基于光和光的h

基于光和光的h

对于任何正在进行的robot消费装置，废水hs-so2在线分析仪都是一个重要的部件。尾气在线分析仪的主要功能是实时监测尾气中H2S和SO2的浓度,工艺上将其测量结果反馈到燃烧炉的配风调节中,使H2S和O2维持在合适的化学计量系数以使产生的尾气中的两种反应物(H2S和SO2)都明显出现并保持改良克劳斯工艺的2∶1的比例,从而提高整个克劳斯制硫装置的硫回收率,大大降低了尾气中SO2的排放量或尾气处理装置负荷,因此在硫磺回收工艺中使用和维护好尾气在线分析仪具有良好的经济效益和社会效益。1光电线的测量AMETEK公司的4620B在线分析仪是基于物质对紫外光具有选择性吸收和朗伯-比尔定理而工作的,灯源的波长范围在200～1000nm,利用双波长进行检测。尾气中的成分有:N2、O2、CO2、CO、Ar、水蒸汽、硫蒸气、H2S、SO2、COS、CS2及其它。这些气体中,前5种不吸收紫外光;H2S和SO2的吸收波长分别为228nm和280nm;CS2对这两个波长的吸收度分别只达到H2S和SO2各自吸收度的1/100和1/200,可以忽略;COS不吸收280nm的紫外光,但它对228nm的光的吸收度达到H2S吸光度的53.6%,然而因为COS在尾气中的体积含量极低(<0.05%),故其对测量的影响也可忽略;硫蒸气对228nm和280nm的光的吸收都很强,并且它是尾气中唯一吸收326nm波长光的物质,仪器中采用除雾器来抑制硫蒸气进入样品室,在160℃的样品室中硫蒸气几乎不存在,即使有,也可采用计算的方法消除其干扰。这样,280nm的光只被SO2吸收,228nm的光同时被H2S和SO2吸收,利用朗伯-比尔定理计算H2S和SO2的浓度:A=lgI0/I0e-μcl=μ·c·l(1)式中:A为物质对特定波长的吸光度;I0为入射光的强度;μ为待测组分对特定波长光的摩尔吸收系数;c为待测组分的摩尔分数;l为样品室的长度。虽然H2S和SO2都吸收228nm的紫外光,但根据吸光度的加和性可得这两种气体对228nm光总的吸收度:A228=μH2S·cH2S·l+μSO2·cSO2·l(2)因此,只要先测出SO2的浓度就可计算出H2S的浓度。在4620B的实际测量中,SO2和H2S的体积分数计算式为:cSO2(φ,%)=1.032×ASO2(3)cH2S(φ,%)=1.844×A228-0.527cSO2(4)以SO2的测量为例,在4620B的工作过程中,经灯源发出的光经过样品室时,波长为280nm的光被SO2部分吸收,光强度减弱;而365nm的光不被任何气体吸收,光强度保持不变。此后,光路被分光镜分成均匀的二路分别进入测量通道和参比通道,这两个通道中的滤光器分别对复合光进行过滤处理,测量通道仅允许280nm的光通过,而参比通道也仅允许365nm的光到达光电管。光电管将光能转换成电能,将此电流输送到对数放大板、缓冲放大板,把电流信号变成电压信号并放大输入到中控室内的控制器中进行运算处理,计算出SO2的浓度。当样品中SO2的浓度增加时,到达测量光电管的光强变弱,电流也随之减小,输出电压上升;而参比通道不受浓度增加影响,电流和电压输出均不变,因此,测量通道和参比通道的输出电压的差值ΔU增大,吸光度和ΔU的关系为:A≈(ΔU+Offset)×Span(5)式中:Offset为补偿;Span为量程系数。在测量中采用双波长(测量波长和参比波长)可以消除光度计室前的光路误差,如灯源老化或石英窗脏(无硫化物)造成的灯光偏弱,这些因素对两个通道光强度的影响是相等的,计算时相互抵消。2常见的障碍分析2.1校差值-分量系数/标准外补偿零位漂移(%):记录前一天24次(可由用户设定清零的间隔时间,一般每小时一次)清零中,零位漂移最大值和最小值之间的差异,此值越小越好,理想值为0。它在午夜24:00点更新。校正漂移(%):校正值与标准值之间的差异。量程系数(Span):平行测量中温度、压力等造成的偏差,理想值为1。此值直接参与浓度计算,计算结果与其成正比。补偿(Offset):外补偿,它是对测量通道和参比通道所有非吸收质因素造成的电压差异进行补偿,以降低测量误差,理想值为0。此值在每次清零时更新,参与下一次的计算,因而,如果两次清零的补偿值相差甚大的话,测量值的变化也大。如果此值过大,应清洗石英窗、调整Offset/Gain,必要时可作Light/Dark和Balance测试。以上几个参数是判断分析仪工作状况的重要依据。2.2设备内部组件的故障2.2.1灯光的稳定性检验最直观的判断方法是现场查看灯是否亮起,是否闪烁,光的强度降低没有。此外,也可从数据趋势记录纸上判断,如果曲线线条比平常粗,那么应当去查看灯光是否稳定。有些灯光强弱不能用肉眼来分辨,只能定期进行Light/Dark检查。检查时,如果各个通道的亮子和暗子之间的差值均很小,偏离出厂值3000以上,则灯源极有可能老化,如果仅有一个通道的差值不在要求的范围内,则可能是此通道光度计室内的光学元件或电子元件出了故障。2.2.2参比测量和滤光器故障定期检查外观,看其表面是否有斑点、光圈。2.2.3波形故障光电二极管的故障可通过上述的Light/Dark检查、Offset/Gain调整以及日常工作数据和校验数据来综合判断。2.3外部和样品管道的故障分析仪外部故障难于发现和确认,但易于解决。2.3.1现场温度下降2000年8月,H2S/SO2尾气分析仪工作不稳定,测量数据经常突变,但校验数据良好,现场压力、温度等参数也与正常时相当。至2001年初,无论工艺上怎么配风,尾气烟囱都冒黄黑色的烟,此时现场温度有明显下降,怀疑样品管线内漏。经检查样品出入口,发现样品出口管线内漏,修复漏管后,尾气分析仪恢复正常。2.3.2滤光片的压力和温度原设计使用的仪表风压力为80Pa,分作二路,一路作为清零气体,另一路作为工作气源。工作气又分为三个支路,其中一路用于打开样品入口阀;另二路提升校正滤光器,它对气源压力要求不高(<0.2MPa),过大的压力反而对滤光片造成极大的冲击,致使其移位和边缘破碎,产生测量偏差。同时,清零气体的那一路,也因为压力过大将流量计堵头冲开(处理多次均无效果),造成空气外漏。如果进入样品室的清零气压力不够,不能有效清除样品室中的残样,清零时表现出反应迟滞、Offset值变化大,后者直接导致测量值的跳跃性变化。对此,在工作气和清零气的气源入口处分别加一个减压器,工作气按照满足样品入口阀打开的需要设定在0.31MPa,较原来已大大减小了对滤光器的冲击;清零气那一路流量计被减压器取代,以保证有足够的压力清洗样品室。3故障诊断过程以上所列举的是自1998年投产以来,4620B尾气分析仪在使用时出现的几例典型故障,实际应用中,