Fundo

A usina de processamento de rações para animais Mars, localizada em Verdun, na Alemanha, opera suas salas de caldeiras de acordo com as normas emitidas pelas autoridades de certificação locais e as normas europeias unificadas DIN EN 12952 e 12953. Isso também está em conformidade com as Diretivas Técnicas de Vapor (TRD) aplicadas anteriormente.

As instalações de processamento, de acordo com os requisitos relevantes [1-5], desenvolveram medidas especiais para o funcionamento da sala de caldeiras sem supervisão durante 72 horas. Se houver contaminação com gorduras, óleos e gorduras (FOG-Fats, Oil and Grease) na água condensada reciclada, é necessário um sistema confiável para evitar que a contaminação entre no gerador de vapor. A funcionalidade prática do sistema é melhorada pela monitorização on-line, que permite emitir instruções para a emissão automática de água condensada contaminada.

As especificações de produto emitidas pelos fabricantes de caldeiras exigem que a água fornecida e a água condensada retornada da caldeira não contenha poluentes orgânicos.

Embora o abastecimento de água na caldeira venha de um processo controlado, a condensação retornada pode estar contaminada durante a troca de calor e, portanto, deve ser monitorada de perto.

Anteriormente, o sistema de sensores ultravioletas foi usado para detectar a poluição orgânica na água condensada, mas esse método foi eliminado devido à imprecisão das medições dos sensores ultravioletas e aos requisitos de manutenção excessivos.

Se o teor de partículas no condensado for muito alto, não só interferirá com a medição óptica, mas também se acumulará na janela óptica, exigindo que a janela óptica seja limpa várias vezes por dia. Além disso, os sensores UV não são sensíveis o suficiente para detectar baixas concentrações de matéria orgânica na água condensada.

　　solução

Os sensores tradicionais não podem detectar a poluição orgânica de forma eficaz, enquanto o analisador TOC de carbono orgânico total oferece aos usuários uma solução abrangente de monitoramento de matérias orgânicas. O analisador TOC não só detecta qualquer tipo de matéria orgânica, mas também é integrado ao sistema de produção para uma análise on-line rápida. Ao mesmo tempo, o sucesso ou não do sistema de monitoramento automático pode reduzir o tempo de parada ao mínimo e a preparação de amostras também desempenha um papel fundamental.

A temperatura elevada da água condensada é frequentemente contaminada por partículas resultantes da corrosão da tubulação (ver Figura 1) e pode conter produtos químicos para conservação de caldeiras. O pH da água condensada está na faixa neutra a alcalina.

A fábrica da Mars encontrou grandes quantidades de partículas aparentemente ferrugentas na água condensada. Essas partículas, embora não sejam poluentes orgânicos, podem depositar e bloquear tubulações no analisador, afetando a análise.

Portanto, a preparação de amostras é essencial para as aplicações neste artigo, com o objetivo de garantir a precisão e a robustez dos resultados da análise. A fábrica decidiu testar o analisador TOC on-line Sievers*M9, que provou ser eficaz na área de monitoramento de condensação, e preparar as amostras de acordo com os requisitos específicos desta aplicação.

O objetivo do teste do analisador Sievers M9 TOC é testar o processo de filtragem de preparação de amostras desenvolvido pelo analisador Sievers em conjunto com uma empresa de engenharia. O processo de filtragem tem as seguintes características:

• Resistência a altas temperaturas até 150°C • Resistência a altas pressões até 60 bar

• Componente de filtro de aço inoxidável profissional, resistente e resistente à corrosão ácida e alcalina

• O filtro de ciclo rápido tem função de auto-limpeza, o que reduz os requisitos de manutenção

• O diámetro do filtro está disponível entre 1 µm e 200 µm para diferentes aplicações. Este ensaio utilizou um filtro de 5 µm (ver Figura 5).

• Função de monitoramento de fluxo de filtro

• Função de filtro de lavagem inversa e tubo de filtro (opcional)

• Filtro DOC ou tubo de refrigeração no fluxo de filtro (opcional)

• Equipamento compacto (ver Figura 2)

O analisador TOC Sievers M9 utiliza a tecnologia de detecção de condutividade de membrana desenvolvida pela Sievers para garantir a precisão das medições [6,7]. As técnicas de detecção de condutividade de membrana utilizam membranas permeáveis que permitem que apenas o dióxido de carbono gerado pela oxidação de matérias orgânicas passe por uma película fina para evitar que outros subprodutos da oxidação interferam com a medição e, portanto, podem fornecer resultados de medição precisos (ver Figura 4). O analisador TOC Sievers M9 oferece baixas necessidades de manutenção, longos períodos de estabilidade de calibração e alta precisão para medições de matérias orgânicas em concentrações extremamente baixas, tornando-o o equipamento de monitoramento ideal para a recuperação de água condensada. As vantagens deste analisador também incluem: a necessidade de medir o ar, o consumo mínimo de reagente em operação contínua, o curto tempo necessário para medir, o pequeno volume e a facilidade de operação.

　　conclusão

O analisador TOC on-line Sievers M9 fornece dados de medição estáveis e precisos para monitorar condensados reciclados em baixas concentrações de 30-60 ppb TOC.

Ao mesmo tempo, a utilização de filtragem de amostras a montante e análise de TOC pode reduzir drasticamente os custos de manutenção, melhorar a sensibilidade da medição e reduzir o tempo de parada, o que os sensores UV não podem fazer. Nossa recomendação para o trabalho de manutenção é lavar todo o sistema de filtragem com 0,1 M de HCl durante o período prescrito (a cada 1-3 meses).

Utilize filtros de circuito rápido para tornar a preparação de amostras simples, confiável e com baixos requisitos de manutenção. Apesar do alto teor de partículas no filtro, o fluxo do filtro ainda é muito superior aos 50 ml/min exigidos pelo analisador, graças à capacidade de limpeza própria projetada pelo fabricante do filtro. Descobrimos que o filtro com um orifício de 5 µm é suficiente para evitar que o analisador se bloqueie.

Os resultados dos testes demonstraram que o analisador TOC Sievers M9, com um dispositivo de filtragem de amostras, é um sistema de monitoramento confiável capaz de monitorar eficazmente a poluição de matéria orgânica na água condensada reciclada e qualquer amostra desafiadora nas fábricas de processamento da Mars. O analisador TOC e o dispositivo de filtragem Sievers M9 são livres de falhas durante a operação de teste e não requerem manutenção, fornecendo dados de medição confiáveis e precisos para as instalações de processamento, garantindo um funcionamento suave das instalações de produção.

　　Referências

[1]:Caldeiras de tubo de água e instalações auxiliares - Parte 12:Requisitos para a qualidade da água de alimentação da caldeira e da água da caldeira; Versão alemã EN 12952-12:2003.

[2]:Caldeiras de casca - Parte 10: Requisitos para a qualidade da água de alimentação da caldeira e da água da caldeira; Versão alemã EN 12953-10:2003.

[3]:Seção 2 TRD 604 Folha 2-Zusätzliche Anforderungen an die Ausrüstung der Steam Boiler Anlage(Não em vigor em 1 de janeiro de 2013 pela Bek.vom 17.Outubro de 2012(GMBl S.902)).

[4]:Caldeiras de tubo de água e instalações auxiliares - Parte 7: Requisitos para equipamentos para a caldeira; Versão alemã EN 12952-7:2012.

[5]:Caldeiras de casca - Parte 6: Requisitos para equipamentos para a caldeira; Versão alemã EN 12953-6:2011.

ASTM E2656-16 Prática padrão para testes de liberação em tempo real de água farmacêutica para o atributo de carbono orgânico total.

[7]:Métodos padrão para o exame da água e das águas residuais, 23ª edição, 2017, 5310 Carbono Orgânico Total (TOC).