Brenner (Gerät)

Ein Brenner ist ein Gerät zur Umwandlung von chemischer in thermische Energie. Brenner können für gasförmige (z. B. Propan, Butan oder Erdgas) oder flüssige (z. B. Benzin, Dieselkraftstoff, Heizöl, Kerosin oder Petroleum) Brennstoffe ausgelegt sein. Sogenannte Zweistoffbrenner sind in der Lage, sowohl flüssige als auch gasförmige Brennstoffe abwechselnd oder gleichzeitig zu verbrennen.^[1] Es ist auch möglich, feste (möglichst feinkörnige) Brennstoffe einzusetzen.

Beim Brennerbetrieb wird ein Brennstoff mit (Luft-)Sauerstoff in einer kontinuierlichen Reaktion (Feuerung) unter Wärmeabgabe verbrannt. Die heißen Abgase werden durch einen Auslass in die freie Umgebung, in einen Wärmeübertrager oder eine Wärmekraftmaschine (z. B. Turbine) abgegeben. Bei flüssigem Brennstoff erfolgt die Zerstäubung entweder durch Druckentspannung oder Hilfsmedien (z. B. Luft oder Dampf).^[2]

Es wird zwischen folgenden Flammtypen unterschieden, von denen in der Praxis häufig die letzten beiden in technischen Anlagen vorkommen:

• Laminare Diffusionsflammen (z. B. Kerzenflamme)
• Laminare Vormischflammen
• Turbulente Diffusionsflamme (z. B. Direkteinspritzermotor, Düsentriebwerk, ältere Ölheizungen)
• Turbulente Vormischflamme (z. B. Bunsenbrenner, Ottomotor mit Saugrohreinspritzung, neue Ölheizungen)

Eine weitere Unterscheidungsform ist die Art der Regelung. Es wird zwischen Einstufenbrenner (Ein-/Aus-Regelung), Zwei- oder Mehrstufenbrennern und regelbaren Brennern ("modulierende Brenner"), die stufenlos funktionieren, unterschieden.^[2][3]

Die Art des Brennstoffs, die Vermischung der Reaktionspartner und die Notwendigkeit der Flammenstabilisierung führen zu unterschiedlichsten Brennerbauarten, wie z. B. Punkt-, Flächen- oder Drallbrenner.^[4]

Neben den „klassischen“ Einsatzmöglichkeiten zur Bereitstellung von Wärmeenergie finden Brenner auch in der Abgasreinigung Anwendung. Sie werden bei der Reinigung von Abgasen mittels thermischer und regenerativer Nachverbrennung eingesetzt.^[4]

Eine ökologisch bessere Alternative zu den zuvor aufgelisteten Gasen ist der Wasserstoffbrenner. Dieser weist deutlich weniger Verunreinigungen auf. Lediglich die Stickoxidwerte sind teils recht hoch. Durch einen geeigneten Magerbetrieb können diese auf fast null reduziert werden. Jedoch weist auch der Wasserstoffbrenner den Nachteil auf, dass ein stark erhitztes Gas auf eine Oberfläche, die erhitzt werden soll, gestrahlt wird und dann oft nur etwas abgekühlt in die Umgebungsluft transportiert wird. In diesen Fällen liegt der Wirkungsgrad der Wärmeübertragung bei Werten zwischen 20 % und 60 %. Zudem ist die Effizienz zur Wasserstoffgeneration über die Elektrolyse mit grob 30 % nicht sehr hoch.

Ein alternativer Brenner mit einem Wirkungsgrad der Wärmeübertragung von rund 90 % ist der GHz-Plasmabrenner. Die Effizienz der Mikrowellengeneration über wartungsfreie Halbleitergeneratoren liegt bei 48 % und über Magnetrongeneratoren für den industriellen Einsatz bei 64 %. In einem GHz-Plasma werden nur die leichten Elektronen im Plasma beschleunigt und deshalb ist es viel kälter als ein Plasma, das bei tieferen Frequenzen erzeugt wird. Auf der Oberfläche des zu erwärmenden Mediums rekombinieren die Ionen und die Elektronen. Dabei wird die Wärme erzeugt. Im Gegensatz zu Plasmen, die bei tieferen Frequenzen in der Luft erzeugt werden, erzeugt ein GHz-Plasma nur ganz wenig Ozon. Ansonsten gibt es keine Verunreinigung der Luft.

• Lajos Joos: Praxis der Gasanwendungstechnik in Haushalt und Gewerbe. Vulkan Verlag, Essen 2002. ISBN 3-8027-3506-4. S. 35–61.

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Wiktionary: Brenner – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

1. ↑ DIN EN 267:2011-11 Automatische Brenner mit Gebläse für flüssige Brennstoffe; Deutsche Fassung EN 267:2009+A1:2011. Beuth Verlag, Berlin, S. 10.
2. ↑ ^{a b} DIN EN 267:2011-11 Automatische Brenner mit Gebläse für flüssige Brennstoffe; Deutsche Fassung EN 267:2009+A1:2011. Beuth Verlag, Berlin, S. 16.
3. ↑ Christoph Schmid: Heizung, Lüftung, Elektrizität. vdf Hochschulverlag AG, 2005, ISBN 978-3-728-12936-9, S. 14 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
4. ↑ ^{a b} VDI 2442:2014-02 Abgasreinigung; Verfahren und Technik der thermischen Abgasreinigung (Waste gas cleaning; Methods of thermal waste gas cleaning). Beuth Verlag, Berlin. S. 15.