Polttopuun luonnonkuivaus, keinokuivaus ja laadun hallinta



Samankaltaiset tiedostot
Laadun hallinta pilkkeen tuotannossa

Pilkkeiden keinokuivaus Pilkepäivä, Energiametsä-hanke Oulu Jyrki Raitila, erikoistutkija VTT

Puulämmityksellä edullista energiaa Jyväskylä

Puun keinokuivauksen perusteet Polttopuuyrittäjyyden teemapäivä Joensuu Jyrki Raitila, erikoistutkija VTT

VTT:n polttopuututkimuksia

Energiapuun kuivuminen rankana ja hakkeena

Puun keinokuivauksen perusteet

1. Polttopuun käyttö Suomessa

Puun keinokuivauksen perusteet ja energiasisältöön perustuva pilkekauppa

Nimike Määrä YksH/EI-ALV Ale% ALV Summa

Puun keinokuivauksen perusteet ja aurinkoenergian käyttö kuivauksessa Jyrki Raitila, erikoistutkija VTT

Kalevi Pietikäinen Tätä tutkimusta on tukenut Eino ja Marjatta Kollin säätiö

Kalevi Pietikäinen Tätä tutkimusta on tukenut Eino ja Marjatta Kollin säätiö

Metsäenergian mahdollisuuudet Hake, pelletti, pilke

Puupolttoaineen kuivuriopas

Viljankuivaus Tarvaala

CLT-rakenteiden rakennusfysikaalinen toimivuus

Puu luovuttaa (desorptio) ilmaan kosteutta ja sitoo (adsorptio) ilmasta kosteutta.

Pitkäjärven koulun lämmön kulutus

Puun kosteuskäyttäytyminen

Puupolttoaineen kuivuriopas

Viljankuivaus ja siihen liittyvät energianäkökulmat

Energiapuun varastointi Jukka Pekka Luiro. Energiapuun korjuun laatukoulutuspäivä-evo

Energiapuun varastointitekniikat

MAA- JA METSÄTALOUSMINISTERIÖ ASETUS Nro 8/10

PUUN LAADUN SÄILYTTÄMINEN

Kuiva ainetappiot ja kuivumismallit

Uunivalmiin polttopuun laatuvaatimukset EN standardin mukaan

Kalevi Pietikäinen Tätä tutkimusta on tukenut Eino ja Marjatta Kollinsäätiö

Harjoitus 7. Kovettuvan betonin lämmönkehityksen arvioiminen, kuumabetonin suhteitus, betonirakenteen kuivuminen ja päällystettävyys

METSÄNTUTKIMUSLAITOKSEN MÄÄRÄYS PUUTAVARAN MITTAUKSEEN LIITTYVISTÄ YLEISISTÄ MUUNTOLUVUISTA

Hakkeen asfalttikenttäkuivaus & Rangan kuivuminen tienvarressa ja terminaalissa

Puupolttoaineiden laatuvaatimukset ja vaikutukset päästöihin

Energiapuun kuivaaminen - Erilaiset menetelmät. Ismo Makkonen, Metsäenergiatutkija

PUULÄMMITTÄJÄN TIETOLAARI KULLAA

Betonin kuivuminen. Rudus Betoniakatemia. Hannu Timonen-Nissi

Maatilojen asuinrakennusten energiankulutuksen arviointi

Ilmanvaihdon kehittäminen ikkunaremontin yhteydessä, saneeraus- ja muutostöillä saavutettava vuotuinen energiansäästö

Puun laadun säilyttäminen

Energiatehokas ja kotimaista polttoainetta käyttävä kuivuri Jouni Virtaniemi Antti-Teollisuus Oy

MÄÄRÄYS Nro 2/2013. Metsäntutkimuslaitos Jokiniemenkuja VANTAA. Päivämäärä Dnro 498/62/2013. Voimassaoloaika 1.1.

Viljankäsittelyn tehostaminen tulevaisuuden yksiköissä

Kuivauksen fysiikkaa. Hannu Sarkkinen

Pauli Mero TYÖTTÖMYYS ALENEE LAHDESSA KAIKILLA RINTAMILLA

Kuivan polttopuun varastointiohjeita

Naantalin koulu-uinnit, Suomalaiset juhlapyhät, Viikkonumerot ma 10. syys ti 18. syys 2012 (Helsinki)

PUUN LAADUN SÄILYTTÄMINEN

MÄÄRÄYS Nro 2/2013. Metsäntutkimuslaitos Jokiniemenkuja VANTAA. Päivämäärä Dnro 498/62/2013. Voimassaoloaika 1.1.

TIILIVERHOTTUJEN BETONISEINIEN KUIVUMINEN

FRAME-seminaari

Pauli Mero ULKOMAALAISTEN JA NUORTEN TYÖTTÖMYYSASTEET ALENEVAT HITAASTI LAHDESSA

Pilketuotanto-opas 1

Lämpöyrittäjyyden ja polttopuuliiketoiminnan kehittämishanke

Puukaasutekniikka energiantuotannossa

Maatilojen energiatehokkuus. Oulu Mikko Posio

Viljankäsittelyn tehostaminen tulevaisuuden yksiköissä Jukka Ahokas & Hannu Mikkola Maataloustieteiden laitos Helsingin yliopisto

Energiansäästö viljankuivauksessa

Energia-alan keskeisiä termejä. 1. Energiatase (energy balance)

VÄESTÖMUUTOSTEN ENNAKKOTIETOJA KUNNITTAIN JA SEUTUKUNNITTAIN ETELÄ-SAVOSSA

Polttopuun kuivaus Uimaharjun lämpölaitoksen yhteydessä

Viljan kuivatuksessa säästöjä nopeasti ProAgria Pirkanmaa

Hakkeen ja klapien asfalttikenttäkuivaus. Kestävä metsäenergia hanke Tuomas Hakonen

Raportti Joensuun yliopistoon ja Pohjois-Karjalan ammattikorkeakouluun tehdystä opintomatkasta

LIIKENNETILASTO KEMIN SATAMASSA

MÄÄRÄYS Nro 1/2017. Päivämäärä Dnro 3512/ /2017. Voimassaoloaika toistaiseksi

Metsäenergia Mikko Tilvis Suomen metsäkeskus

VÄESTÖMUUTOSTEN ENNAKKOTIETOJA KUNNITTAIN JA SEUTUKUNNITTAIN ETELÄ-SAVOSSA

VÄESTÖMUUTOSTEN ENNAKKOTIETOJA KUNNITTAIN JA SEUTUKUNNITTAIN ETELÄ-SAVOSSA

Fysikaaliset ja mekaaniset menetelmät kiinteille biopolttoaineille

VÄESTÖMUUTOSTEN ENNAKKOTIETOJA KUNNITTAIN JA SEUTUKUNNITTAIN ETELÄ-SAVOSSA

Pellettikoe. Kosteuden vaikutus savukaasuihin Koetestaukset, Energon Jussi Kuusela

Kustannustehokas pilketuotanto Pilkepäivä, Energiametsä-hanke Oulu Jyrki Raitila, erikoistutkija VTT

Markkinakehityksestä yleensä

Kalevi Pietikäinen Tätä tutkimusta on tukenut Eino ja Marjatta Kollin säätiö. Metsien inventointi lennokki- ja lentokonekeilauksena Osio 1

Esimerkki broilerintuotannon energiankäytöstä

TYÖTTÖMIEN YLEINEN PERUSTURVA TAMMIKUUSSA 2001

PUUN LAADUN SÄILYTTÄMINEN

KOE 3, A-OSIO Agroteknologia Agroteknologian pääsykokeessa saa olla mukana kaavakokoelma

VELCO APT-ALAPOHJAN TUULETUSLAITTEISTON VAIKUTUS ALAPOHJAN KOSTEUSTEKNISEEN TOIMIVUUTEEN, ILPOISTEN KOULU, TURKU (LÄMPÖTILAT JA SUHT

Yleistä VÄLIRAPORTTI 13 I

UUDEN LÄMMITYSKOHTEEN LIITTÄMINEN. Urpo Hassinen

Aurinkosähkö kotitaloudessa

466111S Rakennusfysiikka RAKENNUSKOSTEUS. Opettaja: Raimo Hannila Luentomateriaali: Professori Mikko Malaska Oulun yliopisto

Tekijä: VTT / erikoistutkija Tuomo Ojanen Tilaaja: Digipolis Oy / Markku Helamo

Laatuhakkeen tuotannon erityispiirteet

Rakennustyömaan energiakysymyksiä Olli Teriö

Metsähallitus toimeksiantajana bioenergiatoimituksissa. Kemi Jussi Kumpula

Kuivausprosessin optimointi pellettituotannossa

1. Palamisen perusteet

Aurinkosähköä kotiin ja mökille Viralan koulu. Janne Käpylehto.

TALVIKAATOISEN KUUSIKUUITUPUUN KYLMÄVARASTOINTI

Lämpöolojen pysyvyys matalaenergia- ja verrokkipientaloissa

Säämittauksen tuloksia Pohjois-Pohjanmaan koeasemalla Ruukissa

Kosteusmittausyksiköt

VAK OLA Puhelin Helsinki Routatieas Pitäjänmäki

Polttoaineiden lämpöarvot, hyötysuhteet ja hiilidioksidin ominaispäästökertoimet

Katsaus Kemin ja Kemi-Tornio-seudun kehitykseen 9/2018

KARELIA-AMMATTIKORKEAKOULU Biotalouden keskus Hajautetut biojalostamot -hanke

Kalastuksenvalvonnan kustannustehokkuuden selvitys Pohjois- Pohjois Karjalassa

Henkilöstö palvelualueittain 03/ /2017

Transkriptio:

Polttopuun luonnonkuivaus, keinokuivaus ja laadun hallinta Jyrki Raitila (VTT), pohjautuu Hillebrandin (VTT) ja Koukin (TTS) tutkimukseen TTS 398 Kehittyvä metsäenergia; pilkepäivä Toholampi ja Alajärvi 15. 16.4.2009

Tausta Polttopuuta käytetään Suomessa vuosittain 10 15 milj. i m 3, suurin osa pilkkeinä sekä osa myös hakkeena. Käyttäjän kannalta merkittävin polttopuun laatuun vaikuttava tekijä on polttopuun kosteus. Perinteinen tapa alentaa pilkkeiden kosteutta on luonnonkuivaus (keinokuivaus 10 20%). Haittana on varaston hidas kierto ja siitä aiheutuvat kustannukset. Lisäksi ongelmia aiheuttavat pilkkeiden laadun vaihtelu, home ja ulkonäköhaitat sekä tuotannon kausiluontoisuus. Polttopuun keinokuivauksella ja kunnollisella varastoinnilla polttopuun laatu voidaan varmistaa ja varaston kiertoa nopeuttaa. 2

Myyntipilkkeen kuivausmenetelmät Pilkkeiden luonnonkuivaus ulkona aumoissa tai häkeissä Halkojen luonnonkuivaus pinoissa Koneellinen aisaus tai kuorinta ja pinokuivaus Ostettu raaka aine/pilke valmiiksi kuivaa Pilkkeiden kylmäilmakuivaus Pilkkeiden luonnonkuivaus varastokatoksessa Muu kuivausmenetelmä 0 5 10 15 20 25 30 35 Osuus myydystä pilkkeestä, % Lähde: Työtehoseuran metsätiedote 4/2003 (662) 3

Polttopuun raaka aine 4

syys Puun kosteuden vuodenaikainen vaihtelu 60 55 Kosteus, % 50 45 40 35 30 Kuusi Mänty Koivu Harmaaleppä tammi maalis touko heinä marras 5

Polttoaineen kosteus 1.6 1.4 Polttoaineen vesimäärä, kgh2o/kgka 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 Vedestä poistuu 70 % 0.25 0.82 0.0 0 10 20 30 40 45 50 60 70 Polttoaineen kosteus, % märkäpainosta 6

Kosteuden vaikutus puun lämpöarvoon ja energiatiheyteen Lämpöarvo, MJ/kg 25 20 15 10 5 0 1.00 0.95 0.90 0.85 0.80 0.75 0.70 0.65 MJ/kg 0.60 MWh/i m3 0.55 0.50 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Kosteus, % Energiatiheys, MWh/i m 3 1 MJ = 0,2778 kwh, 1 MWh = 1000 kwh 7

Rankojen kuivuminen varastossa 60 50 Koivu, moto, peittämätön Koivu, moto, peitto Koivu, moto, kate 40 Kosteus, % 30 20 10 0 1.3.04 1.5.04 1.7.04 1.9.04 1.11.04 1.1.05 1.3.05 1.5.05 1.7.05 1.9.05 1.11.05 8

Eri tavalla käsiteltyjen rankojen kuivuminen varastossa 50 45 40 35 Kosteus, % 30 25 20 15 10 5 0 Koivuranka, kuorellinen Koivuranka, moto, kate Koivuranka, ositt. kuorittu 1.1.05 1.2.05 1.3.05 1.4.05 1.5.05 1.6.05 1.7.05 1.8.05 1.9.05 1.10.05 1.11.05 1.12.05 9

Homeen esiintyminen rangan päästä eri varastoissa peittämätön peitetty katettu 10

Yhteenveto Polttopuun raaka aine Motolla kaadettujen rankojen kosteus alenee ensimmäisen kesän aikana 50 %:sta noin 30 %:iin. Toisen kesän aikana rankojen kosteus alenee edelleen n. 20 %:iin. Rangat, joiden kuori on ehjä (metsurikaato), kuivuvat yhden kesän aikana vain n. 4 % yksikköä. Peitetyt rangat ovat n. 10 % yksikköä kuivempia kuin peittämättömät. Rankojen kuivumista ja siten niiden säilyvyyttä voidaan tehostaa merkittävästi rikkomalla kuorta (motokaato, kuorinta, aisaus). 11

Yhteenveto Mikrobit Eniten on esiintynyt Trichoderma ja Penicillium sientä (kohtalaisesti tai runsaasti) sekä rangoissa että pilkkeissä. Trichoderma on mykotoksiinien (homemyrkkyjen) tuottaja. Oireina mm. silmien, kurkun ja nenän ärsytysoireita sekä yleisoireita. Mikrobien määrää ei pysty arvioimaan silmämääräisesti. Alkutalvesta ja talven jälkeen on esiintynyt myös Aureobasidiumia (niukasti tai kohtalaisesti), joka on kosteusvaurioon viittaava mikrobi. Mikrobien määrää pystytään pienentämään oikealla varastoinnilla. 12

Polttopuun luonnonkuivaus 13

Pilkkeen kuivumisnopeuteen vaikuttavat tekijät Pilkkeen kosteus Pilkkeen mitat (tilavuus/pinta alasuhde, pituus/paksuussuhde) Kuoren peittämä osuus Puulajikohteiset ominaisuudet erityisesti diffusiviteetti (muita: tiheys, lämmönjohtavuus, ominaislämpö) Ympäristön lämpötila Ilman suhteellinen kosteus Ilman virtausnopeus Mahdollinen säteily (suora ja hajasäteily) 14

Erikokoisten kuorellisten ja kuorettomien pilkkeiden kuivuminen 50 Kosteus, % 45 40 35 30 25 20 kuorellinen, 34 cm kuoreton, 34 cm kuorellinen, 17 cm kuoreton, 17 cm kuorellinen, 34 cm, puolta ohuempi kuoreton, 34 cm, puolta ohuempi 15 10 5 0 0 50 100 150 200 Aika, h 15

Pilkkeitä varastoitu 1 m 3 ja 2 m 3 kehikoissa, avoin varastopaikka 16

Pilkkeiden kuivuminen varastossa 60 Peittämätön, 1 m3 50 40 rankana kuivuminen pilkkeiden teko Peittämätön, 2 m3 Peitto, 1 m3 Peitto, 2 m3 Kate, 1 m3 Kosteus, % 30 Kate, 2 m3 20 10 0 1.3.04 1.5.04 1.7.04 1.9.04 1.11.04 1.1.05 1.3.05 1.5.05 1.7.05 1.9.05 1.11.05 17

Pilkkeitä 15 m 3 :n kuivumiskehikoissa 18

Pilkkeen kuivuminen ulkona katetussa verkkokehikossa ja kosteuden vuodenaikainen vaihtelu 50 45 40 1. vuosi 2. vuosi 3. vuosi 35 Kosteus, % 30 25 20 15 10 5 0 huhti kesä elo loka joulu helmi huhti kesä elo loka joulu helmi huhti kesä elo loka 19

Yhteenveto Pilkkeet (1) Pilkkeen koolla ja kuoren osuudella on huomattava merkitys pilkkeiden kuivumisnopeuteen. Kuivumisnopeuteen vaikuttaa eniten pilkkeen paksuus paksuuden puolittuminen lyhentää kuivumisaikaa noin puoleen. Pilkkeen kuivumista voidaan tehostaa merkittävästi rikkomalla kuorta, esim. pilkkeiden teon yhteydessä. Jo pienikin kuoren rikkominen edistää pilkkeen kuivumista. Pilkkeitten kuivumisnopeus varastossa riippuu voimakkaasti ympäristön lämpötilasta ja ilman suhteellisesta kosteudesta, ei niinkään auringon suorasta säteilystä. 20

Yhteenveto Pilkkeet (2) Keväällä tehdyt pilkkeet kuivuvat yhden normaalikesän aikana noin 20 %:iin, mutta talviaikana kastuminen on 10 % yksikön luokkaa, puun tasapainokosteudesta johtuen. Varjopaikassakin pilkkeet kuivuvat yhden kesän aikana 20 %:iin, jos ilman suhteellinen kosteus ja lämpötila ovat normaalikesän mukaiset. Talvella tehdyt pilkkeet kuivuvat katoksessa talven aikana n. 5 % yksikköä (41 % > 36 %). Kuivumisnopeudessa ei ole merkittävää eroa eri kokoisten (1 15 m 3 ) katettujen varastokasojen välillä. Katetut/peitetyt pilkeet ovat noin 7 % yksikköä kuivempia kuin peittämättömät pilkeet. Keinokuivatut pilkkeet pysyvät katoksessa, sateelta suojattuna kuivina ja homeettomina. 21

Polttopuun keinokuivaus Kylmäilmakuivaus Kylmäilmakuivaus + lisälämpö Lämminilmakuivaus 22

Pilkkeiden kylmäilmakuivausta 23

Alkukosteus 41%, loppukosteus 15% 75 i m 3, kuivausaika 34 vrk sähkönkulutus 1350 kwh 24

Kylmäilmakuivuri + aurinkoenergia 25

Lämminilmakuivuri Klapikeskus Oy 26

Eräs mittaustulos lämminilmakuivurista 80,0 30,0 Ilman lämpötila, C 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 Kuivausilman lämpötila sisään Kuivausilman lämpötila ulos Ilman vesipitoisuus, g/m3 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 Kuivausilma sisään Kuivausilma ulos Kuivausilma erotus 0,0 0,0 Ilman suhteellinen kosteus, % 100,0 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 Kuivausilman RH sisään Kuivausilman RH ulos 27

Kuivausilman lämpötilan vaikutus kuivausaikaan 60 Pilkkeen kosteus, % 50 40 30 20 45 C 70 C 90 C 110 C 150 C 10 0 1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64 Aika, h 28

Esimerkki erätäyttöisen lämminilmakuivurin lämmönkulutuksen jakautumisesta 1,600 1,400 Lämmönkulutus kwh/kg H2O 1,200 1,000 0,800 0,600 0,400 0,200 Häviöt Kuormanlämmitys Ilmanlämmitys Haihdutus 0,000 1 2 Ulkolämpötila 1=15 C ja 2= 15 C 29

Yhteenveto Polttopuun kuivaustavat Luonnonkuivaus, ulkoilman lämpötila Edullinen, hidas, voi aiheuttaa ulkonäköön virheitä, sääriippuva Kylmäilmakuivaus, ulkoilman lämpötila Nopeuttaa kuivumista, tasaisempi laatu, sääriippuva Lämminilmakuivaus, T < 100 C Mahdollistaa ympärivuotisen toiminnan Nopeuttaa raaka aineeseen sitoutuneen pääoman kiertoa Lämpöenergian kulutus n. 100 kwh/irto m 3, kun ulkoilman lämpötila +15 C n. 160 kwh/irto m 3, kun ulkoilman lämpötila 15 C (otettu huomioon veden haihduttaminen, ilmanlämmitys, kuormanlämmitys ja häviöt) Sähköenergian kulutus aiheutuu pääosaksi puhaltimista, enimmillään 10 kwh/irto m 3 30

Esimerkki koekuivurin rakentamisesta Jyväskylän AMK, Kolkanlahti 31

Koekuivuriin käytetty merikontti 32

Koekuivurin ulkovuoraus 33

Koekuivurin pohjaratkaisu 34

Potkuripuhallin 50 cm, 2,2 kw/3000 kierr. moottorilla 35

Koekuivurin aurinkokerääjä 36

Koekuivuri pilkekuivurina 37

Kuivausilman kierto kuivurissa 38

39