Home
BLIJF OP DE HOOGTE
Meld u nu aan voor onze maandelijkse nieuwsbrief.
Uw adres wordt nooit aan derden doorgegeven.
Lees onze privacyverklaring.

       

ARTIKEL
Brandgevaar bij sproeidrogers Smeulend product snel detecteren met behulp van CO-detectie
Download dit artikel als pdf
Is uw adres bekend, dan wordt de pdf meteen geopend, anders krijgt u een link toegestuurd.
Ook ontvangt u onze volgende nieuwsbrief.

Brandgevaar bij sproeidrogers

Smeulend product snel detecteren met behulp van CO-detectie

Branden en explosies vormen bij sproeidrogen in de zuivelindustrie een reŽel gevaar. Incidenten uit het verleden leren dat in de meeste gevallen de oorzaak van de branden rechtstreeks terug te voeren is op zelfontbrandingsprocessen van afzettingen binnen de drooginstallatie. Meerdere procesbeheersende controlemaatregelen, zoals het bewaken van het sproeibeeld van de nozzles, temperatuurbewaking en het proberen te voorkomen van stoflagen, blijken niet afdoende om het risico naar een gewenst niveau te krijgen. Explosies blijken veelal een gevolg van de brand te zijn, niet andersom. Dergelijke incidenten kunnen echter toch worden voorkomen: met een methode die zelfontbranding detecteert in een vroeg stadium, voordat het tot een open brand komt.

Afhankelijk van het vocht- en vetgehalte en de luchtstroom vormen smeulnesten solide en compacte structuren waaraan steeds nieuw product zal hechten. Vanwege de slechte diffusie van zuurstof door de poriŽn zal het smeulnest van binnen naar buiten langzaam groter worden. Diverse tests hebben uitgewezen dat kleine smeulende brokjes van zuivelproducten een relatief lage oppervlaktetemperatuur hebben en dat ze daarom niet erg effectief zijn als ontstekingsbron voor een stof-luchtmengsel. De lage oppervlaktetemperatuur maakt dat deze brokjes lastig door infrarood sensortechnologie te detecteren zijn totdat ze uit elkaar breken en de hete kern een ontstekingsbron kan worden. In de regel zal een dergelijke compact gloeiende afzetting slechts een ontstekingsbron worden wanneer deze loskomt en onderin de toren of het fluidbed uiteenvalt. Dat uiteenvallen kan overigens ook gebeuren in andere, secundaire installatiedelen, bijvoorbeeld tijdens transport. Het is dan ook essentieel om smeulend product in een vroeg stadium te detecteren zodat passende maatregelen kunnen worden genomen.

Bedrijfsinformatie

EXPLOSIEVEILIGHEID Edwin Reijnen Smeulend product snel detecteren met behulp van CO-detectie Brandgevaar bij sproeidrogers Branden en explosies vormen bij sproeidrogen in de zuivelindustrie een reŽel gevaar. Incidenten uit het verleden leren dat in de meeste gevallen de oorzaak van de branden rechtstreeks terug te voeren is op zelfontbrandingsprocessen van afzettingen binnen de drooginstallatie. Meerdere procesbeheersende controlemaatregelen, zoals het bewaken van het sproeibeeld van de nozzles, temperatuurbewaking en het proberen te voorkomen van stoflagen, blijken niet afdoende om het risico naar een gewenst niveau te krijgen. Explosies blijken veelal een gevolg van de brand te zijn, niet andersom. Dergelijke incidenten kunnen echter toch worden voorkomen: met een methode die zelfontbranding detecteert in een vroeg stadium, voordat het tot een open brand komt. infrarood licht doorlaat. Een lichtstraal die door de meetcel wordt geleid, zal zwakker worden in het gebied van bepaalde frequenties voordat deze de detector bereikt. Deze absorptie komt overeen met de CO-concentratie. Om de verschilmeting te versnellen, wordt gebruik gemaakt van Ďcross-flow modulationí: het monster van de luchtinlaat van de droger en van de uitlaatlucht worden afwisselend door de meetcel geleid. Zoals figuur 1 laat zien, worden beide monsters afwisselend met een frequentie van 1 Hz met een bepaalde stroomsnelheid naar de meetcel verzonden, door het continu schakelen van elektromagnetische kleppen. In het geval van een smeulnest in de sproeidroger zal het uitlaatgas meer CO bevatten dan het inlaatgas. De lichtintensiteit naar de infrarood detector wordt dan dus gemoduleerd, waarbij de grootte van de modulatie het resultaat van de meting bepaalt. Wanneer er een verschil is in geabsorbeerde energie tussen het inlaatgas en het uitlaatgas veroorzaakt dit een drukverandering in de optische cel en dit wordt gedetecteerd door een beweegbaar membraan. Het gemeten verschil wordt versterkt en uitgestuurd als een elektrisch signaal. Er zal geen membraanverplaatsing zijn wanneer de concentratie van het gemeten gas niet verandert tijdens een cyclus. Toepassing in de praktijk De drooginstallatie en het droogproces moeten goed worden bekeken om de juiste gasinnamepunten vast te stellen en een waarheidsgetrouw beeld van de processtromen te krijgen. De luchtmonsters moeten immers representatief zijn voor Ďalle lucht in = lucht uití, gemeten ten opzichte van het CO-gehalte. Logischerwijs heeft de uitgaande lucht 40 41 dat het product is van de thermische ontleding van zuivelproducten. Vanwege de hoge luchtdoorzet in drooginstallaties wordt de geproduceerde koolmonoxide echter dusdanig sterk verdund dat een uiterst gevoelige meting nodig is om kleine smeulbranden in een vroeg stadium op te kunnen sporen. Door de enorme volumestromen, tot wel 150.000 m≥/uur, kan een verhoging van het COgehalte van de drooglucht met minder dan 1 ppm al een aanwijzing zijn voor een smeulnest. Echter, als gevolg van contaminatie is het mogelijk dat de luchtinlaat naar de drooginstallatie reeds een aanzienlijk hogere concentratie koolmonoxide bevat, hetgeen zou kunnen leiden tot een vals alarm van het alarmsysteem. Dit probleem is op te lossen door middel van differentiŽle metingen tussen de luchtinlaat en de uitlaat, waarbij het verschil in de metingen resulteert in het in de droger werkelijk geproduceerde COgehalte. Meetprincipe De CO-meting is gebaseerd op de eigenschap dat CO het infrarood licht absorbeert op specifieke frequenties. Met NDIR (non dispersive infra red) is een meetprincipe beschikbaar dat geschikt is voor het detecteren van sporen koolmonoxide. Kleine gasmonsters worden continu op strategische plaatsen uit het droogproces naar een meetcel gepompt die Inregelen Na de installatie van de detectoren op de juiste plaatsen is een zorgvuldige inregeling van de detectie cruciaal om tot betrouwbare meetresultaten te komen. Bij het inregelen worden dan ook eerst de ingaande luchtstromen met hun retentietijd in beeld gebracht en worden de in- en uitlaat gesynchroniseerd. De CO-detectie wordt ingesteld op drie alarmniveaus, overeenkomstig de eisen van de eindgebruiker en de grootte van het droogproces. Het eerste alarmniveau is een waarschuwing aan de operator: ongewoon sterke toename CO-niveau. Het tweede niveau stopt het proces: gecontroleerd afdraaien. Het hoogste alarmniveau initieert automatische veiligheidsmaatregelen, zoals bijvoorbeeld blussing en een uitgebreide alarmering. Voor verschillende recepturen met hun bijbehorende luchtflows kan de COdetectie automatisch omschakelen naar ingestelde waarden. Voor service op afstand kan er een communicatiemodule worden ingebouwd. Naast de zuivelindustrie wordt de CO-detectie ook bij het sproeidrogen van koffie toegepast. ■ Edwin Reijnen is adviseur process safety bij VDL Industrial Products Afhankelijk van het vocht- en vetgehalte en de luchtstroom vormen smeulnesten solide en compacte structuren waaraan steeds nieuw product zal hechten. Vanwege de slechte diffusie van zuurstof door de poriŽn zal het smeulnest van binnen naar buiten langzaam groter worden. Diverse tests hebben uitgewezen dat kleine smeulende brokjes van zuivelproducten een relatief lage oppervlaktetemperatuur hebben en dat ze daarom niet erg effectief zijn als ontstekingsbron voor een stof-luchtmengsel. De lage oppervlaktetemperatuur maakt dat deze brokjes lastig door infrarood sensortechnologie te detecteren zijn totdat ze uit elkaar breken en de hete kern een ontstekingsbron kan worden. In de regel zal een dergelijke compact gloeiende afzetting slechts een ontstekingsbron worden wanneer deze loskomt en onderin de toren of het fluidbed uiteenvalt. Dat uiteenvallen kan overigens ook gebeuren in andere, secundaire installatiedelen, bijvoorbeeld tijdens transport. Het is dan ook essentieel om smeulend product in een vroeg stadium te detecteren zodat passende maatregelen kunnen worden genomen. Uiterst gevoelig Een vroege detectie van een smeulbrand, in het allereerste stadium, is mogelijk door de afvoerlucht van drooginstallaties te controleren op de aanwezigheid van koolmonoxide (CO), een gas een hoog dauwpunt, ofwel een hoog vochtgehalte. Omdat water een belangrijke interferent is voor de meting, moet dit vocht eerst worden verwijderd. Daarom ondergaat het luchtmonster in de kast diverse bewerkingen alvorens het naar de analyser gaat. Zo krijgen we een stabiel meetsignaal met minimale interferentie-effecten. Omdat luchtstromen die het droogproces ingaan verschillende retentietijden hebben en er volumetrische verschillen in de diverse procesdelen zijn, zijn er niet alleen correcties nodig op basis van flow control en flow mixing, maar is er ook een volumetrische compensatie. Dit garandeert dat de verschilmeting op het relatief zelfde tijdspunt wordt gedaan. Bovendien geeft dit een betrouwbare meting omdat de lucht van verschillende innamepunten niet altijd hetzelfde is. Een verschil in koolmonoxide in de innamelucht door externe bronnen (denk aan verkeer buiten de fabriek) wordt zo gecompenseerd omdat het aangeboden monster voor de meting gewogen is samengesteld. Door gebruik te maken van snelle analysers en op de achtergrond algoritmische berekeningen uit te voeren, wordt een stabiel ΔCO-signaal verkregen waaruit verstoringen zijn weggefilterd. ĎExplosies veelal het gevolg van brand, niet andersomí ĎSmeulnesten zijn lastig te detecterení Figuur 1: meetprincipe van CO-detectie In deze CO-detectiekast vindt de analyse van de monsters plaats. Deels zichtbaar zijn de luchtslangetjes, de gaskoeler, de PLC en de analyser Inlaatsonde waarmee het gas uit het proces naar de kast wordt gepompt Uitlaatsonde met daarop een vlinderklep die de sonde afsluit voor CIP-reiniging (= vocht!) en met een insitu (inwendig) filter Dit artikel is afkomstig uit Solids Processing Benelux www.solidsprocessing.nl © Vezor Media Solids Processing Nr. 3 - juni 2016 Solids Processing Nr. 3 - juni 2016
PROCES MEDIA
Solids Processing Fluids Processing MB Maintenance SchuettgutPortal
Ontvang onze nieuwsbrief
Nieuwsbrief archief
Volg ons
Linked
Service en contact
ContactDisclaimerPrivacyAdverterenInloggen controlpanel