Skip to content

Zgorevanje biomase v gospodinjstvih

Pregled zgorevanja biomase v gospodinjstvih

Odkrijte njihov vpliv in kako jih lahko zmanjšate z uporabo katalizatorjev

Les se uporablja kot vir toplote že tisočletja, vendar se je šele pred kratkim odkrilo, da ima zgorevanje lesa negativen vpliv na kakovost zraka.

V popolnem svetu bi pri sežiganju biomase nastala samo ogljikov dioksid ter voda, v praksi pa se sproščajo tudi snovi, ki so škodljive za naše zdravje. Nastajajo plini, kot so ogljikov monoksid ter dušikovi oksidi. Sproščajo se tudi škodljivi drobni delci.

Kot posledica rastoče ozaveščenosti o zdravstvenih težavah, ki jih lahko povzroči ali poslabša lesni dim, so postali predpisi za peči in kotle strožji. Najnovejše kurilne naprave morajo zato biti zasnovane za čistejše kurjenje, kot tiste v preteklosti.

Ena od tehnologij, ki pomaga zmanjšati emisije iz peči na drva, je katalizator, ki spodbuja kemične reakcije med dimnimi plini, ki jih obravnavamo kot sekundarno zgorevanje.

Preberite si več o izpustnih plinih iz domačih peči na drva in kako jih lahko zmanjšate.

Kemija lesnega dima

Kurjenje lesa se zdi preprosto, vendar je v resnici presenetljivo zapleten proces, ki vključuje šest ločenih stopenj, med katerimi se trdni les postopoma pretvori v vnetljive pline, ki nato oksidirajo in proizvajajo toploto. V idealnem procesu zgorevanja bi bila edina emisija ogljikov dioksid in voda, vendar v resnici nastajajo tudi nekatera onesnaževala.

Ta onesnaževala lahko razdelimo v tri kategorije:

  • tista, ki nastanejo zaradi nepopolnega zgorevanja
  • tsta, ki nastanejo zaradi reakcij med sestavinami zraka
  • anorganske sestavine goriva

V prvi kategoriji so glavna onesnaževala ogljikov monoksid, saje (tj. ogljik), ogljikovodiki in spojine lesnega katrana (kreozot itd.).

Druga kategorija vključuje predvsem dušikove okside (NOx), ki nastajajo iz zraka za zgorevanje in dušika v samem lesu. Če skupino NOx dodatno razčlenimo, ugotovimo, da je večina dušikovega oksida (NO), večino preostalega pa predstavlja strupen dušikov dioksid (NO2).

Tretja kategorija se nanaša na pepel.

Zmanjšanje emisij pri kurjenju biomase v gospodinjstvu

Discover how catalytic converters can minimise fumes from wood burning stoves.

Zmanjšanje izpustov zaradi kurjenja lesa

Hlapi, ki nastanejo pri nepopolnem zgorevanju biomase, se lahko oksidirajo v ogljikov dioksid in vodo, če je temperatura ustrezna.

Namen katalizatorja je znižati to temperaturo, da se lažje dosežejo ustrezni pogoji.

Vendar pa je v dimih biomase prisotnih več različnih organskih onesnaževal, pri čemer je za vsako od njih je potrebna drugačna temperaturna meja, preden se oksidirajo.

Poleg tega so ta onesnaževala lahko v plinasti, tekoči ali celo trdni fazi, večina katalizatorjev, ki se uporabljajo za to aplikacijo, pa spodbuja oksidacijo onesnaževal le v plinasti fazi.

Na srečo se pri oksidaciji organskih onesnaževal sprošča toplota (tj. eksotermna), zato se katalizator zažene (v žargonu “prižge”) s tistimi onesnaževali, ki imajo najnižjo temperaturo prižiga pri približno 225oC, nato pa se še bolj segreje.

Ko temperatura narašča, doseže temperaturo za izklop dodatnih onesnaževal, ki so morda prešla v plinsko fazo, ta pa sproščajo še več toplote in tako naprej v krogu, ki se vrti.

Zato bo katalizator, ki dobro deluje, pogosto žarel rdeče.

Ko temperatura doseže približno 600oC, vse organske snovi (ne glede na to, v kateri fazi so), ki so se do zdaj upirale katalitični oksidaciji, preprosto zgorijo. Zato se katalizatorji, ki se uporabljajo v pečeh na biomaso, pogosto imenujejo “katalitični sežigalniki”.

Zasnova učinkovite katalitične peči na biomaso ne pomeni le, da začnete s standardnim modelom in v dimnik vstavite katalitični pretvornik.

Dobro zasnovana katalizatorska peč na biomaso toploto, ki jo oddaja katalizator, uporablja kot del svoje proizvodnje in je ne odvaja v dimnik, poleg tega pa zagotavlja, da katalizator deluje pri dovolj visoki temperaturi, tako da izgoreva katran, ki se znajde na njem.

Zadeva je precej zapletena, vendar Whitebeam ponuja smernice za načrtovanje in nasvete za pomoč proizvajalcem peči, ki te tehnologije še ne poznajo.

Testiranje emisij iz gospodinjstev, ki uporabljajo peči na biomaso

Izvajanje meritev emisij iz peči na drva so presenetljivo zapletene.

Merjenje onesnaževal iz grelnikov na lesno gorivo

Merjenje emisij iz peči na biomaso je pravzaprav samostojna disciplina, zato tudi precej veliki proizvajalci peči običajno uporabljajo zunanje laboratorije, ki so opremljeni za ta namen.

Eden od možnih zapletov je, da je za ponovljive meritve emisij treba poznati toplotno moč peči med preskušanjem, kar je precej težko določiti.

Poleg tega je za merjenje organskih plinastih spojin (OGC) treba uporabiti instrument, imenovan plamensko-ionizacijski detektor, ki ga je drago kupiti ali najeti, za njegovo upravljanje pa je potrebna usposobljena oseba.

Po svetu se uporabljajo različni postopki preskušanja, zato je težko primerjati podatke o emisijah peči iz enega regulativnega bloka s tistimi iz drugega.

Glavna razlika izhaja iz načina opredelitve delcev. V EU se delci količinsko opredeljujejo z metodo vročega filtra, kar pomeni, da vključujejo le snovi, ki so pri povišani temperaturi filtra (običajno 180oC) v trdni ali tekoči fazi.

Lesne smole, ki so pri tej temperaturi v plinasti fazi, so opredeljene kot “OGC” (organske plinaste spojine), čeprav se pri ohlajanju na temperaturo okolja kondenzirajo in postanejo delci. V Severni Ameriki pa se trdni delci količinsko določajo z metodo tunela za redčenje, ki vključuje ohlajanje dimnih plinov na temperaturo okolice, preden se opravi meritev.

Tako je opredelitev delcev bolj podobna opredelitvi, ki jo uporabljajo znanstveniki na področju kakovosti zraka.

Trenutno večina predpisov še vedno vključuje mejne vrednosti za emisije delcev na gravimetrični osnovi, tj. na osnovi mase v kubičnem metru dimnih plinov.

Ker pa so učinki delcev na zdravje odvisni od njihove velikosti, pri čemer so najmanjši delci najnevarnejši, se poskušajo uvesti predpisi, ki bi vsebovali omejitve dovoljenega števila delcev.

Predpisi v zvezi z emisijami iz zgorevanja biomase v gospodinjstvih

 V prizadevanju za izboljšanje kakovosti zraka postajajo predpisi o izpustih iz peči na drva vse strožji.

Mejne vrednosti za hlape iz peči na drva in kotlov

Biomasa se v gospodinjstvih najpogosteje kuri za ogrevanje prostorov, na primer s pečmi na drva, ali za ogrevanje vode v kotlih na biomaso.

Predpisi o emisijah se običajno razlikujejo glede na to, ali se ogrevajo prostori ali voda, čeprav se prekrivajo, na primer v primeru peči z zadnjim kotlom.

V Evropi se za lokalne grelnike prostorov na trdno gorivo z močjo do 50 kW in kotle na trdno gorivo z močjo do 1 mW uporablja minimalni standard iz direktive o okoljsko primerni zasnovi (EN16510-1:2022). Določa mejne vrednosti za dušikove okside, trdne delce, ogljikov monoksid in organske plinske spojine.

Vendar pa omejitve, določene v direktivi o okoljsko primerni zasnovi, veljajo za zelo neambiciozne, zato so se nekatere posamezne države članice EU odločile, da bodo uvedle lastne standarde, ki so strožji. V Nemčiji na primer zdaj velja uredba, imenovana BlmSchV.

Nekatere države so kot alternativo predpisom uvedle sisteme akreditacije, da bi potrošnike seznanile z okoljsko učinkovitostjo peči na drva. Takšna primera sta shema Flammevert v Franciji in Nordic Swan v Skandinaviji.

Borci za kakovost zraka vse pogosteje pozivajo k popolni prepovedi peči na drva v mestih, zato so proizvajalci peči na drva ugotovili, da je njihova prihodnost ne glede na predpise ogrožena, če ne bodo proizvajali veliko čistejših peči.

Izdelki za zmanjšanje izpustov iz peči na biomaso v gospodinjstvih

Ponujamo pestro izbiro katalizatorjev za zmanjšanje emisij iz peči na drva.

Katalitska tehnologija za domače kurjenje lesa

V preprostih pečeh na drva običajno ni ventilatorja, zato katalizator ne sme povzročati znatnega padca tlaka.

Dodaten razlog je prisotnost pepela, ki lahko blokira kanale v katalizatorju.

Zaradi teh dveh razlogov je najbolje izbrati satovje na osnovi satovja z nizko gostoto celic, na primer 18 ali 25 celic na kvadratni palec.

Temperatura dimnih plinov v napravah, ki kurijo polena, se lahko močno spreminja, kar pomeni, da je primernejša podlaga, ki lahko deluje kot hranilnik toplote.

V tem pogledu so keramične satnice boljše od kovinskih.

Kovinske podlage imajo to prednost, da jih je mogoče variti neposredno z drugimi sestavnimi deli, ne da bi potrebovali tesnila, poleg tega pa so tudi bolj robustne, kar je koristno, kadar z njimi ravna stranka, na primer pri rednem čiščenju.