9. Verbrennungsprozesse Als Verbrennung wird die chemische Reaktion von brennbaren Bestandteilen, im Allgemeinen Kohlenstoff- oder Kohlenwasserstoffverbindungen mit Luftsauerstoff, bezeichnet, bei der Wärme freigesetzt wird. Es können feste, flüssige oder gasförmige Brennstoffe zur Verbrennung herangezogen werden. Zu Beginn der Verbrennung muss der verwendete Brennstoff auf seine entsprechende Zündtemperatur gebracht werden. Die Flamme erlischt, wenn die erforderliche Reaktionstemperatur unterschritten wird. Die Hauptbestandteile der wichtigsten technischen Brennstoffe sind Kohlenstoff C und Wasserstoff H, daneben ist häufig auch noch Sauerstoff O und, mit Ausnahme von Erdgas, noch eine geringe Menge Schwefel S vorhanden, aus dem bei der Verbrennung das unerwünschte Schwefeldioxid SO2 entsteht. Die in den Brennstoffen vorkommenden Elemente H, C und S werden bei vollständiger Verbrennung zu CO2, H2O, und SO2 verbrannt. Aus der Zusammensetzung der Abgase kann man die Güte der Verbrennung beurteilen. Die Verbrennungsgase können enthalten: • Kohlendioxid CO2 • Stickstoff N • Schwefeldioxid SO2 • Kohlenmonoxid CO • Stickoxide NOx • Sauerstoff (Luftüberschuss) O • Wasserdampf H2O 9.1 Kohlendioxid CO2 Der ständige Anstieg von CO2 in der Atmosphäre wird als Mitverursacher des Treibhauseffektes angesehen. Dadurch ist Kohlendioxid heute verstärkt in das Blickfeld der Öffentlichkeit geraten. Die CO2-Emissionsmenge kg/kWh ist abhängig vom Anteil des im Brennstoff enthaltenen Kohlenstoffes. Während bei Steinkohle das Verhältnis Wasserstoff zu Kohlen- stoff H : C = 0,5 : 1 ist, liegt es bei Heizöl EL schon bei H : C = 2 : 1 und bei Erdgas sogar bei H : C = 4 : 1. Auf Grund seines geringen Kohlenstoffanteils ist bei der Verbrennung von Erdgas die CO2-Emission geringer als bei anderen fossilen Brennstoffen. Da die CO2-Emission brennstoffspezifisch fixiert ist, lässt sich eine Verringerung durch Energieeinsparung und wirtschaftliche Umwandlung der Primärenergie erreichen. Da es nicht möglich ist, eine vollständige Verbrennung mit der theoretisch notwendigen Luftmenge zu erreichen, werden Feuerungen in der Praxis mit einem Luftüberschuss betrieben. Dieser sollte allerdings gering gehalten werden, weil die gesamte an der Verbrennung beteiligte Luftmenge erwärmt werden muss. 57 GRUNDLAGEN Kohlendioxid ist geruchlos, ungiftig und unbrennbar. Verbrennungsprozesse Kohlendioxid CO2 Energieeinsparung energy saving fossiler Brennstoff fossil fuel geruchlos odourless Kohlendioxid carbon dioxide Luftüberschuss excess air Treibhauseffekt greenhouse effect unbrennbar incombustible ungiftig non poisonous; non-toxic Abb. 2: CO2-Bildung bei der Verbrennung fossiler Energieträ ger Abb. 1: Wasserstoff/Kohlenstoff-Verhältnis und CO2-Bildung fossiler Brennstoffe MUSTER
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