Improved methods for testing of moisture content in solid biofuels

Under våren 2013 har detta examensarbete utförts som en del i civilingenjörsutbildningen i energiteknik vid Umeå Universitet, och projektet har genomförts på uppdrag av Övik Energi AB. I arbetet har en studie över metoden för fukthaltsmätning av fasta biobränslen vid Övik Energis kraftvärmeverk, Hörneborgsverket gjorts. Fukthaltsmätningarna på biobränslet utförs i nuläget av VMF Nord (virkesmätningsföreningen) som är en opartisk förening. Det har dock befarats att fukthaltsmätningen som VMF utför inte är tillräckligt representativ för hur fukthalten ser ut i hela lasset, eftersom nuvarande prover endast tas på toppen av varje lass. Av den anledningen har ett antal testprovtagningar gjorts där fukthaltsprovet bestått av flera delprov från hela lasset. Dessa prover har sedan jämförts med VMFs prover och det har visat sig att det finns en signifikant skillnad mellan mätmetoderna när det gäller bränsletyperna torv och bark. I snitt har provtagningsmetoden med flera delprov visat 2,3 % högre fukthalt än vad VMFs prover har visat. Priset på det bränsle som Övik Energi köper in betalas utifrån den mängd energi bränslet innehåller. Högre fukthalt i bränslet ger ett sämre energiinnehåll vilket innebär att Övik Energi bör betala mindre för sitt bränsle. Ekonomiska beräkningar har gjorts utifrån testproverna för vinterhalvåret (oktober 2012- mars 2013), eftersom testproverna har tagits under vinterförhållanden. Beräkningarna visar att ett överpris på 5,7 miljoner kronor har betalats under dessa månader. För att undersöka huruvida det finns en alternativ mätmetod har en litteraturstudie över följande mätmetoder gjorts; NIR (Near Infra Red Spectroscopy), mikrovågor, sond samt radiofrekvensscanmetoden. Utifrån den information som hittats är det NIR-metoden som är den mest utvecklade metoden för fukthaltsmätning. Att investera i en ny mätmetod skulle kosta cirka 3 miljoner kronor vilket är långt under de förluster som Övik Energi betalar för otillfredsställande fukthaltsmätning under vintern i dagsläget. Utan vetskap om hur stor skillnad mätmetoderna har under sommartid är det svårt att förutse hur lönsam en ny mätmetod skulle vara. En undersökning om det är möjligt att minska antalet lass som fukthaltsprov tas på har också gjorts. Denna undersökning har utförts på sågspån från en närliggande såg. Sågspån valdes då det har en liten variation i fukthalten mellan de olika lassen. Beräkningar gjordes för månaderna februari och mars 2013 då det kom in 63 lass med sågspån från sågen. Resultatet visade att det räckte med att fukthaltsprover tas vart tionde lass vilket skulle minska Övik Energis kostnader med cirka 13 000 kronor i månaden. Reducerade provtagningsfrekvenser skulle även kunna göras på andra bränslen där det är liten skillnad i fukthalten mellan de olika lassen.During the spring of 2013 this master thesis has been done at Övik Energi AB. A study of the method for moisture tests on biofuels has been done at the combined power and heating plant, Hörneborgsverket. The moisture tests are today performed by VMF Nord who is an unbiased organization. However, there have been reasons to believe that the sample procedure isn’t good enough to represent the whole fuel load. This is due to the fact that the samples are taken at the top of the fuel loads. Based on that fact, a number of test samples from the whole fuel load have been analyzed and compared to the samples from VMFs. The result of the comparison showed that the samples from VMF had a 2,3 % lower moisture content in average compared to the control samples. A t-test showed a significant difference between the two sampling methods when it came to the fuels peat and barque. The price that Övik Energi is paying for the fuel is based on the energy content and type of fuel. The difference in the moisture analyses causes a difference in the energy content of the fuel loads. This difference causes Övik Energi to pay 5,7 millions SEK to much for the fuel during the period from October 2012 to Mars 2013. A study over the following methods; NIR, microwaves, probe and radiofrequency scan method, has been done to examine whether there is an alternative method to estimate the humidity in the fuel. Based on the found information the NIR-method is most developed and to invest into this method would cost around 3 million SEK. That is well below the losses Övik Energi have due to the moisture tests but without knowing how the measurements of moisture are in the summertime it’s difficult to judge whether it is an good investment or not. An investigation whether there is a possibility to decrease the number of fuel loads that are tested for moisture content has also been done. For the investigation, two months (February & Mars 2013) of sawdust loads from one of the sawmills nearby were examined. During both months’ 63 loads were transported to Hörneborgsverket. Sawdust was selected because of its low variation of moisture between the different loads. The result showed that it would be enough to test every tenth load which would save Övik Energi about 13 000 SEK each month, money that they otherwise would have to pay to VMF