Laborofen mit Wasserstoff-Erdgas-Mischgasfeuerung zur Erforschung der Auswirkung von Wasserstoff als Brenngas auf div. Produktfamilien (vornehmlich Keramik)
Die Firma Industrieofenbau Bader & Scheffer GmbH wurde mit der Lieferung eines Laborofens beauftragt. Die Anlage verfügt über einen quadratischen Nutzraum mit 500 Millimetern Seitenlänge. Eine Besonderheit ist die automatische Wasserstoff-Erdgas-Mischgasfeuerung. Der Wasserstoffanteil am Erdgasgemisch lässt sich variabel einstellen.
Der Laborofen dient der Ermittlung und Erforschung der Wechselwirkungen zwischen Produkt und verschiedenen Brenngasatmosphären und der Auswirkungen auf die Wasser- und Kohlendioxid-Anteile.
Durch die zentrale Steuerung lassen sich die Brenngaszusammensetzung, der gewünschte Heizwert je Brenner sowie das gewünschte Lambda vorgeben.
An der Gasversorgungsseite sind hierfür sehr präzise MFC´s (Mass-Flow-Controller) installiert. Besonderes Augenmerk wurde auf die Widerholgenauigkeit der Mischgaserzeugung gelegt.
Zur Prüfung des Wasserstoff-Anteils im Mischgas ist ein Wasserstoff-Analysator nach der Mischeinrichtung installiert. Schwankungen des Wasserstoffanteils in der Erdgasversorgung, die durch die Wasserstoffstrategie der Bundesregierung in Zukunft wahrscheinlich deutlich stärker werden, werden durch diese Maßnahme ausgeglichen. Die Rückmeldung des Analysators passt das Mischungsverhältnis von Wasserstoff und Erdgas automatisch an das vorgegebene Verhältnis an.
Dies stellt auch sicher, dass die Analyseergebnisse in Zukunft vergleichbar bleiben.
Brenner der Fa. WS Wärmeprozesstechnik GmbH sind als Feuerungseinrichtung vorgesehen. Mit dieser Sonderserie an Brennern kann ohne bauliche Änderungen zwischen 0 und 100 Prozent Wasserstoff direkt verbrannt werden.
Die variable Verbrennungsluftmenge (vorgegeben durch Lambda, Gaszusammensetzung und Heizleistung) wird durch die SPS (speicherprogrammierbare Steuerung) errechnet und an der Anlage ohne weitere Eingriffe eingestellt. Um ein hohes Maß an Sicherheit zu erreichen, sind alle Messeinrichtungen zur Einstellung der Volumenströme redundant ausgeführt.
Unter oxidierenden Bedingungen sind bei dieser Anlage Brenntemperaturen bis zu 1300 Grad Celsius möglich.
Eine direkt an den Ofen angeschlossene TNV (thermische Nachverbrennung) reinigt die Abgase von austretender Organik. Das gereinigte Abgas wird mit einem Abluftsystem über das Dach geführt.
Ergänzt wird dieses System durch eine stationäre Abgasanalyse der Fa. MRU. Sämtliche Messwerte für Stickstoffoxide, Schwefeldioxid, Kohlenstoffmonoxid, Kohlenstoffdioxid und Sauerstoff werden kontinuierlich aufgezeichnet.
Eine Schnittstelle zur Datenbank ermöglicht das Abspeichern aller brenntechnisch relevanten Messdaten wie z. B. Gasdurchflüsse, Luftdurchsatz, Abgaswerte usw.
Die Inbetriebnahme des Ofens ist für Ende 2023 geplant. Erste Erfahrungen sind im ersten und zweiten Quartal 2024 zu erwarten. Diese werden ebenfalls veröffentlicht.
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Text: Manuel Bürzle
