Kokopuuhakkeen puhdistus Massahake-menetelmällä: Kokeet jatkuvatoimisella koelaitteistolla

Veli Seppänen, Mikko Ahonen, Lauri Nikala

Research output: Book/ReportReport

Abstract

Suomen metsien kokonaiskasvu on tällä hetkellä noin 126 milj. m3 vuodessa, josta kuorellista runkopuuta on arvioitu olevan n. 79 milj. m3/a. Teollisuus käyttää tästä määrästä raaka-aineenaan n. 50 milj. m3 kuorellista runkopuuta. On arvioitu, että metsiin jäävien nykytekniikalla korjuukelpoisten hakkuutähteiden energiasisältö on n. 38,5 TWh ja hakkuusäästön energiasisällön on arvioitu olevan n. 56,5 TWh. Tällä hetkellä puupolttoaineiden käyttö on n. 20,5 TWh/a, mikä on n. 6 % primäärienergiantuotannosta. Valtion teknillisen tutkimuskeskuksen (VTT) poltto- ja lämpötekniikan laboratoriossa kehitetyn puhdistusmenetelmän tavoite on tuottaa metsähakkeesta paitsi korkealaatuista raaka-ainetta selluteollisuudelle myös kustannuksiltaan kilpailukykyistä polttoainetta energiantuotantoon. Puhdistusmenetelmän keskeiset uudet piirteet liittyvät kuoren irroittamiseen hakepaloista sekä sellujakeen laadun varmistamiseen prosessin eri vaiheissa. Koetulosten perusteella laadittiin puhdistusprosessille lineaarista monimuuttujamallia apuna käyttäen malli, jolla tutkittiin eri muuttujien vaikutusta prosessiin. Muuttujina mallissa olivat värierolajittelijan herkkyys ja hihnanopeus, jauhimen teräväli, puhdistettavan hakkeen syöttömäärä ja syöttöpaikka sekä puulaji. Tulosten perusteella kuoripitoisuuteen vaikuttivat tarkastelluista muuttujista voimakkaimmin värierolajittelijan hihnan nopeus ja hakkeen syöttöpaikka. Saantoon puolestaan vaikuttivat eniten värierolajittelijan herkkyys ja jauhimen teräväli. Puhdistetun hakkeen kuoripitoisuudessa päästiin tällä koelaitteistolla koivukokopuuhakkeella 2,5 %:iin ja mäntykokopuuhakkeella 1,5 %:iin ja pintalautahakkeella alle 0,5 %:iin. Selluhakkeen saanto oli vastaavasti koivukokopuuhakkeella n. 65 %, mäntykokopuuhakkeella yli 70 % ja pintalautahakkeella yli 80 %. Koelaitteiston tasoon nähden tulos on tyydyttävä, ja menetelmällä on realistiset mahdollisuudet päästä alle 1 % kuoripitoisuuteen kaikilla kokopuuhakkeilla kehittämällä prosessin eri vaiheita. Vastaavan kokoisesta puusta kuitupuumenetelmällä korjattaessa selluhakkeen saanto karsimattoman puun biomassasta on noin 40 % ja polttojakeen saanto n . 10 %. Massahake-menetelmää käytettäessä sellujaetta saadaan 1,5 2-kertainen määrä ja polttojaetta 2 4-kertainen määrä samasta määrästä puuta kuin nykyisellä kuitupuumenetelmällä tuotettaessa. Puhdistusprosessista saatavien polttojakeiden lämpöarvot olivat tuotantokosteudessa 8,9 MJ/kg (koivu) ja 6,3 MJ/kg (mänty). Keskiraekoko ja kosteus jakeilla oli n. 3 mm ja 49 % (koivu) ja n. 4 mm ja 60 % (mänty). Prosessista saatava polttojae on tasalaatuista ja sellaisenaan käyttökelpoista esimerkiksi leijukerroskattiloissa. Hakkeen puhdistuksen laskettiin olevan kannattavaa pieniläpimittaisella koivulla ja kaikenkokoisella männyllä. Kannattavuuden rajalla oli laskelmien mukaan keskikokoinen koivu. Pieniläpimittaisen ensiharvennuspuun hakkuupotentiaalin on arvioitu olevan n. 10 milj m3/a kuorellista runkopuuta, josta nykymenetelmin korjattaessa syntyisi selluraaka-ainetta n. 8 milj. m3/a ja polttojaetta noin 2 milj. m3/a. Tämä vastaa noin 4,5 TWh/a energiamäärää. Massahake-menetelmällä tuotettaessa vastaavasta puumäärästä saataisiin enimmillään noin nelinkertainen määrä polttojaetta ja lisäksi lähes kaksinkertainen määrä sellujaetta nykymenetelmiin verrattuna.
Original languageFinnish
Place of PublicationEspoo
PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
Number of pages41
ISBN (Print)951-38-4302-5
Publication statusPublished - 1992
MoE publication typeNot Eligible

Publication series

SeriesVTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes
Number1408
ISSN1235-0605

Keywords

  • wood
  • chipping
  • chips
  • purification
  • grinding
  • sieving
  • pulping
  • fuels
  • Massahake

Cite this

Seppänen, V., Ahonen, M., & Nikala, L. (1992). Kokopuuhakkeen puhdistus Massahake-menetelmällä: Kokeet jatkuvatoimisella koelaitteistolla. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland. VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes, No. 1408
Seppänen, Veli ; Ahonen, Mikko ; Nikala, Lauri. / Kokopuuhakkeen puhdistus Massahake-menetelmällä : Kokeet jatkuvatoimisella koelaitteistolla. Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 1992. 41 p. (VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes; No. 1408).
@book{72babdbced11456593d3a9abfdf960cb,
title = "Kokopuuhakkeen puhdistus Massahake-menetelm{\"a}ll{\"a}: Kokeet jatkuvatoimisella koelaitteistolla",
abstract = "Suomen metsien kokonaiskasvu on t{\"a}ll{\"a} hetkell{\"a} noin 126 milj. m3 vuodessa, josta kuorellista runkopuuta on arvioitu olevan n. 79 milj. m3/a. Teollisuus k{\"a}ytt{\"a}{\"a} t{\"a}st{\"a} m{\"a}{\"a}r{\"a}st{\"a} raaka-aineenaan n. 50 milj. m3 kuorellista runkopuuta. On arvioitu, ett{\"a} metsiin j{\"a}{\"a}vien nykytekniikalla korjuukelpoisten hakkuut{\"a}hteiden energiasis{\"a}lt{\"o} on n. 38,5 TWh ja hakkuus{\"a}{\"a}st{\"o}n energiasis{\"a}ll{\"o}n on arvioitu olevan n. 56,5 TWh. T{\"a}ll{\"a} hetkell{\"a} puupolttoaineiden k{\"a}ytt{\"o} on n. 20,5 TWh/a, mik{\"a} on n. 6 {\%} prim{\"a}{\"a}rienergiantuotannosta. Valtion teknillisen tutkimuskeskuksen (VTT) poltto- ja l{\"a}mp{\"o}tekniikan laboratoriossa kehitetyn puhdistusmenetelm{\"a}n tavoite on tuottaa mets{\"a}hakkeesta paitsi korkealaatuista raaka-ainetta selluteollisuudelle my{\"o}s kustannuksiltaan kilpailukykyist{\"a} polttoainetta energiantuotantoon. Puhdistusmenetelm{\"a}n keskeiset uudet piirteet liittyv{\"a}t kuoren irroittamiseen hakepaloista sek{\"a} sellujakeen laadun varmistamiseen prosessin eri vaiheissa. Koetulosten perusteella laadittiin puhdistusprosessille lineaarista monimuuttujamallia apuna k{\"a}ytt{\"a}en malli, jolla tutkittiin eri muuttujien vaikutusta prosessiin. Muuttujina mallissa olivat v{\"a}rierolajittelijan herkkyys ja hihnanopeus, jauhimen ter{\"a}v{\"a}li, puhdistettavan hakkeen sy{\"o}tt{\"o}m{\"a}{\"a}r{\"a} ja sy{\"o}tt{\"o}paikka sek{\"a} puulaji. Tulosten perusteella kuoripitoisuuteen vaikuttivat tarkastelluista muuttujista voimakkaimmin v{\"a}rierolajittelijan hihnan nopeus ja hakkeen sy{\"o}tt{\"o}paikka. Saantoon puolestaan vaikuttivat eniten v{\"a}rierolajittelijan herkkyys ja jauhimen ter{\"a}v{\"a}li. Puhdistetun hakkeen kuoripitoisuudessa p{\"a}{\"a}stiin t{\"a}ll{\"a} koelaitteistolla koivukokopuuhakkeella 2,5 {\%}:iin ja m{\"a}ntykokopuuhakkeella 1,5 {\%}:iin ja pintalautahakkeella alle 0,5 {\%}:iin. Selluhakkeen saanto oli vastaavasti koivukokopuuhakkeella n. 65 {\%}, m{\"a}ntykokopuuhakkeella yli 70 {\%} ja pintalautahakkeella yli 80 {\%}. Koelaitteiston tasoon n{\"a}hden tulos on tyydytt{\"a}v{\"a}, ja menetelm{\"a}ll{\"a} on realistiset mahdollisuudet p{\"a}{\"a}st{\"a} alle 1 {\%} kuoripitoisuuteen kaikilla kokopuuhakkeilla kehitt{\"a}m{\"a}ll{\"a} prosessin eri vaiheita. Vastaavan kokoisesta puusta kuitupuumenetelm{\"a}ll{\"a} korjattaessa selluhakkeen saanto karsimattoman puun biomassasta on noin 40 {\%} ja polttojakeen saanto n . 10 {\%}. Massahake-menetelm{\"a}{\"a} k{\"a}ytett{\"a}ess{\"a} sellujaetta saadaan 1,5 2-kertainen m{\"a}{\"a}r{\"a} ja polttojaetta 2 4-kertainen m{\"a}{\"a}r{\"a} samasta m{\"a}{\"a}r{\"a}st{\"a} puuta kuin nykyisell{\"a} kuitupuumenetelm{\"a}ll{\"a} tuotettaessa. Puhdistusprosessista saatavien polttojakeiden l{\"a}mp{\"o}arvot olivat tuotantokosteudessa 8,9 MJ/kg (koivu) ja 6,3 MJ/kg (m{\"a}nty). Keskiraekoko ja kosteus jakeilla oli n. 3 mm ja 49 {\%} (koivu) ja n. 4 mm ja 60 {\%} (m{\"a}nty). Prosessista saatava polttojae on tasalaatuista ja sellaisenaan k{\"a}ytt{\"o}kelpoista esimerkiksi leijukerroskattiloissa. Hakkeen puhdistuksen laskettiin olevan kannattavaa pienil{\"a}pimittaisella koivulla ja kaikenkokoisella m{\"a}nnyll{\"a}. Kannattavuuden rajalla oli laskelmien mukaan keskikokoinen koivu. Pienil{\"a}pimittaisen ensiharvennuspuun hakkuupotentiaalin on arvioitu olevan n. 10 milj m3/a kuorellista runkopuuta, josta nykymenetelmin korjattaessa syntyisi selluraaka-ainetta n. 8 milj. m3/a ja polttojaetta noin 2 milj. m3/a. T{\"a}m{\"a} vastaa noin 4,5 TWh/a energiam{\"a}{\"a}r{\"a}{\"a}. Massahake-menetelm{\"a}ll{\"a} tuotettaessa vastaavasta puum{\"a}{\"a}r{\"a}st{\"a} saataisiin enimmill{\"a}{\"a}n noin nelinkertainen m{\"a}{\"a}r{\"a} polttojaetta ja lis{\"a}ksi l{\"a}hes kaksinkertainen m{\"a}{\"a}r{\"a} sellujaetta nykymenetelmiin verrattuna.",
keywords = "wood, chipping, chips, purification, grinding, sieving, pulping, fuels, Massahake",
author = "Veli Sepp{\"a}nen and Mikko Ahonen and Lauri Nikala",
year = "1992",
language = "Finnish",
isbn = "951-38-4302-5",
series = "VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes",
publisher = "VTT Technical Research Centre of Finland",
number = "1408",
address = "Finland",

}

Seppänen, V, Ahonen, M & Nikala, L 1992, Kokopuuhakkeen puhdistus Massahake-menetelmällä: Kokeet jatkuvatoimisella koelaitteistolla. VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes, no. 1408, VTT Technical Research Centre of Finland, Espoo.

Kokopuuhakkeen puhdistus Massahake-menetelmällä : Kokeet jatkuvatoimisella koelaitteistolla. / Seppänen, Veli; Ahonen, Mikko; Nikala, Lauri.

Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 1992. 41 p. (VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes; No. 1408).

Research output: Book/ReportReport

TY - BOOK

T1 - Kokopuuhakkeen puhdistus Massahake-menetelmällä

T2 - Kokeet jatkuvatoimisella koelaitteistolla

AU - Seppänen, Veli

AU - Ahonen, Mikko

AU - Nikala, Lauri

PY - 1992

Y1 - 1992

N2 - Suomen metsien kokonaiskasvu on tällä hetkellä noin 126 milj. m3 vuodessa, josta kuorellista runkopuuta on arvioitu olevan n. 79 milj. m3/a. Teollisuus käyttää tästä määrästä raaka-aineenaan n. 50 milj. m3 kuorellista runkopuuta. On arvioitu, että metsiin jäävien nykytekniikalla korjuukelpoisten hakkuutähteiden energiasisältö on n. 38,5 TWh ja hakkuusäästön energiasisällön on arvioitu olevan n. 56,5 TWh. Tällä hetkellä puupolttoaineiden käyttö on n. 20,5 TWh/a, mikä on n. 6 % primäärienergiantuotannosta. Valtion teknillisen tutkimuskeskuksen (VTT) poltto- ja lämpötekniikan laboratoriossa kehitetyn puhdistusmenetelmän tavoite on tuottaa metsähakkeesta paitsi korkealaatuista raaka-ainetta selluteollisuudelle myös kustannuksiltaan kilpailukykyistä polttoainetta energiantuotantoon. Puhdistusmenetelmän keskeiset uudet piirteet liittyvät kuoren irroittamiseen hakepaloista sekä sellujakeen laadun varmistamiseen prosessin eri vaiheissa. Koetulosten perusteella laadittiin puhdistusprosessille lineaarista monimuuttujamallia apuna käyttäen malli, jolla tutkittiin eri muuttujien vaikutusta prosessiin. Muuttujina mallissa olivat värierolajittelijan herkkyys ja hihnanopeus, jauhimen teräväli, puhdistettavan hakkeen syöttömäärä ja syöttöpaikka sekä puulaji. Tulosten perusteella kuoripitoisuuteen vaikuttivat tarkastelluista muuttujista voimakkaimmin värierolajittelijan hihnan nopeus ja hakkeen syöttöpaikka. Saantoon puolestaan vaikuttivat eniten värierolajittelijan herkkyys ja jauhimen teräväli. Puhdistetun hakkeen kuoripitoisuudessa päästiin tällä koelaitteistolla koivukokopuuhakkeella 2,5 %:iin ja mäntykokopuuhakkeella 1,5 %:iin ja pintalautahakkeella alle 0,5 %:iin. Selluhakkeen saanto oli vastaavasti koivukokopuuhakkeella n. 65 %, mäntykokopuuhakkeella yli 70 % ja pintalautahakkeella yli 80 %. Koelaitteiston tasoon nähden tulos on tyydyttävä, ja menetelmällä on realistiset mahdollisuudet päästä alle 1 % kuoripitoisuuteen kaikilla kokopuuhakkeilla kehittämällä prosessin eri vaiheita. Vastaavan kokoisesta puusta kuitupuumenetelmällä korjattaessa selluhakkeen saanto karsimattoman puun biomassasta on noin 40 % ja polttojakeen saanto n . 10 %. Massahake-menetelmää käytettäessä sellujaetta saadaan 1,5 2-kertainen määrä ja polttojaetta 2 4-kertainen määrä samasta määrästä puuta kuin nykyisellä kuitupuumenetelmällä tuotettaessa. Puhdistusprosessista saatavien polttojakeiden lämpöarvot olivat tuotantokosteudessa 8,9 MJ/kg (koivu) ja 6,3 MJ/kg (mänty). Keskiraekoko ja kosteus jakeilla oli n. 3 mm ja 49 % (koivu) ja n. 4 mm ja 60 % (mänty). Prosessista saatava polttojae on tasalaatuista ja sellaisenaan käyttökelpoista esimerkiksi leijukerroskattiloissa. Hakkeen puhdistuksen laskettiin olevan kannattavaa pieniläpimittaisella koivulla ja kaikenkokoisella männyllä. Kannattavuuden rajalla oli laskelmien mukaan keskikokoinen koivu. Pieniläpimittaisen ensiharvennuspuun hakkuupotentiaalin on arvioitu olevan n. 10 milj m3/a kuorellista runkopuuta, josta nykymenetelmin korjattaessa syntyisi selluraaka-ainetta n. 8 milj. m3/a ja polttojaetta noin 2 milj. m3/a. Tämä vastaa noin 4,5 TWh/a energiamäärää. Massahake-menetelmällä tuotettaessa vastaavasta puumäärästä saataisiin enimmillään noin nelinkertainen määrä polttojaetta ja lisäksi lähes kaksinkertainen määrä sellujaetta nykymenetelmiin verrattuna.

AB - Suomen metsien kokonaiskasvu on tällä hetkellä noin 126 milj. m3 vuodessa, josta kuorellista runkopuuta on arvioitu olevan n. 79 milj. m3/a. Teollisuus käyttää tästä määrästä raaka-aineenaan n. 50 milj. m3 kuorellista runkopuuta. On arvioitu, että metsiin jäävien nykytekniikalla korjuukelpoisten hakkuutähteiden energiasisältö on n. 38,5 TWh ja hakkuusäästön energiasisällön on arvioitu olevan n. 56,5 TWh. Tällä hetkellä puupolttoaineiden käyttö on n. 20,5 TWh/a, mikä on n. 6 % primäärienergiantuotannosta. Valtion teknillisen tutkimuskeskuksen (VTT) poltto- ja lämpötekniikan laboratoriossa kehitetyn puhdistusmenetelmän tavoite on tuottaa metsähakkeesta paitsi korkealaatuista raaka-ainetta selluteollisuudelle myös kustannuksiltaan kilpailukykyistä polttoainetta energiantuotantoon. Puhdistusmenetelmän keskeiset uudet piirteet liittyvät kuoren irroittamiseen hakepaloista sekä sellujakeen laadun varmistamiseen prosessin eri vaiheissa. Koetulosten perusteella laadittiin puhdistusprosessille lineaarista monimuuttujamallia apuna käyttäen malli, jolla tutkittiin eri muuttujien vaikutusta prosessiin. Muuttujina mallissa olivat värierolajittelijan herkkyys ja hihnanopeus, jauhimen teräväli, puhdistettavan hakkeen syöttömäärä ja syöttöpaikka sekä puulaji. Tulosten perusteella kuoripitoisuuteen vaikuttivat tarkastelluista muuttujista voimakkaimmin värierolajittelijan hihnan nopeus ja hakkeen syöttöpaikka. Saantoon puolestaan vaikuttivat eniten värierolajittelijan herkkyys ja jauhimen teräväli. Puhdistetun hakkeen kuoripitoisuudessa päästiin tällä koelaitteistolla koivukokopuuhakkeella 2,5 %:iin ja mäntykokopuuhakkeella 1,5 %:iin ja pintalautahakkeella alle 0,5 %:iin. Selluhakkeen saanto oli vastaavasti koivukokopuuhakkeella n. 65 %, mäntykokopuuhakkeella yli 70 % ja pintalautahakkeella yli 80 %. Koelaitteiston tasoon nähden tulos on tyydyttävä, ja menetelmällä on realistiset mahdollisuudet päästä alle 1 % kuoripitoisuuteen kaikilla kokopuuhakkeilla kehittämällä prosessin eri vaiheita. Vastaavan kokoisesta puusta kuitupuumenetelmällä korjattaessa selluhakkeen saanto karsimattoman puun biomassasta on noin 40 % ja polttojakeen saanto n . 10 %. Massahake-menetelmää käytettäessä sellujaetta saadaan 1,5 2-kertainen määrä ja polttojaetta 2 4-kertainen määrä samasta määrästä puuta kuin nykyisellä kuitupuumenetelmällä tuotettaessa. Puhdistusprosessista saatavien polttojakeiden lämpöarvot olivat tuotantokosteudessa 8,9 MJ/kg (koivu) ja 6,3 MJ/kg (mänty). Keskiraekoko ja kosteus jakeilla oli n. 3 mm ja 49 % (koivu) ja n. 4 mm ja 60 % (mänty). Prosessista saatava polttojae on tasalaatuista ja sellaisenaan käyttökelpoista esimerkiksi leijukerroskattiloissa. Hakkeen puhdistuksen laskettiin olevan kannattavaa pieniläpimittaisella koivulla ja kaikenkokoisella männyllä. Kannattavuuden rajalla oli laskelmien mukaan keskikokoinen koivu. Pieniläpimittaisen ensiharvennuspuun hakkuupotentiaalin on arvioitu olevan n. 10 milj m3/a kuorellista runkopuuta, josta nykymenetelmin korjattaessa syntyisi selluraaka-ainetta n. 8 milj. m3/a ja polttojaetta noin 2 milj. m3/a. Tämä vastaa noin 4,5 TWh/a energiamäärää. Massahake-menetelmällä tuotettaessa vastaavasta puumäärästä saataisiin enimmillään noin nelinkertainen määrä polttojaetta ja lisäksi lähes kaksinkertainen määrä sellujaetta nykymenetelmiin verrattuna.

KW - wood

KW - chipping

KW - chips

KW - purification

KW - grinding

KW - sieving

KW - pulping

KW - fuels

KW - Massahake

M3 - Report

SN - 951-38-4302-5

T3 - VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes

BT - Kokopuuhakkeen puhdistus Massahake-menetelmällä

PB - VTT Technical Research Centre of Finland

CY - Espoo

ER -

Seppänen V, Ahonen M, Nikala L. Kokopuuhakkeen puhdistus Massahake-menetelmällä: Kokeet jatkuvatoimisella koelaitteistolla. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland, 1992. 41 p. (VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes; No. 1408).