Plynné produkty, ktoré sa tvoria v priebehu spaľovacieho procesu , sa nazývajú spaliny, niekedy taktiež výfukové plyny. Ich zloženie závisí na druhu paliva a na spaľovacích podmienkach, napr. prebytok spaľovacieho vzduchu. Mnoho zlúčenín obsiahnutých v spalinách znečisťujú ovzdušie a musí byť preto, s ohľadom na štátne regulácie, odstraňovaný alebo znižovaný ich obsah pomocou špeciálnych čistiacich postupov pred vypustením spalín do ovzdušia. Hlavné zložky spalín sú:
Dusík (N2)
Dusík je hlavnou zložkou vzduchu (79 objemových %). Jedná sa o bezfarebný plyn bez chuti a bez zápachu, do spaľovacieho procesu se dostáva ako súčásť spaľovacieho vzduchu, avšak priamo sa procesu spaľovania nezúčastní. V procese pôsobí ako balastný materiál a prenášač strateného tepla, do atmosféry odchádza v nezmenenej podobe, okrem tej časti, ktorá zreaguje na oxidy dusíku.
Oxid uhličitý (CO2)
Oxid uhličitý je bezfarebný plyn, bez zápachu, so slabou kyslou chuťou. Vzniká vo všetkých spaľovacích procesoch (okrem spaľovania čistého vodíku) a taktiež pri dýchaní. Významne prispieva k posilneniu skleníkového efektu, vďaka jeho schopnosti filtrácie tepelného žiarenia. V atmosfére je jeho koncentrácia asi 0,03%, pri koncentrácii nad 15% dochádza k strate vedomia.
Vodní pára (vlhkosť)
Vodík (H2), obsiahnutý v palive, sa vylučuje po spálení (oxidácií kyslíkom) vo forme vody (H2O). Tá odchádza, spolu s vodou obsiahnutou v palive, v závislosti na teplote spalín (TS), vo forme pary (pri vysokých teplotách spalín) alebo ako kondenzát (pri nízkych teplotách spalín).
Kyslík (O2)
Zbytkový kyslík, ktorý nebol spálený, sa meria ako súčiniteľ prebytku vzduchu, ktorý sa používa pre výpočet účinnosti spaľovania. Používa sa taktiež pre výpočet komínovej straty a obsahu CO2.
Oxid uhelnatý (CO)
Oxid uhoľnatý je bezfarebný plyn, bez zápachu, toxický. Vytvára sa predovšetkým pri nedokonalom spaľovaní fosilných paliva ďalších uhlikatých materiálov. V atmosfére nie je pre človeka nebezpečný, pretože rýchlo reaguje s kyslíkem na CO2. V uzavretom priestore sa však jedná o veľmi nebezpečný plyn, už pri vdychovaní koncentrace 700 ppm dojde za krátku dobu k smrti. Limitná hodnota pre pracovné priestory je okolo 50 ppm.
Oxidy dusíku (NO a NO2, souhrnný vzorec NOx)
Vznikajú spaľovaním dusíku prítomného v palive (palivové NOx) a za vysokých teplôt taktiež spálením dusíku vo spaľovacom vzduchu (termické NOx). Najprv vzniká oxid dusnatý (NO), ktorý reaguje v komíne alebo ďalej s kyslíkom za vzniku oxidu dusičitého (NO2). Oba oxidy sú toxické, najmä NO2 je nebezpečný pre pľúca a pri styku se slnečným žiarením môže vznikať ozón. Moderné rozšírené technológie používajú čistenie spalin od NOx, napr. selektívnu katalytickú redukciu (SCR) a sú vyvinuté ďalšie techniky, jak znižovať ich produkciu, napr. postupné pridávanie spaľovacieho vzduchu.
Oxid siřičitý (SO2)
Je bezbarvý toxický plyn, s dráždivým zápachem. Vzniká oxidací síry v palivu. Pro pracovní prostředí je limit kolem 5 ppm. S vodou reaguje za vzniku kyseliny siřičité (H2SO3) nebo sírové (H2SO4), které jsou obě zodpovědné za různá poškození přírody nebo budov (kyselé deště). K odstranění oxidů síry se používají vypírací technologie.
Sulfan (H2S)
Sulfán (sírovodík) je veľmi zapáchajúci, jedovatý plyn, a to aj pri veľmi nízkych koncentráciách (cca 2,5 μg/m3). Je súčasťou zemného plynu a ropy, k jeho tvorbe dochádza aj pri niektorých priemyselných výrobách a ako produkt nedokonalého spaľovania sa vyskytuje aj v katalyzátoroch motorových vozidiel. Sulfán sa odstraňuje zo spalín konverziou na SO2 niektorými absorpčnými procesmi, vo večších množstvách aj Clausovou reakciou na elementárnu síru.
Uhlovodíky (CxHy nebo HC)
Uhľovodíky sú široká skupina zlúčenín, ktoré sa skladajú z uhlíka a vodíka a sú najdôležitejšími zlúčeninami v organickej chémii; v prírodných palivech sa vyskytujú v rope, uhlí a zemnom plyne. Emisie CxHy môžu vznikať pri ich spracovaní (napr. rafinérie), použití aj likvidácii, napríklad rozpúšťadlá, plasty, palivo motorov a pod. Zdrojom uhľovodíkov sú taktiež nedokonalé spaľovacie procesy (napr. cigarety, požiare lesov). Uhlovodíky prispievajú k posilneniu skleníkového efektu.
Medzi uhľovodíky patrí státisíce zlúčenín, príkladom môže býť metán (CH4), bután (C4H10) alebo benzén (C6H6), alebo aj silné karcinogénne zlúťeniny, napr. benzo[a]pyren. Koncentrácia všetkých uhľovodíkov v spalinách sa väčšinou vyjadruje a meria ako „celkový organický uhlík“.
Kyanovodík (HCN)
je vysoko toxická kvapalina, s bodom varu len 25,6°C. Môže sa vyskytovať v spalinách zo spaľovien odpadov.
Amoniak (NH3)
Amoniak (čpavok) je v spalinách dôležitý v spojení s denitrifikáciou používajúcou SCR proces. Dávkuje sa do spalín v presných množstvách a reaguje s oxidy dusíku za vzniku dusíka a vody. Nespotrebovaný podiel sa ďalej redukuje; koncentrácia amoniaku v spalinách po vyčistení je obvykle pod 2 mg/m3.
Halogenovodíky (HCl, HF)
Vznik halogenovodíkov pri spaľovaní uhlia alebo odpadu môže spôsobiť tvorbu agresívnych kyselín vo vlhkej atmosfére. Tieto zlúčeniny sa kompletne odstraňujú premývacími procesmi.
Pevné částice (prach, saze)
Pevné častice v spalinách pochádzajú z nespaliteľných zložiek pevného alebo kvapalného paliva.Obsahujú oxidy kremíku, hliník a vápnik (po prípade uhlie), alebo sírany rôznych prvkov po prípade ťažkých olejov. Prach je nebezpečný pre ľudské zdravie, pretože sa naň môžu zachytávať toxické a karcinogénne zlúčeniny.
Koncentrácia
Pojem koncentrácia udáva množstvo látky, vyjádrené ako hmotnosť, objem alebo počet častíc, v jednotke objemu pevnej, kvapalnej alebo plynnej látky, napr. alkohol v pive alebo kyslík vo vzduchu.
Pre koncentráciu vplynochsa používajú rôzne jednotky:
Koncentrácia vyjadrená ako počet častíc látky na daný počet častíc (napr. parts per milion – ppm)
V analýze spalín sa bežne používajú hmotnostná a časticová koncentrácia. Jednotka hmotnosti je gram (mg, μg) a veľmi populárna časticová koncentrácia je ppm (parts per milion = počet častíc na milión častíc). Ppm sa obvykle používa pre nízke koncentrácie; väčšie koncentrácie sa vyjadrujú v percentách %,
Koncentrácia plynných látok sa vyjadruje nasledovne:
Spaľovanie je konverzia primárnej chemickej energie obsiahnutej v palive (napr. uhlie, ropa alebo drevo) na teplo (sekundárnu energiu) oxidačným procesom. Spaľovanie je preto technickým pojmom pre chemickú reakciu medzi kyslíkom a spaliteľnou zložkou obsiahnutou v palive, doprevádzanou uvoľnením energie.>• Spaľovacie procesy prebiehajú za vysokých teplôt (až 1000°C a viac). Kyslík potrebný pre spaľovanie pochádza zo vzduchu privádzaného do spaľovacieho procesu. Zo spaľovacieho procesu sa uvoľňuje určité množstvo plynu (nazývaného spaliny) a určité množstvo zbytkov (popol, škvara), v závislosti na druhu paliva.
Pevné palivá (čierne a hnedé uhlie, drevo, slama) obsahujú uhlík (C), vodík (H2), kyslík (O2), a malé množstvá síry (S), dusíka (N2) a vody (H2O). Hlavným problémom spaľovania týchto palív je vznik veľkého množstva popola, prachových častíc a sadzí.
Kvapalné palivá pochádzajú najmä z ropy a možno ich rozdeliť na ľahké, stredné a ťažké vykurovacie oleje. Ľahké oleje (tj. nafta) sú široko využívané v malých spaľovacích zariadeniach.
Plynné palivá sú zmesi spaliteľných plynných zložiek (CO, H2 a uhľovodíky) a nehorľavých plynov. V súčasnosti sa najviec používa zemný plyn, ktorý obsahuje ako hlavnú zložku metán (CH4).
Znalosť zloženia paliva je dôležitá pre optimálnu a ekonomickú prevádzku spaľovacieho zariadenia. Väčší podiel nespaliteľných zložiek (inertov) v palive znižuje výhrevnosť i spalné teplo a zvyšuje zanášanie stien spaľovacej komory. Väčší obsah vody v palive zvyšuje rosný bod a zvyšuje spotrebu energie na odparenie vody do spalín. Síra obsiahnutá v palive zhorí (oxiduje) na SO2 a SO3, ktoré pri teplote pod rosným bodom vytvárajú agresívnu siričitú a sírovú kyselinu.