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 („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
Wartość opałowa górna
HS
9,78
11,46
28,12
37,23
12,70
Stosunek
Hi / HS
%
110,8
110,7
108,6
108,3
106,8
Punkt rosy
tKond
°C
56,9
57,0
53,1
52,4
48,6
Kwasowy punkt rosy
–
124
97
Wytwarzanie wody1)
Wspez,H2O
gH2O/kWh
159,4
158,5
126,9
122,0
100,5
Wartość pH
pH
2,8 ... 4,9
1,8 ... 3,7
2,3 ... 4,5
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)