IV. Die Verbrennung anf der Fenerung
7. Die Yerbrennungsluitmenge1)
a) Die Verbrennungsluftmenge ohne Luftüberschuß _L0, berechnet aus der Zusammensetzung des Brennstoffs bei vollkommener
Verbrennung.
I n folgenden B erechnungen sind die F orm eln entAvickelt; au ß er
dem aber die F orm eln der neuen „R ichtlinien für die A usw ertung der Ergebnisse der F euerungsuntersuchung“ eingefügt, Avelche im
„A rchiv f. W ärm ew irtsch aft“ 1926, S. 287, abgedruckt sind. Die d o rt ohne E ntw icklung aufgeführten Form eln, bei denen, soAveit als irgend angängig, alle V erhältnisse berücksichtigt w urden, weichen um ein ge
ringes v on den sonstigen üblichen Form eln ab. E rforderlich ist für die 0 Siehe auch R . Mo l l i e r , Die Gleichungen des Verbrennungsvorganges.
Z. V. d. I. 1921, S. 1095.
Die Verbrennungsluftmenge. 1 3 3
1 3 4 D ie V erbrennung auf der Feuerung«
B enutzung d er „R ichtlinienform eln' ‘ die K en n tn is d e r B rennstoff
zusam m ensetzung aus d e r E lem en taran aly se (h at m a n dieselbe nicht, so b e n u tz t m a n die m ittle re n A nalysenw erte n ach Z ah len tafel45, S. 114 u n d 115). D er obere H eizw ert H 0 (vgl. S. 109) ist k ü n ftig fü r alle Berech
nungen zu verw enden, ab er parallel sind die E rgebnisse m it dem unteren H eizw erte H u zu erm itteln .
W en n n ich ts anderes angegeben, g elten n a ch steh en d e B ezeichnungen:
D ie tro ck en en R auchgase e n th a lte n in R a u m h u n d e rtte ile n : K ohlensäure . . . . . . . . hy W asserstoff . . ...h Schweflige S ä u r e ...so2 S t i c k s t o f f ...n K ohlenoxyd . ...lc2 S a u e r s t o f f ...o M e t h a n ...c h K ohlenstoff des R ußes fü r
I m 3 in G ra m m . . . . B D er B rennstoff e n th a lte fü r 1 kg in G e w ich tsh u n d ertteilen : K o h l e n s t o f f ... I O S c h w e fe l... S W asserstoff . . .
V
. . H W a sse r... ...W Sauerstoff l ' f \ . . . . . 0 A sch en ...\ AStickstoff . . . ...N
I n der Asche bzw. im E lugkoks seien e n th a lte n in 1 kg ursp rü n g lichem B rennstoff in G ew ichtshundertteilen:
K ohlenstoff . . . . . . , '. C a S t i c k s t o f f ...N a W asserstoff . ...H a S c h w e fe l... .... . . S a S a u e r s t o f f . . O a
E s gehen also von dem ursprünglichen B rennstoffe gewisse B eträge ab, so d aß also w irklich a n der V erbrennung teiln ah m en , auf 1 kg u r
sprüngliche K ohle gerechnet, in G ew ichtshundertteilen:
K ohlenstoff . . . C — C a — C'0 Stickstoff . . . . N — N a = N 0 W asserstoff . . . H — H a = H 0 Schwefel . . . . S — S a = S 0 Sauerstoff . . . . 0 — O a = O0
F ern e r bedeute K 0 = 1,865 C0 .
M it H ilfe der im A b sch n itt 3 entw ickelten B eziehungen k a n n der S auerstoffbedarf eines K ilogram m (K ubikm eter) B rennstoffes, der aus den E inzelbestandteilen 0 , H , S , 0 , N in K ilogram m (K ubikm eter) b esteh t, berechnet werden, u n te r B erücksichtigung, d aß der bereits in d er K ohle vorhandene Sauerstoff abzuziehen is t:
S auerstoffbedarf kg = 2,667 C + 8 H + S — 0
nach den A ngaben aus Z ahlentafel 3, Spalte 4 ; oder d a 0,232 kg S auer
stoff in 1 kg L u ft e n th a lte n sind, w ird der L u ftb ed arf eines K ilogram m B rennstoffes in K ilogram m :
Die Verbrennungsluftmenge. 1 3 5
yS,6 6 7 C + 8 b +
i o l 5 = ---¡5333... 43) bezogen auf trockene L u ft. D a 1 m3 trockene L u ft bei 0° u n d 760 m m ein G ew icht von 1,293 kg besitzt, so errechnet sich der L uftbedarf in K u bikm etern °/760 zu:
_ 2,667 C + 8_ET + S — O
-*-'0 »/,60 — 0-g0--- , ... 43a) oder w enn m an die L uftm enge fü r 15 ° u n d 1 a t = 736 m m erm ittelt, wie sie ja ungefähr den w irklichen V erhältnissen entspricht, ergibt sich der L u ftb ed arf in K u b ik m etern zu :
2 , 6 6 7 0 + 8 H + S - 0
L on,»=/„t = --- 0 2 7 5 ... ...4:6^
in K u b ik m etern von 15° u n d 736 m m .
N ach den R i c h t l i n i e n g ilt: fü r die theoretische V erbrennungs- lu ftm en g e:
i ° = jjjg g - • C { l + + 4 -§ } in (m3/kg [° 0)760 m m ])‘ • ’ 43 C)
D abei ist q
H d = H — O
Bei v fachem L uftüberschusse is t d an n die w irklich verb rau ch te L uftm en g e:
L = v L Q . . . . . . . . 43 d) Alles g ilt u n te r der V oraussetzung, daß w irklich aller B rennstoff zum V erbrennen gelangt, sonst is t fü r den Teil der K ohle, der m it den H erd rückständen u n d evtl. m it dem Flugkoks u n v e rb ra n n t abgeht, ein e n t
sprechender Abschlag zu m achen; es w äre dann, w enn die Asche für 1 kg B rennstoff G a kg K ohlenstoff, H a kg W asserstoff, S a kg Schwefel, 0 a kg Sauerstoff e n th ä lt, in die F orm el einzusetzen (C — C a) an Stelle v o nC , usw. A ußerdem ist v o l l k o m m e n e V e r b r e n n u n g vorausge
setzt. I n W irklichkeit liegen auch die V erhältnisse so, daß vollkom mene V erbrennung der K ohle zu C 02 u n d H 20 fa st nie a u ftritt, u n d wenn ja , dann n u r w ährend kurzer Z e iträu m e; bei H andfeuerung im m er erst, nachdem die frisch aufgeworfene K ohle den V ergasungszustand durchgem acht h a t u n d d a n n auch n u r bei schw ächer angestrengten R osten. W o der K esselbetrieb angestrengt zu arb eiten h a t, werden sich fa s t im m er kleinere B eträge von n ich t vollkom m en v e rb ran n ten Gasen finden, u n d zw ar in erster Linie K ohlenoxyd CO u n d dann M ethan CH 4, auch geringe Mengen schwerer K ohlenwasserstoffe. Es w ird also die E rm ittlu n g des L uftbedarfes eine Ä nderung zu erfahren
1 3 6 D ie V e r b r e n n u n g a u f d e r F e u e r u n g .
haben, ebenso wie die B erechnung des L uftüberschusses. D azu bleibt n u r d er W eg ü b er die genaue G asbestim m ung bzw., w enn m an die Ver
hältnisse einigerm aßen genau k en n t, die Schätzung.
B e i s p i e l 9 a . F ü r eine deutsche B raunkohle von
C = 29,0 v H ; H = 2,7 v H ; 0 + N = 7,5 v H ; S = 1,3 v H ; W asser = 53,0 v H ; Asche = 6,5vH , wobei N = 1,0 sei, erg ib t sich die erforderliche V erbrennungsluftm enge in K ilogram m für
1 kg K ohle nach F orm el 43 u n d 43 a z u :
r 2,667 • 0,29 + 8 • 0,027 + 0,013 — 0.065 QQ
£o kg = --- 0 ,2 3 2 -
---u n d der L ---u ftb ed arf in K ---u b ik m e tern von 0 ° ---u n d 760 m m fü r 1 kg K ohle z---u 2,667 • 0,29 + 8 • 0,027 + 0,013 — 0,065
-'Om3%6o. 3,09 m3;
0,30
N ach der B ichtlinienform el 43 c errech n et sich, sehr wenig ab
weichend, die theoretische L u ft menge ohne L u ftü b ersch u ß z u :
1 | 3 (2 J ~ f ) 3 1 3
i - = i i ‘äer2T + — ' + 8 i >
= 3,126 (m3/kg, [0°, 760 mm]) .
M it einem L uftüberschuß von » = 1,4 z. B. erg ib t sich eine w irk
lich v erb rau ch te L uftm enge von L = 1,4 • 3,99 = 5,6 kg bzw. 4,72 m 3.
b) Die Verbrennungsluftmenge m it Luftüberschuß L , berechnet aus der Gasuntersuehung, auch bei unvollkom m ener Verbrennung.
E s sei m it Buhe des O rsatap p arates m it V erbrennungskapillare, oder auf andere A rt, eine genaue G aszusam m ensetzung aufgestellt worden.
D an n erg ib t sich die t a t s ä c h l i c h v e r b r a u c h t e trockene Ver
brennungsluft fü r 1 kg auf das F eu er gelangten B rennstoffs, bezogen auf 0 ° u n d 760 m m , w enn die L u ft 20,9 R au m teile Sauerstoff u n d 79,1 Teile Stickstoff e n th ä lt, genau gerechnet1) zu:
T = M / ____________ ° o_______________n N 0 \ _
darin b e d eu te t s n — 1,25 das spezifische G ew icht v on S tickstoff; u n d es is t die schweflige Säure, die ja zugleich m it der C 0 2 e rm itte lt w ird und
J) H a s s e n s t e i n , Z. f. D am pfk. u. M. 1910, S. 3 13ff.
D ie Yerbrennnngsluftm enge. 1 3 7
1500 2000 3000 oooo a m
Brennstoff-H eizw ert Kcot/kg
so gering is t bei gewöhnlichem Schwefelgehalte, daß sie C 0 2 praktisch n ich t beeinflußt, in C 0 2 en th alten .
J e nachdem , wie w eit m an die G asbestim m ung ausgedehnt h a t, w erden die W erte d afü r in die genaue Form el eingesetzt, u n d m an n ä h e rt sich also m it der Ge
n au ig k eit der U n te r
suchung auch der w irklich v erb ra u ch te n Luftm enge. Die F orm el d ien t auch als G rundlage fü r die B erechnung des L u ft
überschusses ( | 9).
Abb. 201) stellt die Y erbr ennun gsluft - menge L in K u b ik
m eter Kilogram m fester B rennstoffe d a r fü r verschiedenen L u ftü b ersch u ß .
Die L uftm enge in K ilogram m K ilo
gramm ist erhältlich durch M ultiplikation der K urvenw erte m it dem spezifischen Gewicht der L u ft y 0 = 1,29.
B e i s p i e l 9 b : E s sei z. B. v e rb ra n n t w orden eine R uhrkohle von C = 81,32 G ew ichtsteilen: W asser = 2,38 Gew ichtsteilen;
H = 4,34 „ O «= 3,76
Asche == 5,71 „ Y = 1,52 „
es blieben zu rü ck in den H erd rü c k stän d en nach U ntersuchung 28,46 v H C.
Die G asprobe ergab:
L \
fl
11,30 R aum teile, n — 80,33 R aum teile,= 1,01 „ R = 1,2 gr/m 3.
0 - - 7,36 „
D em nach w ird C 0 = 81,32 — 0,057 ■ 28.46 == 79,70 Gewichtsteile;
Y sei = Y 0 gesetzt.
V erbrauchte L uftm enge in m 3
100 / 79,70 80,33
Abb. 20. Y erbrennungsluffbedarf L fü r feste B renn
stoffe abhängig vom H eizw erte H ,., fü r verschiedenen L uft Überschuß v = 1,0—1,4.
79.1 0.536 1 1 ,3 0 + 1 ,0 1 1 - 2 , 100 5.36
1.52
100- 1.25 in (m3 kg [0 c,760m m ])
= 1,265 (11,85 • 0,8033 — 0,012) = 12.03 m :i.
i) X ach H a n o m a g , L e h rb la tt X r. 503.
1 3 8 Die V erbrennung auf der F euerung.
D er L uftüberschuß w ar dabei n ach S. 151
v = 0,235--- — 1,50 fach.
11,30 + 1,0 1+ ^