W odpowiedzi na coraz częstsze pytania ze strony naszych klientów, instalatorów i serwisantów pieców grzewczych wykorzystujących analizatory spalin firmy KANE lub KIMO-SAUERMANN, postanowiliśmy przygotować krótkie odpowiedzi na najczęściej pojawiające się pytania związane z wykonywaniem analizy spalin.

W pierwszej części Pytań i Odpowiedzi omawiamy zagadnienia związane z pomiarem “nadmiaru powietrza” oraz współczynnika lambda (λ). Zapraszamy do lektury.

1. Co to jest nadmiar powietrza?

W celu osiągnięcia najwyższej skuteczności spalania konieczne jest spalenie wszystkich cząstek węgla i związków wodoru zawartych w paliwie. Aby to osiągnąć, należy dobrać odpowiednią ilość paliwa i powietrza w określonym czasie w odpowiednich warunkach turbulencji i temperatury.

Teoretyczne spalanie stechiometryczne (uzyskane w warunkach laboratoryjnych) określa idealny stosunek paliwa do powietrza, który umożliwia w procesie spalania odzyskanie całej energii z dostarczonego paliwa bez żadnych strat. Innymi słowy, podczas spalania w teoretycznych warunkach stechiometrycznych całe paliwo zostaje spalone przy jednoczesnym zużyciu całego tlenu z dostarczonego powietrza. W tych okolicznościach wydajność spalania zostanie zmaksymalizowana.

W normalnych warunkach tego typu idealne spalanie nie jest możliwe. Teoretyczna ilość świeżego powietrza zapewniłaby niewystarczającą ilość tlenu potrzebnego do pełnego spalania: część węgla w paliwie zamiast w dwutlenek węgla (CO2) zostałaby przekształcona w tlenek węgla (CO), co nie tylko zmniejsza wydajność kotła, ale może prowadzić do powstawania zbyt wysokich i niebezpiecznych poziomów tlenku węgla i wytwarzania dymu.
W praktyce, aby osiągnąć całkowite spalanie i mieć pewność, że cała energia z dostarczonego paliwa zostanie odzyskana, konieczne jest podanie większej ilości powietrza niż to określają teoretyczne warunki spalania stechiometrycznego. Ta dodatkowa ilość jest nazywana nadmiarem powietrza i zazwyczaj określa się ją symbolem lambda (λ).

2. Co oznacza wartość lambda (λ)?

Wartość lambda (λ) określa, ile razy ilość powietrza dostarczonego do procesu spalania jest większa od teoretycznie potrzebnej.

Wartość nadmiaru powietrza (λ) można wyrazić również w procentach, np:
(λ) = 1,31 to to samo co (XAIR) = 31 %

3. W jaki sposób analizator spalin wyznacza nadmiar powietrza?

Zgodnie z wcześniej podanymi informacjami w warunkach stechiometrycznych (teoretycznych) tlen, który jest wykorzystany w procesie spalania, ulega całkowitemu zużyciu. W związku z tym analizator wyznacza nadmiar powietrza poprzez pomiar ilości O₂ w spalinach opuszczających kocioł na podstawie następującego wzoru:

4. Jakich wartości nadmiaru powietrza można się spodziewać?

Przykładowe wartości, które można zaobserwować w praktyce, zostały przedstawione w poniższej tabeli. Warto jednak pamiętać, że konkretne wartości nadmiaru powietrza zależą od producenta danego typu kotła oraz rodzaju paliwa, które jest wykorzystywane do jego zasilania.

Wartości optymalne:

Przed dokonaniem jakichkolwiek zmian w procesach spalania zawsze należy skonsultować się z producentem kotła, aby uzyskać szczegółowe informacje i uniknąć niepotrzebnych problemów związanych z niewłaściwym dozowaniem powietrza.

5. Dlaczego wartość nadmiaru powietrza nie może być zbyt wysoka?

Aby zapewnić całkowite spalanie, do kotła dostarczany jest nadmiar powietrza, który zwiększa ilość tlenu i azotu wydobywającego się z płomienia. W wyniku tego wzrasta również turbulencja, co wpływa na intensywność mieszania i reakcji paliwa z powietrzem w komorze, co z kolei poprawia efektywność spalania. Niestety zwiększanie ilości nadmiaru powietrza jednocześnie przyczynia się do wzrostu strat ciepła, co wpływa na wydajność spalania. Zarówno zbyt niska (powoduje niepełne spalanie paliwa), jak i zbyt wysoka (powoduje straty ciepła), wartość nadmiaru powietrza niekorzystnie wpływa na wydajność spalania.