Kvalitetsbestemmelse af halm til fyringsformål

Videnblad nr 141

Vandindhold

Den vigtigste parameter ved vurdering af halms forbrændingskvalitet er vandindholdet. For at halmen skal være lagerfast, må vandindholdet ved bjærgningen ikke være højere end ca. 17%. Ved højere vandindhold er der stor risiko for, at hårdtpressede baller "brænder sammen", hvorved de bliver så hårde og kompakte, at de kun vanskeligt lader sig forbrænde i en portionsfyret halmkedel eller bearbejde af indfyringssystemet i et automatisk anlæg.

Den eneste metode til at bestemme vandindholdet i løst halm er at tørre en prøve i tørreskab, hvilket er besværligt og langsommeligt. Til vandbestemmelse i presset halm findes der på markedet forskellige typer af elektriske måleapparater baseret på et spyd, som manuelt stikkes ind i halmballen.

De bedste af disse apparater har i gennemsnit en målenøjagtighed på ±1 procentenhed i området 14-20% vand. Ved højere vandindhold er målenøjagtigheden dårligere. Se nedenstående figur.

Afprøvningsresultat for et manuelt vandbestemmelsesapparat til halm

Da apparaterne kun måler i et meget lille område omkring spidsen af spydet, er det ofte nødvendigt med 3-4 enkeltmålinger i den samme halmballe, især hvis halmen ikke er ensartet tør. Man skal desuden være opmærksom på, at visningen kan være for lav i nypresset halm, hvis halmen er tørret hurtigt af solen inden presningen. Det skyldes, at stråene i så fald er mere tørre på overfladen end midt i strået.

Alkalisalte

Halmens indhold af alkalisalte, især kaliumsalte, har også indflydelse på forbrændingskvaliteten og emissionen af gasarter og støv. Kaliumsaltene stammer fra gødningsstoffer i jorden og optages i planterne i løbet af vækstsæsonen. Efter at strået er blevet modent, kan saltene udvaskes igen af store mængder regn. Et stort indhold af kaliumsalte påvirker forbrændingen negativt på flere måder.

For det første dannes der ved forbrændingen store mængder kaliumklorid, som følger med røgen ud i form af et meget finkornet støv. For det andet vil asken ofte have et lavt smeltepunkt, hvilket bevirker, at den smelter sammen til store slaggeklumper, som kan være vanskelige at transportere med almindelig askeudmadningssystemer. Desuden kan saltene give anledning til korrosion på dampkedler med høje damptemperaturer.

I forbindelse med et stort indhold af kaliumsalte er der ofte en tilbøjelighed til lavere afgasningstemperatur for halmen. Sammenhængen hermed kendes ikke, men det betyder, at temperaturen i forbrændingszonen ofte ikke vil være høj nok til samtidig at sikre en fuldstændig udbrænding af pyrolysegasserne, hvilket resulterer i emission af kulbrinter og CO. Dette problem kendes især ved simple kedler uden udmuring omkring forbrændingszonen.

Som et mål for indholdet af alkalisalte benyttes oftest halmens indhold af kalium. Erfaringer har vist, at ved et kaliumindhold på under 0,5% er der næsten aldrig forbrændingsproblemer. Ved et kaliumindhold på 0,5-1,0% kan der være problemer med emissionerne, mens der ved et kaliumindhold på over 1% tillige ofte vil være problemer med slaggedannelser i asken.

Værdierne er dog ikke entydige, idet forhold som jordtype, nedbørsforhold i vækstsæsonen og kornarten har indflydelse på halmens forbrændingskvalitet uafhængigt af kaliumindholdet. Det kan således godt forekomme, at et halmparti med 1% kalium brænder bedre end et parti med 0,7% kalium fra en anden jordtype. Generelt brænder halm fra sandjord bedre end halm fra lerjord, som igen brænder bedre end halm fra lavbundsjord.

Kaliumindholdet kan kun bestemmes på et laboratorium, hvilket er både dyrt og langsommeligt, og der savnes derfor en enkel og hurtig målemetode/-apparat til at bestemme halmens indhold af alkalisalte. Det gælder dog altid, at forbrændingskvaliteten bliver bedre, hvis indholdet af salte sænkes ved udvaskning med ca. 50 mm regn efter mejetærskningen. Det vil i praksis sige, at "grå" halm brænder bedre end "gul" halm.

Askemængde

Halm indeholder i gennemsnit ca. 4% aske, men askeindholdet kan variere fra 2-10%, primært afhængigt af jordtypen. Som ved kaliumindholdet er det sandjordshalm, som har det laveste askeindhold, og halm fra lavbundsjord, som har det højeste indhold. Der er dog ikke nogen entydig sammenhæng mellem kaliumindholdet og askeindholdet.

Brændværdien pr. kg halm vil selvfølgelig være højest ved det laveste askeindhold, men kedelvirkningsgraden vil desuden ofte falde ved stigende askeindhold, fordi asken er meget længere tid om at gløde ud. Derfor vil variationen på den nyttiggjorte energi fra forskellige halmkvaliteter som regel være meget større, end forskellen i askeindholdet umiddelbart betinger.

Hvis askeindholdet overstiger 6-8%, vil der i reglen være problemer med at få asken til at gløde ud (for så vidt at den høje askeprocent ikke skyldes tilsmudsning af halmen med jord).

Kilder

Halmens egenskaber til fyringsformål, SjF-Beretning nr. 40

Metoder til vandbestemmelse i halm samt undersøgelser vedrørende lagring af halm til varmeværker

SjF-Beretning nr. 41

Støvemission fra halmfyring, SjF-Orientering nr. 57

Erfaringer fra afprøvning af halmfyr ved Forskningscenter Bygholm

 

Jens Kristian Kristensen

Forskningscenter Bygholm