Základy
Palivové náklady tvoří hlavní část provozních nákladů kotlového zařízení. Aby bylo možno posoudit energetickou efektivitu parních kotlových zařízení, je relevantní nejen jeho účinnost, ale zejména také skutečný stupeň využití.
Vedle palivových nákladů je třeba monitorovat a optimalizovat i náklady na elektřinu, chemikálie, vodu a náklady na odpadní vody, náhradní díly a prostoje.
Výhřevnost, spalné teplo a kondenzační teplo
Výhřevnost („spodní výhřevnost“; Hu nebo Hi) je energie, která je vydávaná při úplném spálení, když jsou spaliny při konstantním tlaku zchlazeny zpět až na výchozí teplotu. Vodní pára vzniklá ze spalování zde přitom zůstane v plynném skupenství. Výhřevnost tak udává pouze citelné množství tepla obsažené ve spalinách a přímo závislé na teplotě, ne však množství kondenzačního tepla vázané ve vodní páře.
Spalné teplo („horní výhřevnost“; Ho nebo Hs) je energie, která je vydávaná při úplném spálení, když jsou spaliny při konstantním tlaku zchlazeny zpět až na výchozí teplotu a celkové vzniklé množství vody zkondenzuje. Spalné teplo tak navíc obsahuje kondenzační teplo, které je označováno také jako „latentní teplo.“
Spalné teplo je dle paliva asi o 6,8 % (topný olej) a 10,8 % (zemní plyn H) vyšší než výhřevnost.
|
Látková |
Symbol |
Jednotka |
Zemní |
Zemní |
Propan |
Butan |
Topný |
Topný olej |
|
Spodní výhřevnost |
Hi |
kWh/m³ |
8,83 |
10,35 |
25,89 |
34,39 |
11,89 |
11,89 |
|
Horní výhřevnost |
HS |
kWh/m³ |
9,78 |
11,46 |
28,12 |
37,23 |
12,70 |
12,70 |
|
Poměr |
Hi / HS |
% |
110,8 |
110,7 |
108,6 |
108,3 |
106,8 |
106,8 |
|
Rosný bod |
tKond |
°C |
56,9 |
57,0 |
53,1 |
52,4 |
48,6 |
48,6 |
|
Rosný bod kysel. |
tKond |
°C |
– |
– |
– |
– |
124 |
97 |
|
Tvorba vody1) |
Wspez,H2O |
gH2O/kWh |
159,4 |
158,5 |
126,9 |
122,0 |
100,5 |
100,5 |
|
Hodnota 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) vztaženo k Hi
Díky moderním systémům zpětného získávání tepla a spalinovým systémům z materiálů odolných vůči korozi (např. vhodných nerezových ocelí), může být vodní pára ze spalin částečně kondenzována. Využitím této kondenzační technologie je pak možné účinnost, která je vztažena k nižší výhřevnosti, zvýšit i nad 100 %.
Kondenzační ekonomizér - více informací
Výpočet účinnosti stále probíhá ve vztahu k výhřevnosti paliva, neboť bylo v dřívějších dobách nezbytně nutné vodní páru ve spalinách ponechat v plynném stavu, aby bylo zabráněno kondenzaci spalin a možné korozi kotle, resp. spalinového systému nebo zanesení komína.
Ke smysluplnému využívání kondenzační techniky je však třeba studené médium s ≥ 10 K pod teplotou rosného bodu spalin, tedy u zemního plynu maximálně 45 °C.
Tepelná bilance parního kotle s kondenzační technikou a plynovým spalovacím zařízením (hodnoty jako příklad)