FORBRÆNDINGSKEMI

af **Admin** Søn 07 Feb 2010, 16:59

Forbrænding
Brændsler består, uanset de er faste, flydende eller luftformige, af kulbrinter, idet den procentvise sammensætning af kulstof og brint dog varierer således, at mængden af brint er størst i gasarter.
Den kemiske forbrænding af kulbrintemolekyler er kun delvis afdækket, men antages at være nogenlunde ens for alle typer brændsel, medens de store forskelle ligger i den fysiske proces, idet den kemiske proces forudsætter, at brændslet som hovedregel skal være på dampform , da den største energimængde udledes i gasform. For træ’s vedkommende op til 83 % af den samlede energimængde. Denne gasmængde skal opvarmes og blandes effektivt med luft, før den antænder og energien udnyttes.
De store forskelle skal altså findes i konstruktion og udformning af fyringsanlægget og forbrændingsrummet.
Processen, der opstår, når en blanding af brændsel og luft opvarmes tilstrækkeligt, og kaldes en iltningsproces, kan forløbe på utallige måder.

Brændsel + luft → Reaktionsprodukter + luft → Slutprodukter

Når man skal vurdere en forbrænding, er det både slutprodukterne og reaktionsprodukterne, der har interesse, idet slutprodukterne fortæller, om der har fundet en fuldstændig forbrænding sted, mens tilstedeværelse af de mellemliggende reaktionsprodukter fortæller om en ikke afsluttet eller ufuldstændig forbrænding.

Kulstof + brint + atmosfæriskluft → Kuldioxid + vand + kvælstof + varme eller :
C+O2 → CO2 + Q + N2 + 2H2 + O2 2H2O + Q + N2

Slutprodukterne, bortset fra kvælstof, er de samme stoffer, som medgik til dannelsen af planternes faste stof, mens ilten forbruges.
En proces som den ovenstående kaldes fuldstændig forbrænding uden luftoverskud eller støkiometrisk forbrænding.
En sådan forbrænding er i praksis uopnåelig, idet opblanding af brændsel og luft til 100% homogenitet samt afvikling af forbrændingsprocesserne inden for den til rådighed værende tid ikke lader sig gøre.
Normalt vil man vælge at lade forbrændingen foregå med luftoverskud, der altid bør begrænses til et minimum, idet for stort luftoverskud vil give en række kølings-ulemper.
Forbrænding med luftunderskud (i dele af eller i hele forbrændingszonen) vil resultere i, at uforbrændt brændsel (hovedsagelig som kulilte og/eller sod) forsvinder ud gennem skorstenen med heraf følgende forurening, energitab og merforbrug af brændsel. Man bør påregne at 1% CO i røgen giver et tab på 6% af brændslets effektive brændværdi.
Men hvilken rækkefølge sker der i praksis i den optimale forbrænding ?

Opvarmning (Fordampning)– Gasuddrivelse – Gastænding – Gasforbrænding -Kulforbrænding

Processen er afhængig af hinanden uanset kemien. Hvis et led svigter får det følger i resten af processen med deraf følgende gener eller mangler.
For at starte processen behøves varme for at uddrive den sidste fugtighed. Jo lavere fugtighed
et brændsel har jo højere brændværdi fordi mindre energi tabes til fordrivelse af fugtigheden.
I det øjeblik fugtigheden er uddrevet af brændslet startes processen med uddrivelse af de forskellige gasformer. Disse skal opvarmes til omkring 640 grader før disse begynder at antænde.
Nogle gaskombinationer antændes først ved højere temperaturer.
Hvor opstår så denne varme ?
Kun gennem optimal kulforbrænding kan disse forbrændingskemier startes og vedligeholdes optimalt uden reaktionsprodukter. Med andre ord – Hvis kulforbrændingen bliver for ”kold” stoppes gasprocesserne med energitab og sod til følge.
Så til spørgsmålet omkring kedelstørrelser kontra behov.
Hvis kedlen bliver valgt for stor køles gasarterne til under tændpunktet grundet for stort brændkammer. En stor kedel kræver altså større kulforbrænding med dertil hørende større brændselstilførsel.
Derfor bør valget af kedel tilpasses boligens energibehov, og gerne i underkanten da man så sikrer mulighed for en høj kulforbrændingstemperatur.