Gå till:

Fukthaltsmätning

Fukthalten är en av de viktigaste kvalitetsparametrarna för skogsflis. Men mätmetoderna är långsamma vilket ställer till problem för många värmeverk. Det behövs snabbare metoder.

Artikeln är en del av rapporten "Skogens energi – en källa till hållbar framtid" som finns att läsa i sin helhet online eller köpa under "Produkter och evenemang".

Fukthalten på skogsflis påverkar energivärdet, och är därför den viktigaste kvalitetsparametern. I dagsläget är den så kallade ugnsmetoden standard för fukthaltsbestämning. Man torkar då ett stickprov av flis i en ugn tills konstant vikt har uppnåtts. En nackdel med metoden är att mätningen tar minst ett dygn, vilket är ett problem för många värmeverk. Flisen kan vara uppeldad långt innan mätresultatet fastställts, vilket ökar risken för inoptimal förbränning. Även vid mindre terminaler är ugnsmetoden för långsam och/eller för besvärlig, likaså om man vill veta fukthalten innan man levererar materialet till kund. Det behövs snabbare metoder.

Portabla fukthaltsmätare

ESS har utvärderat tre portabla fukthaltsmätare. En använder sig av elektrisk resistans, två av elektrisk kapacitans. Alla tre mätte fukthalten på flis korrekt under förutsättning att materialet inte var fruset. Ingen av mätarna klarade dock av att mäta korrekt på alla typer av material och inom alla fukthaltsintervaller.

Resistansmätaren Humimeter BLL hade en god mätnoggrannhet upp till en fukthalt på ca 30 procent. Därefter blev avvikelserna stora till mycket stora. Teoretiskt ska en resistansmätare ha en avtagande noggrannhet med stigande fukthalt när fukthalten överstiger fibermättnadspunkten, som infaller vid ungefär 23 procent. Våra mätningar visade god överensstämmelse med dessa teoretiska förutsättningar. En resistansmätare är därför mer lämpad för torrare material än för skogsbränsle, som normalt har en fukthalt över 30 procent.

De båda kapacitansmätarna Humimeter BM2 och WILE mätte fukthalt på både grot- och stamvedsflis med genomsnittliga differenser på 1 procentenhet och en standardavvikelse på 2-4 procentenheter. Det var dock viktigt att instrumenten kalibrerades för varje enskilt material.

BM2 är tyngre att hantera och mätningsförfarandet är mer omständligt, då ett prov på 15 liter först måste vägas i behållaren för att få fram den s.k. skrymdensiteten. Därefter väljs kalibreringskurva beroende på typ av material och materialets vikt. Instrumentet uppvisade de minsta differenserna mellan mätvärde och referensmetod (torkning i ugn). En bidragande orsak till den högre precisionen verkar vara att mätaren kompenserar för materialets densitet.

Vid mätning med Wile sticks en sond in i flisen, man slår på mätaren, väljer kalibreringskurva och väntar i några sekunder innan fukthalten visas i displayen. Instrumentet fungerade bra för mätningar direkt i flisen, när man genomför ett flertal mätningar per lass och på så sätt tar fram ett medelvärde. Det lilla formatet, det enkla handhavandet och den relativt goda precisionen (förutsatt rätt kalibrering) gör WILE-mätaren till ett lämpligt instrument för produktionsuppföljning, där man snabbt och enkelt vill få en uppfattning om flislassets fukthalt.

Stationära fukthaltsmätare

Metso MR Moisture Analyzer använder magnetisk resonans och mäter fukthalten på ett prov på två minuter. I våra mätningar var den genomsnittliga differensen 0,2 procenten-heter och standardavvikelsen 1,5 procentenheter. Det gav ett 95-procentigt konfidensintervall inom ±2,5 procenten-heter, vilket får anses som mycket bra. Precisionen var så hög att det är möjligt att variationen i referensmetoden (torkning i ugn) påverkade jämförelserna lika mycket som variationen för mätningar med Metso.

Maskinen kalibreras med vanligt vatten och kan därefter mäta alla typer av material som bark, sågspån, pappersmassa, grotflis m.m. utan materialspecifik kalibrering. En begränsning är att tekniken inte medger mätning av fruset material, en annan att mätningen sker i standardiserade behållare som är 0,8 liter, vilket begränsar längden på den flis som kan mätas. Det ställer stora krav på provtagning och antal prov för att få god representativitet.

Prediktor Spektron Biomass använder närinfraröd spektralanalys (NIR) och mäter fukthalten på ett 5 liters prov på 30 sekunder. Instrumentet kan mäta både fruset och ofruset material, men det måste kalibreras för varje enskilt material och tillstånd. I våra försök mätte instrumentet med god precision och noggrannhet för såväl fruset som ofruset material. Den genomsnittliga differensen för ofruset material var 0,3-0,8 procentenheter med en standardavvikelse på 2,2–2,5 procentenheter och för fruset material var differensen 1-2 procentenheter med 1,8–2,2 procentenheters standardavvikelse.

Vid varje mätning skapas ett NIR-spektrum och detta jämförs sedan med de spektra som finns i referensdatabasen.Om ett inmätt spektrum avviker alltför mycket från de spektra som finns i databasen måste fukthalten fastställas med ugnsmetoden, varefter det spektrumet kan läggas till i databasen. På mottagningsplatser med mycket stor variation i material, fukthalt och tillstånd (fruset eller ofruset) krävs det initialt många referensmätningar i ugn.

Nya tekniska möjligheter

Tidigare studier av Mantex Desktop Scanner har visat att röntgentekniken DXA (Dual Energy X-ray Absorptimety) kan mäta fukthalten noggrant på rena organiska material med små variationer i materialsammansättning, t.ex. stamvedsflis. Däremot är de inte tillräckligt noggranna för inhomogena material med stora askhaltsvariationer, som t.ex. GROT-flis. Genom att kombinera DXA-tekniken med ytterligare en sensor med en annan röntgenmätteknik, XRF (röntgenfluorescens), som bestämmer askhalten, skulle mätnoggrannheten för fukthalt förbättras avsevärt.

Tekniken att kombinera DXA med XRF har inte använts tidigare, ESS-projektet bröt här ny mark när Mantex modi-fierade en Desktop Scanner. Våra valideringsförsök visade att askhalten kunde mätas bra. Fukthalten hade avvikelser runt två procentenheter, men med hög standardavvikelse. Överraskande var att skattningen av flisens energivärde, som är en produkt av fukt- och askhalt, blev mycket bra. Om resultaten står sig, skulle man på två minuter få det aktuella energivärdet. Tekniken ser lovande ut, men det återstår fortfarande mycket utvecklingsarbete innan en färdig produkt når marknaden.

Att arbeta vidare med

Identifiera, utveckla och testa/validera de mest rationella och kostnadseffektiva mätmetoderna för mätning av fukthalt i sönderdelade bränslen. För att minimera inverkan av felkällan vid uttaget av representativa prover ur t.ex. ett lastbilslass med flis, är det önskvärt att snabbt och noggrant kunna mäta större prover 20-200 l och/eller att kunna mäta i flöden.

Nr 84-2015    Publicerad 2015-06-25 08:41
0 Kommentarer
Läs mer
Författare

Lars

Fridh

Tidigare anställd
 072 - 53 31 066
Kommentarer (0)
 Kommentera
Skicka in
Kommentarer granskas innan publicering
Tack för din kommentar!
Vi granskar och publicerar din kommentar så snart som möjligt.
Tyvärr lyckades vi inte spara din kommentar.