Bättre totalekonomi för
pelletstillverkningen
Pelletplattformen II, 2013-2016
Michael Finell, Robert Samuelsson & Mehrdad Arshadi
SLU, Institutionen för Skogens Biomaterial och Teknologi, Umeå
Pelletsförbundets Årsmöte 2015-04-15, Kvänum
Projektets mål
•
Projektet ska genom forskning i laboratorie- och pilotskala samt genom
fullskaliga fabriksförsök ta fram kunskap och underlag för att de uppställda
målen enligt Fokus III för år 2020 ska kunna nås. Det övergripande målet med
projektet är att nå bättre totalekonomi för pelletstillverkningen, minska
energibehovet, öka produktiviteten per pelletspress, uppnå bättre arbetsmiljö
och bidra till att uppfylla svenska miljömål.
•
Produktionskostnader ska minskas med minst 0,5 % per år (upp till 5 % år 2020)
vid storskalig förädling av pellets genom effektivare process, minskat slitage,
minskad energiåtgång, minskat spill, etc.
•
Vidare syftar projektet till att ytterligare bredda råvarubasen för pelletskvaliteter
för olika ändamål med en omvandlingsteknik anpassad till nya bränslen, så att
fler bränslekedjor kan nå marknaden och klarar ställda miljökrav och
hållbarhetsmål.
Mål: Högsta pelletsklassen A1
Property class
A1
A2
B
Origin and source
Stemwood; Chemically
untreated wood
residues
Whole trees wihout
roots; Stemwood;
Logging residues; Bark;
Chemically untreated
wood residues
Forest plantation and
other virgin wood; Byproducts and residues
from wood processing
industry; Used wood
Moisture, %
M10 ≤ 10
M10 ≤ 10
M10 ≤ 10
Ash, %
A0.7 ≤ 0.7
A1.5 ≤ 1.5
A3.0 ≤ 3.0
Mech. durability, %
DU97.5 ≥ 97.5
DU97.5 ≥ 97.5
DU96.5 ≥ 96.5
Bulk density, kg/m3
BD600 ≥ 600
BD600 ≥ 600
BD600 ≥ 600
Fines, %
F1.0 ≤ 1.0
F1.0 ≤ 1.0
F1.0 ≤ 1.0
Ash melting, C
DT1200 ≥ 1200
DT1200 ≥ 1200
DT1200 ≥ 1200
Net calorific v. MJ/kg
Q16.5 ≥ 16.5
Q16.3 ≥ 16.3
Q16.0 ≥ 16.0
Pelletplattformen II, struktur
Styrgrupp
Grundforskning
Tillämpad forskning
WP 1 Basforskning
WP 3 Beredning
WP 2 Råvara
WP 4 Process
WP 5 Produkttest
Vetenskaplig projektledare
WP 6 Lagring
Projektambassadör
Experimentell utveckling
WP 7 Fasförsök
WP 8 Processrecept
Styrgruppens
ordförande:
Ulf Strandell (ANP)
Vetenskaplig
projektledare:
Michael Finell (SLU)
Projektambassadör:
Bengt-Erik Löfgren (PF)
Pelleteringsprocessen
PPII gör insatser på följande områden:
WP2 Nya råvaror:
Lövved, grot, torv, agroråvaror, (stubbar)
m.m. Hur mycket kan vi blanda in och
fortfarande hålla högsta pelletskvalitet?
Samarbete med ”Nya råvarukällor för
pelletsproduktion, LCA…”
WP3 Beredning:
Inverkan av malning på pelletskvalitet.
Avskiljning av extraktivämnen. EÄ är
energirika, lättflyktiga och har ett högt
värde.
WP5 Produkttest:
Metod för att bestämma de viktigaste
förbränningsegenskaperna. Testa nya
analysmetoder för pelletskvalitet.
WP6 lagring:
Undersöka mekanismer för bildning av CO,
CO2 och aldehyder. Minska riskerna för
varmgång och självantändning. Minska
risker med giftiga och illaluktande gaser.
Samarbete med EU projektet ”Safe Pellets”
WP4 Process:
Termisk konditionering och
användande av olika typer av
tillsatser. Minska rundgången av
primärsmul = höja produktionen och
kvaliteten på produkten.
Grundforskning
WP 1 Basforskning
Undersökning av grundläggande bindningsmekanismer hos pellets
Samarbete med bl.a.:
• Future pellets (Energimyndigheten)
Värmebehandlad råvara
• Karakterisering av askelement (Energimyndigheten)
XRF-spektra av olika råmaterial
• SECTOR (EU)
Underlag för standardisering av torrefierat material, NIR
• SafePellets (EU)
Nya metoder för mätning av CO och CO2
Industriförsök
WP7 Industriella fasförsök
Försök med nära koppling till WP3-WP6 som görs i industriell skala. T.ex.
återcirkulation av primärsmul, 6/8 mm pellets, inverkan av belastning på
pressar på pelletskvalitet. Insamling av åtgångstal för råvara och energi.
WP8 Industriella processrecept
Fullskaliga fabriksförsök där nya ekonomiskt och processtekniskt intressanta
parametrar varieras oberoende av varandra enligt en experimentell design som
möjliggör avancerade analyser.
Experimentell utrustning, BTC
Nya råvaror:
Tester med inblandning av:
• Björk
• Asp
• Al
• Salix
• Contortatall
• Cassavastammar
Lövvedsinblandning
Inblandning
(%)
Lövved Hållfasthet
0
Björk
> 20
Asp
0
Al
> 40
Salix
Fukthalt
(%)
Material
temperatur
(°C)
Finfraktion
Hållfasthet
Finfraktion
Hållfasthet
Finfraktion
0
> 20
0
> 40
> 15
11
10
> 13
14
11
> 13
> 13
20
70
70
45
20
70
20
20-70
Tillsatser
Tester med inblandning < 1 %
Lignin
• Lignobond
• Pelltech
Stärkelse
• Solbind 35
• Solbind 170
• Peroxid
• Fenolformaldehyd
• M.m.
Inverkan av additiv (0,5 %)
Additiv
Lignobond
Pelltech
Solbind 35
Solbind 170
Optimal
fukthalt
(%)
Förändrad
energiåtgång
(Rel. %)
Ökad
hållfasthet
(Abs. %)
Minskad
finfraktion
(Abs. %)
Ökad produktion
(ton/dygn och
press)
10
12
13
11
+1
-1
0
-3
0.7
2.0
1.8
0.5
1.3
1.3
1.1
0.4
1.0
1.0
0.8
Kolmonoxidbildning vid lagring
av pellets
Autooxidation av fett- och hartssyror
• Blockering av autooxidation genom tillsats av antioxidanter
• T.ex. Antioxidant 1, Antioxidant 2 och granbark
Lagringsförsök pellets
Ca 90 % lägre CO-emissioner i pellets med 0.5 %
inblandning av Antiox 2 jmfrt med referenspellets
Serie 1 Referens
Serie 2 Antiox 2
Serie 3 Antiox 1
Serie 4 Bark
Malningens inverkan på
pelletskvalitet
Huvudeffekt, inverkan av
spånfukthalt
Huvudeffekt, inverkan av
malgrad
Predikterad bulkdensitet och
hållfasthet
Tack för er uppmärksamhet!