Sållning av grotflis

Lagring av skogsbränslen är nödvändigt i flera olika delar av försörjningskedjan från skog till värmeverk. På grund av de problem som kan uppstå vid lagring av flisade bränslen, i form av energiförluster och brandrisk, sker den mesta lagringen i form av oflisad råvara vid väg eller på terminaler. Detta förutsätter att leverantören har tillgång till en tillräckligt hög flisnings- och transportkapacitet för att möta kundernas efterfrågan under vinterperioden. All lagring kan inte ske i form av oflisad råvara utan man behöver ha tillgång även till lager av skogsflis, dels för att kunna säkerställa ett buffertlager så man klarar att leverera bränsle till kunderna vid hastiga ökningar av deras bränslebehov, dels för att klara av störningar i produktionsapparaten, och slutligen för att möjliggöra fjärrtransporter med tåg eller fartyg.

Skogsbränslen är en sortimentsgrupp med ett förhållandevis lågt värde och därför måste hanteringskostnaderna minimeras för att nå lönsamhet för dessa sortiment. Två av de största kostnadsposterna är flisning och lastbilstransport till kund eller terminal. Medan man uppnår fulla lastvikter med rundved som ska användas till bränsleflis, så flisas grot och träddelar vid avlägg för att maximera lastvikterna och minimera transportkostnaderna. Detta gör att flisning och leverans av grotflis blir efterfrågestyrt och görs ”just in time”, vilket påverkar maskinutnyttjandet under året negativt och försvårar långtidsplaneringen för entreprenören och dennes anställda.

Ett sätt att öka lagringsbarheten och minska risken för självantändning i grotflisstackar är att sålla flisen och bara lagra en grövre acceptfraktion. I en nyligen publicerad vetenskaplig artikel presenterar vi resultaten från en serie studier av sållningsresultat samt produktivitet och kostnader vid sållning av grotflis. Dessa resultat sammanfattas nedan.

Material och metod

I fem olika delstudier på fyra terminaler har grotflis sållats med antingen stjärnsiktar eller skaksåll. I skaksållen har galler med 3 olika maskstorlekar provats, 8 mm, 15 mm samt 15x30 mm, och 8 respektive 10 mm sållbord har använts i stjärnsiktarna. I alla studier har det sållade materialet delats in i tre fraktioner: Finfraktion, Acceptfraktion, samt Övergrovt. Andelen övergrovt material har varit försumbart i samtliga delstudier, varför det inte inkluderats i analyserna.

Tidstudier har genomförts av hjullastarna som skött inlastningen i sållverken och den tid sållverket sållat material respektive väntat på material. För varje studerad maskin har två till fyra tioliters flisprover tagits från flisen före sållning och från finfraktionen respektive acceptfraktionen efter sållning.

Resultat

Skaksållet med 8 mm samt stjärnsikten med 8 mm separation var effektiva på att reducera mängden material under 8 mm i acceptflisen samtidigt som endast en liten del av den eftersträvade målfraktionen blev bortsållad (Figur 1). För de övriga tre maskininställningarna förlorades onödigt mycket av målfraktionen i sållningen. Trots detta sållades bara 21–27 procent av ursprungmaterialet bort med undantag för stjärnsikten med 10 mm separation. Kombinationen av en hög andel material under 8 mm i utgångsmaterialet och 10 mm separation mellan stjärnorna gjorde att 46 procent av ursprungsmaterialet sållades bort och en femtedel av detta var målfraktion (Figur 1).

Figur 1. Fraktionsfördelning före sållning (Ursp) samt i den utsållade accept (Acc) och finfraktionen (Fin) för de fem studerade kombinationerna av maskintyper och såll. Viktprocenten baseras på flisens torra vikt.

Skaksållen hade en medelproduktivitet på 20 ton torrsubstans per timme medan stjärnsiktarna producerade 30 ton torrsubstans per timme. En stor del av skillnaden förklaras av att de studerade stjärnsiktarna var betydligt större än skaksållen, men det är också tydligt att stjärnsiktar är mer lämpade för den här typen av material. Skillnaden syns också i lastmaskinens arbetsfördelning där lastmaskinerna som matade skaksållen var tvungna att vänta på att sållverket sållat undan en del material innan de kunde tippa i mer material, medan lastmaskinerna som matade stjärnsiktarna hade fullt upp med att bära fram material och skjuta undan det sållade materialet (Figur 2). Det motsatta, det vill säga att sållet fick slut på material och var tvunget vänta på lastmaskinerna, var ovanligt. I studien är hanteringen av färdigvara underskattad för skaksållen och väntetiden överskattad, då ett av sållverken var placerat så att de sållade flisfraktionerna inte behövde flyttas av lastmaskinen under sållningsarbetet. Då högplaceringarna i förhållande till sållverkets placering har en stor påverkan på arbetet är det svårt att renodla sållstorlekens effekt på vare sig arbetsmomentens fördelning eller produktiviteten för de studerade maskinerna.

Figur 2. Fördelningen av lastmaskinens arbete under sållningen.

Kostnaden för sållningsarbetet var 80–85 kr per ton torrsubstans grotflis eller knappt 20 kr per MWh. Då den uppgivna kostnaden för sållningsoperationerna var betydligt högre per timme för stjärnsiktarna är kostnaden likvärdig för de två maskintyperna.

Diskussion

Fördelarna med sållning är att acceptfraktionen har bättre lagringsegenskaper, och mindre benägenhet att självantända då värmeutvecklingen i stacken blir lägre. Dessutom leder sållning till en ökad homogeniseringsgrad och resulterar i ett bränsle som har bättre eldningsegenskaper. I pannor anpassade för fint material gäller det sistnämnda även finfraktionen då den är mycket homogenare än den ursprungliga grotflisen. En klar nackdel är att lagringsegenskaperna för den utsållade finfraktionen är sämre och att den höga biologiska aktiviteten ökar risken för värmeutveckling om finfraktionen lagras.

Detta gör att man jämfört med grotflis kan förvänta sig ett något lägre pris för finfraktion och ett fem till tio procent högre pris för acceptfraktionen. Detta räcker inte till för att göra sållning av grotflis till en lönsam operation. Tar man hänsyn till att de preliminära resultaten från lagringsstudierna visar att det sållade acceptmaterialet har nio procentenheter lägre substansförluster än den osållade grotflisen så går det att motivera sållningsarbetet.

Lönsamheten skulle också öka om man kunde minska finfraktionsandelen i den flis som ska sållas. Detta borde vara möjligt genom att justera den eftersträvade flislängden i de huggar som producerar flisen. I den levererade grotflisen i detta försök har andelen flis i storleksklassen 31–45 mm genomgående varit låg i förhållande till andelen flis i klassen 16–31 mm. I och med att tidigare studier visar att huggarnas produktivitet ökar med ökande flisstorlek, så kan detta tyda på att huggarna inte varit optimalt inställda/underhållna. Det kan även vara en effekt av sämre kvalitet på den grot som flisats, grot som lagrats länge eller under dåliga lagringsförutsättningar tenderar att ge mer finfraktion.

Vår studie visar också på att arbetets planering har en stor inverkan på produktiviteten och därmed kostnaderna. Här finns en hel del utvecklingsarbete att göra innan man har hittat en rationell arbetsmetod för sållningsarbetet. Hur arbetet ska organiseras beror också till en stor del på hur terminalen där arbetet utförs är designad. I de fall där flisningen sker på terminalen kan det vara möjligt att placera sållverket så att flishuggen matar in flisen direkt i sållverket. Därmed skulle lastmaskinen kunna koncentrera sitt arbete på att hantera acceptflis och finfraktion.