Leseprobe: Praxisfibel industrielle Abgasanalyse. Emissions- und Prozessmessungsleitfaden.

Die Luftzahl kann aus den Konzentrationen der Abgaskomponenten CO, CO₂ und O₂ bestimmt werden, die Zusammenhänge zeigt das sog. Verbrennungsdiagramm (siehe Bild rechts). Bei idealer Durchmischung von Brennstoff und Luft gehört zu jedem CO₂-Gehalt ein bestimmter CO-Gehalt (im Bereichλ<1) oder ein bestimmter O₂-Gehalt (im Bereich λ>1). Der CO₂-Wert allein ist wegen des Kurvenverlaufs über ein Maximum nicht eindeutig, so dass zusätzlich die Prüfung erforderlich ist, ob neben dem CO₂ entweder CO oder O₂ im Gas enthalten ist. Bei Betrieb mit Luftüberschuss (d.i. der Normalfall) wird heute in der Regel die eindeutige O₂-Bestimmung vorgezogen. Die Kurvenverläufe sind brennstoffspezifisch, d.h. für jeden Brennstoff ergibt sich ein eigenes Diagramm und speziell ein eigener Wert für CO₂ max. Die Zusammenhänge dieser Vielzahl von Diagrammen wird in der Praxis häufig in Form eines leicht handhabbaren Nomogramms („Bunte-Dreieck“, hier nicht abgebildet) zusammengefasst. Dieses lässt sich auf beliebige Brennstoffarten anwenden.

Für die rechnerische Ermittlung der Luftzahl aus den Messwerten von CO₂ oder O₂ gelten näherungsweise folgende zwei Formeln:

  • CO₂ max: brennstoffspezifischer maximaler CO₂-Werte. Dieser Wert kann auf Wunsch durch Testo als Dienstleistung ermittelt werden.
  • CO₂ und O₂: gemessene (oder berechnete) Werte im Abgas

Energiebilanz einer Feuerungsanlage

Im stationären Betriebszustand muss die Summe aller der Anlage zugeführten Energien gleich der Summe der von der Anlage abgegebenen Energien sein, siehe diese Tabelle:

 

Zugefürte Energien Abgeführte Energien
Heizwert und fühlbare Brennstoffenergie Fühlbare Wärme und chemisch gebundene Energie der Rauchgase (Abgasverlust)
Wärmeäquivalent der in der Anlage umgesetzten mechanischen Energie Oberflächenverluste durch Wärmeleitung
Mit dem Gut eingebrachte Wärme Mit dem Gut ausgebrachte Wärme Konvektionsverluste durch Ofenundichtigkeiten
Der wichtigste Verlustanteil ist der Abgasverlust. Er ist abhängig von der Differenz zwischen Abgastemperatur und Brennlufttemperatur, der Konzentration von O₂ oder CO₂ im Abgas sowie brennstoffspezifischen Faktoren. Bei Brennwertkesseln wird dieser Abgasverlust durch Nutzung der Kondensationswärme und durch die damit verringerte Abgastemperatur in zweierlei Hinsicht reduziert. Der Abgasverlust kann nach folgenden Formeln errechnet werden:

AT: Abgastemperatur
VT: Verbrennungsluft-Temperatur
A2, B: brennstoffspezifische Faktoren (siehe Tabelle)
21: Sauerstoffgehalt der Luft
O₂: gemessene O₂-Konzentration
KK: Größe, die bei Taupunktunterschreitung die Größe qA als Minuswert ausgibt. Notwendig für die Messung an Brennwertanlagen.

Bei festen Brennstoffen sind die Faktoren A2 und B gleich Null. Dann wird unter Verwendung des Faktors f die Formel vereinfacht zur sog. Siegertschen Formel:

AT: Abgastemperatur
VT: Verbrennungsluft-Temperatur
CO₂: gemessene CO₂-Konzentration


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Inhalt der Praxisfibel

1. Der Verbrennungsprozess

1.1 Energie und Verbrennung
1.2 Feuerungsanlagen
1.3 Brennstoffe
1.4 Verbrennungsluft, Luftzahl
1.5 Abgas (Rauchgas) und seine Zusammensetzung
1.6 Brennwert, Heizwert, Wirkungsgrad
1.7 Taupunkt, Kondensat

2. Gasanalyse bei Industrieabgasen

2.1 Verbrennungsoptimierung
2.2 Prozesskontrolle
2.3 Emissionskontrolle

3. Technik der Gasanalyse

3.1 Begriffe der Gasanalysentechnik
3.2 Gasanalysatoren

4. Anwendungen der Industrie-Gasanalyse

4.1 Energieerzeugung
4.2 Abfallbeseitigung
4.3 Steine/Erden-Industrie
4.4 Metall/Erz-Industrie
4.5 Chemie-Industrie
4.6 Andere

5. Testo-Gasanalysentechnik

5.1 Das Unternehmen
5.2 Typische Geräteeigenschaften
5.3 Die Gasanalysatoren im Überblick
5.4 Das Zubehör im Überblick

Praxisfibel für Industrielle Abgasanalyse

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