Nền

Nhà máy chế biến thức ăn chăn nuôi Mars ở thành phố Verden, Đức, vận hành phòng nồi hơi của mình theo các tiêu chuẩn do cơ quan chứng nhận địa phương ban hành và các tiêu chuẩn thống nhất châu Âu DIN EN 12952 và 12953. Điều này cũng phù hợp với Tiêu chuẩn Hướng dẫn Hơi nước Kỹ thuật (TRD, Technical Steam Directives) đã được áp dụng trước đó.

Theo các yêu cầu liên quan [1-5], nhà máy chế biến đã thiết lập các biện pháp đặc biệt cho hoạt động của phòng nồi hơi không giám sát trong 72 giờ. Nếu ô nhiễm chất béo, dầu và mỡ (FOG-Fats, Oil and Grease) xảy ra trong nước ngưng tụ tái chế, một hệ thống đáng tin cậy là cần thiết để ngăn chặn ô nhiễm này xâm nhập vào máy phát hơi nước. Với giám sát trực tuyến, chức năng thực tế của hệ thống được tăng cường và các hướng dẫn có thể được đưa ra để tự động xả nước ngưng tụ bị ô nhiễm.

Thông số kỹ thuật sản phẩm do nhà sản xuất nồi hơi ban hành quy định rằng nước cấp cho nồi hơi và nước ngưng tụ trở lại không thể chứa các chất ô nhiễm hữu cơ.

Mặc dù nước bổ sung trong nước cấp lò hơi đến từ một quy trình được kiểm soát, nhưng nước ngưng tụ trở lại có thể bị ô nhiễm trong quá trình trao đổi nhiệt và do đó phải được giám sát chặt chẽ.

Trước đây, phương pháp sử dụng cảm biến UV để phát hiện ô nhiễm chất hữu cơ trong nước ngưng tụ, nhưng do kết quả đo lường của cảm biến UV không chính xác và yêu cầu bảo trì quá cao, phương pháp này đã bị loại bỏ.

Nếu hàm lượng hạt trong nước ngưng tụ quá cao, nó sẽ không chỉ can thiệp vào phép đo quang học mà còn tích tụ trên cửa sổ quang học, cần phải làm sạch cửa sổ quang học nhiều lần mỗi ngày. Ngoài ra, cảm biến UV không đủ nhạy để phát hiện nồng độ chất hữu cơ thấp trong nước ngưng tụ.

　　giải pháp

Các cảm biến truyền thống không thể phát hiện ô nhiễm chất hữu cơ một cách hiệu quả, trong khi máy phân tích TOC tổng số carbon hữu cơ có thể cung cấp cho người dùng một giải pháp giám sát chất hữu cơ toàn diện. Máy phân tích TOC không chỉ phát hiện bất kỳ loại chất hữu cơ nào mà còn tích hợp vào hệ thống sản xuất để phân tích trực tuyến nhanh chóng. Đồng thời, liệu hệ thống giám sát tự động có thành công hay không, liệu thời gian ngừng sản xuất có thể được giảm xuống mức tối thiểu hay không, việc chuẩn bị mẫu cũng đóng một vai trò quan trọng.

Nhiệt độ nước ngưng tụ tăng, thường bị ô nhiễm bởi các hạt vật chất do ăn mòn đường ống (xem Hình 1), và cũng có thể chứa các hóa chất để bảo dưỡng nồi hơi. Độ pH của nước ngưng tụ nằm trong phạm vi trung tính đến kiềm.

Nhà máy chế biến Mars đã phát hiện ra một lượng lớn các hạt có vẻ gỉ sét trong nước ngưng tụ. Những hạt vật chất này, mặc dù không phải là chất gây ô nhiễm hữu cơ, có thể lắng đọng và chặn đường trong máy phân tích, ảnh hưởng đến phân tích.

Do đó, đối với các ứng dụng trong bài viết này, việc chuẩn bị mẫu là rất quan trọng và được thiết kế để đảm bảo tính chính xác và mạnh mẽ của kết quả phân tích. Nhà máy chế biến đã quyết định thử nghiệm máy phân tích TOC loại trực tuyến Sievers * M9 đã được chứng minh là có hiệu quả trong lĩnh vực giám sát ngưng tụ và chuẩn bị mẫu theo các yêu cầu cụ thể của ứng dụng này.

Mục đích của việc thử nghiệm máy phân tích TOC Sievers M9 là để kiểm tra quy trình lọc chuẩn bị mẫu được thiết lập bởi máy phân tích Sievers kết hợp với một công ty kỹ thuật. Quá trình lọc có các tính năng sau:

• Nhiệt độ cao lên đến 150 ° C • Áp suất cao lên đến 60 bar

• Chuyên sử dụng các thành phần lọc bằng thép không gỉ, mạnh mẽ và bền, chống ăn mòn axit và kiềm

• Bộ lọc chu kỳ nhanh có chức năng tự làm sạch, do đó yêu cầu bảo trì thấp

• Khẩu độ của phần tử lọc có sẵn trong một loạt các lựa chọn từ 1 µm đến 200 µm, có thể đáp ứng các ứng dụng khác nhau. B5-05=giá trị thông số Kd, (cài 2)

• Với chức năng giám sát lưu lượng lọc

• Bộ lọc xả ngược và chức năng ống lọc (tùy chọn)

• Bộ lọc DOC hoặc cuộn dây làm mát trong dòng lọc (tùy chọn)

• Kích thước nhỏ gọn của thiết bị (xem Hình 2)

Máy phân tích TOC Sievers M9 sử dụng công nghệ phát hiện độ dẫn màng do Sievers phát triển chuyên nghiệp để đảm bảo độ chính xác của phép đo [6,7]. Công nghệ phát hiện độ dẫn màng sử dụng màng thoáng khí, chỉ cho phép carbon dioxide do oxy hóa các chất hữu cơ đi qua màng để ngăn chặn các sản phẩm phụ oxy hóa khác can thiệp vào phép đo, do đó có thể cung cấp kết quả đo chính xác (xem Hình 4). Máy phân tích TOC Sievers M9 có ưu điểm cao về yêu cầu bảo trì thấp, thời gian ổn định hiệu chuẩn dài và độ chính xác của phép đo nồng độ chất hữu cơ rất thấp, do đó trở thành thiết bị giám sát lý tưởng để thu hồi nước ngưng tụ. Ưu điểm của máy phân tích này còn bao gồm: không cần thiết bị đo không khí, tiêu thụ thuốc thử rất ít khi vận hành liên tục, thời gian đo ngắn, kích thước nhỏ, thao tác thuận tiện...

　　kết luận

Máy phân tích TOC loại trực tuyến Sievers M9 cung cấp dữ liệu đo lường ổn định và chính xác phù hợp để giám sát nồng độ nước ngưng tụ thu hồi thấp cho TOC 30-60 ppb.

Việc sử dụng đồng thời lọc mẫu ngược dòng và phân tích TOC có thể làm giảm đáng kể chi phí bảo trì, cải thiện độ nhạy đo lường và rút ngắn thời gian ngừng hoạt động mà các cảm biến UV không thể làm được. Lời khuyên của chúng tôi cho công việc bảo trì là xả toàn bộ hệ thống lọc với 0,1M HCl trong thời gian quy định (cứ sau 1-3 tháng).

Sử dụng bộ lọc vòng lặp nhanh để chuẩn bị mẫu dễ dàng, đáng tin cậy và yêu cầu bảo trì thấp. Mặc dù hàm lượng hạt cao trong bộ lọc, dòng chảy của bộ lọc vẫn cao hơn nhiều so với yêu cầu của máy phân tích là 50 ml/phút, nhờ chức năng tự làm sạch được thiết kế bởi nhà sản xuất bộ lọc. Chúng tôi thấy rằng các phần tử lọc với khẩu độ 5μm là đủ để ngăn chặn sự tắc nghẽn của máy phân tích.

Kết quả thử nghiệm đã chứng minh rằng máy phân tích TOC Sievers M9, kết hợp với bộ lọc mẫu, là một hệ thống giám sát hoạt động đáng tin cậy, có thể giám sát hiệu quả ô nhiễm chất hữu cơ từ nước ngưng tụ thu hồi cũng như bất kỳ mẫu thử thách nào từ nhà máy chế biến Mars. Máy phân tích TOC Sievers M9 và bộ lọc không gặp sự cố trong quá trình vận hành thử nghiệm và không cần bảo trì, cung cấp dữ liệu đo lường đáng tin cậy và chính xác cho nhà máy chế biến và đảm bảo hoạt động trơn tru của thiết bị sản xuất.

　　Tài liệu tham khảo

[1]: Nồi hơi ống nước và các thiết bị phụ trợ - Phần 12: Yêu cầu về chất lượng nước nồi hơi và nước nồi hơi; Phiên bản tiếng Đức EN 12952-12:2003.

[2]: Nồi hơi vỏ - Phần 10: Yêu cầu về chất lượng nước nồi hơi và nước nồi hơi; Phiên bản tiếng Đức EN 12953-10:2003.

[3]:Phần 2 TRD 604 Tờ 2 – Yêu cầu bổ sung về thiết bị của máy nướng hơi (không có hiệu lực vào ngày 1 tháng 1 năm 2013 bởi Bek.vom 17 tháng 10 năm 2012 (GMBl S.902)).

[4]: Nồi hơi ống nước và các thiết bị phụ trợ - Phần 7: Yêu cầu thiết bị cho nồi hơi; Phiên bản tiếng Đức EN 12952-7:2012.

[5]: Nồi hơi vỏ - Phần 6: Yêu cầu về thiết bị cho nồi hơi; Phiên bản tiếng Đức EN 12953-6:2011.

Thực hành tiêu chuẩn ASTM E2656-16 cho thử nghiệm giải phóng thời gian thực của nước dược phẩm cho thuộc tính carbon hữu cơ tổng cộng.

[7]: Phương pháp tiêu chuẩn để kiểm tra nước và nước thải, phiên bản thứ 23, 2017, 5310 Tổng carbon hữu cơ (TOC).