Sahojen energiajärjestelmien kehittäminen

Abstract

Tyypillisesti sahoilla tarvittava lämpö tuotetaan omalla lämpölaitoksella, jossa hyödynnetään sahalla syntyviä sivutuotteita kuten kuorta ja purua. Lämmöntuotantoon ei yleensä käytetä lainkaan öljyä. Jos lämpölaitoksen teho ei riitä tai lämmöntuotannossa syntyy katkoksia, tyydytään rajoittamaan tuotantoa tai annetaan sahatavaran laadun kärsiä. Diplomityössä etsitään taloudellisesti kannattavia konsepteja, joilla voidaan parantaa lämmöntuotannon varmuutta sahoilla. Työssä tarkastellaan sahoja kolmessa eri kokoluokassa, kattaen yleisimmät sahalaitokset. Koska diplomityöhön ei otettu malliksi mitään tiettyä sahaa, määritettiin em. kolmelle kokoluokalle materiaali- ja energiavirrat yleisten tunnuslukujen perusteella. Lisäksi sahoille määritettiin kuivaustiedot, kun kaikilla sahoilla oletettiin olevan ainoastaan kamarikuivaamoita. Sahojen käyttämä kuori on kosteaa, ja se asettaa käytettävälle polttotekniikalle korkeat vaatimukset. Kuoren lämpöarvoa voidaan parantaa kuivattamalla sitä ennen polttoa erillisessä kuivurissa. Diplomityössä tarkastellaan suoraa ja epäsuoraa kuivatusta, joista molemmat perustuvat kiertoleijutekniikkaan. Suorassa kuivatuksessa hyödynnetään kattilasta saatavia savukaasuja, kun taas epäsuorassa kuivatuksessa lämmönlähteenä käytetään kuuma vettä. Molempien kuivatuskonseptien osalta käydään läpi toimintaperiaate ja kytkentä lämpölaitokseen, sekä lasketaan lämmöntuotannon omakustannushinta. Lisäksi tarkastellaan suoran kuivatuksen asentamista nykyiseen kostean polttoaineen laitokseen. Kuoren kuivatuksen lisäksi arvioidaan kuumavesikattilan käyttöä sahoilla ja sahatavaran kuivauksessa tarvittavan erillisen höyrynkehityksen korvaamista kuumavesiakulla. Lopuksi diplomityössä tarkastellaan pienimuotoista sähköntuotantoa sahojen lämpölaitosten yhteydessä ja sen kannattavuutta. Tarkasteltavia tekniikoita ovat ORC –tekniikka sekä höyrykone.

Usually the heat needed in the sawmills for timber drying and heating buildings is produced in their own heating stations. These heating stations use by-products like bark and sawdust as fuel. Normally no oil is used. When the heat output is inadequate or there are interruptions, timber production is restricted. In this thesis economical choices that help to improve the reliability of heat production are being studied. Studies are made for three different sizes of mills. Because there were no certain sawmills, material and energy flows were determined by using typical values. Values for the drying units were also determined, when all of the drying units are compartment kilns. The moisture content of the bark is high and it sets high requirements for the combustion technique used. Heat value of the bark can be improved by drying it before the combustion. Two different drying methods were studied in the thesis. Dryer types was direct and indirect CFB –dryers. Direct dryers use flue gas as drying gas and indirect dryers use hot water as heating media. In the thesis principles of both dryers and connection to the plant were handled and heat production cost was calculated. Benefits reached with the hot water boiler and replacing separate steam generator with hot water accumulator were also considered. At the end of the thesis possibilities to small-scale power production in the sawmill was considered. Two techniques were taken into account, ORC –technique and steam engine. For both techniques profitability calculations were made.