Kontinuierliche Infrarot-Online-Überwachung der Ofenausgangstemperatur

Optimierung der Verbrennung durch kontinuierliche Überwachung der Abgastemperatur am Ofenausgang

Industrieöfen spielen eine entscheidende Rolle in zahlreichen Anwendungen, darunter Metallproduktion, chemische Verarbeitung und Wärmebehandlung. Diese Öfen sind darauf ausgelegt, extrem hohe Temperaturen zu erreichen, die für bestimmte Prozessziele erforderlich sind. Der Verbrennungsprozess im Ofen erfordert eine präzise Mischung aus Brennstoff und Luft, um Wärme zu erzeugen, die anschließend auf das zu bearbeitende Material übertragen wird.

Ein zentraler Parameter zur Optimierung der Ofenleistung und zur Gewährleistung der Betriebssicherheit in Industrieanlagen ist die Abgastemperatur am Ofenausgang (FEGT – Furnace Exit Gas Temperature). Sie beeinflusst direkt den Wärmeübergang im Ofen und damit die Effizienz der Überhitzungs- und Wiedererhitzungsprozesse. Ist die FEGT zu hoch, kann dies zu Problemen wie Verschlackung, Rohrkorrosion und erhöhten Stickoxid-(NOx)-Emissionen führen. Eine zu niedrige FEGT wiederum deutet auf eine ineffiziente Verbrennung hin. Daher ist eine genaue und zuverlässige Messung der FEGT entscheidend, um die Verbrennungseffizienz und das thermische Gleichgewicht des Prozesses aufrechtzuerhalten. Die präzise Erfassung ist jedoch herausfordernd, da die extremen Umgebungsbedingungen und die komplexe Dynamik der Verbrennung in Industrieöfen hohe Anforderungen an Messsysteme stellen.

Die Messung der FEGT ermöglicht eine präzise Beurteilung des Wärmeübergangs an die Wasserwände des Ofens unter spezifischen Lastbedingungen und dient als Grundlage für die Bewertung der Überhitzungs- und Wiedererhitzungsleistung. Eine erhöhte FEGT kann dazu führen, dass Flugasche an den Rohren und Pendelheizflächen haftet, was Schlackenbildung und geringeren Wärmeübergang zur Folge hat. Dies erfordert häufiges Rußblasen, verursacht Korrosion, verringert die Lastfähigkeit und stellt ein Sicherheitsrisiko dar. Eine zu niedrige FEGT kann hingegen auf übermäßige Strahlungsverluste oder unvollständige Verbrennung hindeuten – beides führt zu Effizienzverlusten. Faktoren wie Brennstoffqualität, Luftüberschuss, Brennerauswahl und -neigung, NOx-arme Betriebsweisen und Wärmeübertragungsdynamik beeinflussen die Abgastemperatur maßgeblich.

Traditionelle Messmethoden, etwa Thermoelemente oder thermische Modellierung, weisen erhebliche Einschränkungen auf. Sie reagieren empfindlich auf lokale Temperaturschwankungen und liefern oft ungenaue Werte für den gesamten Ofenraum. Daher werden zunehmend fortschrittliche Infrarot-Temperaturmesssysteme eingesetzt, die eine präzise, berührungslose Alternative bieten. Im Gegensatz zu Thermoelementen, die nur punktuell – meist in Wandnähe – messen und durch Ruß oder Flugasche leicht beschädigt werden können, erfassen Infrarot-Pyrometer die Gastemperatur zuverlässig und flächendeckend im gesamten Ofen. Diese Technologie bietet tiefere Einblicke in den Verbrennungsprozess und erhöht sowohl die Genauigkeit als auch die Zuverlässigkeit der Temperaturüberwachung.