Sprawność Spalania

Sprawność Spalania

Znajomość optymalnego stosunku powietrza do paliwa, który zapewnia pełne spalanie, oraz przewidywanego składu produktów spalania, umożliwia operatorom kotłów ocenę efektywności procesu spalania.

Tabele sprawności spalania zawierają kluczowe informacje potrzebne do obliczenia sprawności spalania. Dane w tabelach zazwyczaj obejmują:

• % nadmiaru powietrza.
• % tlenu w gazach spalinowych.
• % CO2 w gazach spalinowych.
• Temperatura powietrza dostarczanego do spalania.
• Temperatura gazów spalinowych mierzona w kominie.

Uwagi

Gazy spalinowe są również określane jako gazy wylotowe lub gazy kominowe. Termin komin jest używany zamiennie ze słowem komin.

Poniżej przedstawiono przykładową tabelę sprawności spalania.

Tabela Sprawności Spalania Gazu Ziemnego (zakładając pełne spalanie)

Zamiast szczegółowo omawiać tabelę, przedstawiono dwa przykłady.

Przykład 1

Kocioł ma temperaturę komina 500°F. Temperatura w kotłowni wynosi 100°F. Powietrze do spalania w kotle jest pobierane bezpośrednio z przestrzeni otaczającej kocioł, więc wiemy, że temperatura powietrza dostarczanego do spalania jest taka sama jak temperatura w kotłowni (100°F). Procent dwutlenku węgla (CO2) w gazach spalinowych jest mierzony w kominie i wynosi 10,6%.

• Temperatura netto komina wynosi 500°F – 100°F = 400°F.
• % CO2 wynosi 10,6%.

Analiza wyników z tabelą sprawności spalania wskazuje, że kocioł działa z efektywnością 80,8%.

Przykład 2

Kocioł ma temperaturę komina 420°F i temperaturę w kotłowni 80°F. Procent tlenu w gazach spalinowych wynosi 7,2%.

• Temperatura netto komina wynosi 420°F – 80°F = 340°F.
• % Tlenu wynosi 7,2%.

Analiza wyników z tabelą sprawności spalania wskazuje, że kocioł działa z przybliżoną efektywnością 81,2%.

Jeśli zaokrąglimy temperaturę netto komina do 350°F, możemy oszacować wartość efektywności za pomocą tabeli. Rzeczywista efektywność prawdopodobnie wynosi między 81,2% a 78,2%, ponieważ są to dwie wartości podane między 300°F a 400°F. 

Na przykład:

1. Wartość sprawności spalania przy 300°F i 7% tlenu wynosi 81,2%
2. Wartość sprawności spalania przy 400°F i 7% tlenu wynosi 78,2%
3. 81,2% - 78,2% = 3%
4. Tak więc, istnieje 3% redukcja efektywności, jeśli temperatura netto komina zmienia się z 300°F na 400°F.
5. Wiedząc, że istnieje 3% redukcja sprawności spalania dla zmiany temperatury netto komina o 100°F, wiemy również, że zmiana o 50°F odpowiada 1,5% redukcji sprawności spalania (ponieważ 50°F to połowa z 100°F, a odpowiednio 1,5% to połowa z 3%).
6. Ostateczna sprawność spalania jest zatem obliczana jako 82,2% - 1,5% = 79,7%.

Zauważ, że sprawność spalania zmniejsza się wraz ze wzrostem temperatury netto komina. Wysoka temperatura netto komina wskazuje, że mniej ciepła wytworzonego przez spalanie zostało przekazane do wody, podczas gdy niska temperatura netto komina wskazuje, że więcej ciepła zostało przekazane do wody. Wysokie temperatury gazów wylotowych reprezentują marnotrawstwo energii i pieniędzy.

Przykład 3

Temperatura gazów wylotowych wynosząca 600°F przy temperaturze powietrza do spalania 100°F daje temperaturę netto komina 500°F.

• 600°F -100°F = 500°F

Temperatura gazów wylotowych wynosząca 400°F przy temperaturze powietrza do spalania 100°F daje temperaturę netto komina 300°F.

• 400°F -100°F = 300°F

Zauważ w naszym przykładzie, że wszystkie wartości sprawności spalania związane z niską temperaturą netto komina są wyższe niż te możliwe dla wysokiej temperatury netto komina.

Dodatkowe Zasoby

https://en.wikipedia.org/wiki/Engine_efficiency

https://www.trutechtools.com/Understanding-Combustion-Efficiency_c_261.html

https://www.nrel.gov/docs/fy02osti/31496.pdf

https://www.sciencedirect.com/topics/earth-and-planetary-sciences/combustion-efficiency