Stoken op houtsnippers of blokhout

Wat heb je nodig?

Vooraleer je plannen maakt om een biomassaketel te plaatsen moet je zeker zijn dat het de moeite loont om te gaan verwarmen op houtige biomassa. Voor goed geïsoleerde gebouwen is het vaak beter om te kiezen voor een ander alternatief en bijvoorbeeld fotovoltaïsche cellen te combineren met een elektrische warmwaterboiler. Bij andere minder goed geïsoleerde gebouwen zoals kastelen en loodsen met burelen, kan dit dan weer wel geschikt zijn. Laat in ieder geval eens onderzoeken of het rendabel is om op houtige biomassa te stoken. Wie beheerwerken heeft waar tamelijk wat houtige biomassa uit vrijkomt zal hieruit sneller een voordeel halen dan voor wie houtsnippers of blokhout nog dient aan te kopen. Volgende dingen zijn belangrijk om even bij stil te staan:

Voldoende chips of brandhout: Je moet het ganse jaar door en voor de levensduur van de installatie in voldoende chips of brandhout kunnen voorzien. Enige opslagreserve is geen luxe. Zo kan je onderbrekingen in de logistiek opvangen zonder dat je installatie dreigt stil te vallen;
Uniforme chips of brandhout: Een uniforme kalibratie van de houtsnippers, afgestemd op jouw ketel. Kleine ketels kleinere chips, grotere ketels grotere chips. Voor ketels op brandhout, op voorhand verwerkte en handelbare houtblokken;
Chips of brandhout met een laag vochtgehalte: Voldoende droge chips of brandhout met een vochtgehalte van 35% en lager, zodat de meest optimale verbranding bereikt kan worden. Stook je hout dat onvoldoende droog is, dan vermindert de stookwaarde en heb je meer chips of brandhout nodig, bovendien stoot je meer vervuilende stoffen uit wat ook niet goed is voor het milieu.
Een goede inschatting van het verbruik (volume energiehout) en vermogen (kW) dat je nodig hebt, zodat je het juiste vermogen voor je ketel kan kiezen of kan bepalen of deze manier van verwarmen interessant is voor jouw toepassing;
Uitzoeken of je installatie milieuvergunningsplichtig is. Heb ik een milieuvergunning nodig?

. (Bert Geeraerts, inverde)

Hoewel kleine ketels op houtige biomassa mogelijk zijn, hebben middelgrote installaties de voorkeur. Middelgrote installaties die meerdere gebruikers lokaal (warmtenetten) voorzien van warmte zijn efficiënter. Ze kunnen de biomassa efficiënter en vollediger verbranden zodat de uitstoot beperkt blijft en het rendement van de installatie optimaal. Bovendien zijn deze installaties iets minder kieskeurig op het gebied van kalibratie en vochtgehalte. Probeer bij het kiezen van de juiste ketel en het vermogen, de ketel zeker ook niet te over dimensioneren. Een biomassaketel werkt het best wanneer hij constant belast wordt. Vermijdt een sterk wisselende belasting en lange perioden waarbij de ketel onder zijn vermogen gebruikt wordt. Dat zal alleen een hogere aanschafprijs en een langere terugverdientijd tot gevolg hebben. In extreme gevallen zal de ketel ook niet in staat zijn om een volledige verbranding te geven en krijg je meer uitstoot van schadelijke stoffen en hogere onderhoudskosten.

Hulp nodig bij het oprichten van een biomassaketel of warmtenet?

Specifieke kennis en ondersteuning voor het plaatsen van een ketel op houtige biomassa kan je vinden bij de Organisatie voor Duurzame Energie.(opent nieuw venster)

Het verbrandingsproces

Het proces van biomassaverbranding vindt plaats in drie verschillende, maar elkaar overlappende, fasen, waarvan de aard en duur afhankelijk zijn van het type biomassabrandstof.

Droogfase: in deze fase wordt vocht dat aanwezig is in het hout verdampt en warmt het hout op. Verdamping van vocht vraagt netto energie en beperkt dus de hoeveelheid (surplus) energie die uit de kachel beschikbaar komt.
Vergassingsfase: in deze fase vergassen de vluchtige bestanddelen uit het hout, die vervolgens verbranden. Chemische energie wordt hierbij omgezet in warmte en licht (vlammen). Een aanzienlijk deel van hout, ongeveer 80%, bestaat uit vluchtige bestanddelen.
Uitbrandfase: in deze fase brandt de houtskool verder uit. Omdat er in deze fase vrijwel geen vluchtige bestanddelen meer vrijkomen, gloeit het materiaal alleen nog (geen vlammen meer).

Een ketel moet zodanig worden ontworpen dat de verschillende fasen van het verbrandingsproces adequaat kunnen verlopen. Het gaat dan onder meer om het verdampen van vocht, de toevoer van verbrandingslucht en de afvoer van assen.

Verdamping van vocht

Voordat hout kan verbranden, moet het aanwezige vocht verdampen. Het verdampingsproces vraagt energie. Dat is tevens de reden dat hout met een hoger vochtgehalte een lagere calorische waarde heeft dan droger materiaal. Praktisch gesproken: een installatie gedimensioneerd op brandstoffen met een relatief hoog vochtgehalte zal groter moeten zijn dan een installatie voor relatief droge brandstoffen. Dit komt omdat de verse brandstof langer in de kachel zal moeten drogen. Daarnaast is er meer brandend materiaal nodig om deze droging te bewerkstelligen.

Toevoer van verbrandingslucht

Vergassing van vluchtige componenten vindt plaats op het verbrandingsrooster, terwijl het verbranden van dat gas plaatsvindt in de ruimte boven het brandstofbed. Dit betekent dat lucht nodig is zowel boven het brandstofbed (secundaire lucht) als in/op het brandstof bed (primaire lucht). Geavanceerde bio-energie installaties hebben voorzieningen om primaire en secundaire lucht afzonderlijk te reguleren, en daarmee optimale verbrandingscondities te bewerkstelligen. Verbranding van hout vraagt circa 5 kg lucht per kg hout, daarbij uitgaand van een overmaat lucht van 40%. Als een vuistregel kan worden aangehouden dat circa één derde van de totale luchtbehoefte wordt gevormd door primaire lucht, en twee derde door de secundaire lucht.

Productie van as

Minerale bestanddelen in het hout komen vrij als as. Afhankelijk van het type verbrandingsproces kan de as ook een deel onverbrande koolstof bevatten. As valt onder te verdelen in bodemas, dat achterblijft op of achter het verbrandingsrooster, en vliegas dat met de rookgassen meegaat en via de rookgasreiniging wordt afgevangen. Voor beide typen as dienen afvoervoorzieningen te worden geïntegreerd. De as bevat een belangrijk deel van de voedingsstoffen die door de boom zijn opgenomen uit de grond, en daarnaast ook (geringe hoeveelheden) zware metalen. As is ongeschikt als meststof, maar kan nuttig worden toegepast als vulmiddel voor civieltechnische werken. Het alternatief is afvoer naar een stortplaats. In de ketel vindt de verbranding van de houtchips plaats. Er bestaan een aantal verschillende technieken voor de energetische omzetting van biomassa in biomassacentrales, maar het rendement van deze centrales wordt grotendeels bepaald door de kwaliteit van de brandstof (meestal houtchips). De toegepaste techniek van een hout gestookte biomassacentrale bepaalt ook grotendeels de kwaliteit van de brandstof die kan worden ingezet. De meeste installaties die tegenwoordig gebouwd worden, zijn roosterovens. Drie factoren zijn bepalend voor de kwaliteit van de houtchips en de eisen die aan houtchips worden gesteld: fractiegrootte, vochtgehalte en asgehalte.

Benutten van de warmte

De warmte die bij het verbrandingsproces vrijkomt is beschikbaar in de hete rookgassen. Deze warmte wordt in een warmtewisselaaar overgedragen aan lucht, water of een ander medium. De keuze voor de warmtewisselaar wordt onder meer bepaald door de warmtevraag (druk, temperatuur) en het gewenste medium (water, lucht, olie).

Rookgasreiniging

Wanneer uitsluitend schoon hout wordt verbrand, wordt de belangrijkste gasvormige emissie gevormd door stofdeeltjes. Stof kan op verschillende wijzen worden afgevangen, bijvoorbeeld via een cycloon of een doekenfilter. Het aandeel groen in chips moet tot een minimum beperkt worden. Naalden en blad bevatten namelijk een groot aandeel alkaliën en zouten. Deze geven zuurvorming in combinatie met water. De metalen delen in de installatie worden hierdoor aangetast. Ook is het smeltpunt van de as lager zodat er meer slakvorming in de ketel plaatsvindt. Omdat bladeren en naalden belangrijk zijn voor de nutriëntenbalans in het bos, is het van belang, deze sowieso in het bos te laten, ook wanneer hele bomen geoogst worden.