Ursachen und Gegenmaßnahmen für Rückzündungen | Verhinderung von Rückzündungen in Industriebrennern

„Rückzündungen“ sind ein häufiges Phänomen bei Brennern, die in Produktionslinien installiert sind.

Rückzündungen können nicht nur zu unerwarteten Produktionsausfällen führen, sondern auch schwere Schäden am Brenner selbst und an zugehörigen Anlagen verursachen und im schlimmsten Fall katastrophale Unfälle wie Fabrikbrände auslösen.

Dieser Artikel erläutert die Hauptursachen von Fehlzündungen, konkrete Präventivmaßnahmen, die vor Ort umgesetzt werden können, und wie man damit umgeht, wenn sie auftreten.

*Dieser Artikel befasst sich hauptsächlich mit Industriebrennern, die Flüssiggas (LPG) und Flüssigerdgas (LNG) als Brennstoff verwenden, und erklärt die Ursachen und Gegenmaßnahmen für Rückzündungen.

Rückzündung bezeichnet ein Phänomen bei Industriebrennern, bei dem die Flamme, die im Inneren des Ofens verbrennen sollte,aus der Brennerdüse zurück in die internen Komponenten, das Mischrohr oder die Gasleitung strömt und dort eine Verbrennung verursacht.

Normalerweise stößt ein Brenner ein Kraftstoff-Luft-Gemisch („Mischluft“) aus seiner Düse aus, wo es an der Spitze verbrennt. Übersteigt jedoch aus irgendeinem Grund die Verbrennungsgeschwindigkeit der Flamme die Ausstoßgeschwindigkeit der Mischluft, tritt die Flamme entgegen der Ausstoßrichtung in den Brenner ein.

Dieses Phänomen ist gefährlich, weil die Flammen in das Innere des Brenners und der Rohre gelangen und dort verschiedene schwere Schäden verursachen können.
Dies umfasst insbesondere das Durchbrennen des Brennerkörpers aufgrund von Überhitzung, Explosionen in der Gasmischleitung sowie Schäden an Steuerungs- und Sicherheitseinrichtungen. Solche Schäden erfordern umfangreiche Reparaturen oder den Austausch der Anlagen, was zu längeren Produktionsausfällen führt und das Risiko von Folgekatastrophen wie Gaslecks und Bränden erhöht.

Die fünf Hauptursachen für Fehlzündungen sind im Folgenden aufgeführt.
Wir hoffen, dass Sie die spezifischen Gegenmaßnahmen für jede Ursache verstehen können, indem Sie sie mit Ihrem eigenen Arbeitsumfeld vergleichen, und dass dies als praktische Information für die Lösung von Problemen nützlich sein wird.

1. Ungleichgewicht zwischen Verbrennungsgeschwindigkeit und Gaseinspritzgeschwindigkeit
2. Das Kraftstoff-Luft-Gemischverhältnis ist falsch.
3. Verschmutzung, Verstopfung oder Beschädigung der Brennerdüse
4. Fehler bei den Zünd- und Löschvorgängen.
5. Der Brenner selbst ist heiß (wichtig).

Eine der Hauptursachen für Fehlzündungen ist ein Ungleichgewicht zwischen der „Verbrennungsrate“ und der „Gasausstoßrate“.
Die Verbrennungsrate beschreibt die Geschwindigkeit, mit der sich eine Flamme im unverbrannten Kraftstoff-Luft-Gemisch ausbreitet. Sie variiert je nach Kraftstoffart, Mischungsverhältnis und Temperatur. Die Gasausstoßrate hingegen bezeichnet die Geschwindigkeit, mit der das Kraftstoff-Luft-Gemisch aus der Brennerdüse austritt. Übersteigt die Verbrennungsrate die Gasausstoßrate, dringt die Flamme in die Brennerdüse ein und strömt zurück in das Innere des Brenners und in die Kraftstoff-Luft-Gemischleitung.

• Ursache

• Unzureichende Ventilöffnung für Mischgas (unzureichender Versorgungsdruck)
• Unzureichende Kapazität oder mangelhafte Verbrennungskontrolle nach dem Hinzufügen oder Austauschen von Brennern.

• Gegenmaßnahme

• Zufuhr des geeigneten Gasgemisches
• Geeignete Gasdruck- und Durchflussbedingungen gemäß den Auslegungsspezifikationen des Brenners.
• Neuauswahl geeigneter Ausrüstung

Für eine effiziente und sichere Verbrennung müssen Brenner mit dem optimalen Luft-Kraftstoff-Verhältnis (stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis) arbeiten. Wird dieses Gleichgewicht gestört, wird die Verbrennung instabil, wodurch die Gefahr einer Rückzündung steigt.

Weitere Informationen zur Verbrennung mit Infrarotbrennern finden Sie im zugehörigen Artikel: Was ist ein Infrarotbrenner? Eine detaillierte Erklärung seiner Verbrennungsmethode und Eigenschaften!

• Ursache

• Der Luftstrom oder die Gasdurchflussrate des Gebläses ist zu hoch oder zu niedrig.

• Gegenmaßnahme

• Richtige Verbrennungseinstellung
• Regelmäßige Inspektionen (Erfassung von Verbrennungsdaten und Bestätigung, dass die Werte im zulässigen Bereich liegen)

Der Zustand der Brennerspitze, insbesondere der Düse und des Flammenhalters, ist ein entscheidender Faktor, der in direktem Zusammenhang mit Rückzündungen steht. Ist dieser Zustand nicht einwandfrei, wird eine stabile Verbrennung behindert, was zu Flammenrückströmung führt.

• Ursache

• Verstopfte Flammenlöcher und Anhaftungen von brennbaren Materialien.
• Verformung und Deformation des Brennerkörpers
• Düsenverstopfung

• Gegenmaßnahme

• Sichtprüfung im Rahmen von Routinekontrollen
• Geeignete Reinigung je nach Brennertyp
• Bei Anzeichen von Überhitzung oder offensichtlichen Beschädigungen muss das Teil durch ein neues ersetzt werden.

Beim Brennerbetrieb stellen Zündung und Löschung besonders risikoreiche Situationen dar, in denen es leicht zu Rückzündungen kommen kann. Fehler im Betriebsablauf können in diesen Phasen zu schweren Unfällen führen.

• Ursache

• Abweichung bei Zünd- und Löschzeitpunkt
• Bei einer Fehlzündung sammelt sich Gas an, was bei der Wiederzündung zu einer explosiven Entzündung führt.

• Gegenmaßnahme

• Überprüfung der Betriebsabläufe außerhalb des Verbrennungsbetriebs (Kreislauf) auf Grundlage der Verbrennungssicherheitsstandards.
• Strikte Einhaltung der ordnungsgemäßen Fahrverfahren
• Die zur Zündung verwendete Menge an Kraftstoff-Luft-Gemisch sollte die geringstmögliche angemessene Menge sein.

Steigt die Temperatur des Brennerkörpers aufgrund von längerem Betrieb, Störungen oder Überhitzung übermäßig an, baut sich im Brenner Druck auf, wodurch ein Flammenrückschlag sehr wahrscheinlich wird.

• Ursache

• Überhitzung des Brennerkörpers aufgrund der Umgebungstemperatur
• Temperaturanstieg in der Nähe der Flammenöffnung
• Überhitzung aufgrund zu geringen Abstands zwischen Brennerdüse und zu erwärmendem Objekt.

• Gegenmaßnahme

• Abluftwärme
• Sicherung der Kühlluft
• Vergrößern Sie den Abstand zwischen der Brennerdüse und dem zu erwärmenden Objekt.
• Bei ungewöhnlich hohen Temperaturen sofort abschalten.
• Abgebrannte Brenner dürfen nicht wiederverwendet werden.

Rückzündungen kommen häufig vor, sind aber ein gefährliches Phänomen in Verbrennungsanlagen, das zu Produktionsausfällen, Anlagenschäden und sogar Bränden führen kann.
Aus den bisher erläuterten verschiedenen Ursachen geht hervor, dass die Vermeidung von Fehlfunktionen nicht nur eine schnelle Lösung erfordert, sondern einen grundlegenden und geplanten Ansatz.

1. Tägliche Inspektionen und regelmäßige Wartung
2. Regelmäßiger Austausch der Brenner
3. Einführung und Überblick über Sicherheitssteuerungssysteme

Die Grundlage für die Instandhaltung von Anlagen in einer Fabrik bilden sorgfältige tägliche Kontrollen und eine geplante, regelmäßige Wartung.

Es gibt viele Punkte, die der Bediener täglich im Rahmen von Routineinspektionen erledigen kann.
Beispielsweise sollte man die Farbe und Form der Brennerflamme visuell überprüfen, um sicherzustellen, dass sie stets eine saubere blaue Farbe aufweist und sich nicht abhebt.
Es ist außerdem wichtig, Ihre fünf Sinne einzusetzen, um auf ungewöhnliche Geräusche oder Gerüche zu achten und die Anzeigen von Instrumenten wie Manometern und Thermometern abzulesen, um sicherzustellen, dass sie im Normbereich liegen. Diese sorgfältigen täglichen Kontrollen ermöglichen die frühzeitige Erkennung von Auffälligkeiten und erhöhen die Wahrscheinlichkeit, diese zu beheben, bevor sie sich zu größeren Problemen entwickeln.

Die regelmäßige Wartung hingegen wird von spezialisiertem Wartungspersonal durchgeführt, das detailliertere Arbeiten ausführt.
Dies umfasst den Austausch von Brennern, die Inspektion und Justierung von Sensoren sowie die Funktionsprüfung von Sicherheitsvorrichtungen.
Diese sind unerlässlich, um Verschleißerscheinungen und Abnutzungserscheinungen zuverlässig zu erkennen, die bei Routineinspektionen oft übersehen werden, und um die Lebensdauer von Bauteilen zu überwachen.

Um schwerwiegende Probleme wie Fehlzündungen zu vermeiden, ist es unerlässlich, auf einen vorbeugenden Wartungsansatz (zeitlich geplante Wartung) umzustellen, der besagt: „Ersetzen, bevor es kaputt geht“. Komponenten wie Brennerkörper, Brennerdüse, Zündkerze, Flammenüberwachungseinrichtung und Sicherheitsausrüstung mögen auf den ersten Blick in Ordnung erscheinen, aber sie sind Verschleißteile, die sich unter rauen Betriebsbedingungen wie hohen Temperaturen, Korrosion und wiederholtem Zünden und Löschen allmählich abnutzen.

Die Leistung dieser Bauteile nimmt mit der Zeit ab, wodurch das Risiko von Fehlzündungen steigt. Daher ist es unerlässlich, einen geplanten Austauschplan auf Grundlage der vom Hersteller empfohlenen Austauschintervalle und der kumulierten Betriebsstunden zu erstellen.

Die meisten Fehlzündungen entstehen durch eine Kombination aus menschlichem Versagen und kleineren Gerätefehlfunktionen.
Um dies zu verhindern und ein höheres Maß an Sicherheit zu gewährleisten, ist es unerlässlich, Sicherheitskontrollsysteme einzuführen und zu überprüfen, die moderne Technologien nutzen.
Insbesondere die neuesten Verbrennungssicherheitskontrollsysteme (Brennermanagementsysteme, BMS) verbessern die Fabriksicherheit dramatisch, indem sie Aspekte automatisch überwachen und steuern, die durch menschliches Urteilsvermögen allein nicht abgedeckt werden können.

Dieser Artikel erklärt den Mechanismus der Rückzündung in Industriebrennern, ihre Ursachen und spezifische Gegenmaßnahmen.
Rückzündungen kommen häufig vor, sind aber nicht bloße Betriebsstörungen; sie sind gefährliche Phänomene, die ernsthafte Risiken bergen, wie z. B. Produktionsausfälle, Geräteschäden und sogar Brände.

Wenn es vor Ort zu Fehlzündungen kommt, deren Ursache nicht ermittelt werden kann oder Bedenken bestehen, dass die Ausrüstung veraltet ist und nicht den aktuellen Sicherheitsstandards entspricht, empfehlen wir Ihnen, neben internen Maßnahmen auch einen externen Experten hinzuzuziehen. Eine solche Expertenbewertung kann potenzielle Risiken aufdecken, die Ihnen selbst möglicherweise entgangen sind, eine Bewertung auf Basis der neuesten Sicherheitsstandards ermöglichen und Ihnen Vorschläge für die geeignetsten Verbesserungsmaßnahmen unterbreiten.

Bitte nutzen Sie diese Gelegenheit, um sich für die Entwicklung sichererer und stabilerer Verbrennungsanlagen einzusetzen.

Bei Fragen zu Verbrennungsanlagen oder Trockenöfen, Wartung oder Installation können Sie sich jederzeit gerne an uns wenden!

Für weitere Informationen zu den Wartungsdienstleistungen von Daido Kogyo klicken Sie hier.