Saalasti Murska 1224 HF käyttöpaikkamurskauksessa

Transkriptio

1 Saalasti Murska 1224 HF käyttöpaikkamurskauksessa Kalle Kärhä, Metsäteho Oy Arto Mutikainen, TTS tutkimus Antti Hautala, Helsingin yliopisto / Metsäteho Oy Metsätehon tuloskalvosarja Metsätehon tuloskalvosarja 7/2011 Kärhä, Mutikainen & Hautala

2 Tausta Valtaosa (47 61 %) energiapuusta on haketettu tienvarsivarastoilla Suomessa 2000-luvulla (Kärhä 2011). Käyttöpaikkahaketuksen osuus on ollut %. Erityisen merkittävä käyttöpaikkahaketuksen rooli on ollut hakkuutähdepaalien, kantojen ja järeän runkopuun haketuksessa/murskauksessa (Kärhä 2011). Suomessa energiapuuta murskataan nykyisin seitsemällä kiinteällä käyttöpaikkamurskaimella. Tutkimuksia kiinteistä käyttöpaikkamurskaimista ja niiden toiminnasta ei ole julkaistu 2000-luvulla. Metsätehon tuloskalvosarja 7/ Kärhä, Mutikainen & Hautala 2

3 Tavoitteet Metsäteho Oy käynnisti yhteistyökumppaneineen vuonna 2010 Metsähakkeen tuotantoketjujen tehostaminen -projektin, jossa tarkastellaan erilaisia logistisia tuotantoketjuvaihtoehtoja metsähaketoimituksiin. Käyttöpaikkahaketusta hankkeessa tutkittiin kiinteällä, vaakasyöttöisellä Saalasti Murska 1224 HF -suurtehomurskaimella. Tutkimuksessa tarkasteltiin murskauksen tuottavuutta ja sähkön kulutusta sekä valmistetun murskeen palakokojakaumaa. Lisäksi selvitettiin energiapuuautojen ajanmenekkiä kuorman purkamisessa murskaimen syöttökuljettimelle sekä energiapuuautojen kuormien kokoa. Metsätehon tuloskalvosarja 7/ Kärhä, Mutikainen & Hautala 3

4 Saalasti Murska 1224 HF Aikatutkimukset tehtiin Kaukaan Voima Oy:n biovoimalaitoksen Saalasti Murska 1224 HF -murskaimella UPM-Kymmene Oyj:n Kaukaan tehtailla Lappeenrannassa joulukuussa 2010 (Tutkimus 1) ja helmikuussa 2011 (Tutkimus 2). Saalasti Murska 1224 HF oli Saalasti Oy:n ( valmistama nopeakäyntinen murskain. Murskaimen pääroottorin halkaisija oli mm ja leveys mm. Pääroottorin pyörimisnopeus oli 600 r/min. Tutkitun Saalasti Murska 1224 HF -murskaimen syöttökuljettimen pituus oli 30 metriä. Metsätehon tuloskalvosarja 7/ Kärhä, Mutikainen & Hautala 4

5 Saalasti Murska 1224 HF - Umpiteräksinen roottori kiinteillä murskausterillä. - Roottorin halkaisija mm ja leveys mm. - Roottorin pyörimisnopeus 600 r/min. Metsätehon tuloskalvosarja Kärhä, Mutikainen & Hautala 5

6 Saalasti Murska 1224 HF - Syöttökuljettimen pituus 30,0 m ja leveys 2,0 m. Metsätehon tuloskalvosarja Kärhä, Mutikainen & Hautala 6

7 2 tutkimusjaksoa Murskauksen tuottavuusselvitys tehtiin kahdessa eri jaksossa: 1. Ensimmäisessä jaksossa (Tutkimus 1) murskaustyötä tehtiin laitoksen asettamilla ajoparametreillä, jotka energiapuuauton kuljettaja valitsi ohjauspaneelista tullessaan purkamaan kuormaa. 2. Toisessa tutkimusjaksossa (Tutkimus 2) valvomosta muutettiin murskaimen ajoparametrejä, eli syöttökuljettimen hihnan nopeutta ja yläroottorin korkeutta. Näin pyrittiin löytämään niin sanottu rajakapasiteetti kullekin metsäenergiajakeelle. Lisäksi Tutkimuksessa 2 käytettiin murskausterien sijasta leikkaavia teriä, jotka oli tarkoitettu erityisesti pitkän raaka-aineen (eli paalit, runkopuu ja pienpuu) murskaamiseen. Metsätehon tuloskalvosarja 7/ Kärhä, Mutikainen & Hautala 7

8 Syöttökuljetin ja yläroottori Syöttökuljetin: Tutkimuksessa 1 syöttökuljettimen hihnan nopeus oli 5,5 cm/s. Tutkimuksessa 2 syöttökuljettimen hihnan nopeutta nostettiin ja se oli kuormittain 7 12 cm/s. Yläroottori: Tutkimuksessa 2 kasvatettiin myös yläroottorin korkeutta ja se oli kuormittain %. Tutkimuksessa 1 yläroottorin korkeus oli kuormittain 20 60%. Tutkimuksessa 1 murskattiin kaikkiaan 16 energiapuuautokuormallista metsäenergiaa (kantoja, esimurskattua kantoa, irtonaisia hakkuutähteitä, hakkuutähdepaaleja, pienpuuta (kokopuuta) ja järeää, ylivuotista runkopuuta) ja Tutkimuksessa 2 murskattiin 9 kuormaa. Metsätehon tuloskalvosarja 7/ Kärhä, Mutikainen & Hautala 8

9 Tutkimuksen 1 murskausterä Kunnostettu terä Huollossa vaihdettu, kunnostusta odottava terä - Kun murskataan kantoja, terät on vaihdettava noin tonnin välein. Metsätehon tuloskalvosarja Kärhä, Mutikainen & Hautala 9

10 Tutkimuksen 2 leikkaava terä Metsätehon tuloskalvosarja 10

11 Saalasti Saalasti Murska Murska HF HF - Energiapuuauton kuljettaja valitsi metsäenergiajakeen tullessaan purkamaan kuormaa murskaimen syöttökuljettimelle. - Kullekin metsäenergiajakeelle oli ohjelmoitu omat ajoparametrit (syöttökuljettimen hihnan nopeus, yläroottorin korkeus ja esimurskausroottoreiden pyörimisnopeus). Metsätehon tuloskalvosarja Kärhä, Mutikainen & Hautala 11

12 Murskatut metsäenergiajakeet I Kantoja Esimurskattua kantoa Metsätehon tuloskalvosarja 7/ Kärhä, Mutikainen & Hautala 12

13 Murskatut metsäenergiajakeet II Irtonaisia hakkuutähteitä Hakkuutähdepaaleja Metsätehon tuloskalvosarja 7/ Kärhä, Mutikainen & Hautala 13

14 Murskatut metsäenergiajakeet III Pienpuuta (kokopuuta) Järeää, ylivuotista runkopuuta Metsätehon tuloskalvosarja 7/ Kärhä, Mutikainen & Hautala 14

15 25 kuormaa metsäenergiaa Murskauksen ja energiapuuautojen purkamisen aikatutkimukset tehtiin yhteensä 25 energiapuuautokuormasta. Kukin energiapuuauto punnittiin siltavaa alla sen tullessa laitokselle ja lähtiessä sieltä. Kustakin kuormasta otettiin 10 litran murskenäyte, josta 1) Määritettiin kosteusprosentti (SFS-EN ) ja tuoretiheys Helsingin yliopiston Puuteknologian laboratoriossa. 2) Selvitettiin palakokojakauma (FprEN ) tutkimuksittain ja metsäenergiajakeittain Enas Oy:ssä. Kosteusprosentti oli kuormittain % ja tuoretiheys kg/m 3. Yhteensä aikatutkimuksissa murskattiin 556 tuoretonnia (349 kuivatonnia) eli i-m 3 energiapuuta. Metsätehon tuloskalvosarja 7/ Kärhä, Mutikainen & Hautala 15

16 Tutkimuksen 1 aineisto Kuorma Kosteus, % Tuoretiheys, kg/m 3 ton (tuore) ton (kuiva-ainetta) i-m 3 1 MWh Kantoja ,1 13, Kantoja ,8 16, Kantoja ,9 16, Kantoja ,7 11, Kantoja ,4 16, Kantoja ,9 15, Esimurskattua kantoa ,2 22, Hakkuutähdettä ,7 9, Hakkuutähdettä ,3 9, Hakkuutähdettä ,5 14, Hakkuutähdettä ,3 12, Hakkuutähdettä ,5 12, Hakkuutähdepaaleja ,1 13, Pienpuuta (kokopuuta) ,3 7, Pienpuuta (kokopuuta) ,2 8, Järeää, ylivuotista runkopuuta ,5 23, YHTEENSÄ Metsätehon tuloskalvosarja 337 Kärhä, 222 Mutikainen & Hautala

17 Tutkimuksen 2 aineisto Kuorma Kosteus, % Tuoretiheys, kg/m 3 ton (tuore) ton (kuiva-ainetta) i-m 3 1 MWh Kantoja ,8 15, Kantoja ,2 14, Hakkuutähdettä ,2 11, Hakkuutähdettä ,8 12, Hakkuutähdepaaleja ,9 16, Hakkuutähdepaaleja ,6 19, Pienpuuta (kokopuuta) ,3 11, Pienpuuta (kokopuuta) ,3 8, Järeää, ylivuotista runkopuuta ,9 19, YHTEENSÄ Muunto m 3 :stä i-m 3 :iin tehtiin kertoimella 2,5. Metsätehon tuloskalvosarja 7/ Kärhä, Mutikainen & Hautala 17

18 Tehoajanmenekit sekä sähkön kulutus tarkastelussa Murskauksen aikatutkimuksessa kirjattiin tehoajanmenekki autokuormittain. Murskauksen (syöttökuljettimen ja murskainlaitteen) sähkön kulutus määritettiin UPM-Kymmene Oyj:n tietojärjestelmästä Tutkimuksessa 2. Energiapuuautojen purkamisen aikatutkimuksessa purkutyö jaettiin työvaiheisiin, eli taakan nouto, syöttö, mahdollinen odottaminen syötössä sekä apuajat (esim. kuormatilojen siivoamiset purkupaikalla, murskenäytteenotto kuiva-ainepitoisuuden määritystä varten). Aikatutkimuksessa viisi eri energiapuuautoa ajoi metsäenergiaa murskaimelle. Metsätehon tuloskalvosarja 7/ Kärhä, Mutikainen & Hautala 18

19 Energiapuuautojen kuormakoko seurannassa Energiapuuautojen kuormakokoa seurattiin välisenä aikana murskaimelle tuoduista kuormista. Seuranta-aineisto koostui 913 kuormasta ja oli yhteensä tuoretonnia, josta: 55 % kantoja 26 % irtonaisia hakkuutähteitä 13 % pienpuuta 4 % järeää runkopuuta 0,7 % kantoesimursketta 0,5 % hakkuutähdepaaleja. Seuranta-aineistossa yhteensä kymmenen eri energiapuuautoa ajoi metsäenergiaa murskaimelle. Seuranta-aineiston kuormista 81 % oli aikatutkimusaineistossa olleiden energiapuuautojen tuomia. Metsätehon tuloskalvosarja 7/ Kärhä, Mutikainen & Hautala 19

20 Murskauksen aikatutkimus Metsätehon tuloskalvosarja Kärhä, Mutikainen & Hautala

21 Murskauksen tehoajanmenekki Tutkimuksessa 2 pienpuun, hakkuutähdepaalien ja kantojen murskauksen ajanmenekki oli pienempi kuin Tutkimuksessa 1. Tuoretonneissa pienin murskauksen tehoajanmenekki oli hakkuutähdepaaleilla ja irtonaisilla hakkuutähteillä. Korkein tehoajanmenekki (> 1,4 min/tuoretonni) oli järeällä runkopuulla. Kuivatonneissa pienin murskauksen tehoajanmenekki oli hakkuutähdepaaleilla, esimurskatulla kannolla ja irtonaisilla hakkuutähteillä. Korkein tehoajanmenekki (> 2,0 min/kuivatonni) oli järeällä runkopuulla ja pienpuulla. Irtokuutiometreissä korkein murskauksen tehoajanmenekki oli pienpuulla, järeällä runkopuulla ja kannoilla. Metsätehon tuloskalvosarja 7/ Kärhä, Mutikainen & Hautala 21

22 Murskauksen tehoajanmenekki (min/ton) Kannot Esimurskattu kanto Irtonaiset hakkuutähteet Hakkuutähdepaalit Pienpuu Järeä, ylivuotinen runkopuu 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 Murskauksen ajanmenekki, min/ton(tuore) Tutkimus 1 Tutkimus 2 Tutkimus 1 = Laitoksen asettamat ajoparametrit. Tutkimus 2 = Syöttökuljettimen hihnan nopeutta lisättiin ja yläroottorin korkeutta nostettiin. Metsätehon tuloskalvosarja 7/ Kärhä, Mutikainen & Hautala 22

23 Murskauksen tehoajanmenekki (min/ton) Kannot Esimurskattu kanto Irtonaiset hakkuutähteet Hakkuutähdepaalit Pienpuu Järeä, ylivuotinen runkopuu 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 Murskauksen ajanmenekki, min/ton(kuiva) Tutkimus 1 Tutkimus 2 Tutkimus 1 = Laitoksen asettamat ajoparametrit. Tutkimus 2 = Syöttökuljettimen hihnan nopeutta lisättiin ja yläroottorin korkeutta nostettiin. Metsätehon tuloskalvosarja 7/ Kärhä, Mutikainen & Hautala 23

24 Murskauksen tehoajanmenekki (min/i-m 3 ) Kannot Esimurskattu kanto Irtonaiset hakkuutähteet Hakkuutähdepaalit Pienpuu Järeä, ylivuotinen runkopuu 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 Murskauksen ajanmenekki, min/i-m 3 Tutkimus 1 Tutkimus 2 Tutkimus 1 = Laitoksen asettamat ajoparametrit. Tutkimus 2 = Syöttökuljettimen hihnan nopeutta lisättiin ja yläroottorin korkeutta nostettiin. Metsätehon tuloskalvosarja 7/ Kärhä, Mutikainen & Hautala 24

25 Murskauksen tehotuntituottavuus I Pienpuun, hakkuutähdepaalien ja kantojen murskauksen tuottavuus oli Tutkimuksessa 2 korkeampi kuin Tutkimuksessa 1. Sen sijaan järeällä runkopuulla ja irtonaisilla hakkuutähteillä tuottavuus oli tutkimuksissa melko samalla tasolla. Hakkuutähdepaalien ja kantoesimurskeen murskauksessa tuottavuus oli tutkimuksessa korkein, yli 250 i-m 3 /tehotunti. Myös kannoilla, irtonaisilla hakkuutähteillä ja pienpuulla saavutettiin yli 200 i-m 3 tehotunnissa -tuottavuus. Järeän runkopuun murskauksessa tuottavuus jäi alle 200 i-m 3 /tehotunti. Metsätehon tuloskalvosarja 7/ Kärhä, Mutikainen & Hautala 25

26 Murskauksen tehotuntituottavuus II Tuoretonneissa korkein (60 70 ton/h) murskauksen tehotuntituottavuus saavutettiin hakkuutähdepaaleilla ja irtonaisilla hakkuutähteillä. Pienin (40 ton/tehotunti) tuottavuus oli järeällä runkopuulla. Kuivatonneissa korkein (35 40 ton/tehotunti) murskauksen tuottavuus oli hakkuutähdepaaleilla, esimurskatulla kannolla ja irtonaisilla hakkuutähteillä. Matalimmaksi (vajaa 30 ton/tehotunti) tuottavuus jäi järeällä runkopuulla ja pienpuulla. Metsätehon tuloskalvosarja 7/ Kärhä, Mutikainen & Hautala 26

27 Murskauksen tehotuntituottavuus (ton/h tuore) Kannot Esimurskattu kanto Irtonaiset hakkuutähteet Hakkuutähdepaalit Pienpuu Järeä, ylivuotinen runkopuu Murskauksen tehotuntituottavuus, ton(tuore)/h Tutkimus 1 Tutkimus 2 Tutkimus 1 = Laitoksen asettamat ajoparametrit. Tutkimus 2 = Syöttökuljettimen hihnan nopeutta lisättiin ja yläroottorin korkeutta nostettiin. Metsätehon tuloskalvosarja 7/ Kärhä, Mutikainen & Hautala 27

28 Murskauksen tehotuntituottavuus (ton/h kuiva) Kannot Esimurskattu kanto Irtonaiset hakkuutähteet Hakkuutähdepaalit Pienpuu Järeä, ylivuotinen runkopuu Murskauksen tehotuntituottavuus, ton(kuiva)/h Tutkimus 1 Tutkimus 2 Tutkimus 1 = Laitoksen asettamat ajoparametrit. Tutkimus 2 = Syöttökuljettimen hihnan nopeutta lisättiin ja yläroottorin korkeutta nostettiin. Metsätehon tuloskalvosarja 7/ Kärhä, Mutikainen & Hautala 28

29 Murskauksen tehotuntituottavuus (i-m 3 /h) Kannot Esimurskattu kanto Irtonaiset hakkuutähteet Hakkuutähdepaalit Pienpuu Järeä, ylivuotinen runkopuu Murskauksen tehotuntituottavuus, i-m 3 /h Tutkimus 1 Tutkimus 2 Tutkimus 1 = Laitoksen asettamat ajoparametrit. Tutkimus 2 = Syöttökuljettimen hihnan nopeutta lisättiin ja yläroottorin korkeutta nostettiin. Metsätehon tuloskalvosarja 7/ Kärhä, Mutikainen & Hautala 29

30 Murskauksen sähkön kulutus Matalin sähkön kulutus oli irtonaisten hakkuutähteiden murskauksessa (3,1 kwh/tuoretonnia; 5,6 kwh/kuivatonnia; 0,9 kwh/i-m 3 ). Tutkimuksessa mitattu murskauksen sähkön kulutus sisälsi syöttökuljettimen ja murskainlaitteen sähkön kulutuksen. Vastaavasti selvästi korkein sähkön kulutus oli järeän runkopuun murskauksessa (6,3 kwh/tuoretonnia; 9,7 kwh/kuivatonnia; 1,5 kwh/i-m 3 ). Metsätehon tuloskalvosarja 7/ Kärhä, Mutikainen & Hautala 30

31 Murskauksen sähkön kulutus (kwh/ton tuore) Kannot Esimurskattu kanto Irtonaiset hakkuutähteet Hakkuutähdepaalit Pienpuu Järeä, ylivuotinen runkopuu Murskauksen sähkön kulutus, kwh/ton(tuore) Tutkimus 1 Tutkimus 2 Tutkimus 1 = Laitoksen asettamat ajoparametrit. Tutkimus 2 = Syöttökuljettimen hihnan nopeutta lisättiin ja yläroottorin korkeutta nostettiin. Metsätehon tuloskalvosarja 7/ Kärhä, Mutikainen & Hautala 31

32 Murskauksen sähkön kulutus (kwh/ton kuiva) Kannot Esimurskattu kanto Irtonaiset hakkuutähteet Hakkuutähdepaalit Pienpuu Järeä, ylivuotinen runkopuu Murskauksen sähkön kulutus, kwh/ton(kuiva) Tutkimus 1 Tutkimus 2 Tutkimus 1 = Laitoksen asettamat ajoparametrit. Tutkimus 2 = Syöttökuljettimen hihnan nopeutta lisättiin ja yläroottorin korkeutta nostettiin. Metsätehon tuloskalvosarja 7/ Kärhä, Mutikainen & Hautala 32

33 Murskauksen sähkön kulutus (kwh/i-m 3 ) Kannot Esimurskattu kanto Irtonaiset hakkuutähteet Hakkuutähdepaalit Pienpuu Järeä, ylivuotinen runkopuu 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 Murskauksen sähkön kulutus, kwh/i-m 3 Tutkimus 1 Tutkimus 2 Tutkimus 1 = Laitoksen asettamat ajoparametrit. Tutkimus 2 = Syöttökuljettimen hihnan nopeutta lisättiin ja yläroottorin korkeutta nostettiin. Metsätehon tuloskalvosarja 7/ Kärhä, Mutikainen & Hautala 33

34 Hakkuutähdemursketta irtonaisista hakkuutähteistä Hakkuutähdemursketta paaleista Valmistettua mursketta Mursketta järeästä, ylivuotisesta runkopuusta Kantomursketta Kantomursketta Hakkuutähdemursketta Metsätehon tuloskalvosarja 7/2011 XX Kärhä, Mutikainen & Hautala 34

35 Murskeen palakokojakauma Tutkimuksessa tehty murske jäi melko karkeaksi. Erityisesti kannoilla ja järeällä runkopuulla tehtyyn murskeeseen jäi paljon ylisuurta (> 100 mm) murskepalaa. Esimurskatulla kannolla ja pienpuulla päästiin selvästi pienempään palakokoon. Analysoitujen murskenäytteiden perusteella käytetyllä terällä (Tutkimus 1 murskausterä Tutkimus 2 leikkaava terä) ei ollut vaikutusta palakokojakaumiin. Metsätehon tuloskalvosarja 7/ Kärhä, Mutikainen & Hautala 35

36 Murskeen palakokojakauma Kumulatiivinen osuus, % Palakoko, mm 1 Tutkimus 1 Kannot Esimurskattu kanto Irtonaiset hakkuutähteet Hakkuutähdepaalit Pienpuu Järeä, ylivuotinen runkopuu Tutkimus 2 Kannot Irtonaiset hakkuutähteet Hakkuutähdepaalit Pienpuu Järeä, ylivuotinen runkopuu 1 Palakokoarvot viittaavat FprEN menetelmässä käytettyjen hakeanalyysiseulojen aukkoihin. 2 Hakenäytteen kuivapainosta. Metsätehon tuloskalvosarja 7/ Kärhä, Mutikainen & Hautala 36

37 Energiapuuauton purkamisen aikatutkimus Metsätehon tuloskalvosarja Kärhä, Mutikainen & Hautala

38 Kuormakoko Tuoretonneina isoin kuormakoko saavutettiin esimurskatulla kannolla (32 ton). Järeällä, ylivuotisella runkopuulla kuormakoko oli myös yli 30 tonnia (31 ton). Hakkuutähdepaaleilla kuormakoko oli keskimäärin 27 tonnia ja kannoilla 22 tonnia. Pienimmät kuormakoot olivat pienpuulla (18 ton) ja irtonaisilla hakkuutähteillä (19 ton). Megawattitunneissa kookkaimmat kuormat olivat yli 100 MWh (esimurskattu kanto: 111 MWh; järeä runkopuu: 107 MWh). Hakkuutähdepaaleilla (81 MWh) ja kannoilla (75 MWh) kuormakoot olivat melko samalla tasolla. Irtonaisilla hakkuutähteillä kuormakoot olivat keskimäärin 59 MWh. Pienpuulla kuormakoko jäi vaatimattomaksi (40 MWh). Metsätehon tuloskalvosarja 7/ Kärhä, Mutikainen & Hautala 38

39 Kuormakoko (ton) Kannot Esimurskattu kanto Irtonaiset hakkuutähteet Hakkuutähdepaalit Pienpuu Järeä, ylivuotinen runkopuu Kuormakoko, ton(tuore) Metsätehon tuloskalvosarja 7/ Kärhä, Mutikainen & Hautala 39

40 Kuormakoko (MWh) Kannot Esimurskattu kanto Irtonaiset hakkuutähteet Hakkuutähdepaalit Pienpuu Järeä, ylivuotinen runkopuu Kuormakoko, MWh Metsätehon tuloskalvosarja 7/ Kärhä, Mutikainen & Hautala 40

41 Purkutaakkojen määrä ja koko Taakkojen lukumäärä: Esimurskatulla kannolla oli eniten purkutaakkoja (173 taakkaa/kuorma). Kannoilla purkutaakkoja oli keskimäärin 113 kpl/kuorma. Hakkuutähdepaaleilla purkutaakkoja oli 63 kpl ja irtonaisilla hakkuutähteillä 51 kpl. Järeällä runkopuulla (43 kpl) ja pienpuulla (39 kpl) purkutaakkoja per kuorma oli lähes yhtä monta. Taakkakoko: Isoimmat purkutaakat olivat järeällä runkopuulla (734 kg). Vastaavasti pienimmät purkutaakat olivat kantojen (193 kg) ja esimurskatun kannon (186 kg) purkamisessa. Metsätehon tuloskalvosarja 7/ Kärhä, Mutikainen & Hautala 41

42 Taakkakoko Kannot Esimurskattu kanto Irtonaiset hakkuutähteet Hakkuutähdepaalit Pienpuu Järeä, ylivuotinen runkopuu Taakkakoko, kg Metsätehon tuloskalvosarja 7/ Kärhä, Mutikainen & Hautala 42

43 Taakka-aika Kannot Esimurskattu kanto Irtonaiset hakkuutähteet Hakkuutähdepaalit Pienpuu Järeä, ylivuotinen runkopuu Taakka-aika, s/taakka Metsätehon tuloskalvosarja 7/ Kärhä, Mutikainen & Hautala 43

44 Purkamisen tehoajanmenekki Järeällä runkopuulla kuorman purkamisaika oli 42 min. Eniten tehoajasta (42 %) kului odottamiseen syötössä. 21 % tehoajasta meni syöttöön (= pöllien asetteluun syöttökuljettimen hihnalle tasaiseksi matoksi). Esimurskatulla kannolla purkamisaika oli 40 min. Esimurskesilpun siivoaminen auton kuormatiloista ja lisälaitojen käsittely veivät runsaasti aikaa. Kantokuormien keskimääräinen purkamisaika oli 33 min. 70 % tehoajasta oli taakkojen noutoa (= pieni taakkakoko). Hakkuutähdepaaleilla purkamisaika oli 25 min. Rikkinäiset paalit kasvattivat noudon ajanmenekkiä. Lisäksi paalien asettelu syöttökuljettimen hihnalle vei aikaa. Pienpuulla purkamisaika oli 21 min ja irtonaisilla hakkuutähteillä 19 min. Metsätehon tuloskalvosarja 7/ Kärhä, Mutikainen & Hautala 44

45 Purkamisen tehoajanmenekki (min/kuorma) Kannot Esimurskattu kanto Irtonaiset hakkuutähteet Hakkuutähdepaalit Pienpuu Järeä, ylivuotinen runkopuu Purkamisaika, min/kuorma Nouto Odotus Syöttö Apuaika Metsätehon tuloskalvosarja 7/ Kärhä, Mutikainen & Hautala 45

46 Purkamisajan rakenne Kannot Esimurskattu kanto Irtonaiset hakkuutähteet Hakkuutähdepaalit Pienpuu Järeä, ylivuotinen runkopuu Osuus, % Nouto Odotus Syöttö Apuaika Metsätehon tuloskalvosarja 7/ Kärhä, Mutikainen & Hautala 46

47 Purkamisen tehoajanmenekki (min/ton) Kannot Esimurskattu kanto Irtonaiset hakkuutähteet Hakkuutähdepaalit Pienpuu Järeä, ylivuotinen runkopuu 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 Purkamisaika, min/ton(tuore) Nouto Odotus Syöttö Apuaika Metsätehon tuloskalvosarja 7/ Kärhä, Mutikainen & Hautala 47

48 Purkamisen tehoajanmenekki (min/mwh) Kannot Esimurskattu kanto Irtonaiset hakkuutähteet Hakkuutähdepaalit Pienpuu Järeä, ylivuotinen runkopuu 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 Purkamisaika, min/mwh Nouto Odotus Syöttö Apuaika Metsätehon tuloskalvosarja 7/ Kärhä, Mutikainen & Hautala 48

49 Auton ajanmenekki voimalaitoksella Tutkimuksen 1 ensimmäisen päivän kuormat: Kantoja 1 Irtonaisia hakkuutähteitä 1 Hakkuutähdepaaleja 1 Pienpuuta 1 Kantoja 2 Järeää runkopuuta 1 Kantoja 3 Kantoja 4 Irtonaisia hakkuutähteitä 2 Ennen purkamista Purkaminen Keskeytys purkamisessa Purkamisen jälkeen Auton ajanmenekki laitoksella, min/kuorma Keskeytykset purkamisessa aiheutuivat murskauslinjaston toimintahäiriöistä. Metsätehon tuloskalvosarja 7/ Kärhä, Mutikainen & Hautala 49

50 Energiapuuautojen kuormakoon seurantatutkimus Metsätehon tuloskalvosarja Kärhä, Mutikainen & Hautala

51 Energiapuuauton kuormakoko Seuranta-aineistossa keskikuormakoot olivat painon mukaan järjestyksessä isommasta pienimpään: ton(tuore) MWh 1. Esimurskattu kanto 30, Järeä runkopuu 30, Hakkuutähdepaalit 27, Pienpuu 24, Kannot 24, Irtonaiset hakkuutähteet 20,3 57. Aikatutkimuksen kuormakoot olivat melko hyvin linjassa seuranta-aineiston kanssa. Ainoastaan pienpuulla aikatutkimuksen keskikuormakoko erosi merkittävästi seurannan keskikuormakoosta. Metsätehon tuloskalvosarja 7/ Kärhä, Mutikainen & Hautala 51

52 Energiapuuauton kuormakoko (ton) Kannot Esimurskattu kanto Irtonaiset hakkuutähteet Hakkuutähdepaalit Pienpuu Järeä, ylivuotinen runkopuu Kuormakoko, ton(tuore) Aikatutkimus Seurantatutkimus Metsätehon tuloskalvosarja 7/ Kärhä, Mutikainen & Hautala 52

53 Energiapuuauton kuormakoko (MWh) Kannot Esimurskattu kanto Irtonaiset hakkuutähteet Hakkuutähdepaalit Pienpuu Järeä, ylivuotinen runkopuu Kuormakoko, MWh Aikatutkimus Seurantatutkimus Metsätehon tuloskalvosarja 7/ Kärhä, Mutikainen & Hautala 53

54 Tarkastelu Murskauksen tuottavuus Tutkimuksessa murskauksen tuottavuutta selvitettiin kahdessa eri jaksossa; Tutkimuksessa 2 pyrittiin löytämään rajakapasiteetti kullekin metsäenergiajakeelle. Kaikilla metsäenergiajakeilla ei pystytty saavuttamaan murskauksen rajakapasiteettiä, koska murskauslinjastossa murskeen poistokuljettimet menivät tukkoon. Erityisen herkästi poistokuljettimet tukkeutuivat järeällä runkopuulla. Vaikkei Saalasti Murska 1224 HF päässytkään näyttämään kynsiään, saavutettuja tuottavuustasoja voidaan pitää hyvinä (vrt. Kärhä ym. 2010, 2011). Mikäli murskauksen tuottavuutta halutaan nostaa, murskauslinjaston pullonkaulat on poistettava; ei riitä, että raaka-aine murskataan tehokkaasti, se on myös poistettava tehokkaasti murskaimelta kattilaan. Metsätehon tuloskalvosarja 7/ Kärhä, Mutikainen & Hautala 54

55 Tarkastelu Sähkön kulutus & Palakoko Murskauksen sähkön kulutus voitiin määrittää vain Tutkimuksessa 2. Sähkön kulutus oli todennäköisesti Tutkimuksessa 1 hieman korkeampi kuin Tutkimuksessa 2, koska: Tutkimuksessa 2 käytettiin leikkaavia teriä ja Tutkimuksessa 1 murskausteriä. Tutkimuksessa 2 tuottavuudet olivat korkeammat kuin Tutkimuksessa 1. Tutkimuksessa palakoot jäivät murskauksessa molemmilla terillä melko isoksi. Tämä ei ole ongelma, koska tutkitun murskaimen poistokuljettimen päässä on seulonta ja jälkimurskaus. Metsätehon tuloskalvosarja 7/ Kärhä, Mutikainen & Hautala 55

56 Tarkastelu Energiapuuautot I Tehdyn aikatutkimuksen tukena tutkimuksessa oli energiapuuautojen kuormakoon seurantaselvitys. Energiapuuautoista on tehty muutama selvitys 2000-luvulla (Korpilahti & Suuriniemi 2001, Ranta & Rinne 2006). Korpilahden ja Suuriniemen tutkimuksessa kuormakoko oli irtonaisilla hakkuutähteillä 28,6 m 3. Rannan ja Rinteen tutkimuksessa kuormakoko oli irtonaisilla hakkuutähteillä keskimäärin 52 MWh (25 m 3 ), 67 MWh (31 m 3 ) kannoilla ja MWh (36 38 m 3 ) hakkuutähdepaaleilla. Tehdyssä tutkimuksessa kuormakoot olivat samansuuntaiset aiempien tutkimusten kanssa. Seurantatutkimuksessa kantoesimurskeella saavutettiin 27 % suurempi (ton)-kuormakoko kuin kannoilla. Vastaavasti hakkuutähdepaaleilla (ton)-kuormakokoa saatiin kasvatettua 37 % verrattuna irtonaisten hakkuutähteiden kaukokuljetukseen. Metsätehon tuloskalvosarja 7/ Kärhä, Mutikainen & Hautala 56

57 Tarkastelu Energiapuuautot II Tutkimuksessa energiapuuauton tehollinen purkamisaika murskaimen syöttökuljettimelle vaihteli vajaasta 20 minuutista (irtonaiset hakkuutähteet) runsaaseen 40 minuuttiin (järeä runkopuu). Yhdeltä tutkimustyöpäivältä tehtiin myös tarkastelu kokonaisajankäytöstä, kun energiapuuauto tulee laitokselle ja lähtee sieltä. Tarkastelu osoitti, että ennen purkamista tulee monesti odottamista ja purkamisen jälkeen vielä kuormatilojen siivousta varastokentällä. Murskauslinjaston toimintahäiriöt saattavat myös aiheuttaa ylimääräisiä keskeytyksiä ja odotuksia autoille. Metsätehon tuloskalvosarja 7/ Kärhä, Mutikainen & Hautala 57

58 Tarkastelu Energiapuuautot III Kaikkiaan energiapuuauton viipyminen laitoksella on helposti tunnin luokkaa. Rannan ja Rinteen (2006) energiapuuautojen seurantatutkimuksessa purkamisaika mukaan lukien odotusajat oli kannoilla ja irtonaisilla hakkuutähteillä keskimäärin 67 min ja hakkuutähdepaaleilla 54 min. Jo 5 10 min/kuorma -odotus-/keskeytysaikojen leikkaus vuoden aikana mahdollistaa kullekin energiapuuautolle noin lisäkuorman kuljettamisen energialaitokselle. Pyrittäessä tehostamaan käyttöpaikkamurskaustuotantoketjua on ensiarvoisen tärkeää, että energiapuuautojen odottamiset laitoksella saadaan minimoitua mahdollisimman vähiin. Metsätehon tuloskalvosarja 7/ Kärhä, Mutikainen & Hautala 58

59 Käyttöpaikkamurskaus lisääntynee Tehty tutkimus osoitti, miten tehokkaasti eri metsäenergiajakeista saadaan polttomursketta käyttöpaikkamurskauksella. Tulosten perusteella voi vain ihmetellä, mikseivät käyttöpaikkamurskausvolyymit ole kasvaneet luvulla nopeammin kuin on tapahtunut. Kun jatkossa metsähaketta polttavien laitosten käyttömäärät kasvavat, käyttöpaikkahaketuksesta tulee entistä houkuttelevampi tuotantoketjuvaihtoehto energialaitoksille. Metsätehon tuloskalvosarja 7/ Kärhä, Mutikainen & Hautala 59

60 Viitekirjallisuus FprEN Kiinteät biopolttoaineet. Palakokojakauman määritys. Osa 1: Värähtelyyn perustuva seulontamenetelmä käyttäen seuloja 1 mm tai alle. Kärhä, K Metsähakkeen tuotantoketjut Suomessa vuonna Metsätehon tuloskalvosarja 6/2011. Kärhä, K., Mutikainen, A. & Hautala, A Vermeer HG6000 terminaalihaketuksessa ja -murskauksessa. Metsätehon tuloskalvosarja 15/2010. Kärhä, K., Hautala, A. & Mutikainen, A Jenz HEM 581 DQ hakkuutähteiden ja pienpuun tienvarsihaketuksessa. Metsätehon tuloskalvosarja 5/2011. Korpilahti, A. & Suuriniemi, S Käyttöpaikallahaketukseen perustuva puupolttoaineen tuotanto. Metsätehon raportti 122. Ranta, T. & Rinne, S The profitability of transporting uncomminuted raw materials in Finland. Biomass and Bioenergy 30(3): SFS-EN Kiinteät biopolttoaineet. Kosteuspitoisuuden määritys. Uunikuivausmenetelmä. Osa 2: Kokonaiskosteus. Yksinkertaistettu menetelmä. Metsätehon tuloskalvosarja 60

61 Yhteistyökumppanit Metsätehon tuloskalvosarja 7/ Kärhä, Mutikainen & Hautala 61