Bevriezing van schuimbeveiligingssystemen: ontwerpen voor de winter

Systemen die verband houden met schuim in een biogasinstallatie, zoals sensoren die schuim detecteren, vallen en sifons die het tegenhouden vóór de gasleiding, en lijnen voor het doseren van antischuimmiddelen, bevatten vloeistoffen, condensaat of viskeuze media. In de winter kan elk van deze punten bevriezen of indikken, en een storing is gevaarlijk omdat deze niet opvalt tijdens normaal bedrijf: het systeem "staat" in stand-by en blijkt pas defect te zijn wanneer het schuim verschijnt. Ontwerpen voor de winter houdt daarom in dat het aantal vorstgevoelige punten wordt beperkt en dat de overige punten worden verwarmd, geïsoleerd en gemonitord.

Waarom schuim een veiligheidsprobleem is

Schuim in de vergister (oorzaken en bestrijding worden beschreven in de tekst Schuimvorming in de vergister) kan de gasruimte vullen en de gasleiding, appendages, ontwateringen en overdruk- en onderdrukbeveiligingen bereiken. Een verstopt ontluchtingspunt of een geblokkeerd veiligheidsventiel is een situatie met grote veiligheidsrisico's. Daarom hebben installaties systemen die schuim detecteren en de gevolgen ervan beperken.

Waar bevriezing optreedt

Ontwerprichtlijnen

1. Beperk het aantal punten met vloeistof. Elke dode sectie en elke "waterzak" verhoogt het risico. Het systeem moet hellingen hebben die condensaat afvoeren, en zo kort mogelijke impulsleidingen.

2. Verplaats gevoelige elementen naar een warme locatie. Besturingskasten, doseerpompen en de tank voor antischuimmiddel staan in een verwarmde behuizing of container. Deze oplossing is goedkoper en betrouwbaarder dan het verwarmen van leidingen over het hele traject.

3. Isoleer en verwarm de overige punten. Isolatie met vochtbescherming, verwarmingskabel gekozen voor de laagste ontwerptemperatuur en regeling. Details voor de selectie worden gegeven in de tekst Beschermt een verwarmingskabel het systeem tegen vorst.

4. Kies het juiste medium. Antischuimmiddelen verschillen in viscositeit en stoltemperatuur; het veiligheidsinformatieblad en de aanbevelingen van de fabrikant worden beschouwd als ontwerpgegevens. Het veranderen van product vereist een controle van de compatibiliteit met het doseersysteem.

5. Pas redundantie toe. Twee onafhankelijke schuimsensoren of een schuimsensor en een onafhankelijke niveaumeting maken het mogelijk om een fout in één van beide te detecteren. Veiligheid mag niet afhangen van één punt dat kan bevriezen.

6. Zorg voor voeding en alarmen. Verwarmingscircuits met monitoring van het stroomverbruik en een temperatuursensor op het koudste punt sturen een alarm naar de controlekamer. Een signaal van een storing in de verwarming moet een mens bereiken.

7. Houd rekening met explosiegevaarlijke zones. Elementen in Ex-zones (sensoren, verwarmingskabels, pompmotoren) moeten de juiste certificering en temperatuurklasse hebben volgens het explosieveiligheidsdocument; zie ATEX in de biogasinstallatie.

Onderhoud en inspecties

• Inspectie vóór het seizoen: isolatie, verwarmingskabels, kalibratie van sensoren, toestand van het antischuimmiddel.
• Functionele test: simulatie van een schuimsignaal, controle van de reactie van het systeem (stopzetten van substraatdosering, alarm, dosering van middel).
• Periodieke controle van ontwateringspunten en doorgankelijkheid van sifons.
• Gebeurtenissenlogboek: als het systeem in werking treedt, wanneer en waarom; de gegevens maken het mogelijk de effectiviteit te beoordelen. De overdruk- en onderdrukbeveiliging van de tank, die ook gevoelig is voor bevriezing, wordt beschreven in de tekst over vorstbeschermende verwarming van de overdrukbeveiliging.
• Training van de bediening: wie reageert op een bevriezingsalarm en wat doet hij/zij.

Wat te doen als het systeem defect is

Een defect antischuimsysteem bij vorst wordt behandeld als een beperking van de beveiliging: de dosering van substraten die schuimvorming bevorderen wordt beperkt, het toezicht door de bediening wordt verhoogd en het probleem wordt gemeld aan de service, conform de instructies van de installatie. Voor werkzaamheden aan bevroren elementen, vooral binnen Ex-zones of in besloten ruimten, worden vergunningen en procedures toegepast; zie Werkzaamheden in besloten ruimten. Ontdooien met open vuur of niet-gecertificeerde verwarmingselementen is niet toegestaan.

Samenvatting

De winterbetrouwbaarheid van systemen die verband houden met schuim is vooral het resultaat van het ontwerp: weinig punten met vloeistof, warme behuizingen, isolatie en redundantie. Verwarming is een aanvulling die gemonitord moet worden. Een algemeen beeld van de warmte in de installatie in de winter geeft de tekst Warmtebalans van de biogasinstallatie in de winter.

Voorbeeld van een risicoanalysebenadering

Voor elk systeem dat verband houdt met schuim is het nuttig om een eenvoudige tabel op te stellen: element, functie, gevolg van een storing, mechanisme van bevriezing, beschermingsmethode, wijze van storingdetectie en inspectiefrequentie. Een dergelijke analyse laat zien welke elementen kritiek zijn (hun storing is niet waarneembaar) en welke slechts ongemakkelijk. Voor de eerste groep is redundantie of onafhankelijk toezicht vereist, terwijl voor de tweede groep een periodieke inspectie volstaat. De conclusies worden toegevoegd aan de veiligheidsdocumentatie van de installatie en bijgewerkt na elke wijziging van het systeem.