Energibærere brenselved og flis

Transkript

1 Typetegninger bioenergianlegg Truls Erik Johnsrud Skogbrukets Kursinstitutt Energibærere brenselved og flis Brenselved: Brennverdi Stammeved av de fleste treslag er egnet til brenselved. Variasjonen i brennverdi henger sammen med oppbyggingen av veden hos de forskjellige treslagene og fuktigheten i veden. Harde tyngre treslag har større brennverdi pr volumenhet enn løsere, lettere treslag og det er variasjon for det enkelte treslag med hensyn til del av treet, stamme, greiner og bark. Mål for tyngden av tørrstoff er densitet, dvs tørrvekt pr volumenhet. Brennverdien er 5.32 kwh pr. kg tørrstoff for helt tørr ved, 0% fuktighet. Effektiv brennverdi finner vi ved funksjonen: H eff = 5,32 0,06 F r H eff = kwh/kg F r = Fuktighet i % av råvolumvekt, brukes om biobrensel F 0 = Fuktighet i % av tørrvolumvekt, brukes om trelast og byggkonstruksjoner. F 0 = 20% tilsvarer F r = 16,7% F 0 = 25% tilsvarer F r = 20% NS- 4414: Ved til brensel i husholdningene oppgir fuktighet i F 0. Brennverdi kwh/fm 3 Treslag Basisdensitet * Brennverdi kwh/fm 3 Kg/fm 3 F r = 16,7% F r = 20 % Bøk Eik Ask Lønn Rogn Bjørk Furu Svartor Selje Osp Gran Gråor Tabell 1. Basisdensitet og brennverdi for treslag og varierende fuktighet (*Skogforsk 2003) Et eksempel: Energien i en storsekk med bjørkeved. En storsekk på europall innholder 1 lm 3. Fastmasse med fallende ved i sekken er 50%.Dvs at sekken har 0,5 fm 3 ved. Basisdensiteten på bjørk er 500 kg/fm 3. Fuktigheten F r = 16.7%. Vi får: 0,5 500 = 250 kg ved H eff = 250( 5, ,7) = 1079 kwh 1

2 Brennverdi for biobrensler Virkningsgrad Virkningsgraden ved vedfyring varierer gjennom forbrenningssyklusen (perioden fra antennelse av veden til veden er fullstendig utbrent og ovnen blitt kald). Den effektive virkningsgraden blir lavere enn gjennomsnittet over forbrenningssyklusen pga. trekktapet og gjennomstrømningstapet når det ikke foregår forbrenning i ildstedet. Best virkningsgrad oppnås ved middels vedforbruk i forhold til ildstedets kapasitet. Graden av automatikk i styring av forbrenningsluften bidrar til riktig forbrenning i forhold til belastningen på kjelen. Vedfyrte kjeler kombineres med akkumulatortanker for å jevne ut varmeleveransen til forbruket. Virkningsgraden er andelen av energiinnholdet i brenselet som vi får ut av kjelen og angis som % av tilført energi. Virkningsgrad = Utnyttet energi 100 Tilført energi Heltreflis: Syrefelling er en aktuell tørkemetode for heltre. Det innebærer at trærne ligger ukvistet i skogen en tid etter felling. Uttørkingen skjer vesentlig gjennom blad og nåler i den levende krona. Hos lauvtrær er uttørkingen mest effektiv i perioden juni august. Fuktigheten synker raskt den første tiden, fra 50 til 35 % etter 5-10 dager. Avhenging av været er det tilstrekkelig med 2 4 ukers lagring for å komme ned mot 30% fuktighet. Tørkehastighet og uttørknigsgrad i syrefelte trær er avhengig av lagringsforholdene og treslag. Tørkingen er best på åpen flate. Ved lagring over sommeren vil blad og nåler falle av og næringstapet i skogen reduseres. Blad og nåler gir mer finstoff i flisa som er en ulempe både ved lagring og i fyringsanlegget. 2

3 Tørkeforløp syrefelt bjørk. Kilde: NISK 2/82 Lagring Ved lagring utsettes skogbrenselet for biologiske og kjemiske prosesser. Fuktighetsinnholdet påvirker varmeutviklingen og de nedbrytende prosessene, noe som gir substanstap og økt andel finfraksjoner. Omfattende soppangrep kan gi helsefarlig sporestøv ved videre handtering. For brensel som skal brukes utover vinteren bør rankene dekkes til for å unngå videre oppfukting av regn og snø. Det produseres armert papp til dekking av brenselslager. Pappen rulles ut med krana på lastetraktoren. Heltre og trerester som er lagt opp i tildekte ranker kan lagres opp til et år uten at kvaliteten forringes nevneverdig. Selv om trerestene er ferske når ranken legges opp blir soppaktiviteten liten. Andelen grove tredeler og at rankene med trerester er relativt luftige motvirker varmeutvikling, betingelser for soppvekst og stort substanstap. Om været er tørt vil brenselet i ranken tørke yterligere. Lagring av trerester som flis bør normalt ikke vare lengre enn 7-8 måneder. Ved lengre lagring bør: Fuktighetsinnholdet være under 35% Finfraksjonen i flisa være liten, homogen flis. 6-7 meter høge hauger, ikke komprimerte. Ved fuktighet under 20% blir soppveksten og substanstapet lite. Energiforandringen kan være positiv pga tørking ved svak varmgang. Om fuktigheten er 45 % eller over vil det skje en rask varmeutvikling, fuktvandring med god vekst av mikroorganismer og kjemisk nedbrytning. Substanstapet kan bli 7-8% i løpet av 6 måneder. 3

4 Energivirke og heltrevirke til flis. Lager dekket med papp (tej/jev-ski) Kvalitetskrav til flis Kvalitet på energiflis er særlig knyttet mot fuktighet, brennverdi, og fraksjonsdeling. De enkelte anleggstyper stiller spesifikke krav for å fungere tilfredsstillende. I mindre anlegg er det i flistilførselen, skruer og transportører at ujevn flisstørrelse, særlig stikker, finstoff og fremmedlegemer er den vanligste årsaken til driftsstopp. Forbrenningen er lettere å styre med homogent brensel, dvs jevn flisstørrelse og fuktighet. Valg av råstoff for flisproduksjon og egenskapene til flishuggeren er av stor betydning for kvaliteten å flisa. Det finnes ingen standard for brenselsflis i Norge. Enkelte leverandører av kjeler bruker retningslinjer utarbeidet av Danske Skoves Handelsutvalg. Normen gjelder for flis fra 5 50 mm. Fuktighet måles ved tørkeprøve. Fraksjonsdeling måles ved solling. Solderskuffer Klasse 1 flis Klasse 2 flis 45 mm runde hull < 5% < 15% 8 mm spalter < 25% < 40% 7 mm runde hull > 40% > 23% 3 mm runde hull < 20% < 15% Soldingsbunn < 10% < 7% Stikker cm < 2% < 12% Stikker over 20 cm < 0,5% < 6% 4

5 Enkelte varmeverk har utarbeidet egne spesifikasjoner med krav til flislevrandøren. Et eksempel er vist: Produktkrav brenselsflis Produkt av Bestanddel Dimensjon: Lengde/bredde/tykkelse Enkeltstikker maks Fuktighet Fr Tetthet (bulk) Askeinnhold Finfraksjoner Innhold av lauv og barnåler Energi-innhold Flis Massevirke Skogsflis Rent treavfall 5-50 mm 100 mm 30 maks 50 % kg/lm3 <2,5 % av totalvekt <3 % av totalvekt <5 % av totalvekt 2,5-3,5 MWh/tonn totalvekt Stikker i flisa er den vanligste årsaken til driftsstopp (tej- SKI) 5