Herausforderungen bei Verbrennungsprozessen erfolgreich meistern
Bei einer Verbrennung reagieren Brennstoffe wie Erdgas, Öl oder andere Kohlenwasserstoffe mit dem Sauerstoff aus der Luft. Im Idealfall entstehen dabei hauptsächlich Kohlendioxid (CO₂) und Wasser. In der Praxis läuft eine Verbrennung jedoch nie vollkommen ab. Deshalb können auch geringe Mengen Kohlenmonoxid (CO) entstehen. Dieses Gas gilt als Luftschadstoff, weshalb seine Emissionen gesetzlich begrenzt sind.
Um möglichst wenig Kohlenmonoxid zu erzeugen, wird der Verbrennung häufig mehr Luft und damit mehr Sauerstoff zugeführt, als theoretisch notwendig wäre. Mehr Sauerstoff bedeutet jedoch nicht automatisch eine effizientere Verbrennung. Denn auch die überschüssige Luft muss erhitzt werden. Dafür wird Energie benötigt, die anschließend mit den heißen Abgasen ungenutzt verloren gehen kann.
Die Herausforderung besteht deshalb darin, genau die richtige Menge an Verbrennungsluft zuzuführen: genug Sauerstoff für eine möglichst vollständige und saubere Verbrennung, aber nicht so viel, dass unnötig Energie verbraucht wird. Eine optimal eingestellte Verbrennung hilft somit, Emissionen zu reduzieren und gleichzeitig die Energieeffizienz zu verbessern.
Eine unvollständige Verbrennung kann verschiedene Risiken für Anlage und Betrieb mit sich bringen. Wird der Brennstoff nicht vollständig verbrannt, können sich kohlenstoffhaltige Ablagerungen bilden, die als Verkokung bezeichnet werden. Diese Ablagerungen können die Leistung der Anlage beeinträchtigen und langfristig zu Betriebsproblemen führen.
Gleichzeitig kann bei einer unvollständigen Verbrennung Kohlenmonoxid (CO) entstehen. Gelangt dieses zusammen mit noch vorhandenem Sauerstoff in nachgelagerte Bereiche wie Wärmetauscher, kann es dort nachträglich weiterverbrennen. Bei dieser sogenannten CO-Nachverbrennung wird zusätzliche Wärme freigesetzt. Dadurch können lokal sehr hohe Temperaturen entstehen und Anlagenteile thermisch belastet oder beschädigt werden.
Ein weiteres Sicherheitsrisiko entsteht, wenn einzelne Brenner oder Brennerdüsen nicht zünden. Dann kann unverbrannter Brennstoff in den Feuerraum oder andere Anlagenbereiche gelangen. Sammelt sich dort ein zündfähiges Brennstoff-Luft-Gemisch und wird dieses später entzündet, kann es zu einer gefährlichen Verpuffung oder Explosion kommen.
Eine zuverlässige Überwachung und Regelung der Verbrennung ist daher entscheidend, um Ablagerungen und unerwünschte Nachverbrennung zu vermeiden und einen sicheren Anlagenbetrieb zu unterstützen.
Verbrennungsprozesse sicher und effizient regeln
Für eine optimale Verbrennung kommt es auf die richtige Balance an:
- CO-Emissionen reduzieren: Genügend Sauerstoff sorgt für eine möglichst vollständige Verbrennung.
- Energieverluste vermeiden: Zu viel Sauerstoff beziehungsweise Verbrennungsluft kostet unnötig Energie.
- Verbrennung überwachen: Moderne Messtechnik erkennt wichtige Gase wie Methan und hilft dabei, den Prozess sicher im Blick zu behalten.
Genau hier kommt TDLS (Tunable Diode Laser Spectroscopy) ins Spiel. Die Technologie ermöglicht die gezielte Überwachung relevanter Gase im Verbrennungsprozess.
Der TDLS im Einsatz
Cross-stack laser im Verbrennungsprozess
Der Einsatz des TDLS8200 als Cross-Stack-Laser bietet zahlreiche Vorteile:
- Drei wichtige Messgrößen: Erfasst Sauerstoff (O₂), Kohlenmonoxid (CO) und Methan (CH₄).
- Repräsentative Messung: Misst über den gesamten Querschnitt des Verbrennungsraums und nicht nur an einem einzelnen Messpunkt.
- Direkte Messung über den Flammen: Dadurch werden äußere Einflüsse auf die Messung reduziert.
- Selektive Messung: Ermöglicht eine gezielte Erfassung der relevanten Gase bei minimalen Störeinflüssen.
- Hohe Genauigkeit auch bei niedrigen Konzentrationen: Eine Referenzgaszelle unterstützt die zuverlässige Erfassung geringer CO- und O₂-Konzentrationen.
- Berührungslose In-situ-Messung: Die Messung erfolgt direkt im Prozess, ohne aufwendige Probenaufbereitung.
- Schnelle Messwerte: Alle zwölf Sekunden liefert das System einen neuen Messwert. Die TruePeak-Auswertung reduziert dabei Einflüsse durch Hintergrundgase.
- Zuverlässig auch bei Staub und Ruß: AutoGain unterstützt stabile Messungen selbst bei geringer Lichtdurchlässigkeit.
- Keine Kalibrierung erforderlich: Inline-Validierungsprüfungen sind möglich.
- Für ATEX-Zonen geeignet: Die optische Messung ermöglicht den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen.
- Für anspruchsvolle Umgebungen ausgelegt: SIL2- und SIL3-Zertifizierung unterstützt entsprechende Sicherheitsanforderungen und Redundanzkonzepte.
- Einfach im Betrieb: Keine Kalibrierung oder regelmäßige Wartung erforderlich
Eine kosteneffiziente Lösung
Lanzenlaser im Verbrennungsprozess
Für kleinere Anlagen mit stabilen Verbrennungsbedingungen bietet die Sondenausführung des TDLS8200 folgende Vorteile:
- Bewährte TDLS-Technologie: Geeignet für Prozesstemperaturen bis 600 °C.
- Repräsentative Messung: Die Messung erfolgt über die optische Weglänge innerhalb der Sonde.
- Kosteneffiziente Integration: Vorhandene Geräteflansche oder Entnahmesonden können für die Installation genutzt werden.
Hinweis: Dieser Beitrag ist eine aktualisierte Version eines älteren Artikels.
