При расчете котла-утилизатора рассчитывается тепло, передаваемое от горячих газов к хладагенту, то есть воде, воздуху, пару, подводимым к газовым смесям.
Для воздуха используются энтальпии при разных значениях температуры воздуха и разных значения энтропии (физической теплоты [6]) газов с температурой на входе в котел. По данным [6] энтальпии продуктов сгорания и воздуха рассчитываются на 1 куб. м горючих газов, поступающих в топку котла-утилизатора.
Тепловой баланс котла-утилизатора [6] аналогичен тепловому балансу химической реакции в методике инженерной химии [4]. Но за некоторыми отличиями.
Теплом приходя является располагаемая теплота:
Из уравнения теплового баланса
То есть равно сумме полезной теплоты (нагрев воды или получение пара), теплоты исходящих газов, теплоты химической неполноты сгорания газовой смеси, потерь теплоты в окружающую среду через наружное ограждение [6].
Как правило уравнения теплового баланса записывают в теплотехнике при принятии располагаемой теплоты за 100%:
Располагаемая теплота состоит из низшей теплоты сгорания (см. выше), физической теплоты газообразной смеси, внесенной теплоты с подогретым от какого-либо источника воздуха вне воздухоподогревателя котла-утилизатора [6, 7]:
Физическая теплота смеси [6, 7]:
При этом теплота отходящих газов равна их энтальпии
По указанию [6] значением 
пренебрегают
Теплота, выносимая из котла с отходящими газами [6, 7]:
– энтальпия продуктов сгорания;
– энтальпия теоретического расхода холодного воздуха;
– коэффициент избытка воздуха в отходящих газах.
Теплота, вносимая с подогретым воздухом вне подогревателя равна разности энтальпий на входе в воздухоподогреватель и холодного воздуха [6, 7]:
Тепловыделение в топке котла-утилизатора [6, 7]:
Паропроизводительность котла-утилизатора без промежуточного перегрева пара (с отсутствием вторичного пароперегревателя) [6, 7]:
qх – потери от неполноты химических реакций сгорания
Рассмотрим расчет теплообмен на поверхностях нагрева
Для всех тепловых устройств, входящих в состав котла-утилизатора (пучков испарения, воздухоподогревателя, пароперегревателя, экономайзера) рассчитываются тепловые балансы и теплопередача.
Основание методики расчета [7] в том, что тепло от горячего теплоносителя равно теплу, полученному холодным теплоносителем за вычетом потерь.
Для тепловых устройств котла теплота, переходящая от горячего к холодному теплоносителю, определяется по формуле [6]:
При отсутствии присоса воздуха в газоход
Уравнение теплопередачи используется общеизвестное:
Коэффициент теплопередачи рассчитывается по общеизвестным формулам.
Коэффициент теплоотдачи путем конвекции определяется также по известным формулам. Для его расчета находят критерии Нуссельта, Рейнольдса, Прандтля.
Скорость продуктов сгорания [7]:
Коэффициент теплоотдачи излучением рассчитывается по известной формуле по закону Стефана-Больцмана.
По данным [7] расчет поверхности нагрева прекращается при условии невязки баланса:
В расчете котла-утилизатора находят паропроизводительность, температуру горения, коэффициент использования теплоты.
Энергетический баланс графически показывается на диаграмме потоков энергии Сенкея, графику цитируем по источнику [8]:
На диаграмме Сенкея ширина каждой полосы соответствует величине соответствующей энергии
4. Эксергетический анализ котла-утилизатора
Эксергией является максимальная работа, совершаемая системой при обратимом переходе в равновесие с окружающей средой [9]. По эксергии оценивается резервы утилизации вторичных энергоресурсов (пригодность энергии для совершения работы).
Эксергию делят на химическую и потоковую.