Messtechnische Untersuchungen

Für die messtechnische Untersuchung von Hochtemperaturprozessen mit großer Brennerleistung und hoher Luftvorwärmung steht ein Hochtemperaturversuchsofen zur Verfügung, welcher mit verschiedenen Brenngaszusammensetzungen betrieben werden kann. Durch großzügige Beobachtungsfenster und kleinere Probeentnahmeöffnungen ist der Zugang zum Feuerungsraum sowohl für Sonden als auch für optische Messverfahren gegeben.    

Typische Betriebszustände, wie sie bei Hochtemperaturprozessen, z. B. in Glasschmelzwannen, auftreten, können mit Hilfe einer Luftvorwärmung realitätsnah nachgestellt werden. Ein angekoppeltes Kühlsystem, bestehend aus variabel einsetzbaren, wassergekühlten Edelstahlrohren, ermöglicht es, die Ofenraumtemperatur bei verschiedenen Betriebszuständen konstant zu halten.

Für experimentelle Untersuchungen in unteren Leistungsbereichen von bis zu 300 kW und einer Luftvorwärmung von maximal 550 °C steht dem GWI ein weiterer Hochtemperaturversuchsofen zur Verfügung, welcher sich durch besonders flexible Einsatzmöglichkeiten auszeichnet. 

Die Beheizung erfolgt dabei durch auf der unteren Ebene des Versuchsofens installierte und mit Erdgas befeuerte Strahlheizrohre. Diese Versuchsanlage kann direkt oder indirekt bis 1.300 °C beheizt werden. Das integrierte Luftkühlsystem, welches sich in der oberen Ebene des Versuchsofens befindet, sorgt bei Untersuchungen mit variablen Betriebsleistungen für eine konstante Ofenraumtemperatur. Durch ein großes Beobachtungsfenster und mehrere Probeentnahmestellen ist auch bei diesem Versuchsofen die Zugänglichkeit sowohl für optische als auch nicht-optische Messverfahren in vollem Umfang gegeben.
Die eigens für die hohen Ansprüche des Versuchsbetriebs konzipierten Gasmischanlagen ermöglichen die Herstellung synthetischer Gemische in kleinen und großen Gasmengen. Je nach erforderlicher Gaszusammensetzung können auch Versuche mit niederkalorischen Gasen bei einer hohen Brennerleistung durchgeführt werden. Die Einstellung der jeweiligen Gasvolumenströme erfolgt rechnergesteuert über moderne Massendurchflussregler. Alternative Brenngase, wie beispielsweise Wasserstoff, Ammoniak, Hochofengas, Biogas, etc. können so unter realen Prozessbedingungen getestet werden und damit Brennersysteme hinsichtlich ihres Verbrennungs- und Emissionsverhaltens messtechnisch untersucht werden. 

Neben der Messung der Schadstoffemissionen im Kamin sind an den Hochtemperaturanlagen des GWIs noch weitreichendere Methoden zur Untersuchung von Verbrennungsprozessen möglich. Mit Hilfe von wassergekühlten Sonden können sowohl Spezieskonzentrationen als auch Gastemperaturen gemessen werden. Mittels zweidimensionaler Feldmessungen können somit Konturplots von Temperaturen und relevanten Konzentrationen (CO₂, CO, UHC, NH₃, N₂O, NO, NO₂ und O₂) im Ofenraum erstellt werden.
Ein weiteres messtechnisches Verfahren zur Evaluierung von Verbrennungsprozessen stellt die UV-Flammenvisualisierung dar. Flammeneigenschaften, wie etwa die Flammenform, -stabilität oder -länge, können so ermittelt werden. Im „kalten Ofen“ sind Flammen vor dem Hintergrund kalter Ofenwände gut sichtbar. Steigt die Ofenwandtemperatur jedoch über 900 °C, ist die Wandstrahlung im sichtbaren Spektrum so groß, dass die Flammen mit bloßem Auge kaum bis gar nicht mehr zu erkennen sind. 

Des Weiteren stehen Brenngas- und Abgasanalysegeräte als auch Drucksonden für die Geschwindigkeitsbestimmung (Staurohr, Prandtl-Sonde) zur Vervollständigung der messtechnischen Erfassung zur Verfügung.

Das GWI verfügt darüber hinaus auch über mobiles Messequipment und bietet verschiedene Dienstleistungen auf dem Gebiet der Energieeffizienzanalyse speziell für Betreiber von Thermoprozessanlagen, Anlagenbauer, und Brennerhersteller an. Hierzu zählen unter anderem die Vermessung von Thermoprozessanalgen wie Schmelz- und Wärmebehandlungsöfen unterschiedlichster Industriezweige und Leistungsbereiche. Dabei können sowohl einzelne Baugruppen als auch komplette Anlagen in die Untersuchungen einbezogen werden.

Eine umfassende Energieeffizienzanalyse einer Thermoprozessanlage umfasst üblicherweise die Schritte:

1. Aufnahme relevanter Anlagenparameter wie z.B. Brennerkenngrößen, Brennstoffbeschaffenheit, Luftzahlen, Ofendruck usw.
2. Überprüfung der Brennereinstellung, Volumenströme und Temperaturen von Oxidator und Brennstoff sowie deren Drücke
3. Vermessung der Ein- und Austrittsbedingungen von Wärmetauschern und Systemen zur Abgasbehandlung
4. Umfassende Aufarbeitung der gewonnenen Daten und Beurteilung der Anlage hinsichtlich Emissionsverhalten, Effizienz, Sicherheit und möglicher Schwachpunkte
5. Erarbeitung von Verbesserungskonzepten zum Betrieb der Anlage und Entwicklung von Strategien zur Effizienzsteigerung
6. Analyse der Abgase bei verschiedenen Betriebszuständen (Temperaturen und Spezieskonzentrationen) in sämtlichen abgasführenden Systemen.

Mit einer Wärmebildkamera können Thermografieaufnahmen gemacht und Schwachstellen und Schäden in der Isolierung von Thermoprozessanlagen früher erkannt werden, so dass die Sicherheit und Energieeffizienz der Anlagen gesteigert werden können.

Neben der kurzzeitigen Vermessung von Anlagen oder deren Baugruppen sind wir in der Lage, eine Vielzahl von Untersuchungen auch im Rahmen von Langzeitmessungen anzubieten. Die zu ermittelnden Messdaten werden dabei, wenn nötig, in Sekundenintervallen erfasst und über einen Zeitraum von mehreren Wochen digital aufgezeichnet. Alle gewonnenen Daten werden von uns aufbereitet und in übersichtlicher Form dargestellt. 

Alle unsere Leistungen werden von qualifizierten Ingenieuren und Technikern mit umfassenden Erfahrungen auf dem Gebiet der Thermoprozessanlagen und der technischen Verbrennung
durchgeführt.