Podstawy
Koszty zużycia paliwa stanowią lwią część kosztów eksploatacji instalacji kotłowej. W ocenie efektywności energetycznej kotła czynnikiem o istotnym znaczeniu jest jego sprawność, ale nie mniej ważny jest rzeczywisty stopień wykorzystania energii.
W całokształt kosztów eksploatacji wchodzą, oprócz oczywiście kosztów zużycia paliwa, także koszty zużycia energii elektrycznej, środków chemicznych i wody, odprowadzania ścieków, wymiany części i przestojów. Te koszty również należy przeanalizować i zoptymalizować.
Wartość opałowa, ciepło spalania i ciepło kondensacji
Wartość opałowa („dolna wartość opałowa“; Hu lub Hi) to ilość energii wydzielonej przy całkowitym i zupełnym spaleniu paliwa, gdy produkty spalania zostały schłodzone do temperatury początkowej paliwa i powietrza przy stałym ciśnieniu, zaś cała wilgoć zawarta w spalinach pozostaje pod postacią pary. Wartość opałowa oznacza więc tylko zawartą w spalinach ilość ciepła jawnego (odczuwalnego), związanego bezpośrednio z temperaturą, natomiast nie uwzględnia ciepła, jakie można uzyskać z kondensacji pary wodnej zawartej w spalinach.
Ciepło spalania („górna wartość opałowa“; Ho lub Hs) jest to ilość ciepła uzyskana z zupełnego i całkowitego spalenia paliwa, gdy produkty spalania zostały schłodzone do temperatury początkowej paliwa i powietrza przy stałym ciśnieniu, zaś cała ilość wilgoci zawarta w spalinach uległa skropleniu. Czyli ciepło spalania jest to wartość opałowa paliwa powiększona o ciepło skraplania wilgoci zawartej w spalinach nazywane inaczej ciepłem utajonym.
Ciepło spalania przewyższa wartość opałową w zależności od paliwa o wartość od 6,8 % (olej opałowy) do 10,8 % (gaz ziemny E).
|
Parametr |
Symbol |
Jednostka |
Gaz |
Gaz |
Propan |
Butan |
Olej |
Olej |
|
Wartość |
Hi |
kWh/m³ |
8,83 |
10,35 |
25,89 |
34,39 |
11,89 |
11,89 |
|
Wartość |
HS |
kWh/m³ |
9,78 |
11,46 |
28,12 |
37,23 |
12,70 |
12,70 |
|
Stosunek |
Hi / HS |
% |
110,8 |
110,7 |
108,6 |
108,3 |
106,8 |
106,8 |
|
Punkt rosy |
tKond |
°C |
56,9 |
57,0 |
53,1 |
52,4 |
48,6 |
48,6 |
|
Kwasowy |
tKond |
°C |
– |
– |
– |
– |
124 |
97 |
|
Wytwarzanie |
Wspez,H2O |
gH2O/kWh |
159,4 |
158,5 |
126,9 |
122,0 |
100,5 |
100,5 |
|
Wartość pH |
pH |
– |
2,8 ... 4,9 |
2,8 ... 4,9 |
2,8 ... 4,9 |
2,8 ... 4,9 |
1,8 ... 3,7 |
2,3 ... 4,5 |
1) W odniesieniu do Hi
Nowoczesne wymienniki ciepła budowane z materiałów odpornych na korozję wywoływaną przez kondensat, np. z różnych gatunków stali nierdzewnej wykorzystują zjawisko kondensacji pary wodnej zawartej w spalinach, pozyskując energię cieplną wydzielaną w tym procesie. Energia ze spalenia paliwa zostaje więc powiększona o energię pozyskaną z kondensacji, wobec czego sprawność kotła może matematycznie wynieść powyżej 100 %.
Informacje o Ekonomizer kondensacyjny
Sprawność kotła oblicza się zawsze w odniesieniu do wartości opałowej paliwa, ponieważ dawniej kotły nie mogły wykorzystywać możliwości kondensacji ze względu na korozyjne działanie kondensatu. Aby uniknąć korozji kotła i systemu odprowadzania spalin oraz gromadzenia się sadzy w kominie para wodna musiała bezwzględnie pozostać w spalinach w postaci gazowej.
Do racjonalnego wykorzystania techniki kondensacji jest potrzebny chłodny czynnik o temperaturze ≥ 10 K poniżej temperatury punktu rosy spalin, a więc maksymalnie 45 °C w przypadku gazu ziemnego.
Bilans cieplny wytwornicy pary z wykorzystaniem techniki kondensacyjnej i palnikiem opalanym gazem (wartości przykładowe)