Stokerfyr til korn og træpiller. ANLÆG TIL TRÆPILLER OG KORN December 2008 Et stokerfyret biobrændselsfyr til træpiller eller korn koster fra 50.000 kr. og opefter afhængig af effektstørrelse, fabrikat, model, udstyr mv. Det kan placeres i eksisterende bygninger under de rette forudsætninger. Der er mere rengøring i forbindelse med et stokerfyr end et oliefyr. Eksempelvis skal der tages aske ud, og røgrør og kedelfladerne bør rengøres af og til. Normalt skal der fyldes brændsel på fyret en til to gange om ugen. Hvordan vælges fyringsanlæggets størrelse? Fyrets effekt i kw skal passe sammen med varmebehovet. Når kedlen kører på lavt blus (mindre end 30 % af dens maksimale effekt), falder virkningsgraden markant. Det er vigtigt ikke at købe et fyringsanlæg, der er for stort. Vælg helst en kedel, der er lidt for lille ligesom den røde kurve på diagrammet. Det er bedre at have et supplement til de koldeste dage. Så derfor: Behold det gamle oliefyr eller sæt eventuelt en brændeovn op i huset. Sommerperioden Om sommeren er varmebehovet normalt lavt, og det kan give problemer med soddannelse i biobrændselsfyret. Hvis det sker, bør fyret slukkes eller driften ændres. Opvarmning af varmt vand kan ske med oliefyr, elvandvarmer eller solfanger. Kedelstørrelse, kw 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Dimensionering af stokerfyr 3.000 4.000 5.000 6.000 7.000 8.000 9.000 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) Kilde: Teknologisk Institut, Installationsvejledning for biobrændselskedler, oktober 2000. Diagram Brug de to linier til at fastlægge kedelstørrelsen til dit behov. Tag udgangspunkt i det olieforbrug, som stokerfyret skal erstatte. Hvis du beholder oliefyret som supplement eller har en brændeovn i stuen bør du vælge efter den røde linie. Ellers er det den blå linie, du skal bruge. Proces og teknik At anlægget er stokerfyret vil sige, at brændslet fødes ind i kedlen i takt med, at det brændes af faktisk i stil med et oliefyr.
Styreboks på brændselsmagasin til stokerfyr. Termostatreguleret shuntventil. Det er røret på tværs med termostaten, som leder vand fra fremløbsrøret over i returløbsrøret. Det andet almindelige fyringsprincip er portionsfyring, hvor en stor mængde brændsel indfyres på én gang dette er praksis ved fyring med brænde og ofte også ved fyring med halm. De fleste stokerfyr er udstyret med et brændselsmagasin typisk på 300-1.000 liter. Stokersneglen fører brændslet fra magasinet direkte ind i kedlen til ildstedet. Fyldning af magasinet sker manuelt eller ved hjælp af en snegl fra en silo. Arbejdet kan helt automatiseres med et fuldautomatisk fyldesystem. På større anlæg med et stort brændselsforbrug, vil det ofte være en fordel. Ved stokerfyring kan akkumuleringstanken undværes. Varmen genereres i kontrolleret mængde pr. tid og efter behov. Akkumuleringstanken kan derimod ikke undværes ved et portionsfyret anlæg. Hvis der er mulighed for at indfyre brænde, er lukket ekspansion ikke aktuelt. Når lågen til brændselsmagasinet åbnes, skal stokeren automatisk gå i stå. Når kedellågen åbnes, skal blæseren til lufttilførslen stoppe. Nogle anlæg er udstyret med en bevægelig rist i bunden af fyret. Risten kan forhindre, at asken hober sig op ved ildstedet. Hvis der fyres med at brændsel, som giver meget aske, er det en fordel med bevægelige riste. En bevægelig askerist er også med til at forhindre, at eventuelle slagger brænder fast omkring ildstedet. Nedenfor ses en principtegning af et stokerfyret biobrændselsfyr. En iltstyring regulerer automatisk forbrændingen. Nogle anlæg har styingsprogrammer specifikt tilpasset de enkelte brændsler, eksempelvis træpiller, korn og andet. Brugeren vælger blot program efter den type brændsel, der fyres med. I visse tilfælde er det muligt at foretage ændringer af relevante parametre i programmerne. 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, er varmt. Hvis temperaturen bliver for lav, er der risiko for tæring af kedlen. Shunten øger temperaturen i returvandet ved at blande en lille mængde af det opvarmede vand fra fremløbsrøret ind i vandet i returløbsrøret. Ofte anbefales det, at temperaturen i tilbageløbsvandet ved indløb til kedlen ikke kommer under 60 C. Ofte skal smeden eller køberen selv huske på at få en shuntventil monteret. 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 nødvendigvis placeres øverst i systemet. 2 Typisk opbygning af et stokerfyret biobrændselsfyr.
Isoleret akkumuleringsbeholder. (Kilde: www.biovarme.dk) Røgrør besat med askepartikler. Røgrør og kedelflader bør børstes en gang om ugen for at sikre god brændselsudnyttelse. Bemærk i øvrigt at de lyse askepartikler vidner om en god forbrænding. Kombineret stokerfyr/ brændefyr I nogle fyringsanlæg er kedelrummet så stort, at det også er muligt at fyre med brænde. Hvis der af og til fyres med brænde, bør fyret kunne tilsluttes en akkumuleringstank. Den kan så kobles fra igen, når der stokerfyres med træpiller eller korn. Akkumuleringstank Der bør kun anvendes fabriksfremstillede akkumuleringstanke. Varmetabet skal være så lavt som muligt, og det kræver en god isolering af tanken. Aske og rengøring Ved forbrænding omdannes brændslet til varme røggasser og aske. Noget af asken sætter sig på kedelfladerne og noget følger med røggasserne; en del af asken afsættes i konvektionsrørene. Asken virker isolerende og hæmmer varmeoverførslen til vandet i det vandbårne varmesystem, som er tilsluttet fyret. For en god brændselsudnyttelse er det derfor vigtigt, at fladerne og rørene holdes rimeligt rene. En FarmTest af mindre, stokerfyrede biobrændselsfyr (FarmTest nr. 43) viste, at hyppig rengøring af kedelflader og konvektionsrør kan hæve brændselsudnyttelsen med 10 procentpoint. 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. Jo renere overflader i fyret, desto bedre varmeoverførsel og desto højere virkningsgrad og brændselsudnyttelse. Børstning af kedelflader og konvektionsrør er et beskidt og meget støvende arbejde det er simpelthen sundhedsskadeligt (på grund af støvet, som kan indåndes). Heldigvis findes der systemer, som kan gøre en del af arbejdet. Ét 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 trykluftsystem koster fra 7.000 kr. og opefter. Et automatisk rengøringssystem kan 3 ikke helt erstatte den manuelle rengøring, men det begrænser behovet stærkt. Alternativet er desværre ofte, at fyret kun sjældent bliver rengjort. Røggasserne Røggasserne køles normalt ned til 130-150 C, inden de går i skorstenen. Hvis temperaturen bliver meget højere, bliver varmetabet i skorstenen for stort. Hvis temperaturen bliver for lav, er der til gengæld stor risiko for soddannelse i skorstenen og kedlen. Det er særligt ved lav last (sommerfyring), at der er risiko for soddannelse. Biobrændslerne Træpiller er traditionelt et meget anvendt biobrændsel i stokerfyr. Men også korn anvendes i et vist omfang som brændsel. Særligt lav kornpris fremmer denne anvendelsesform. Fyring med korn er etisk omdiskuteret. Lovgivningen tillader ikke fyring med korn i anlæg med en kedeleffekt større end 250 kw. Kort karakteristik af brændslerne Træpiller Det er nemt at fyre med træpiller. Det er et godt og tørt brændsel, og askemængden er lav. Bålet på ildstedet kan brænde ved et meget lavt blus uden at gå ud. Træpiller er således meget bedre egnet til sommerfyring end korn. De er relativt lette at antænde ved igangsætning af fyret, og soddannelsen ved lav last er ringe. Træpiller findes i mange forskellige kvaliteter. Gå efter en god kvalitet med lavt indhold af smuld, et lavt vand- og askeindhold, og så skal pillerne være lavet af rent træ. Korn Der findes fire kornarter, nemlig byg, hvede, rug og havre. De kan alle anvendes som brændsel i et stokerfyr. Brændværdien pr. kg er generelt set lavere end i træpiller. For såvel korn som træpiller gælder det, at jo højere aske- og vandindhold desto lavere brændværdi. Havre er den eneste af kornraterne, som har et vist olieindhold, som teoretisk set kan øge brændværdien.
Slagger i kedel, hvori der fyres med korn. Kedel, hvori der fyres med rapspiller. Ved fyring med korn er der i mange stokerfyr en tendens til, at der dannes slagger i asken. Slaggedannelsen kan hindres ved at iblande kornet 1-2 % kridt i magasinet. Korn brænder dårligt ved lavt blus, og der er risiko for soddannelse ved sommerfyring. Med en blanding af korn og træpiller går det bedre. Korn er vanskelig at antænde. Det kan være en stor hjælp at benytte tændvæske, som hældes på kornet inde på ildstedet. Brug aldrig benzin! Restprodukter Som alternativ til træpiller og korn kan nævnes kirsebærsten, olivensten, sheanødder, cacaoskaller mv. Smuldvarer som oliekagemix og biosmuld kræver en omrører i magasinet, da der ellers kan dannes bro. Frøafrens i form af de såkaldte cobs er også et brændsel, der udbydes. Nogle af brændslerne er meget billige, men kvaliteten er også ofte meget ringe. Rapskagen fra presning af rapsfrø er et interessant brændsel. Brændværdien er høj, men det er askeindholdet også. I reglen er rapskagen løs i strukturen og ikke specielt velegnet til stokerfyring. Ved omladning inden og i forbindelse med fyldning af brændselsmagasinet dannes der en del smuld. Bedst er det, hvis rapskagen presses meget hårdt ved oliepresningen eller efterfølgende presses til egentlige piller. Rapskage/-piller bør stå tørt. Fyring med brændsler med megen aske bør kun finde sted i fyr med bevægelige riste. Tillige bør der være automatisk askeudtagning i form af snegl eller andet. Tabellen nedenfor er en oversigt over de mest almindelige brændsler til stokerfyrede biobrændselsanlæg. For hvert brændsel er angivet typiske værdier for: Aske Fugt (vandindhold) Brændværdi Rumvægt Disse fire størrelser er vigtige, når et givent brændsel vurderes. Akse- og fugtindholdet bør være lavt, hvorimod brændværdien og rumvægten gerne må være høj. Arbejdsgange Der er normalt manuelt arbejde forbundet med at fyre med biobrændsler. Arbejdsopgaverne vil typisk være: Påfyldning af brændsel Udtagning og fjernelse af aske Ugentlig rensning af flader i kedel og konvektionsrør Rengøring af fyrrum Af hensyn til begrænsning af brandfaren er det vigtigt jævnligt at gøre rent i fyrrummet. Data for forskellige biobrændsler Træpiller Korn Rapskage Kirsebærsten Frøafrens Oliekage Aske Fugt Brændværdi Rumvægt % % MJ/kg kg/m³ 0,3-0,5 6-8 17,6 650 1,5-2,0 15 14,0 700 6,5 7,0 20,8 700 1,0 15,0 17,2 450 9,0 12,0 15,1 135 3,0 10,0 21,0 650 4
Automatisk askeudtagning. En tværsnegl i bunden af kedlen fører asken ud til en askebeholder, eller videre med snegle til f.eks. en udendørs container. (Kilde: www.passat.dk) Fladerne indvendigt i fyret skal som nævnt holdes rene for at opnå høj nytteværdi af brændslet. Ud over aske kan det også komme på tale at fjerne sod. Lager Træpiller i større mængde leveres i reglen med lastbil, der blæser dem direkte op i en silo. Det er også muligt at få dem leveret eller selv afhente dem i sække eller såkaldte storsække. Det er værd at bruge ressourcer på at få lageret placeret så hensigtsmæssigt som muligt. De fleste biobrændsler støver en del, derfor er det praktisk at have en tæt silo. Det er tilladt at undvære brændselsmagasin og i stedet føde fyret direkte fra lager. Dog gælder der bestemte regler herfor. De er nærmere beskrevet i Brandteknisk Vejledning nr. 32 Biobrændselsfyrede centralvarmekedler. Når brændslet fødes direkte fra lagersiloen, kan der spares arbejde og tid, og der bliver heller ikke så støvet i fyrrummet. Myndigheder og regler Et biobrændselsfyr 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. Det bliver herved tilmeldt skorstensfejning. Skorstensfejeren vil også føre brandpræventivt tilsyn. Anlægget skal anmeldes til eget forsikringsselskab. Tag altid skorstensfejeren med på råd, når fyringsanlægget projekteres. Skorstensfejeren skal godkende placering, opbygning, mv., inden biobrændselsfyret tages i brug. Det kan anbefales at læse Brandteknisk Vejledning nr. 32 Biobrændselsfyrede centralevarmekedler, som kan rekvireres hos Brandteknisk Institut. I vejledningen angives reglerne for opstilling, indretning samt drift og vedligeholdelse. Typegodkendte stokerfyr På Teknologisk Instituts hjemmeside - www.biomasse.teknologisk.dk - er der en liste over såkaldt typegodkendte stokerfyr. At de er typegodkendte vil sige, at de har gennemgået en test på Teknologisk Institut efter gældende standarder og fundet i orden. Teknologisk Institut gennemfører kvalitetskontrol hos de firmaer, der er tilknyttet godkendelsesordningen. Det er frivilligt for firmaerne at deltage i ordningen. Det er faktisk kun en mindre del af alle de fabrikater og modeller af stokerfyr, man kan købe, som er optaget på ovennævnte liste. 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 kedelens nominelle ydelse (kw). Eksempelvis skal et stokerfyr med en kedelydelse på 25 kw have en virkningsgrad, der ligger højere end 75 %. Miljø Der må kun afbrændes rene biobrændsler (ikke papir, trykimprægneret træ, malet træ mv.). Indholdet af lim i træpiller må ikke være over 1 %. 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. Sikkerhed Gå anlægget igennem en gang om måneden for at sikre, at alt virker som det skal. Slå strømmen fra imens. Kig også pakningerne efter. En installatør bør tilkaldes en gang om året for at tjekke anlægget og sørge for, at det er rigtigt indstillet. Blandt andet skal brandslukningsudstyret tjekkes. Brug originale reservedele. 5
Husk brændslukningsudstyr ved biobrændselsfyret. Børste til rensning af røgrør. Økonomi De økonomiske forhold ved fyring med biobrændsler kan sammenfattes i tre punkter: Biobrændsler er billigere end fyringsolie både pr. kg, liter og pr. MJ. Stokerfyrede biobrændselsfyr med alt hvad der hører til af silo, indretning af fyrrum mv., er dyrere (op til flere gange) end et oliefyr. Der er arbejde forbundet med at fyre med biobrændsler typisk omkring en times tid om ugen. Arbejdstiden er dog kun en omkostning, hvor arbejdet udføres af ansat arbejdskraft eller hvor ejeren ønsker at værdisætte sin egen tid. Oliefyr har højere virkningsgrad end biobrændselsfyr oftest 10-20 procentpoint. Dette er naturligvis med til at indsnævre besparelsen ved at fyre med biobrændsler i stedet for fyringsolie. Regneeksempel Lars Landmand bruger 3.000 liter olie i privatboligen og 3.000 liter til opvarmning af stalde. Han investerer i et stokerfyr og køber træpiller. I tabellen er der givet et eksempel på, hvad det kunne koste ham at etablere et stokerfyr. Figuren viser de årlige omkostninger og deres fordeling ved fyring med forskellige brændsler. Forbruget af fyringsolie er 6.000 liter (3.000 liter til privat og 3.000 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)), Træpiller (1,75 kr. pr. kg ekskl. moms), Korn (1,60 kr. pr. kg ekskl. moms) og brænde (400 kr. pr. rm ekskl. moms). (Priser oktober 2008) Investering Fyringsanlæg Fyrrum og lager Installation Samlet Årlig udgift (20 års lån) 50.000 20.000 15.000 85.000 7.000 Drift Træpiller El og service I alt 30.000 1.500 31.500 I alt pr. år 38.500 6
Før havde Lars Landmand en årlig udgift på godt 50.000 kr., men ved fyring med træpiller kan han altså opnå en årlig besparelse på næsten 14.000 kr. Bemærk, at omkostningen til løn er sat til nul det gælder ved alle fire brændsler i figuren. Som det ses, er det noget dyrere at fyre med korn end med træpiller hvilket kan virke overraskende. Baggrunden er til dels, at virkningsgraden ved at fyre med korn i gennemsnit er 5 % lavere. Endvidere er energiindholdet i korn 3,4 MJ/kg lavere end i træpiller. Afgifter Biobrændsler er ikke belagt med energi- og CO 2 -afgift. Men der skal betales moms af den del af forbruget, der går til privatforbrug. Yderligere information Brandteknisk vejledning 32 kan bestilles på www.dbi-net.dk Få yderligere information på www.lr.dk/biobraendsel Forfatter: Jørgen Pedersen, AgroTech Tegnet illustration: Louise Bisgaard Jespersen Endnu billigere er det at fyre med brænde kun omkring 25.000 kr. om året. Men Lars Landmand er ikke vild med at skulle fyre flere gange dagligt han har mange andre gøremål. Der indgår ikke skat i ovennævnte beregninger. 7 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