Brennprozesse

Brennprozesse bezeichnen chemische Reaktionen, bei denen Brennstoff mit einem Oxidationsmittel, in der Regel Sauerstoff aus der Luft, reagiert. Die Reaktion setzt Wärme frei und führt üblicherweise zur Bildung von Kohlendioxid und Wasser, bei vollständiger Verbrennung. In der Praxis treten jedoch auch unvollständige Verbrennungprodukte wie Kohlenstoffmonoxid oder Partikel auf, insbesondere bei zu geringem Luftangebot oder schlechten Mischungsverhältnissen.

Die Reaktion wird durch Temperatur, Druck, Mischungsverhältnis und Strömungsführung bestimmt. Wichtige Größen sind der Verbrennungsgrad, der Wirkungsgrad und die Emissionen. Die adiabatische Flammentemperatur markiert die theoretisch maximale Temperatur einer Verbrennung ohne Wärmeverlust.

Man unterscheidet hauptsächlich Mischverbrennung (Premixed) und Diffusionsverbrennung. Bei Mischverbrennung sind Brennstoff und Oxidator vor der Reaktion gut gemischt; bei Diffusionsverbrennung erfolgt die Reaktion in der Grenzschicht zwischen Brennstoffträger und Luft. In vielen Anwendungen werden Lean-Burn-Verfahren eingesetzt, um Emissionen zu reduzieren, oft gekennzeichnet durch Überschussluft.

Anwendungsbereiche umfassen Heizungen, Industrieöfen, Gas- und Ölbrenner, Motoren, Turbinen sowie Kraftwerke. Brennprozesse sind eng mit Themen wie Energieeffizienz, Emissionsminderung und Sicherheit verbunden.

Zu Emissionen gehören CO, NOx, unverbrennte Kohlenwasserstoffe und Partikel. Abgasreinigung und Brennstoffeffizienz sind zentrale Forschungsfelder, zum Beispiel durch katalytische Brenner, Premix-Techniken oder Turbinen mit Abgasrückführung.