Projekt „Thermoakustische Sensorik für Erdgas-Wasserstoff-Flammen“ erfolgreich abgeschlossen
Wenn Industrieöfen auf einmal brummen oder pfeifen, ist das nicht nur ein Fall für den Gehörschutz. Oft steckt dahinter ein technisches Phänomen mit weitreichenden Folgen. Denn sobald Wasserstoff – wie zukünftig geplant – dem Erdgas beigemischt wird, verändert sich das Verhalten der Flamme in der Brennkammer und mit ihm das gesamte akustische Profil des Ofens. Mögliche Folgen reichen von unerwünschtem Lärm, über Flammeninstabilitäten bis hin zu mechanischen Schäden an Brennerbauteilen.
Vor diesem Hintergrund forschte die OWI Science for Fuels gGmbH gemeinsam mit der TU Bergakademie Freiberg in einem vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) geförderten Projekt an einer Lösung: Die Kombination von üblichen optischen Sensoren (Flammwächtern) mit akustischen Sensoren soll helfen, kritische Betriebszustände frühzeitig zu erkennen – durch das, was die Flamme „sagt“. Denn Flammen, das zeigte das Projekt deutlich, haben eine akustische und optische Signatur. Man muss nur hinhören und -sehen können.
Akustische Signale aus der Brennkammer – also das „Rauschen“, „Brummen“ oder „Zischen“ der Flamme – werden hierfür von hochsensiblen Mikrofonen aufgenommen und mithilfe moderner Signalverarbeitung analysiert
Neben Versuchsreihen in den OWI-Laboratorien und an der Brennkammer des Projektpartners (GWA TU Bergakademie Freiberg) konnte im Projekt auch eine Messung an einem realen Hubbalkenofen in einer Stahlwalzstraße durchgeführt werden.
Wichtige Erkenntnisse waren u.a., dass kein neu zu entwickelnder Sensor erforderlich ist und stattdessen die korrekte Auswertung der akustischen Signale gewöhnlicher Mikrofone entscheidend ist. Herausforderungen an realen Industrieanlagen sind dabei vor allem die hohen Pegel der Störgeräusche in der näheren Umgebung, z.B. durch die Frischluftgebläse.
Folgeprojekte der Projektpartner sind bereits geplant, bzw. beginnen in Kürze. So soll u.a. die Akustik von Flammen aus Erdgas-Wasserstoff-Ammoniak-Gemischen untersucht werden.
Das OWI bedankt sich bei den Projektbearbeitern Dagmar Kuckelberg, Yohan John und Christoph Nailis, sowie dem Projektpartner GWA aus Freiberg für die hervorragende Arbeit und freut sich auf die Folgeprojekte.
Durchführung einer thermoakustischen Messungen am Hubbalkenofen
