Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Entwicklung eines optischen Detektionssystems für die Anwendung der 3D-Chemilumineszenz-Tomographie in industriellen Hochtemperaturprozessen

Einen wichtigen Beitrag zur Minimierung von THG- und Schadstoffemissionen sowie zur Gewährleistung eines wirtschaftlichen Betriebs von Thermoprozessanlagen können zukünftig Industrie 4.0-Konzepte leisten. Das Monitoring von Verbrennungsvorgängen in industriellen Hochtemperaturprozessen ist dazu ein zentraler Baustein, der derzeit insbesondere in KMU beschränkt ist auf einfache invasive Messtechniken, wie die Ermittlung lokaler Temperaturen oder Gaszusammensetzungen mit Hilfe von Absaugpyrometern. Berührungslose bildgebende Verfahren, wie die kamerabasierte Prozessüberwachung oder Thermographie, stellen bislang Ausnahmen dar. Allerdings bieten moderne bildgebende Methoden durch die Erzeugung digitaler Daten für die Optimierung und Automatisierung der Prozessführung großes Potential, das bereits in vielen Anwendungsbereichen bspw. mit Hilfe von Machine-Vision-Technologien erschlossen wird. Im Rahmen von „Tomo-Pro“ soll eine optische Sonde auf Basis kostengünstiger industrieller Bildsensoren zur Anwendung der 3D-Chemilumineszenz-Tomographie in Hochtemperaturumgebungen entwickelt und an einem Hochgeschwindigkeitsbrenner sowie einer Underport-Feuerung erprobt werden. Die Daten sollen anschließend mit CFD-Simulationen abgeglichen werden. Die Tomographie bietet die Möglichkeit digitale Daten aus dem Verbrennungsprozess mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung in nahezu Echtzeit aus dem Feuerungsraum zu gewinnen. Dazu wird ein digitales 3D-Abbild der Reaktionszone generiert, aus dem instantane Informationen zur Geometrie und Lage, Wärmefreisetzung sowie Strömungsvorgängen ermittelt werden können. Der Nutzen für die KMU liegt neben der Bereitstellung von Echtzeitdaten für das Monitoring von Verbrennungsvorgängen sowie des Gesamtprozesses auch in der Optimierung der Prozessführung und in den geringen Investitionskosten.