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424 KERAMISCHE ZEITSCHRIFT 6-2008 -- Licensed for DVS Media GmbH -- graphische Bestimmung der Anteile zweier Komponenten, die dritte ergibt sich dann rechnerisch. Die (UEG) gibt den minimalen, für eine Explosion erforderlichen Anteil an brennbarem Gas im Stoffgemisch an. Unter der UEG ist keine Explosion möglich, da der brennbare Stoff in zu geringer Konzentration vorliegt. Die (OEG) gibt den für eine Zündung maximal möglichen Anteil an Brennstoffen im Stoffgemisch an. Über die OEG ist ebenfalls keine Explosion mehr möglich, da der Oxidator, meistens Sauerstoff, in zu geringen Mengen vorhanden ist. Zwischen der UEG und der OEG ist beim Vorhandensein einer Zündquelle eine Explosion zu erwarten. Die Grenzen sind in Bild 5 eingezeichnet. Die UEG und OEG können <strong>mit</strong> entsprechenden Formeln errechnet werden [9]. Um nun einen Explosionsbereich festzulegen, wird noch ein dritter, den Explosionsbereich eingrenzender Punkt benötigt. Er wird <strong>mit</strong> den gleichen Formeln zur Bestimmung der UEG und OEG, durch Variation der Sauerstoffanteile berechnet und stellt den Schnittpunkt der Linie der stöchiometrischen Verbrennung <strong>mit</strong> der des zur Reaktion geringsten Sauerstoffanteils dar. In Bild 5 ist der Explosionsbereich durch das Gebiet 1 gekennzeichnet. Da der Übergang <strong>von</strong> nicht explosiver Mischung zum explosiven Bereich sehr rasch möglich ist, fügt man quasi als Begrenzung eines Übergangsbereichs die Li<strong>mit</strong>-Air-Concentration (LAC)-Linie ein, die <strong>mit</strong> der LOC (Li<strong>mit</strong>ing- Oxygen-Concentration) durch die Beziehung LOC = 0,209 × LAC verknüpft ist. Jedes Gemisch, das rechts der LOC liegt, ist nicht zündbar und auch relativ explosionssicher. Doch da bei hohen Methanalanteilen ein geringer Sauerstoffeinbruch schon eine Explosion hervorrufen kann, wird Tabelle 3 • Pyrolyseprodukte <strong>von</strong> PEG Pyrolyseprodukte Summenformel Formaldehyd CH2O Acetaldehyd CH3CHO Valeraldehyd C5H 10O Mono-, Di- and Trimer des Äthen- Glykols C 2H4(OH)2 Methyl-1,3-Dioxolan C 4H 6O 3 Benzen C6H6 dieser Bereich durch die Linie ICR (inert gas– combustion gas–rate) noch weiter eingeschränkt. Diese Gerade hat ihren Ursprung bei einer Konzentration <strong>von</strong> 100 % Luft und verläuft durch den Endpunkt des Explosionsbereiches. Der so er<strong>mit</strong>telte Bereich, begrenzt durch die LAC- und ICR-Linien kann nun als inert und da<strong>mit</strong> als sicher, eingestuft werden. Alle anderen Bereiche müssen als explosionsgefährdet betrachtet und so<strong>mit</strong> gemieden werden. In Vorversuchen hat man wie oben beschrieben die einzelnen Entbinderungskomponenten zu bestimmen und auch ihre möglichen Konzentrationen über den gesamten Entbinderungsprozess. Für jede Komponente ist dann ein Explosionsdiagramm nach Bild 5 aufzustellen, wenn die gemessenen Konzentrationen oberhalb der ICR-Linie liegen. Da bei den bisherigen Prozessen die gemessenen Konzentrationen immer im niedrigen ppm-Bereich liegen, also weit unterhalb der ICR-Linie, besteht auch keine Explosionsgefahr. Es reicht zur Überwachung eine verlässliche Sauerstoffmessung. 6 Periodische Ofenanlagen <strong>mit</strong> neuer <strong>„low</strong>-O 2“-Technologie Ofenanlagen der innovativen Technologie müssen, um markt- und produktgerecht zu sein, die folgenden Merkmale besitzen: Bild 5 • Dreistoffsystem Methanal-Stickstoff-Luft Bild 6 • Schema einer Herdwagenofenanlage <strong>mit</strong> <strong>„low</strong>-O2“-Technologie Tabelle 4 • Pyrolyseprodukte <strong>von</strong> PAA Pyrolyseprodukte Summenformel Formaldehyd CH2O Acetaldehyd CH3CHO Aceton C3H 6O 2-Butanon C4H8O Benzen C6H 6 Xylen C 8H 10 Phenol C6H5OH Cresol C7H 8O • periodische und kontinuierliche Produktionsmethoden, passend zu den geforderten Kapazitäten • Entbindern und Sintern in einem Brand bzw. in einer Anlage • keine gasdichten Anlagen, sondern dem Standard und den Prinzipien der Herdwagen- bzw. Tunnelöfen entsprechend, um auf Bewährtes zurückzugreifen und um Investitionskosten zu minimieren; • Brennstoffbeheizung, aus verfahrenstechnischen und aus Betriebskostengründen • präzise Atmosphärenregelung im besonderen während der Entbinderung unter Berücksichtigung der Explosionsschutzregeln • hoher und gleichmäßiger Wärmeübergang bei produktschonender Binderentgasung • Verwendung einer thermischen Nachverbrennung des Binders zur Reduzierung des Energieverbrauchs zur Vermeidung <strong>von</strong> Umweltschäden • sicherer Betrieb im explosionsungefährdeten Bereich. Der schematische Aufbau einer periodisch betriebenen Ofenanlage nach der neuen <strong>„low</strong>-O 2“-Technologie ist dem Bild 6 zu entnehmen. Die thermische Nachverbrennung (TNV) muss brennstoffbeheizt sein, um während des Gesamtprozesses den Sauerstoffgehalt im System zu steuern. Sie ist <strong>von</strong> ihrer Baugröße so zu dimensionieren, dass eine ausreichende Verweilzeit der Kohlenwasserstoffe zu deren Oxidation verbleibt. Der zum System gehörende Wärmetauscher kann <strong>mit</strong> Luft oder <strong>mit</strong> Wasser als Kühlmedium betrieben werden. Der hohe Wärmeübergang des Wasserbetriebs lässt die oftmals erwünschten kleinen Bau-