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 wordt verbrand (geoxideerd) tot respectievelijk CO2; H2O en SO2. Wanneer alle koolstof en waterstof is omgezet spreken we van een volledige verbranding. De zuurstof hiervoor nodig wordt geleverd door de aangezogen verbrandingslucht (21% O2 en 79% N2). In de praktijk zullen we voor een volledige verbranding een 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 koolmonoxyde (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 geen CO-vorming plaats vind en dat gewerkt wordt met voldoende luchtovermaat.

Luchtovermaat

Meer lucht aan het verbrandingsproces toevoegen dan noodzakelijk is voor een volledige verbranding is niet nodig. Het is zelfs nadelig. Deze bijkomende verbrandingslucht komt niet tussen in het verbrandingsproces. Ze verlaagt echter wel de vuurhaardtemperatuur en bijgevolg 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 hoeveelheid verbrandingslucht toevoegen die nodig is om een volledige verbranding te verwezelijken. Zowel "te weinig lucht" als "te veel lucht" zijn nadelig.

Warmte-inhoud rookgassen

Bij het verlaten van de schoorsteen bevatten de rookgassen nog energie. Deze kan in 3 posten worden onderverdeeld:

  1. 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 kondenseren)
  2. niet-voelbare warmte:
    1. kondensatiewarmte: warmte die vrijkomt wanneer de waterdamp tot omgevingstemperatuur kondenseert tot water;
    2. latente warmte: warmte die nog had kunnen vrijkomen van nog brandbare gassen (hoofdzakelijk CO).

Stookrendement

rookgasanalyseWillen we de efficiëntie nagaan van onze verwarmingsinstallatie dan zullen we (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 stookrendementinvloed stookrendement

Met deze rekentabel kan je aan de hand van het stookrendement van de verwarmingsinstallatie nagaan welk de financiele consequenties zijn op uw bedrijf op jaarbasis.

Temperatuur rookgassen

Overdracht van warmte vind plaats in de vuurhaard en de rookgaskanalen van de ketel. In het stookrendement zal de temperatuur van de rookgassen die de verwarmingsinstallatie verlaten een belangrijke factor zijn. Roetafzetting aan de rookgaszijde en ketelsteenvorming (neerslag van calsium en magnesiumzouten) langs de waterzijde verhinderen deze warmte-overdrachte. Het regelmatig ragen van de rookgaskanalen houdt deze proper. Door waterbehandeling van het water dat op de verwarmingsinstallatie wordt gestoken voorkomen we de afzetting van ketelsten.

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 rookgassen - ketelwand. Op deze manier kunnen we de rookgastemperatuur laten dalen tot onder 140°C.

De rookgaszijdige weerstand stijgt naargelang het type retarder. Een nieuwe afstelling is 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

Zoals reeds aangegeven zit een aanzienlijk deel van de verbrandinsenergie in de gevormde waterdamp. Deze waterdamp verdwijnt bij de meeste verwarmingsinstallties met de rookgassen door de schoorsteen. Recuperatie van de condensatiewarmte kan door de rookgastemperaturen onder het dauwpunt van de waterdamp te brengen. Dit wil zeggen dat we de rookgassen verder dienen af te koelen. Dit kan zonder gevaar bij een aardgas gestookte verwarmingsinstallatie. Het plaatsen van retarders (wervelstrippen) zorgen in de rookgaskanalen voor een feller contact rookgassen - ketelwand. Op deze manier kunnen we de rookgastemperatuur laten dalen tot onder 140°C.

De rookgaszijdige weerstand stijgt naargelang het type retarder. Een nieuwe afstelling is bij het plaatsen van retarders noodzakelijk.

De volgende stap in het afkoelen van de rookgassen brengt ons bij de rookgascondensor.