Kartaktärisering av biobränslen

Transkript

1 Skogsteknologi 2010 Magnus Matisons Kartaktärisering av biobränslen Sveriges lantbruksuniversitet Inst för skoglig resurshushållning och geomatik

2 Analysgång vid karaktärisering A. Provtagning Stickprov från högar, fordon eller transportband B. Provberedning Torkning, malning, homogenisering, uppslutning, pelletering av prov C. Analys Fukthalt, Askhalt, askans smälttemperatur, värmevärde, fraktionsfördelning, andel finfraktion, svavelhalt etc.

3 Felkällor vid värdering av fasta bränslen Provtagning 80 % Provberedning 15 % Analys 5 %

4 Provtagning Biobränslen CEN SS Solid Biofuels Sampling Fasta Biobränslen -Provtagning Sampling from lorries Sampling plan and certificates

5 Biobränslen - Provpreparering CEN SS Sample preparation Provberedning

6 Vad är hög bränslekvalitét? Definieras av slutförbrukarens krav Varierar från panna till panna Större pannor ofta mer toleranta Med hög bränslekvalitét menas vanligen Låg fukthalt Högt värmevärde Låg askhalt Låg barrhalt (spec. gröna barr) Låg halt av vissa ämnen ex. S,Cl,K Hög asksmälttemperatur Jämn partikelstorlek Låg halt av finfraktion Hög homogenitet

7 Årstid för leverans Källa: Jussi Larila and Risto Lauhanen Silva Fennica, 2010

8 Fukthalt Fukthalten är den viktigast bränslekvalité parametern eftersom den påverkar: Värmevärdet Lagringsbetingelser Transportkostnader Fukthalten har en direkt påverkan på bränslepriset! Fukthalten varierar naturligt med: säsong, väder och transpirationshastighet Fukthalten varierar efter avverkning med: temperatur, relativ luftfuktighet, vind hastighet nederbörd, träslag, trädstorlek, sönderdelningsgrad och lagringssätt

9 Årstid för leverans Källa: Jussi Larila and Risto Lauhanen Silva Fennica, 2010

10 Värmevärde Tre olika värmevärden förekommer i litteraturen Kalorimetriskt värmevärde (Calorific value) Bestäms i en bombkalorimeter Genom att en noggrant torkad och invägd mängd förbränns i en sluten stålbomb. Stålbomben omges av vatten i vilken man mäter temperaturökningen Provberedning och analys följer Noggrant uppställda regler enligt Svensk Standard SS Från det kalorimetriska beräknas sedan det effektiva värmevärdet (net calorific value) och effektivt värmevärde vid leverans (net calorific value as recieved)

11 Effektivt värmevärde Är det värmevärde som tas ut vid fullständig förbränning av torrt material minus den energiförlust som sker vid förångning av vatten som bildas av träets innehåll av väte och syre. Detta värmevärde är specifikt för olika biobränslen och brukar listas i olika tabellverk. Ren stamved ex. sågspån har ett effektivt värmevärde på 19.2 MJ/kg TS

12 Effektivt värmevärde vid leveranstillstånd Är det värmevärde som tas ut vid förbränning av fuktigt bränsle under förutsättning att vattnet avgår som ånga till omgivande luft. Räknas från det effektiva värmevärdet med hänsyn till bränslets fukthalt vid leverans. Kan utryckas som MJ/kg TS eller MJ/kg rått. Detta värmevärde är betalningsgrundande.

13 Askhalt Mineraler tas upp från jord och distribueras främst till de delar av ett träd där essentiella livsprocesser äger rum Barr, småkvistar och bark Askhalten varierar beroende på ståndort, trädslag, ålder, storlek och säsong etc.

14 Bestämning av askhalt Temperatur 550 grader God lufttillgång Partikelstorlek mindre än 1 mm Felkällor Ofullständig förbränning Svensk Standard SS

15 Askhalt = Naturlig askhalt + föroreningsaskhalt Naturliga askhalter Stamved ~ 0.5% Bark ~ 3% Barr ~ 5% Föroreningsaskhalt Skogsbränslen förorenas ofta med mineraljord och sten under hantering, lagring och transport resulterande i högre askhalter Olika proportioner av stamved, bark och barr tillsammans med föroreningar ger skillnader i askhalt

16 Askelementinnehåll i olika delar av gran 1,6 wt % of element (D.S.) 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Stemwood Bark Twigs Needles Shoots Contam. (3% ) K Na Ca Mg Si S Cl P Källa. Werkelin, Thesis, 2008, Åbo Akademi University