Verbrennungsluftvorwärmung
In Deutschland werden derzeit etwa 70.000 Industrieöfen in verschiedenen Industriezweigen betrieben. Für alle diese Anlagen ist die Technologie der Verbrennungsluftvorwärmung potenziell möglich und sinnvoll. Durch den Einsatz dieser Technik kann ein Großteil an Primärenergie eingespart werden.
Bei der Verbrennungsluftvorwärmung wird die zur Verbrennung notwendige Luft auf dem Temperaturniveau der Umgebung (z.B. 20°C) angesaugt und über einen Wärmetauscher auf ein höheres Temperaturniveau erwärmt. Die Wärmequelle stellt hierbei die Abwärme des Abgases aus dem Ofenraum dar (siehe Abbildung 1).
Je höher die Temperatur der vorgewärmten Luft, umso höher ist auch die Flammentemperatur im Brenner, da die bei der Verbrennung freiwerdende Energie nicht zur Erwärmung der Luft eingesetzt werden muss. Daraus resultiert eine Erhöhung des Gesamtwirkungsgrades, was mit einer Brennstoffeinsparung bei gleichbleibender Leistung verbunden ist (siehe Abbildung 2).
Die über einen externen Luftvorwärmer versorgten Brenner erreichen Luftvorwärmtemperaturen um ca. 400°C. Bei den Rekuperator-, sowie den Regeneratorbrennern bilden die Luftvorwärmer zusammen mit den Brennern eine Baueinheit. Hier werden deutlich höhere Temperaturen erreicht. Durch den Verzicht auf Zuleitungen und die kompaktere Bauform können beim Rekuperatorbrenner Temperaturen zwischen 500 - 700°C und beim Regeneratorbrenner Temperaturen von 800 - 1000°C erreicht werden.
Die Besonderheit der Reku-Brenner besteht in der Nutzung der heißen Abgase unmittelbar am Brenner. Dazu wird das Abgas direkt an der Außenwand des Brenners, entlang der Zuluftleitung geführt und überträgt dabei Wärme an die Verbrennungsluft. Zur Verbesserung dieses Wärmeübergangs ist die Oberfläche durch Rippen, Zacken, Wellen, etc. vergrößert. Diese komplexen Hochleistungsbrenner sind in Leistungsklassen von ca. 8 - 160 kW verfügbar und bestehen entweder aus wärmebeständigem Cr-Ni-Stahl oder aus Keramik. /Hiemann/
Die Regeneratorbrenner sind aufgrund ihrer diskontinuierlichen Betriebsweise für Prozesse mit konstantem Wärmeeintrag eher ungeeignet. Auch ist die Wartung und Reinigung sehr aufwendig. Daher sind sie kaum verbreitet.
/Berger et al./; /Berrenberg/; /Fessler/; /Meyer 4/
