-
Verfahren und Vorrichtung zur Uberprüfung der Kesselspeisewässer
od. dgl. auf Zuckergehalt, insbesondere in Zuckerfabriken
lii Zuckerfabriken fitiden
sehr oft Kondensate zur Speisung der Kessel Verwendung. Diese Speisewässerkondensate,
die beim Eindampfen und Verkochen der Zuckersäfte entstehen, enthalten bekanntlich,
bedingt durch Überreißen und Rohrundichtigkeiten. zeitweise Zucker und rufen aus
diesem Grunde Schäden in den Kesselanlagen hervor. Es ist bekannt, daß sich bereits
1/500% Zuckergehalt in dem Speisewasser schon nachteilig auswirkt und zu Beschädigungen
der Kessel führen kann. Diese Schäden erfordern sehr oft Betriebsunterbrechungen
zur Durchführung der notwendigen Kessel reparaturen die sich unter Berüicksichtigung
der kampagnebedingten Arbeitsweise der Zuckerfabriken besonders nachteilig auswirken
können. Aus diesem Grund sind daher schon Verfahren und Vorrichtungen vorgeschlagen
worden, die eine Prüfung der Kondenswässer einer Zuckerfabrik auf Zuckergehalt ermöglichen
sollen.
-
Die bekannten Vorrichtungen dieser Art bestehen aus einem Analysenapparat
mit mehreren Gefäßen, denen das zu untersuchende Wasser wie auch die Reagenzien
mittels automatischer Steuerung zugeführt werden, so daß die Analysen in bestimmten
Zeitabständen durchgeführt werden können. Als bekannte Reagenzien verwendet man
reine Schwefelsäure und eine etwa 20%ige alkoholische Alphanaphthollösung, welche
dem zu untersuchenden Wasser in einem Reaktionsgefäß getrennt und meistens nacheinander
zugesetzt werden. Bei der
Anwesenheit von Zucker in sehr geringen
Mengen ergibt sich in dem Reaktionsgefäß bereits eine Farbreaktion in Form eines
schmalen violetten Ringes an der Berührungsstelle der Alphanaphthollösung mit der
untergemischten Schwefelsäure.
-
Diese bekannten Verfahren und Vorrichtungen sind jedoch für die Praxis
nur von untergeordneter Bedeutung geblieben. Es hat sich nämlich herausgestellt,
daß sowohl die verfahrensm,äßige als auch die operative Verwirklichung, vor allem
aber eine selbsttätige Durchführung der Analysen nach dieser sogenannten Alphanaphthol
methode keine hrauchbaren Ergebnisse erbrachten. Aus diesem Grund hat man daher
in der Praxis bei Untersuchungen dieser Art wieder weitgehend auf die Methode der
Prüfungen mittels Reagenzgläser zurückgegriffen. Die vor allem zeitraubenden und
umständlichen Nachteile dieser manuell durchgeführten Analysen sind jedoch ohne
weiteres erkennbar und bekannt.
-
Man hat daher auch schon andere Verfahrensarten vorgeschlagen, so
z. B. das Eindampfen des zu untersuchenden Wassers mit Temperaturen, die zum Karamelisieren
oder Verkohlen des im Wasser enthaltenen Zuckers ausreichen, oder die Anwendung
von polarisierten Lichtstrahlen. Jedoch auch diese Methoden haben sich, soweit bekannt,
in der Praxis nicht durchsetzen können.
-
Im Gegensatz zu der herrschenden Ansicht liegt der Erfindung die
Aufgabe zugrunde, das an sich bekannte Alphanaphtholverfahren so auszubilden, daß
einwandfreie Analysen auf Grund der bekannten Farbreaktionen möglich sind, und darüber
hinausgehend auch ein Verfahren zu entwickeln, das selbsttätige und laufende Untersuchungen
gewährleistet unter gleichzeitiger Schaffung einer für diese Analysen brauchbaren
und einfachen Apparatur.
-
Die angestellten Versuche und Überlegungen haben zu dem überraschenden
Ergebnis geführt, daß eine praktische und einwandfreie Anwendung der Alphanaphtholmethode
bisher voraussichtlich daran gescheitert ist, daß dem zu untersuchenden Wasser die
Reagenzien, Schwefelsäure und Alphanaphthol, getrennt (wie im übrigen auch bei dem
von Hand ausgeübten Reagenzglasverfahren) zugesetzt werden. Selbst wenn eine gute
Durchmischung dieser Reagenzien innerhalb des Reaktionsgefäßes erfolgt, ergibt sich
immer nur ein schmaler Farbring, der jeweils an unterschiedlichen Stellen und in
verschiedenen Höhen des Reaktionsgefäßes entsteht.
-
Eine einwandfreie selbsttätige Steuerung der einzelnen Teile des Analysengerätes,
insbesondere mittels Selenzelle, konnte daher auch bislang nicht stattfinden, so
daß die bekannten apperativen Vorshläe;e keine praktische Verwirklichung gefunden
hauben Außerdem ergab sich auch nochbeibestimmten Ausführungsarten der Nachteil,
daß der Alkohol der .\lphanaphthollösung an der Austrittsstelle aus dem entsprechenden
eagenzgefäß vor Eintritt in das lteaktionsgefäß mit der atmosphärischen Luft in
Verbindung trat, die Lösung daher auskristallisierte und sich dadurch die verhältnismäßig
engen Leitungsrohre zusetzen. Ebenso ist es von Bedeutung, daß nach Durchführung
einer Analyse vor Einleitung einer neuen Untersuchung das Reaktionsgefäß gut durchgespült
und gereinigt und damit alle vorhandenen Rückstände entfernt werden.
-
Diese Erkenntnisse haben bei dem neuen Verfahren zur Überprüfung
der Kesselspeisewässer od. dgl. auf Zuckergehalt, insbesondere in Zuckerfabriken,
durch qualitative Analysen mit Farbreaktion mittels Alphanaphthol und Schwefelsäure
dazu geführt, daß erfindungsgemäß dem vorzugsweise auf etwa 20 bis 30° C abgekühlten
Speisewasser in einem Reaktionsgefäß ein Gemisch von Schwefelsäure und Alphanaphthol
zugesetzt wird und daß nach einer bevorzugten Ausführung die im Reaktionsgefäß auftretenden
Verfärbungen in an sich bekannter Weise mittels einer das Reaktionsgefäß abtastenden
Selenzelle zur Auslösung von optischen und akustischen Warnsignalen dienen.
-
Von entscheidender Bedeutung ist daher, daß die an sich bekannten
Reagenzien nicht getrennt, sondern bereits als Gemisch dem lteaktionsgefäß zugeführt
werden. Hierdurch ergibt sich vor allem die fortschrittliche Wirkung, daß sich in
dem Reaktionsgefäß nicht ein jeweils an verschiedenen Stellen auftretender, verhältnismäßig
schmaler Farbring bildet, sondern daß sich die Farbreaktion über den ganzen Inhalt
des Gefäßes erstreckt. Die den Gefäßinhalt abtastende Selenzelle kann daher weitere,
an sich ebenfalls bekannte Steuerimpulse für ein Warnsignal usw. sicher und einwandfrei
auslösen.
-
Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens besteht noch darin, daß
das Füllen des Reaktionsgefäßes mit dem zu untersuchenden Speisewasser, die Zuführung
des Reagenzgemisches und die Entleerung des Reaktionsgefäßes nach jeder Analyse
in an sich bekannter Weise durch eine Schaltuhr bewirkt wird, welche die in den
einzelnen Zuflußuiid Abflußleitungen des Reaktionsgefäßes angeordneten Hähne elektrisch,
z. B. durch einen jedem Hahn zugeordneten Elektromotor, vorzugsweise kontinuierlich
periodisch steuert.
-
Mit der Überprüfung des Speisewassers auf Zuckergehalt ist zwecltmiillig
gleichzeitig oder nahezu gleichzeitig noch eine selbsttätige Analyse des gleichen
Speisewassers auf Alkalität mittels Phenolphthalein vorgesehen.
-
Die Überprüfungen des Speisewassers auf Zuckergehalt und gegebenenfalls
auch auf Alkalität werden zweckmäßig in den einzelnen Kondensatleitungen vor dem
Spei sewasserspeisekasten und/oder in der l)ruckleitung hinter der Speisepumpe unmittelbar
vor dem Kessel durchgeführt, so daß die entsprechenden Meß- und Anzeigevorrichtungen
in diesen Leitungen vorzusehen sind.
-
Es ist selbstverständlich ohne weiteres möglich an Stelle oder zusätzlich
zu der vorgesehenen selbsttätig auslöaenden Signalgabe, z. B. im Kesselhaus, daß
die jeweils in Frage kommenden Speisewasserleitungen, etsva durch elektrische Steuerung
von Sperrschiebern, Ventilen od dgl., bei Feststellung eines entsprechend hohen
Zuckergehaltes, wie an sich bekannt, selbsttätig aligeschiltet werden. Diese
Abschaltungen
können weiterhin gegebenanfalls mittels bekannter elektrischer Schaubilder oder
ähnlicher Mittel im Kesselhaus oder an anderen Stellen des Betriebes kenntlich gemacht
werden.
-
Die Figuren zeigen ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung nach
dem Erfindungsgedanken, die zur Ausübung des neuen Verfahrens dient, und die Figuren
lassen weitere neuartige und fortschrittliche Merkmale der Erfindung erkennen.
-
Fig. I zeigt eine Vorderansicht der Vorrichtung in Richtuna I)-J)
von Fig. 2 Fig. 2 ist eine Draufsicht in Richtung A-A der Fig. I, und Fig. 3 zeigt
eine Seitenansicht in RichtungE-E der Fig. 1.
-
Die in den zu überprüfenden Speisewasserleitungen angeordnete 3,feß-
und Anzeigevorrichtung ist zweckmäßig baulich zu einer Einheit zusammengefaßt und
in einem aufklappbaren schrankartigen Gehäuse untergebracht. Zur Abkühlung des zu
untersuchenden Speisewassers dient eine an sich bekannte Kühleinrichtung a. Von
dieser Kühleinrichtung gelangt das auf etwa 20 bis 300 abgekühlte Speisewasser in
ein Durchflußgefäß b. Dieses Gefäß besitzt vorzugsweise einen runden Querschnitt.
Die Zuführung des abgekühlten Speisewassers in das Gefäß b erfolgt mittels eines
etwa mittig angeordneten, mit Schlitzen versehenen Itohresd. Durch dieses geschlitzte
Zuleitungsrohr d wird eine gleichmäßige Durchmischung des zu untersuchenden Wassers
in dem Behälter b erzielt.
-
Der Al>fluß des Speisewassers erfolgt durch das obere Abflußrohr
c. Das Durchflußgefäß b ist mittels eines Kapillarrohres e mit einem unterhalb des
Gefäßes b angeordneten Reaktionsgefäß g verbunden. in welches das zu untersuchende
Speisewasser von uiiten eintritt. Dieses Reaktionsgefäß g ist mit einen Steigrohr
t versehen, welches den Druckausgleich mit dem Durchflußgera'.t b bewirkt.
-
Das Reaktionsgefäß g ist mittels eines zweiten Kapillarrohres m mit
dem Vorratsbehälter h verbunden, in welchem sich ein Gemisch von Schwefelsäure und
.\lpllatlaplltllol befindet. In der Leitung m ist ein elektromotorisch gesteuerter
Hahn n und in der ./\hRußleitung x des Reaktionsgefäßes g ein Ablaßhahn o vorgesehen,
der ebenfalls elektromotorisch betätigt ist. Das Reaktionsgefäß g ist vorzugsweise
aus Glas gefertigt. Vor dem Reaktionsgefsiß ist eine Selenzelle i' angeordnet, die
unter der Einwirkung einer auf der anderen Seite des Reaktionsgefäßes g angeordneten
Lichtquelle v steht.
-
Die Vorrichtung bzw. die einzelnen Mittel der Vorrichtung werden
in bekannter Weise in Abahängigkeit von den Schaltungen einer Schaltuhr y selksttätig
elektrisch gesteuert, und zwar im wesentlichen in der Weise, daß bei Einschalten
der Schaltuhr innerhalb bestimmter Perioden die gesamte Meß- und Anzeigevorrichtung
Strom erhält, und zwar vor allem die Elektromotoren p, q und r für die Steuerung
der Hähne n und o, die Selenzelle u und deren Lichtquelle v sowie die Verstärkereinrichtung
V und ein Millialllperemeter z. Nach Ablauf einer bestimmten Zeit werden die vorerwähnten
Stromkreise durch die Schaltuhr wieder abgeschaltet und die Vorrichtung stillgesetzt.
-
Wie bereits erwähnt, wird das zu untersuchende Speisewasser durch
die Kühleinrichtung a abgekühlt und gelangt in diesem Zustand durch das geschlitzte
Rohr d gut durchgemischt in den Durchflußbehälter b. Nach dem Füllen dieses Behälters
b tritt das gegebenenfalls weiterhin zugeführte Speisewasser durch die Leitung c
aus dem Gefäß b aus.
-
Gleichzeitig mit dem Füllen des Behälters b tritt das zu untersuchende
Wasser durch das Kapillarrohr e von unten in das Reaktionsgefäß g ein und steigt
in dem Steigrohr f an, bis ein Druckausgleich mit dem Behälter b erreicht ist.
-
Nach dem Einschalten der Vorrichtung durch die Schaltuhr y wird der
in der Leitung m angeordnete Hahn n durch den Elektromotor p geöffnet, so daß das
in dem Behälter b befindliche Schwefelsäure-Alphanaphthol-Gemisch von oben in das
Reaktionsgefäß g gelangt. Ist in dem zu untersuchenden Speisewasser Zucker vorhanden,
so findet eine entsprechende Verfärbung des gesamten in dem Gefäß g vorhandenen
Wassers statt. Diese Verfärbung wird in bekannter Weise durch die Selenzelle u gemessen,
so daß das Milliamperemeter einen entsprechenden Stromimpuls erhält. Erreicht das
Milliamperemeter z einen bestimmten großen Ausschlag, so wird, wie an sich ebenfalls
bekannt, über eine zusätzliche Verstärkereinrichtung eine akustische oder optische
Signalgabe in dem Kesselhaus und/oder anderen geeigneten Stellen des Betriebes ausgelöst.
Die entsprechenden Maßnahmen können alsdann von dem Bedienungspersonal sofort getroffen
werden, so daß das einen entsprechenden Zuckergehalt aufweisende Speisewasser nicht
in den Kessel gelangt.
-
Die Vorrichtung ist im besonderen derart ausgebildet, daß die Steuerung
der beiden Hähne n und o so abgestimmt ist, daß eine Öffnung des Hahnes n nur dann
erfolgt, wenn der Ablaßhahn o geschlossen ist und umgekehrt. Die elektrische Steuerung
des Ahlaßhahnes o erfolgt über einen Hilfsmotor r, dessen Einschaltung über einen
Schleifkontakt des Steuermotors q nur über einen bestimmten Zeitintervall stattfindet.
-
Die zeitliche Abstimmung für die einzelnen selbsttätigen Schritte
der Vorrichtung ist beispielsweise folgende: Durch die Schaltuhr y wird die Vorrichtung
jeweils für 3 Minuten eingeschaltet, während die jeweilige Ausschaltzeit 12 Minuten
beträgt, d. h. es werden pro Stunde vier selbsttätige Untersuchungen durchgeführt.
Durch die Schaltuhr y werden die Elektromotoren p und q gleichzeitig eingeschaltet.
-
Der Hilfsmotor r erhält zunächst über einen Schleifkontakt des Motors
q für die Dauer von 30 Sekunden Strom, so daß der Ablaßhahn o geöffnet wird. Diese
Öffnungszeit beträgt Ig Sekunden. Das Abfluß rohr x ist mit der an dem Überlauf
des Kiihlwassers vorgesehenen Wasserstrahlpumpe verbunden, so daß bei geöffnetem
Ablaßhahn o das gefüllte Reaktionsgefäß g und das Steigrohr f leer
gesaugt
werden. Hierdurch erfolgt gleichzeitig eine gute Reinigung dieses Gefäßes und des
Steigrohres f. Dieser Ablauf- und Reinigungsvorgang beträgt 15 Sekunden. Danach
wird der Ablaßhahno geschlossen tind der Hilfsmotor r stillgesetzt. Das zu untersuchende
Speisewasser Spießt nunmehr aus dem Behälter b durch das Kapillarrohr e von unten
in das Reaktionsgefäß g, und zwar so lange, bis ein Druckausgleich durch das Steigrohr
f stattgefunden hat. Gleichzeitig ist inzwischen der in dem Kapillarrohr m vorgesehene
Hahn n durch den Steuermotor p geöffnet, so daß das Sohwefelsäure-Alphanaphthol-Gemisch
von oben in das Reaktionsgefäß g eintreten kann. Die Offnungszeit des Hahnes lt
beträgt go Sekunden. Während dieser Zeit findet in dem Gefäß g die chemische Reaktion
statt.
-
Bei Anwesenheit von Zucker wird der gesamte Inhalt des Gefäßes verfärbt.
Je nach der Intensität dieser Verfärbung gibt die beleuchtete Selenzelle u einen
Stromimpuls über die Verstärkeranlage w zum Milliamperemeter z. Bei einem bestimmten
Ausschlag löst dieser gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Verstärkerrelais,
beispiels weise im Kesselhaus, eine optisohe oder akustische Signalgabe aus. Das
Bedienungspersonal wird hierdurch darauf aufmerkam gemacht, daß in einer bestimmten
Leitung das Speisewasser einen unzulässig hohen Zuckergehalt aufweist. Die Abschaltung
dieser Speiseleitung kann alsdann ohne weitere Maßnahmen sofort durchgeführt werden.
Die Schaltuhr schaltet die einzelnen Stromkreise nach I80 Sekunden ab. Die angenommene
Ruhezeit beträgt I2 Minuten, bevor die nächste Einschaltung durch die Schaltuhr
y erfolgt. Während dieser Zeit bleibt das Reaktionsgefäß g gefüllt und wird erst,
wie vorbeschrieben, bei der nächsten Einschaltung nach der Offnung des Hahnes o
entleert und durch das Absaugen des Speisewassers gleichzeitig einwandfrei wieder
gereinigt. Die nächste Untersuchung des in das Gefäß g eintretenden Speisewassers
erfolgt in der gleichen Weise. Durch die Vorrichtung findet daher eine kontinuierlich
periodische und selbsttätige Überprüfung des Speisewassers statt, und zwar in jeder
Stunde viermal.
-
Die vorbescbriebene Dauer für die einzelnen Maßnahmen zur Untersuchung
des Speisewassers kann selbstverständlich durch entsprechende Dimensionierung der
einzelnen Teile den jeweiligen Verhältnissen angepaßt werden, und es bestehen keine
Schwierigkeiten irgendwelcher Art, die Periodizität der durchzuführenden Untersuchungen
den jewelligen Erfordernissen anzupassen.
-
Es ist auch ohne weiteres möglich, außer einer optischen oder akustischen
Signalgebung durch das Milliamperemeter z die entsprechenden Speiseleitungen, wie
ebenfalls bekannt, elektrisch durch entsprechend gesteuerte Absperrschieber, Ventile
od. dgl., selbsttätig abzuschalten. Ebenso ist es auch möglich, an Stelle der Signalgabe
und/oder der selbsttätigen Abschaltung der entsprechenden Speiseleitungen noch besondere
Schreibeinrichtungen zu steuern. In gleicher Weise können auch die Meldungen in
dem Kesselhaus oder an anderen Überwachungsstellen des Betriebes durch an sich bekannte
elektrische Schaubilder kenntlich gemacht werden.
-
Eine weitere alternative Ausgestaltung nach dem Erfindungsgedanken
besteht noch darin, daß außer der Untersuchung des Speisewassers auf Zud<ergehalt
gleichzeitg auch eine Untersuchung des gleiclien Speisewassers auf Alkalität selbsttätig
durchgeführt wird. Zu diesem Zweck ist, wie die 14 iguren erkennen lassen, ein zweites
Reaktionsgefäß g' mit dem Durchflußbehälter b durch ein Kapillarrohr e' verbunden.
Auch für dieses Reaktionsgef,äß g' ist ein Steigrohr I vorgesehen, das den Druckausgleich
zwischen dem Gefäß g' und dem Durchflußl>ehälter 77 herstellt. Das Gefäß g' ist
weiterhin mittels des Kapillarrohres k mit dem Vorratsbehälter i verbunden, in welchem
sich eine Phenolphthaleinlösung findet. In dem Kapillarrohr k und in dem Ablaufrohr
x' sind ebenfalls elektromotorisch gesteuerte Hähne s bzw. t angeordnet. Die Steuerung
dieser Hähne s und t erfolgt in analoger Weise wie die für das Reaktionsgefäß g
vorgesehenen Hähne n und o. Zeigt das Reaktionsgefäß g' nach Zuführung der chemischen
Reagenzflüssigkeit eine entsprechende Rotfärbung, so ist dies ein Zeichnen dafür,
daß das Speisewasser eine entsprechende Alkalität aufweist. Diese Feststellungen
können durch Beobachtung des Reaktionsgefäßes g getroffen werden. Ebenso ist es
auch möglich, daß für. diese Untersuchung entsprechende selbsttätig elektrisch gesteuerte
Signalmittel vorgesehen werden. Auch hierbei erfolgt das Füllen und Entleeren des
Reaktionsgefäßes g' in der gleichen Weise wie bei dem Reaktionsgefäß g für die Untersuchung
auf Zuckergehalt.
-
Ein weiterer Vorteil besteht auch noch darin, daß durch die laufenden
selbsttätigen tSberprüfungen in Zuckerfabriken das Bedienungspersonal an den Verdampfstationen
usw. zu größerer Aufmerksamkeit und zu einer möglichst gleichmäßigen Arbeit erzogen
wird, da die an den einzelnen Stationen bisher kaum feststellbaren Mängel nunmehr
sofort in Erscheinung treten.