氧氣(Oxygen)是雙原子分子,兩個(gè)氧原子進(jìn)行sp2軌道雜化,一個(gè)單電子填充進(jìn)sp2雜化軌道,成σ鍵,另一個(gè)單電子填充進(jìn)p軌道,成π鍵。氧氣是奇電子分子,具有順磁性。分子軌道式:(σ1s)2(σ1s*)2(σ2s)2(σ2s*)2(σ2p)2(π2p)4(π2p*)2
地球的大氣層形成初期是不含氧氣的。原始大氣是還原性的,充滿了甲烷、氨等
氣體。大氣層氧氣的出現(xiàn)源于兩種作用。一個(gè)是非生物參與的水的光解,一個(gè)是生物參與的光合作用。生物的光合作用對大氣層的影響巨大。它造成了大氣層由還原氛圍向氧化氛圍的轉(zhuǎn)變。使得水光解產(chǎn)生的氫氣能重新被氧化為水回到地球而不至于擴(kuò)散到外層空間去,從而防止了地球上的水的流失。同時(shí)光合作用也加速了大氣層氧氣的積累,深刻地改變了地球上物種的代謝方式和形態(tài)。大氣層含氧量在石炭紀(jì)的時(shí)候一度上升到了35%! 氧氣含量的增加造成了依賴于滲透方式輸氧的昆蟲在形態(tài)上的巨型化。在石炭紀(jì)曾出現(xiàn)過翼展達(dá)一米的巨脈蜻蜓?,F(xiàn)在地球空氣中大約含有體積為20.947%的以單質(zhì)形式存在的氧氣。
氧氣是地球生命的源泉和保證,而且生命的另一個(gè)基本依靠——水,也由氧和氫元素組成。我國很早就認(rèn)識(shí)到了氧氣對生命的意義,中文名稱是徐壽命名的。他認(rèn)為人的生存離不開氧氣,所以就命名為“養(yǎng)氣”即“養(yǎng)氣之質(zhì)”,后來為了統(tǒng)一就用“氧”代替了“養(yǎng)”字,便叫這“氧氣”。
氧氣不能燃燒,但卻是燃燒中不可缺少的三個(gè)要素之一,燃料在到達(dá)燃點(diǎn)
溫度后必須遇到足夠的氧氣才能燃燒。人們通常所說的“火三角”中的一角,即為“氧氣”??梢娧鯕夤?yīng)的多少,氧氣與燃料的配比,嚴(yán)重影響燃燒的狀況,人們通常說的“風(fēng)油比”、“空油比”、“空燃比”這些詞匯,都是指氧氣(空氣中的氧或者純氧)和燃料(油、氣、煤等)的比例。
提供給燃燒器燃燒的氧氣可以是空氣,也可以是專門制備的氧氣,比如富氧燃燒、純氧燃燒,就是用專門制備的高濃度氧氣來作為助燃空氣的。提供氧氣(空氣)的過程,往往被稱為“進(jìn)風(fēng)”,而“進(jìn)風(fēng)”可能是針對燃燒控制的不同階段分成多次提供的,所以有“一次風(fēng)”、“二次風(fēng)”等說法;有時(shí),“一次風(fēng)”被稱為“進(jìn)風(fēng)”,其它進(jìn)風(fēng)被稱為”補(bǔ)風(fēng)“。
通過分析
煙氣中的氧氣濃度,可以判定燃燒的充分程度,當(dāng)燃燒不充分時(shí),氧氣含量很低,表明進(jìn)風(fēng)量不足,需加大進(jìn)風(fēng)量以提高空燃比;當(dāng)氧氣含量過高時(shí),表明可能已經(jīng)提供了過量的空氣,將導(dǎo)致加熱了大量沒有參與燃燒過程的過??諝猓纬蔁釗p失。因此,
煙氣分析儀,一般都必須帶有氧氣分析的功能,氧氣含量是判斷燃燒充分與否的首要依據(jù)。
理論上來說,每一種燃料一旦成份被確定,其完全燃燒所需的氧氣也被確定,因此,燃料都可以計(jì)算出其一理論需氧量,即氧氣參比值,該值是燃料因子之一。
之所以不能按照理念需氧量提供空氣,是因?yàn)樵诠こ躺?,理論值是無法達(dá)到的,每一個(gè)完全燃燒,都需要提供高于理論需氧量的空氣,因此,對于多數(shù)燃燒而言,空氣總是過剩的。
TESTO德圖便攜式煙氣分析儀,都能提供氧含量測量的功能,其采用電化學(xué)(燃料電池)的原理測量。優(yōu)點(diǎn)是預(yù)熱速度快、允許煙氣含有一定的水份,缺點(diǎn)是反應(yīng)速度略慢、需定期更換傳感器。
Siemens西門子在線式煙氣分析系統(tǒng),可以提供電化學(xué)式和順磁式兩種原理測量氧氣,順磁法一般也是測量氧氣的標(biāo)準(zhǔn)方法,但是成本會(huì)比電化學(xué)方法高。