Stookrendement
Volledige verbranding
Verbranding van brandstof is in wezen een verzameling scheikundige reacties. De belangrijkste zijn deze waar koolstof (C), waterstof (H) en zwavel (S) uit de brandstof worden verbrand (geoxideerd) tot respectievelijk CO2; H2O en SO2. Wanneer alle koolstof en waterstof is omgezet spreken we van een volledige verbranding. De zuurstof die hiervoor nodig is wordt geleverd door de aangezogen verbrandingslucht (21% O2 en 79% N2). In de praktijk zullen we voor een volledige verbranding meer verbrandingslucht moeten toevoegen dan theoretisch vereist is. Dit betekent dat we dus steeds met een luchtovermaat moeten werken.
Onvolledige verbranding
Als de koolstof niet volledig kan worden omgezet krijgen we de vorming van koolmonoxide (CO) en etheen (C2H4). CO is zeer giftig voor de mens en etheen bijzonder schadelijk voor de plant (verouderingshormoon). Door het onvolledig oxideren van C, dus vorming van CO verdwijnt met de CO ook meer dan de helft van de energie die normaal met de vorming van CO2 zou worden vrijkomen. Het is dus noodzakelijk dat CO-vorming vermeden wordt. Bovendien is het belangrijk dat er gewerkt wordt met voldoende luchtovermaat.
Luchtovermaat
Te weinig lucht toevoegen aan het verbrandingsproces werkt nadelig, maar verder is het ook af te raden om meer lucht aan het verbrandingsproces toe te voegen dan noodzakelijk is voor een volledige verbranding. Dit omdat deze bijkomende verbrandingslucht niet tussen komt in het verbrandingsproces. Ze verlaagt echter wel de vuurhaardtemperatuur en zo ook de overdracht naar het ketelwater. Daarnaast wordt de massa rookgassen groter en wordt (ook al is vaak de rookgastemperatuur lager) meer energie afgevoerd via de schoorsteen. De kunst van het zuinig stoken is de gepaste hoeveelheid verbrandingslucht toevoegen om een volledige verbranding te verwezenlijken.
Warmte-inhoud rookgassen
Bij het verlaten van de schoorsteen bevatten de rookgassen nog energie.
Deze energie kan in 3 posten worden onderverdeeld:
Verbranding van brandstof is in wezen een verzameling scheikundige reacties. De belangrijkste zijn deze waar koolstof (C), waterstof (H) en zwavel (S) uit de brandstof worden verbrand (geoxideerd) tot respectievelijk CO2; H2O en SO2. Wanneer alle koolstof en waterstof is omgezet spreken we van een volledige verbranding. De zuurstof die hiervoor nodig is wordt geleverd door de aangezogen verbrandingslucht (21% O2 en 79% N2). In de praktijk zullen we voor een volledige verbranding meer verbrandingslucht moeten toevoegen dan theoretisch vereist is. Dit betekent dat we dus steeds met een luchtovermaat moeten werken.
Onvolledige verbranding
Als de koolstof niet volledig kan worden omgezet krijgen we de vorming van koolmonoxide (CO) en etheen (C2H4). CO is zeer giftig voor de mens en etheen bijzonder schadelijk voor de plant (verouderingshormoon). Door het onvolledig oxideren van C, dus vorming van CO verdwijnt met de CO ook meer dan de helft van de energie die normaal met de vorming van CO2 zou worden vrijkomen. Het is dus noodzakelijk dat CO-vorming vermeden wordt. Bovendien is het belangrijk dat er gewerkt wordt met voldoende luchtovermaat.
Luchtovermaat
Te weinig lucht toevoegen aan het verbrandingsproces werkt nadelig, maar verder is het ook af te raden om meer lucht aan het verbrandingsproces toe te voegen dan noodzakelijk is voor een volledige verbranding. Dit omdat deze bijkomende verbrandingslucht niet tussen komt in het verbrandingsproces. Ze verlaagt echter wel de vuurhaardtemperatuur en zo ook de overdracht naar het ketelwater. Daarnaast wordt de massa rookgassen groter en wordt (ook al is vaak de rookgastemperatuur lager) meer energie afgevoerd via de schoorsteen. De kunst van het zuinig stoken is de gepaste hoeveelheid verbrandingslucht toevoegen om een volledige verbranding te verwezenlijken.
Warmte-inhoud rookgassen
Bij het verlaten van de schoorsteen bevatten de rookgassen nog energie.
Deze energie kan in 3 posten worden onderverdeeld:
- Voelbare warmte: warmte die nog kan worden afgeven door het verder verlagen van de uitlaattemperatuur tot de omgevingstemperatuur in de veronderstelling dat alle waterdamp dampvormig zou blijven (in werkelijkheid zal waterdamp condenseren)
- Niet-voelbare warmte:
- Condensatiewarmte: warmte die vrijkomt wanneer de waterdamp tot omgevingstemperatuur condenseert tot water;
- Latente warmte: warmte die nog had kunnen vrijkomen van nog brandbare gassen (hoofdzakelijk CO).
Stookrendement
Wil men de efficiëntie nagaan van de verwarmingsinstallatie dan zal men (in Europa) enkel nagaan welk deel van de voelbare warmte in de rookgassen is overgedragen aan het ketelwater. Dit betekent dat warmte die bij condensatie van de waterdamp (in de rookgassen) bij afkoeling tot omgevingstemperatuur niet in rekening wordt gebracht. Men beschouwt deze als onbestaande.
Het stookrendement geeft dus aan hoeveel procent van de warmte van de stookwaarde in het ketelwater terechtgekomen is. Van deze nuttige warmte gaat normaal nog een klein gedeelte verloren ten gevolgen van warmteafgifte van de ketel aan de omgeving. Bij een normaal geïsoleerde ketel 1 à 1,5%.
De voelbare warmte, bij volledige verbranding en verwaarlozing van de condensatiewarmte, kan bepaald worden uit het CO2-gehalte en de temperatuur van de rookgassen bij het verlaten van de ketel. De installateur gebruikt daarvoor een rookgasanalyse toestel. Dit stookrendement is functie van de gemeten CO2 en het verschil in temperatuur van de stookplaats en de rookgastemperatuur.
Wil men de efficiëntie nagaan van de verwarmingsinstallatie dan zal men (in Europa) enkel nagaan welk deel van de voelbare warmte in de rookgassen is overgedragen aan het ketelwater. Dit betekent dat warmte die bij condensatie van de waterdamp (in de rookgassen) bij afkoeling tot omgevingstemperatuur niet in rekening wordt gebracht. Men beschouwt deze als onbestaande.
Het stookrendement geeft dus aan hoeveel procent van de warmte van de stookwaarde in het ketelwater terechtgekomen is. Van deze nuttige warmte gaat normaal nog een klein gedeelte verloren ten gevolgen van warmteafgifte van de ketel aan de omgeving. Bij een normaal geïsoleerde ketel 1 à 1,5%.
De voelbare warmte, bij volledige verbranding en verwaarlozing van de condensatiewarmte, kan bepaald worden uit het CO2-gehalte en de temperatuur van de rookgassen bij het verlaten van de ketel. De installateur gebruikt daarvoor een rookgasanalyse toestel. Dit stookrendement is functie van de gemeten CO2 en het verschil in temperatuur van de stookplaats en de rookgastemperatuur.
Rekentabel Stookrendement
Met deze rekentabel kan je aan de hand van het stookrendement van de verwarmingsinstallatie nagaan wat de financiële consequenties zijn voor uw bedrijf op jaarbasis. |
Temperatuur rookgassen
De belangrijkste factor in het stookrendement is de temperatuur van de rookgassen die de verwarmingsinstallatie verlaten. Overdracht van warmte vindt plaats in de vuurhaard en de rookgaskanalen van de ketel. Roetafzetting aan de rookgaszijde en ketelsteenvorming (neerslag van calcium en magnesiumzouten) langs de waterzijde verhinderen deze warmte-overdracht. Het regelmatig ragen van de rookgaskanalen houdt deze schoon. Door waterbehandeling van het water dat op de verwarmingsinstallatie wordt aangesloten voorkomen we de afzetting van ketelsteen.
Een te hoge belasting van de ketel (opdrijven van het vermogen) veroorzaakt eveneens een hogere rookgastemperatuur. Het plaatsen van retarders (wervelstrippen) zal de rookgastemperatuur verlagen. Ze zorgen in de rookgaskanalen voor een feller contact tussen de rookgassen en de ketelwand. Op deze manier kunnen we de rookgastemperatuur laten dalen tot onder 140°C. De rookgaszijdige weerstand stijgt naargelang het type retarder. Uiteraard is een nieuwe afstelling bij het plaatsen van retarders noodzakelijk.
Koelen we de rookgassen af tot omgevingstemperatuur dan zullen deze voelbare warmte afgeven van uit de rookgassen en condensatiewarmte door de condensatie van de waterdamp. In olie-gestookte installatie moet de condensatie van de rookgassen worden vermeden.
Condensatiewarmte
Eerder werd al aangegeven dat een aanzienlijk deel van de verbrandingsenergie in de gevormde waterdamp zit. Meer informatie omtrent het recupereren van deze warmte door het gebruik van de rookgascondensor kan je terugvinden in de overeenkomstige webpagina.
De belangrijkste factor in het stookrendement is de temperatuur van de rookgassen die de verwarmingsinstallatie verlaten. Overdracht van warmte vindt plaats in de vuurhaard en de rookgaskanalen van de ketel. Roetafzetting aan de rookgaszijde en ketelsteenvorming (neerslag van calcium en magnesiumzouten) langs de waterzijde verhinderen deze warmte-overdracht. Het regelmatig ragen van de rookgaskanalen houdt deze schoon. Door waterbehandeling van het water dat op de verwarmingsinstallatie wordt aangesloten voorkomen we de afzetting van ketelsteen.
Een te hoge belasting van de ketel (opdrijven van het vermogen) veroorzaakt eveneens een hogere rookgastemperatuur. Het plaatsen van retarders (wervelstrippen) zal de rookgastemperatuur verlagen. Ze zorgen in de rookgaskanalen voor een feller contact tussen de rookgassen en de ketelwand. Op deze manier kunnen we de rookgastemperatuur laten dalen tot onder 140°C. De rookgaszijdige weerstand stijgt naargelang het type retarder. Uiteraard is een nieuwe afstelling bij het plaatsen van retarders noodzakelijk.
Koelen we de rookgassen af tot omgevingstemperatuur dan zullen deze voelbare warmte afgeven van uit de rookgassen en condensatiewarmte door de condensatie van de waterdamp. In olie-gestookte installatie moet de condensatie van de rookgassen worden vermeden.
- Zwaveldampen
De aanwezigheid van S in de brandstof zorgt voor de vorming van SO2 (SO3). De condensatie van deze zwavelzure dampen is nadelig. Luchtovermaat en S-gehalte in de brandstof bepalen het dauwpunt van deze zwaveldampen. Met een zwavelgehalte kleiner dan 1% krijgen we een dauwpunt onder de 150°C. Hoe groter de luchtovermaat en S-gehalte hoe hoger dit zuurdauwpunt komt liggen. De vorming van zwaveligzuur (H2SO3) en zwavelzuur (H2SO4) moet bij S-houdende brandstoffen vermeden worden. Dit kan vermeden worden door de rookgastemperaturen boven de 150°C te houden. - Waterdamp
Waterdamp wordt gevormd door de oxidatie (verbranding) van H. Elke kg waterdamp bezit een latente hoeveelheid energie. Deze hoeveelheid is afhankelijk van de temperatuur van de rookgassentussen en ligt tussen 2350 - 2500 KJ/kg. Condensatie van de waterdamp in de rookgassen kan dus een aanzienlijke hoeveelheid energie opleveren. In tegenstelling tot het zuurdauwpunt zien we in geval van waterdamp dat bij een grotere luchtovermaat het dauwpunt lager komt te liggen.
Condensatiewarmte
Eerder werd al aangegeven dat een aanzienlijk deel van de verbrandingsenergie in de gevormde waterdamp zit. Meer informatie omtrent het recupereren van deze warmte door het gebruik van de rookgascondensor kan je terugvinden in de overeenkomstige webpagina.