引入附加化學電勢，造成儀表零點漂移與氧量讀數(shù)失準。通過引入涂層保護技術(shù)，將鉑電極與鋯管封裝為埋層結(jié)構(gòu)，有效阻隔有害物質(zhì)的直接接觸，顯著延長鋯管使用壽命，進而提升氧分析儀的穩(wěn)定性與可靠性，降低維護頻次。涂層工藝的應(yīng)用，使得氧化鋯氧分析儀在高溫工況下的綜合性能得到顯著提升。

經(jīng)濟效益與社會效益分析表明，采用氧化鋯氧分析儀進行精確控氧具有多重積極影響：

在能源節(jié)約方面，將煙氣氧含量控制在約2%的水平，均熱段在1320℃保溫時，煤氣消耗量通常為300–400立方米/小時。而當氧含量上升至5%–8%時，煤氣消耗量將增至500立方米/小時左右，相當于額外浪費約20%的燃料。綜合考慮爐型結(jié)構(gòu)與風機性能等因素，實現(xiàn)5%的煤氣節(jié)約量具備技術(shù)可行性。以10座爐坑為例，全年累計可節(jié)約6000噸標準煤，折合燃料費用約20萬元。

在降低鐵損方面，氧含量控制在2%以內(nèi)時，生成的氧化鐵皮厚度約為2.5–3毫米；而當氧量升至5%–8%時，氧化鐵皮厚度增至3–5毫米，增幅達三分之一以上。對于一個年處理量百萬噸級的初軋廠，實施低氧燃燒可因減少鐵損而增產(chǎn)鋼材數(shù)千噸，經(jīng)濟效益超過百萬元。

在環(huán)境保護方面，低氧燃燒有助于降低污染物排放。燃料過量時會產(chǎn)生一氧化碳逸散，而空氣過量時，高溫下氮與氧反應(yīng)生成氮氧化物。這兩類物質(zhì)均對人體健康有害。通過精確控制氧含量，可從源頭上減少其生成量，減輕對環(huán)境的影響。