x

Zoek resultaten

Loading...


Stoichiometrische verbranding

 

Tijdens de verbranding van waterstof reageren 2 waterstof moleculen met 1 zuurstof molecuul tot 2 watermoleculen:

2 H2 + O2 ----> 2 H2O.

Bij de verbranding van methaan reageert 1 molecuul methaan met 2 moleculen zuurstof tot 1 molecuul kooldioxide en 2 moleculen water:

CH4 + 2 O2 -----> CO2 + 2 H2

Wanneer de hoeveelheid zuurstof precies past bij de hoeveelheid brandstof spreken we over een stoichiometrische verbranding. Bij een tekort aan zuurstof  is de verbranding onvolledig en blijft een mengsel achter wat nog steeds brandbaar is, en dus gevaarlijk. Bij de onvolledige verbranding van koolwaterstoffen blijft naast kooldioxide tevens het toxische koolmonoxide over. Daarom wordt elk gecontroleerd verbrandingsproces geregeld met een overmaat zuurstof. Voor deze regeling wordt in het afgaskanaal een zuurstofmeter geplaatst die een paar procent restzuurstof moet meten. Wordt het zuurstofpercentage te laag, dan zal er lucht bijgeregeld gaan worden. Wanneer het zuurstofpercentage te hoog wordt, wordt de hoeveelheid lucht teruggeregeld. Het voldoende hoge percentage restzuurstof is een veiligheidsissue, terwijl onnodige roetvorming wordt voorkomen. Overigens, als de hoeveelheid lucht te groot is, wordt de overmaat lucht opgewarmd. Dat is uiteraard weggegooide energie. De luchtregeling voorkomt dus ook een onnodig hoge overmaat lucht .

Voor rustige verbrandingsprocessen is dit een meer dan voldoende oplossing. Er is één belangrijke onderschatting: alle fornuizen zijn lek. Aangezien de schoorsteen trekt bestaat het gevaar dat valse lucht van buiten naar binnen wordt gezogen en als restzuurstof in het afgas gemeten wordt. Het is dan ook een serieuze overweging waard om naast de zuurstofmeting in het afgaskanaal toch het fuel gas en de hoeveelheid verbrandingslucht te regelen op basis van de stoichiometrische berekeningen.

Voor fornuizen waar restgassen uit processen verbrand worden en waarbij de samenstelling kan variëren zal men naast de zuurstofregeling bovendien een pro-actieve regelloop inbouwen. Daarbij is het wenselijk naast de hoeveelheidsmeting van de brandstof tevens de samenstelling ervan te bepalen. Immers, op basis daarvan kan men de hoeveelheid zuurstof voor een stoichiometrische verbranding bepalen. De meest logische keuze is dan het plaatsen van een inline gaschromatograaf in de fuelgas leiding.

Een interessant alternatief kan gevonden worden in de toepassing van een ultrasone flowmeter in de fuel gas leiding. Naast het debiet bepaalt dit instrument ook de VOS (Velocity Of Sound). Deze kan gecombineerd worden met druk en temperatuur, waarbij via modellen (en daar ligt nog wat voer voor discussies) het gemiddelde moleculair gewicht en de samenstelling van het gas berekend kan worden. In elk geval zal de ultrasone flowmeter aanvullende informatie over het fuel gas kunnen geven!

 
Stoichiometrische verbranding