ENT4] 🔥 Temperaturverlauf in der Flamme

Eine Flamme ist ein sichtbarer, heißer Reaktionsbereich, in dem:

✅ Brennstoff
✅ Sauerstoff
✅ Wärme

chemisch reagieren und dabei Energie freisetzen.

💬 Kurz gesagt:  Flammen sind keine homogene Temperaturzone, sondern ein dynamischer Reaktionsraum.

Eine Flamme hat drei Hauptzonen:

1️⃣ Brenngaszone

→ noch wenig Sauerstoff

→ unvollständige Reaktion

→ CO & Ruß möglich

→ relativ kalt

2️⃣ Reaktionszone (Flammenkern)

→ optimale Mischung

→ maximale Reaktionsrate

→ höchste Temperatur

3️⃣ Mischzone (Flammenrand)

→ viel Luft

→ Abkühlung

→ NOₓ-Bildung möglich

→ weniger heiß

✅ Gasflamme (Methan): 1.900–2.000°C

✅ Ölflamme: 1.800–2.200°C

✅ Kohleflamme: 1.600–2.200°C

Wichtig: Die höchste Temperatur liegt NICHT am Brenner, sondern im Flammenkern.

Die Flammentemperatur hängt ab von:

✅ Brennstoff

✅ Luftüberschuss (λ)

✅ Mischungsgüte

✅ Verdünnung durch Stickstoff (N₂)

✅ Druck

✅ Wärmeverlusten

➡️ Schon kleine Änderungen an λ verändern die Temperatur drastisch.

Betrachten wir nun die Temperaturbereiche eines Kraftwerks an.

✅ Brennerbereich → λ < 1 (leicht)
→ höhere lokale Temperatur
→ NOₓ-Reduktion

✅ Gesamtprozess → λ > 1
→ vollständige Verbrennung
→ geringere CO-Werte

➡️ Temperaturprofil wird gezielt gesteuert, um Schadstoffe zu minimieren.

• 🔥 Hohe Temperaturen → mehr thermische NOₓ-Bildung
• ❄️ Niedrige Temperaturen → mehr CO & Ruß

👉 Perfekte Temperatur = Kompromiss = Brennraumregelung

✅ Höhere Flammentemperatur → mehr Energie im Dampf

✅ mehr Energie im Dampf → mehr Turbinenarbeit

✅ mehr Turbinenarbeit → höherer Wirkungsgrad

⚠️  ABER: Materialgrenzen begrenzen maximale Temperatur

✅ Eine Flamme ist nicht überall gleich heiß

✅ Die höchste Temperatur liegt im Flammenkern

✅ Temperatur bestimmt Wirkungsgrad & Emissionen

✅ Zu kalt = CO & Ruß

✅ Zu heiß = NOₓ

✅ Flammen haben Zonen mit unterschiedlichen Temperaturen

✅ Stickstoffverdünnung beeinflusst Temperatur massiv

✅ Temperatur steuert Emissionen & Wirkungsgrad

✅ Kraftwerke regeln Temperatur aktiv über λ & Brennertechnik

✅ Perfekte Temperatur = Kompromiss aus NOₓ & CO