Verbrennungsprozesse und Flammen

Die thermografische Analyse von Verbrennungsvorgängen ist sehr komplex. Flammen und heiße Verbrennungsgase mit wechselnden Zusammensetzungen erfordern eine Spezifizierung der Aufgabenstellung. So muß im Vorfeld von Messungen festgelegt werden, ob die Temperatur und Verteilung von Flammen und der entstehenden Verbrennungs- und Rauchgase oder die Temperatur des Brenngutes bestimmt werden soll. Dementsprechend wird die Auswahl und Ausstattung der Infrarotkamera mit den entsprechenden Filtern getroffen.
Die Untersuchung von Feuerungsprozessen oder Explosionen zur Ermittlung von Flammen-, Abgas- oder Verbrennungstemperaturen kann durch Echtzeit-Thermografie mit 50 Bildern je Sekunde sehr detailliert erfolgen.

Beispiel: Braunkohlen-Rostfeuerungsanlage
Bei der Braunkohlenfeuerung mit gleichzeitiger energetischer Verwertung von beigemischten Zuschlagstoffen aus der Klärschlammentsorgung stehen Aspekte der Luftreinhaltung im Vordergrund. So sollten während des Verbrennungsprozesses Temperaturen von mindestens 850°C erreicht werden, um die vollständige Umsetzung des Ausgangsmaterials zu garantieren und damit eine mögliche Dioxinbildung zu vermeiden.

Voraussetzung für diese Untersuchung waren physikalische Überlegungen zu den Strahlungsbedingungen in der Rostfeuerung und ihrer Umgebung. Es wurde ein Thermografiesystem mit Hochtemperaturfilter eingesetzt, welches die Rauchgase problemlos durchdringt. Da die Glutoberfläche eine recht zerklüftete Struktur aufweist, ist der Einfluß von Umgebungsstrahlung durch Reflexionen von der Ofenwandung gering. Es konnte nachgewiesen werden, daß die Temperaturen im Auswertebereich die erforderlichen Grenzwerte einhielten. Analytische Rauchgas- und Ascheuntersuchungen bestätigten die positiven Ergebnisse.
Die auf dem Photo sichtbaren Flammen werden durch das Hochtemperaturfilter ausgeblendet und die Glutzone wird direkt meßbar.

Beispiel: Test des Startverhaltens von Gasbrennern
Durch den hochdynamischen Prozeß war der Einsatz eines Echt-Zeit-Thermografiesystems notwendig. Die Aufnahmen wurden mit einer Bildrate von 30 Bildern je Sekunde erstellt.
Im oberen Bild ist deutliche die Ausbildung der Gaswirbel sichtbar.

Im Ergebnis konnte nachgewiesen werden, daß in der Startphase des Brenners mehrere Verpuffungen oder Fehlzündungen auftreten, bevor der Brenner gleichmäßig arbeitet.

In der Praxis werden solche Messungen auch durchgeführt, um den Einfluß von Störeinflüssen wie z.B. Druckschwankungen auf das Flammenbild zu untersuchen.