Účinnost spalovacího zařízení ηf popisuje výtěžnost citelného tepla vznikajícího při spalování paliva. Je určena výpočtem termických ztrát qA ve spalinách vztažených k úrovni teplot v okolním prostředí. Nespálené zbytky paliva zůstávají v olejových a plynových spalovacích zařízeních nezohledněny, neboť v praxi nesmí nastávat v množství, které by bylo pro posuzování relevantní.
Výhřevnost, spalné teplo a kondenzační teplo - více informací
Účinnost spalovací techniky se vztahuje k výhřevnosti paliva a počítá se tak, že se spalinové ztráty odečtou z maximálně dosažitelných 100 %.
Vzorec pro výpočet účinnosti spalovací techniky
Přebytek vzduchu
Přebytek vzduchu je kvocient ze skutečně přiváděného a stechiometricky potřebného množství vzduchu.
Zjednodušená rovnice pro přepočet obsahu kyslíku ve spalinách platí pouze pro poměr spalin – vzduchu ~ 1.
Obr. "Souvislosti mezi obsahem kyslíku v suchých spalinách, přebytkem vzduchu a Siegertovým faktorem"
λ
ṁL
Skutečné teplo
ṁL, st
Stechiometrické teplo
O2
Obsah kyslíku [obj-%]
Pro výpočet spalinových ztrát jsou určeny podíly CO2 nebo O2 ve spalinách a teplotní rozdíl mezi spalinami a okolní prostorovou teplotou. Navíc jsou třeba maximální podíly CO2 spalinách závislé na příslušném palivu a Siegertův faktor f závisející na naměřeném obsahu O2.
Vzorec pro výpočet spalinové ztráty
qA
Spalinová ztráta vztažená k výkonu spalovacího zařízení a spodní výhřevnost [%]
f
Siegertův faktor, lineární závislost na přebytku vzduchu λ [bar]
CO2,max
Maximální obsah oxidu uhličitého v suchých spalinách [obj. %]
Naměřený obsah kyslíku v suchých spalinách [obj. %]
tA
Naměřená teplota spalin [°C]
tL
Referenční a spalovací teplota vzduchu dle EN 12953 část 11 konstantně 25 °C
Pokud se měří pouze obsah oxidu uhličitého v suchých spalinách, platí následující přepočet:
Vzorec pro výpočet obsahu zbytkového kyslíku z obsahu oxidu uhličitého
O2,r
Vypočtený obsah kyslíku v suchých spalinách [obj. %]
CO2
Naměřený obsah oxidu uhličitého v suchých spalinách [obj. %]
Siegertův faktor
Palivo
f1 = f (O2 = 0 %)
f2 = f (O2 = 5 %)
Zemní plyn L
11,67 %
0,4792
0,4530
Zemní plyn H
11,94 %
0,4731
0,4469
Topný olej EL
15,31 %
0,4535
0,4342
Topný olej SA
16,02 %
0,4570
0,4389
Propan
13,69 %
0,4575
0,4352
Propan-Butan
13,78 %
0,4349
Butan
13,99 %
0,4563
0,4346
Zemní plyn GZ35
11,12 %
0,4871
0,4611
Zemní plyn GZ41,5
0,4604
0,4358
Zemní plyn GZ50
0,4835
0,4569
Střední olej HL Schwechat
15,72 %
0,4534
0,4348
Střední olej CLU 3
16,11 %
0,4458
0,4285
Siegertův faktor různých paliv
Výpočet Siegertova faktoru pro libovolný obsah kyslíku v suchých spalinách O2:
Souvislosti mezi obsahem kyslíku v suchých spalinách, přebytkem vzduchu a Siegertovým faktorem
21 % (21 % – O2)
Upozornění:
Účinnost spalovacího zařízení z plného výkonu do zhruba 35 % částečného výkonu parního kotlového zařízení stoupá. Přebytek vzduchu a tím i obsah CO2 naměřený v suchých spalinách se zvyšuje pouze nepatrně, zatímco teplota spalin díky lepšímu využití teplosměnné plochy v kotli klesá. Při částečném výkonu < 35 % pak převažuje zde nezbytný vyšší přebytek vzduchu a účinnost spalovacího zařízení opět klesá.
Účinnost spalovacího zařízení zjišťuje například při měření emisí kominík nebo zákaznický servis. Tepelné ztráty sáláním a odváděním na povrch kotle zde nejsou zohledněny.
V následujícím diagramu je palivo zemní plyn H znázorněno v závislosti na účinnosti spalovacího zařízení na teplotě spalin při různém přebytku vzduchu. Čím vyšší je teplota spalin, tím nižší je účinnost.
Z diagramu je také možno jednoduše rozpoznat, že speciálně při vysokých teplotách spalin je nárůst účinnosti díky nízkému přebytku vzduchu, tedy nízkým hodnotám λ, obzvláště vysoký.
Průběh účinnosti v závislosti na přebytku vzduchu λ bez kondenzace, jako příklad pro zemní plyn H
λ = 1 (O2 = 0 %)
λ = 1,1 (O2 = 2,14 %)
λ = 1,15 (O2 = 3,09 %)
λ = 1,2 (O2 = 3,96 %)
λ = 1,25 (O2 = 4,77 %)
λ = 1,3 (O2 = 5,52 %)
