Inblandning av rötad gran och lövvedsspån vid pelletering i pilotskala

Transkript

1 Inblandning av rötad gran och lövvedsspån vid pelletering i pilotskala - Effekt på bränslekvalitet Elisabeth Rundkvist Examensarbete 20 p Handledare: Mehrdad Arshadi Civilingenjörsprogrammet i Energiteknik vid Umeå Universitets Teknisk högskola. (löpnr. som tilldelas) Utfört vid BTK/SLU

2 Abstract Sawdust from decayed spruce wood and birch was examined in order to evaluate if it could be used as raw material in pelletizing. The purpose was to examine the influence of rotwood and birchwood, in different mixtures, on the quality of pellets. Bulk density, durability and fines were examined for the produced pellets. Also the total extractive content, fatty and resin acids were analyzed. The investigation was performed as a 20 credit work (Master of Science in engineering, energy engineering at TFE Umeå University) and at the unit of Biomass Technology and Chemistry BTK/SLU in Umeå. The pelletizing was done as a part of the Pellet platform program. The pelletizing was performed with a SPC PP300 pellet press at BTC. An experimental design was established from the ingoing factors; raw material composition, the raw material moisture content and steam addition. The design was performed as a screening of a large scale factory project. The result of the design was sixteen different mixture points (with centre and limit points) and four replicate points. The responses bulk density, durability, fines, extractives and press current were evaluated with the help of multiple linear regression analyses. Bulk density and durability were both highly correlated to raw material moisture content. The bulk density varied between kg/m 3. All of the mixtures fulfilled the demands for bulk density of class I pellet. Pellet durability varied between % and fines between 0,4-1,4 % of the total weight. Percentage of fines in class I pellet should be < 0,8. All the mixtures satisfied this demands, except for mixture 1, 5, 9 and 15. Mixtures including rotwood and birchwood had, shown in this investigation, abilities to give first class pellet fulfilling demands for bulkdensity, durability and fines. Moisture content in the mixtures, higher than 10 %, gave a better warranty to be class I. Sawdust from decayed spruce wood was shown to contain lower amounts of fatty and resin acids which could indicate similarities with matured and stored sprucedust. Oxidation of resin acids during pelletizing could be shown. Keywords: Bioenergy, biofuel quality, principal component analyses, pellet, experimental design 1

3 Sammanfattning Inom detta arbete undersöktes om rötskadad granspån och lövvedsspån kunde användas som råvaror vid pelletering. Syftet var att undersöka vilket inflytande rötad granspån och lövvedsspån, i olika blandningar, skulle ha på pelletskvaliteter. Bulkdensitet, hållfasthet och finfraktion analyserades för producerad pellets. Även innehållet av extraktivämnen undersöktes. Undersökningen utfördes som ett 20p examensarbete (civilingenjörsprogrammet energiteknik TFE Umeå universitet) vid enheten för Biomassateknologi och kemi (BTK) SLU, Umeå. Pelleteringsförsöket gjordes inom ramen för forskarprogrammet Pelletsplattformen. Pelleteringen utfördes vid BTC med en SPC PP300 pelletspress. En experimentell design utformades utifrån de ingående faktorerna; råmaterialsammansättning, råmaterialets fukthalt och ångbehandling. Designen skulle utföras som en screening inför ett storskaligt fabriksförsök. Resultatet från designen var sexton olika blandningspunkter (med centrum- och gränspunkter) samt fyra upprepningspunkter. Responserna bulkdensitet, hållfasthet, finfraktion, extraktivämnen och strömförbrukning utvärderades med hjälp av multipel linjär regression. Bulkdensitet och hållfasthet var båda starkt beroende av råmaterialets fukthalt. Bulkdensiteten varierade mellan ca kg/m 3. Samtliga blandningar uppfyllde kraven för klass I pellets vad gällande bulkdensitet. Hållfastheten varierade mellan ca % och finfraktion mellan 0,4-1,4 % av totalvikt. För att vara klass I pellets bör finfraktionen vara < 0,8. Alla blandningar uppfyllde detta krav, med undantagen blandning 1, 5, 9 och 15. Inblandning av rötad granspån och lövvedsspån har under den här undersökningen visat sig uppfylla krav för klass I pellets vad gällande bulkdensitet, hållfasthet och finfraktion. En högre säkerhet gav en fukthalt på över 10 % i spånblandningarna. Rötad granspån visades innehålla mindre mängder av fettsyror vilket kan indikera att det liknar moget och lagrat granspån. Oxidation av hartssyror under pelleteringsprocessen kunde också påvisas. Sökord: Biobränsle, skogsenergi, bränsle sortiment, pellets, experimentell design. 2

4 Innehållsförteckning ABSTRACT... 1 SAMMANFATTNING... 2 INLEDNING... 4 PROJEKTSTRUKTUR... 4 PROJEKTSYFTE... 4 PROJEKTMÅL... 4 ÄMNESBAKGRUND... 5 MATERIALBAKGRUND... 6 Trädets tillväxt och uppbyggnad... 6 Trädets kemiska sammansättning... 6 Barkens inverkan... 7 Mikrobiell aktivitet... 8 Lagring... 8 MATERIAL... 9 RÅMATERIAL... 9 FÖRBEHANDLING AV MATERIAL... 9 METODER EXPERIMENTELL DESIGN PELLETERING/FÖRSÖKSBESKRIVNING Pelletsanläggning Pelletering och provtagning RESPONS MÄTNING Strömförbrukning Finfraktion Bulkdensitet Hållfasthet Fukthalt Analys för mikrobiell aktivitet Analys av fett- och hartssyror RESULTAT Strömförbrukning Finfraktion Bulkdensitet Hållfasthet Fukthalt Samverkansresultat Kutter Rötskadad granspån Lövvedsspån Mikrobiell aktivitet Total mängd extraktivämnen Fett- och hartssyror DISKUSSION SÄRSKILDA SVÅRIGHETER ELLER AVVIKELSER REKOMMENDATION/FRAMTIDA STUDIER TACK TILL REFERENSLISTA BILAGA BILAGA BILAGA BILAGA

5 Inledning Projektstruktur Detta projekt genomfördes och finansierades inom ramen för Pelletsplattformen, ett befintligt industriforskarprogram i samarbetet med Biomassateknologi och kemi (BTK), Sveriges Lantbruksuniversitet (SLU). Finansiärer var Energimyndigheten (STEM), Pelletsindustrins Riksförbund (PiR), SLU, pelletsproducenter och leverantörer. Lantmännen Agroenergi AB i Malmbäck levererade allt råmaterial till försöket. Projektsyfte Det här projektet hade som syfte att undersöka om rötskadad obarkad gran samt lövvedsflis kan användas som råvaror i pelletstillverkningen och optimera processparametrarna för bra pelletskvalitet och lagringsegenskaper. Undersökningen var ett pilotförsök, som utfördes som en screening, inför ett kommande storskaligt optimeringsförsök vid Lantmännens fabrik i Malmbäck där även lagringsstudier kommer att ingå. Projektet utfördes vid Biobränsletekniskt Centrum (BTC) i Umeå. Genom att försöket utfördes på BTC gavs en högre flexibilitet med större variationsmöjligheter i försöksdesignen och under ordnade kontrollerade former, än om försöket utförts i industriell skala. Projektmål Projektets mål var att kunna använda obarkad rötskadad granspån och lövvedsspån som pelletsråvara vilket främjar en mer hållbar utveckling genom att effektivt utnyttja all skogsråvara. Projektet skall försöka utröna om en inblandning av rötskadad granspån i pelletsproduktion kunde ge en första klassens pellets (Bilaga 1) vad gällde bulkdensitet, hållfasthet och finfraktion. 4

6 Ämnesbakgrund Pellets är ett förnyelsebart biobränsle som är koldioxidneutralt, genom att träd tar upp koldioxid under hela sin livstid. Pellets är en förädlad form av restprodukter från sågverk-, trä- och massaindustrin. Pelletens fördelar är att de är homogen i avseendet storlek, form, struktur och värmevärde. Pellets har en hög densitet vilket medför att det tar upp mindre plats, är lättare att lagra och transportera, har låg fukthalt och bra effektivitet vid förbränning. Bränslepellets av träråvaror har sitt ursprung i foderbranschen med traditionellt tillhörande processparametrar och tekniker. Men initiativ tas mer och mer för att förbättra kunskapen om olika processparametrarnas inverkan, lagringsförhållanden samt materialsammansättningarnas påverkan på pelletskvalitet. Med den stadigt ökande användningen av bränslepellets följer en ökad konkurrens om råvaror såsom sågspån och kutterspån, främst från gran och tall. Råvarutillgångar begränsas främst av träförädlings-, massa- och skivindustri samt av bränsletillverkning vid framställning av etanol. Genom detta begränsas en fortsatt expansion av pelletsindustrin. Det är därför av stor vikt att studera nya råvaror som t.ex. rötskadad barrved och lövved. Virkesförråden i skogen ökar med jämna steg och så även mängden rötskadad ved. Den årliga avverkningen i Sverige är mindre än tillväxten (Skogsindustrins faktasamling, 2006). Ungefär 14 procent av de granar som avverkas vid gallring och slutavverkning kan förväntas vara angripna av rotröta. Det framgår av en analys gjord på material från Riksskogstaxeringen Andra undersökningar (Stenlid & Wästerlund, 1986 samt von Euler & Johansson, 1983) bedömde att % av alla Sveriges granar är angripna av rotröta. Andelen rötade träd har ökat något under de senaste 20 åren (Skogforsk rapport nr 13). Skogsägare vill ha avsättning från bland annat stormskadad skog samtidigt som pelletsindustrin letar efter nya alternativa råvaror. Det skulle vara ett stort framsteg om den rötskadade veden kunde tas till vara och förädlas till bl.a. pellets. I dagsläget är det inte vanligt att massaindustrin använder sig av rötskadad massa i större skala. Massaveden skall uppfylla en del kvalitetskrav annars nedklassas den och orsaker till nedkassering kan vara röta eller små dimensioner. Att använda och tillvarata rötskadad ved till pellets skulle främja en mer hållbar utveckling inom energianvändning. Genom att flisa rötveden med barken tar man även bort ett delsteg, avbarkning, i processen. 5

7 Materialbakgrund Av Sveriges 41 miljoner hektar land består 23 miljoner hektar av skog. Av skogen är ca 39 % tall och 41 % är gran. Lövskog är vanligare i södra Sverige. Björk är det vanligaste lövträdet i Sverige. Trädets struktur och sammansättning är av komplex natur. Trä är inget homogent material på grund av dess kemiska struktur som varierar mellan yttre och inre ved samt från rot till topp. Faktorer som påverkar biomassans fördelning i de olika trädslagen är t.ex. beståndsålder, bonitet och klimat (Lehtikangas, 1999). Trädets tillväxt och uppbyggnad Träd omvandlar genom fotosyntesen koldioxid med hjälp av solenergi till syre och kolhydrater. Kolhydraterna hjälper trädens tillväxt och medför att träden lagrar kol. Av trädets torrsubstans är ca 50 % bundet kol (Holmbom & Ekman, 1996). Barrträd växer både på höjden (toppskott) och på bredden (växer ut mer ved och mer bark). Löv- och barrträd har i princip samma uppbyggnad (Figur 1). I centrum av trädstammen ligger märgen som har märgstrålar som löper genom alla delar av veden. Veden består av två delar, kärnved och splintved, och har ett antal årsringar. Ved består av långsträckta celler i stammens riktning förenade via öppningar. Transport av vatten från mark sker via splintvedsdelen. Utanför stamveden tar barken vid med ett inre och ett yttre skikt. I innerbarken går saven (näring från blad och barr) ner till stammen. Mellan veden och barken ligger kambiet som är trädets tillväxtskikt. Figur 1. Figuren visar stamkonstruktionen i en gran. (bild från Britannicas hemsida och figurtext från Holmbom & Ekman, 1996) Vid en viss ålder upphör livsfunktionerna i parenkymcellerna i stammens mitt och därav bildas kärnved som ökar ju äldre trädet blir (Holmbom & Ekman, 1996; Dahlgren, Wistrand & Wiström, 2004). Trädets kemiska sammansättning Huvudkomponenterna i trä är cellulosa, hemicellulosa, lignin och extraktivämnen. Cellulosan består av långa kedjor av glukosmolekyler. Cellulosan omges av hemicellulosan och tillför träfibern dragstyrka och smidighet. Hemicellulosan består av glukos men även andra enkla sockerarter. Cellulosan och hemicellulosan är kolhydrater. Lignin bildas av fenolpropanenheter och är ett vedämne som binder ihop cellulosafibrerna och tillför mekanisk styrka till veden. Extraktivämnen består av olika kemiska föreningar mestadels terpener, fetter och fenoler (Lehtikangas, 1999). 6

8 Trämaterialets huvudkomponenter består till största delen (ca 99 % av den kemiska sammansättningen) av 3 element; kol, syre och väte, för jämförelse av fördelning mellan av dessa element i barrträd respektive lövträd (Tabell 1). Resterande består av kväve (N) och ämnen som bildar aska (Ca, K, Mg och Si). Tabell 1. Tabellen visar den procentuella fördelningen av grundämnena kol, syre och väte i barrträd respektive lövträd. Grundämne Kemisk beteckning Barrträd (%) Lövträd (%) Kol C 51,4 50,6 Syre O 2 41,6 42,0 Väte H 2 6,1 6,2 Barkens inverkan Mängden bark varierar med höjden på trädet. Tjockast bark finns nederst i trädet och tunnare i toppen. Men på grund av att trädet blir smalare i toppen blir barkinnehållet högre uppåt mot toppen. Tallbark innehåller ca 52 % cellulosa och hemicellulosa, ca 40 % lignin och ca 4 % extraktivämnen. Jämförelsevis innehåller tallens stamved ca 68 % cellulosa och hemicellulosa, ca 28 % lignin och 3 % extraktivämnen. Barken medför en minskning av cellulosa och lignin men ökning av hemicellulosa och extraktivämnen. För gran består barken av cirka 56 % cellulosa och hemicellulosa, 36 % lignin och 4 % extraktivämnen. Granens stamved består av cirka 70 % cellulosa och hemicellulosa, 28 % lignin och 1 % extraktivämnen. Barken medför en minskning av cellulosa och hemicellulosa men en ökning av lignin och extraktivämnen. Generellt kan man säga att hemicellulosahalten för lövträd ligger något högre än hos barrträd. Men andelen lignin är oftast betydligt lägre i lövträd. Högre koncentrationer av lignin har positiv effekt på bindningsmekanismer under pelleteringsprocessen (Lehtikangas, 1999). Även andelen extraktivämnen har viss påverkan på bindningsegenskaper. 7

9 Mikrobiell aktivitet Ved kan brytas ned av mikroorganismer. Mikroorganismer kan uppdelas i mögelsvampar, blånadssvampar, rötsvampar samt bakterier. Mätningstekniskt indelas rötor efter konsistens (fastgrad), uppkomstsätt och färg (Virkesmätningsrådets kompendium, 2000). Konsistens indelas i: Anilinved: gråviolett ved som utgör förstastadium till rotröta och mörk skogsröta. Faströta: röta som i ofruset tillstånd vid tryck med kantigt hårt föremål gör samma motstånd som intilliggande frisk ved. Lösröta (mjukröta): röta som i ofruset tillstånd vid tryck med kantigt hårt föremål gör mindre motstånd än intilliggande frisk ved här inräknas även röthål. Uppkomstsätt indelas i: Skogsröta: röta som bildats i växande träd. Lagringsröta: röta som bildas i ved under lagring eller i ståndtorra träd. Brunröta: veden blir brun och spröd, cellulosan försvinner och ligninet ansamlas mer och mer, dock ovanligt i levande träd. Med hänsyn till färgen indelas rötor i ljusa och mörka. Av mikroorganismerna är det främst rötsvampar som bryter ned vedsubstans. Rötsvampar växer inne i veden och bryter ned vedfibrernas cellväggar. Rötsvampsangrepp kan delas upp i brunröta, vitröta och mjukröta beroende på hur de växer i träet, vilka substanser som angrips och hur det angripna materialet ser ut (Lehtikangas, 1999). Vid brunröta angrips cellulosa och hemicellulosa, materialet blir brunt ty ligninet blir kvar som rest. Vid vitröta blir materialet vitare än vanligt delvis beroende på att lignin tillsammans med cellulosa och hemicellulosa bryts ned. Mjukröta angriper främst cellulosa och hemicellulosa men i vissa fall även lignin vilket medför biologiska substansförluster. Svamparnas mycel växer ofta inne i vedfibrernas cellväggar varvid materialet blir brunt och mjukt. Rötsvampar tillfredsställer sitt kolhydratbehov genom att bryta ner cellulosa och hemicellulosa. Rötsvampar fordrar fritt vatten (vatten som ej är bundet i cellväggarna) och behöver fukthalter över fibermättnadspunkten dvs. över 23 % (30 % fuktkvot) för sporgroning och tillväxt. Rötsvampar kan växa vid temperaturer från 0-40ºC. Optimum vid 25-32ºC. Träd med 20 % eller mer fukthalt är den viktigaste faktor för risken att bli svampangripna (Eaton & Hale, 1993). Svamparna har låga krav på tillgång av syre. Lagring Lagring av lignocellulosiska material, såsom sågspån, gör att det förekommer temperaturstegringar, luktalstring och substansförluster. Under lagring uppstår risk för mögelsvamprelaterade sjukdomar och självantändningar i spån- och flishögar. Vedceller kan leva upp till ett år efter avverkning och under tiden börjar mikroorganismer leva av fett- och hartssyror vid 25-30ºC. Oxidation och nedbrytning av extraktivämnen såsom fett- och hartssyror är en av de mest betydande förändringar som sker vid lagring. Lättflyktiga och energirika ämnen minskar under lagring (Lehtikangas, 1999). 8

10 Material Råmaterial Materialet som användes under experimentet var detsamma som Lantmännen Agroenergi AB i Malmbäck normalt har i sin produktion med tillägget rötskadad granflis och lövvedsflis (mestadels björk men det kunde också finnas liten andel av andra lövträd såsom asp). Den 3/ ankom materialet från fabriken i Malmbäck i 15 stora säckar (totalt ca 5 ton) till BTC. Råvarorna var flisad rötskadad granved med barken kvar (från Gudrunstormen), flisad lövved, färsk gransågspån samt kutterspån (hyvlad). Förbehandling av material Den flisade löv- och rötveden revs ner i mindre bitar med hjälp av en riv med märket Lindner Micromat 2000 (Lindner-Recyclingtech GmbH, Spittal, Österrike) med 15 mm sållstorlek (Figur 2). Därefter maldes det ner ytterligare i storlek i kvarnen tillhörande SPC-pelletspressen med sållstorlek 6 mm. Detta för att underlätta både torkning och pelleteringsprocessen. Figur 2. Figuren visar översiktligt förbehandlingsprocessen av materialet för experimentet. Materialets fukthalt varierade mellan % vilket gjorde torkning nödvändig. Till detta användes en torkarvagn med påtvingad ventilation från en värmefläkt på 10 kw. Sedan gjordes blandningarna med hjälp av designschemat (Tabell 2) i en blandarvagn som hade inbyggda vågceller. Blandningarna säckades i väntan på pelleteringsexperimentet. För att finjustera fukthalten, efter kontroll av utgångsfukthalt, kunde en uppfuktning av blandningen göras genom att tillsätta vatten i blandarvagnen och låta blandningen stå minst 20 timmar. 9

11 Metoder Experimentell design De tillgängliga variationsparametrarna i materialegenskaper var blandningarnas fukthalt samt andelarna inblandad rötskadad granspån, kutterspån, lövvedsspån och färsk granspån. En annan parameter som kunde varieras vid experimentet var tillsats av ånga före press. Dessa parametrar var viktiga att ta i beaktning vid designutformningen av experimentet. Det traditionella sättet att närma sig blandningsproblem har varit att variera en parameter och hålla resten konstanta men detta medför ett för stort antal försök då det var många parametrar som skulle varieras i detta försöksexperiment. Genom den traditionella metoden att variera en parameter åt gången framkommer inte samverkanseffekten mellan de olika ingående parametrarna. Det statistiska beräkningsprogrammet Modde 8.0 (Umetrics AB, 2006) användes för att göra en design för pelleteringsförsöken. Se Bilaga 2 för teori bakom de regressionsbehandlingar programmet använder sig av. I programmet angavs vilka parametrar som kommer att varieras, i detta fall andelen rötved, kutterspån, färsk gransågspån samt lövved till olika blandningar där man även varierar fukthalten. Ett högsta och lägsta värde på andelen i % fastslogs för att ange lämpliga intervall. Modde gav slumpmässiga delförsök av materialet med gränsvärdespunkter och centrumpunkter. Med hjälp av Modde kunde sedan multivariata analyser utföras med hjälp av linjäriseringar så att man bland annat kan utforma beräkningsekvationer för prediktering av troliga resultat för en viss blandning. 10

12 Figur 3. Figuren visar grafiskt hur de 20 blandningarna var fördelade med gränsvärden, centrumpunkter och 4 upprepningspunkter (se nummer 17-20). Variationsparametrarna sattes konstanta på: Kutter: 0 och 20 % Lövvedsspån: 0 och 20 %, Rötskadad granspån: 0 och 30 % Ångtillsats: 2 och 6 kg/h Fukthalt: 9 och 12 % av torrsubstans Genom att dessa parametrar slumpmässigt varierades gavs även resulterande mängd färsk granspån, med värden mellan % av torr substans. Sammanlagt blev det 20 blandningar varav 8 olika råvarublandningar. Dessa varierades med avseende på fukthalt och ångtillsats (se experiment nr 1-16 i Figur 3 och Tabell 2), med gränsvärdespunkter och centrumpunkter, och 4 punkter med upprepningar (se experiment nr i Figur 3 och Tabell 2), detta för att få ett mått på spridning och repeterbarhet på modellerna i Modde. 11

13 Tabell 2. Schema för försöksdesign. Försöks Nummer Försöks Namn Kör ordning Fukthalt (%) Kutter (%) Lövvedsspån (%) Rötvedspån (%) 1 N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N Ånga (kg/h) Tabell 2 visar i vilken ordning samtliga försök skulle utföras, för att minimera risken för att systematiska fel skulle uppkomma, exempelvis om man utför upprepningspunkterna (försöksnummer 17 till 20) i tät följd av den punkt som upprepas. Alla procentuella värden blev angivna form av torrsubstans av totalvikt. 12

14 Pelletering/Försöksbeskrivning Hela tillverkningskedjan av pellets går i allmänhet igenom följande delsteg: avverkning avbarkning flisning invägning sållning grovmalning torkning lagring finmalning pulverseparering pelletering sållning lagring pelletsleverans Pelletsanläggning Press av typen SPC PP300 (Swedish Power Chippers) med maximal kapacitet på 300 kg/h med 2 roterande pressrullar och härdad stålmatris perforerad med 323 hål på 8 mm. Data för SPC-pressen: Nominell kapacitet: 300 kg/h Nominell motoreffekt: 30 kw Varvtal rullpaket (fast): 8,4x10 3 s -1 D inre matris: 410 mm Aktiv matrisbredd: 30 mm D pressrullar: 200 mm Presslängd: 55 mm Figur 4. Figuren visar pelleteringsförloppet med de olika steg materialet gick igenom till det att det hade blivit kyld pellets. Pelleteringsprocess vid BTC (Figur 4): manuell inmatning av färdig blandning för en vidare transport till silo. Vid siloinloppet satt en metallavskiljare i form av industrimagnet. Blandningen homogeniserades genom omröraren i silon. En transportskruv matade material till hammarkvarnen med ett såll på 4 mm. Mellan hammarkvarnen och pelletspressen kunde 110 C överhettad ånga tillsättas. Matningsflödet till pelletspressen kunde regleras mellan kg/h genom varvtalsinställning på matningsskruven, som mynnade i en kombinerad kaskadblandare och ångtub. Ovanför pelletspressen satt en utsug av dammpartiklar. Efter press fick färdig pellets kylas i kyltorn innan säckning eller lagring. 13

15 Pelletering och provtagning Varje delförsök startades efter att en lämplig arbetstemperatur och jämvikt hade uppnåtts. Antal provtillfällen per delförsök var 2, totalt 20 försök (20 blandningar) vilket gav totalt 40 pelletsprover och 40 spånprover. Provtiderna varierades mellan 2-3 minuter inom loppet av 20 minuter. Vid en del försök var produktionen ojämn med utebliven produktion under några tidsperioder för att sedan få en hög, snabb produktion direkt efter de uteblivna perioderna. Som en följd av detta gjordes anpassningar på mätningarna så att de togs i början av en sådan cykel med en period av hög produktion och en av utebliven produktion. Under experimentet mättes med hjälp av dataloggers pelletsproduktionens strömförbrukning, matristemperatur, ingående materialtemperatur samt ångtemperatur. Strömmen loggades med en Satellite-U, Mitec på 1 Hz frekvens och temperatur med en Testo på 0,1 Hz. Provtagningspunkter: två spånprov togs vid varje försök efter hammarkvarnen, innan ångtillsatsen, för bestämning av fukthalt samt mängden fett- och hartssyror. Två pelletsprover togs ut för varje försök för bestämning av pelletsegenskaper bulkdensitet, hållfasthet, finfraktion, fukthalt samt fett- och hartssyror. Provtagningspunkt för pelletsprover var efter nedsläpp från matris och innan kyltorn. 14

16 Responsmätning Strömförbrukning Strömförbrukningen loggades sekundvis och med hjälp av tidsintervallet för pelletsprovtagningen kunde medelströmförbrukningen och standardavvikelsen räknas ut. Med hjälp av dessa och tillsammans med invägd mängd producerad pellets kunde strömförbrukningen per kilogram producerad pellets beräknas. En ojämn produktion visade sig på strömkurvorna. Vid experiment där en jämn produktion förekom var även strömkurvorna jämna med små variationer. Men då intermittent produktion av pellets förekom gav den ojämna produktionen en hög amplitud på strömspikarna. Strömfaktorn Cv A kan vara ett mått på ojämnheter i pelletsproduktion (Larsson, Thyrel, Geladi & Lestander, 2007). Cv A = σ /µ, där σ är standardavvikelsen baserad på strömmätningarna varje sekund och µ är medelvärdet på pelleteringsströmmen under varje mätperiod. Finfraktion Andelen löst material, finfraktion, från pellets påverkar viktförluster, ger problem vid frammatning av material samt förbränningsegenskaper hos brännare. Lägre finfraktionsandel reducerar risken för dammexplosioner under pelletshantering och förbättrar lagringsförhållanden. Enligt Svensk Standard SS är den högsta tillåtna andelen finfraktion, mindre än 3 mm, 0,8 vikt-% för en klass 1 pellets, se Bilaga 1. Andelen finfraktion bestämdes genom att först väga in hela provet av den kalla pelleten. Därefter utfördes en omskakning av pelletsprovet på ett 4 mm såll och sedan vägdes pelleten igen. Viktförlusten angav finfraktionen för provet i procent. Bulkdensitet Med pelletsbulkdensitet menas skrymdensitet för pellets. Test av pelletsbulkdensitet utfördes enligt Europastandard CEN 2005 med ett test per prov. En hink med volymen 6,1 liter användes och pellets hälldes rikligt över behållare för att sedan släppas från ca 10 cm höjd med 3 upprepningar. Sedan avdrogs med rakt tillhygge överskottet över hinkens överkant. Massan på innehållet dividerat med den kända volymen angav bulkdensiteten i enheten kg/m 3. 15

17 Hållfasthet Två pelletsprover på 500 g vägdes in och hälldes ner i en O-tester av märket Simon Heesen som snurrar totalt 500 varv under ett 10 minuters intervall. Efter att ha tömt ut proverna på ett såll med storlek 3,7 mm vägdes de båda proverna igen. Viktminskningen dividerat med totalt invägt prov angav hållfastheten för provet. Tumbling can ASAE metod kallas detta test generellt. Hållfastheten är kanske den viktigaste aspekten i pelletskvalitet. Med hållfasthet menas förmågan att stå emot påfrestningar vid hantering och leverans utan att sönderdelas (Payne, Rattink, Smith & Winowiski, 1982). Fukthalt Enligt standardiseringskommissionens (i Sverige) metod SS , som bestämmer fukthalt i analysprov från biobränslen och torv. Fukthalten bestämdes både på blandningarna före behandling samt på kylda pellets. Analys för mikrobiell aktivitet Prover för mikroskopering av rötflis togs ut direkt vid ankomst. Sammanlagt 6 provpåsar innehållande ca 1,5 liter rötad granflis. Flisen fick förvaras fryst ( 18 C) för att all biologisk aktivitet skulle stanna av och inga nya infektioner skulle vara möjliga. Proverna skickades till Trätek/SP i Stockholm för analys. Vid mikroskopering uttogs sex flisprover av olika storlek (mellan 2 10 cm långa; 0,5 2 cm tunna; 1-5 cm breda), slumpmässigt från varje påse. Från varje flisprov togs ett flertal tvärsnitt och longitudinella snitt, ca mikrometer. Därefter infärgades proverna. Rötsvampar och bakteriers olika sätt att bryta ner vedens beståndsdelar skiljer sig från varandra. Genom detta blev det möjligt att med hjälp av ljusmikroskopin bestämma vilka organismer som hade varit aktiva i nedbrytningsprocessen. Snitten undersöktes i ett genomljusningsmikroskop med förstoringar upp till 600 gånger. Identifieringen av de olika svamptyperna utfördes för att fastställa om flisen hade angripits av röta. Analys av fett- och hartssyror Vid analys av fett- och hartssyror genomfördes ett antal delsteg innan GC/MS-mätning. Delstegen bestod av torkning, extrahering, tvättning, torkning, stabilisering, invägning, förtvålning, omvandling till eter och sedan till fria syror och torkning. GC/MS är en instrumentell metod med en detekterande masspektrometer (MS) tillsammans med en gaskromatograf (GC) (Arshadi, Nilsson & Geladi, 2007). Med hjälp av temperaturstyrning gavs en separation av ämnen. Ett ämnes löslighet och polaritet bestämde retentionstiden, som var ett mått på hur snabbt ett ämne rörde sig. Föreningarna identifierades med hjälp av masspektra utifrån fragmenteringsmönster och retentionstiden. Förhållanden mellan ämnen uppskattades genom toppytorna från kromatografin. För utförligare beskrivning av metoden se Bilaga 3. 16

18 Resultat För att bättre kunna följa resultaten finns både ordlista och beståndsfigur för blandningar (Figur 5). Andel [%] Röt Löv Kutter Granspån Blandning Figur 5. Staplarna visar de olika blandningarnas träsorter vid försöken. Ordlista för resultatfigurer: Faktorer Responser Löv= Lövspån mestadels björk Hål= Hållfasthet Röt= Rötskadad granspån Bulk= Bulkdensitet Kut= Kutterspån Fin, Fines= Finfraktion/smul Ång= Ångbehandling Ström/kg= Strömförbrukning per kilogram Fett= Andelen extraktivämnen producerad pellets Mat= Matristemperatur StCv= Amplitud i strömkurvor Moi= Fukthalt I kommande resultatgrafer förekommer korrelationsfaktorerna R 2 och Q 2. Q 2 utför prediktering av nya data (underskattar godtyckligheten med anpassningen) medan R 2 beräknar anpassningen av modellen (överskattar anpassningen av modellen). Den ligger vanligtvis mellan 0 och 1. Men den kan även vara negativ för väldigt dåliga modeller. En perfekt modell har värdet nära 1,0 på både R 2 och Q 2. En bra modell har ett Q 2 -värde större än 0,5 och en skillnad mellan R 2 och Q 2 som inte överstiger 0,3 (Myers & Montgomery, 2002), för mer information se Bilaga 2. För samtliga effektmodeller användes ett konfidensintervall på 95 %. 17

19 En samverkanseffekt mellan ingående faktorer och utgående responser åskådliggörs i Figur 6. De ingående faktorerna var lövvedsspån, rötskadad granspån, färsk tallspån, kutterspån, fukthalt, matristemperatur, extraktivämnen och ångbehandling. De utgående responserna var pelletskvaliteter såsom hållfasthet, bulkdensitet, strömamplituder, finfraktion samt strömförbrukning per kilogram producerad pellets. Löv 0.3 Mat Hål 0.2 Röt*Gran Kut*Gran Kut*Fett Röt Mat*Gran Mat*Fett Löv*Fett Moi*Ång stcv Stkg 0.1 Röt*Fett Fin -0.0 Moi*Röt Kut Moi*Fett Moi*Gran Bul -0.1 Ång*Fett Löv*Röt Löv*Mat Kut*Löv Röt*Mat Ång*Gran Moi Ång Moi*Mat Fett*Gran Gran Kut*Röt Kut*Mat Fett Figur 6. Samverkanseffekten mellan faktorer (svart), responser (blå) och samverkansfaktorer (ljusblå). Figur 6 visar att ju mindre fett- och hartssyror i spånet desto högre hållfasthet. Ju mer löv och röt inblandad desto högre hållfasthet. En högre matristemp indikerar även en högre hållfasthet. Kutter ligger relativt i mitten och nära noll och kan därav antas ha haft mindre inverkan på de olika responserna. Ju mindre fukthalt och ångbehandling desto högre bulkdensitet för erhållen pellets. Mindre finfraktion påvisades i detta fall med högre andel fukt och ånga. En högre inblandning av färsk granspån gav en större mängd extraktivämnen. Möjligtvis gav en högre inblandning av färsk granspån en lägre hållfasthet, men detta kunde bero på en påvisande effekt av förhöjd andel extraktivämnen. Samverkanseffekten av hög matristemperatur och fukthalt gav indikation på att ge en sämre hållfasthet. Möjlig inverkan på strömförbrukning var att den blev högre med mindre färsk granspån och extraktivämnen samt vid en lägre fukthalt och ånginblandning. 18

20 För att mera ingående undersöka hur variablerna och deras samverkanseffekter påverkade responserna gjordes en översiktmodell (se Figur 7). För att få ett större utbyte av de nästkommande resultatgraferna har denna bild placerats här, då referenser till denna återkommer i efterföljande resultatavsnitt Moi Kut Löv Röt Ång Mat Fett Gran Moi*Röt Moi*Ång Moi*Mat Moi*Fett Moi*Gran Kut*Löv Kut*Röt Kut*Mat Kut*Fett Kut*Gran Löv*Röt Löv*Mat Löv*Fett Röt*Mat Röt*Fett Röt*Gran Ång*Fett Ång*Gran Mat*Fett Mat*Gran Fett*Gran Bulkdens Hållfasthet Fines Ström Cv Ström/kg MODDE :26:24 Figur 7. Bilden visar översiktligt hur responserna; bulkdensitet (Bulkdens), hållfasthet, finfraktion (fines), strömamplituderna (Ström Cv) och strömförbrukning (ström/kg) påverkas av de olika variablerna och parametrarna samt av deras samverkanseffekter. I Figur 7 ses ett antal samband mellan de ingående variablerna och de erhållna responserna. Staplarna förekommer i samma ordning i figuren från vänster till höger som de gör i förklaringsrutan uppifrån och ner. Staplarna på den negativa sidan har en minskande effekt på responserna; bulkdensitet, hållfasthet, finfraktion och strömförbrukningen per producerad kg pellets. Ju längre staplar desto större inverkan har den haft på den respons som står nedanför rutan. 19

21 Preliminära översiktiga samband direkt från Figur 7 visade: Bulkdensitet: En hög fukthalt på materialblandning gav lägre bulkdensitet. En hög andel ångbehandling före press gav också en lägre bulkdensitet. En hög andel extraktivämnen tenderade att ge en högre bulkdensitet. Hållfasthet: en hög andel extraktivämnen och färsk granspån gav sämre hållfasthet. Även en hög fukthalt och en hög andel kutter i blandningarna gav sämre hållfasthet. Inblandning av lövvedsspån och rötvedsspån medförde en högre hållfasthet och så även en högre ångtillsats. Även tydliga tendenser till att samverkanseffekterna inverkade kunde urskiljas. Några av dessa var en hög fukthalt i kombination med hög andel rötvedsspån. En hög andel lövvedsspån i samverkan med en hög andel extraktivämnen hade också en förhöjande effekt på hållfastheten. En annan samverkanseffekt var att en högre andel lövspånsinblandning tillsammans med en hög matristemperatur gav bättre hållfasthet. Finfraktion: En hög fukthalt, kutterspån och en högre ångtillsats i blandningarna gav mindre andel löst material. En större inblandning av lövvedsspån och rötvedsspån indikerade högre finfraktion. Medan samverkanseffekten mycket lövvedsspån och rötvedsspån gav en lägre andel smul. Ström Cv: Amplituderna i strömkurvorna blev som synes lägst då en högre fukthalt, större andel spån av rötved och en högre ångtillsats användes. Däremot verkade samverkanseffekten av hög andel fukt i samband med en hög ångtillsats ha motsatt inverkan. Figuren visade ojämnare strömkurvor vid en högre inblandning av lövvedsspån och extraktivämnen. Strömförbrukning: Den minsta strömförbrukningen per kilogram producerad pellets erhölls enligt figur då man hade en hög fukthalt, en stor mängd ånginblandning och en hög andel rötskadad granspån. Mycket inblandning av lövvedsspån och extraktivämnen samt en hög matristemperatur gav en högre förbrukning av ström. 20

22 Strömförbrukning Från strömförbrukningskurvorna kunde strömförbrukningen per kilogram producerad pellets räknas ut, under provtagningstillfällena. Även standardavvikelsen för strömförbrukningen kunde räknas ut vilket gav amplituderna för strömkurvorna. Amplituden visade hur ojämn en körning hade varit. Fluktuationen kan ge mer slitage på apparatur och en ojämn produktion på pellets vilket kan leda till pellets med ojämna hållfastheter och bulkdensiteter. [Ah/kg] 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0, Ström Stdav Provnr Figur 8. De ljusblå staplarna visar fördelningen av strömförbrukningen per producerat kilogram pellets för de 40 proverna. De mörkblå staplarna visar hur strömamplituderna varierade mellan de olika provtillfällena. En jämförelse mellan strömförbrukningskurvorna (Figur 8) och blandningstabellen (Tabell 2) visade att inblandning av lövvedsspån vid en låg fukthalt och låg ångbehandling gav högre strömförbrukning per kilogram producerad pellets. Dessa implikationer styrktes även av den översiktiga sambandsbilden (Figur 7). De avvikande höga topparna är provnummer 9 och 10 vilka båda hade en blandning som innehöll 20 % lövvedsspån och 80 % gransågspån vid 2 kg/h ångtillsats och en fukthalt på ca 9 %. De andra avvikande topparna med provnummer 29 samt 30 vilka hade samma blandning innehållande 20 % lövvedsspån, 20 % kutter, 30 % rötvedsspån och 30 % gransågspån med en ångtillsats på 2 kg/h och en fukthalt på ca 9 %. 21

23 En närmare titt på rådata med hjälp av Modde 8.0 på effekten av de ingående parametrarna på strömförbrukningen per producerad kilogram pellets kunde en resulterande modell utformas (Figur 9) Effekt Moi Moi*Löv Moi*Ång N=40 R2=0,643 R2 Adj.=0,591 DF=34 Q2=0,512 RSD=0,02078 Conf. lev.=0,95 Löv Ång MODDE :38:10 Figur 9. Figuren visar modellens pålitlighet och reproducerbarhet. Den ger även en indikation på vilka ingående variabler som hade mest betydelse för strömförbrukningen per producerad kg pellets. I Figur 9 åskådliggörs att en högre fukthalt hade störst inverkan på en minskning i strömförbrukning samt samverkanseffekten av en högre fukthalt med en högre inblandning av lövvedsspån. Däremot gav enbart en hög inblandning av lövvedsspån en högre strömförbrukning och så även en hög samverkan mellan fukthalt och ångtillsats. Däremot kunde en högre ånginblandning för sig ge en lägre strömförbrukning. Anpassningen av modellen var godtycklig med ett Q 2 som blev större än 0,5 och med en differens mellan R 2 och Q 2 som blev 0,131 vilket är mindre än 0,3. Enligt Figur 7 och 8 gav indikering att rötvedsspånet till synes gav en mindre variation i strömamplituder och jämnare produktionskurvor. Med jämnare produktionskurvor följer mer homogena pellets och mindre slitage på utrustning. Rötskadad granspån gav en smörjande effekt åt materialblandningarna. Men för att se om detta preliminära resultat stämde och för att studera amplituderna i strömkurvorna lite närmare undersöktes sambandet mellan effekten på de ingående parametrarna för att försöka hitta en lämplig modell (Figur 10). 22

24 Effekt Moi Moi*Ång Moi*Löv Ång Löv Röt N=40 R2=0,801 R2 Adj.=0,764 DF=33 Q2=0,725 RSD=0,02488 Conf. lev.=0,95 MODDE :07:59 Figur 10. Figuren visar modellens pålitlighet och reproducerbarhet. Den ger även en indikation på vilka ingående variabler som hade mest betydelse för variationer i strömamplituder. Figur 10 visar att den största inverkan på minskande strömamplituderna gav en högre fukthalt. En kombination av hög fukthalt i kombination med hög lövspånsinblandning och en högre ångbehandling gav också jämnare strömkurvor. Inblandning av rötskadad granspån indikerade på minskande variationer i strömkurvor och jämnare produktion. Större variationer i strömamplituder gavs enligt Figur 10 då samverkanseffekten av hög fukthalt och högre ångkonditionering förekom. Även lövspånsinblandning ensamt gav intrycket av att ge högre amplituder i strömförbrukning och det blev ojämnare produktion. Anpassningen av modellen var relativt bra med ett Q 2 som var 0,725 vilket är större än 0,5 och med en differens mellan R 2 och Q 2 som blev 0,076 vilket är mindre än 0,3. 23

25 Finfraktion Smul [%] 1,80 1,60 1,40 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0, Provnr Figur 11. Diagrammet visar hur mycket löst material den färdiga pelletten hade i viktandel av totala vikten för vardera pelletsprov. Figur 11 visar att resultatet av andelen löst material efter test blev tillfredsställande då de flesta låg under gränsen som SS anger som klass I pellets, det vill säga finfraktion < 0,8, se Bilaga 1. De prover som tillsammans hade toppar över medel 0,8 (Figur 11) visade sig vara blandning 1 (provnummer 1 och 2), 5 (provnummer 9 och 10), 9 (provnummer 17 och 18) samt 15 (provnummer 29 och 30). Gemensamt för dessa (i jämförelse med Tabell 2) var att de alla hade en låg fukthalt. Alla utom blandning 1 hade den lägre ångtillsatsen. Vid jämförelse med Figur 5 kunde inga slutsatser dras om blandningstyper i samband med andelen smul. Möjligen gav en hög andel kutter mindre smul Effekt Moi Röt*Gran mat*exämn Kut*mat Gran*mat Löv*Gran Moi*Ång Löv*mat Ång mat ExÄmn Löv*Ång Moi*Röt Gran Röt*mat Kut Löv Kut*Ång Röt N=40 R2=0,802 R2 Adj.=0,614 DF=20 Q2=0,570 RSD=0,1618 Conf. lev.=0,95 MODDE :15:03 Figur 12. Figuren visar modellens pålitlighet och reproducerbarhet. Den ger även en indikation på vilka ingående variabler som hade mest betydelse för andelen fint löst material. Staplar pekande uppåt visar högre finfraktion och staplar pekande nedåt minskande effekt på andelen löst material. 24

26 Vid en närmare analys av betydelsen av de ingående parametrarna på andelen fint löst material (Figur 12) ges små fingervisningar på vilka som var av större vikt. Fukthalten i blandningarna gav minskande finfraktion och så även kombinationen hög matristemperatur och högre andel extraktivämnen. Samverkanseffekten av hög andel granspån med hög matristemperatur gav indikation på att minska andelen fint material. Högre finfraktion uppstod vid samverkanseffekten av en hög andel rötskadad granspån i kombination med hög andel färsk granspån. Samverkanseffekten av mycket kutterspån i samband med hög matristemperatur indikerade också på att ha gett en högre finfraktion. Modellens anpassning var relativt god med ett Q 2 som var 0,570 vilket är större än 0,5 och med en differens mellan R 2 och Q 2 som blev 0,232 vilket är mindre än 0,3. Bulkdensitet [kg/m3] Provnr Figur 13. Staplarna visar bulkdensiteten för de olika pelletsproverna. I Figur 13 påvisas att samtliga pelletsprover hade en bulkdensitet på över 630 kg/m 3. Man ser tydliga tendenser i figuren att vartannat dubbelprov var högre än nästkommande fram till provnummer 32 (upprepningspunkterna med provnummer 33-40). Detta hade sin orsak i att exempelvis provnummer 1 och 2 som är blandning 1 hade en lägre fukthalt än blandning 2 (provnummer 3 och 4) som var samma blandning i övrigt som blandning 1 (Tabell 2 och Figur 5). Lägre fukthalt och mindre ångtillsats gav en högre bulkdensitet. En större andel lövved indikerade högre bulkdensitet. För att titta närmare på hur de olika blandningsparametrarna påverkade bulkdensiteten gjordes en analys på effektpåverkan (Figur 14). 25

27 Effekt Moi ExÄmn N=40 R2=0,872 R2 Adj.=0,861 DF=36 Q2=0,858 RSD=10,67 Conf. lev.=0,95 Ång MODDE :09:45 Figur 14. Figuren visar modellens pålitlighet och reproducerbarhet. Den ger även en indikation på vilka ingående variabler som hade mest betydelse för bulkdensiteten för de olika pelletsproverna. Från Figur 14 kan slutsatsen dras att en högre fukthalt och en större inblandning av överhettad ånga gav lägre bulkdensitet. Högre bulkdensitet erhölls med en större andel extraktivämnen i blandningarna. Modellens anpassning var mycket god både i avseendet av värdet på Q 2 och differensen mellan R 2 och Q 2. Hållfasthet [%] Provnr Figur 15. Figuren visar hållfasthet för de olika pelletsproverna. 26

28 Figur 15 visar att samtliga pelletsprover hade en hållfasthet överstigande 91 %. Man kan se att precis som i fallet med bulkdensitet att vartannat dubbelprov hade lägre hållfasthet beroende på fukthalten i blandningarna. En lägre fukthalt gav bättre hållfasthet. För att titta närmare på hur de olika blandningsparametrarna påverkade hållfastheten gjordes en analys på effektpåverkan (Figur 16) Effects Moi Ång*mat ExÄmn Moi*Röt Moi*mat Moi*Löv Moi*Ång Röt Löv Löv*Ång mat Kut Ång N=40 R2=0,911 R2 Adj.=0,866 DF=26 Q2=0,795 RSD=0,5387 Conf. lev.=0,95 MODDE :41:01 Figur 16. Figuren visar modellens pålitlighet och reproducerbarhet. Den ger även en indikation på vilka ingående variabler som hade mest betydelse för hållfastheten. Figur 16 visar att en hög fukthalt i blandningarna gav en sämre hållfasthet. Däremot gav samverkanseffekten av hög fuktandel i kombination med både hög andel lövved och rötskadad ved bättre hållfasthet. En hög inblandning av extraktivämnen visade signifikant försämring av hållfastheten. En hög matristemperatur i kombination med en hög ångkonditionering gav bättre hållfasthet. En högre inblandning av rötskadad granspån och lövvedsspån visades ge förbättrad hållfasthet. En hög andel ånga i samverkan med en hög andel fukthalt gav förbättrad hållfasthet. Modellens predikteringskraft var mycket god då variationsparametern Q 2 var 0,795 vilket är större än 0,5 och hade en differens mellan överskattande R 2 och underskattande Q 2 som var 0,116 vilket är mindre än 0,3. 27

29 Fukthalt Fukthalt [% a TS] 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 Spånfh Pelletsfh Figur 17. Figuren visar resultat från analys av fukthalten på ingående material (ljusblå) samt fukthalten i de kylda producerade pelletarna (mörkblå) för de olika blandningarna. Provnr Från Figur 17 kan man se att de kylda pelletarna alla låg under 9 % i total fukthalt vilket följer SS (Bilaga 1) som säger att den totala fukthalten inte får överstiga 10 %. Man ser även att fukthalten i råmaterialet hade förändrats med cirka en procentenhet från blandningsdesignen. Detta berodde på att hammarkvarnen utvecklade värme vilket gjorde att materialet fick en lägre fukthalt efter att ha gått genom kvarnen, vilket sker innan provtagning av råmaterial. 28

30 Samverkansresultat I en kommande gemensam Europastandard (CEN) föreslås att bulkdensiteten skall vara högre eller lika med 625 kg/m 3 (jämförelsevis med 600 kg/m 3 enligt SS ) och att hållfastheten skall vara minst 96 %. Ett framtidsprospekterande samverkansresultat utfördes med kriterier att bulkdensiteten skulle ligga inom kg/m 3, för att vara så nära 625 kg/m 3 som möjligt, och att hållfastheten skulle ligga i intervallet % (Figur 18 och 19). Det ljusgrå fältet innebar att inget av kriterierna uppfylldes. Det ljusblå fältet innebar att det första kriteriet blev uppfyllt och det mörkblå fältet innebär att båda kriterierna uppfylldes. Figur 18. Figuren visar en flerdimensionell analys av samtliga ingående variabler med ingen kutterspån inblandade. Figur 18 visar 0 % kutter inblandad, fick hållas konstant, med en fukthalt på blandningarna mellan 8-12 %. Ångbehandling varierade mellan 2-6 kg/s, lövspånsandel mellan 0-20 % och en andel av rötskadad granspån mellan 0-30 %. Ur figuren kan man utläsa att båda kriterierna blev uppfyllda då man hade en fukthalt på spånblandningen på minst 10 % samt en hög andel både röt- och lövspån. En högre ångbehandling främjade även att båda kriterierna uppfylldes. 29

31 Figur 19. Figuren visar en flerdimensionell analys av samtliga ingående variabler med 20 viktprocent (i form av torrsubstans) kutterspån inblandade. Figur 19 visar en 20 procentig kutterinblandning med en fukthalt på blandningarna som varierade mellan 8-12 %. Ångbehandling varierade mellan 2-6 kg/s, lövandel mellan 0-20 % och rötandel mellan 0-30 %. Man ser att båda kriterierna uppfylldes när man hade en fukthalt på spånblandningen på över 11 % samt en hög inblandad andel både röt- och lövspån. Här spelade ångbehandlingen en större roll jämfört med fallet ingen inblandning av kutterspån. 30

32 Kutter För att bättre kunna åskåda hur inblandning av kutter, rötskadad granspån (se avsnitt rötskadad granspån) och lövvedsspån (se avsnitt lövvedsspån) var för sig påverkade bulkdensitet, hållfasthet, finfraktion och strömförbrukning per producerad kilogram pellets utfördes översiktliga undersökningar. 710 Kut (low) Kut (high) Kut (low) Kut (high) Bulkdens Hållfasthet Kut (low) 660 Kut (low) Kut (high) Kut (high) Kut (low) 0.22 Kut (high) Fines Kut (high) Ström/kg Kut (low) Kut (low) Kut (high) (low) Kut (high) MODDE :34:06 Figur 20. Figuren visar hur inblandning av 20 % (i form av torrsubstans av vikt) kutter (mörkblå) och ingen kutter inblandad (ljusblå) påverkade utkommande responser såsom bulkdensitet [kg/m 3 ], hållfasthet [%], finfraktion [%] och strömförbrukning per producerad kilogram pellets [Ah/kg]. Som liggande axeln användes fukthalt från 8-11 %. Indikeringar i Figur 20 är att kutter inte påverkade bulkdensiteten nämnvärt, medan kutter försämrade hållfasthet relativt parallellt oberoende av fukthalt i blandningarna. Kutterinblandning gav mindre andel fint material vid lägre fukthalter men påverkade inte finfraktionen signifikant vid fukthalter över 10 %. För strömförbrukning per producerad kilogram pellets kunde inga riktiga slutsatser dras, men det finns vissa indikationer på att kutter hjälpte produktionen vid högre fukthalter genom att ge minskande energiåtgång medan 20 % kutter inblandad gav en högre strömförbrukning vid lägre fukthalter. 31

33 Rötskadad granspån 720 Röt (high) 97.0 Röt (low) Bulkdens Röt (low) Hållfasthet Röt (high) Röt (high) 670 Röt (low) Röt (high) Röt (low) 0.9 Röt (high) Röt (low) (high) Fines Röt (low) Ström/kg Röt (low) Röt Röt (low) (high) Röt (high) MODDE :15:18 Figur 21. Figuren visar hur inblandning av 30 % (i form av torrsubstans av blandningarnas totalvikt) rötskadad granspån (mörkblå) och ingen rötskadad granspån inblandade (ljusblå) påverkade utkommande responser såsom bulkdensitet [kg/m 3 ], hållfasthet [%], finfraktion [%] och strömförbrukning per producerad kilogram pellets [Ah/kg]. Som liggande axeln användes fukthalt från 8-11 %. Man ser i Figur 21 att vid lägre fukthalter än 9,5 % hade rötskadad granspån en förhöjande effekt på bulkdensitet i blandningarna medan den hade en minskande effekt vid högre. Intressant var att vid inblandning av 30 % rötskadad granspån förblev hållfastheten relativt konstant och hög medan hållfastheten kraftigt minskade när ingen rötskadad granspån inblandades vid olika fukthalter. Rötad granspån gav till synes mer fint material vid lägre fukthalter i blandningarna. Vad gällande strömförbrukning per producerad kilogram pellets verkade inte andelen rötskadad granspån inverka markant. Tendenser visade att rötskadad granspån hade en mer påtaglig effekt först vid högre fukthalter. För att tolka resultaten utifrån nya CEN förslagen (se avsnitt samverkansresultat) så för att ligga på en bulkdensitet mellan krävdes en högre fukthalt än 10 %. Utifrån detta antagande var hållfastheten hög endast när man hade mycket rötved inblandad. Och en högre fukthalt gav även en lägre andel fint material. Strömförbrukningen per producerat kilogram pellets blev lägre vid fuktigare material. 32