系统构成及工作原理分析

以某公司H2S/SO2比值分析仪为例，介绍其系统构成和工作原理。图11.14是H2S/SO2比值分析仪的系统结构图。

H2S/SO2比值分析仪由正压通风的电气箱、加热的样气箱和检测器箱三个主要部分组成。一个大口径密封的不锈钢管作为光路基座，它的一部分在样气箱内，一部分在检测器箱内并与样气箱连通，检测器箱与样气箱之间由石英玻璃窗在管内隔离。

图11.14　H2S/SO2比值分析仪系统结构图

分析仪的心脏部分是一个多波长、无散射的紫外分光光谱仪，其原理结构如图11.15所示。它测量4路互不干涉的紫外光吸收率，其中3路分别测量硫化氢、二氧化硫和含硫蒸气中硫的浓度，第4路波长作为参比基准，以补偿和修正由于石英窗不干净、光强变化和其他干扰对测量精度的影响。

图11.15　紫外可见分光光谱仪原理结构图(www.xing528.com)

在比值分析仪中，一束由氙灯发出的紫外闪烁光能通过样气室后再进入检测器。仪器完成一系列计算包括把测量吸收率转换成H2S和SO2的浓度量，H2S和SO2的测量值由背景含硫蒸气吸收率、样气温度和样气压力所修正。

该仪器光电检测器中有4个硅光电二极管，每个二极管前都有特定波长的滤光片。在测量周期内，各光电二极管检测到的紫外光能量转换成一个成比例的电流信号。然后，每个电流信号再转换成电压信号，输入到对数放大器，并修正分析器通道的零位偏移。放大后的模拟信号（-5~5 VDC）与光电管测量波长的吸收率数值成比例。最后，每个原始吸收率数据，都从检测器板送到控制器主板进行处理。4个信号中的3个是232、280、254 nm的测量信号，分别对应H2S、SO2、含硫蒸气的特征吸收波长，另一个是400 nm的参比信号。

在硫黄回收工艺流程的尾气中，氮、氧、二氧化碳、一氧化碳、氩和水是不吸收紫外线的，只有羰基硫（COS）、二硫化碳（CS2）和含硫蒸气是影响测量的潜在干扰因素，如图11.16所示。

图11.16　H2S、SO2、COS、CS2和Sv（硫蒸气）在紫外波段的特征吸收谱图

CS2在280 nm波长时，吸收系数是SO2的1/200，在232 nm波长时，吸收系数是H2S的1/100。因此，CS2的干扰可不考虑。COS在280 nm时没有吸收，但在232 nm波长处吸收系数为H2S的一半。所以样品中的COS会给H2S的测量结果带来正的偏差。如果工艺操作正常，样品中的COS含量不会超过0.05%，对测量结果影响不大。

硫蒸气对H2S的干扰是对SO2干扰的两倍。当尾气中H2S/SO2比值等于2∶1时，硫蒸气对比值的干扰可以忽略。但在实际的装置运行中，通常比值会偏离2∶1，硫蒸气的存在会对测量结果造成影响。在880-NSL尾气分析仪中，专门设置了测量硫蒸气的光路，从而解决了硫蒸气的干扰问题。