Emissions- und Prozessmessungsleitfaden
Die Luftzahl kann aus den Konzentrationen der Abgaskomponenten CO, CO2 und O2 bestimmt werden, die Zusammenhänge zeigt das sog. Verbrennungsdiagramm (siehe Bild rechts). Bei idealer Durchmischung von Brennstoff und Luft gehört zu jedem CO2-Gehalt ein bestimmter CO-Gehalt (im Bereichλ<1) oder ein bestimmter O2-Gehalt (im Bereich λ>1). Der CO2-Wert allein ist wegen des Kurvenverlaufs über ein Maximum nicht eindeutig, so dass zusätzlich die Prüfung erforderlich ist, ob neben dem CO2 entweder CO oder O2 im Gas enthalten ist. Bei Betrieb mit Luftüberschuss (d.i. der Normalfall) wird heute in der Regel die eindeutige O2-Bestimmung vorgezogen. Die Kurvenverläufe sind brennstoffspezifisch, d.h. für jeden Brennstoff ergibt sich ein eigenes Diagramm und speziell ein eigener Wert für CO2 max. Die Zusammenhänge dieser Vielzahl von Diagrammen wird in der Praxis häufig in Form eines leicht handhabbaren Nomogramms („Bunte-Dreieck“, hier nicht abgebildet) zusammengefasst. Dieses lässt sich auf beliebige Brennstoffarten anwenden.
Für die rechnerische Ermittlung der Luftzahl aus den Messwerten von CO2 oder O2 gelten näherungsweise folgende zwei Formeln:
CO2 max: brennstoffspezifischer maximaler CO2-Werte. Dieser Wert kann auf Wunsch durch Testo als Dienstleistung ermittelt werden.
CO2 und O2: gemessene (oder berechnete) Werte im Abgas
Im stationären Betriebszustand muss die Summe aller der Anlage zugeführten Energien gleich der Summe der von der Anlage abgegebenen Energien sein, siehe diese Tabelle:
| Zugeführte Energien | Abgeführte Energien |
| Heizwert und fühlbare Brennstoffenergie | Fühlbare Wärme und chemisch gebundene Energie der Rauchgase (Abgasverlust) |
| Wärmeäquivalent der in der Anlage umgesetzten mechanischen Energie | Oberflächenverluste durch Wärmeleitung |
| Mit dem Gut eingebrachte Wärme | Mit dem Gut ausgebrachte Wärme |
| Konvektionsverluste durch Ofenundichtigkeiten |
Der wichtigste Verlustanteil ist der Abgasverlust. Er ist abhängig von der Differenz zwischen Abgastemperatur und Brennlufttemperatur, der Konzentration von O2 oder CO2 im Abgas sowie brennstoffspezifischen Faktoren. Bei Brennwertkesseln wird dieser Abgasverlust durch Nutzung der Kondensationswärme und durch die damit verringerte Abgastemperatur in zweierlei Hinsicht reduziert. Der Abgasverlust kann nach folgenden Formeln errechnet werden:
AT: Abgastemperatur
VT: Verbrennungsluft-Temperatur
A2, B: brennstoffspezifische Faktoren (siehe Tabelle)
21: Sauerstoffgehalt der Luft
O2: gemessene O2-Konzentration
KK: Größe, die bei Taupunktunterschreitung die Größe qA als Minuswert ausgibt. Notwendig für die Messung an Brennwertanlagen.
Bei festen Brennstoffen sind die Faktoren A2 und B gleich Null. Dann wird unter Verwendung des Faktors f die Formel vereinfacht zur sog. Siegertschen Formel:
AT: Abgastemperatur
VT: Verbrennungsluft-Temperatur
CO2: gemessene CO2-Konzentration
1. Der Verbrennungsprozess
1.1 Energie und Verbrennung
1.2 Feuerungsanlagen
1.3 Brennstoffe
1.4 Verbrennungsluft, Luftzahl
1.5 Abgas (Rauchgas) und seine Zusammensetzung
1.6 Brennwert, Heizwert, Wirkungsgrad
1.7 Taupunkt, Kondensat
2. Gasanalyse bei Industrieabgasen
2.1 Verbrennungsoptimierung
2.2 Prozesskontrolle
2.3 Emissionskontrolle
3. Technik der Gasanalyse
3.1 Begriffe der Gasanalysentechnik
3.2 Gasanalysatoren
4. Anwendungen der Industrie-Gasanalyse
4.1 Energieerzeugung
4.2 Abfallbeseitigung
4.3 Steine/Erden-Industrie
4.4 Metall/Erz-Industrie
4.5 Chemie-Industrie
4.6 Andere
5. Testo-Gasanalysentechnik
5.1 Das Unternehmen
5.2 Typische Geräteeigenschaften
5.3 Die Gasanalysatoren im Überblick
5.4 Das Zubehör im Überblick