fester Brennstoff
Ein Festbrennstoff ist ein Brennstoff in festem Zustand.
Feststofftechnologie
Diese Branche befasst sich mit:
a) durch Umwandlung chemischer Energie, die in Primärbrennstoffen gespeichert ist, in thermische Energie,
b) durch Umwandlung von Primärbrennstoffen in edlere Formen (rauchfreie feste, flüssige und feste Brennstoffe),
c) durch die Herstellung von Produkten oder Rohstoffen, die wertvoller sind als der Ausgangs-Primärbrennstoff.
Durch den Einsatz von Brennstoffen in edleren Formen wird nicht nur ein Einspareffekt (Möglichkeit der Automatisierung und Regulierung) erzielt, sondern auch eine höhere Qualität der gewonnenen Produkte, die Möglichkeit der Mechanisierung von Produktionsprozessen und damit auch eine Leistungssteigerung und Ersparnis des Menschen Arbeitsaufwand sowie größere Sauberkeit der Arbeitsumgebung usw.
Verbrennungswärme und Heizwert von Brennstoffen
Ein charakteristisches Merkmal der organischen Synthese in Pflanzen ist die Ansammlung chemischer Energie, die auf Kosten der Energie der Sonnenstrahlung gewonnen wird. Pflanzen im Sonnenlicht synthetisieren mithilfe von Chlorophyll (als Katalysator) komplexe organische Verbindungen aus Kohlendioxid (das in der Atmosphäre durchschnittlich 0,04 % ausmacht) und Wasser.
Organische Stoffe und Sauerstoff entstehen durch Photosynthese nach dem einfachsten Schema. Das Produkt dieser Reaktion, die in der fernen Vergangenheit stattfand, sind fossile Brennstoffe, vor allem Kohle. Derzeit entstehen auf diese Weise Holz und Torf. Durch die Verbrennung der Kraftstoffe zu Kohlendioxid und Wasser, aus denen der Kraftstoff einst entstand, wird Sonnenenergie in Form von Wärme freigesetzt und der Kohlenstoffkreislauf in der Natur geschlossen.
Der Energiewert eines festen Brennstoffs ist die Gesamtwärmemenge, die bei der perfekten Verbrennung seiner Einheitsmenge freigesetzt wird. Bei der Verbrennung von Brennstoffen in konventionellen Heizsystemen kann der volle Energiewert nicht genutzt werden, da die in den Verbrennungsprodukten, insbesondere Wasserdampf, enthaltene ungenutzte Wärme in den Rauchgasen entweicht. Aus Sicht der thermischen Nutzung von Brennstoffen unterscheiden wir daher zwischen Verbrennungswärme und Brennwert.
Die Wärmemenge, die bei der vollständigen Verbrennung von 1 kg Kraftstoff (1 m3 Gase) und der Abkühlung der Verbrennungsprodukte auf die ursprüngliche Temperatur freigesetzt wird, während der Wasserdampf zu Wasser kondensiert und seine Verdampfungswärme freigesetzt wird, wird als bezeichnet Verbrennungswärme. In der Praxis können wir die Verbrennungsprodukte jedoch nicht so abkühlen, dass der Wasserdampf kondensiert. Das im verbrannten Brennstoff enthaltene Wasser und das bei der Verbrennung von Wasserstoff im Brennstoff entstehende Wasser entweicht in den Verbrennungsprodukten stets in Form von Dampf, ohne seine Verdampfungswärme zu übertragen. Die Verbrennungswärme des Brennstoffes wird daher lediglich als Heizwert genutzt.
Der Heizwert des Brennstoffs ist also die Verbrennungswärme abzüglich der Verdampfungswärme des in den Verbrennungsprodukten enthaltenen Wassers.
Verbrennungswärme und Heizwert von Brennstoffen werden in kJ.kg-1 oder kJ.m-3 ausgedrückt. Mit einem Kalorimeter wird die Verbrennungswärme von Kraftstoffen bestimmt und aus der Verbrennungswärme der Heizwert abgeleitet, indem von der ermittelten erzeugten Wassermenge die Verdampfungswärme abgezogen wird.