Was passiert eigentlich in einem Industrieofen?

Was passiert eigentlich in einem Industrieofen?

24. Februar 2020

Was passiert eigentlich in einem Industrieofen? Um dies zu verstehen, muss man ganz am Anfang anfangen. Nämlich mit den Grundlagen des Verbrennungsprozesses:

Eine Verbrennung erfordert drei grundlegende Elemente: Sauerstoff, Wärme und einen brennbaren Stoff. In den meisten Fällen wird Letztgenannter mit Luft in einer Brennkammer zusammengeführt und zu Kohlendioxid und Wasser umgesetzt. Dabei verbleiben Stickstoff und ein Rest an Sauerstoff.

In diesem Ablauf gibt es Effekte der Uneffizienz: allen voran eine unvollständige Verbrennung.

Es kann nach dem Verbrennungsprozess zu einem Durchbruch von Kohlenmonoxid und einem übermäßigen Einsatz von Brennstoff kommen. Dies wiederum kann folgende Konsequenzen haben:

  • Unsicherer Betrieb
  • Übermäßige Brennstoffkosten
  • Leistungsverluste

Mit Blick auf ein brennstoffarmes Gemisch wird im Verbrennungsprozess mehr Brennstoff benötigt, um die Verbrennung zu  fördern. Auch hier gibt es mögliche Konsequenzen:

  • Übermäßiger Brennstoffverbrauch
  • Verluste beim thermischen Wirkungsgrad
  • Erhöhte NOx-Rauchgasemissionen

Weitere Informationen rund um den TDLS gibt es übrigens auch im neuen und kostenfreien eBook.
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Wie kann die Brennkammer besser funktionieren?

Doch bei Yokogawa beschäftigen sich Experten nicht allein damit, wie die Brennkammer funktioniert, sondern auch damit, wie diese besser funktionieren kann. Dabei ist zu berücksichtigen, dass Methoden zur Erreichung einer stöchiometrischen Verbrennung, die zugleich eine unvollständige Verbrennung vermeiden, wie beispielsweise die Zufuhr von Überschussluft, die Kosten erhöhen und den Wirkungsgrad senken. Die Folge: Um einen effizienteren Verbrennungsprozess zu erzielen, muss das effizienteste Gemisch aus Brennstoff und Luft gefunden werden. Dabei ist zu beachten, dass mit dem Gehalt des Brennstoffes (effiziente Verbrennung 1 bis 3 % Erdgas – 1 bis 4 % Heizöl – 1,5 bis 10 % Kohle) auch der Sauerstoffverbrauch schwankt.

Mit Brennstoffgehalt schwankt auch Sauerstoffverbrauch

Daraus ergibt sich, dass ein optimales Gemisch aus Brennstoff und Luft durch die folgenden Faktoren entsteht:

  • Niedriger O2-Gehalt
  • CO niedrig halten
  • Emissionsgase auf ein Minimum beschränken

Dazu gilt, dass mit einem leichten Sauerstoffüberschuss folgende Vorteile erreicht werden können:

  • Betrieb mit niedrigem O2-Gehalt.
  • CO wird auf niedrigem Niveau gehalten.
  • Ein Minimum an Emissionen.

Das wiederum bedeutet:

Mit dem optimalen Gemisch aus Brennstoff und Luft kann eine effizientere Verbrennung und damit ein effizienterer Betrieb erzielt werden.

Die meisten Feuerungsanlagen verwenden dabei die natürliche Konvektion anstelle einer zwangsweisen Luftzufuhr.

Beim Einsatz konventioneller Technologien wie extraktiven Sauerstoff- und Brenngas-Analysatoren fehlt möglicherweise der Grad der Automatisierung, den man in anderen Bereichen der eigenen Anlage vorfindet. Diese durch natürliche Konvektion belüfteten Feuerungsanlagen nutzen den Auftrieb des Rauchgases, um die Verbrennung aufrecht zu erhalten. Änderungen im Luftstrom sind jedoch in jedem System anders. Mit konventionellen Technologien kann nur das austretende Gas und nicht die eintretende Luft überwacht werden. Dies erhöht die Kosten, reduziert die Effizienz und kann zu gefährlichen Betriebssituationen führen.

Kurz und knapp: Konventionelle Techniken können extrem ineffizient sein. So kann beispielsweise die Bestimmung der Wärmestrahlung schwierig sein. Zudem kann der Einsatz konventioneller Technik eine Erhöhung des Brennstoffverbrauchs und eine Reduzierung der Wärmemenge bedeuten, die das Rauchgas transportieren kann.
Doch: Könnte man diese Technologien effizienter gestalten?

Ja, mit der TDLS-Technologie von Yokogawa!

Damit ist es möglich, sowohl Sicherheit als auch die Effizienz zu optimieren. Denn TDLS sorgt für die sichere Regelung des Oxidationsprozesses, verhindert Nachbrennen und Auslöschen der Flammen und kann den Brennstoffzufluss automatisch unterbrechen. Außerdem reagieren TDLS-Analysatoren reagieren zuverlässig auf alle Ereignisse. Sie liefern in Echtzeit zuverlässige Daten zum gesamten Ofenraum, um eine optimale Leistungsfähigkeit und Sicherheit der Anlage zu gewährleisten.

Durch die Mittelung des Sauerstoffgehalts im Ofen über bis zu 30 Meter ist das schnelle Erkennen eines CO-Durchbruchs sowie das Detektieren von Methan neben anderen Gasen möglich. Dies erhöht den Schutz und die Sicherheit während der Anfahrphase. Zudem sind die TDLS-Analysatoren sogenannte Solid-State-Instrumente ohne bewegliche Teile und ohne potenzielle Zündquellen. Ein weiterer Vorteil: Der TDLS arbeitet äußerst zuverlässig und extrem genau.

Bei all diesen genannten Vorteilen ist kaum verwunderlich, dass die OpreX TDLS8000-Analysatoren einen einfachen Weg darstellen, um Ihre Betriebsabläufe effizienter zu gestalten.

Weitere Informationen rund um den TDLS gibt es übrigens auch im neuen und kostenfreien eBook.
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„Maximale Sicherheit und Effizienz von Verbrennungsprozessen in Feuerungsanlagen“

1 Kommentar

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  1. GetQoralHealth
    #1 GetQoralHealth 27 Februar, 2020, 18:13

    Dabei ist oft gar nicht der Sauerstoffmangel das Problem, sondern vielmehr ein CO2-Uberschuss. Denn eigentlich bleibt der Sauerstoffgehalt der Luft sogar uber mehrere Tage recht konstant. Was sich jedoch rapide andern kann, ist der CO2-Gehalt. Im Normalfall enthalt die Luft etwa 21 Prozent Sauerstoff und nur 0,04 Prozent Kohlendioxid. Dieses Gleichgewicht wird massiv gestort, wenn langere Zeit keine frische Luft zugefuhrt wird. Mit jedem Ausatmen hauchen wir noch mehr Kohlendioxid in den Raum, sodass sich der CO2-Anteil permanent vermehrt. Und je mehr CO2 die Raumluft enthalt, umso mehr atmen wir von dem Stoff, der eigentlich ein Abfallprodukt unseres Stoffwechsels ist, wieder ein. Das setzt den Organismus unter Stress und wirkt sich nachteilig auf die Leistung aus.

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