brug af forbrændingsvarme til energi

slutresultatet af forbrænding er nyttig energi – typisk i form af varme, kraft eller både varme og kraft. Dette kan bruges til at levere rumopvarmning til bygninger, procesopvarmning til industrielle behov, elektricitet til brug på stedet eller salg til nettet eller samtidig produktion af varme og elektricitet (såkaldt “Kombineret varme og kraft” eller kraftvarme). Oftest fanges forbrændingsvarmen i form af varmt vand, varm luft eller damp.

de fleste gårde har ikke væsentlige behov for forbrændingsvarme, med undtagelse af gårdsopvarmning om vinteren i kolde klimaer. Gårde bør dog overveje potentialet for at levere forbrændingsbrændstof til bolig -, kommercielle eller industrielle kunder.

Forbrændingsudstyr

Forbrændingsudstyr Fås i forskellige størrelser og konfigurationer, selvom udvælgelsen har en tendens til at være mindre end til forbrænding af fossilt brændstof. Det er normalt dyrere end olie-eller naturgasfyrede enheder, men biomassebrændstof er normalt billigere – hvilket resulterer i langsigtede besparelser for brugeren. Der er mange eksempler på, at biomasseforbrændingssystemer bruges til at opvarme drivhuse på gårde.

de to hovedkategorier af udstyr til forbrænding af biomasse er boligsystemer og kommercielle/industrielle systemer.

Boligforbrændingsudstyr

en pejs er den mest almindelige form for boligforbrændingsudstyr – det har dog også en tendens til at være meget ineffektivt (det meste af varmen går tabt op i skorstenen). Mange andre typer ovne og ovne er tilgængelige, der giver en højere effektivitetsmetode til brug af forbrændingsvarme i hjemmet. Normalt er udstyret kun egnet til en type biomassebrændstof, så det er vigtigt at vælge den passende komfur til det brændstof, du ønsker at brænde.

brændeovne er et mere effektivt middel til brænding af træ – de styrer luftstrømmen og maksimerer udvindingen af varme fra brændstoffet. Imidlertid er disse enheder generelt kun egnede til brænding af snoretræ.

pejsindsatser er i det væsentlige kun brændeovne, der er installeret i åbningen af en eksisterende pejs. De udfører meget som en brændeovn og har lignende effektivitetsvurderinger.

pilleovne er designet til at forbrænde specielt fremstillede træbrændstofpiller. Disse pellets er fremstillet efter omhyggelige SPECIFIKATIONER, hvilket gør det muligt for ovne at fungere mere effektivt og brænde mere rent end typiske brændeovne. Nogle pilleovne er i stand til automatisk at føre brændstof ind i ovnen, hvilket gør dem lidt lettere at bruge.

Biomasseovne er designet til at brænde brændstofpiller fremstillet af andre materialer end træ, såsom hvedestrå, majs stover eller græs. Sørg for at kende den type brændstof, som en komfur er i stand til at forbrænde, da andre brændstoftyper kan beskadige ovnen eller føre til en usikker driftstilstand.

Majsovne – i nogle dele af landet er det populært at brænde afskallet majs som forbrændingsbrændstof. På nogle måder er majskerner en naturligt fremstillet brændstofpille. Majs brænder overraskende godt, men producerer temmelig store mængder aske, der er mere tilbøjelige til at “slagge” (danner hårde bidder) end træaske. I modsætning til de fleste andre biomassebrændsler indeholder majs målbare mængder svovl (~0,1%, hvilket stadig er meget lavere end kul, for eksempel). Derfor er træpilleovne generelt ikke egnede til majs, og specialbyggede majsovne skal bruges i stedet. Nogle rapporter har antydet, at majsovne også fungerer godt for biomasse, men tjek med komfurproducenten for at være sikker.

kommercielt / industrielt Forbrændingsudstyr

kommercielt forbrændingsudstyr er større og mere komplekst end boligudstyr. Typisk automatiseres tilførslen af foder til forbrænderen ved brug af transportbånd og/eller skruer. Strømmen af brændstof og luft styres omhyggeligt, og forholdene i forbrænderen justeres automatisk for at sikre maksimal effektivitet. Avancerede forureningsbekæmpelsesanordninger (typisk en cyklonseparator som minimum) bruges til at holde partikelemissioner inden for regulerede grænser for stort udstyr.

disse systemer er normalt specialbyggede, baseret på opvarmningskravene og det Tilgængelige brændstof. Mens de fleste boligsystemer producerer opvarmet luft, er udstyr i kommerciel skala normalt designet til at producere varmt vand eller damp.

forbrændingseffektivitet

effektiviteten af forbrændingsudstyr er lig med mængden af produceret nyttevarme divideret med den samlede mængde varme, der er tilgængelig i brændstoffet.

effektiviteten af en enhed afhænger af udstyrets kvalitet og den måde, det betjenes på. Det meste forbrændingsudstyr har den højeste effektivitet, når det køres med fuld output – effektiviteten falder, når varmebelastningen sænkes. Typiske fuldlastforbrændingseffektiviteter for forskellige typer udstyr er vist i nedenstående tabel.

udstyr	typisk effektivitet (%)
bolig pejs	-10 til 20	en hel del varm luft “lækker” ud af skorstenen
bolig indendørs brændeovn	40-70	nyere modeller har en tendens til at have meget højere effektivitet end vintage ovne. Tør brændstof og høj varme er nødvendig for maksimal effektivitet.
bolig Pellet komfur	70-80	ensartet brændstofkvalitet giver mulighed for høj samlet effektivitet
udendørs brændeovn	40-70	effektiviteten er lavere under opstart og tankning
Kommerciel træflis forbrænder	70-90	computerstyret-fungerer godt med en række forskellige brændstoffer og fugtindhold

disse effektivitetsværdier er baseret på brændstofets” højere opvarmningsværdi”. Husk også, at effektiviteten af disse enheder falder, hvis varmeudgangen er lav – de er designet til at fungere bedst ved maksimal eller næsten maksimal varmeudgang.

forurening og luftkvalitetsproblemer

biomasse er et relativt rent brændstof, hvad angår luftforurening, hvis det brændes effektivt. Dette kan virke overraskende for folk, der er vant til røgfyldte brande eller brændeovne. Røgen fra disse ineffektive systemer indeholder imidlertid store mængder ubrændt brændstof, hvilket er et tegn på lav effektivitet. Højeffektivt udstyr har generelt ingen synlige røgemissioner og ingen påviselig lugt.

der er fire hovedtyper af luftforurening, der kan produceres ved forbrænding af biomasse: 1) normale forbrændingsprodukter (kulsyre og vand), 2) “ekstra” kemiske forbindelser dannet under forbrænding, såsom svovldioksider (sok) og nitrogenforbindelser (nok), 3) ubrændte biomassemolekyler, såsom sod, og 4) askepartikler, der er små nok til at flyde i luften (flyveaske og partikler).

kulsyre og vand

kulsyre og vanddamp er de to primære gasser, der udledes fra en forbrænder. Typisk biomasseforbrænding producerer omkring 1,8 kg CO2 og 0,5 kg vanddamp pr.

kulsyre og vanddamp er ikke traditionelt blevet betragtet som forurenende stoffer. Imidlertid har øget bekymring over den globale opvarmning ført til statslige bekymringer over kulstofemissioner. Nogle regeringer har indført CO2-emissionsgrænser for forbrændingsanlæg. Imidlertid anses biomasseforbrænding normalt for at være “kulstofneutral”, hvilket betyder, at kulsyre, der udsendes ved forbrænding af biomasse, absorberes igen af de voksende afgrøder, der senere vil blive brugt til brændstof. På grund af dette er kulstofemissioner fra biomasseforbrænding generelt ikke begrænset.

biomasseforbrænding “røgstakke” har ofte fjer af hvid, bølgende sky, der stiger fra deres toppe. Dette er vanddampen i forbrændingsudstødningen, der kondenserer til vanddråber, når den afkøles. Nogle mennesker tror fejlagtigt, at Skyen over en biomasseforbrænder er et tegn på forurening; i virkeligheden er gasserne fra forbrænderen ofte meget rene.

Nej Og Nej

mens moderne biomasseforbrændere generelt har lave emissioner sammenlignet med mange andre brændstoffer, er der nogle forurenende stoffer fra biomasseforbrænding, der er bekymrende.

de vigtigste forurenende stoffer, der skal bekymre sig om ved forbrænding af biomasse, er kvælstofferne – NO2 og NO3. De betegnes typisk som “nok” Emissioner, og de dannes, når nitrogen i luften kemisk kombineres med ilt i løbet af forbrændingen. Neks i atmosfæren kan kombineres med vanddamp for at danne salpetersyre og er blevet identificeret som en betydelig kilde til sur regn. Varmere forbrænding producerer mere Neks, mens køligere forhold producerer mindre. Emissioner fra en biomasse forbrænder svarer typisk til dem fra en kulfyret forbrænder eller andet fossilt brændstofsystem og afhænger generelt mere af forbrændingsudstyrets design end brændstoftypen.

svovlforbindelser (“sok”) er et andet forbrændingsprodukt, der menes at være en kilde til sur regn – molekylerne kombineres med vand for at danne svovlsyre. Sokforbindelser dannes, når svovl i brændstoffet kombineres med ilt under forbrændingsprocessen. Kul har typisk høje niveauer af svovl, mens de fleste biomasse har meget lidt.

sod og creosot

“sod” er en generisk betegnelse for ubrændte eller delvist forbrændte partikler i udstødningsgas. “Creosot” henviser derimod til en tjærevæske, der kondenserer efter ufuldstændig forbrænding af biomasse (kul kan også producere creosot). Mens bolig pejse og brændeovne har længe været kilder til disse forurenende stoffer, høj effektivitet forbrændingsudstyr producerer lidt eller ingen af disse materialer.

partikler (aske)

mest aske fra forbrænding forbliver i forbrænderen. Imidlertid blæses små mængder af den fineste aske (kaldet “FLYVEASKE”) ud af forbrænderen med udstødningsgassen. Forbrændingsudstyr i kommerciel skala bruger askefangstanordninger såsom” cyklonseparatorer “og” taskehuse ” til at fjerne det meste af denne aske, før den frigives i atmosfæren.

Luftkvalitetsbestemmelser

Luftemissioner fra meget stort forbrændingsudstyr (dvs.kraftværker) er reguleret af føderal lov. Mindre udstyr er reguleret af statslige og lokale regler. Disse regler kræver generelt forhåndstilladelse og regelmæssig test af stakgasser for at sikre overholdelse af reglerne. Ofte er det mindste forbrændingsudstyr (dvs. boligudstyr) er ikke reguleret på denne måde. I stedet kan producenter af små enheder være forpligtet til at certificere, at deres udstyr opfylder visse minimumskrav.

For yderligere Information

forbrænding: Intro | råmaterialer | forarbejdning | udnyttelse

• ressourcer fra Træ2energi, University of Tennessee:
  • en tilstand af videnskab og teknologi. Dybdegående publikation om forbrændingsteknologier. 2010.
  • biomasse brugere Database over USA og Canada. Database over træ til energiindustrier, producenter og brugere, Søg-stand af flere karakteristika. 2010.

• ressourcer fra BERC, Forskningscentret for biomasseenergi:
  • oversigt over Samfundsskala teknologi.
  • fordele ved at bruge biomasseenergi til skoler og lokalsamfund. Faktablad.
  • biomasseenergi og kulsyre. Faktablad.
  • faktablad om emission af Biomasseforbrænding. Faktablad.
  • 50 + casestudier af Best-in-class biomasse energisystemer verden over.
  • vejledning til opvarmning af træflis til kommercielle og institutionelle indstillinger.
  • National database over biomasseenergiprojekter på fællesskabsplan

• ressourcer fra Penn State Cooperative udvidelse:
  • kommerciel skala biomasse varmeanlæg.
  • Samfyring Af Biomasse Med Kul.
• ressourcer fra Cornell kooperativ udvidelse, opvarmning med træ:
  • sammenligning af Forbrændingsudstyr
  • brændeovn sikkerhed
  • korrekt vedligeholdelse
  • bedste Brændepraksis
  • køb af brænde
• Pellet Fuels Institute: industristandarder og tilgængelighed.
• Forbrændingsforurenende Stoffer. Utah State University, Samarbejdsudvidelse.

andre artikler i denne Forbrændingsserie:

• biomasse råstoffer til forbrænding
• hvor meget varme har biobrændstof?
• Introduktion til Biomasseforbrænding
• forarbejdning af biomasse til forbrænding
• Shell majs som brændstof til Drivhusvarme
• brug af forbrændingsvarme til energi
• trævarme til drivhuse

bidragydere til denne artikel

forfatter

• Daniel Ciolkoss, udvidelse associeret, Penn State

peer-anmeldere