Verbrandingproces

Verbrandingproces is een chemische reactie waarbij een brandstof reageert met een oxidator, meestal zuurstof uit de lucht. De reactie geeft doorgaans warmte af en kan gepaard gaan met een vlam of met hete verbrandingsgassen. Het is een oxidatiereactie die in veel systemen centraal staat, zoals in motoren en verbrandingsinstallaties.

Er bestaan verschillende verbrandingspatronen. Bij complete verbranding reageert de brandstof zo volledig mogelijk met zuurstof en ontstaan meestal koolstofdioxide en water. Bij incomplete verbranding ontstaan ook koolmonoxide en soms roet, wat minder efficiënt is en schadelijker voor milieu en gezondheid. Verbranding kan plaatsvinden onder premix-condities (brandstof en oxidator vooraf gemengd) of diffusiecondities (brandstof en oxidator komen pas samen in de verbrandingszone). Daarnaast onderscheidt men homogene verbranding (gasfase) en heterogene verbranding (bijvoorbeeld vaste-brandstofbrander).

Algemene chemische voorstelling: in een vereenvoudigde vorm reageert brandstof met zuurstof tot CO2 en H2O. Bij incomplete verbranding kunnen CO en roet ontstaan. De reactie verloopt via tussenstappen met radicalen en hangt sterk af van temperatuur, druk en de verhouding van brandstof tot zuurstof, evenals van menging en turbulentie in de verbrandingsruimte.

Toepassingen en milieuaspecten: verbranding vindt plaats in motoren, verwarmingsinstallaties, gasbranders en turbines. Emissies bestaan uit CO2 en H2O bij volledige verbranding; bij incomplete verbranding kunnen CO, roet en stikstofoxiden (NOx) ontstaan; zwavelhoudende brandstoffen kunnen ook SOx vormen. Dit heeft gevolgen voor luchtkwaliteit en klimaat en bepaalt regelgeving en technologische maatregelen zoals optimalisatie van menging en aftertreatment.

Beheer en meting: verbranding wordt gecontroleerd via analyse van uitlaatgassen (CO, CO2, NOx, O2) en calorimetrie, en door ontwerp van verbrandingskamers, premixers en luchttoevoer. Het doel is maximale verbrandingsefficiëntie met minimale emissies en veilige werking.