Kkk - Brennstoffe

Zur Prüfung

• es werden 2 Kessel, 2 Kälteaufgaben und Kurzfragen drankommen
• Kurzfragen sollte man auch mitlernen, da sie auch 1/3 der Note ausmachen

Brennstoffe

• die Industrie wird keine bestehenden Kessel aus ökologischen Gründen ersetzen. Die alten Kessel werden so lange im Betrieb gehalten wie nötig. Darum ist auch die Investitionsbereitschaft relativ gering -> fossile Brennstoffe haben noch mehrere Jahrzehnte eine Bedeutung

Heizwert

• Unterschied zu Brennwert, der den energiereichen Wasserdampf beachtet, diese Kondensationswärme wird bei Abkühlung frei
• bei Gas ist der Unterschied 10% groß
• bei schwefelhaltigen Brennstoffen (Erdöl, Kohle) entsteht Schwefeldioxid bei der Verbrennung. Bei der Kondensation kann Schwefelsäure entstehen und damit den Schornstein schädigen
• bei industriellen Wärmeaustauschern ist eine große treibende Temperaturdifferenz nötig (z.B. 80 °C Rauchgas -> 70 °C Wasser)

Nährungsberechnung

Die exakte Formel muss man nicht lernen, aber zumindest wissen, welche Stoffe beteiligt sind.

Folgende Heizwerte sollte auswendig gelernt werden.

Brennstoff	Heizwert MJ/kg
Erdgas	32-42
Kohle	27-32
Diesel	43
Heizöl EL	42
Heizöl S	40

Zündtemperatur

wichtig für die Lagerung von Brennstoffen

Flammtemperatur

Beispiel: auslaufendes Diesel/Benzin bei einem Autounfall

Ablauf der Verbrennung

• Mischung mit Oxidationsmittel
• Erwärmung, z.B. durch Verdichtung
• Verbrennung
• Wärmeübertragung in Industrie

gelbe Flamme: Kohlenstoff glüht wegen der hohen Temperatur, aber brennt nicht
Diffussionsflamme: z.B. Diesel -> Luft verdichtet
Vormischflamme: z.B. Benzin -> Brennstoff und Luft verdichtet

homogene/heterogene Verbrennung

• heterogen: z.B. Glutanteil
• homogen: z.B. Flammenanteil
• heterogen immer langsamer homogen

Verbrennungsgleichungen

sollten für die Prüfungen gelernt werden
CO ist sehr toxisch, es werden Rezeptorstellen für Sauerstoff im Hämoglobin blockiert (irreversibel, geruchslos), darum sind extrem niedrig Werte gefordert -> Warnsysteme

Sauerstoff in Luft 23%-mas, 21%-Vol

Mischungsverhältnis

nicht lernen, nur lambda-Wert (Luftverhältnis) wissen

Luftverhältnis

(1)

\begin{align} \lambda = \frac{\textrm{vorhandene Luftmenge}}{\textrm{minimale Luftmenge}} \end{align}

• je höher lambda, desto
  • mehr Luft
  • mehr Abgasverluste (Wärme)
• Lambdasonde
• CO_2,max-Wert sind tabelliert und können mit aktuellen Werten verglichen werden

Rechnerische Verbrennungstemperatur

RG: Rauchgas
maximale Verbrennungstemperatur von

• Luft: 2000-3000 °C
• O₂: 5000 °C

Siegertsche Verlustformel

• Verlust wird als Prozentzahl angegeben
• Rauchgas hat noch einen gewissen Energiegehalt, der zu Verlusten bei der Wärmeübertragung führt (10-15%)
• c: Siegertsche Beiwert, charakterisiert den Brennstoff und ist tabelliert

Maßnahmen Emissionsminderung

• Bundesemissionsgesetz
• einfache Genehmigung: Abnahme nur Feuerungsanlage, ohne Öffentlichkeit
• förmliche Genehmigung: Abnahme des gesamten Betriebs, mit Öffentlichkeit (z.B. nötig wenn Kohle, schweres Heizöl-Feuerung)

Emission

nur das, was aus dem Schornstein herauskommt

Immission

Einfluss der Emissionen auf die nähere Umgebung (-> hoher Schornstein verringert Immission)

• Entstaubung
  • Zyklon (Fliehkraftabscheider, für genaue Partikelgrößen)
    in Reihe schalten, wenn verschiedene Partikelgrößen abgeschieden werden sollen
  • Elektrofilter wären ideal, brauchen aber viel Energie und sind teuer
• Entschwefelung
  • Formeln für Claus-Prozess und Schwefeleinbindung in Asche nicht lernen
  • Rauchgasentschwefelungsformeln lernen!
• Entstickung