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Mit der steigenden Erzeugung volatilen Stroms aus erneuerbaren Energien werden die Anforderungen an die Flexibilität der konventionellen Kraftwerke erhöht. Der Einsatz von Stützfeuerungssystemen auf Basis von Trockenbraunkohle (TBK) ermöglicht die Erweiterung des Lastbereiches und der Lastgradienten am Dampferzeuger. Untersuchungen zum Teillastverhalten von TBK-Brennern wurden an der BTU Cottbus – Senftenberg an einem 400 kWth Verbrennungsversuchstand und an dem industriellen 30 MWth TBK-Staubbrenner der Firma BBS (Babcock Borsig Steinmüller GmbH) durchgeführt. Der verfügbare Einsatzbereich des Brenners ist maßgeblich von der Intensität den brennernahen Mischungsvorgang abhängig. Mit der Absenkung der Brennerleistung ist beispielsweise eine signifikante Steigerung der NOx-Emission verbunden. Dieser Effekt ist auf die Veränderung des brennernahen Strömungsprofiles zurückzuführen. Mit Maßnahmen wie der Erhöhung der Drallzahl, Verteilung der Luftimpulsströme und Veränderung des Primärimpulses konnte eine Stabilisierung und Intensivierung der Reaktionszone und somit eine Verbesserte des Teillastverhaltens nachgewiesen werden.
1.
In diesem Beitrag wird ein Flammenbewertungsverfahren auf Basis eines Flammenwächtersignals vorgestellt. Mit zunehmender Flexibilisierung der Verbrennungsanlagen und der Absenkung von Emissionsgrenzwerten wird eine unmittelbare Flammenanalyse für die Regelung der Brennersysteme zunehmend erforderlich. Auf Basis eines Flammenwächtersignals wird mittels Frequenzanalyse ein ergänzendes Auswertungsverfahren dargestellt. Anhand der vorgestellten Untersuchungen an einem Erdgas-/Kohle-Kombibrenner wird die Qualifizierung der Prozessmesstechnik für die Flammenbewertung und Brennersteuerung überprüft. Die Ergebnisse im Erdgas- und Kohlebetrieb belegen, dass mit der erweiterten Signalanalyse eine Veränderung des Flammenverhaltens mit dem Flammenwächtersignal in Zusammenhang gebracht werden kann. Dabei konnte einmal das Emissionsverhalten bei verschiedenen Brennereinstellungen beurteilt werden und andererseits ein Zugriff auf das Stabilitätsverhalten der Kohleflamme ermöglicht werden. Durch die Analyse des Strahlungssignals der Chemilumineszenz des OH* bzw. CH*-Radikals ist ein Bezug zur Veränderung in der Reaktionszone hergestellt. Die entwickelte Bewertungsmethodik kann für die Entwicklung und Etablierung von Beobachter- und Regelmodellen von Brennersystemen genutzt werden.