Brennertechnologien und -konzepte: Emissionsminderung

1. September 2022 | Von Jonathan Stoeger

Um ehrgeizige Nachhaltigkeitsziele zu erreichen, werden neue Brennertechnologien und Steuerungskonfigurationen entwickelt, die dazu beitragen sollen, die NOx-Emissionen deutlich zu reduzieren

Viele branchenführende Unternehmen haben sich ehrgeizige Nachhaltigkeitsziele zur Emissionsreduzierung und Energieeffizienz gesetzt, die auf Faktoren wie dem Klimawandel, dem Pariser Abkommen und verschiedenen nationalen, staatlichen und lokalen Vorschriften beruhen.

In den USA war Kalifornien schon immer führend bei der Emissionsreduzierung. Es war der erste Staat, der einen Emissionsstandard von 30 Teilen pro Million (ppm) für Stickoxide (NOx) vorschrieb, der anschließend auf 15 ppm NOx und dann nur noch 9 ppm NOx sank. Jetzt setzen einige Bezirke in Kalifornien eine NOx-Grenze von 2 ppm für größere industrielle Wasserrohrkessel (IWT) durch. Andere Bundesstaaten werden diesem Beispiel folgen und Grenzwerte für NOx-Emissionen von 30 ppm oder noch niedriger einführen.

Die Kesselindustrie führt weiterhin fortschrittliche Technologien und Lösungen ein, die sowohl NOx- als auch CO-Emissionen reduzieren (Abbildung 1). Heutzutage stehen je nach Anwendung, Brennstoff und Feuerungsgröße unterschiedliche Verbrennungstechnologien und Feuerungsarten für traditionelle und erneuerbare Brennstoffe zur Verfügung. Diese neueren Angebote sorgen in Verbindung mit fortschrittlichen Steuerungssystemen für einen hohen Regelbereich, ein konsistentes Kraftstoff-Luft-Verhältnis und eine Wiederholbarkeit der Verbrennung.

ABBILDUNG 1. Es stehen niedrigere Anforderungen an NOx- und CO-Emissionen an, und Brennertechnologien entwickeln sich weiter, um zur Erreichung dieser Ziele beizutragen

Turndown ist ein Konzept, das es zu verstehen gilt. Bei Kesselanlagen handelt es sich um ein Verhältnis, das die Hoch- und Kleinfeuereinstellungen eines Systems angibt. Beispielsweise erreicht ein 100-Millionen-Btu/h-Brenner mit einem Regelbereich von 10:1 eine hohe Feuerung bei 100 Millionen Btu/h und eine niedrige Feuerung bei 10 Millionen Btu/h. Der Hauptvorteil eines hohen Regelbereichs für ein Kesselsystem besteht darin, dass die Zyklen reduziert werden, was den Energieverbrauch und die thermische Belastung eines Kessels verringert.

Durch die Reduzierung des Kreislaufs wird weniger Kraftstoff benötigt und es gelangen weniger Emissionen in die Atmosphäre. Der Turndown hängt stark von der Brennerkonstruktion ab. Viele Brennersysteme mit hohem Regelbereich erfordern ein fortschrittliches Steuerungssystem. In der Regel handelt es sich dabei entweder um parallele Positionierungssysteme oder um vollständig dosierte Systeme.

Die Art von NOx, die mit der Brennertechnologie am stärksten reduziert wird, ist thermisches NOx. Dies kann durch eine Senkung der Flammentemperatur oder durch die Eliminierung von NOx erreicht werden, wobei ein Teil davon durch die Optimierung des Brennstoff-Luft-Gemisches im Brenner reduziert werden kann. Es gibt verschiedene Arten von Brennertechnologien und Verbrennungssystemen, die heute implementiert werden können, und jedes davon hat seine eigenen Eigenschaften zur Reduzierung von NOx und zur Steigerung der Effizienz. Zu diesen Methoden gehören die folgenden:

Bei der Brennstoffstufung wird ein Teil des Hauptbrennstoffs eingespritzt, um ihn vor der Zündung mit den Verbrennungsgasen im Ofen zu vermischen (Abbildung 2). Dadurch wird der Kraftstoff mit Gasen, hauptsächlich N2 und H2O, verdünnt. Wenn der Brennstoff auf diese Weise verteilt wird, entzündet er sich an der Hauptflamme und das Volumen verringert die Strahlungswärmeübertragung des Ofens. Diese Strahlungswärmeübertragung hilft, die Flamme abzukühlen. Durch die Verbrennung dieser beiden Effekte sinkt die Flammentemperatur und damit die NOx-Bildung.

ABBILDUNG 2: Bei der Brennstoffstufung mit Rauchgasinduktoren wird ein Teil des Hauptbrennstoffs vor der Zündung in den Ofen eingespritzt, was dazu dient, den Brennstoff mit Gasen zu verdünnen, wodurch die Flammentemperatur effektiv gesenkt und die NOx-Produktion gehemmt wird

Hinter dem Prozess befinden sich einige der Gasinjektoren an der Außenseite des Brennkopfes (oder des perforierten Teils des Kopfes) mit einem einzigen großen Gitter, den sogenannten Stufeninjektoren. Diese Injektoren richten die Kraftstoffstrahlen auf die Außenseite der Hauptflammenverbrennung.

Größere Einspritzöffnungen erzeugen größere Strahlen, die weiter in den Ofen selbst eindringen. Durch langsameres Mischen vor dem Zünden an der Hauptflamme entsteht eine größere Flammenhülle, die zur Erhöhung der Strahlungswärmeübertragung beiträgt. Eine stärkere Wärmeübertragung vom Kessel zum Ofen und in die Flamme selbst erzeugt mehr Wärme und erhöht die NOx-Emissionen.

Die Brennstoffstufung allein kann NOx um etwa 20–25 % reduzieren. Beispielsweise können die NOx-Emissionen bei einem unkontrollierten Standardbrennertyp mit 100 ppm NOx und vorhandener Brennstoffstufung auf 75–80 ppm reduziert werden.

Die induzierte Rauchgasrezirkulation (FGR) ist eine der gebräuchlichsten und effizientesten Methoden zur Reduzierung thermischer NOx (Abbildung 3). Bei dem Prozess werden kühle, inerte Rauchgase mit Verbrennungsluft vermischt, um den Massenstrom durch die Flammenfront zu erhöhen und so die Temperatur und die thermische NOx-Bildung zu reduzieren.

ABBILDUNG 3. Dargestellt ist ein typischer Flammrohrkessel mit Rauchgasrückführung (FGR), bei dem der heiße, rückgeführte Gasstrom umgeleitet wird, bevor er den Economizer erreicht

Abbildung 3 zeigt, wie die Rauchgase abgezogen werden, bevor sie den Economizer erreichen. In einem kleinen Feuerrohr mit höherer Temperatur werden die rückgeführten Rauchgase abgesaugt und mit der Luft vermischt. Von dort aus wird es mit dem Ventilator dem Brennstoff zugeführt und in den Verbrennungsprozess eingebracht. Dadurch wird die Flammentemperatur minimiert, um thermisches NOx zu reduzieren und die Brenneremissionen zu senken.

Diese Technik wird heute in vielen Verbrennungsmotoren eingesetzt. Es kann als Abgasrückführung (AGR) bezeichnet werden. Im Grunde ist es eine einfache Lösung. Durch Zugabe von etwas Wasser kühlt sich das System ab. Es kann mit dem Einleiten von Rauchgas in das System verglichen werden, um die Flamme abzukühlen und die NOx-Emissionen niedrig zu halten.

Bei Kesseln mit größerer Kapazität, wie z. B. Binnenschifffahrtskesseln, wird die FGR in der Regel nach dem Economiser abgenommen. Bei größeren Kesseln werden für die FGR vorzugsweise etwas kühlere Temperaturen gewählt.

NOx kann durch den Einsatz anderer Brennertechnologien um 90 % reduziert werden. Mit interner Technologie sind 9–10 ppm NOx erreichbar, wenn mehrere Technologien kombiniert werden. Heutzutage sind unter bestimmten Umständen sogar 5 ppm NOx erreichbar.

Die Methode mit hohem Luftüberschuss erhöht den Massendurchsatz der überschüssigen Luft, um die Flamme zu kühlen, ähnlich wie bei der FGR-Lösung. Um effektiv zu sein, ist es notwendig, die Position der Flammenfront zu kontrollieren. Außerdem ist es bei diesem Verfahren sehr wichtig, dass das Brennstoff-Luft-Gemisch vor der Brennerzündung vorgemischt wird. Andernfalls steigt die Flamme nach oben und gelangt in einen brennstoffreichen Zustand. Sobald dies geschieht, schaltet der Brenner auf Verdrängung und die Flammentemperatur steigt wieder an, wodurch die Vorteile der Vormischung zunichte gemacht werden.

Da das Brennstoff-Luft-Gemisch vorgemischt werden muss und eine Kontrolle der Flammenposition erforderlich ist, kann eine Strategie mit hohem Luftüberschuss nur bei bestimmten Brennertypen angewendet werden.

Mit dieser Technologie kann der NOx-Wert auf 7,5–9 ppm reduziert werden. Ein großer Vorteil eines hohen Luftüberschusses ist die Erzielung geringer Emissionen ohne den Einsatz von FGR.

Die letzte Verbrennungstechnologie ist die zweistufige Verbrennung, von der es zwei Arten gibt: zweistufige Kraftstoffeinspritzung und zweistufige Lufteinspritzung. Die Prozesse sind einigermaßen ähnlich, mit dem Hauptunterschied, dass die zweistufige Kraftstoffeinspritzung im ersten Schritt eine magere Vorgemischverbrennung nutzt und bei der zweistufigen Lufteinspritzung im ersten Schritt eine sehr kraftstoffreiche Verbrennung erfolgt.

Der erste Schritt bei der Kraftstoffeinspritzmethode besteht aus einem hohen Luftüberschuss und der Wärmeübertragung (Abbildung 4). Die gesamte Verbrennungsluft strömt durch den Brenner, wohingegen nur ein Teil des Brennstoffs hindurchgeht, was zu einer sehr mageren Verbrennung führt.

ABBILDUNG 4. Der erste Schritt der Kraftstoffeinspritzmethode beinhaltet einen hohen Luftüberschuss und eine hohe Wärmeübertragung

Im zweiten Schritt des Verbrennungsprozesses werden zusätzliche Brennstoffe in die Verbrennungsprodukte eingespritzt. Damit dies wirksam ist, muss vor dem ersten Schritt und vor der Beaufschlagung des zweiten Schritts mit Kraftstoff eine gewisse Wärmemenge abgeführt werden. Die Wärme kann im Allgemeinen durch einen Strahlungswärmetauscher an die Ofenwände abgeführt werden.

Im ersten Schritt ist die auf Flammentemperatur reduzierte Verbrennung zwischen den Wärmetauschern unzureichend. Der ersten Verbrennungsstufe können FGR zugesetzt werden, um die Flammentemperatur selbst zu senken. Der in der zweiten Stufe eingespritzte Brennstoff kann abgestuft werden, um ihn mit den Ofengasen und der Brennstoffstation der zweiten Brennstoffeinspritzstufe zu vermischen, was bei diesem System üblich ist.

Der typische Kompaktkessel mit einem zweistufigen Brennstoffeinspritzsystem erreicht ohne FGR etwa 30 ppm NOx. Wenn dem zweistufigen Einspritzverfahren FGR hinzugefügt wird, kann der NOx-Gehalt auf 9–10 ppm reduziert werden.

Die Anwendung der zweistufigen Luftinjektionsmethode auf sehr große Öfen, wie z. B. vor Ort aufgestellte Kessel, erfordert aufgrund des erforderlichen Volumens zwei Verbrennungssysteme.

Bei der Luftinjektionsmethode (Abbildung 5) ist der erste Schritt eine sehr fette oder sogenannte unterstöchiometrische Verbrennung. Bei dieser Art der Verbrennung findet im ersten Schritt nur eine Teilverbrennung statt.

ABBILDUNG 5. Das Luftinjektionsverfahren beginnt mit einer unterstöchiometrischen Verbrennung

Im zweiten Schritt wird die restliche Verbrennungsluft eingebracht, wobei der Wärmeübergang zwischen den beiden Einblasschritten meist nicht ausreicht, um die Temperatur zu senken. Daher muss FGR im zweiten Injektionsschritt zusammen mit Luft eingebracht werden.

Der zweite Verbrennungsschritt ist für den Großteil der thermischen NOx-Produktion verantwortlich, daher ist es wichtig, die Temperatur der Flamme zu kontrollieren. In der Praxis wird dies bei vor Ort aufgestellten Kesseln oft als Überfeuerluft bezeichnet. Durch den Einsatz der zweistufigen Luftinjektionsmethode kann der NOx-Gehalt auf 30 ppm reduziert werden. Mit Öl Nr. 6 (einem Restöl mit hohem Btu-Gehalt) kann der NOx-Gehalt auf 140 ppm reduziert werden, während er normalerweise bei etwa 375 ppm liegen würde.

Um diese Verbrennungstechnologien oder -prozesse nutzen zu können, sind fortschrittliche Steuerungen wie parallele Positionierungssysteme oder vollständig dosierte Systeme erforderlich. Zu den weiteren Optionen gehören Antriebe mit variabler Geschwindigkeit (VSD) und O2-Trimm-Luftstrom-Trimmsysteme (im nächsten Abschnitt beschrieben). Diese Systeme bieten eine präzise Steuerung, die zur Steuerung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses und zur Erzielung einer guten Mischung mit den Feuerungstechnologien erforderlich ist.

Parallele Positionierung. Grundsätzlich handelt es sich bei der Parallelpositionierung um ein Steuersystem, das das Brennstoff-Luft-Verhältnis des Brenners optimiert. Die Verwendung eines parallelen Positionierungssystems anstelle einer standardmäßigen Einzelpunktpositionierung bietet viele Vorteile.

Die parallele Positionierung ermöglicht eine präzise Steuerung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses, da ein Aktuator direkt mit dem Steuerventil gekoppelt ist, sei es die Luftklappe, das Gasdosierventil oder das FGR-Ventil, um die Wiederholbarkeit sicherzustellen. An jedem Punkt des Verbrennungsprozesses wird es sich ständig wiederholen.

Bei der Parallelpositionierung werden spezielle Servos verwendet, bei denen es sich um hochauflösende Aktuatoren handelt, und jeder Kraftstoff oder jede Luft verfügt über ein eigenes Servo. Der Luftdämpfer verfügt über ein eigenes Servo. Das Gasregelventil verfügt über ein eigenes Servo, und wenn FGR vorhanden ist, gibt es am FGR-Ventil ein Servo, das die Menge der Rezirkulation steuert. Jeder Aktuator ist außerdem mit einem Rückmeldesignal ausgestattet, um die Sicherheit zu erhöhen. Erreicht ein Aktuator seine Position nicht, gibt er einen Alarm aus und schaltet ab.

Für jede davon kann eine eigene Kurve angewendet werden. Die Luft-Kraftstoff-Kurve für die Parallelpositionierung ist eine Softwarefunktion. Dadurch ist es möglich, eine Kurve oder sogar mehrere Kurven für die Brennstoffe zu ändern, um den Anforderungen der verschiedenen Brennertechnologien gerecht zu werden. Da es sich um eine Softwarefunktion handelt, besteht außerdem die Möglichkeit, einen Frequenzumrichter (VFD), einen VFD-Bypass und O2-Trimmsysteme hinzuzufügen.

Durch den Einsatz hochauflösender Aktoren ist eine gute Verbrennung über den gesamten Modulationsprozess des Brenners gewährleistet. Ein großer Vorteil besteht darin, dass der Hystereseverlust geringer ist. Aus diesem Grund können Sie mit einer Kraftstoffeinsparung von etwa 2 bis 3 % rechnen. Diese Kraftstoffeinsparungen bedeuten, dass weniger Kraftstoff verbrannt wird, was wiederum dazu führt, dass weniger Emissionen in die Atmosphäre gelangen.

Durch den Einsatz einer fortschrittlichen Steuerung mit einer neueren Verbrennungstechnologie können die NOx-Emissionen auf 9 ppm oder in einigen Fällen sogar auf 5 ppm reduziert werden.

Vollständig dosierte Systeme. Ein vollständig dosiertes System ist die bevorzugte Methode, um Luft- und Kraftstoffdruck- oder Temperaturänderungen in einem Feuerungsratensteuersystem auszugleichen. Der Übergang von einem parallelen Positionierungssystem bedeutet den Übergang zu einem vollständig gemessenen System mit Cross-Limiting-Funktionen (Abbildung 6).

ABBILDUNG 6. Dieses vollständig dosierte Steuersystem umfasst grenzüberschreitende Funktionen und individuelle Geräteaktoren

Ähnlich wie ein paralleles Positionierungssystem verwendet ein vollständig dosiertes System einzelne Geräteaktoren. Der Hauptunterschied im Betrieb besteht darin, dass ein paralleles Positionierungssystem die Position der Luft- und Kraftstoffsteuergeräte als Hinweis auf den ordnungsgemäßen Durchfluss verwendet, während ein vollständig dosiertes System Durchflusssensoren verwendet, um den tatsächlichen Luft- und Gaskraftstoffdurchfluss zu überwachen. Darüber hinaus passt ein vollständig dosiertes System während der Überwachung die Steuergeräte nach Bedarf an, um den gewünschten Durchfluss zu erreichen.

Ein vollständig dosiertes System wird verwendet, um die Luft- und Kraftstoffsollwerte zu erzeugen, anhand derer die jeweiligen Ströme vorbereitet werden, um die Luftsignale für die Durchflussregelungsposition zu erzeugen. Bei dieser Art von System wird die Verwendung eines O2-Trimmsystems dringend empfohlen.

Ein vollständig dosiertes System mit einer grenzenübergreifenden Feuerungssteuerung bietet die höchste Effizienz und beste Emissionskontrolle aller heute verwendeten Systeme, da es mit Luft- und Kraftstoffzählern ausgestattet ist, die eine Durchflussanzeige und -summierung ermöglichen.

Darüber hinaus bietet ein vollständig dosiertes System die Möglichkeit einer Druck- und Temperaturkompensation. Es ist auch mit Mehrbrenneranwendungen und alternativen Brennstoffen kompatibel. Es kann sicher, effizient und zuverlässig gleichzeitig mit verschiedenen Brennstoffarten feuern. Sowohl bundesstaatliche als auch örtliche Vorschriften erfordern häufig Kraftstoffzähler, und dieses Kraftstoffmesssystem umfasst diese.

O2-Trimm. Die O2-Trimmung ist eine Option, die den Luftüberschuss in einem Verbrennungssystem auf einem gewünschten Niveau hält. Es kompensiert kleine Schwankungen des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses, die durch die Betriebsbedingungen verursacht werden. Zu den Variationen gehören Änderungen des Atmosphärendrucks, der Temperatur oder einfach nur mechanische Abnutzung des Brenners und der Komponenten selbst.

Denken Sie daran, dass eine Sache bei der Brennerverbrennung darin besteht, dass alles, was den Luft- oder Brennstoffstrom beeinflussen kann, die Brennerleistung beeinträchtigt, was sich negativ auf die Emissionen auswirkt.

Für die O2-Trimmoption ist ein O2-Sensor erforderlich, der im Abgasauslass oben im Kessel installiert wird. Es gibt ein Rückmeldungssignal an das Verbrennungskontrollsystem.

Das System sorgt für eine optimale O2-Verbrennung, um die NOx-Ziele durch eine gute, vollständige Verbrennung zu erreichen. Dies ist sowohl ein Leistungsfaktor als auch ein Sicherheitsfaktor. Durch die O2-Trimmung wird verhindert, dass die Verbrennung zu fett wird oder unter 1 % O2 fällt. Bei einigen Brennern ist es wichtig, dass der O2-Gehalt bei der Verbrennung 8–9 % nicht überschreitet.

O2-Trim ist auch eine sehr wirksame Methode, um ein potenzielles Problem zu erkennen. Wenn der O2-Wert ansteigt, wird dies von O2-Trimmsystemen angezeigt.

Weitere Vorteile der O2-Trimmung sind Effizienz und Zuverlässigkeit. Im Wesentlichen sorgt die Steuerung für eine gleichbleibende O2-Konsistenz des Rauchgases, eine bessere Verbrennung und Kraftstoff-Luft-Korrekturen in Verbindung mit Lufttemperaturänderungen, was alles zu einer Kraftstoffeinsparung von etwa 2–3 % führt.

VSD. Eine weitere Option ist die Installation eines drehzahlvariablen Antriebs (VSD) am Ventilator, der die Fähigkeit zur Steuerung der Verbrennungsluft verbessert, insbesondere wenn der Ventilator überdimensioniert ist. Durch eine bessere Luftsteuerung lässt sich das Kraftstoff-Luft-Verhältnis besser steuern, was zu einer besseren, genaueren und effizienteren Verbrennung führt. Und dadurch können niedrige und extrem niedrige NOx-Emissionen erreicht werden.

Ein System zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR) kann dazu beitragen, die NOx-Emissionen um bis zu 94 % zu reduzieren. Wenn eine Anlage beispielsweise über einen unkontrollierten Brenner mit 100 ppm NOx verfügt, kann ein SCR-System die Emissionen auf 6 ppm NOx reduzieren. Ein weiterer Vorteil von SCR-Systemen besteht darin, dass durch die Nutzung einiger der oben genannten Brennertechnologien weniger Katalysator erforderlich ist.

Bei einem 30-ppm-Brenner sind mit SCR 5–6 ppm NOx erreichbar, bei gleichzeitig geringerem Katalysatorverbrauch. Diese Lösung funktioniert mit jedem Brennstoff, wenn die Abgastemperatur im Bereich von 400–700 °F liegt. In diesem Temperaturbereich zeigt der Katalysator seine höchste Aktivität. Das Katalysatorbett kann für kleine bis sehr große Abgasdurchflüsse von Millionen von Säulen pro Stunde ausgelegt werden, und die Ammoniakeinspritzung kann variiert werden, um verschiedene Brennstoffe für Anwendungen mit mehreren Brennstoffen und gleichzeitiger Befeuerung zu berücksichtigen.

Beachten Sie, dass es bei SCR einige Einschränkungen gibt. Einer davon ist, dass der Abgasstrom nicht zu viele Partikel enthalten darf. Andernfalls verstopft der Katalysator schnell. Zur Abmilderung dieses Problems können unterschiedliche Katalysatorpeichungen eingesetzt werden. Außerdem kann der Katalysator in Gegenwart bestimmter Substanzen, beispielsweise Katalysatorgiften, deaktiviert werden.

Da es sich bei Ammoniak um eine Base handelt, muss außerdem die Säurekonzentration im Rauchgas bei dieser Art von System genau überwacht werden. Unterhalb des Säuretaupunkts verbindet sich Ammoniak mit einer Säure und bildet ein Salz, das den Katalysator selbst verstopfen kann. Abbildung 7 zeigt, wie ein SCR-System zur Reduzierung von Emissionen und NOx funktioniert.

ABBILDUNG 7. Ein System zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR) wird verwendet, um die Emissionen nach Verbrennungsprozessen weiter zu reduzieren

In einem SCR-System erfolgt die Reaktion zu Ammoniak mit NOx auf natürliche Weise bei hohen Temperaturen, etwa 1.600 °F. Bei dieser Reaktion werden NOx, NO und NO2 in harmlose Wasser- und Stickstoffgase zerlegt.

Die Einführung von Ammoniak in das Kesselsystem führt zu einer neuen Emission, die eingedämmt werden muss – dem Ammoniakschlupf. Dabei handelt es sich um nicht umgesetztes Ammoniak, das seinen Weg durch das SCR-System findet.

Die Grenzwerte für den Ammoniakschlupf im Stapel liegen normalerweise zwischen 2 und 10 ppm. Aufgrund der Schlupfgrenze muss der Ammoniakdurchfluss genau gesteuert werden, um dem NOx-Durchfluss zu entsprechen. Diese Funktion wird durch eine Ammoniak-Durchflusskontrolleinheit gesteuert. Um den Ammoniakschlupf zu minimieren, muss außerdem das Ammoniakeinspritzmuster mit dem NOx-Verteilungsmuster übereinstimmen.

Diese Funktion des Ammoniaks ist Teil des Ammoniakeinspritzgitters. Während das Abgas durchströmt, überwacht die Ammoniak-Durchflussregelung die Ammoniakmenge, die in den Bereich des Ammoniakeinspritzgitters gelangt. Im Inneren vermischt es sich mit den Abgasen und strömt durch den Katalysator und aus ihm heraus. Auch bei SCR sind N2 und H2O die Nebenprodukte.

Die Kesselindustrie wird weiterhin bestrebt sein, die NOx-Emissionen zu verringern. Neben der Reduzierung der NOx-Emissionen liegt der Schwerpunkt auf der Reduzierung des CO2-Fußabdrucks.

Suchen Sie in naher Zukunft nach Technologien, die in diesen Verbrennungszyklen implementiert werden können, um nicht nur die NOx-Emissionen, sondern auch den Kohlenstoffausstoß des Verbrennungsprozesses zu reduzieren. Kohlenstoffabscheidungssysteme und andere Technologien gewinnen zunehmend an Bedeutung.

Ein weiterer Schwerpunkt unserer Branche ist die Energieeffizienz. Geräte mit höherer Effizienz nutzen die Wärme besser, was natürlich die zu verbrennende Brennstoffmenge und damit die Emissionen reduziert (Abbildung 8).

ABBILDUNG 8. Durch den Austausch eines alten Brenners (A) durch einen neuen Low-NOx-Brenner (B) konnte diese Anlage die NOx-Emissionen von 90 auf 24 ppm senken. Außerdem wurden Zyklen und überschüssige Luft reduziert, was die Gesamteffizienz steigerte und den Kraftstoffverbrauch um 10 % reduzierte.

Schließlich liegt auch ein großer Schwerpunkt auf technischen und erneuerbaren Kraftstoffen, insbesondere im Bereich der Hydronik. Erneuerbare Kraftstoffe verursachen weniger Emissionen als Nebenprodukt, was vielen Unternehmen heute dabei hilft, ihre angestrebten Nachhaltigkeitsziele zu erreichen. ■

1. Erreichen des Gleichgewichts in der Verbrennung, Chem. Eng., August 2022, S. 14–17.

2. Neue Wege zur besseren Emissionskontrolle, Chem. Eng., Januar 2021, S. 12–15.

3. Kostengünstige Techniken zur NOx-Reduktion, Chem. Eng., Mai 2020, S. 30–36.

4. Geschlossene Verbrennungsausrüstung und -technologie, Chem. Eng., Januar 2018, S. 46–49.

Jonathan Stoeger ist Inside Sales und Anwendungsmanager für die Burner Systems Group in Cleaver-Brooks (221 Law St; Thomasville, GA 31792; E-Mail: [email protected]; Website: www.cleaverbrooks.com). Er ist seit 17 Jahren bei Cleaver-Brooks und war Mitglied des CSD-1-Code-Komitees (Controls & Safety Devices for Automatically Fired Boilers) der ASME und ist derzeit stellvertretendes Mitglied des Komitees. Stoeger hat einen Abschluss in Maschinenbau von der University of Wisconsin-Platteville.