Automaattisen näytteenottimen toiminnan todentaminen metsähakkeille

Abstract

Puupohjaisten polttoaineiden käyttö energiantuotannossa on lisääntynyt viime vuosina. Fossiilisten polttoaineiden käytön vähentyessä eteenkin erilaisten metsähakkeiden, kuten kokopuu- ja rankahakkeiden sekä metsätähdehakkeiden käyttö on voimakkaasti kasvanut. Metsähakkeiden laadunmäärityksen tärkeys kasvaa käytön myötä. Uusien entistä tarkempien voimalaitosprosessien optimoimiseksi on tärkeää määrittää poltettavan polttoaineen tarkka laatu ja sen sisältämä todellinen energia. Yleisesti latuun vaikuttavat polttoaineen kosteus, tehollinen lämpöarvo ja palakoko. Laadunmääritys tehdään toimitetuista polttoainekuormista manuaalisesti tai automaattisesti tehtävän näytteen perusteella. Näytteenoton merkitys on suuri, sillä se edustaa kokonaisuudessaan toimitettua polttoaine-erää.

Tässä työssä tutustuttiin kirjallisuuden osalta metsähakkeiden laatuun vaikuttaviin tekijöihin sekä käytiin läpi näytteenoton nykykäytäntöä. Kirjallisuusosion lisäksi työssä suoritettiin koejakso Kajaanissa Renforsin Rannan yritysalueella Prometecin uudella automaattisella näytteenottimella. Automaattinen näytteenotin Q-robot on suunniteltu ottamaan standardin vaatimusten mukaisesti näytteitä kiinteistä biopolttoaineista suoraan polttoainekuormasta. Koejakson tarkoituksena oli todentaa Q-robotin toiminta eri metsähakkeille. Työssä kerättiin kaikkiaan 24 näyteparia näytteitä Kainuun Voimalle toimitetuista polttoainekuormista. Tutkittavia materiaaleja olivat kokopuu- ja rankahake, kantomurske ja metsätähdehake. Näytteenotot tehtiin ensin automaattisesti Q-robotilla ja sen jälkeen manuaalisesti purkupaikalla. Molemmat näytteenottotavat suoritettiin standardien mukaisesti. Näytepareista tehtiin Prometecin laboratoriossa kosteus- ja palakokovertailut.

Kaikille kerätyille näytepareille tehtiin kosteusvertailut. Kosteusvaihtelua esiintyi kaikilla materiaaleilla molemmin puolin keskiarvoa, välillä automaattinen näyte oli hieman kosteampi ja välillä manuaalisesti otettu näyte oli kosteampi. Keskiarvollisesti kosteudet olivat hyvin lähellä toisiaan. Kokopuu- ja rankahakkeilla 11 näyteparin ero oli 0,6 %-yksikköä, kantomurskeilla 11 näyteparin ero -0,3 %-yksikköä ja metsätähdehakkeilla kahden näyteparin ero 0,05 %-yksikköä. Palakokojakaumat seurasivat kosteuksia. Eroja ei juurikaan ilmennyt ja jakaumat olivat näyteparien kesken hyvin samanlaisia. Koejakson tuloksena voidaan todeta, että Q-robot toimii hyvin automaattisena näytteenottimena alueella toimiville yrityksille. Q-robotin avulla polttoainekuormista saadaan luotettavasti ja työturvallisesti näytteet ilman inhimillistä virhettä.