Metsähakkeen laatuominaisuuksien mittaaminen hakeanalysaattorilla
Virkki, Tommi (2020)
Diplomityö
2020
School of Energy Systems, Energiatekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2020062545754
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2020062545754
Tiivistelmä
Metsähakkeen käyttöä on viime vuosina lisätty uusiutuvan energiantuotannon kansalliseen tavoitteen saavuttamiseksi. Metsähakkeen käytön lisääminen on lisännyt myös hakkeen laatuominaisuuksien mittaamisen tarvetta.
Tämän diplomityön tavoitteena on selvittää sellu- ja paperiteollisuuteen kehitetyn hakeanalysaattorin soveltuvuus voimalaitoksissa. Tavoitteena on myös kehittää tarkka ja luotettava kosteudenmittausmenetelmä, joka hyödyntää näytteestä mitattavaa kiintotilavuutta ja massaa. Lisäksi tutkitaan muiden laatuominaisuuksien mittausta. Työ koostuu kirjallisuusosasta, jossa laatuominaisuuksien luokittelun perusteet käsitellään ja käytäntöosasta.
Hakeanalysaattorin soveltuvuutta ja kosteudenmittauksen luotettavuutta tutkittiin järjestetyillä koeajoilla, jossa selvitettiin kosteuden ja irtotiheyden mittauksen tarkkuus vertailumenetelmiin nähden. Analysaattorin ja vertailumenetelmän erovaisuuksien keskihajonta kosteusmittauksessa oli 2,04 %-yks. ja irtotiheydessä 25 kg/m3. Lisäksi koeajoissa selvitettiin tehollisen lämpöarvon saapumistilassa määrittäminen sekä palakokoluokittelu analysaattorilla. Vertailumittauksia näille laatuominaisuuksille ei tehty. Tehollisen lämpöarvon saapumistilassa määritys vastaa yleisesti jo käytettyä menetelmää ja palakokoluokittelun tarkkuus on analysaattorilla aiemmin todettu sellu- ja paperiteollisuudessa.
Saatujen tuloksien perusteella voidaan todeta, että hakeanalysaattorin kosteuden mittaus käytetyllä menetelmällä on riittävän tarkka ja luotettava voimalaitoksiin. Myös muiden tutkittujen laatuominaisuuksien osalta analysaattori täyttää voimalaitosten vaatimukset ja sitä voidaan soveltaa voimalaitosten polttoaineen vastaanotossa, jolloin analysaattorilla määritettyä hakkeen laatua voidaan hyödyntää hakkeen hinnoittelussa tai kattilaan syötettävän polttoaineen analysointiin, jolloin tuloksia voidaan hyödyntää polton optimoinnissa. Johtopäätökset ovat tehty nyt saatujen tulosten perusteella. Kuitenkin, laajempi koeajojärjestely tarvitaan ennen analysaattorin käyttöönottoa voimalaitoksissa. Use of wood chips are increased strongly in past decades to fulfil Finland’s national renewable energy production goal. Increased use of wood chips have also increased need of wood chips quality properties measurement.
The aim of this thesis is to find out suitability of the chip analyser, which is developed to pulp and paper industry, in power plants. One major aim also is to develop reliable and accurate moisture measurement method by using sample’s measured solid volume and mass. Also, other quality properties measurement is studied. This thesis consists literature part, where quality properties’ classification principle is presented, and practise part.
The suitability of the chip analyser in power plants and moisture measurement accuracy was studied by arranging test runs where moisture measurement and bulk density measurement accuracies compared to reference methods were determined. The differences’, between analyser and reference method, standard deviation on moisture measurement was 2,04 %-unit. and on bulk density 25 kg/m3. Also, the determination of net calorific value and chip size classification with analyser were studied on test run. Reference measurements for those properties weren’t done. The determination of net calorific value cor-responds already commonly used method and accuracy of the chip size classification has been proofed in pulp and paper industry.
With test run results, can be noted that analyser’s moisture measurement accuracy and reliability with used method is adequate on power plants. Also, measurement of other quality properties with chip analyser fulfils requirements of power plants. The chip analyser can be utilized in fuel receiving station of the power plant where the results can be used to determine the prize of wood chips. Chip analyser can be also used to analyse chips before boiler where results can be used for optimising combustion process. Conclusions are made based on results of this thesis. However, wider test run is required before utilizing chip analyser in power plants.
Tämän diplomityön tavoitteena on selvittää sellu- ja paperiteollisuuteen kehitetyn hakeanalysaattorin soveltuvuus voimalaitoksissa. Tavoitteena on myös kehittää tarkka ja luotettava kosteudenmittausmenetelmä, joka hyödyntää näytteestä mitattavaa kiintotilavuutta ja massaa. Lisäksi tutkitaan muiden laatuominaisuuksien mittausta. Työ koostuu kirjallisuusosasta, jossa laatuominaisuuksien luokittelun perusteet käsitellään ja käytäntöosasta.
Hakeanalysaattorin soveltuvuutta ja kosteudenmittauksen luotettavuutta tutkittiin järjestetyillä koeajoilla, jossa selvitettiin kosteuden ja irtotiheyden mittauksen tarkkuus vertailumenetelmiin nähden. Analysaattorin ja vertailumenetelmän erovaisuuksien keskihajonta kosteusmittauksessa oli 2,04 %-yks. ja irtotiheydessä 25 kg/m3. Lisäksi koeajoissa selvitettiin tehollisen lämpöarvon saapumistilassa määrittäminen sekä palakokoluokittelu analysaattorilla. Vertailumittauksia näille laatuominaisuuksille ei tehty. Tehollisen lämpöarvon saapumistilassa määritys vastaa yleisesti jo käytettyä menetelmää ja palakokoluokittelun tarkkuus on analysaattorilla aiemmin todettu sellu- ja paperiteollisuudessa.
Saatujen tuloksien perusteella voidaan todeta, että hakeanalysaattorin kosteuden mittaus käytetyllä menetelmällä on riittävän tarkka ja luotettava voimalaitoksiin. Myös muiden tutkittujen laatuominaisuuksien osalta analysaattori täyttää voimalaitosten vaatimukset ja sitä voidaan soveltaa voimalaitosten polttoaineen vastaanotossa, jolloin analysaattorilla määritettyä hakkeen laatua voidaan hyödyntää hakkeen hinnoittelussa tai kattilaan syötettävän polttoaineen analysointiin, jolloin tuloksia voidaan hyödyntää polton optimoinnissa. Johtopäätökset ovat tehty nyt saatujen tulosten perusteella. Kuitenkin, laajempi koeajojärjestely tarvitaan ennen analysaattorin käyttöönottoa voimalaitoksissa.
The aim of this thesis is to find out suitability of the chip analyser, which is developed to pulp and paper industry, in power plants. One major aim also is to develop reliable and accurate moisture measurement method by using sample’s measured solid volume and mass. Also, other quality properties measurement is studied. This thesis consists literature part, where quality properties’ classification principle is presented, and practise part.
The suitability of the chip analyser in power plants and moisture measurement accuracy was studied by arranging test runs where moisture measurement and bulk density measurement accuracies compared to reference methods were determined. The differences’, between analyser and reference method, standard deviation on moisture measurement was 2,04 %-unit. and on bulk density 25 kg/m3. Also, the determination of net calorific value and chip size classification with analyser were studied on test run. Reference measurements for those properties weren’t done. The determination of net calorific value cor-responds already commonly used method and accuracy of the chip size classification has been proofed in pulp and paper industry.
With test run results, can be noted that analyser’s moisture measurement accuracy and reliability with used method is adequate on power plants. Also, measurement of other quality properties with chip analyser fulfils requirements of power plants. The chip analyser can be utilized in fuel receiving station of the power plant where the results can be used to determine the prize of wood chips. Chip analyser can be also used to analyse chips before boiler where results can be used for optimising combustion process. Conclusions are made based on results of this thesis. However, wider test run is required before utilizing chip analyser in power plants.