tegelijk kolen en hout stoken: beter rendement?

[David86]

Ik denk (let op het woordje denk) dat het geknepen stoken van hout niet te vergelijken is met het gemengd stoken van kolen en hout dat evenwel rustig verloopt omdat bij het geknepen stoken van hout de (zo compleet mogelijke) vergassing nogal in de verknelling komt doordat het zuurstof gebrek een temperatuur verlaging inhoud. Bij gemengd stoken lijkt me dat niet perse waar omdat in die situatie de warmte uit de kolen zorgt voor de vergassing.

Ik denk dus (let op, denk) dat het appels met peren vergelijken is en dat men niet direct in verontwaardiging uit dient te barsten bij het lezen van "minder lucht" bij een gecombineerde stook.

Daarnaast is er (uit het hoofd) maar genoeg hout beschikbaar om 12% van de Nederlandse huishoudens van warmte in huis te voorzien (hetgeen maar een fractie van je totale energieverbruik vertegenwoordigt), dus zal 88% wat anders moeten verzinnen of moeten mengen. Het optimaliseren van die 88% zal meer zoden aan de dijk zetten in het grote plaatje dan het optimaliseren van die 12%.

Het streven naar een schone kolen of gecombineerde stook vind ik zelf niet te vergelijken met elektrisch stoken. Als we de energie uit kolen omzetten in stroom, die stroom vele kilometers transporteren en dan weer omzetten in warmte heb je gigantisch veel energie verloren, het zou me niet verbazen als het rendement daarvan verliest van het rendement van een open haard. De kolenkachel loopt wat achter in zijn ontwikkelingen t.o.v. de houtkachel, dat is waarschijnlijk omdat houtstook vanwege de aangename prijs en de groene droom vele jaren populairder was. Een wereld op hout is echter een droom, net als een wereld op biogas of zonne energie. Alle kleine beetjes bij elkaar kunnen wel een verschil maken maar alleen genoegen nemen met het optimum gaat absoluut geen productieve bijdrage aan een schonere en duurzame aarde. Als je dat wil dien je niet meer te stoken en alleen nog mensenvlees op tafel te zetten wat je zelf op de fiets ben gaan schieten met een pijl en boog tot er nog maar 12% van de bevolking over is.

Het ecologische energieprobleem heeft weinig te doen met de oorsprong van die energie en alles met de hoeveelheid. Wij consumeren te veel en installaties zijn onderontwikkeld, zo simpel is het.

[Albert van WdJ]

Ik vind dit wel een mooie discussie.
Je kan van allerlei negatieve dingen denken bij kolenstook. Maar het blijft een pracht van een brandstof die in ruime hoeveelheid voorradig is op aarde.
En bedenk wel dat er mensen zijn die met zo weinig mogelijk kolen hun woning efficiënt willen verwarmen, terwijl daar tegenover mensen zijn die gewoon onbeperkt hout stoken en hun woning op 23 graden C brengen omdat ze toch makkelijk onbeperkt hout verkrijgen. Wie is er nu ecologisch bezig?

't Is ook wel mooi dat iemand het rendement van kolen eens bekijkt en de verschillen met andere brandstoffen onderzoekt.
Onderstaand wat dingen die bij dit onderwerp naar boven komen.

Dat kolen in een Flam cassette een goed rendement geven is in eerste instantie wel te begrijpen. Het heeft een veel lager vlam, waardoor de warmte ook laag in de kachel wordt vrijgegeven. Flam heeft ook een aantal stooktoestellen speciaal uitgerust voor multifuel gebruik.
Hout brandt met een veel langere vlam, waarvoor je eigenlijk een hogere kachel nodig hebt om zoveel mogelijk warmte op te nemen. Gevolg is dat er dan bij hout dus meer warmte door de schoorsteen gaat, of kan gaan.

Kolen stook je het best met onderlucht. Terwijl dat bij hout juist niet de bedoeling is. Dus eigenlijk kan je die twee brandstoffen niet goed tegelijk stoken. Wel wordt fijn hout gebruikt om een kolenstook te starten, omdat je dan snel een gloeibed hebt.

Wanneer je (nieuwe) kolen opbrengt, gaan die eerst ontgassen. Anthraciet heeft een bepaald percentage vluchtige bestanddelen (tussen 5-10%)die er vrij snel als brandbaar gas uitkomen. Daar heb je dus zuurstof boven de kolen voor nodig, zoals je dat ook bij hout altijd nodig hebt, de secundaire verbrandingslucht. Is die secundaire verbrandingsluchter er niet, gaat je schoorsteen dus roken vanwege onverbrande gassen. Maar ik verwacht dat de Flam wel zo is gebouwd dat die standaard secundaire lucht aanvoert.

Maar zijn je kolen ontgast, dan heb je eigenlijk geen secundaire verbrandingslucht meer nodig. Je hebt dan cokes over, en de laag is zo poreus geworden dat onderlucht voldoende is om een mooie verbranding te geven. Secundaire verbrandingslucht zal dan juist koelend gaan werken op de rookgassen, en dat moet dus niet.
Tenzij je dan houtblokken gaat invoeren. Leg je die op de cokes, verbreek/verstoor je daarmee de het poreuze gloeibed en dus de verbranding. Daarbij zal het hout door de grote hitte snel ontgassen en heb je weer veel secundaire verbrandingslucht nodig. Klinkt ook niet optimaal.

Volgens mij zal het niet meevallen om deze twee brandstoffen tegelijk met goed rendement te verbranden. Kolen stoken is een heel andere techniek dan hout.
Maar daarmee is niet gezegd dat er geen modus te vinden is waarbij je toch een soort optimaal rendement kan krijgen.

[Lieve]

Ik heb een beetje opgezocht.
T° van de zelfontbranding van materialen :
Charcoal 349
Coke 700
Anthracite - glow point 600
Oak Wood - dry 482
Pine Wood - dry 427
Wood 300
Propane 470
Butane 405

[Dutch John]

Maar zijn je kolen ontgast, dan heb je eigenlijk geen secundaire verbrandingslucht meer nodig. Je hebt dan cokes over, en de laag is zo poreus geworden dat onderlucht voldoende is om een mooie verbranding te geven. Secundaire verbrandingslucht zal dan juist koelend gaan werken op de rookgassen, en dat moet dus niet.

Albert,

Dat is ten dele waar. De onderlucht zal een gedeelte van de koolstof verbranden tot kooldioxide, maar ook een deel tot koolmonoxide. De verhouding tussen die twee gassen is bepaald door de gloeibedtemperatuur en de hoeveelheid zuurstof. Het is zelfs mogelijk om bijna pure koolmonoxide te produceren. Zie onderstaande grafiek nr 5.
Daarom hebben kolenkachels en allesbranders altijd een lage secundaire luchtring rondom het bed. Koelt de koolmonoxide teveel af, dan laat deze zich niet meer oxideren tot kooldioxide.

Overigens is het niet zo'n drama dat er koolmonoxide door de schoorsteen ontwijkt. Het is een instabiel gas, dat over tijd vanzelf langzaam tot kooldioxide reageert. Gevaarlijk wordt het pas als de kachel lekt in combinatie met een slecht trekkende schoorsteen.

File0026.PDF

(994.78 KiB) 173 keer gedownload

Groet,
DJ

[David86]

Wat dat betreft is een blokje hout er op om de koolmonoxide te ontsteken niet zo'n gek idee dan, mits er genoeg zuurstof aanwezig is.

Of zie ik dan wat over het hoofd ?

[Albert van WdJ]

@DJ,

Wat je zegt klopt inderdaad. Het geeft ook aan dat kolen stoken niet zo simpel is als het lijkt. Maar een goede kolenstoker zou zonder de secundaire luchtring een praktisch volledige verbranding kunnen krijgen. Het ligt vanzelf aan de structuur van de steenkool, maar wanneer het gloeibed poreus genoeg is, zal er voldoende zuurstof overblijven voor secundaire verbranding. Althans dat las ik bijvoorbeeld uit het boek Stoom van de vereeniging Krachtwerktuigen (1944). En die wisten wel hoe je kolen moet stoken. Ook mijn ervaring met kolen is dat je een prachtige verbranding krijgt met alleen onderlucht (nadat de vluchtige bestanddelen reeds verbrand zijn).

Nou is de kolenstook niet te vergelijken met het proces waarbij juist synthesegas moet worden gemaakt uit kolen en stoom (zoals staat in jouw bijgevoegd document).
Voor koolmonoxidevorming (CO) heb je een hoge gloeibedtemperatuur nodig. Dus zeg gerust 1000 graden C.
Koolstofdioxidevorming (CO2) gaat juist beter bij een lagere temperatuur.
De overgang van koolstof naar koolmonoxide geeft maar ongeveer 2400 kcal. en van koolstof naar koolstofdioxide ca 8000 kcal.
Dus zo veel mogelijke vorming van koolstofdioxide is wel een noodzakelijk streven. En dus niet ongebreideld onderluchtstroom geven, want dan wordt het gloeibed veel te heet en krijg je juist veel CO. En of er dan nog genoeg zuurstof is om dat allemaal te verbranden is maar zeer de vraag. De CO zal direct boven de cokes verbranden met een blauwe vlam. Lukt dat niet allemaal, dan zullen de verbrandingsgassen al snel te koel zijn voor verbranding van de overgebleven CO. Onverbrande CO is gewoon energie en geld weggooien. Want juist de meeste warmte krijg je bij de CO2 vorming.
En daar is het toch om te doen?

Maar het mooiste is om dit eens een keer te meten met de Testo.
Want dan weet je of het voor een bepaald type verbrandingstoestel ook zo werkt.
En wat er gebeurt als je er hout bij legt.

Albert

[Dutch John]

David,

Een vlamfase helpt zeker om koolmonoxide te oxideren als de koolmonoxide een te lage temperatuur voor zelfontbranding heeft. Het ontbreken van een vlam is de reden dat een houtkachel met slechts een gloeiend houtskoolbed een sprong in koolmonoxidehoeveelheid laat zien.

Groet,
DJ

[TLS]

Aan de theoretisch-chemische kant van deze discussie moet ik passen. Ik ga er voornamelijk van uit dat een goede verbranding er een is die veel warmte geeft voor weinig brandstof. In geval van mijn flam kachel en mijn warmte-behoefte staat het voor mij buiten kijf dat een combinatie hout kolen een véél beter rendement oplevert dan exclusief hout branden.

Probleem met die flam (bij exclusief hout branden)is dat er een mooi gloeibed moet zijn om de temperatuur voor houtvergassing te bekomen. Enige manier om dit gloeibed te behouden is op hoog vermogen blijven stoken wat veel brandstof kost en ook veel warmte in de schouw laat verdwijnen. Vanaf het moment dat er openingen komen in het gloeibed wordt er een massa ballast-lucht gezogen en duikt de mantel-temperatuur steil omlaag. Na zo'n temperatuur-daling is het moeilijk om opnieuw houtvergassing te bekomen van vers hout.

Na wat ge-experimenteer blijft dat in mijn geval de minimum verhouding kolen-hout er één is van 1/4 à 1/5. Praktisch betekent dit om het half uur een plankje parket van 600g en een handvol kolen. Ik meen dus te mogen spreken van 'houtstook', waarbij ik telkens een kleine hoeveelheid kolen gebruik als 'brandversneller'. 600g hout per keer stoken -mét vergassing- was voorheen absoluut onmogelijk met mijn toestel. Totaal brandstofverbruik is ook fel gedaald.

Er is wél ook enige omzichtigheid geboden:
- kolenstook geeft ivg met houtstook duidelijk méér vervuiling van haard en schouw (aanslag)
- mijn ge-improviseerd kolen rooster (gietijzer, récup open haard) is reeds kromgetrokken en er komen een soort 'carbon'-schilfers van. De temperatuur van het gloeibed wordt tijdens gecombineerde stook duidelijk zéér hoog. Origineel rooster van flam blijft vooralsnog onaangetast.
- het is bij 1/4 kolen-houtverhouding nog steeds nodig om luchttoevoer telkens bij te regelen voor een goede vergassing...

[swake]

- kolenstook geeft ivg met houtstook duidelijk méér vervuiling van haard en schouw (aanslag)

Dat is mij nog niet echt opgevallen. Nu is de verhouding hier wel anders: 90% antraciet en 10% hout. Het grote voordeel zit hem erin de stabiliteit van de verbranding. En ook het confort, het is nu niet meer nodig om er om de 30 minuten aan te gaan prutsen.

mijn ge-improviseerd kolen rooster (gietijzer, récup open haard) is reeds kromgetrokken en er komen een soort 'carbon'-schilfers van. De temperatuur van het gloeibed wordt tijdens gecombineerde stook duidelijk zéér hoog. Origineel rooster van flam blijft vooralsnog onaangetast.

Het gloeibed is hier met momenten licht geel. Dat is er over... dus lucht wat dichtdraaien dan

[TLS]

Ondertussen ook eens de piste van pellets icm houtblokken getest.
Uitgangspunt was dat de pellets door hun groot contact-oppervlak een zeer goede 'brandversneller' zouden kunnen zijn voor de vergassing van houtblokken op gang te brengen.

Het werkt eigenlijk niet, de pellets branden wel spectaculair met bijna uitsluitend gas maar van vrij korte duur en zonder de manteltemperatuur veel te laten stijgen. Ook creëren deze geen heet gloeibed en laten de houtblok quasi onaangeroerd.

Mijn magisch recept blijft een kolenbed van zo'n 5cm dik. Met een blokje van 600g erop laat dit de manteltemperatuur een sprong van 15°C maken (vs 4-7°C exclusief hout), en duurt het zo'n 30 minuten (vs 20minuten) vooralleer de begintemperatuur terug wordt bereikt. Dus het duurt langer, en terwijl werd er meer vermogen afgegeven.


@Albert: Bij exclusief kolenstook zou het dus beter zijn de secundaire lucht af te sluiten? Bij een Flam komt de secundaire lucht binnen via de onderkant van de deur. Een stukje plaatstaal en twee magneetjes zouden me toelaten deze af te sluiten als ik exclusief kolen stook...

[Dutch John]

Euhhh, nou doe je net of je wijzer bent dan kolenkachelbouwers.... Verder: meten is weten. Kijken naar een gloei- en vlammenspel is één ding. CO, CO2, rest O2 en rookgastemperaturen meten is de enige manier om vast te stellen hoe goed of schoon iets stookt. De rest is op z'n best een grove inschatting en op z'n slechtst misinformatie.

Groet,
DJ

[TLS]

Wijzer dan kolenkachelbouwers? Dat moet zeker een vergissing zijn, misschien dor de taalbarrière .

Mijn laatste post was een vraag, en de kachel die ik probeer optimaal te benutten is geen kolenkachel maar een 'allesbrander'. Ik veronderstel dat hier en daar wel wat compromissen gemaakt zijn in het design om zowel hout als kolen te mogen branden. Dus optimalisatie tijdens exclusief kolenstoken is een realistische mogelijkheid.

Alle mogelijke metingen zouden uiteraard luxe zijn, maar feit is dat de meeste stokers niet beschikken over al die apparatuur.
Sterker nog, ik ben er vrij zeker van dat de beste stokers ervaringsdeskundigen zijn met jaren ervaring, zij hebben geen leger metertjes en theorieën nodig om te zien of hun kachel goed of slecht presteert.

Verder zal een zo groot mogelijke warmte-opbrengst voor de woning uit zo weinig mogelijk brandstof bijna automatich het gevolg zijn van een propere verbranding. Deze twee zaken kunnen zonder veel technologie door iedere stoker worden vastgesteld.

[Dutch John]

Dat oude stokers zijn zeker ervaren stokers, maar lang niet altijd goede stokers, zo merk ik bij oudere familieleden. Zij stoken op een manier zoals ze het altijd gedaan hebben, maar waarschijnlijk is het ooit verkeerd aangeleerd. Gitzwarte schoorsteenkappen, altijd blauwe walm en stank rondom de hut. En als je er iets over durft te zeggen......
Er zijn drie soorten goede stokers:
-zij met meetapparatuur
-zij met een chemisch/natuurkundige achtergrond
-vrouwen.
Bij de laatste groep is dat genetisch bepaald. Ik denk terug aan de dag dat mevrouw DJ de Testo-apparatuur van Peter v/d Berg versloeg met opmerkingen als: "Het is tijd om een houtje bij te leggen"

Ik heb een paar jaar een ETNA allesbrander gestookt. Allesbranders zijn inderdaad compromissen. Vleesch noch visch. Ze zijn alleen schoon te stoken met een fel vuur, maar dat betekent dat de pijp rood staat, want je maakt er in feite een rocket van met de (schoorsteen)pijp als heat riser. Niet goed voor de kachel, pijp, schoorsteen en het rendement.

Warmteopbrengst zul je ook moeten meten in relatie met de afgastemperatuur, restzuurstof en de hoeveelheid verstookt hout met bekend vochtgehalte. Als je per sé zonder apparatuur wilt meten, investeer toch in een rookgastemperatuurmetertje en gebruik je ogen en neus. Het hoogste rendement haal je met een lage rookgastemperatuur. Rook en stank zijn verboden, behalve het eerste kwartier na de koude start. De vlammen moeten geel en actief in beweging zijn. Kachelruiten moet je na de stook met een droog stukje krantenpapier helder kunnen krijgen, anders stook je te kalm.

Groet,
DJ
Ps. Wat betreft dat rookgastemperatuurmetertje: een goedkoop cv-dingetje dat tot 120 graden gaat, moet het aan kunnen, anders deugt de kachel niet......

[Erikvr]

Ps. Wat betreft dat rookgastemperatuurmetertje: een goedkoop cv-dingetje dat tot 120 graden gaat, moet het aan kunnen, anders deugt de kachel niet......

Op ebay kun je al een magnetische wood stove thermometer kopen voor onder de 10 euro, werkt bij mij prima.

[Albert van WdJ]

@Albert: Bij exclusief kolenstook zou het dus beter zijn de secundaire lucht af te sluiten? Bij een Flam komt de secundaire lucht binnen via de onderkant van de deur. Een stukje plaatstaal en twee magneetjes zouden me toelaten deze af te sluiten als ik exclusief kolen stook...

Ik weet niet of het werkt om de secundaire lucht volledig af te sluiten. Flam heeft waarschijnlijk z'n kachels gebouwd voor hout en kolen. Dus zullen ze mogelijk een compromis hebben gesloten om voor beide brandstoffen een goed rendement te verkrijgen.

Je kan het natuurlijk testen, maar waarschijnlijk krijg je een sterk vervuilde deur. Want meestal zorgt die luchtstroom voor de deur langs ook gelijk voor het schoon blijven van de ruit.

Maar het gebruik van het juiste rooster is waarschijnlijk belangrijker in dit geval.