Fukthaltsmätning av biobränsle vid Djupeds kraftvärmeverk i Hudiksvall

(1)

I samarbete med

Fukthaltsmätning av biobränsle vid Djupeds

kraftvärmeverk i Hudiksvall

Daniel Sundberg

juni 2012

Examensarbete i Energisystem, 15 hp, B-nivå Energisystemsingenjörsprogrammet

Handledare: Peter Norberg

(2)

(3)

Förord

Denna rapport är ett examensarbete på B-nivå inom området biobränslen och är gjort i samarbete med Värmevärden AB i Hudiksvall, med inriktning på fukthaltsberäkningar och tester vid KVV Djuped i Hudiksvall.

Jag vill tacka alla på värmevärden för allt ert stöd och den hjälp jag fått.

Tack till mina klasskamrater som jag har haft en otroligt rolig tid tillsammans med, och tack för allt ert stöd.

Tack till mina handledare, Bernt Larsson vid Värmevärden och Peter Nordberg vid högskolan i Gävle.

Tack till min familj och mina vänner i Hudiksvall Och Gävle.

Utan all er hjälp hade detta arbete inte varit möjligt.

(4)

(5)

Sammanfattning

Tjugoåtta leveranser av biobränsle, bestående av grot, bark och städbark har fukthaltbestämts med en noggrannare metod än den metod som idag används vid Djuped kraftvärmeverk i Hudiksvall, detta för att kartlägga hur exakta

fukthaltsmätningarna idag är.

Som de flesta andra Kraftvärmeverk i Sverige använder Djuped vikt och fukthalt för beräkningar av energiinnehåll i bränslen, denna är sedan underlag för betalningar till leverantörer av biobränsle.

Den testfuktmätning som användes för att bestämma en noggrannare fukthalt vid Djuped bestod av sex gånger större prov än de som idag används, dessa visade tydligt att individuella leveranser av biobränsle kan variera i fukthalt med upp till 6,8 % och att systematiska samt slumpmässiga fel kan förekomma.

En lösning på dessa problem är att informera de berörda parterna om hur viktiga noggranna fukthaltmätningar måste vara samt att införa en ny typ av manuell provtagning, som förhoppningsvis eliminerar några av de slumpmässiga felen.

Den nya metoden består av sju till åtta gånger större prover jämfört med den idag rutinmässiga fuktprovtagningen och bör öka noggrannheten vid fuktmätning avsevärt.

Denna moderniserade metod använder sig av plasthinkar med lufttäta lock istället för plastpåsar, som har visat sig var opålitliga då dessa kan gå sönder eller ligga öppna vid mellanlagring.

Atutomatiserade testannordningar för mätning av fukthalt har visat sig fungera snabbt och effektivt men är fortfarande inte tillräckligt utvecklade för att implementeras vid Djupeds kraftvärmeverk i dagsläget.

Dessutom bör nya avtal skrivas med leverantörer av biobränsle. Dessa avtal skall involvera energiberäkningar som tar hänsyn till den energi som krävs för de

fasförändringar som genomgås vid uppvärmning av den snö och is som kan förekomma i bränslelass under vintertid.

(6)

(7)

Summary

Twenty eight deliveries of biofuel, consisting of branches and tops, bark and contaminated bark, have been measured with a more accurate manual method for moisture content. The reason for this is to map out exactly how exact the existing measurement of moisture content is.

Most of the Swedish biofueled power plants today use weight and moisture content to calculate energy content in bio fuels. This energy content is then the basis for

determining the price of said bio fuels.

This new manual method of determining moisture content used six times the amount of test material compared to the current way of measuring bio fuel. These new tests

showed that individual deliveries of bio fuel can vary up to 6,8 % in moisture content, it was also shown that random and systematic errors can occur during the measurement process.

Solutions to these problems are to inform the concerned parties of just how important accurate measurements of moisture content are and to implement a new method of determining moisture in bio fuels. This new method should eliminate some of the random and systematic errors occurring today.

The new method uses seven to eight times larger samples compared to the method currently is use today, and should increase the accuracy in moisture measurements drastically.

This new method uses plastic buckets with airtight lids instead of the plastic bags in use today. The plastic bags have shown to have a tendency to break or remain open during storage.

Automatic devices used to measure moisture content have been shown to be accurate, fast, and effective but are not yet developed enough to be implemented in the process as of yet.

New contracts must also be written up with suppliers of biofuels. These new contracts must involve energy calculations that take consideration to the phase shifts that occur when snow and ice from biofuel deliveries are heated up in the furnace during

wintertime.

(8)

Innehållsförteckning

1. Introduktion ... 11

1.1 Syfte ... 12

1.2 Avgränsningar ... 12

1.3 Bakgrund ... 12

1.3.1 Bränslen ... 12

1.3.2 Grot (grenar och toppar) ... 12

1.3.3 Bark ... 12

1.3.4Städbark (sållbark) ... 12

2. Teori ... 15

2.1.1 MWh (energi) ... 15

2.1.2 Vedvikt (Kg) ... 15

2.1.3 Heff (MWh/Ton) ... 15

2.1.4 Askhalt, A (%) ... 15

2.1.5 Fukthalt, FH (%) ... 16

2.1.6 Torrhalt, TH (%) ... 16

2.1.7 Ångbildningsvärme ∆Hvap (MWh/Ton) ... 16

2.1.8 Bundet väte (torvkorrektions faktor, MWh/Ton) ... 16

2.1.9 Verkningsgrad ... 16

2.2 Standarder och avtal ... 17

2.2.1 Avtal ... 17

2.2.2 Standarder ... 17

3 Metod ... 19

3.1Projektbeskrivning ... 19

3.1.1 Varför är bestämning av fukthalt viktig? ... 19

3.2 Utförande ... 20

4. Resultat ... 23

4.1 Proveldning ... 23

4.2 Provsvar ... 23

4.3 Jämförelser mellan fukthalter ... 24

4.3.1 Jämförelse, fukthalter för Grot ... 24

4.3.2 Jämförelse Bark och Städbark ... 25

4.3.3 Jämförelse av samtliga prover tagna ... 28

4.3.4 Avvikelser ... 31

4.4 Skillnad i MWh mellan rutintagna prov och testprov ... 32

4.4.1 Skillnad i MWh Grot ... 32

4.4.2 Skillnader i MWh Bark samt Städbark ... 33

4.4.3 Total skillnad i energiinnehåll mellan Fukthalt (standard) och Fukthalt (medel) ... 34

4.5 Brister ... 35

(9)

5.9 Automatiserade lösningar ... 41

6. Slutsats ... 45

7. Litteraturförteckning ... 47

Bilaga 1 ... 48

Bilaga 2 ... 52

(10)

(11)

1. Introduktion

Vid Svenska kraftvärmeverk har det alltid varit problematiskt att beräkna

anläggningsverkningsgrader. Detta beror till mycket stor del på att kraftvärmeverken i Sverige får sitt bränsle från förnyelsebara oförädlade källor så som trädbränslen från skog, och energigrödor, eller med ett samlat ord; biobränslen. Dessa biobränslen har till skillnad från kol och olja en mycket högre fukthalt bundet till sig (NOTES, 2007).

Denna fukthalt kan vara svår att beräkna och ännu svårare att mäta in.

De allra flesta biobränsleanläggningarna idag använder vågar för att mäta in fuktprover, prover som sedan placeras i ugnar där det torkar under ca ett dygns tid, efter torkningen vägs provet igen, varefter formeln (1) beräknar fukthalten.

𝐹𝑢𝑘𝑡ℎ𝑎𝑙𝑡 = 𝐵_!/𝐵_! [%] (1)

Där BT är andelen i kilo torrt bränsle och BF är andelen i kilo fuktigt bränsle.

Denna metod fungerar utmärkt på homogena biobränslen så som t.ex. flis och sågspån (enligt Värmevärden). Detta beror troligen på att det innehållande vattnet i dessa bränslen är fördelad jämt över hela bränslevolymen. Det räcker alltså med att ta ett fukthaltsprov per inkommande flis/sågspåns lass för at få ett relativt exakt värde på fukthalten.

När däremot samma metod används för inmätning av inhomogena bränslen så som, Grot eller städbarkbark börjar problemen. I nuläget tas fuktproverna ut av chaufförer som levererar biobränslet till anläggningen, prov på ca en liter tas efter tippning av bränslet. Denna liter skall representera hela lassets fukthalt (lasset som kan ha en volym på upp till 120 m³). Provet är alltså en 120 tusendel av lasten och det är här den största felkällan inträffar.

Som tidigare nämndes fungerar denna provtagning bättre på homogena bränslen där fukthalten är jämn över hela högen, men när provet tas på inhomogena bränslen där fukthalten kan skilja 30 % (enligt gjorda mätningar), från en del av högen till en annan, skapar det stor problematik.

Energibestämningen i MWh bygger alltså på vägning, provtagning och analyser och innehåller många osäkerhetsfaktorer som sammantaget kan ge ett relativt stort fel vilket detta arbete kommer att visa. Även yttre faktorer som snö och is påverkar resultatet.

Bränslet betalas till leverantörer utifrån inmätt energi och ett bränslepris i kr/MWh enligt kontrakt.

Alla dessa element påverkar systemverkningsgraden, vilken räknas som producerad energi/inmätt bränsle.

Potentialen till förbättringar inom det här området var anledningen till att jag ville fokusera mitt exjobb på just inmätning och provtagning av fukthalter i biobränslen.

Om jag bara kan förbättra energiberäkningarna på inkommande biobränslen till ett kraftvärmeverk med 1 % har värmeverket i slutändan sparat stora summor i onödiga utgifter. Dessa sparade tillgångar kan då användas till effektiviseringar eller

utbyggnationer av t.ex. fjärrvärmenät, vilka på lång sikt kan bidra till ett mer hållbart samhälle.

(12)

1.1 Syfte

Syftet med detta exjobb är att få en inblick i hur fuktprovtagningssystemet fungerar idag, utföra tester, analyser och provbränningar. Allt för att utreda hur stor

felmarginalerna på inmätningen av fukthalt är, samt att utifrån den samlade

informationen komma med förbättringsförslag som i slutändan potentiellt kan spara pengar för företaget.

1.2 Avgränsningar

I huvudsak kommer inriktningen på arbetet gälla de processer som förekommer innan förbränningen av bränslet i pannan, alltså de element av produktionen som idag är svåra att mäta in exakt. Bränsletyperna flis och sågspån kommer inte att analyseras vidare i detta arbete då fukthaltsmätningarna på dessa bränslen stämmer bättre överens med de energibalansberäkningar som Värmevärden utfört.

1.3 Bakgrund

1.3.1 Bränslen

Nedan beskrivs de bränslen som används vid KVV Djuped kortfattat.

1.3.2 Grot (grenar och toppar)

Grot representerar de restprodukter som blir kvar i skog och mark vid avverkning av träd för produktion av bland annat pappersmassaprodukter och timmer. Groten samlas upp efter avverkning och läggs på hög där den flisas och lagras under speciella

väderresistenta pappfiltar.

Askhalten är alltid någorlunda konstant, förutsatt att inte produktionen av grot förorenar materialet genom att grus och sten tas med i transporten.

Fukthalten i bränslet kan variera stort beroende på andelen fina andelar kontra grova andelar (se bilaga nr 2).

1.3.3 Bark

Är den restprodukt som blir över vid sågverk när avverkade träd barkas för att bli timmer. Barken rivs/hackas upp, läggs på hög för att sedan fraktas till

biobränsleanläggningar.

Barken har relativt hög askhalt beroende på hur förorenad den är av sand och sten mm.

Barkens fukthalt varierar i huvudsak med årstid (Storaenso).

(13)

1.4. Processbeskrivning

Planeringen av bränsleleveranser baseras på tidigare års förbrukning. Leverantörer i olika steg kontaktas t.ex. skogsägare, avverkare och åkare med mera. Kontrakt skrivs där leverantörerna binder sig att leverera en viss mängd per månad och energibolaget binder sig att ta emot denna volym.

När väl bränslet börjar levereras, kommer det först till en registreringsstation som befinner sig inne på kraftvärmeverkets område. Stationen är utrustad med en våg där bilens bruttovikt vägs, föraren går in på registreringsstationen där han/hon anger, vilken leverantör bränslet kommer ifrån, vikt samt volym.

Därefter tippas lasset på designerad plats, föraren av bränslet tar ett prov i en plastpåse från det tippade lasset. Provet skall teoretiskt representera hela lasset och föraren bör därför vara medveten om ungefär hur stora delar av lasset som innehåller, is, snö, föroreningar med mera.

Provet tas sedan tillbaks till registreringshytten där bilen vägs igen och provet öronmärks med en streckkod samt tid för leveransen. När leveransen är klar placeras provet i en plastback där det får ligga i väntan på nästa steg i processen.

Några gånger per dygn har sedan traktorpersonalen som ansvarar för bränslet inne på kraftvärmeverkets område i uppdrag att, mäta in de prover som leverantörerna lagt i plastbacken. Dessa prover hälls först ner i en metallform (som alltid väger 219 gram, enligt egna mätningar), vägs och registreras med hjälp av streckkoden in i ett datoriserat system. Efter invägningen av de fuktiga bränsleproverna läggs dessa på mellanlagring, för att sedan en gång per dygn placeras in i ett värmeskåp.

Värmeskåpet är inställt på en temperatur av 105^o C. Proverna ligger i värmeskåpet mellan 20 och 22 timmar innan de tas ut och vägs igen (allt enligt (SS187114, 1992)).

Resultatet blir en mellanskillnad på fuktigt bränsle och tort bränsle. Detta resultat är sedan till grund för hela lasset och leverantören får betalt efter hur många MWh lasset innehåller, ju högre fukthalt provet har desto mindre energi innehåller lasset (Wester, 1991).

Leveranserna sköts av flera olika leverantörer varav de flesta arbetar efter ovanstående process. En leverantör har dock ytterligare ett steg i processbeskrivningen.

Leverantören hämtar bark från Holmem Timber, där bilen lastas med bark från de existerande högar som befinner sig inne på området. Innan bilen fylls med bränsle, tas ett prov från den barkhög som skall lastas ombord. Detta prov samt bilen körs till VMF Qubera (virkesmätarföreningen) som har anställda på området. De väger i sin tur in bilen och tar hand om det prov som tagits med av chaffören. VMF Qubera behandlar provet och registrerar detta värde tillsammans med bilens vikt och volym i ett

datasystem. Denna information är sedan tillgänglig av både säljare och köpare av bränslet.

(14)

(15)

2. Teori

Här kommer teorin bakom detta arbete att beskrivas, teorin är även nödvändig för fortsatt förståelse av arbetet.

2.1 Faktorer för inmätning av energi

Kortfattad beskrivning av de faktorer som bestämmer energiinnehåll i bränsle.

2.1 Energiinnehåll Formel

Formel för energiinmätning av bränsle vid Djuped.

𝑀𝑊ℎ = 𝑣𝑒𝑑𝑣𝑖𝑘𝑡 ∗ ℎ!""∗ 1 − ^!

!"" − 𝐵𝑢𝑛𝑑𝑒𝑑 𝑣ä𝑡𝑒 ∗^!"

!""− ∆ℎ_!"#∗ 1 −^!"

!"" (2)

Temperaturen på bränslet ändras beroende på vilken avtalstyp som ligger till grund för leveransen (enligt Värmevärden).

2.1.1 MWh (energi)

Energi är begreppet för en effekt som används under en bestämd tid och mäts oftast i Kilowattimmar (KWh), eller Megawattimmar (MWh) (tradbransle.se).

I bränsleinmätningar vid värmeverk används alltid MWh. Megawattimmar används för att beteckna mängd lagrad energi (så som biobränslen) samt utgående energi som t.ex.

”producerad” elektricitet (Larsson, 2012).

2.1.2 Vedvikt (Kg)

Är den totala vikten av bränsle, inklusive fukt och föroreningar. Anges i ton (Larsson, 2012).

2.1.3 Heff (MWh/Ton)

Effektivt värmevärde i askfri torrsubstans, anges i MWh/ton. värdet för värmevärdet bestäms genom analyser utfört av ackrediterat laboratorium eller genom avtal (standardvärdet är då 5,33 MWh/Ton)(Larsson, 2012).

2.1.4 Askhalt, A (%)

Askhalt anges i viktprocent av bränslets torrvikt. Viktprocenten tas fram via analys av ackrediterat laboratorium på likadant sätt som effektivt värmevärde. Värdet ändras månadsvis för städbark, dock mer sällan för resterande bränslen. Askhalten varierar relativt mycket beroendet på typ av bränsle t.ex. grot ca 3 % bark ca 3 %, spån ca 0,3 % (Storaenso, Bränsleprodukter), städbark kan ha en askhalt på upp till 30 % (enligt värmevärden).

(16)

2.1.5 Fukthalt, FH (%)

Mängden fukt i ett material i förhållande till den totala vikten. Fukthalt och Torrhalt har ett linjärt samband med varandra.

𝐹𝑢𝑘𝑡ℎ𝑎𝑙𝑡 % = !"##$% (!")

!"!#$ !"#$ (!") (3)

Fukthalten i de prover som presenteras i denna rapport kommer att beräknas genom formel (4)

𝐹𝑢𝑘𝑡ℎ𝑎𝑙𝑡 % =(!"#$ !""#" !"# !" !!"#$ !"#!$ !"# (!"))

(!"!#$ !"#$ !" !!"#$%#"&'$()* (!")) (4)

Provviktsformen har uppmätts till en vikt på 0,219 Kg

2.1.6 Torrhalt, TH (%)

Mängden torrt material i förhållandet till den totala vikten av materialet. Torrhalten och fukthalten är de faktorer i energiberäkningen som varierar mest (enligt egna mätningar) och är även den faktor som är svårast att korrekt mäta.

Torrhalten räknas fram genom formeln.

𝑇𝑜𝑟𝑟ℎ𝑎𝑙𝑡 = 100 − 𝐹𝑢𝑘𝑡ℎ𝑎𝑙𝑡 % (5)

(Larsson, 2012)

2.1.7 Ångbildningsvärme ∆𝑯_𝒗𝒂𝒑 (MWh/Ton)

Den energi som krävs för att vatten vid en viss temperatur skall genomgå en eller flera fasförändringar t.ex. från fast form till vätskeform och från vätskeform till gasform.

Anges i MWh/ton och varierar beroende på vattnets temperatur (Armatec, 2004).

2.1.8 Bundet väte (torvkorrektions faktor, MWh/Ton)

En korrektionsfaktor som enbart används vid beräkning av energivärde i Torv och har därför värdet 0 MWh/ton i vanliga trädbränslen (enligt Bernt Larsson).

2.1.9 Verkningsgrad

De enheter som används vid energibalansen kommer i detta fall vara MWh 𝑣𝑒𝑟𝑘𝑛𝑖𝑛𝑔𝑠𝑔𝑟𝑎𝑑 (%) = !"#å!"#! !"!#$% (!"!)

!"#$%%&"'( !"!#$% (!"!) (6)

(Holm, 2002)

(17)

2.2 Standarder och avtal

2.2.1 Avtal

Processen vid provtagning och inmätning av biobränsle styrs av avtal som energibolaget och leverantörer ingår med varandra för att garantera en stadig bränsleleverans.

Dessa avtal är baserade på standarder som utformats av SSI (Swedish Standards Institute).

Energi inmätning, fuktprovtagning, hantering av biobränsle mm är alla baserade på standarder som skall följas för att avtal, leveranser, och i slutändan hela organisationen skall fungera som planerat.

När det gäller KVV Djuped har avtalen gällande leverantörernas roll för provtagning och hantering av biobränsle hållits och ”vrakning” av leveranser sker mycket sällan (max en gång per år enligt Värmevärden).

Det vill säga, skrotning sker då:

• Metallföremål förekommer i bränslet.

• Större stenar förekommer i bränslet.

• Fler än enstaka tjärlblock förekommer i bränslet.

• Över stort mateial förekommer i bränslet.

• Främmande material t.ex. plast förekommer i bränslet.

(Larsson, 2012).

2.2.2 Standarder

När det gäller standarder används flera, vid olika delar av processen. De standarder som är mest relevant för detta arbete är dock, Bestämning av total fukthalt ( (SS187170, 1997)), Provberedning ( (SS187114, 1992)) och Provtagning ( (SS187113, 1998)).

Provberedningsstandarden (SS187114): följs av både KVV Djuped och VMF Qubera.

Bestämning av total fukthalt (SS187170): Följs av både KVV Djuped och Qubera (baserat på studiebesök vid Qubera), med noteringen att Djupeds våg inte kan mäta med den noggrannhet som är specificerad enligt standarden SS 187170 (0,05 % av provets vikt). Detta i kombination med att proverna inte bör väga mindre än 300 gram (enligt SS 187113) gör att Djupeds våg (som bara kan väga hela gram) inte kan mäta exakt vikt på samtliga fuktprover.

Provtagning (SS 187113): Följs inte av någondera mätstationen. Problemet är

praktikalitet, enligt standard skall 10 stycken prover motsvarande 5 liter vardera tas från ett lass på 30 ton (motsvarande en lastbil med släp), sedan blandas, malas ner i flera steg för att slutligen placeras i en form, där provet inte får väga mindre än 300 gram.

I praktiken är detta omöjligt att genomföra på grund av tiden det tar att samla upp, blanda och mala ner dessa 50 liter bränsle.

Provtagningen som idag görs av chauffören av biobränsle kan göras mycket fort och med minimal arbetsbörda men felmarginalen i fukthalt i förarens prov kan vara stor.

Den befintliga provtagningen är alltså bara avtalsframställd och har ingenting med standard att göra.

(18)

(19)

3 Metod

3.1Projektbeskrivning

Projektet kommer att vara uppdelat i flera olika delar, en beskrivning av hur processen går till idag, jämföra detta med relevanta standarder och branscherfarenheter,

identifiera och beskriva brister i processen, lämna förslag på förbättringar, följa upp förbättringsförslagen, samt undersöka hur stora förlusterna är idag genom

proveldningar av inhomogena bränslen.

3.1.1 Varför är bestämning av fukthalt viktig?

Som tidigare beskrivits är fukthalt den variabel i energibestämning hos biobränslen som fluktuerar mest mellan olika lass av bränsle. Fukthalten har en direkt inverkan på hur mycket energiinnehåll en viss del bränsle innehåller (Wester, 1991).

Exempel:

Två olika lass med Grot anländer vid ett kraftvärmeverk.

Båda lassen har den totala vikten 35 Ton.

Ett av lassen har en fukthalt motsvarande 55 %.

Lass nummer 2 har en fukthalt motsvarande 54 %.

Värmevärdet samt askhalten i de två högarna är identisk.

Enligt ekvation (2), kommer hög nummer 1 att få ett energiinnehåll motsvarande:

𝑀𝑊ℎ = 68,4

Hög nummer 2 får ett energiinnehåll på:

𝑀𝑊ℎ = 70,5

Med en ökning av fukthalten med 1 % minskade energiinnehållet med 2,1 MWh, eller 3 %.

Ett annat exempel kan göras på prisskillnaderna på prov nr 11 (se bilaga nr 2).

Lass nr 11 har en vikt på 24,7 Ton och ett energiinnehåll (enligt rutininmätning) på 77,3 MWh, om energin multipliceras med ett antaget pris per MWh på 200 Kr blir värdet på lasset 15460 Kr. Om sedan samma pris multipliceras med en noggrannare uppmätt fukthalt för samma lass (87,1 MWh) blir värdet 17420 Kr. Skillnaden på fukthalter utgör alltså en prisskillnad på 1960 Kr.

Dessa skillnader i fukthalt kan över en längre tidsperiod skapa stora prisskillnader som leverantören eller energibolaget går miste om.

(20)

(Bild 1; Redogörelse för fukthaltens inverkan på effektivt värmevärde i biobränsle (Grot) (Erlandsson, 2008))

Enligt bild 1 kan slutsatsen dras att fukthalten har en direkt inverkan på biomassans värmevärde och i slutändan hela energibalansen för energiverket.

3.2 Utförande

De fuktprovtagningar som idag är rutin vid KVV Djuped, utgörs som tidigare beskrivits av en ytterst förenklad variant av svensk standards SS 187113. Denna standard säger att, storleken på prov tagna ur biobränslelass på runt 30 ton bör ligga runt 50 liter för att få ett någorlunda exakt värde av fukthalten. Tas ett prov på 50 liter ur ett lass på 30 ton (biobränslelass som anländer vid Djuped ligger vanligtvis mellan 35-45 ton per lastbil, beroende på fukthalt (se bilaga nr 2) ligger enligt SS187113 konfidensintervallet på 95

%.

Detta leder till att ”ett analysvärde kan förväntas ligga inom de specificerade precisionsgränserna 95 gånger av 100” (SS187113, 1998).

Djupeds provtagningar är alltså en femtioendedel så stora som de prover svenskstandard rekommenderar skall tas.

Med svensk standard och examensarbetet ” (Hägg, 2008)”

(21)

runt högen för att maximera chanserna för att representativiteten av olika beståndsdelar som, snö, is och sten kommer med.

När proverna väl tagits följdes samma procedur som tidigare beskrivits angående registrering och vägning före samt efter ugnstorkning.

Under utförande av fukthaltsprovtagning kommer anteckningar att föras på potentiella brister i processen. Dessa brister kommer att bli presenterade i resultatdelen av denna rapport och lösningsförslag kommer att göras i diskussionsdelen.

Utförande av proveldning sker för att kontrollera hur hög verkningsgraden är vid kraftvärmeverket i Djuped, denna proveldning jämförs sedan med två tidigare proveldningar gjorda under 2010.

Genomförandet går till så att under en specifik tid på fem dygn, skall endast en typ av bränsle användas i pannan (i detta fall grot). En speciell lagringsplats för groten kommer att göras, bränslet som sedan läggs vid denna lagringsplats kommer att mätas rutinmässigt för fukthalt och energiinnehåll samt skall testprovtagningar göras av fukthalten med den metod som beskrivits tidigare i detta kapitel.

Under de framförliggande fem dygnen kommer enbart bränsle från denna lagringsplats användas. Efter att de fem dygnen passerat skall denna lagringsplats vara helt tömd på bränsle, på så sätt går det att mäta hur mycket energi som gått in i pannan. Under denna fem dygns period skall energimätare inne på kraftvärmeverket att läsas av och loggas.

När sedan provbränningen är klar kommer verkningsgraden vid anläggningen att räknas ut med ekvation (6), resultaten av denna proveldning presenteras i resultatdelen av denna rapport samt i bilaga nr 1.

(22)

(23)

4. Resultat

I detta kapitel redovisas de resultat som testfuktprovtagningen visat, de brister som iakttagits under provtagning, samt lösningsförslag till de brister som observerats.

4.1 Proveldning

De kompletta resultaten av proveldningen kan ses i bilaga nr 1.

Provperiodens längd 120h

Tillförd energi in (MWh) 1938

Utgående energi (MWh) 1578

Verkningsgrad (%) 81,4

(Tabell 1; Redogörelse för inkommande och utgående energi samt verkningsgrad, ekvation (6) har använts för att beräkna verkningsgrad).

4.2 Provsvar

Under examenarbetets gång har totalt 28 provtagningar gjorts. Resultaten från dessa prov har sammanställts i ett Exceldokument som i detta arbete kommer att vara bilaga nr 2. Dessa provtagningar motsvarar ca 5 % av den totala mängden bränsle som levererats till KVV Djuped under perioden 14:e februari till 25:e april.

I Exceldokumentet redovisas:

• Typ av bränsle t.ex. Grot, bark eller Städbark.

• Id nummer (detta nummer är till för att mer information om provet och lasset skall kunna hämtas efter behov t.ex, datum, lassets vikt och leverantör).

• Rutinprovtagningens fukthalt, alltså den fukthalt som rutinprovtagningen registrerat.

• Testprovtagningens fukthalt, för alla 6 prover.

• Medelfukthalten av de 6 testproven.

• Medianen av de 6 testproven.

• Vikt i kilo för testproven, före samt efter ugn.

• Vikt på det totala lasset.

• Energiinnehåll per lass enligt rutintagna fuktprov (energiinnehållet har beräknats med ekvation (2).

• Energiinnehåll per lass enligt testprovtagen fukthalt.

• Datum för inkommande lass.

(24)

4.3 Jämförelser mellan fukthalter

Jämförelser görs mellan de fuktprov som tas rutinmässigt av personal på plats vid Djuped (härefter nämnda; Fukthalt (standardprov), de prover som tagits av författaren (härefter nämnda; Fukthalt (medel) samt medianvärdet av Fukthalt (medel).

4.3.1 Jämförelse, fukthalter för Grot

(Figur 1; Visuell jämförelse mellan standarprovtagningen, testprovtagningens medelvärde samt testprovtagningens median värde av Grot).

Nr Fukthalt (standardprov) Fukthalt (medel) Median

1 39,0 % 33,7 % 33,7 %

2 44,6 % 49,2 % 48,5 %

3 55,3 % 54,8 % 54,3 %

4 38,9 % 34,6 % 32,4 %

5 50,9 % 52,9 % 47,1 %

6 62,9 % 62,1 % 60,7 %

7 48,2 % 50,0 % 49,4 %

8 29,0 % 27,1 % 27,4 %

9 53,4 % 55,5 % 56,2 %

10 49,3 % 55,9 % 54,3 %

0,0%

10,0%

20,0%

30,0%

40,0%

50,0%

60,0%

70,0%

80,0%

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Fukthalt (standardprov) Fukthalt medel Median

(25)

Resultaten visar att;

• I 53 % av fallen har standardprovet en högre fukthalt än medelvärdet av testprovtagningarna.

• I 60 % av fallen högre fukthalt än medianen av testprovtagningarna.

• Differensen i fukthalt mellan standardprov och testprovtagning varierar mellan 6,8 procentenheter ner till 0,4 procentenheter.

• Differensen i fukthalt mellan standardprov och medianvärde varierar mellan 7,1 procentenheter ner till 0,4 procentenheter.

• I 7 av de 15 proven är skillnaden i fukthalt mellan standardprovet och test provet 2 procentenheter¹ eller mindre (SS187113).

• I 4 av de 15 proven är skillnaden i fukthalt mellan standardprovet och medianvärdet 2 procentenheter¹ eller mindre (SS187113).

1 ”Det referensvärde som gäller för precisionen (enkla medelfelet) vid provtagning för fukthalt är 2.0 %.

Dessa avvikelser innefattar också de fel som kan uppstå vid provtagning, provberedning och analys”

(SS187113, 1998).

4.3.2 Jämförelse Bark och Städbark

(Figur 2; Visuell jämförelse mellan standarprovtagningen, testprovtagningens medelvärde samt testprovtagningens medianvärde av Bark).

16 55,7 % 57,5 % 57,7 %

17 61,6 % 62,7 % 62,5 %

18 57,8 % 61,3 % 61,1 %

19 64,3 % 62,7 % 63,1 %

20 53,3 % 53,8 % 53,4 %

21 56,1 % 49,4 % 49,4 %

22 53,9 % 53,3 % 52,8 %

(Tabell 3; Redogörelse för provresultaten av Bark, i tabellform. Jämförelse görs mellan 0,0%

10,0%

20,0%

30,0%

40,0%

50,0%

60,0%

70,0%

1 2 3 4 5 6 7

Fukthalt (standardprov) Fukthalt medel Median

(26)

(SS187113, 1998).

(Figur 3; Visuell jämförelse mellan standarprovtagningen, testprovtagningens medelvärde samt testprovtagningens medianvärde av Städbark).

0,0%

10,0%

20,0%

30,0%

40,0%

50,0%

60,0%

70,0%

80,0%

1 2 3 4 5 6

Fukthalt (standardprov) Fukthalt medel Median

(27)

23 57,7 % 57,2 % 57,5 %

24 62,2 % 64,8 % 64,8 %

25 62,2 % 64,3 % 63,3 %

26 60,5 % 56,7 % 55,8 %

27 71,8 % 71,7 % 72,0 %

28 70,4 % 69,3 % 69,4 %

(Tabell 4; Redogörelse för provresultaten av Städbark, i tabellform. Jämförelse görs mellan standardprovtagningens fukthalt, testprovtagningens medelfukthalt samt testprovtagningens medianfukthalt).

(SS187113, 1998).

(28)

4.3.3 Jämförelse av samtliga prover tagna

(Figur 4; Visuell jämförelse mellan standarprovtagningen, testprovtagningens medelvärde samt testprovtagningens medianvärde av Grot, Städbark). (Redogörelse för provresultaten av Grot, bark och Städbark, i tabellform. Jämförelse görs mellan standardprovtagningens fukthalt, testprovtagningens medelfukthalt samt testprovtagningens medianfukthalt)

0,0%

10,0%

20,0%

30,0%

40,0%

50,0%

60,0%

70,0%

80,0%

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 Fukthalt (standardprov) Fukthalt medel Median

(29)

1 39,0% 33,7% 33,7%

2 44,6% 49,2% 48,5%

3 55,3% 54,8% 54,3%

4 38,9% 34,6% 32,4%

5 50,9% 52,9% 47,1%

6 62,9% 62,1% 60,7%

7 48,2% 50,0% 49,4%

8 29,0% 27,1% 27,4%

9 53,4% 55,5% 56,2%

10 49,3% 55,9% 54,3%

11 35,0% 28,2% 27,9%

12 47,1% 46,6% 44,7%

13 43,6% 39,3% 38,4%

14 69,0% 69,4% 69,4%

15 61,5% 66,0% 65,0%

16 55,7% 57,5% 57,7%

17 61,6% 62,7% 62,5%

18 57,8% 61,3% 61,1%

19 64,3% 62,7% 63,1%

20 53,3% 53,8% 53,4%

21 56,1% 49,4% 49,4%

22 53,9% 53,3% 52,8%

23 57,7% 57,2% 57,5%

24 62,2% 64,8% 64,8%

25 62,2% 64,3% 63,3%

26 60,5% 56,7% 55,8%

27 71,8% 71,7% 72,0%

28 70,4% 69,3% 69,4%

(Tabell 5; Redogörelse för provresultaten av Grot, Bark och Städbark, i tabellform. Jämförelse görs mellan standardprovtagningens fukthalt, testprovtagningens medelfukthalt samt testprovtagningens medianfukthalt).

(30)

1 ”Det referensvärde som gäller för precisionen (enkla medelfelet) vid provtagning för fukthalt är 2.0 %. Dessa avvikelser innefattar också de fel som kan uppstå vid

provtagning, provberedning och analys” (SS187113, 1998).

(31)

4.3.4 Avvikelser

Redogörelse för samtliga avvikelser mellan Fukthalt (standard) och Fukthalt (medel) samt Fukthalt (standard) och Median.

Nr Fukthalt (standardprov) Fukthalt medel Avvikelse Median Avvikelse

1 39,0% 33,7% 5,3% 33,7% 5,4%

2 44,6% 49,2% -‐4,6% 48,5% -‐3,9%

3 55,3% 54,8% 0,5% 54,3% 1,0%

4 38,9% 34,6% 4,3% 32,4% 6,5%

5 50,9% 52,9% -‐2,0% 47,1% 3,7%

6 62,9% 62,1% 0,7% 60,7% 2,2%

7 48,2% 50,0% -‐1,8% 49,4% -‐1,2%

8 29,0% 27,1% 1,9% 27,4% 1,6%

9 53,4% 55,5% -‐2,1% 56,2% -‐2,8%

10 49,3% 55,9% -‐6,5% 54,3% -‐4,9%

11 35,0% 28,2% 6,8% 27,9% 7,0%

12 47,1% 46,6% 0,5% 44,7% 2,4%

13 43,6% 39,3% 4,3% 38,4% 5,2%

14 69,0% 69,4% -‐0,5% 69,4% -‐0,5%

15 61,5% 66,0% -‐4,6% 65,0% -‐3,5%

16 55,7% 57,5% -‐1,9% 57,7% -‐2,1%

17 61,6% 62,7% -‐1,1% 62,5% -‐1,0%

18 57,8% 61,3% -‐3,6% 61,1% -‐3,3%

19 64,3% 62,7% 1,6% 63,1% 1,2%

20 53,3% 53,8% -‐0,5% 53,4% -‐0,1%

21 56,1% 49,4% 6,7% 49,4% 6,7%

22 53,9% 53,3% 0,5% 52,8% 1,0%

23 57,7% 57,2% 0,4% 57,5% 0,1%

24 62,2% 64,8% -‐2,6% 64,8% -‐2,7%

25 62,2% 64,3% -‐2,1% 63,3% -‐1,1%

26 60,5% 56,7% 3,8% 55,8% 4,7%

27 71,8% 71,7% 0,2% 72,0% -‐0,2%

28 70,4% 69,3% 1,1% 69,4% 1,0%

(Tabell 6; Redogörelse för avvikelser mellan Fukthalt (standar) samt Fukthalt (medel) samt Fukthalt (standard) och Median).

Summa av den totala avvikelsen för de 28 fukthaltsproven blir 0,2 %. Alltså Fukthalt (standard) har 0,2 % högre fukthalt än Fukthalt (medel). Summa för medianavvikelsen för samtliga prover blir 0,8 % (median värdet är 0,8 % högre än Fukthalt (standard).

(32)

4.4. Skillnad i MWh mellan rutintagna prov och testprov

Fukthalternas värde kan visualiseras ytterligare genom att beräkna energiinnehållet per lass, beroende på vilken fukthalt som används. Energiinnehållet kan sedan

multipliceras med ett pengavärde per MWh, för att få fram kostnad på respektive lass.

Ekvation (2) har använts för att beräkna det ungefärliga energiinnehållet per lass.

Beräkningar har utförts med fukthalt (standard) samt fukthalt (medel). Askhalt i procent, samt värmevärde i MWh/Ton, har konstant värde i dessa beräkningar. De variabler som ändras är vikt i Ton, samt fukthalt (standard) och fukthalt (medel).

4.4.1 Skillnad i MWh Grot

Skillnaden mellan Fukthalt (standard) och fukthalt (medel) i inmätt energi (MWh).

(Figur 5; Mätning av energiinnehåll i Grot. [MWh standard] representerar fukthalt (standard), [MWh Test] representerar fukthalt (medel)).

0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 120,0 140,0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

MWh

MWh standard MWh test

(33)

Nr Vikt (Ton) Fukthalt (standardprov) MWh standard Fukthalt medel MWh test

1 30,6 39,0% 88,4 33,7% 98,0

2 13,05 44,6% 33,5 49,2% 30,0

3 28 55,3% 54,2 54,8% 55,1

4 30,95 38,9% 89,7 34,6% 97,6

5 16,6 50,9% 36,5 52,9% 34,5

6 35,2 62,9% 52,6 62,1% 54,1

7 6,75 48,2% 15,9 50,0% 15,2

8 35,7 29,0% 124,2 27,1% 128,0

9 37,15 53,4% 76,1 55,5% 71,5

10 35,85 49,3% 82,0 55,9% 68,2

11 24,7 35,0% 77,3 28,2% 87,1

12 35,15 47,1% 84,9 46,6% 86,0

13 36,65 43,6% 96,1 39,3% 105,3

14 37,6 69,0% 42,8 69,4% 41,8

15 38,2 61,5% 60,2 66,0% 50,0

(Tabell 7; Skillnader i energiinnehåll i Grot mellan Fukthalt (Standard) och Fukthalt (medel).

4.4.2 Skillnader i MWh Bark samt Städbark

(Figur 6; Mätning av energiinnehåll i Bark. [MWh standard] representerar fukthalt (standard), [MWh Test] representerar fukthalt (medel)).

0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0 80,0 90,0 100,0

1 2 3 4 5 6 7

MWh

(34)

16 39,85 55,7% 76,3 57,5% 72,0

17 38,2 61,6% 60,0 62,7% 57,4

18 39,3 57,8% 70,4 61,3% 62,2

19 41,05 64,3% 57,9 62,7% 61,9

20 40,35 53,3% 82,8 53,8% 81,7

21 40,2 56,1% 76,0 49,4% 91,8

22 37,15 53,9% 75,1 53,3% 76,3

(Tabell 8; Skillnader i energiinnehåll i Bark mellan Fukthalt (Standard) och Fukthalt (medel)).

(Figur 7; Mätning av energiinnehåll i Städbark. [MWh standard] representerar fukthalt (standard), [MWh Test] representerar fukthalt (medel)).

23 37,15 57,7% 66,8 57,2% 67,8

24 40,7 62,2% 62,5 64,8% 56,2

25 40,2 62,2% 61,6 64,3% 56,6

26 38,15 60,5% 62,4 56,7% 70,9

27 35,45 71,8% 34,4 71,7% 34,7

28 34,95 70,4% 36,8 69,3% 39,0

(Tabell 9; Skillnader i energiinnehåll i Städbark mellan Fukthalt (Standard) och Fukthalt (medel)).

4.4.3 Total skillnad i energiinnehåll mellan Fukthalt (standard) och Fukthalt (medel)

0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0 80,0

1 2 3 4 5 6

MWh

(35)

4.5 Brister

De fel och brister som kommer att gå igenom i denna rapporten är iakttagna,

potentiella eller noterade under fuktbränslemätning vid KVV Djuped i Hudiksvall och bör inte nödvändigtvis vara applicerbara vid andra kraftvärmeverk.

4.5.1 Iakttagna brister

Här kommer de brister som är iakttagna att beskrivas, de förbättringar som bör införas för att lösa problemen redovisas i diskussionsdelen av denna rapport.

• Smutsiga provformar: Om smuts förekommer i formarna för fuktprover kan denna smuts ändra formens verkliga vikt, detta resulterar i att fuktproverna inte visar en korrekt fukthalt. Tester utförda på smutsiga formar har visat att

fukthalten kan öka med hela 2 % i förhållande till prov tagna i rengjorda formar.

Testerna är utförda enligt ekvation (3).

• Påsar med fuktprover tagna av chaufförer ligger öppna i väntan på invägning.

Detta betyder att dessa provet utsätts för de luftförhållanden som råder inne i provhytten, vilket oftast resulterar i att vatten från proverna avdunstar till omgivningen.

(Tabell 11; redogörelse för mängden vatten som avdunstat från öppna provpåsar vid mellanlagring).

• Vid invägning av prover före respektive efter ugnsbehandling registreras vikten omedelbart utan att låta vågen stabilisera sig självt till den nya vikten. Detta kan i vissa fall leda till en felaktig beräkning av fukthalten.

• Lappen som öronmärker fuktprovet ligger i provet vid mätning. Detta kan leda till en liten men felaktig invägning av provet, vilket i sin tur kan resultera i en felaktig beräkning av fukthalten.

• Vågen som väger fuktproverna har vid vissa tillfällen varit smutsig, detta kan resultera i en felaktig invägning av fuktproverna som i sin tur kan resultera i en felaktig beräkning av fukthalten (denna iakttagelse är bara en notering och bör inte ha en särskilt stor inverkan på resultatet).

bränsle exponering

(h) vikt vid

invägning vikt vid

utvägning fuktavgång fuktavgång Grot 6 timmar 0,453 Kg 0,447 Kg 0,006 Kg 1,3%

Bark 6 timmar 0,422 Kg 0,417 Kg 0,005 Kg 1,2%

(36)

(37)

5. Diskussion

5.1 Proveldning

En utvärdering av resultaten av proveldningen finns i bilaga nr 1.

5.2 Val av provtestvolym

Enligt svensk standard (SS 187113 som beskrivs i teoridelen av denna rapport), skall prov från lass innehållande 30 Ton eller mer innehålla minst 50 liter biobränsle för att få en acceptabel noggrannhet på fukthalt. Detta är, tidigare också beskrivits i metod delen av denna rapport inte möjligt. Enligt (Hägg, 2008) är en annan metod att använda mindre del provmaterial (ca 8 liter). Detta medför en minskad noggrannhet i det uppmätta bränslet men ökar den praktiska utföringsförmågan av fukthaltsprover. Om det antas att noggrannheten i fukthalt är densamma mellan volymen taget vid KVV Dåvamyran (Hägg, 2008) och proven tagna till denna rapport, kan vi konstatera att noggrannheten hos fuktproverna är acceptabla och att dessa kan användas för jämförelse med Fukthalt (standard) som idag används vid KVV Djuped.

5.3. Provmätningstiden

Fukthaltsprovtagningen gjordes mellan den 14:e februari och den 25:e april.

De flesta proverna har tagits under månaderna mars (13 st) och april (13 st) och bara 2 prover har tagits i februari, detta kan ha en påverkan på fukthalten i materialet, då snösmältning ägt rum under de senare delarna av mars och hela april och därför

ackumulerats i de högar som legat ute på landsbygden. Detta kan förklara varför prov 1- 13 har en lägre fukthalt i snitt jämfört med prov 14-28.

Hänsyn har heller inte tagits till hur biobränslet lagrats ute i skog och mark. Enligt (Andersson, 2008) är fukthalt i lagrade biobränslehögar direkt kopplad till hur de är lagrade, avrinning, solinstrålning och vindpåverkan är direkta påverkande faktorer.

Denna information har inte varit känd och har därför inte tagits med i denna rapport.

5.4 Jämförelser mellan fukthalter

Som kan ses av resultaten av fukthaltsmätningarna ses ett tydligt samband mellan Fukthalt (standard) och fukthalt (medel). Inga prover visar extrema skillnader i fukthalt, högst ligger prov nr 11 på 6,8 % skillnad i fukthalt och lägst ligger prov nr 27 på 0,2 %.

Detta tyder på att den fukthaltsanalys som idag görs vid Djuped är relativt nära en acceptabel noggrannhet, men att förbättringar kan utföras för ännu noggrannare mätningar av fukthalter.

(38)

5.5 Diskussion av avvikelser

De avvikelser som presenterats i resultatdelen visar att det sammanlagda medelvärdet av avvikelser för Fukthalt (standard) och Fukthalt (medel) är 0,2 % och kan därmed

försummas. Avvikelsen mellan Fukthalt (standard) och Median är något högre, 0,4 % men kan fortfarande försummas på grund av den låga differensen mellan proverna. Att avvikelserna har låga differenser kan tolkas som att fuktprovtagningen som idag är implementerad vid KVV Djuped är relativt exakt över en längre tidsperiod (ca två månader). Men det är viktigt att poängtera att summan av dessa avvikelser inte visar hur stora skillnaderna är per biobränslelass. Dessa kan fortfarande variera flera procent.

5.6 Skillnader i energiinnehåll

Skillnaderna i energiinnehåll mellan fukthalt (standard) och fukthalt (medel) i varje lass ger en tydligare bild över hur viktig noggrannheten i uppmätt fukthalt måste vara för att rätt pris skall kunna sättas på varje inkommande lass.

5.7 Brister

De brister som är iakttagna under den period då testprovtagning gjorts av fukthalt, kan svara för en del av de skillnader i fukthalt som dokumenterats. Det bör sägas dock att, även om dessa brister åtgärdas, kan fel fortfarande uppstå kring fuktprovtagning.

5.7.1 Systematiska fel/brister

Med systematiska fel menas fel eller brister som görs så ofta att de så gott som alltid visar högre eller lägre värden än det sanna värdet. Dessa fel/brister kan vara mycket svåra att upptäcka.

Enligt SS17 71 13 (SS187113, 1998)) uppstår de främsta systematiska felen när:

• ”Prov tas från en icke representativ del av bränslemängden, t.ex. från den ena sidan av en bandtransportör.

• ”Prov som tas ut på sådant sätt att det inte blir representativt för det material som befinner sig i provtagningskanalen, t.ex. genom att man använder en

provtagningsanordning som är för liten för att större styckestorlekar skall kunna komma med eller genom att prov tas ut från en yta som är utsatt för värme, vind eller nederbörd.”

För att undvika systematiska fel bör provtagningen ske på samma sätt eller så likt som möjligt som standard (SS 18 71 13) beskriver.

De systematiska ”fel” som iakttagits är främst gällande urvalet av fuktprovsmaterial.

Den sönderhackade grot som anländer vid KVV Djuped är ofta ojämnt sönderdelad.

Detta resulterar i att när fuktprover hämtas upp från en nytippad grothög, får de största

(39)

5.7.2 Slumpmässiga fel

Är fel som slumpmässigt förekommer, dessa fel kan inte korrigeras men kan utjämnas genom att fler prover tas med samma premiss. Exempel på slumpmässiga fel kan vara att prov vägs på en våg som inte är rengjord och därför visar en högre vikt än den verkliga vikten.

Slumpmässiga fel undviks lättast genom att en väl införd rutin är implementerad och att information om denna rutin går ut till alla berörda parter som har hand om

provtagningarna.

Smutsiga provformar

Iakttagelser har gjorts vid flera tillfällen på mycket smutsiga provformar. Detta är potentiellt ett stort problem och måste åtgärdas då smutsen i dessa formar ökar vikten på provformen och förvränger fukthaltsresultatet av den tilltänkta fuktmätningen.

Nämnas bör dock att problemet inte är okänt för personal på plats, och många gånger rengörs formarna innan nya prov läggs i.

Lösningsförslag: Se till att provformarna är rengjorda innan nya prover läggs i dessa formar.

Påsar ligger öppna i väntan på invägning.

Med tanke på att tiden påsarna ligger och väntar på invägning kan vara flera timmar kan proverna potentiellt förlora stora mängder fukt till omgivningen. Enligt de tester som presenteras i resultatdelen av denna rapport kan upp till 1,3 % av den totala vikten försvinna i form av avdunstning från provpåsen.

Om det antas att provet har en fukthalt på 60 %, kommer provet att ha förlorat 0,5 % (enligt ekvation (3)) i fukthalt vid mellanlagringen.

Detta är ett relativt lågt värde men kan bli ett problem på sikt som kan kosta stora summor för energiverket. Om problemet kvarstår.

Påsarna har även visat sig gå sönder vid tillfällen vilket också kan påverka fukthalten negativt.

Lösningsförslag: Påsar som inte blivit vägda får under inga omständigheter ligga öppna så fukt kan ta sig ut/in från materialet. Trasiga påsar bör kasseras omedelbart och inte användas.

(Bild 2; Redogörelse för hur fukt avdunstar i olika steg, avdunstning i

(40)

Stabilisering av våg

Den våg som används vid Djuped för att väg fuktprover är mycket känslig för

vibrationer. När personer eller fordon rör sig runt kuren kan detta få vågen att visa fel värde. Detta bör personalen som väger fuktproverna vara medveten om och bara registrera vikter på prover när vågen är stabil. En notering är att viktskillnaden mellan stabilt läge och instabilt läge är låg och bör inte ha en markant innebörd på den totala vikten.

Lösningsförslag: innan registrering av fuktprovvikten tas, bör vågen stabiliseras i minst 3 sekunder. Samt bör inte någon röra sig för mycket inne i hytten, detta pga. Att vågen är mycket känslig och reagerar på vibrationer i golvet.

Streckkod

Denna iakttagelse är bara en notering och bör inte ha en särskilt stor inverkan på resultatet, eftersom streckkodspapperet har en låg vikt (mindre än 1 gram).

Smutsig Våg

Denna iakttagelse är bara en notering och bör inte ha en särskilt stor inverkan på resultatet, vågen måste vara mycket smutsig om den skall börja visa felaktiga värden.

5.7.3 Potentiella brister

Här beskrivs brister som inte är iakttagna men som kan förekomma.

• Invägda fuktprov som väntar på att matas in i ugnen måste behandlas mycket varsamt, om spill förekommer från dessa prover kan provet att ha en lägre vikt vid torrinvägningen efter ugnstorkningen. Detta kan leda till en felaktig

fukthaltsberäkning.

Lösningsförslag: Om spill förekommer mellan den första och den sista invägningen, måste detta rapporteras till lämplig personal och provet måste göras om på nytt.

• När fuktproverna är uttagna från ugnen måste dessa vägas in omedelbart. Om detta inte sker kan proverna återfuktas på grund av provrummets högre

luftfuktighet kontra provernas låga materialfuktighet (som efter ugnsbehandling bör var 0 %).

Lösningsförslag: Vägning av tort provmaterial från ugnen bör tas omgående för att minimera återfuktning.

(41)

Efter intervjuer gjorda med personal och leverantörer har några kriterier för en modernisering av fukthaltsprovningen vuxit fram.

• Fukthalten i proven bör bli mer exakt uppmätt.

• Den nya metoden bör inte ta för lång tid att utföra.

• Proverna får inte väga för mycket, med tanke på att chaufförerna som tar proven måste ut och in ur en lastbil måste det vara lätt att få med sig dessa prover.

• Proven bör inte vara för stora då de kommer att ta upp plats vid mellanlagring.

• Proven bör representera hela det inkommande lasset.

• Proven skall i slutändan torkas i samma formar som i nuläget används.

• Investeringskostnaden bör vara så låg som möjligt.

• Metoden bör minimera risken för att slumpmässiga och rutinmässiga fel görs Den metod som utvecklats med hjälp av personal vid Värmevärden skall

förhoppningsvis uppfylla dessa kriterier.

Den nya metoden baserar sig på den metod som presenterats i denna rapport med tanke på den provmängd som används.

Denna nya metod går till på följande sätt. Chauffören anländer till Djuped, där

invägning sker som vanligt, därefter tar leverantören med sig en 15 liters hink med ett lufttätt lock som finns inne i mätkuren. Bränslet i lasset tippas på designerad plats varefter chauffören tar med sig hinken och går runt högen för att plocka upp bränsleprover motsvarande cirka halva hinkens volym, på detta sätt får provet en representativ del av hela den tippade högen.

När hinken väl är fylld försluts denna med lock och tas med tillbaks till testkuren för registrering (där även streckkoden för provet skrivs ut). Hinken ställs på mellanlagring fram till den tidpunkt då personal från Värmevärden har tid att hantera proverna.

Hanteringen går till så att hinkarna spänns fast i en långsamt roterande omblandare bestående av en lågväxlad elmotor, hinkarna roterar i ca en minuts tid varefter materialet i hinkarna bör vara helt omblandat.

Hinkens lock tas av och de provformar som idag används vid torkning förs ner i hinken för att fyllas av det nu helt omblandade fuktprovsmaterialet, varefter invägning,

torkning, utvägning samt utregistrering sker som vanligt.

Den utarbetade metoden bör minimera risken för att fukthaltsproverna påverkas av yttre omständigheter, så som till exempel avfuktning till omgivningen. Provhinken blir heller inte för tung då bara halva hinkens volym används för provmaterial.

Anledningen till att bara hälften av volymen skall fyllas upp är att provmaterialet måste ha utrymme att blandas om inuti hinken.

5.9 Automatiserade lösningar

Även om åtgärder görs för samtliga brister nämnda i denna rapport, kommer troligtvis inte detta att lösa hela problemet gällande fuktprovtagning. Då manuella provtagningar involverar människor, blir det mycket svårt att frångå slumpmässiga fel och brister helt.

Detta kan lösas genom att implementera automatiska system i processen. Dessa system avlägsnar de slumpmässiga felen helt och hållet.

Vissa kriterier måste dock uppfyllas.

(42)

• Systemet skall kunna monteras inne i provkuren (eller i den direkta närheten av provkuren).

• Systemet får inte vara skrymmande.

Arbetet gjort av (J. Nyström, 2003) går igenom flera olika typer av automatiska fukthaltsmätningssystem.

De flesta automatiska system som idag finns på marknaden är testade för olika typer av biobränslen och har visat sig ha en SEP (Standard Error of Performance) på bara någon procent. Vilket betyder att instrumenten är exakta ner till 1-2 % marginal av fukthalten.

Efter studier gjorda kring automatiska inmätningssystem kommer tre olika system att presenteras, samtliga skall kunna mäta snö och is efter (kalibrering av dessa faktorer är gjorda) (J. Nyström, 2003).

NIR (near infrared spectroscopy)

Mäter de reflektioner av infraröd strålning som sänds ut av en diod, beroende på vilken typ av massa ljuset träffar absorberas olika mängder energi, denna energi mäts av en värmekamera som sedan kalkylerar hur mycket fukt en viss typ av bränsle innehåller.

NIR är den idag populäraste automatiska fuktmätningssystemet, kan inom några sekunder mäta upp fukthalten, har vanligtvis en låg SEP (ligger mellan 0,3 – 7 %).

Nackdelarna är att systemet bara fungerar för flöden det vill säga att systemet måste installeras över ett transportband. Detta är ett problem för KVV Djuped som vill ha en stationär mätning av inkommande lass. En annan nackdel är att systemet bara fungerar för kalibrerade bränslen, så om en ny typ av bränsle skulle användas utan att kalibrering av systemet sker, kommer fel fukthalter att mätas (J. Nyström, 2003).

Med tanke på dessa nackdelar har vidare utvärdering kring NIR metoden inte gjorts och ingen prisuppgift har tagits fram.

NMR (Nuclear Magnetic Resonance)

I ett magnetiskt fält uppför sig olika material olika, väteatomer uppför sig som små magneter när de påverkas av ett elektromagnetiskt fält. Beroende på hur mycket energi som sänds ut av det elektromagnetiska fältet ställer sig väteatomerna i olika vinklar, dessa vinklar kan sedan detekteras med hjälp av NMR spektroskopimetoden för att kalkylera ett ämnes fukthalt (J. Nyström, 2003). Metoden har testats vid ett sågverk i Norge (J. Nyström, 2003).

Fördelarna med metoden är att den kan användas på små volymer av stillastående material, vilket passar KVV Djupeds kriterier. Metoden har även en hög SEP noggrannhet (0,3 %).

(43)

Metoden har fördelearna att den kan mäta små kvantiteter bränsle (vilket passar in på KVV Djupeds kriterier), har en låg SEP (runt 2 %) (J. Nyström, 2003), metoden har även fördelen att den teoretiskt kan användas för flera olika typer av biobränslen (Cano, 2009).

Efter intervjuer med Erik Oden vid Mantex, är investeringen kring deras produkt låg (runt 900 000 SEK), dock har systemet inte gjorts redo för Grot, men är under

utveckling, Enligt Erik Oden skall denna teknik även kunna mäta snö och is men enligt (Cano, 2009) är detta fortfarande under utveckling.

Med tanke på att systemet kan mäta material taget direkt från lastbil, den korta

fuktmätningstiden (2 minuter) samt den ”låga” investeringskostnaden gör denna metod till den mest tillämpbara för KVV Djuped.

Tester och eventuella investeringar kring denna metod bör självklart göras först när produkten är utvecklad för att kunna mäta samtliga typer av biobränsle som

förekommer vid KVV Djuped.

(44)

(45)

6. Slutsats

Efter utförda tester och provbränningar kan det bekräftas att Djupeds kraftvärmeverk har problem med inmätningen av fukthalter på enskilda lass.

Energiinmätningen som görs över en längre tid har dock väldigt god noggrannhet.

Större hänsyn måste tas vid energiberäkningar av frusna lass. D.v.s. beaktande måste tas för fasförändringarna i den snö och is som kan förekomma i leveranserna.

En lösning på dessa problem kan vara att införa en noggrannare manuell metod för fuktprovtagning, samt att de brister som iakttagits åtgärdas med hjälp av utförligare anvisningar av fuktprovtagningar till berörda parter, det vill säga leverantörer av bränsle till Djuped samt de anställda på plats.

Avtalen med leverantörer bör göras om för att ta hänsyn till fasförändringarna i snö och is.

Trots att det idag finns automatiska metoder för att mäta fukthalt i biobränslen, har författaren av denna rapport dragit slutsatsen att dessa inte uppfyller de kriterier eller är tillräckligt utvecklade för att idag kunna ersätta manuell provtagning.

Dock bör det nämnas att den dual x-ray teknologi som beskrivits i diskussionsdelen av denna rapport troligtvis kommer att möta de kriterier som Värmevärden ställt på automatiska provanordningar, när denna kan mäta samtliga typer av bränsle som används vid Djuped.

(46)