Search

Julkaisussa käsitellään hakkeen, erityisesti polttohakkeen, tuotantomittakaavaista seulontaa. Lisäksi tarkastellaan jonkin verran jyrsin- ja palaturpeen seulontaa, koska näiden polttoaineiden ja hakkeen seulonnassa on tiettyjä yhtäläisyyksiä. Esitys perustuu kirjallisuuteen sekä kotimaisten polttoaineiden käyttäjien ja tutkijoiden haastatteluihin. Jyrsinturpeen seulonnassa pyritään poistamaan isot kappaleet hienorakeisesta polttoaineesta. Jyrsinturve seulotaan ritilöillä tai kiekkoseuloilla. Palaturpeesta poistetaan hienoaines ylisuurten kappaleiden lisäksi. Seulontavälineinä ovat tärykuljettimet tai täry- tai kiekkoseulat. Selluhakkeen seulonta on tehdaskohtainen asia. Hyvä sulfaattiselluhake on paksuudeltaan 2 - 7 mm ja pituudeltaan 15 - 40 mm. Yleensä seulontaan käytetään horisontaalista liikettä tekevää täryseulaa. Muita vaihtoehtoja ovat vertikaalista liikettä tekevä täryseula sekä kiekko- tai rumpuseula. Seulontasysteemiin liittyy usein isokokoisen aineksen hakkuri. Kokopuista tehty hake jaetaan usein sellun tekoon ja polttoon meneviin osuuksiin. Jakotekniikka on hyvin kirjava. Kokopuiden käsittelyyn käytetään karsinta- ja kuorintarumpua yhdessä hakkureiden ja seulojen kanssa. Kokopuuhakkeesta saatetaan ensin poistaa kuori rummussa tai pulpperissa, ja vasta sen jälkeen hake seulotaan. Kokopuuhake voidaan jakaa edellä mainittuihin jakeisiin myös pelkästään kiekko-, täry- tai ruuviseuloilla. Yksinomaan polttoon tarkoitetun hakkeen seulonnan tavoitteena on isojen puisten ja ei-puupitoisten kappaleiden poisto. Polttohaketta seulotaan nykyisin aika harvoin. Kattila, sen teho sekä polttoaineen kuljetin- ja syötintyypit vaikuttavat seulontatarpeeseen. Seuloina käytetään hakkureihin asetettuja yksiköitä, polttoaineen vastaanoton yhteydessä olevia ritilöitä sekä kiekko- tai täryseuloja. Hakelajeista lähinnä kokopuuhake tarvitsee seulontaa. Polttohakkeen seulonnan kehityskohteina tulisi olla sen tarpeellisuuden selvitys sekä seulontapaikan ja seulontayksikön koon valinta. Seulonnan tekniikka vaatii isojen, pitkien ja suhteellisten ohuiden kappaleiden poiston kehittämistä.

Tutkimuksessa selvitettiin Lapin pienpuun käsittelyä haketuksesta lähtien sekä hakkeiden käyttöä eri tarkoituksiin. Lisäksi selvitettiin hakepuukorjuuketjujen kustannuksia. Hakkeen seulonnasta tehtiin kirjallisaustutkimus. Metsäteho on tutkinut hakkeen seulontaa viime vuosina projektissa "Energiapuun korjuu teollisuuspuun korjuun yhteydessä". Metsäntutkimuslaitoksessa on suoritettu eri hakkeiden seulontatutkimuksia lähes kymmenen vuodenajan. Veitsiluoto Oy:ssä ja Metsäliiton teollisuus Oy:ssä hyödynnetään hakepuuta tehtaiden yhteydessä toimivien seulonta-asemien avulla. Näissä metsähakkeesta seulotaan yli- ja alisuuri jae poltettavaksi ja hyväksytystä jakeesta tehdään selluloosaa panemalla sitä enintään 5 % kuoritusta ainespuusta tehdyn hakkeen joukkoon. Ruotsissa MoDo Ab:llä on Dombäckissä hakepuuterminaali, missä karsimaton raakapuu erotellaan selluloosa- ja polttohakkeeksi sekä epäpuhtauksiksi. Varsinaisen polttohakkeen seulontatutkimuksia on meneillään Vapo Oy:ssä. Tuotantomittakaavan polttohakkeen rumpuseulontakokeen voidaan katsoa antaneen viitteitä siitä, että tälläkin tekniikalla on toteutettavissa lähinnä ylisuuren jakeen poisto hakkeesta. Kokeilussa käytetyllä 80 x 80 mm:n reikäkoolla varustetulla rummun verkolla saatiin ylisuuren jakeen määräksi n. 10 % ja reikäkooltaan o 4 mm:n verkolla alisuuren jakeen määräksi n. 40 %. Mainitulla yritteen määrällä ei isoja kappaleita tai tikkuja hyväksytyssä jakeessa juuri esiintynyt. Tuuliseulontakokeet Valtion teknillisen tutkimuskeskuksen kotimaisten polttoaineiden laboratorion seulalla eivät antaneet kovinkaan hyviä kokemuksia siitä, että suoralla ilmavirran puhalluksella saataisiin hakkeen eri jakeet erottumaan.Selvää lajittumista kokeissa kuitenkin havaittiin. Osa- ja kokopuumenetelmiä perinteisiin tavaralajimenetelmiin verrattaessa raaka-aineen saanto kasvaa huomattavasti. Hakkuukustannukset pienenevät, mutta metsäkuljetuskustannukset nousevat samoin kuin kaukokuljetuskustannuksetkin. Otettaessa kaikki em. kustannukset huomioon voidaan Metsätehon tutkimusten mukaan päästä alle tavaralajimenetelmien kustannusten. Vielä on tutkimatta, mitä hakemenetelmät vaikuttavat puun tehdaskäsittelyssä. Kapasiteetiltaan 100 000 i-m3:n hakkeen esikäsittelyasema voisi muodostua vastaanottoasemasta, kuljettimesta hakevarastolle, varaston purkausruuvista, kuljettimesta seuloille, kiekkoseuloista ja sellu- ja polttojakeen kuljettimista ja varastoista. Aseman kustannukset olisivat karkean arvion mukaan n. 3,5 milj.mk. Tuotettua hakeyksikköä kohti hakkeen käsittelykustannukset asemalla olisivat 9,5 mk/i-m3, mikä on lähellä haketuksen nykyisiä kustannuksia.

Tutkimuksen tavoitteena on ollut analysoida jo toiminnassa olevaa kuntakohtaista hakkeen hankintajärjestelmää mahdollisimman monipuolisesti. Tavoitteena on siis ollut tuottaa yleiseen käyttöön tietoa toimivasta hakkeen hankintajärjestelmästä. Voidaan olettaa, että tällaisesta tiedosta on hyötyä niille, jotka suunnittelevat hakkeen hankinnan järjestämistä. Virtain aluelämpökeskus käynnistyi syksyllä 1979. Suunnilleen vuoden ajan seurattiin hankintajärjestelmää ja kerättiin siitä tietoa. Kevätkesällä 1980 suoritettiin kysely hakepuun toimittajille ja muille metsänhoitoyhdistyksen (mhy) jäsenille. Aluksi selvitetään Virtain kaupungin metsänomistusoloja ja pinta-aloja sekä esitetään työryhmän jo aikaisemmin tekemä arvio siitä, kuinka Virtain hakepuuvarat muodostuvat ja millä pinta-aloilla. Virtain metsien hakepuuksi sopivan puun vuotuisen kasvun arvioidaan olevan n. 80 000 k-m3. Tästä on teknistaloudellisista syistä hyödynnettävissä n. 40 000 k-m3 vuodessa. Hehtaaria kobti tämä on 0,5 k-m3. Virroilla on hakepuun hankinnassa käytössä pääasiallisesti järjestelmä, jossa metsänomistajat suorittavat hakepuan varsinaisen teon ja lähikuljetuksen tien varteen, missä tapahtuu välivarastointi. Haketus tapahtuu välivarastointipaikalla suoraan odottavaan kaukokuljetusajoneuvoon. Virtain aluelämpökeskuksessa oli kesällä 1980 3,5 MW:n hakekattila ja 1,8 MW:n jätekattila. Syksyn 1980 aikana oli snunnitteilla 6,0 MW:n hakekattila lisää. Lämmityskauden 1979 - 1980 hakkeen käyttö oli n. 5 000 hake-m3, ja lämmityskaudeksi 1980 - 1981 hakkeen käytöksi arvioidaan n. 18 000 hake-m3. Aluelämpökeskukseen toimitetusta hakkeesta Virtain kaupunki on maksanut metsänhoitoyhdistykselle hinnoittelukautena 1.1. - 30.6.1979 28,61...46,03 mk/hake-m3 kosteudesta riippuen. Hinnoittelukautena 1.1. - 30.6.1980 ovat em. hinnat nousseet 21,16 %.

Puun perusrakenneosa on solu, joka muodostuu seinämästä ja solukolosta. Seinämän päärakenneaineena ovat selluloosa, hemiselluloosa, ligniini, uuteaineet ja tuhka. Typpeä puu sisältää alle 0,5 % ja rikkiä n. 0,01 %. Tuoreen puun vesipitoisuus on 40 - 60 %. Suomen puulajeilla puun syiden kyllästymispiste on 28 %:n kosteuspi-toisuudessa. Tällä on merkitystä kuivumisessa ja kutistumisessa. Puun keskeisiä polttoaineominaisuuksia ovat lämpöarvo, kosteus ja palakoko. Tehol-liseen lämpöarvoon massa- ja tilavuusyksikköä kohti vaikuttavat kosteus, puulaji, puun osa, puutavaralati ja pinotiheys tai haketiheys. Kosteus pienentää polttoai-neen lämpöarvoa. Väärä kosteus huonontaa polttolaitteen hyötysuhdetta ja vaikeut-taa muutenkin palamista. Puupolttoaineessa pienestä palakoosta on usein etua ja palakoon tulisi olla tasainen. Puupolttoaineiden kuiva-ainemassa vaihtelee 75 kg/i-m3:stä (kutterilastu) 1 000 kg/m3:iin (puubriketti). Hakkeilla se on keskimäärin 170 - 180 kg/i-m3. Hakkeiden kosteus on 35 - 50 %, tuoreesta puusta tehdyn sahanpurun n. 55 % ja kuoren n. 60 %. Hakkeiden tehollinen lämpöarvo on 0,78 - 0,93 MWh/i-m3, kuoren 0,54 MWh/i-m3. Aikaisemmin hakkeille on käytetty hieman parempia arvoja. Puupolttoaineiden ominaisuuksista lämpöarvo, kosteus, haihtuvat aineet, tuhka ja alkuaineet voidaan määrittää tarkasti analyysilaboratoriossa. Seulontatulokset ovat epätarkempia. Määrän ja tiheyden määritys halvalla ja yksinkertaisella taval-la tuottaa usein ongelmia. Viimeksi mainittujen perusteella arvioidaan usein polt-toaine-erän lämpömäärä. Määrä mitataan nykyisin tilavuutena tai massana, joko kosteusmäärityksen kanssa tai ilman.Periaatteessa puupolttoaineiden hinnoittelu voisi perustua tilavuusyksikön lämpö-arvoon, kosteuteen ja kattilan hyötysuhteeseen. Asia voitaisiin esittää hintaker-roinkäyrinä kosteuden funktiona. Metsähakkeen tuotantokustannukset ovat 90 - 241 mk/m3 korjuuoloista riippuen. Halon ja klapin hinta on esimerkiksi Keski-Suomessa 140 - 240 mk/p-m3. Puupolttoaineiden laboratorioseulontaa, määrän, tiheyden ja lämpömäärän mittausta sekä hinnoitteluperiaatteita on tarvetta tutkia ja kehittää.

Tutkimuksen päätavoitteena on ollut saada tietoa siitä, kuivuuko suuripalainen hake (pilke) pienehköissä varastokasoissa ja sisävarastossa yhden kuivumiskauden sisältävän varastoinnin aikana. Pilkkeen laadun, lähinnä kuiva-ainepainon, muutoksia on seurattu vain silmämääräisin havainnoin värissä sekä homeen ja lahon esiintymisessä tapahtuvista muutoksista. Hakkeen (ja pilkkeen) kuiva-ainepaino ja kosteus määräävät pääasiassa sen lämpösisällön. Aluksi esitetään puun kuivumisen teoriaa sekä vakiona pysyvissä että muuttuvissa ulkoisissa oloissa. Esitys koskee pääosiltaan puun syiden kyllästymispisteen alapoolista kuivumisaluetta. Itse varastointikokeet toteutettiin siten, että Tikkakoskelle tehtiin neljä pilkekasaa ja kaksi hakekasaa ja Jyväskylän maalaiskunnan Nyrölässä varastoitiin pilkettä maatilan talousrakennuksessa. Tikkakosken pilkekasoista oli kaksi tehty tuoreesta puusta ja kaksi rasikuivasta. Hakekasat oli tehty tuoreesta puusta samoin kuin Nyrölän pilkevarastokin. Tikkakosken pilkevarastosta oli toinen tuoreesta puusta ja toinen rasikuivasta puusta tehty sekä toinen hakekasoista peitettiin rei'itetyllä muovilla. Eri varastojen alku- ja loppukosteuksia tarkasteltaessa ja virhemahdollisuudet huomioon otteen voitaneen sanoa, että kattamattoman tuoreen pilkekasan keskimääräinen kosteus on pysynyt lähes ennallaan. Sen sijaan katettu tuore pilkekasa on kuivunut n. 20 %. Kattamaton rasikuiva pilkekasa on kostunut n. 10 % ja katettu rasikuiva pilkekasa on kuivunut n. 10 %. Kattamaton hakekasa on pysynyt lähes ennallaan ja katettu hakekasa on kuivunut n. 10 %. Pilkkeen varastolato on kuivunut n. 20 %. Pilkkeen ja hakkeen alku- ja loppukosteuserojen vaikutusta omakotitalon lämmitykseen käytettävään polttoaineen lämpösisältöön ja polton hyötysuhteeseen ja sitä kautta polttoainekustannuksiin voidaan teoreettisluontoisesti laskea. Tässä tutkimuksessa on laskettu n. 150 m2:n omakotitalon vuotuiset hakkeen käytön polttoainekustannukset tutkimuksen varastojen alku- ja loppukosteuksilla. Karkeasti arvioiden kattamattoman tuoreen pilkekasan alku- ja loppukosteuserosta johtuva kustannussäästö on runsaan 10 %:n luokkaa. Katetun turpeen pilkekasan osalta on kustannussäästö 20 %:n luokkaa. Kattamattoman rasikuivan pilkekasan kostumisesta johtuen tulee kasan kosteuserolla runsaan 20 %:n kustannuslisä. Katetun rasikuivan pilkekasan kosteuserolla on kustannussäästö lähes olematon. Kattamattoman hakekasan kostumisesta johtuen on kustannuslisä runsaat 10 %. Katetun hakekasan osalta on kustannussäästö lähes 20 %. Pilkkeen varastoladossa tapahtuneen kuivumisen seurauksena on säästö polttoainekustannaksissa lähes 30 %. Tuloksissa ei ole otettu huomioon mahdollisia varastoinnin kuiva-ainetappioita. Ne eivät liene kuitenkaan merkittäviä varsinkaan pilkkeellä.