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.

Informacje o Entalpia

Ciepło spalania przewyższa wartość opałową w zależności od paliwa o wartość od 6,8 % (olej opałowy) do 10,8 % (gaz ziemny E).

Parametr
fizyczny

Symbol

Jednostka

Gaz
ziemny
L

Gaz
ziemny
E

Propan

Butan

Olej
opałowy
lekki

Olej
opałowy
lekki
o małej
zaw. siarki

Wartość
opałowa dolna

Hi

kWh/m³
kWh/kg

8,83

10,35

25,89

34,39

11,89

11,89

Wartość
opałowa górna

HS

kWh/m³
kWh/kg

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
punkt rosy

tKond

°C

124

97

Wytwarzanie
wody1)

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

Charakterystyka różnych paliw
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)

Bilans cieplny wytwornicy pary z wykorzystaniem techniki kondensacyjnej i palnikiem opalanym gazem (wartości przykładowe)