Verbrennung Flashcards
2 Grundlegende Definitionen der Verbrennung
- Chemische Energie des Brennstoffs muss durch Verbrennung nutzbar gemacht werden
- Verbrennung ist exotherme Oxidation
4 typische Verbrennungs-Reaktionsgleichungen
Vollständig: C+O2 -> CO2 H2+1/2 O2 -> H2O S+O2 -> SO2 Unvollständig: C+1/2 O2 -> CO
Wann ist eine Verbrennung vollständig bzw. vollkommen?
Verbrennung ist vollständig wenn alle brennbaren Bestandteile in der höchsten Oxidationsform vorliegen
Woraus besteht Verbrennungsluft?
- 23,14% Sauerstoff (ξO2=0,23)
- 76,86% Luftstickstoff (ξN2ˋ=0,77)
Was ist der spezifische Heizwert Hu(T0)
Wie lautet die Formel?
Hu(T0) ist der bei der Verbrennung entstehende Enthalpieunterschied zwischen zugeführtem und abgeführtem Massestrom, bezogen auf den Massestrom des Brennstoffs, gebildet bei T0
Formel siehe Folie
Was ist der Unterschied zwischen Spez. Brennwert und spez. Heizwert?
Der spez. Brennwert berücksichtigt kondensiertes Wasser.
Der spez. Heizwert berücksichtigt gasförmiges Wasser.
Warum ist die Abkühlung des Verbrennungsgases auf Umgebungstemperatur zur Optimierung nicht möglich?
Durch Abkühlung Unterschreitung des Säure- und Wassertaupunktes.
-> bei Schwefelhaltigen Abgasen entsteht Säure die die Rauchgasanlage beschädigt.
Was ist der Abgasverlust?
Der Abgasverlust ist die Differenz zwischen theoretisch maximalen Wärmestrom qmax und erzielbaren Wärmestrom q.
Er entsteht, da die Unterschreitung des Säuretaupunktes kritisch ist -> Erzielbarer Wärmestrom geringer, als theoretisch möglich.
qAV^u = |qmax| - |q| = -μv[hv(Tv)-hv(Tu)]
Was ist der Kesselwirkungsgrad?
Verhältnis zwischen der nutzbaren Abwärme qNutz und des spez. Heizwert Hu(T0) des verwendeten Brennstoffs.
Woraus setzt sich der Kesselwirkungsgrad ηK zusammen?
- Ausbrandgrad ηB (unvollständige Verbrennung, ηB=0,98…0,99)
- feuerungstechnischer Wirkungsgrad ηF^u (resultiert aus Abgasverlust)(=größte Verluste 5-15%)
- Verluste durch Wärmestrahlung
Formel für den spezifischen Sauerstoffbedarf und die spezifische Mindestluftmenge
Berechnung der minimal spezifischen Luftmenge lmin über den spezifischen Sauerstoffbedarf omin
omin = 0,23141 * lmin
lmin = mpunkt l,min/brennstoffmassestrom = omin/0,23141
Erläutere, warum das Luftverhältnis lmbda eingeführt wird. Zwischen welchen Lambdawerten wird unterschieden?
Häufig ist die minimale spezifische Luftmenge lmin für eine vollständige Verbrennung nicht ausreichend -> Einführung Luftverhältnis Lambda, welches das Verhältnis zwischen eingesetzter und minimal erforderlicher Luftmenge beschreibt.
lambda < 1 Luftmangel
lambda = 1 stöchiometrisch
lambda > 1 Luftüberschuss
Zeichne schematisch einen Feuerungsprozess. Stelle den 1. HS für die Feuerung auf.
siehe Folie. Annahmen: -stat. Feuerung, -es wird keine techn. Arbeit verrichtet, -pot. kin. Energie vernachlässigbar
Wozu dienen Feuerungssysteme?
Feuerungssysteme dienen der Freisetzung der chemischen Energie die im Brennstoff gespeichert ist.
Beschreibe und skizziere das Verfahren der Rostfeuerung
- Eine Rostfeuerung wird mit festen Brennstoffen betrieben
- Der Brennstoff fällt auf einen Rost und wird durch die Brennkammer gefördert.
- Der Brennstoff wird getrocknet, gezündet und verbrannt. Die entstehende Asche wird ausgetragen.
- Ein Teil der Verbrennungsluft wird durch langsame
Primärluft (90 %) von unten zugeführt. Die Primärluft dient zur Sauerstoffversorgung und Kühlung des Rostbetts - Restliche Verbrennungsluft wird durch schnelle Sekundärluft oberhalb des Rostbetts eingeblassen. Diese soll hohe Turbulenzgrade erzielen und den Wärmeübergang steigern
Welche Schritte beinhaltet die Rauchgasreinigung?
- Entstickung
- Entstaubung
- Entschwefelung
Welche Entstaubungssysteme gibt es?
- Fliehkraftentstauber (mechanisch)
- Gewebefilter (mechanisch)
- Elektrofilter (elektrisch)
Was verstehen Sie unter Flugkoks und Flugasche?
Flugkoks: brennbare, feste Bestandteile eines Abgases
Flugasche: nichtbrennbare, feste Bestandteile eines Abgases
Erläutern Sie die Funktionsweise eines Elektrofilters.
Entstaubung durch ein elektrisches Feld, Gleichspannung (40-100kV)
1) Spannungsabfall zwischen Sprühelektrode und Niederschlagselektrode
2) Elektroden wandern von der Sprühelektrode zur Niederschlagselektrode und reisen Staubpartikel mit
(Coulombkräfte)
3) Staubpartikel lagern sich an Niederschlagselektrode ab
4) Abreinigung der Niederschlagselektrode mit Rüttelmechanismus
Welche Verfahren zur Rauchgasentschwefelung sind Ihnen bekannt?
i) Trockene Verfahren
ii) Halbtrockene Verfahren
iii) Nasse Verfahren
Erläuterung Entschwefelung Nassverfahren
Nassverfahren
- Häufigstes Prinzip
- Ionenreaktion in wässriger Phase
- Einsatzstoffe sind Kalk, bzw. Kalkstein und das Endprodukt ist Gips
Verfahrensablauf:
- Rohgas gelangt bei ca. 80°C in den Waschturm
- Auswaschung mit kalkhaltiger Suspension
- Auswaschung erfolgt in mehreren Schritten
- Luftzufuhr notwendig
- Umwandlung von SO2 in Gips, bzw. Gipshydrat
Zur Rausgasentstickung wird häufig das SCR-Verfahren
eingesetzt. Beschreiben Sie dieses Verfahren.
- Einsatz eines Titandioxid-Katalysators
- Zugabe von Ammoniak (NH3)
- Umsetzung von NOx in N2 und H2O bei Temperaturen von 280…350°C
- NOx-Minderung ist begrenzt
Skizze siehe Folie
Was ist die so genannte HighDust-Anordnung? Nennen Sie je einen Vor-und einen Nachteil dieser
Anordnung.
HighDust-Anordnung: Anordnung der Komponenten zur Rauchgasreinigung
+ Nutzung der hohen Temperatur direkt nach Verbrennung zur Entstickung möglich
- Reduziert Standzeit des DeNOx-Katalysators durch Staubbeladung des Rauchgases
