Développement d’un capteur thermoacoustique – Technologie Science Recherche

Surveillance et contrôle des effets des gaz combustibles contenant de l’hydrogène dans les fours industriels

20 avril 2023 – Le OWI Science for Fuels gGmbH et la chaire pour les systèmes de gaz et de chauffage à l’Université technique Bergakademie Freiberg développer et optimiser dans un projet de recherche. En plus de la surveillance, les capteurs doivent être adaptés pour contrôler les systèmes de brûleur en relation avec des effets thermoacoustiques indésirables et pour optimiser la combustion.

L’un des aspects centraux du projet de recherche est l’évaluation des performances des capteurs acoustiques et optiques disponibles dans le commerce ainsi que des sondes d’ionisation pour les flammes gaz naturel-hydrogène, qui brûlent avec une flamme invisible à bleu pâle. L’acquisition des données de mesure est à optimiser grâce à une combinaison des capteurs thermoacoustiques les plus adaptés. Etroitement lié à cela est le développement de principes de capteurs qui, en plus de la détection des flammes gaz naturel-hydrogène, permettent également de tirer des conclusions sur leur stabilité dans différentes conditions de fonctionnement. La détection des états de flamme gaz naturel-hydrogène dans les brûleurs industriels à l’aide de capteurs acoustiques, optiques et d’ionisation de flamme couplés aux méthodes de traitement du signal associées devrait permettre de mieux comprendre les relations physiques entre le comportement indésirable de la flamme et les signaux optiques et acoustiques de la flamme. Cela permet non seulement de générer de meilleures informations en temps réel, mais peut également aider lors du développement et du réglage du brûleur. De plus, il peut permettre un contrôle actif et la prévention du comportement indésirable de la flamme pendant le fonctionnement. De cette façon, les chercheurs veulent contribuer à surmonter les défis auxquels l’industrie manufacturière est confrontée dans le cadre de la décarbonisation grâce à l’ajout d’hydrogène renouvelable au gaz naturel comme carburant.

Il n’est pas rare que les fours industriels produisent plus de bruit et d’émissions polluantes. Même de petites modifications, par exemple dans les propriétés du combustible, les conditions aux limites géométriques ou les différences de température, peuvent conduire à deux fours apparemment identiques présentant une tendance complètement différente à l’instabilité. De plus, il existe une complexité accrue dans les systèmes multi-brûleurs industriels en raison de l’interaction de plusieurs flammes entre elles et avec l’environnement. Actuellement, les mesures d’essais et d’erreurs basées sur l’expérience sont utilisées presque exclusivement dans la pratique pour résoudre ces types de problèmes.

À l’avenir, les parts fluctuantes des gaz renouvelables, comme l’ajout d’hydrogène vert au gaz naturel, vont augmenter. Cela a un impact significatif sur les fours industriels en augmentant la vitesse de combustion et en modifiant la quantité spécifique de gaz d’échappement, ce qui entraîne des modifications du comportement de la flamme et peut entraîner des oscillations thermoacoustiques indésirables. Cela entraîne de nouveaux défis pour les exploitants d’installations et les fabricants de capteurs pour la surveillance de la flamme.

Le projet IGF 22736 BG / 1 “Capteurs thermoacoustiques pour flammes gaz naturel-hydrogène dans le four” de l’association de recherche Forschungskuratorium Maschinenbau e. V. – FKM, Lyoner Straße 18, 60528 Francfort-sur-le-Main est financé via l’AIF dans le cadre du programme de promotion de la recherche industrielle conjointe (IGF) du ministère fédéral de l’Économie et de la Protection du climat (BMWK) sur la base d’une résolution du le Bundestag allemand.

OWI Science for Fuels gGmbH est une institution de recherche indépendante et à but non lucratif. En coopération avec des partenaires de l’industrie et de la recherche, OWI recherche et développe des concepts et des technologies dans les domaines de l’utilisation économe en énergie des combustibles et combustibles liquides conventionnels et alternatifs ainsi que des technologies d’efficacité innovantes. L’objectif est de proposer des solutions techniquement matures, à faible émission de gaz à effet de serre et à faibles émissions pour la production de chaleur et la mobilité de demain. OWI est un institut affilié à l’Université RWTH Aachen et se considère comme un intermédiaire entre la recherche fondamentale et l’application. Dans le cadre du transfert de technologie, OWI travaille sur des projets financés par des fonds publics ainsi que sur des contrats de recherche industrielle. Les clients comprennent, par exemple, des fabricants de systèmes de chauffage domestique, des entreprises de l’industrie automobile, de l’industrie des huiles minérales et de la technologie des procédés thermiques.

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