Hintergrund

Die Tierfutterverarbeitung Mars in Verdun betreibt ihre Kesselräume nach den Normen der lokalen Zertifizierungsbehörden und den einheitlichen europäischen Normen DIN EN 12952 und 12953. Dies entspricht auch den zuvor geltenden "Technical Steam Directives" (TRD).

Die Verarbeitungsanlage hat entsprechend den einschlägigen Anforderungen [1-5] spezielle Maßnahmen für 72 Stunden unbeaufsichtigten Betrieb des Kesselraums entwickelt. Wenn eine Verschmutzung mit Fetten, Ölen und Fetten (FOG-Fats, Oil and Grease) im Recyclingkondensat auftritt, ist ein zuverlässiges System erforderlich, um zu verhindern, dass diese Verschmutzung in den Dampferzeuger gelangt. Durch die Online-Überwachung wird die praktische Funktionalität des Systems verbessert und die Befehle zur automatischen Entlassung von verunreinigtem Kondensat ausgestellt.

Die von den Kesselherstellern veröffentlichten Produktspezifikationen stellen fest, dass kein organischer Schadstoff in dem Wasser des Kessels und dem zurückgegebenen Kondensat enthalten darf.

Obwohl das Versorgungswasser in der Wasserversorgung des Kessels aus einem kontrollierten Prozess stammt, kann das zurückgegebene Kondensat während des Wärmeaustauschs kontaminiert sein und muss daher genau überwacht werden.

Früher wurden UV-Sensoren verwendet, um organische Verschmutzung im Kondensatwasser zu erkennen, aber diese Methode wurde aufgrund ungenauer Messergebnisse und zu hoher Wartungsanforderungen abgeschafft.

Wenn der Anteil an Partikeln im Kondensatwasser zu hoch ist, stört dies nicht nur die optische Messung, sondern sammelt sich auch an den optischen Fenstern und muss das optische Fenster mehrmals täglich gereinigt werden. Darüber hinaus sind die UV-Sensoren nicht empfindlich genug, um niedrige Konzentrationen von organischen Stoffen in kondensiertem Wasser zu erkennen.

　　Lösung

Konventionelle Sensoren können keine organischen Verschmutzungen effektiv erkennen, während der Total Organic Carbon TOC-Analysator den Anwendern eine umfassende Lösung zur Überwachung organischer Stoffe bietet. Der TOC-Analysator kann nicht nur jede Art von organischem Material erkennen, sondern auch in ein Produktionssystem integriert werden, um eine schnelle Online-Analyse durchzuführen. Gleichzeitig spielt die automatische Überwachungssystem eine entscheidende Rolle, ob es erfolgreich ist oder nicht, und ob die Ausfallzeiten auf ein Minimum reduziert werden können.

Die erhöhte Temperatur des Kondensatwassers ist häufig durch Partikeln verunreinigt, die durch Rohrkorosion entstehen (siehe Abbildung 1), und kann auch Chemikalien enthalten, die für die Erhaltung von Kesseln verwendet werden. Der pH-Wert des Kondensatwassers liegt im neutralen bis alkalischen Bereich.

In der Verarbeitungsstätte von Mars wurden große Mengen an scheinbar rostähnlichen Partikeln im Kondensatwasser entdeckt. Obwohl diese Partikel keine organischen Schadstoffe sind, können sie sich im Analyzer absetzen und die Leitungen verstopfen, was die Analyse beeinflusst.

Daher ist die Probenvorbereitung für die Anwendung in diesem Artikel von entscheidender Bedeutung, um die Genauigkeit und Robustheit der Analyserergebnisse zu gewährleisten. Die Fertigungsanlage entschied sich, den Sievers*M9 Online-TOC-Analyzer zu testen, der sich bei der Kondensationsüberwachung als effektiv erwiesen hat, und die Proben entsprechend den spezifischen Anforderungen dieser Anwendung vorzubereiten.

Der Sievers M9 TOC-Analyzer wurde zum Test eines gemeinsam mit einem Ingenieurunternehmen entwickelten Probenvorbereitungsfiltrationsprozesses entwickelt. Der Filtrationsprozess hat folgende Merkmale:

• Widerstand gegen hohe Temperaturen bis 150 °C • Widerstand gegen hohen Druck bis 60 bar

• Professionelle Filterkomponenten aus Edelstahl, robust und resistent gegen Säure-Alkali-Korrosion

• Schnellkreisfilter mit Selbstreinigungsfunktion, wodurch Wartungsanforderungen gering sind

• Filterkörperöffnungen von 1 µm bis 200 µm sind für verschiedene Anwendungen verfügbar. In diesem Versuch wurden 5 µm Filterelemente verwendet (siehe Abbildung 5).

• Filterflussüberwachung

• Umkehrspülfilter und Filterrohrfunktion (optional)

• DOC-Filter oder Kühlrohr im Filterstrom (optional)

• Kleines Gerät (siehe Abbildung 2)

Der Sievers M9 TOC-Analyzer verwendet eine speziell von Sievers entwickelte Membran-Leitungsprüftechnik, die die Genauigkeit der Messungen gewährleistet [6,7]. Durch die Verwendung einer luftdurchlässigen Membran lässt sich nur das durch die Oxidation von organischen Stoffen erzeugte Kohlendioxid durch die Membran hindurchfahren, um zu verhindern, dass andere oxidative Nebenprodukte die Messung stören und somit genaue Messergebnisse liefern (siehe Abbildung 4). Der Sievers M9 TOC-Analyzer bietet die Vorteile einer geringen Wartungsanforderung, einer langen Kalibrierungsstabilität und einer hohen Genauigkeit bei der Messung von äußerst niedrigen Konzentrationen von organischem Material, was es zum idealen Überwachungsgerät für die Rückgewinnung von Kondensatwasser macht. Zu den Vorteilen dieses Analyzers gehören: keine Messluft, geringer Reagenzverbrauch im kontinuierlichen Betrieb, kurze Messzeiten, kleines Volumen und einfache Bedienung.

　　Schlussfolgerungen

Der Online-TOC-Analyzer Sievers M9 bietet stabile und präzise Messdaten für die Überwachung von Rückgewinnungskondensaten mit niedrigen Konzentrationen von 30 bis 60 ppb TOC.

Die Verwendung von Upstream-Probenfiltration und TOC-Analyse kann die Wartungskosten erheblich senken, die Messempfindlichkeit verbessern und die Ausfallzeiten verkürzen, was UV-Sensoren nicht tun können. Unsere Empfehlung für Wartungsarbeiten besteht darin, das gesamte Filtersystem innerhalb der vorgeschriebenen Zeit (alle 1-3 Monate) mit 0,1 M HCl zu spülen.

Mit einem Schnellkreisfilter ist die Probenvorbereitung einfach, zuverlässig und wartungsarm. Trotz des hohen Partikelgehalts im Filter ist der Filterfluss dank der von den Filterherstellern entworfenen Selbstreinigungsfunktion deutlich höher als die von den Analysatoren benötigten 50 ml/min. Wir fanden heraus, dass ein Filterelement mit einem Durchmesser von 5 µm ausreicht, um ein Verstopfen des Analyzers zu verhindern.

Die Testergebnisse haben gezeigt, dass der Sievers M9 TOC-Analyzer mit einer Probenfilterung ein zuverlässiges Überwachungssystem ist, das die Verunreinigung organischer Stoffe im zurückgewonnenen Kondensat effektiv überwachen kann und jede anspruchsvolle Probe in der Verarbeitungsanlage von Mars überwachen kann. Der Sievers M9 TOC-Analysator und die Filteranlage sind während des Testbetriebs fehlerfrei und wartungsfrei und liefern zuverlässige und genaue Messdaten für die Verarbeitungsanlage, um einen reibungslosen Betrieb der Produktionsanlagen sicherzustellen.

　　Referenzen

[1]:Wasserrohrkessel und Hilfsanlagen-Teil 12:Anforderungen an die Wasserzufuhrwasser- und Wasserqualität des Kessels; Deutsche Fassung EN 12952-12:2003.

[2]:Schalenkessel - Teil 10: Anforderungen an die Qualität des Kesselzufuhrwassers und des Kesselwassers; Deutsche Fassung EN 12953-10:2003.

[3]:Abschnitt 2 TRD 604 Blatt 2–Zusätzliche Anforderungen an die Ausrüstung der Dampfkesselanlage(Außer Kraft am 1.Januar 2013 durch die Bek.vom 17.Oktober 2012(GMBl S.902)).

[4]:Wasserrohrkessel und Hilfsanlagen-Teil 7:Anforderungen an die Ausrüstung des Kessels; Deutsche Fassung EN 12952-7:2012.

[5]:Schalenkessel - Teil 6: Anforderungen an die Ausrüstung des Kessels; Deutsche Fassung EN 12953-6:2011.

ASTM E2656-16 Standardpraxis für Echtzeitfreisetzungsprüfung von pharmazeutischem Wasser für das Attribut des gesamten organischen Kohlenstoffs.

[7]:Standardmethoden zur Untersuchung von Wasser und Abwasser, 23. Ausgabe, 2017, 5310 Total Organic Carbon (TOC).