Kilde: www.kfhalmfyr.dk FYRINGSANLÆG TIL HALM December 2008 Et halmfyr koster fra 100.000 kr. og opefter afhængigt af effektstørrelse, fabrikat, model, udstyr mv. Mindre anlæg kan placeres i en eksisterende eller ny bygning, hvorimod større anlæg typisk etableres som udendørs huse. Der er mere arbejde og rengøring i forbindelse med et halmfyr end med oliefyr, eksempelvis skal der jævnligt tages aske ud, ligesom kedelfladerne bør rengøres af og til. Halmfyr kan enten være portionsfyret eller stokerfyret. Halmballer findes i forskellige størrelser: Småballer med en vægt på 10-12 kg Rundballer med en vægt på 250 kg Bigballer med en vægt på 500 kg Minibigballer med en vægt på 235 kg Halm indeholder normalt 14-20 % vand. Hvordan vælges fyringsanlæggets størrelse? Det er vigtigt ikke at købe et fyringsanlæg, der er for stort det skal passe til ejendommens varmeforbrug. Hvis anlægget er stokerfyret, kan det være en fordel, at kedlen er lidt for lille i forhold til det maksimale effektbehov. Hvis fyret er så stort, at det under alle omstændigheder kan dække varmebehovet selv på den koldeste vinterdag medfører det, at fyret skal arbejde ved en ret lav last en stor del af året. Kommer fyrets ydelse under 30 % af nominel ydelse, falder virkningsgraden og dermed brændselsudnyttelsen stærkt. En dårlig udnyttelse af brændslet er uøkonomisk og forurener via uforbrændte partikler i røgen. Endvidere er de faste omkostninger i reglen større, jo større fyret er. Så et stort fyr, hvis kapacitet ikke udnyttes, er ikke optimalt. Som tommelfingerregel bør man dimensionere det stokerfyrede halmfyr, så det kan dække 75 % af varmebehovet, se kurverne på næste side. Udgangspunktet er det årlige forbrug af fyringsolie, som skal erstattes.
Bigballe placeret på tværs i portionsfyret halmfyr. Kilde: www.alcon.nu Kedelstørrelse, kw 45 40 35 30 25 20 15 10 5 Dimensionering af stoker-halmfyr Kilde: Teknologisk Institut, Installationsvejledning for biobrændselskedler, oktober 2000. 0 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10.000 liter fyringsolie, der skal erstattes årligt Vælg en kedel i denne størrelse, hvis den skal klare hele varmeforsyningen Dækker 75 % af varmebehovet (vælges, hvis du har oliefyr eller brændeovn som supplement) Hvis halmfyret ikke kan dække hele varmebehovet, er man nødt til at have en supplerende varmekilde ved siden af. Ofte vil dette være et oliefyr. I størstedelen af året (sommer og efterår) kan oliefyret være slukket, men i vinterperioden bør det hele tiden være på stand by. Når oliefyret er slukket og ikke i drift gennem længere tid, bør der være lukket for vandets cirkulation gennem det. Hvis anlægget er portionsfyret, bør man tilstræbe, at varmebehovet om vinteren generelt set kan dækkes med én fyring i døgnet. På meget kolde dage kan det så være nødvendigt at fyre to gange. Ved store varmebehov, eksempelvis hvis fyret skal varme stalde op, bør fyret kunne rumme to eller tre bigballer. Et portionsfyret anlæg er tilkoblet en akkumuleringstank, hvori varmen fra en påfyring gemmes og hvorfra den så igen tappes. Dette princip fungerer sommer og vinter. Hvis halmfyret etableres langt fra det sted, hvor varmen skal bruges, skal der tages højde for varmetab i transmissionsrørerne mellem fyret og huset. 5-10 % tab er ikke ualmindeligt. Der skal ca. 2,5 kg halm til at erstatte 1 liter fyringsolie. Hvis varmebehovet er mindre end svarende til 20.000 liter fyringsolie, bør der vælges et portionsfyret anlæg. Sommerperioden Om sommeren kan driften af et stokerfyret halmfyr være problematisk på grund af det lave varmebehov. Hvis der dannes løbesod, bør fyret slukkes. Varmt vand kan så frembringes med oliefyr, elvandvarmer eller eksempelvis solfanger. Proces og teknik Ved portionsfyring indfyres hele halmballen på én gang. Lågen åbnes og én eller flere halmballer placeres i brændkammeret, hvorefter halmen antændes i reglen af tilbageværende gløder fra sidste fyring. Tænding af halmen kan automatiseres. Halmballen brændes nu forholdsvis hurtigt af, og den store mængde varme, der genereres, oplagres i en akkumuleringstank, hvorfra den tappes, efterhånden som der bliver brug for varme. 2
Styreboks på biobrændselsfyr. Termostatreguleret shuntventil. Det er røret på tværs med termostaten som leder varmt vand fra fremløbsrøret over i returløbsrøret. Røgen fra et portionsfyret anlæg kan være generende især for naboerne, hvis de bor tæt på. Det skyldes to grunde: Der udvikles megen røg, når en halmballe brændes af hvilket kan ske op til flere gange om dagen. Forbrændingen er ikke så ren som i et stokerfyret anlæg. Fra et stokerfyret anlæg er røgen jævnt fordelt over hele dagen, og mængden pr. tid er så lille, at den fortyndes meget i luften. Der bør kun anvendes fabriksfremstillede akkumuleringstanke. Varmetabet skal være så lavt som muligt, og det kræver en god isolering af tanken. Fyringsanlæg til fast brændsel skal have åben ekspansion. Enkelte, særligt godkendte anlæg kører dog med lukket ekspansion. Fordelen herved er, at ekspansionstanken kan placeres mere eller mindre frit den skal ikke absolut være øverst i systemet. At anlægget er stokerfyret betyder, at halmen fødes ind i fyret i takt med at det brændes af faktisk i stil med et oliefyr. Da varmen hele tiden genereres i kontrolleret mængde, kan akkumuleringstanken undværes. Der anvendes forskellige principper, men det mest almindelige er halmbane med opriver og stokersnegl. En anden mulighed er den såkaldte cigarfyring, hvor ballen langsomt skubbes ind i kedlen, mens den brænder fra enden. På en halmbane kan der ligge flere halmballer, hvorved der er brændsel nok til flere dage. En iltstyring kan automatisk regulere forbrændingen i et stokerfyret anlæg. I nogle tilfælde er det muligt at ændre relevante parametre i styringen. Hvis anlægget er portionsfyret eller hvis der kan indfyres brænde, er lukket ekspansion ikke aktuelt. Nogle anlæg er udstyret med en bevægelig rist i bunden af fyret det er især de stokerfyrede. Risten forhindrer, at asken hober sig op ved ildstedet. Endvidere undgås fastbrændte slagger omkring ildstedet. Der bør også være automatisk askeudtagning i form af en snegl eller lignende. Der er klare regler for opbevaring og anvendelse af aske; se nærmere i Bioaskebekendtgørelsen. Aske fra biobrændsler indeholder tungmetaller, hvorfor der er begrænsninger på, hvor meget der må spredes på markerne. Det er nødvendigt med en kedelshunt på anlægget det er vigtigt ikke at undlade den. En kedelshunt sikrer, at det vand, der løber tilbage til kedlen efter at have været en tur gennem det vandbårne varmesystem i huset, ikke er under en bestemt temperatur. Hvis temperaturen bliver for lav, er der risiko for tæring af kedlen. Shunten øger temperaturen i returvandet ved at blande en vis mængde af det opvarmede vand fra fremløbsrøret ind i vandet i returløbsrøret. Ofte anbefales det, at temperaturen i returvandet ikke kommer under 60 C ved indløbet til kedlen. Isoleret akkumuleringstank. Kilde: www.biovarme.dk Ofte skal smeden eller køberen selv huske på at få en shuntventil monteret. Når kedellågen åbnes, skal blæseren til lufttilførslen stoppe. 3
Røgrør besat med askepartikler. Røgrør og kedelflader bør børstes en gang om ugen for at sikre optimal brændselsudnyttelse. Bemærk, at de lyse askepartikler vidner om en god forbrænding. Aske og rensning af fyr Ved forbrænding omdannes brændslet til varme røggasser og aske. Noget af asken sætter sig indvendigt på kedelfladerne og noget følger med røggasserne; en del af asken afsættes i konvektionsrørerne. Asken virker isolerende og hæmmer varmeoverførslen til vandet i det vandbårne varmesystem, som fyret er tilsluttet. For at opnå en god brændselsudnyttelse er det vigtigt, at hedefladerne og konvektionsrørene holdes rimeligt rene. En FarmTest af mindre, stokerfyrede biobrændselsfyr (FarmTest nr. 43) viste, at hyppig rengøring af kedelflader og konvektionsrør kan hæve brændselsudnyttelsen med op til 10 %. Børstning af kedelflader og konvektionsrør er et beskidt og meget støvende arbejde det er kort fortalt sundhedsskadeligt (på grund af askestøvet, som kan indåndes). Heldigvis findes der systemer, som kan gøre en del af arbejdet. Et af dem er trykluftsrensning, som er et system af ventiler monteret i kedellågen. Ventilerne afgiver med jævne mellemrum skarpe skud af luft, som fjerner det meste af askebelægningen inde i fyret. En anden slags automatisk rengøringssystem bruger lydbølger. Disse systemer kan eftermonteres. Et trykluftssystem koster fra 7.000 kr. og opefter. Konvektionrør kaldes også røgrør. De er placeret i den øverste del af kedlen oven over selve brændkammeret. Når de varme røggasser passerer igennem konvektionsrørene, afgives en del af varmen til kedlens vand. Rørene kan enten ligge vandret eller stå lodret. Fire ventiler i trykluftssystem til rensning af konvektionsrør; ventilerne er placeret i lågen til et 500 kw halmfyr. Røgrør skal renses en gang om ugen. Det kan enten gøres manuelt med en børste, se billede nedenfor, eller de kan rengøres automatisk med trykluft. Kraftig stålbørste monteret i boremaskine letter arbejdet med at få konvektionsrør børstet. Nærbillede af ventil i trykluftssystem til rensning af konvektionsrør. 4
Bigballer på mark. Fotograf: Konsulent Torkild Birkmose, Dansk Landbrugsrådgivning, Landscentret. Et automatisk rengøringssystem kan ikke helt erstatte den manuelle rengøring, men det begrænser behovet stærkt. Alternativet er desværre ofte, at fyret kun sjældent bliver rengjort. En eventuel røgsuger bør køre under den manuelle rengøring af kedlen. Inden røggasserne går i skorstenen, køles de ved passage af konvektionsrørene normalt ned til 130-150 C. Hvis temperaturen bliver for høj, bliver varmetabet i skorstenen for stort. Hvis temperaturen i skorstenen derimod bliver for lav, er der risiko for soddannelse i såvel skorsten som kedel. Generelt brænder halm fra sandjord bedre end halm fra lerjord, som igen brænder bedre end halm fra lavbundsjord. Askeindholdet kan variere mellem 2-10 %, men i gennemsnit er det omkring 4 %. Halm fra afgrøder dyrket på sandjord har normalt det laveste askeindhold, dernæst kommer halm fra muldjord. Halm fra lavbundsjord har det største askeindhold. Brændværdien er højest ved det laveste askeindhold. De følgende to figurer er principskitser af henholdsvis et portionsfyret og et stokerfyret halmfyr med halmbane og opriver. Brændslet Det mest anvendte halmbrændsel er halm fra byg eller hvede. Også frøgræshalm og halm fra raps kan anvendes i et halmfyr. Der er ikke stor forskel på halmarternes brændværdi. Indholdet af alkalimetaller og andre indholdsstoffer kan variere en del og have betydning for tæring og askens egenskaber. Vandindholdet i halm bør ikke komme over 20 %. Ellers kan det gå ud over såvel lagerfastheden som de brændselstekniske egenskaber. Et højt vandindhold øger risikoen for kondensdannelse og tæring, og det forringer tillige fyrets virkningsgrad. Alkalimetallerne i halmen forsurer røgens indhold af vanddamp. Ved evt. kondensdannelse vil der dannes syre, som tærer kedlen. Derfor er det en fordel at benytte halm med et lavt indhold af disse alkalimetaller. Halm, som efter modning og især efter høst har fået megen regn på marken og næsten er blevet helt gråt, har et væsentligt lavere alkaliindhold end gult halm, som kun har fået meget sparsomt med regn efter modning. Et højt indhold af alkali i halmen fremmer dannelsen af slagger i asken. Opbygning af portionsfyret halmfyr. 5
Halmbane med bigballer. Bemærk selve fyret i baggrunden. Fotograf: Jens Tønnesen, Dansk Landbrugs Medier. Indfyring af bigballe med teleskoplæsser. Bemærk, at ballen indfyres på tværs. Kilde: www.faust.dk Opbygning af stokerfyret halmfyrsanlæg med halmbane og opriver. Arbejdsgange Der er normal en del manuelt arbejde forbundet med at fyre med halm. Dagligt, hvis anlægget er portionsfyret, ugentligt, hvis anlægget er stokerfyret. Arbejdsopgaverne vil typisk være: Fyring. Udtagning og fjernelse af aske hvis der ikke er automatisk askeudtagning. Ugentlig rensning af flader i kedel og konvektionsrør. Rengøring af fyrrum eller arealer omkring fyr-huset primært opsamling af spildt halm. Af hensyn til begrænsning af brandfaren er det meget vigtigt at gøre rent og fjerne spildt halm. Fladerne indvendigt i fyret skal som nævnt holdes rene af hensyn til brændselsudnyttelsen. Ud over at fjerne aske kan det også komme på tale at fjerne sod. Påfyldning af brændsel Håndtering af halmballer kræver en traktor med frontlæsser eller en teleskoplæsser eller andet. Det er naturligvis afgørende, at udstyret til ballehåndtering altid virker. Det er kun småballerne, som kan håndteres manuelt. Et stokerfyret halmfyr bør have automatisk askeudtagning. Lager Der er regler for, hvordan halmlageret skal placeres i forhold til fyringsanlægget. Det er værd at bruge ressourcer på at få lageret placeret mest praktisk. Når der skal fyres hver dag - og i alt slags vejr - er det vigtigt, at halmballerne er lette at komme til og ikke skal hentes alt for langt borte. Vejen mellem lageret og fyret samt pladsen foran fyret bør være i god stand (befæstet) og kunne tåle regn uden at blive blødt op. Undgå spild af halm ved flytning af baller fra lager til fyr. 6
Etablering af halmfyr - myndigheder og regler Et halmfyr kræver tilladelse. Der skal indhentes byggetilladelse, hvis fyret opstilles i en bygning, der hører under Bygningsreglementet (BR08): Med hensyn til landbrugets avls- og driftsbygninger henvises der til Landbrugets Byggeblade. Fyringsanlægget skal anmeldes til kommunalbestyrelsen, så bliver det samtidig tilmeldt skorstensfejning. Skorstensfejeren vil også føre brandpræventivt tilsyn. Anlægget skal anmeldes til eget forsikringsselskab. Tag altid skorstensfejeren med på råd, når fyringsanlægget projekteres. Inden halmfyret tages i brug skal skorstensfejeren godkende placering, opbygning mv. Det kan anbefales at læse brandteknisk vejledning nr. 22, som kan rekvireres hos Brandteknisk Institut. I vejledningen angives reglerne for opstilling og indretning af halmfyringsanlæg samt drift og vedligeholdelse. Typegodkendte halmfyr På Teknologisk Instituts hjemmeside www.biomasse.teknologisk.dk er der en liste over såkaldte typegodkendte stokerfyr. At de er typegodkendt vil sige, at de har gennemgået en test på Teknologisk Institut efter gældende standarder og er fundet i orden. Teknologisk Institut fører kvalitetskontrol hos de firmaer, der er tilknyttet godkendelsesordningen. Det er frivilligt for firmaerne at deltage i ordningen. Det er kun en mindre del af alle de fabrikater og modeller af halmfyr, man kan købe, som er optaget på listen. Krav til virkningsgrad Ifølge BR08 skal kedler til fyring med biobrændsel og biomasse have en virkningsgrad, der mindst opfylder kedelklasse 3 i DS/ EN 303-5. Kedelklasse 3 beskrives af en kurve, hvor kravet til mindste virkningsgrad er svagt stigende med kedlens nominelle ydelse (kw). Eksempelvis skal et halmfyr med en kedelydelse på 150 kw have en virkningsgrad, der ligger højere end 80 %. Miljø I et halmfyr må der ikke afbrændes affald så som pap og papir, plast, trykimprægneret eller malet træ mv. Sikkerhed Gå anlægget igennem en gang om måneden for at sikre, at alt virker som det skal. Tøm stenfælden i bunden af opriveren. Smør kæder og lejer jævnligt. Slå altid strømmen fra, mens der arbejdes på anlægget. Kig også pakningerne efter. En montør bør tilkaldes en gang om året for at checke anlægget og sørge for, at det er rigtigt indstillet. Blandt andet skal brandslukningsudstyret og celleslusen tjekkes. Brug originale reservedele. For halmfyr gælder Brandteknisk vejledning 22. Økonomi De økonomiske forhold ved fyring med halm kan sammenfattes i tre punkter: Halm er meget billigere end fyringsolie både pr. kg og pr. MJ, og det er på samme måde også billigere end træpiller og korn. Halmfyrsanlæg er flere gange dyrere end et oliefyr og det er også dyrere end et biobrændselsfyr til træpiller/korn. Der er en del arbejde forbundet med at fyre med halm. Arbejdstiden er dog kun en omkostning, hvor arbejdet udføres af ansat arbejdskraft, eller hvor ejeren ønsker at få aflønnet sin egen tid. Oliefyr har højere virkningsgrad end halmfyr - oftest 10-20 %. Forskellen i virkningsgrad er naturligvis med til at indsnævre besparelsen ved at fyre med halm. Regneeksempel Lars Landmand bruger 3.000 liter olie i privaten og 32.000 liter til erhverv heraf de 30.000 liter til proces og 2.000 liter til opvarmning af opholdstue for ansatte. Han investerer i et halmfyr og anvender sit eget halm. I tabellen på næste side ses, hvad det koster ham at etablere et halmfyr. 7
Investering Fyringsanlæg Fyrrum og lager Installation Samlet Årlig udgift (20 års lån) Drift Halm El og service Løn I alt Totalt pr. år 280.000 kr. 100.000 kr. 25.000 kr. 405.000 kr. 32.500 kr. 65.000 kr. 4000 kr. 15.000 kr. 84.000 kr. 116.500 kr. Før havde Lars Landmand en årlig udgift på godt 240.000 kr., det vil sige han sparer omkring 125.000 kr. ved at skifte fra fyringsolie til halm. Havde han i stedet valgt at fyre med korn, havde besparelsen blot været cirka 30.000 kr. om året. Til gengæld havde investeringen så også kun været ca. 185.000 kr. mod godt 400.000 kr. for et halmfyr inklusiv installation. Afgifter Biobrændsler er ikke belagt med energi- og CO 2 -afgift. Eget halm anvendt som brændsel er fritaget for moms. For de øvrige biobrændsler skal der betales moms af den del af forbruget, der anvendes til privat formål. I figuren nedenfor er omkostningerne ved at fyre med halm sammenlignet med fyringsolie og tre andre biobrændsler. Bemærk de store forskelle i omkostningsbidragene. Yderligere information Brandteknisk vejledning 22 kan bestilles på www.dbi-net.dk. Få yderligere information på www.landscentret.dk/biobraendsel Forfatter: Jørgen Pedersen, AgroTech Tegnede illustrationer: Louise Bisgaard Jespersen Figuren viser de årlige omkostninger og deres fordeling ved fyring med forskellige brændsler. Forbruget af fyringsolie er 35.000 liter (3.000 liter til privat og 32.000 liter til erhvervsmæssigt formål). De anvendte mængder biobrændsler ækvivalerer energiindholdet i den anvendte mængde fyringsolie. Brændselspriserne er følgende: Fyringsolie (10,13 kr. pr. liter (privat), 6,25 kr. pr. liter (erhverv)), Halm (0,55 kr. pr. kg ekskl. moms), Korn (1,60 kr. pr. kg ekskl. moms), Træpiller (1,75 kr. pr. kg ekskl. moms) og Brænde (400 kr. pr. rm ekskl. moms). (Priser oktober 2008). Der indgår ikke skat i ovennævnte beregninger. 8 AgroTech A/S Institut for Jordbrugs- og FødevareInnovation Institute for Agri Technology and Food Innovation Udkærsvej 15. DK - 8200 Århus N Tel. +45 8743 8400. Fax +45 8743 8410 www.agrotech.dk. info@agrotech.dk