Neue Impulse aus der Forschung
Umrüstung bringt wirtschaftliche Vorteile
Schon seit 1994 kommt die pulsierende Flamme in Keramik-Brennöfen zum Einsatz, und seither steht das System in dem Ruf, bei geringerem Brennstoffverbrauch höheren Durchsatz und bedeutende Qualitätssteigerungen zu ermöglichen. Nun ist auch der wissenschaftliche Beweis dafür erbracht: Im Rahmen eines Forschungsprojektes untersuchte das Institut für Ziegelforschung in Essen (IZF) den Einfluss einer gepulsten Brennerflamme auf die gleichmäßige Aufheizung von Besatzpaketen in Tunnelöfen im Vergleich zu einem herkömmlichen, gleichdruckgeregelten System. Das Ergebnis spricht für die pulsierende Flamme: bessere Ware, geringere Ausschussquote, veringerter Energieverbrauch.
Um die Auswirkung der Druckimpulse der pulsierenden Flamme auf die Ofenatmosphäre zu messen, wurde ein im IZF vorhandener Herdwagenofen auf mikroimpulsgesteuerte Hochgeschwindigkeitsbrenner umgerüstet. Parallel dazu wurde ein Ziegelwerk gefunden, das ebenfalls auf das im Forschungsprojekt verwendete Brennersystem umsteigen wollte. Somit konnte neben dem Versuchsofen auch eine im wirtschaftlichen Betrieb stehende Anlage genutzt werden, um Vergleichswerte zu ermitteln und das Forschungsergebnis auf eine solide Basis zu stellen.
Die Brennersysteme des Herdwagenofens wurden so eingerichtet, dass sich ihr Regelverhalten gleichdruck- oder mikroimpulsgeregelt einstellen ließ. Dann wurde ein konventioneller Paketbesatz mit Mauerziegeln von typischem Format und Lochbild eingebracht und mit Messpunkten versehen. Neben Thermoelementen wurden dabei auch Drucksensoren installiert, um nicht nur Aussagen über die Temperaturwerte, sondern auch über die Druckverteilung im Besatzpaket zu erhalten. Auch Sauerstoff-, Stickstoff- und Kohlenstoffkonzentration wurden kontrolliert.
Bei nahezu identischem Versuchsaufbau wurde nun mit beiden Systemen gebrannt, gemessen, analysiert und ausgewertet. Dabei schnitt die pulsierende Flamme deutlich besser ab als das Gleichdruck-Brennsystem. Der Grund dafür liegt vor allem in der besseren Temperatur- und Druckverteilung. Mit bis zu 300 Impulsen pro Minute und einer Ausblasgeschwindigkeit von über 200 m/s schickt der mikroimpulsgeregelte Brenner die Wärmeenergie in den Ofen. Dabei entstehen Turbulenzen und hochfrequente Schwingungen im Brennraum, die für gleichmäßige Aufheizung, günstige Druckverhältnisse und annähernd ideale Wärmeverteilung sorgen. Das IZF konnte außerdem nachweisen, dass durch das gute Angebot an Luftsauerstoff der Ausbrand von Kohlenwasserstoffen verbessert wird.
Beim Anbieter des MIC Micro-Impulse-Control Systems, der HIGH-TECH Brennsysteme GmbH im niederbayerischen Plattling, freut man sich über die wissenschaftliche Bestätigung. „Das Ergebnis ist für uns von großer Bedeutung, weil es der erste wissenschaftlich erbrachte Nachweis der Vorteile der pulsierenden Flamme ist“, sagt Frank Orlowski, Geschäftsführer und Leiter der Entwicklung bei HTBS, „auch wenn wir immer wussten, dass unser System hervorragend funktioniert — schließlich berichten uns unsere Kunden von den Erfolgen, die sie mit der pulsierenden Flamme erzielen. Und in der Praxis fallen die Ergebnisse teilweise noch dramatischer aus.“ Durchsatzsteigerungen um 20% und Qualitätssteigerungen auf 98% erste Wahl sind keine Seltenheit, sondern eher die Regel in der beeindruckenden Liste der von HTBS durchgeführten Anlagenoptimierungen.
Wie die IZF-Untersuchung, so weist auch Herr Orlowski darauf hin, dass die guten Resultate nicht allein auf die Überlegenheit der gepulsten Brennertechnologie sondern auf die dadurch erst mögliche Optimierung des Gesamtprozesses zurückzuführen sind. „Wir müssen immer zuerst das gesamte System aus Feuerung, Ofen, Produkt, Trocknerverbund betrachten. Schließlich gibt es wohl an jeder Anlage Ansatzpunkte zur Optimierung. Und die macht sich dann bezahlt.“
Literatur: Dipl.-Ing. E. Rimpel: Schlussbericht zum Forschungsvorhaben AIF-Nr. 14549 N: Einfluss von Druckimpulsen auf die gleichmäßige Aufheizung des Produktes im Tunnelofen und auf den Energieverbrauch. IZF Institut für Ziegelforschung Essen e.V. 2008
