Houtverbranding

Houtverbranding

Inleiding

Houtverbrandingssystemen bieden een goede mogelijkheid om aardgas te besparen en duurzaam warmte op te wekken voor ruimteverwarming en proceswarmte.

In onderstaand schema staan de belangrijkste routes voor de inzet van biomassaverbranding uitgebeeld:

Houtkachels en -ketels

Het gebruik van biomassa voor de productie van warmte wordt wereldwijd veel toegepast. Vooral in Noord- en Oost-Europa zijn veel houtverbrandingsinstallaties te vinden door het lange stookseizoen en de grote beschikbaarheid van hout. In Nederland worden houtkachels en -ketels steeds meer toegepast als vervanger van aardgas. Van een kachel wordt vooral gesproken als het gaat om afgifte van warmte aan de lucht, van een ketel wordt meestal gesproken als het gaat om de afgifte via een warmwatersysteem.

Brandstof

In kachel en ketels kunnen afhankelijk van het toevoersysteem en de vuurhaard, houtsnippers en -pellets worden ingezet:

  • Houtsnippers: Houtsnippers worden geproduceerd door het hout te verkleinen met een chipper of shredder. De verbrandingswaarde van deze snippers is sterk afhankelijk van de vochtigheidsgraad. Het verschil in energie-inhoud tussen natte en droge houtsnippers kan wel een factor twee bedragen. Over het algemeen zijn houtsnippers goed lokaal verkrijgbaar. Snippers zijn daarnaast goedkoper in de aanschaf dan pellets. In vergelijking met pellets blijft er bij het verbranden van snippers wel wat meer as over en is er iets meer volume benodigd om dezelfde warmteproductie te genereren. Voor een goede verbranding is uiteindelijk het vochtpercentage en de grootte van de snippers belangrijk.
  • Houtpellets: Houtpellets zijn stukjes samengeperst hout dat uitermate geschikt is voor houtkachels. Het bestaat uit schone restproducten van de houtverwerkende industrie, zoals zaagsel en stukjes resthout. Door het samenpersen hebben pellets een grote dichtheid en dus een hoge verbrandingswaarde. Een kleine hoeveelheid is dan ook genoeg voor een grote hoeveelheid warmte. Het verbruik van 1 m3 gas staat ongeveer gelijk aan 1,8 kilo pellets. Een ander groot voordeel van pellets is het lage as-percentage. Deze is niet hoger dan 1%. Dit betekent dat de aslade slechts sporadisch geleegd hoeft te worden.

Toepassingen

Houtpellet- en houtsnipperketels worden bij voorkeur ingezet in de industrie waar het hele jaar door behoefte is aan hoge temperatuurwarmte. Daarnaast kunnen ze worden toegepast bij zwembaden, sauna’s, hotels en wasserijen waart het hele jaar door warmte nodig is. Ook de agrarische sector past houtpellet- en houtsnipperketels toe. Dat doet het bij varkenshouderijen (kraamstal), kalvermesterijen (brijvoerbereiding) en vleeskuikenbedrijven. De ketels zijn ook geschikt voor de verwarming van woonblokken, inclusief de levering van warm tapwater. Variaties in warmteafname tijdens de dag dienen opgevangen te worden met buffervaten. Belangrijk is om de installatie zo constant mogelijk te opereren.

Grote installaties (> 5 MWth) worden steeds meer ingezet in de industrie en voor warmtenetten, vaak in combinatie met andere duurzame energiebronnen. Het thermisch rendement van een houtverbrandingsinstallatie voor de levering van warmte bedraagt ongeveer 90%.

Verbrandingsinstallaties kunnen ook gecombineerd elektriciteit en warmte opwekken (een warmte­kracht­koppelings­installatie (wkk)). Houtgestookte bio-wkk’s zijn er van 0,5 tot 10 MWel (2,5 tot 50 MWth). Nederland heeft een aantal installaties met een vermogen van 1 – 2 MWel (5 – 10 MWth). Ze hebben een veel groter vermogen in warmtelevering en houtdoorzet dan gewone houtketels. De glastuinbouw en bedrijven met eigen biomassastromen gebruiken houtgestookte bio-wkk’s. De hout­verwerkende industrie en groenbedrijven hebben bijvoorbeeld eigen brandstof.

Techniek

In Nederland worden de volgende verbrandingstechnieken toegepast:

  • roosterovens
  • inblaasverbranding
  • schroefstuwstokers
  • wervelbedverbranding

Elke techniek stelt eigen eisen aan het ingangsmateriaal. Zo zijn bijvoorbeeld de kwaliteitseisen voor de wervelbedoven vrij hoog. Dat is omdat het materiaal binnen een bepaalde tijd verbrand moet zijn. Te fijn materiaal brandt te vroeg op en te groot materiaal valt door het zandbed.

Houtverbrandingssystemen bestaan in grote lijnen uit de volgende componenten:

  • Systeem voor opslag- en toevoerdosering, eventueel met verkleinings­apparatuur.
  • Vuurhaard met rooster, bed of onderschroefsysteem, vaak met getrapte beluchtingssystemen.
  • Een of meerdere ketels, waar de energie wordt overgedragen op een warm watersysteem.
  • Systeem van buffervaten, pompen en leidingen voor tijdelijke opslag en distributie
  • Systeem van rookgasreiniging en rookgasafvoer.

Moderne verbrandingsinstallaties zijn volledig geautomatiseerd. De brandstof wordt met gecontroleerde snelheid vanuit de opslag naar de ketel getransporteerd. De verbrandingsprocessen worden zo nauwkeurig geregeld en op deze wijze geoptimaliseerd. Hierdoor wordt de brandstof efficiënt benut en kunnen de emissies worden beperkt.

Omdat vers hout relatief vochtig is, verbruikt de verbranding veel energie voor de verdamping van water. Een deel van deze verdampingsenergie kan worden teruggewonnen. Dat kan door het water in de rookgassen te laten condenseren met een rookgascondensor. Het resultaat is warm water met een temperatuur van maximaal 55ºC. Dat kan bijvoorbeeld door kassen te verwarmen.

Rendementen van moderne houtverbrandingsinstallaties liggen over het algemeen bij de 90 procent.

Rookgasreiniging

Vaak wordt een combinatie van een multicycloon en elektrostatische filters gebruikt. Deze ontdoen rookgassen van schadelijke stoffen. De mate van verbranding (al of niet volledig) en de temperatuur bepalen voor een groot deel de uitstoot van CO en NOx. Een systeem van gecontroleerde, getrapte verbranding kan voor een lage uitstoot van CO en NOx zorgen. Met daarnaast een goede werveling van de verbrandingsgassen in de uitbrandzone. Een CO2-wasser kan de CO2 terugwinnen uit de rookgassen.

Veiligheid

Brandveiligheid is en blijft uiterst belangrijk. Zo dient de kachel in een aparte stookruimte wordt geplaatst, gescheiden van de brandstofopslag. Mocht er brand ontstaan dan dient de ruimte zodanig te zijn gebouwd dat het vuur niet verder kan. In vaktermen: de weerstand bij branddoorslag en brandoverslag dient tenminste 60 minuten te bedragen.

De houtkachel zal ook onderhouden en geïnspecteerd moeten worden om over de jaren ook nog steeds efficiënt te stoken. Het is van groot belang om de instructies van de leverancier hierbij nauwgezet te volgen. Daarnaast kan de vergunningverlener nog een aantal aanvullende eisen stellen. Ook als deze eisen niet expliciet worden gesteld, wordt aanbevolen deze op te volgen:

  • Voor de ingebruikname van de kachel dient een inspectie uitgevoerd te worden door een Stichting Certificatie Inspectie en Onderhoud Stookinstallatie (SCIOS) gecertificeerd persoon.
  • Bij voorkeur eens per jaar – maar minimaal eens per vier jaar – dient een periodieke inspectie uitgevoerd te worden. Advies is om dan direct de ketel te laten reinigen en de schoorsteen te vegen.
  • Indien uit de periodieke inspectie blijkt dat er onderhoud noodzakelijk is aan de kachel dan dient dit zo snel mogelijk plaats te vinden.
  • Periodiek onderhoud vindt plaats in een interval bepaald door de fabrikant. Hierbij dient bijvoorbeeld de aslade geleegd te worden, dient het zicht gecontroleerd te worden en kunnen de onderdelen nagekeken worden.
  • De eigenaar van de ketel dient een milieulogboek bij te houden, waarin rapporten van de Eerste bijzondere inspectie (Ebi) en Periodieke Inspectie worden opgeslagen. In dit logboek zijn ook de onderhouds- en installatievoorschriften aanwezig.

Adviezen

 Goedkoop is duurkoop. Veel goedkope ketels zijn enkel geschikt voor droge brandstof met strikte specificaties. Worden gangbare houtsnippers gebruikt dan resulteert dit in minder goede en inefficiënte verbranding. Ook kan de uitstoot van schadelijke stoffen hoger zijn dan is toegestaan. Tot slot vergt het onderhoud van ketel veel aandacht van de gebruiker, omdat vaak gebruik wordt gemaakt van goedkope systemen en materialen.

 Het blijft niet altijd goedkoop. Hout dat nu nog goedkoop te krijgen is, houdt niet dezelfde prijs. Elk product waar vraag naar is, stijgt in waarde. Houdt daarom rekening met reguliere marktprijzen voor de biobrandstof.

Voorbeelden

Mooie voorbeelden van houtgestookte installaties in Oost-Nederland zijn:

  • De Bio-energiecentrale bij Twence in Hengelo. Deze installatie wordt gestookte op B-hout en levert elektriciteit aan het net, stoom aan de zoutindustrie en warmte aan het warmtenet van Enschede.
  • De Brouwer Bio-centrale in Balkbrug. Deze installatie wordt gestookte op houtsnippers uit bos- en landschapsonderhoud en levert elektriciteit aan het net en stoom aan de zuivelindustrie en warmte aan een drogerij.

 

Meer informatie

Meer informatie over houtverbranding is te vinden op de website van RVO.