Wie die Überwachung von Industriestaub und -gas die Prozesssicherheit unterstützt

Staub und gefährliche Gase sind in vielen industriellen Prozessen vorhanden, von der Zement- und Stahlherstellung über die chemische Verarbeitung, Energieerzeugung, Raffination bis hin zur Abfallbehandlung.

Wenn sich Staub- oder Gaskonzentrationen unerwartet ändern, kann dies auf Geräteausfälle, anormale Verbrennung, Leckagen, schlechte Filtration oder andere Prozessbedingungen hinweisen, die Aufmerksamkeit erfordern.

Aus diesem Grund ist die Überwachung von Industriestaub und -gas nicht nur eine Funktion zur Emissionskontrolle. Sie kann auch nützliche Informationen für die Prozesssicherheit, den Geräteschutz und die Früherkennung von Fehlern liefern.

1. Warum Industriestaub und -gas überwachen?

Industrielle Prozesse können Partikel und verschiedene Gase erzeugen.

Beispiele hierfür sind:

• Verbrennungsgase

• Prozessgase

• saure Gase

• Kohlenwasserstoffe

• Staub

• Feine Partikel

• Verbrennungsprodukte

Ohne kontinuierliche Messung können Konzentrationsänderungen unbemerkt bleiben, bis sie zu einem größeren betrieblichen oder umweltbezogenen Problem werden.

Die kontinuierliche Überwachung liefert den Prozessmannschaften Informationen darüber, was in Abgasströmen und anderen überwachten Bereichen vor sich geht.

2. Staubüberwachung und Geräteschutz

Die Staubkonzentration kann nützliche Informationen über den Zustand von Filtrations- und Emissionskontrollgeräten liefern.

Beispielsweise kann ein plötzlicher Anstieg des Staubes nach einem Filter auf Folgendes hinweisen:

• Filterschäden

• Filterleckagen

• Schlechte Abdichtung

• Anormale Prozessbedingungen

• Probleme bei der Staubabscheidung

Die Früherkennung ermöglicht es den Betreibern, das Problem zu untersuchen, bevor es zu größeren Geräte- oder Umweltproblemen führt.

Die Staubüberwachung kann daher als Teil einer umfassenderen Strategie zur Überwachung des Gerätezustands eingesetzt werden.

3. Gasüberwachung für die Prozesssicherheit

Gasanalysatoren können spezifische Komponenten in Prozess- oder Abgasen messen.

Je nach Anwendung können die Messungen Folgendes umfassen:

• Sauerstoff

• Kohlenmonoxid

• Kohlendioxid

• Schwefelverbindungen

• Stickoxide

• Kohlenwasserstoffe

• Andere prozessspezifische Gase

Der richtige Gasanalysator hängt vom Prozess, dem Zielgas, dem Konzentrationsbereich, der Temperatur, dem Druck und den Probenbedingungen ab.

4. Erkennung anormale Prozessbedingungen

Änderungen der Gaskonzentration können manchmal auf eine Änderung des Prozesses selbst hinweisen.

Beispielsweise können unerwartete Änderungen des Sauerstoff- oder Kohlenmonoxidgehalts auf eine Änderung der Verbrennungsbedingungen hinweisen.

Ebenso kann eine anormale Kohlenwasserstoffkonzentration auf eine Prozessleckage oder eine andere unerwünschte Freisetzung hinweisen.

Die Messung identifiziert nicht automatisch die Ursache. Stattdessen liefert sie ein frühes Signal, das mit anderen Prozessmessungen kombiniert werden kann.

5. Staub- und Gasdaten sollten zusammen verwendet werden

Ein einzelner Messpunkt liefert selten das vollständige Bild.

Beispielsweise kann die Staubkonzentration zusammen mit Folgendem ausgewertet werden:

• Gasfluss

• Temperatur

• Druck

• Sauerstoffkonzentration

• Verbrennungsbedingungen

• Filterdifferenzdruck

Dies schafft ein vollständigeres Bild des Prozesses.

6. Kontinuierliche Emissionsüberwachung

Kontinuierliche Emissionsüberwachungssysteme, allgemein bekannt als CEMS, werden zur kontinuierlichen Messung ausgewählter Schadstoffe oder Prozessparameter in industriellen Abgasströmen verwendet.

Je nach Anwendung und behördlichen Anforderungen können CEMS Gase und andere emissionsbezogene Parameter überwachen.

Die kontinuierliche Messung bietet mehrere Vorteile:

• Schnellere Erkennung von abnormalen Emissionen

• Bessere Sichtbarkeit der Prozessbedingungen

• Konsistentere Daten

• Unterstützung der Umweltkonformität

• Schnellere Reaktion auf Geräteprobleme

Die genauen erforderlichen Parameter hängen vom Prozess und den geltenden Vorschriften ab.

7. Gefährliche Industrieumgebungen

Einige Überwachungsgeräte müssen in rauen oder gefährlichen Umgebungen betrieben werden.

Wichtige Überlegungen können sein:

• Umgebungstemperatur

• Prozesstemperatur

• Staubkonzentration

• Korrosive Gase

• Luftfeuchtigkeit

• Gefahrenbereichsklassifizierung

• Gehäuseschutz

• Sensormaterial

• Wartungsanforderungen

In explosionsgefährdeten Bereichen installierte Geräte erfordern möglicherweise eine entsprechende Zertifizierung für die jeweilige Zone und Anwendung.

Die Auswahl sollte daher die gesamte Installationsumgebung berücksichtigen und nicht nur den Messbereich.

8. Wo wird Staub- und Gasüberwachung eingesetzt?

Die Überwachung von Industriestaub und -gas ist in vielen Sektoren zu finden.

Zementwerke

Die Staubüberwachung kann zur Verfolgung von Partikelemissionen und der Filterleistung in der Nähe von Öfen und anderen Prozessanlagen eingesetzt werden.

Stahlherstellung

Die Gasüberwachung kann in der Nähe von Öfen, Verbrennungssystemen und der Prozessgasbehandlung eingesetzt werden.

Energieerzeugung

Staub- und Gasmessungen können die Verbrennungsüberwachung und die Emissionskontrolle unterstützen.

Chemiewerken

Die Gasanalytik kann zur Überwachung von Prozessbedingungen und zur Erkennung von Änderungen der Gaszusammensetzung beitragen.

Öl und Gas

Die Gasdetektion und Prozessanalyse sind in der Nähe von Kohlenwasserstoffhandhabungs- und -verarbeitungssystemen wichtig.

Abfallverbrennung

Die kontinuierliche Überwachung kann zur Verfolgung der Verbrennung und Emissionen aus Abfallbehandlungsprozessen beitragen.

9. Was ist bei der Auswahl eines Staubmonitors zu beachten?

Wichtige Auswahlfaktoren sind:

• Staubkonzentrationsbereich

• Partikeleigenschaften

• Gastemperatur

• Gasfeuchtigkeit

• Strömungsbedingungen

• Größe des Kanals oder Kamins

• Installationsort

• Erforderliche Reaktionszeit

• Anforderungen an explosionsgefährdete Bereiche

• Kalibrierungs- und Wartungsanforderungen

Verschiedene Messtechnologien können für trockene, nasse, Hochtemperatur- oder stark variable Gasströme geeignet sein.

10. Was ist bei der Auswahl eines Gasanalysators zu beachten?

Beginnen Sie mit dem Zielgas und dem erforderlichen Messbereich.

Berücksichtigen Sie dann:

• Gaszusammensetzung

• Konzentrationsbereich

• Druck

• Temperatur

• Feuchtigkeit

• Korrosive Komponenten

• Probenaufbereitung

• Reaktionszeit

• Erforderliche Genauigkeit

• Gefahrenbereichsklassifizierung

• Kommunikationsschnittstelle

Das Probensystem kann genauso wichtig sein wie der Analysator selbst, insbesondere wenn das Prozessgas Feuchtigkeit, Staub oder korrosive Komponenten enthält.

11. Verbindung von Überwachungsdaten zur Prozesssteuerung

Moderne Überwachungssysteme können Messgeräte mit Anlagenautomatisierungssystemen verbinden.

Je nach Installation können Daten über Folgendes übertragen werden:

• 4–20 mA

• HART

• Modbus

• Industrial Ethernet

• Andere Anlagenkommunikationsprotokolle

Die Messdaten können dann über eine DCS-, SPS-, SCADA- oder Asset-Management-Plattform angezeigt werden.

Dies ermöglicht es den Betreibern, Änderungen der Staub- und Gasbedingungen neben anderen Prozessvariablen zu sehen.

12. Von der Emissionsüberwachung zur Prozesssicherheit

Die Rolle der industriellen Überwachung erweitert sich über die regulatorische Berichterstattung hinaus.

Das Überwachungssystem ersetzt nicht die Verfahren zur Prozesssicherheit, Gaswarnsysteme oder das Urteilsvermögen des Bedieners. Stattdessen liefert es zusätzliche Messdaten, die schnellere und fundiertere Entscheidungen unterstützen können.

Schlussfolgerung

Die Überwachung von Industriestaub und -gas kann sowohl das Umweltmanagement als auch die Prozesssicherheit unterstützen.

Die kontinuierliche Messung kann frühe Informationen liefern über:

• Filterprobleme

• Anormale Verbrennung

• Prozessänderungen

• Gaslecks

• Emissionssteigerungen

• Geräteprobleme

Eine vollständige Überwachungslösung kann Staubanalysatoren, Gasanalysatoren, Durchflussmesser, Drucktransmitter und Temperaturinstrumente liefern.

Das richtige System hängt von den Prozessbedingungen, den Zielsubstanzen, dem Messbereich, der Installationsumgebung und den geltenden Anforderungen ab.

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Wenn Sie ein Projekt zur Überwachung von Industriestaub oder -gas planen, geben Sie das Prozessmedium, den Messpunkt, die Temperatur, den Druck und den Zielgas- oder Staubbereich für eine Konfigurationsprüfung an.