a jejich význam pro optimalizaci účinnosti a emisí
Při výrobě elektrické energie, při vytápění budov, při výrobě cementu a skla a v mnoha dalších průmyslových aplikacích produkují potřebnou tepelnou energii kotelny. S palivy, jako jsou uhlí, olej nebo plyn, jste schopni vyrobit velké množství energie s dobrým stupněm účinnosti.
Jelikož se při výrobě tepla používá velké množství paliva a spalováním vzniká velké množství spalin, záleží při seřizování kotlů na vysokém stupni účinnosti při co možná nejnižších emisích – zvláště, když zákonné limity pro vypouštění škodlivých látek, jako jsou NOX, CO a CO2, jsou stále přísnější.
Z tohoto důvodu se při uvádění do provozu, při údržbě kotlů a hořáků a stejně tak, při oficiálních měřeních, zjišťují hodnoty emisí. Pomocí těchto údajů lze kompletně posoudit hospodárnost zařízení a seřízení hořáku. Aby bylo možné optimalizovat efektivitu kotelny a přizpůsobit emise zákonem stanoveným požadavkům, je důležité znát základní principy spalovacího procesu a pochopit vliv jednotlivých měřených a regulovaných veličin na výkon a vypouštění škodlivých látek do ovzduší.
V kotlových systémech se pro výrobu tepla spaluje uhlík nebo sloučeniny uhlovodíku spolu s kyslíkem ze vzduchu. Spalování se odehrává v uzavřené spalovací komoře. Pomocí výměníku tepla se vznikající tepelná energie předává teplonosnému médiu a je odváděna na své místo určení. Pevná paliva se spalují na pevném roštu, na fluidní vrstvě nebo ve vířivém prostoru, kapalná paliva jsou rozprašována přes hořák v podobě mlhy do spalovací komory a plynná paliva se mísí již v hořáku se spalovaným vzduchem.
Ostatní komponenty zařízení zajišťují přívod a distribuci paliva, přenos a odvod tepla, odvod spalin a zbytků spalování jako je popel a škvára.
Při spalování vznikají četné sloučeniny, které jsou ze spalovací komory odváděny jako zplodiny. Největší podíl zplodin nebo spalin tvoří vodní pára a oxid uhličitý (CO2), které vznikají jako produkt reakce z paliva a spalovaného vzduchu. Vedle toho spaliny obsahují v závislosti na přívodu vzduchu oxidy dusíku (NOX) nebo oxid uhelnatý (CO) a nedokonale spálené podíly paliva - uhlovodíky. V důsledku znečištění paliv může být také ve spalinách obsažen sirovodík, oxidy síry, kyselina fluorovodíková (HF) a kyselina chlorovodíková (HCl), často lze nalézt navíc saze, těžké kovy a prach.
Již vzduch potřebný ke spalování se skládá z více substancí. Obsahuje především dusík (N2) a kyslík (O2), proměnlivý podíl vodní páry, stopy oxidu uhličitého (CO2), vodík (H2) a inertní plyny. S výjimkou kyslíku a malého podílu dusíku se také tyto složky opět nacházejí ve spalinách.