基于光和光的h

基于光和光的h

對(duì)于任何正在進(jìn)行的robot消費(fèi)裝置，廢水hs-so2在線分析儀都是一個(gè)重要的部件。尾氣在線分析儀的主要功能是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)尾氣中H2S和SO2的濃度,工藝上將其測(cè)量結(jié)果反饋到燃燒爐的配風(fēng)調(diào)節(jié)中,使H2S和O2維持在合適的化學(xué)計(jì)量系數(shù)以使產(chǎn)生的尾氣中的兩種反應(yīng)物(H2S和SO2)都明顯出現(xiàn)并保持改良克勞斯工藝的2∶1的比例,從而提高整個(gè)克勞斯制硫裝置的硫回收率,大大降低了尾氣中SO2的排放量或尾氣處理裝置負(fù)荷,因此在硫磺回收工藝中使用和維護(hù)好尾氣在線分析儀具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。1光電線的測(cè)量AMETEK公司的4620B在線分析儀是基于物質(zhì)對(duì)紫外光具有選擇性吸收和朗伯-比爾定理而工作的,燈源的波長范圍在200～1000nm,利用雙波長進(jìn)行檢測(cè)。尾氣中的成分有:N2、O2、CO2、CO、Ar、水蒸汽、硫蒸氣、H2S、SO2、COS、CS2及其它。這些氣體中,前5種不吸收紫外光;H2S和SO2的吸收波長分別為228nm和280nm;CS2對(duì)這兩個(gè)波長的吸收度分別只達(dá)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,但它對(duì)228nm的光的吸收度達(dá)到H2S吸光度的53.6%,然而因?yàn)镃OS在尾氣中的體積含量極低(<0.05%),故其對(duì)測(cè)量的影響也可忽略;硫蒸氣對(duì)228nm和280nm的光的吸收都很強(qiáng),并且它是尾氣中唯一吸收326nm波長光的物質(zhì),儀器中采用除霧器來抑制硫蒸氣進(jìn)入樣品室,在160℃的樣品室中硫蒸氣幾乎不存在,即使有,也可采用計(jì)算的方法消除其干擾。這樣,280nm的光只被SO2吸收,228nm的光同時(shí)被H2S和SO2吸收,利用朗伯-比爾定理計(jì)算H2S和SO2的濃度:A=lgI0/I0e-μcl=μ·c·l(1)式中:A為物質(zhì)對(duì)特定波長的吸光度;I0為入射光的強(qiáng)度;μ為待測(cè)組分對(duì)特定波長光的摩爾吸收系數(shù);c為待測(cè)組分的摩爾分?jǐn)?shù);l為樣品室的長度。雖然H2S和SO2都吸收228nm的紫外光,但根據(jù)吸光度的加和性可得這兩種氣體對(duì)228nm光總的吸收度:A228=μH2S·cH2S·l+μSO2·cSO2·l(2)因此,只要先測(cè)出SO2的濃度就可計(jì)算出H2S的濃度。在4620B的實(shí)際測(cè)量中,SO2和H2S的體積分?jǐn)?shù)計(jì)算式為:cSO2(φ,%)=1.032×ASO2(3)cH2S(φ,%)=1.844×A228-0.527cSO2(4)以SO2的測(cè)量為例,在4620B的工作過程中,經(jīng)燈源發(fā)出的光經(jīng)過樣品室時(shí),波長為280nm的光被SO2部分吸收,光強(qiáng)度減弱;而365nm的光不被任何氣體吸收,光強(qiáng)度保持不變。此后,光路被分光鏡分成均勻的二路分別進(jìn)入測(cè)量通道和參比通道,這兩個(gè)通道中的濾光器分別對(duì)復(fù)合光進(jìn)行過濾處理,測(cè)量通道僅允許280nm的光通過,而參比通道也僅允許365nm的光到達(dá)光電管。光電管將光能轉(zhuǎn)換成電能,將此電流輸送到對(duì)數(shù)放大板、緩沖放大板,把電流信號(hào)變成電壓信號(hào)并放大輸入到中控室內(nèi)的控制器中進(jìn)行運(yùn)算處理,計(jì)算出SO2的濃度。當(dāng)樣品中SO2的濃度增加時(shí),到達(dá)測(cè)量光電管的光強(qiáng)變?nèi)?電流也隨之減小,輸出電壓上升;而參比通道不受濃度增加影響,電流和電壓輸出均不變,因此,測(cè)量通道和參比通道的輸出電壓的差值ΔU增大,吸光度和ΔU的關(guān)系為:A≈(ΔU+Offset)×Span(5)式中:Offset為補(bǔ)償;Span為量程系數(shù)。在測(cè)量中采用雙波長(測(cè)量波長和參比波長)可以消除光度計(jì)室前的光路誤差,如燈源老化或石英窗臟(無硫化物)造成的燈光偏弱,這些因素對(duì)兩個(gè)通道光強(qiáng)度的影響是相等的,計(jì)算時(shí)相互抵消。2常見的障礙分析2.1校差值-分量系數(shù)/標(biāo)準(zhǔn)外補(bǔ)償零位漂移(%):記錄前一天24次(可由用戶設(shè)定清零的間隔時(shí)間,一般每小時(shí)一次)清零中,零位漂移最大值和最小值之間的差異,此值越小越好,理想值為0。它在午夜24:00點(diǎn)更新。校正漂移(%):校正值與標(biāo)準(zhǔn)值之間的差異。量程系數(shù)(Span):平行測(cè)量中溫度、壓力等造成的偏差,理想值為1。此值直接參與濃度計(jì)算,計(jì)算結(jié)果與其成正比。補(bǔ)償(Offset):外補(bǔ)償,它是對(duì)測(cè)量通道和參比通道所有非吸收質(zhì)因素造成的電壓差異進(jìn)行補(bǔ)償,以降低測(cè)量誤差,理想值為0。此值在每次清零時(shí)更新,參與下一次的計(jì)算,因而,如果兩次清零的補(bǔ)償值相差甚大的話,測(cè)量值的變化也大。如果此值過大,應(yīng)清洗石英窗、調(diào)整Offset/Gain,必要時(shí)可作Light/Dark和Balance測(cè)試。以上幾個(gè)參數(shù)是判斷分析儀工作狀況的重要依據(jù)。2.2設(shè)備內(nèi)部組件的故障2.2.1燈光的穩(wěn)定性檢驗(yàn)最直觀的判斷方法是現(xiàn)場(chǎng)查看燈是否亮起,是否閃爍,光的強(qiáng)度降低沒有。此外,也可從數(shù)據(jù)趨勢(shì)記錄紙上判斷,如果曲線線條比平常粗,那么應(yīng)當(dāng)去查看燈光是否穩(wěn)定。有些燈光強(qiáng)弱不能用肉眼來分辨,只能定期進(jìn)行Light/Dark檢查。檢查時(shí),如果各個(gè)通道的亮子和暗子之間的差值均很小,偏離出廠值3000以上,則燈源極有可能老化,如果僅有一個(gè)通道的差值不在要求的范圍內(nèi),則可能是此通道光度計(jì)室內(nèi)的光學(xué)元件或電子元件出了故障。2.2.2參比測(cè)量和濾光器故障定期檢查外觀,看其表面是否有斑點(diǎn)、光圈。2.2.3波形故障光電二極管的故障可通過上述的Light/Dark檢查、Offset/Gain調(diào)整以及日常工作數(shù)據(jù)和校驗(yàn)數(shù)據(jù)來綜合判斷。2.3外部和樣品管道的故障分析儀外部故障難于發(fā)現(xiàn)和確認(rèn),但易于解決。2.3.1現(xiàn)場(chǎng)溫度下降2000年8月,H2S/SO2尾氣分析儀工作不穩(wěn)定,測(cè)量數(shù)據(jù)經(jīng)常突變,但校驗(yàn)數(shù)據(jù)良好,現(xiàn)場(chǎng)壓力、溫度等參數(shù)也與正常時(shí)相當(dāng)。至2001年初,無論工藝上怎么配風(fēng),尾氣煙囪都冒黃黑色的煙,此時(shí)現(xiàn)場(chǎng)溫度有明顯下降,懷疑樣品管線內(nèi)漏。經(jīng)檢查樣品出入口,發(fā)現(xiàn)樣品出口管線內(nèi)漏,修復(fù)漏管后,尾氣分析儀恢復(fù)正常。2.3.2濾光片的壓力和溫度原設(shè)計(jì)使用的儀表風(fēng)壓力為80Pa,分作二路,一路作為清零氣體,另一路作為工作氣源。工作氣又分為三個(gè)支路,其中一路用于打開樣品入口閥;另二路提升校正濾光器,它對(duì)氣源壓力要求不高(<0.2MPa),過大的壓力反而對(duì)濾光片造成極大的沖擊,致使其移位和邊緣破碎,產(chǎn)生測(cè)量偏差。同時(shí),清零氣體的那一路,也因?yàn)閴毫^大將流量計(jì)堵頭沖開(處理多次均無效果),造成空氣外漏。如果進(jìn)入樣品室的清零氣壓力不夠,不能有效清除樣品室中的殘樣,清零時(shí)表現(xiàn)出反應(yīng)遲滯、Offset值變化大,后者直接導(dǎo)致測(cè)量值的跳躍性變化。對(duì)此,在工作氣和清零氣的氣源入口處分別加一個(gè)減壓器,工作氣按照滿足樣品入口閥打開的需要設(shè)定在0.31MPa,較原來已大大減小了對(duì)濾光器的沖擊;清零氣那一路流量計(jì)被減壓器取代,以保證有足夠的壓力清洗樣品室。3故障診斷過程以上所列舉的是自1998年投產(chǎn)以來,4620B尾氣分析儀在使用時(shí)出現(xiàn)的幾例典型故障,實(shí)際應(yīng)用中,