Vergleichende UV-Beobachtungen an erdgas- und schwerölbeheizten U-Flammenwannen

Abstract

Die beim zunehmenden Einsatz von Erdgas häufig aufgetretenen Schwierigkeiten durch den verschleppten Ausbrand und die damit verbundene Gefährdung des Feuerfestmaterials führten zur Entwicklung der Flammenbeobachtung im Bereich der UV-Strahlung. Es stellte sich die Frage, ob die Strahlung tatsächlich direkt mit den energetisch relevanten Reaktionen im Zusammenhang steht. Aus diesem Grunde wurden Untersuchungen zum Ausbrandverhalten von Erdgas und schwerem Heizöl mit begleitenden UV-Untersuchungen durchgeführt. Aus meßtechnischen Gründen erwiesen sich U-Flammenwannen als optimal für derartige Untersuchungen, da nur hier eine Probenahme entlang der gesamten Brennstrecke zur Untersuchung der Flammengase auf reaktionsfähige Bestandteile möglich ist. Die im UV strahlenden Flammenpartien enthalten CO und H₂ in erheblichem Umfang, so daß die UV-Strahlung als zuverlässiges Indiz für Verbrennungsreaktionen betrachtet werden kann. Ein weiterer Aspekt ist die ΝΟₓ-Bildung im Verlauf der Verbrennung. Die Meßergebnisse zeigen, daß die Bildung von ΝΟₓ stark von der lokalen Gaszusammensetzung abhängt.

Comparative UV observations on natural gas and heavy oil horseshoe fired tank furnaces The increasing use of natural gas and the frequently occurring difficulties due to less complete combustion and the consequent risks to refractories have led to the development of ultra-violet flame observation. This raises the question whether the UV radiation is directly related to the energetically relevant reactions. For this reason investigations of combustion behaviour have been made of natural gas and heavy oh firing using UV equipment. On technological grounds horseshoe flame furnaces were chosen as the most suitable for this work because scanning of the whole flame path to investigate the reactive components in the flame gases is possible from one sample probe position. The parts of the flame emitting UV radiation contain CO and H₂ in appreciable proportions so that the UV radiation can be used as an indicator for the combustion reactions. A further important aspect is the formation of ΝΟₓ during combustion. The results obtained indicate that formation of ΝΟₓ is strongly dependent on the local gas composition.

Observations comparées, dans l'ultraviolet, des flammes dans les bassins de fours à boucle chauffés au gaz naturel et au fuel lourd Les difficultés souvent recontrées avec l'emploi croissant de gaz naturel, à savoir l'abaissement du coefficient des gaz effectivement brûlés, et le danger que cela représente pour les réfractaires, ont orienté les recherches dans l'observation des flammes dans le domaine des ultraviolets. Le problème était de savoir s'il existe vraiment un rapport direct entre le rayonnement et les réactions correspondantes du point de vue énergétique. C'est pour cette raison qu'ont été effectuées, de pair avec des études dans l'ultraviolet, des études sur le comportement du coefficient de gaz naturel et de fuel lourd effectivement brûlés. Pour de telles mesures, les bassins des fours à boucle se sont révélés les plus intéressants, car c'est seulement dans ce cas qu'il est possible de prélever des gaz réactifs sur toute la longueur de la flamme pour étudier les gaz de flammes. Les parties de flammes qui émettent dans l'ultraviolet contiennent CO et H₂ en grande quantité, si bien que le rayonnement ultraviolet peut être considéré comme un bon indice pour l'observation des réactions de la combustion. En outre, ΝΟₓ se forme au cours de la combustion. Les résultats des mesures montrent que la formation de ΝΟₓ dépend fortement de la composition chimique locale des gaz.