Testo Academy: Analýza spalin – 2. část

měření a regulace

Už víme, že spalování je konverze primární chemické energie obsažené v palivu (např. uhlí, ropa, zemní plyn nebo dřevo) na teplo (sekundární energii) oxidačním procesem (viz Topenářství instalace č. 2/2020). Palivo, které spalujeme, obsahuje zejména uhlík (C) a vodík (H₂). Při spalování těchto látek na vzduchu se spotřebovává kyslík (O₂). Tento proces se nazývá oxidací. Prvky obsažené v palivu a v atmosféře vytvářejí nové sloučeniny.

Cílem provozu zařízení, který bude šetrný vůči životnímu prostředí, je dokonalé spalování paliva a co možná nejlepší využití zařízení. Směrodatnou veličinou pro optimální provoz je množství nasávaného vzduchu. Vzduch, přítomný při spalovacím procesu, obsahuje kyslík (O₂), dusík (N₂) a malý podíl dalších plynů a vodní páry. V praxi nebývá dosahováno množství vzduchu, které je teoreticky potřebné k dokonalému spalování. Pro dosažení optimálního a úplného spalování musí být do spalovacího prostoru přivedeno více vzduchu, než je teoreticky nutné. Poměr skutečného množství vzduchu k jeho teoretické spotřebě se nazývá součinitel přebytku vzduchu l (lambda). Maximální účinnosti spalování je dosahováno při mírném přebytku vzduchu. Při něm jsou objem nespálených podílů a ztráta odvodem spalinami minimální.

Následující model spalování tuto situaci představuje:

Ideální spalování

Skutečné spalování

Součinitel přebytku vzduchu se počítá z koncentrace CO, CO₂ a O₂. Jejich závislosti jsou znázorněny v diagramu spalování. Koncentrace CO₂ je během spalování závislá na koncentraci CO (nedostatek vzduchu/l < 1) nebo O₂ (při přebytku vzduchu/l > 1). Protože hodnota CO₂ probíhá přes maximum, není sama jednoznačná, takže je zapotřebí dodatečné měření CO nebo O₂. Při provozu s přebytkem vzduchu (normální stav) se dnes upřednostňuje zpravidla měření O₂. Pro každé palivo je specifická tabulka s hodnotou pro CO_2max.

Po určení podílu kyslíku a po zjištění rozdílu mezi teplotou spalin a vzduchu přiváděného ke spalování lze při znalosti specifických parametrů paliva stanovit ztrátu odváděnou spalinami tzv. komínovou ztrátu. K výpočtu lze namísto podílu kyslíku rovněž použít údaj o koncentraci oxidu uhličitého (CO₂). Teplota spalin a množství kyslíku resp. oxidu uhličitého (CO₂) musí být měřeny současně a ve stejném místě, současně by měla být měřena teplota vzduchu přiváděného ke spalování.

Diagram spalování

Čím vyšší je komínová ztráta, tím horší je účinnost a tím využití energie a o to vyšší jsou emise spalovacího zařízení. A jak se zjišťuje účinnost?

U konvenčních otopných zařízení se účinnost spalování (h) konvenčního otopného zařízení zjistí, když odečteme od celkové přivedené energie (výhřevnost HU = 100 % přivedené energie) komínovou ztrátu (qA).

Naproti tomu moderní kondenzační zařízení zpětně využívá kondenzační teplo, proto byla u firmy testo pro správný výpočet zavedena dodatečná hodnota XK, která obsahuje využití kondenzačního tepla vztaženého na výhřevnost. Při ochlazování spalin pod jejich teplotu rosného bodu, jehož teoretická hodnota je specificky dle paliva uložena v analyzátorech spalin, udává koeficient XK zpětně využívané skupenské výparné teplo kondenzující vody jako zápornou hodnotu, čímž se komínová ztráta sníží, příp. se může stát negativní. Účinnost vztažená na výhřevnost proto může dosahovat více než 100 %. Seřízení probíhá v souladu s postupem pro maximální výkon. Po těchto základních nastaveních musí proběhnout kontrola seřízeného plynového kotle. Ta obsahuje měření komínové ztráty a obsahu oxidu uhelnatého (CO) ve spalinách.

Kontrolní otázka:

• Co je to qA?

Zdroj: Praktické příručky testo