威立雅Sievers分析儀
歐洲飼料加工廠對高溫回收冷凝水進行有機物監測
檢測樣品：冷凝水
檢測項目：TOC
方案概述：在飼料加工車間，蒸汽可用于多種工藝，如加熱、消毒和清潔、直接蒸汽處理產品。Mars公司加工廠的蒸汽應用還包括通過熱交換器來液化板油，因此有機物可能會以油脂的形式進入循環蒸汽。
背景
位于德國弗登市的Mars動物飼料加工廠按照當地認證機構頒布的標準和歐洲統一標準DIN EN 12952和12953運行其鍋爐房。這也符合以前應用的“技術蒸汽指導標準（TRD，Technical Steam Directives）”。
加工廠根據相關要求[1-5]，制定了72小時無人監督鍋爐房運行的特別措施。如果回收冷凝水中發生脂肪、油和油脂（FOG-Fats,Oil and Grease）污染，就需要可靠的系統來防止該污染進入蒸汽發生器。通過在線監測，該系統的實際功能得到增強，可以發出自動排放被污染冷凝水的指令。
鍋爐制造商發布的產品規格規定，鍋爐給水和返回的冷凝水中不可含有機污染物。
雖然鍋爐給水中的補給水來自受控工藝，但返回的冷凝水在熱交換過程中可能受到污染，因此必須對其嚴密監測。
以往用紫外傳感器的方案來檢測冷凝水中的有機物污染，但由于紫外傳感器的測量結果不準確且維護要求過高，這種方法已被淘汰。
如果冷凝水中的顆粒物含量過高，不但會干擾光學測量，還會堆積在光學窗口上，需要每天多次清潔光學窗口。此外，紫外傳感器不夠靈敏，無法檢測到冷凝水中的低濃度有機物。
解決方案
傳統的傳感器無法有效檢測有機物污染，而總有機碳TOC分析儀能夠為用戶提供全面的有機物監測解決方案。TOC分析儀不但能檢測出任何種類的有機物，還能整合到生產系統之中以便進行快速在線分析。同時，自動監測系統成功與否，能否將停產時間降到最短，樣品制備也起關鍵作用。
冷凝水的溫度升高，常被管道腐蝕所產生的顆粒物污染（見圖1），還可能含有養護鍋爐用的化學物質。冷凝水的pH值在中性至堿性范圍內。
Mars公司加工廠發現冷凝水中有大量的貌似鐵銹的顆粒物。這些顆粒物雖然不是有機污染物，但會在分析儀中沉積和堵塞管路，從而影響分析。
因此，對于本文中的應用來說，樣品制備至關重要，旨在確保分析結果的準確性和穩健性。加工廠決定試用已被證明在冷凝水監測領域卓有成效的Sievers*M9在線型TOC分析儀，并按照本應用的特定要求來制備樣品。
試用Sievers M9 TOC分析儀的目的是測試Sievers分析儀與一家工程公司聯合建立的樣品制備過濾工藝。過濾工藝具有以下特點：
•耐高溫達150°C•耐高壓達60 bar
•專業采用不銹鋼過濾器組件，堅固耐用，耐酸堿腐蝕
•快速循環過濾器具有自清潔功能，因而維護要求低
•濾芯孔徑有1µm至200µm多種選擇，可滿足不同應用。本試用使用5µm濾芯（見圖5）
•帶濾液流量監測功能
•反向沖洗過濾器和濾液管功能（可選）
•濾液流中的DOC過濾器或冷卻盤管（可選）
•設備體積小巧（見圖2）
Sievers M9 TOC分析儀采用Sievers專業研發的膜電導檢測技術，能夠確保測量的準確性[6,7]。膜電導檢測技術使用透氣膜，只允許有機物氧化所產生的二氧化碳通過薄膜，以防止其它氧化副產物干擾測量，因此能夠提供準確的測量結果（見圖4）。Sievers M9 TOC分析儀具有維護要求低、校準穩定期長、極低濃度有機物測量的準確性高等優點，從而成為回收冷凝水的理想監測設備。此款分析儀的優點還包括：無需儀表空氣、連續運行時試劑消耗極少、測量所需的時間短、體積小巧、操作便捷等。
結論
Sievers M9在線型TOC分析儀提供穩定且精確的測量數據，適用于監測30-60 ppb TOC的低濃度回收冷凝水。
同時采用上游樣品過濾和TOC分析，可以大大降低維護成本、提高測量靈敏度、縮短停產時間，而這些都是紫外傳感器無法做到的。我們對維護工作的建議是，在規定的時間內（每1-3個月）用0.1M HCl沖洗整個過濾系統。
使用快速回路過濾器，使樣品制備變得簡便、可靠、維護要求低。盡管濾液中的顆粒物含量高，但濾液流量仍遠高于分析儀所要求的50毫升/分鐘，這得益于過濾器制造商設計的自行清理功能。我們發現，5µm孔徑的濾芯足以防止分析儀堵塞。
試用結果證明，Sievers M9 TOC分析儀搭配樣品過濾裝置，是一款性能可靠的監測系統，能夠有效監測回收冷凝水中的有機物污染，也能監測Mars公司加工廠的任何具有挑戰性的樣品。Sievers M9 TOC分析儀和過濾裝置在試運行期間均沒故障，且無需維護，為加工廠提供了可靠、準確的測量數據，確保了生產設備平穩運行。
參考文獻
[1]:Water-tube boilers and auxiliary installations-Part 12:Requirements for boiler feedwater and boiler water quality;German version EN 12952-12:2003.
[2]:Shell boilers-Part 10:Requirements for boiler feedwater and boiler water quality;German version 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]:Water-tube boilers and auxiliary installations-Part 7:Requirements for equipment for the boiler;German version EN 12952-7:2012.
[5]:Shell boilers-Part 6:Requirements for equipment for the boiler;German version EN 12953-6:2011.
[6]:"ASTM E2656-16 Standard Practice for Realtime Release Testing of Pharmaceutical Water for the Total Organic Carbon Attribute".
[7]:Standard Methods for the examination of water and wastewater,23rd edition,2017,5310 Total Organic Carbon(TOC).
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