F2008:05 Karaktärisering av fasta inhomogena ... - Avfall Sverige
F2008:05 Karaktärisering av fasta inhomogena ... - Avfall Sverige
F2008:05 Karaktärisering av fasta inhomogena ... - Avfall Sverige
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
Karakterisering <strong>av</strong> <strong>fasta</strong> <strong>inhomogena</strong><br />
<strong>av</strong>fallsbränslen - inverkan <strong>av</strong> metoder för<br />
provtagning och provberedning<br />
RAPPORT <strong>F2008</strong>:<strong>05</strong><br />
ISSN 1103-4092
Förord<br />
Provtagning <strong>av</strong> bränslen är alltid ett område som leder till diskussioner om hur representativa de är<br />
och hur stora felkällorna är. När provtagningen dessutom skall ske på ett såpass inhomogent bränsle<br />
som <strong>av</strong>fall blir frågorna än fler. <strong>Avfall</strong>sförbränningsgruppen beslutade att gå med som delfinansiär till<br />
projektet ”Karakterisering <strong>av</strong> <strong>fasta</strong> <strong>inhomogena</strong> bränslen” för att ge en större klarhet i var de störsata<br />
felkällorna ligger och även för att kanske kunna få ett förenklat och därmed också billigare provtagningsförfarande.<br />
Projektet har utförts <strong>av</strong> SP och bland annat samfinansierats med Värmeforsk, Renova<br />
och Borås Energi & Miljö.<br />
En <strong>av</strong> projektutförarna, Ingvar Johansson, tilldelades också ett <strong>av</strong> <strong>Avfall</strong> <strong>Sverige</strong>s stipendier 2008.<br />
Malmö juli 2008<br />
Håkan Rylander Weine Wiqvist<br />
Ordf. arbetsgruppen <strong>Avfall</strong>sförbränning VD <strong>Avfall</strong> <strong>Sverige</strong><br />
1
Abstract<br />
Two new simplified methods, one for field sampling and one for laboratory preparation work has been<br />
suggested for heterogeneous solid waste fuel. These methods give rise to reduced cost for each sampling<br />
campaign. A finding that either can be used to lower the cost for waste sampling or to increase the<br />
number of samples and sampling frequency which will increase the plant owners knowledge about the<br />
waste composition. An even and increased quality of the waste mixture has an large impact on the life<br />
cycle cost of the plant since it’s affect the accessibility as well as the cost of maintenance.<br />
2
Författarnas förord<br />
Arbetet inom detta projekt har utvecklats väldigt bra, tackvare ett hårt arbete från alla deltagare i projektgruppen<br />
samt på grund <strong>av</strong> stort engagemang och bidrag från referensgruppen och dess ordförande<br />
Lennart Ryk. Det goda resultatet från arbetet är också mycket beroende <strong>av</strong> de proffsiga insatserna från<br />
all berörd personal på Renova. Ett stort TACK till er!<br />
Vidare vill vi Tacka <strong>Avfall</strong> <strong>Sverige</strong> för att de också har bidragit med medel till projektet.<br />
3
Sammanfattning<br />
Projektet syftar till att sammanställa, utvärdera och komplettera metodik för provtagning, neddelning<br />
och provberedning anpassad för <strong>inhomogena</strong> <strong>fasta</strong> <strong>av</strong>fallsbränslen. Arbetet har resulterat i två förenklade<br />
arbetsbeskrivningar, en gällande för provtagning och en för momenten på laboratoriet. Projektets<br />
huvudsakliga målgrupp är anläggningsägare och personal som arbetar med bränsleanalyser.<br />
Vid provtagning <strong>av</strong> heterogent <strong>av</strong>fall ligger den största utmaningen och svårigheten i att uppnå ett<br />
representativt prov till en rimlig provtagningsinsats och kostnad. Ett problem med blandat <strong>av</strong>fallsbränsle,<br />
jämfört med biobränsle och utsorterade <strong>av</strong>fallsfraktioner, är att <strong>av</strong>fallet som kommer till anläggningarna<br />
är heterogent. Metoder för provtagning, provstorlek, neddelning och provberedning har<br />
därför stor inverkan på relevansen hos analysresultaten. Felkällorna vid provtagning och beredning <strong>av</strong><br />
<strong>fasta</strong> heterogena bränslen uppskattas i litteraturen att vara så höga som 80 % respektive 15 % <strong>av</strong> det<br />
totala felet, medan analysen endast uppskattas stå för ca 5 %. Korrekt provtagning är således <strong>av</strong>görande<br />
för resultatet. Det slutliga provet på i storleksordningen ett gram ska vara spegelbild <strong>av</strong> och till fullo<br />
motsvara en hel bunker på 1000-tals ton <strong>av</strong>fall. För att minimera provtagningsfelen och kostnaderna<br />
är det därför <strong>av</strong> stor vikt att en provtagningsplan upprättas. Det är mycket viktigt att syftet med provtagningen<br />
noga har diskuterats och utformats med alla inblandade parter innan den påbörjas.<br />
För att analysera betydelsen <strong>av</strong> provstorlek och antalet delprov för resultatets kvalité har två empiriska<br />
undersökningar utförts inom arbetet. Provtagningen genomfördes vid Renovas <strong>av</strong>fallsförbränningsanläggning<br />
i Göteborg under hösten 2006 och vintern 2007.<br />
Den första provtagningsomgången bestod <strong>av</strong> fem separata prover vilka representerade tre olika provstorlekar.<br />
Ett <strong>av</strong> dessa prov utgjorde ett referensprov och innehöll således den största provvolymen (ca<br />
50 ton och 24 delprov). Två mindre provmängderna ca 16 ton (8 delprov) och ca 4 ton (2 delprov) jämfördes<br />
därefter med referensprovet. Vid den andra provtagningsomgång togs ytterligare fyra 4 tons<br />
prover för att undersöka repeterbarheten i den valda metoden.<br />
Slutsatsen från det empiriska arbetet visar att det inte finns någon tydlig kvalitetsförbättring med ökad<br />
provvolym. De mindre 4 tons proverna baserade på endast två delprover ger upphov till ett lika representativt<br />
resultat som större och mera komplicerade provtagningar innehållande flera delprover. Vidare<br />
uppvisas en god repeterbarhet hos den använda metoden mellan den första och andra omgången.<br />
Detta arbete har visat att det är möjligt att förenkla såväl föreslagna standardmetoder för provtagning<br />
<strong>av</strong> bränsle vid anläggningen som upparbetningsmetoder på laboratoriet betydligt utan att kvalitén på<br />
resultatet försämras. En förenkling som har en positiv effekt på minskade kostnader. Genom att arbeta<br />
enligt de föreslagna förenklade metoderna spar anläggningarna mycket extra arbete för egen och inhyrd<br />
personal. Vidare finns det stora pengar för en anläggningsägare att tjäna genom ökad kontroll<br />
och därmed förbättrad bränslekvalité. En ökad och jämn kvalité på <strong>av</strong>fallsbränslet ger en högre tillgänglighet<br />
samt lägre driftskostnader för anläggningen.<br />
Sökord: Bränsleprovtagning, heterogent <strong>av</strong>fall, <strong>av</strong>fallsförbränning, mottagningskontroll<br />
4
Summary<br />
The aim of the project is to evaluate the possibilities to simplify the methods used during sampling and<br />
laboratory preparation of heterogeneous waste materials. Existing methods for solid fuel material is<br />
summarized and evaluated in the project.<br />
As a result of the project two new simplified methods, one for field sampling and one for laboratory<br />
preparation work has been suggested.<br />
One large challenge regarding waste sampling is to achieve a representative sample due to the considerable<br />
heterogeneity of the material. How do you perform a sampling campaign that will give rise to<br />
representative results without too large costs? The single larges important source of error is the sampling<br />
procedure, equivalent to about 80% of the total error. Meanwhile the sample reduction and laboratory<br />
work only represents 15 % and 5 % respectively. Thus, to minimize the total error it is very important<br />
that the sampling is well planned in a testing program. In the end a very small analytical sample<br />
(1 gram) should reflected a large heterogeneous sample population of 1000 of tones.<br />
In this project two sampling campaigns, the fall of 2006 and early winter 2007, were conducted at the<br />
waste power plant Renova in Gothenburg, Sweden. The first campaign consisted of three different<br />
sample sizes with different number of sub-samples. One reference sample (50 tones and 48 subsamples),<br />
two samples consisting of 16 tones and 8 sub-samples and finally two 4 tones consisting of 2<br />
sub-samples each. During the second sampling campaign, four additional 4 tone samples were taken<br />
to repeat and thus evaluate the simplified sampling method.<br />
This project concludes that the simplified sampling methods only consisting of two sub-samples and a<br />
total sample volume of 4 tones give rise to results with as good quality and precision is the more complicated<br />
methods tested. Moreover the results from the two sampling campaigns generated equivalent<br />
results.<br />
The preparation methods used in the laboratory can as well be simplified, especially by effective sample<br />
and particle size reduction through gradually grinding processes.<br />
Consequently, the plant owner can reduced their cost for each sampling campaign by using the simplified<br />
methods described in this project. A finding that either can be used to lower the cost for waste<br />
sampling or to increase the number of samples and sampling frequency which will increase the plant<br />
owners knowledge about the waste composition, properties and qualities.<br />
Increased quality and an even quality of the waste mixture has an large impact on the life cycle cost of<br />
the plant since it’s affect the accessibility as well as the cost of maintenance.<br />
Keyword: Waste sampling, heterogeneous waste, combustion, quality<br />
5
Termer och definitioner<br />
Analysprov<br />
Den delmängd <strong>av</strong> provet som slutligen används för att generera det prov som används <strong>av</strong> analysinstrumentet.<br />
Delprov<br />
Avser prov som tas med syfte att slås samman med andra delprov till ett större prov och tas i alla faser<br />
under en provtagning. Delprov kan tas initialt från original populationen för att generera ett samlingsprov,<br />
från samlingsprovet för att generera ett laboratorieprov eller från laboratorieprovet för att genererar<br />
ett analysprov.<br />
Enskilt prov<br />
Avser ett prov som tas i en enskild provpunkt. Enskilda prov representerar i princip bara själva provpunkten<br />
och eventuellt den närmaste omgivningen. Men enskilda prov kan ändå tas om provtagaren<br />
vill karakterisera <strong>av</strong>fallspartiets variabilitet. Dock bör det nämnas att variabiliteten i större skala kan<br />
undersökas genom att ta flera samlingsprov.<br />
Laboratorieprov<br />
Det provmängd som efter neddelning skickas till laboratoriet för vidare kemisk analys.<br />
Population<br />
Är alla de element som har den eller de egenskaper en undersökare är intresserade <strong>av</strong>. I praktiken<br />
<strong>av</strong>ses hela den mängd <strong>av</strong>fall som skall representeras genom provtagningen.<br />
Provtagningsplan<br />
Förutbestämd procedur för val, uttag, förvaring, transport och beredning <strong>av</strong> den del som är tagen från<br />
populationen som ett prov<br />
Samlingsprov<br />
Avser ett prov som består att flera delprover som slagits samman för att representera sen större volym<br />
<strong>av</strong>fall (populationen).<br />
6
Innehållsförteckning<br />
1 INLEDNING ......................................................................................................... 9<br />
1.1 BAKGRUND...............................................................................................................................9<br />
1.2 MÅL OCH MÅLGRUPP.............................................................................................................. 10<br />
1.3 PROBLEMDISKUSSION ............................................................................................................ 10<br />
1.4 PROBLEMFORMULERING .........................................................................................................11<br />
1.5 AVGRÄNSNINGAR ................................................................................................................... 12<br />
2 TEORI..................................................................................................................13<br />
2.1 PÅVERKAN AV FEL VID PROVTAGNING ..................................................................................... 13<br />
2.1.1 Heterogenitet.............................................................................................................. 13<br />
2.1.2 Typer <strong>av</strong> provtagningsfel .......................................................................................... 14<br />
2.1.3 Precision och bias....................................................................................................... 16<br />
2.2 PROVTAGNINGSPLAN.............................................................................................................. 18<br />
2.2.1 Val <strong>av</strong> provtagningsstrategi och provpunkternas placering................................. 18<br />
2.2.2 Provtagning från hög ................................................................................................ 19<br />
2.2.3 Antal prov och mängd material i proverna.............................................................20<br />
2.2.4 Val <strong>av</strong> provtagningsteknik och provtagningsutrustning .......................................20<br />
2.2.5 Förbehandling <strong>av</strong> <strong>av</strong>fall i samband med provtagning .......................................... 21<br />
2.3 NEDDELNINGSMETOD ............................................................................................................ 21<br />
2.3.1 Kon- och kvarteringsmetoden................................................................................... 21<br />
2.3.2 Kakmetoden ”manual increment division” ..............................................................22<br />
2.3.3 Strängmetoden ”strip mixing” ..................................................................................22<br />
2.4 BEFINTLIGA PUBLICERADE METODER .....................................................................................23<br />
2.4.1 Solid Recovered Fuels – Methods for sampling CEN/TS 15442.............................23<br />
2.4.2 Characterization of waste – Sampling of waste materials CEN/TR 15310 ..........26<br />
2.4.3 Nordtest ......................................................................................................................28<br />
2.4.4 RCRA Waste sampling draft technical guidance ....................................................30<br />
2.4.5 Jämförelse mellan metodernas beräknade provkvantiteter.................................. 31<br />
2.4.6 Methods for laboratory sample preparation CEN/TS 15443................................. 31<br />
3 MATERIAL OCH METOD ..................................................................................34<br />
3.1 KUNSKAPSINSAMLING ............................................................................................................34<br />
3.2 EMPIRISK UNDERÖKNING.......................................................................................................34<br />
3.2.1 Provtagningsplan ...................................................................................................... 35<br />
3.2.2 Provberedning och analys på laboratoriet..............................................................36<br />
3.2.3 Plockanalys................................................................................................................. 37<br />
4 GENOMFÖRANDE AV EMPIRISK UNDERSÖKNING......................................38<br />
4.1 PROVTAGNING AV AVFALL VID RENOVAS AVFALLSFÖRBRÄNNINGSANLÄGGNING......................38<br />
4.1.1 Provtagning................................................................................................................38<br />
4.1.2 Förbehandling - styckestorleksreducering .............................................................. 41<br />
4.1.3 Neddelning.................................................................................................................. 41<br />
4.2 GENOMFÖRANDE PÅ LABORATORIET.......................................................................................42<br />
4.2.1 Torkning och utsortering ..........................................................................................42<br />
4.2.2 Storleksreducering och neddelning ..........................................................................43<br />
4.2.3 Analys .........................................................................................................................44<br />
4.3 PLOCKANALYS ........................................................................................................................ 45<br />
5 RESULTAT .........................................................................................................46<br />
5.1 INTERVJUER MED ANLÄGGNINGSÄGARE .................................................................................46<br />
5.2 PROV KARAKTÄRISERING........................................................................................................46<br />
6 RESULTATANALYS ...........................................................................................49<br />
6.1 BETYDELSE AV LABORATORIEPROVSTORLEK FÖR RESULTATETS KVALITÉ ................................49<br />
6.2 HANTERING AV BORTPLOCKAT MATERIAL ...............................................................................50<br />
6.3 BETYDELSE AV PROVTAGNINGSVOLYM FÖR RESULTATETS KVALITÉ ..........................................51<br />
7
6.3.1 Fukthalt........................................................................................................................51<br />
6.3.2 Aska............................................................................................................................. 52<br />
6.3.3 Sv<strong>av</strong>elhalt ................................................................................................................... 53<br />
6.3.4 Effektivt värmevärde................................................................................................. 53<br />
6.3.5 Syntes ..........................................................................................................................55<br />
6.4 PLOCKANALYSEN.................................................................................................................... 56<br />
6.5 UTVÄRDERING AV ANVÄNDA METODER................................................................................... 57<br />
6.5.1 Olika moments betydelse för det totala felet............................................................ 57<br />
6.5.2 Beredning och analys på laboratoriet...................................................................... 59<br />
6.5.3 Repeterbarhet.............................................................................................................60<br />
7 SLUTSATSER ..................................................................................................... 61<br />
8 REKOMMENDATIONER OCH ANVÄNDNING................................................. 63<br />
9 LITTERATURREFERENSER .............................................................................64<br />
Bilagor<br />
Bilaga A Detaljerad beskrivning <strong>av</strong> neddelning de tre provstorlekarna.<br />
Bilaga B Principalkomponentanalys (PCA)<br />
Bilaga C Arbetsmetod för provtagning och neddelning <strong>av</strong> heterogena <strong>fasta</strong> <strong>av</strong>fallsbränslen<br />
Bilaga D Arbetsmetod för provberedning och analys <strong>av</strong> heterogena <strong>fasta</strong> bränslen på<br />
laboratoriet.<br />
8
1 Inledning<br />
1.1 Bakgrund<br />
År 2004 fick Naturvårdsverket i uppdrag <strong>av</strong> regeringen att undersöka ”Kvalitet hos <strong>av</strong>fall som förs till<br />
förbränning”. I redovisningen <strong>av</strong> uppdraget sägs att lämpliga regelverk kring insamling, sortering finns<br />
idag och de behöver inte utökas, men att kunskapen om det heterogena <strong>av</strong>fallets sammansättning och<br />
kunskapen om vad som eldas bör förbättras [1].<br />
Energiåtervinning genom förbränning <strong>av</strong> <strong>fasta</strong> heterogena bränslen, såsom hushålls- och verksamhets<strong>av</strong>fall<br />
och utsorterade <strong>av</strong>fallsfraktioner har ökar kraftigt i <strong>Sverige</strong>. Dels beror det på att det från<br />
och med 2002 är förbjudet att deponera brännbart <strong>av</strong>fall i <strong>Sverige</strong> och dels på att <strong>av</strong>fall är ett lättillgängligt<br />
bränsle som med känd teknik omvandlas till elektricitet och värme. Hushålls<strong>av</strong>fallet som levereras<br />
till förbränningsanläggningar varierar i beskaffenhet mellan de olika anläggningarna beroende<br />
på att kommunerna har olika insamlingssystem för <strong>av</strong>fall. Normalt levereras dock ett utsorterat<br />
brännbart hushålls<strong>av</strong>fall där hushållen ska ha sorterat ut farligt <strong>av</strong>fall, batterier, elektriska produkter,<br />
tidningar och förpackningar vilket resulterar i att <strong>av</strong>fallets innehåll <strong>av</strong> tungmetaller och andra farliga<br />
ämnen begränsas. För övrigt <strong>av</strong>fall, såsom verksamhets<strong>av</strong>fall, som levereras till anläggningarna ställs<br />
det kr<strong>av</strong> <strong>av</strong>seende förbränningsegenskaper till exempel bör <strong>av</strong>fallet inte ha för hög fukthalt eller innehålla<br />
material som är olämpligt att förbränna. Ansvaret för kvalitén på <strong>av</strong>fallet som lämnas har varje<br />
leverantör. Därutöver är det upp till anläggningsägaren att sätta upp ett fungerande kontrollprogram<br />
för att säkerställa att de ställda kr<strong>av</strong>en på kvalité efterlevs. Exempel på mottagningskr<strong>av</strong> och kontrollrutiner<br />
har sammanställts i en tidigare rapport från <strong>Avfall</strong> <strong>Sverige</strong> [2]. Kvalitén på det <strong>av</strong>fall som lämnas<br />
till förbränning förbättras ständigt pga förändringar i lagstiftning samt högre kr<strong>av</strong> från anläggningsägare.<br />
En bättre kunskap om sammansättningen hos den bränsleblandning som kommer till förbränningsanläggningarna<br />
har positiv inverkan på driftekonomi, tillgänglighet, utsläppsnivåer och underhållsbehov<br />
<strong>av</strong> anläggningen. Sv<strong>av</strong>el och klor är exempel på ämnen i <strong>av</strong>fallet som påverkar driftsekonomin för en<br />
förbränningsanläggning genom att påverka bildningen <strong>av</strong> påslag (beläggningar) som påskyndar korrosionen<br />
på de värmeupptagande delarna i pannan. Klor har en negativ effekt med ökad korrosion medan<br />
sv<strong>av</strong>el har en mildrande effekt eftersom bidrar till att mindre korroderande beläggningar bildas.<br />
Resultatet blir att klorhaltiga bränslen förkortar de värmeupptagande delarnas livslängd så att en renovering<br />
<strong>av</strong> pannan måste tidigareläggas. Förhöjda sv<strong>av</strong>elhalter i ett bränsle har dock också negativ<br />
påverkan på driftsekonomin genom ökade reningskr<strong>av</strong>. Exempel på andra <strong>av</strong>fallsfraktioner som inte<br />
är lämpliga att förbränna är material som inte bidrar till värmeutvinnings såsom metaller och glas.<br />
Utsortering <strong>av</strong> dessa har en direkt positiv effekt på minskade askflöden från processen. Förutom material-<br />
och arbetskostnaden blir även drift<strong>av</strong>brottet <strong>av</strong> pannan en kostnad genom uteblivna intäkter.<br />
9
För framtagning <strong>av</strong> bränsleprov finns idag verifierade metoder i form <strong>av</strong> tekniska rapporter, specifikationer<br />
och manualer som är framtagna och utvärderade för homogena <strong>fasta</strong> bränslen, biobränslen och<br />
utsorterade relativt heterogena <strong>av</strong>fallsfraktioner. Dessa beskriver hur ett prov ska tas ut, neddelas och<br />
provberedas för att ett representativt provresultat ska erhållas. Metoderna beskrivs vidare i teorikapitlet<br />
i denna rapport. Metoder för kraftigt heterogena <strong>av</strong>fallsbränsle, är däremot inte utvärderade i<br />
samma grad varför detta projekt har initierats.<br />
De kvalitetskontroller som utförs i dagsläget hos de flesta anläggningar för att höja kvalitén på den<br />
slutliga bränsleblandningen är oftast okulära besiktningar <strong>av</strong> det <strong>av</strong>fall som tas emot. En leverantör<br />
som levererar ett bränsle <strong>av</strong> god kvalitet kan således bli erbjuden ett bättre pris vilket initierar ett ökat<br />
miljöengagemang i hela leveranskedjan, från bränsleleverantör till kund.<br />
1.2 Mål och målgrupp<br />
Projektet syftar till att sammanställa, utvärdera och komplettera metodik för provtagning, neddelning<br />
och provberedning anpassad för <strong>inhomogena</strong> <strong>fasta</strong> <strong>av</strong>fallsbränslen. Studien utgår från tillgängliga metoder<br />
och standarder relevanta för <strong>fasta</strong> <strong>inhomogena</strong> biobränslen och utsorterade <strong>av</strong>fallsfraktioner.<br />
Utvärderingen fokuseras i första hand på att utforska möjligheter med att utforma en praktiskt tilllämpbar<br />
och förenklad metod som ger relevanta resultat och som är kostnadseffektiva för anläggningsägaren.<br />
Efter utvärdering <strong>av</strong> den föreslagna metoden kommer en arbetsbeskrivning gällande relevant provtagning,<br />
neddelning och upparbetning <strong>av</strong> <strong>inhomogena</strong> <strong>fasta</strong> bränslen att sammanställas i en arbetsbeskrivning.<br />
Projektets huvudsakliga målgrupp är anläggningsägare och personal som arbetar med bränsleanalyser.<br />
1.3 Problemdiskussion<br />
En <strong>av</strong> de största svårigheterna när det gäller provtagning <strong>av</strong> heterogena <strong>fasta</strong> <strong>av</strong>fallsbränslen<br />
är göra en rimlig kompromiss mellan ökade provtagningskostnader och minimering<br />
<strong>av</strong> risken för provtagningsfel och därmed ej representativa resultat.<br />
Ett problem med blandat <strong>av</strong>fallsbränsle, jämfört med biobränsle och utsorterade <strong>av</strong>fallsfraktioner, är<br />
att <strong>av</strong>fallet som kommer till anläggningarna är mycket heterogent. Den i många fall kraftiga heterogeniteten<br />
hos bränslet gör det svårt att bestämma dess kemiska och förbränningstekniska egenskaper på<br />
ett relevant sätt. Därmed är det idag ett stort problem att de framtagna resultaten inte alltid överrensstämmer<br />
med den verkliga sammansättningen eftersom utfallet <strong>av</strong> provtagnings- och provberedningsmetoder<br />
anpassade för heterogena <strong>fasta</strong> bränslen är dåligt verifierat jämfört med metoder för<br />
homogena bränslen.<br />
10
Metoder för provtagning, storleken på uttagna prover, neddelning och provberedning har också stor<br />
inverkan på relevansen hos de analysresultat som erhålls. Felkällorna vid provtagning och beredning<br />
<strong>av</strong> <strong>fasta</strong> ej extremt heterogena bränslen uppskattas i litteraturen att vara så höga som 80 % respektive<br />
15 % <strong>av</strong> det totala felet, medan analysen endast uppskattas stå för ca 5 % [2]. En uppskattning som<br />
senare i detta arbete också visas stämma för <strong>av</strong>fall. Korrekt provtagning är således <strong>av</strong>görande för resultatet.<br />
Det slutliga provet på i storleksordningen ett gram ska vara spegelbild <strong>av</strong> och till fullo motsvara<br />
en hel bunker på 1000-tals ton <strong>av</strong>fall [3] (0).<br />
Figur 1 Några gram används i laboratoriet <strong>av</strong> det ursprungliga provet på flera ton för att bestämma en kvantitet på<br />
1000-tals ton i bunkern [3].<br />
Figure 1 Only a few gram of an analytical sample is used to determine the composition of the waste mixture in a bunker<br />
containing 1000 of tones [3].<br />
På laboratoriet är det hanteringen <strong>av</strong> fraktioner som textil, metall, sten samt stora hårda plastbitar<br />
som är problemet då dessa är svåra att mala till den storlek som efterföljande analys kräver. Idag utesluts<br />
ofta sådana fraktioner från provet trots att de kan ha betydelse för att beskriva bränsleblandningens<br />
förbränningsegenskaper. Problemet är att anläggningsägarna inte alltid vet om hur mycket och vid<br />
vilka tillfällen som dessa fraktioner har plockats bort.<br />
1.4 Problemformulering<br />
Inom detta arbete kommer en förenklad provtagningsplan och arbetsmetod på laboratoriet att utarbetas<br />
samt att dess påverkan på kvalitén <strong>av</strong> resultatet också kommer att utvärderats. Följande frågeställningar<br />
är i fokus:<br />
• Vilka befintliga teoretiska metoder är lämpliga att applicera på praktisk provtagning <strong>av</strong> <strong>fasta</strong><br />
heterogena <strong>av</strong>fallsbränslen ur hög/<strong>av</strong>fallsbunker?<br />
• Vilken betydelse har effektiv provkvantitet för kvalitén på resultatet?<br />
• Vilken betydelse har laboratorieprovets storlek för kvalitén på resultatet?<br />
11
• Vilken betydelse har provberedningsmetoden för kvalitén på resultatet?<br />
• Vilken betydelse har de olika delarna i metoden för det totala felet?<br />
Vidare undersöks reproducerbarheten i den valda metoden genom upprepad provtagning.<br />
1.5 Avgränsningar<br />
Arbetet har fokuserats på provtagning <strong>av</strong> obehandlat heterogent fast <strong>av</strong>fall. Skälet är majoriteten <strong>av</strong><br />
förbränningsanläggningarna använder den typen <strong>av</strong> bränsle idag, samt att om en metod är lämpad för<br />
ett kraftigt heterogent prov kommer den även att kunna användas för ett mindre heterogent prov. Det<br />
geografiska området <strong>av</strong>gränsas till <strong>Sverige</strong>. De undersökta parametrarna <strong>av</strong>gränsas till element som är<br />
inkluderade i beräkningen <strong>av</strong> det effektiva värmevärdet.<br />
12
2 Teori<br />
I följande <strong>av</strong>snitt sammanfattas befintliga teorier och metoder som kan vara användbara för provtagning<br />
<strong>av</strong> heterogent <strong>av</strong>fallsbränsle. Områden såsom orsaker till provtagningsfel, planering <strong>av</strong> en provtagning<br />
samt beskrivning <strong>av</strong> olika neddelnings-metoder belyses. Kapitlet <strong>av</strong>slutas med en sammanfattning<br />
och jämförelse mellan några befintliga provtagningsmetoder.<br />
2.1 Påverkan <strong>av</strong> fel vid provtagning<br />
Fransmannen Pierre Maurice Gy utvecklade redan under 1970-talet en provtagningsteori som vanligtvis<br />
benämns ”Theory of sampling” (TOS). Från början var teorin utarbetad för malmbrytning men vid<br />
en närmre granskning <strong>av</strong> teorin visade den sig även lämplig som teoretisk grund för att systematiskt<br />
minimera provtagningsfelet vid provtagning <strong>av</strong> en mängd partikulära eller diskreta material och då<br />
bland annat <strong>av</strong>fall [4]. Enligt Gy är all provtagning en kompromiss mellan kostnad och precision och<br />
det är alltid fysiskt möjligt att ta fullgoda prov, men det är inte alltid kostnaden kan accepteras.<br />
För att minimera kostnader och arbetsinsatser är det därför viktigt att tänka på att en rimlig provpopulation<br />
definieras innan provtagningen utförs. Hela innehållet i populationen måste vara åtkomligt<br />
och samtliga delar skall ha samma chans att ingå i provet. Vidare är det viktigt att storleken på samlingsprovet<br />
och laboratorieprovet bestäms.<br />
2.1.1 Heterogenitet<br />
En <strong>av</strong> de grundläggande principerna i TOS är att mediet som provtas inte är homogent, dvs. det är inte<br />
likformigt i sin sammansättning och fördelning <strong>av</strong> beståndsdelar. Heterogenitet är den enskilt största<br />
orsaken till provtagningsfel. Graden <strong>av</strong> heterogenitet beror på skillnaden mellan till exempel partiklar,<br />
volymer och fragment som en kvantitet innehåller. Statistisk mätning <strong>av</strong> spridning, varians och standard<strong>av</strong>vikelse<br />
är användbara indikatorer för att beskriva graden <strong>av</strong> heterogent hos ett prov [3].<br />
Hur heterogeniteten ska hanteras i ett prov beror på ”skalan” <strong>av</strong> denna. Med ”skalan” menas ”på vilket<br />
<strong>av</strong>stånd observationen görs”. Heterogenitet kan finnas på partikelnivå dvs skillnad i sammansättning<br />
mellan individuella partiklar eller fördelningen <strong>av</strong> dessa partiklar i <strong>av</strong>fallet. Skillnad i sammansättning<br />
mellan olika delar i provtagnings-populationen (ex botten eller toppen <strong>av</strong> en provtagningshög) eller<br />
periodisk variation (ex. årstid) definieras som heterogenitet på långt <strong>av</strong>stånd.<br />
För att minska provtagningsfel som orsakades <strong>av</strong> heterogenitet i provet bör en provtagningsplan utföras<br />
och användas vid provtagning.<br />
13
2.1.2 Typer <strong>av</strong> provtagningsfel<br />
I Pierre Gy’s TOS är sju typer <strong>av</strong> provtagningsfel identifierade vilka kan uppstå i samband med provinsamling<br />
och provneddelning <strong>av</strong> heterogent <strong>av</strong>fall [4]. De sju felen ger tillsamman upphov till det total<br />
provtagningsfelet och kan grupperas enligt följande:<br />
1. Fundamentalt fel<br />
2. Grupperings och segregationsfel<br />
3. Avgränsningsfel<br />
4. Extraktionsfel<br />
5. Hanteringsfel<br />
6. Spatial variationsfel<br />
7. Periodiska variationsfel<br />
Totala provtagningsfelet<br />
Nedan beskrivs de ovan listade provtagningsfelen utifrån exemplet provtagning <strong>av</strong> <strong>av</strong>fall och förslag på<br />
åtgärder som minimerar dessa fel anges. Delar <strong>av</strong> texten är hämtad ur <strong>Avfall</strong> <strong>Sverige</strong>s rapport ”Manual<br />
för plockanalys <strong>av</strong> hushålls<strong>av</strong>fall” 20<strong>05</strong>:19 [5].<br />
1) Fundamentalt fel<br />
Detta beror inte på provtagningssättet, utan det beror på materialets inneboende variation, t.ex.<br />
variationer i partikelstorlek och partikeldensitet. Om en för liten mängde prov tas ut, kommer<br />
bara vissa typer <strong>av</strong> partiklar med vilket ger upphov till ett felaktigt resultat (0). Det fundamentala<br />
felet är aldrig noll om inte populationen är homogen eller att hela populationen ingår i analysen.<br />
Det finns två sätt att reducera detta fel: öka provstorleken och/eller minska partikelstorleken.<br />
Figur 2 Effekten <strong>av</strong> provstorleken när det gäller fundamentalt fel. Små provstorlekar orsakar att innehållet <strong>av</strong> intresse<br />
blir underrepresenterat i de flesta fall och endast i ett fåtal prov blir det eftersökta innehållet istället överrepresenterat.<br />
Större prov blir sannolikhet större att den återspeglar moderprovet bättre [3].<br />
Figure 2 Effect of sample size on the fundamental error [3].<br />
Heterogenitet i provet (material variation)<br />
Provuttaget (utrustning och teknik)<br />
Provförändringar<br />
Tid, rum och anläggningsrelaterad variation<br />
2) Fel som beror på grupperingar och segregation i materialet<br />
Ett prov kan bli missvisande om variationen i materialet inte är jämt fördelad utan samlat<br />
klumpvis (0). Felet kan minskas dels genom att provpopulationen blandas och dels genom att ett<br />
14
antal mindre prov (delprov) tas på olika ställen från populationen och slås samman till det prov<br />
som ska analyseras. Francis Pitard föreslår att mellan 10 till 25 delprov bör tas som ett sätt för att<br />
kontrollera gruppering respektive segregations fel [6].<br />
Gruppering Segregering<br />
Delprov<br />
Figur 3 Exempel på hur partiklar som är grupperade och segregerade påverkar provtagningen. Grupperings- och segregeringsproblem<br />
kan minimeras genom att ta många små delprov [3].<br />
Figure 3 Example of particle segregation and how it affects the sampling results. A problem that can be minimized by<br />
taking many small sub-samples [3].<br />
3) Fel som beror på snittytan där provet skiljs <strong>av</strong><br />
Detta fel uppstår när utformningen <strong>av</strong> provtagningsinstrumentet systematiskt utelämnar eller<br />
separerar vissa delar <strong>av</strong> materialet som ska provtas. Vid provneddelning rekommenderas att<br />
snittytan är minimal eftersom det alltid blir ett fel i gränsen mellan vad som ska höra till provet<br />
och inte. Detta kan åstadkommas genom att provet tas som skivor <strong>av</strong> en platt, <strong>av</strong>lång sträng vilket<br />
är en bättre metod än koning och kvartering.<br />
4) Fel som beror på att alla partiklar inte kommer med<br />
Detta fel uppstår när en del <strong>av</strong> provet går förlorat (t.ex. det mest finkorniga materialet blir kvar<br />
på marken) eller extra material inkluderas i provet. Har provtagningsinstrumentet t.ex. en för liten<br />
öppning för att kunna ta de stora delarna i <strong>av</strong>fallet skjuts partiklar som egentligen ska ingå i<br />
provet åt sidan och det uppstår bias i samband med provtagningen (se vidare i kapitel 2.1.3). Felet<br />
minimeras genom noggrannhet vid provtagningen och genomtänkt val <strong>av</strong> redskap.<br />
5) Fel som uppstår vid hanteringen <strong>av</strong> provet<br />
Detta kan bero på att: provet förorenas, material dammar in och ut från provet, material fastnar<br />
på verktyg, det sker förändring <strong>av</strong> provet genom kemiska reaktioner, det sker fysikalisk förändring<br />
<strong>av</strong> provet (t.ex. fukthalten), det sker misstag vid provhantering. Felen som uppstår vid hanteringen<br />
kan minimeras med noggranna och genomtänkta procedurer som skyddar materialen,<br />
tydliga instruktioner, samt kunnig och motiverad personal.<br />
6) Fel som beror på spatial variation<br />
Delprov<br />
15
Den spatiala (rumsliga) variationen i provtagningsmaterial innebär att ett prov från en viss plats<br />
inte blir representativt för andra delar <strong>av</strong> undersökningsområdet. Variationen kan undersökas<br />
genom stratifiering, dvs. indelning i områden där delprovet tas från varje område och undersöks<br />
var för sig. En annan metod för att minska felet är att slå samman små provmängder (delprov)<br />
från många olika platser i undersökningsområdet till det prov som ska undersökas.<br />
7) Fel som beror på periodisk variation<br />
Periodiska variationer kan vara säsongsvariationer, eller speciella återkommande aktiviteter,<br />
som påverkar <strong>av</strong>fallets innehåll, till exempel storhelger, eller ändring i en tillverkningsprocess<br />
hos en industri. Variationen kan undersökas genom att provtagning sker vid flera tillfällen, vid<br />
olika säsonger och sedan jämföras, eller under perioder som bedöms vara mest relevanta för den<br />
aktuella undersökningen.<br />
2.1.3 Precision och bias<br />
Hur representativt ett prov är kan beskrivas i termer <strong>av</strong> precision (varians) och bias. Precision är ett<br />
mått på överensstämmelsen mellan repeterade mätningar medan bias är ett systematiskt fel som ger<br />
upphov till ett högre eller lägre värde än ”det sanna värdet”. De två komponenterna, varians och bias,<br />
är oberoende <strong>av</strong> varandra vilket beskrivs i 0. Alla uppmätta värden från provtagningar innehåller alltid<br />
en viss slumpmässig varians och bias. Detta beror främst på den naturliga inneboende variansen hos<br />
alla prover samt oexaktheten i metoden som används vid provtagning och analys [3].<br />
Analogin med en målt<strong>av</strong>la används ofta för att illustrera precision och bias. I 0 förtydligas detta genom<br />
att varje målt<strong>av</strong>las mitt representerar det sanna (men okända) medelvärdet och skotten i målt<strong>av</strong>lorna<br />
representerar mätresultaten från proven som är tagna för att uppskatta medelvärdet [3].<br />
0a visar på en lyckad provtagning med hög precision (dvs god repeterbarhet) och ett lågt bias i provresultaten.<br />
Om en provtagning är precist men har påverkan <strong>av</strong> bias kan resultatet se ut som i (b) där<br />
proven ligger nära varandra men långt ifrån det sanna värdet. I (c) är situationen den motsatta jämfört<br />
med (b), dvs. det råder en stor spridning runt mitten <strong>av</strong> målt<strong>av</strong>lan (dålig precision), men inget systematiskt<br />
fel återfinns (bias = 0). Medelvärdet <strong>av</strong> resultaten reflekterar då det ”sanna medelvärdet”.<br />
Precisionen kan förbättras genom att antalet prov ökas eller genom att volymen <strong>av</strong> varje prov ökas. I<br />
provtagningsfall (d) är resultaten påverkade <strong>av</strong> både oprecisa data och bias. I (b) och (d) kommer bias<br />
att resultera i en inkorrekt uppskattning <strong>av</strong> det sanna värdet även om oräkneliga prov insamlas och<br />
analyseras [3].<br />
16
Figur 4 Slumpmässiga och systematiska effekter på analysresultat och mätosäkerhet kan åskådliggöras med hur bra<br />
någon lyckas pricka målet – eller det sanna värdet. Varje punkt motsvarar ett rapporterat analysresultat. Bredden<br />
på normalfördelningskurvan beror på spridning i resultatet. En bra reproducerbarhet ger en låg standard<strong>av</strong>vikelse<br />
och normalfördelningskurvan är smal (a, b). En dålig reproducerbarhet ger en hög standard<strong>av</strong>vikelse<br />
och kurvan blir då bredare (c och d). Avståndet mellan medelvärdet och det sanna värdet i kurvan återger effekten<br />
<strong>av</strong> bias [3]<br />
Figure 4 Illustration of how bias and precision affects the difference between the measured value and the true value [3].<br />
Även om det är ett vanligt förfarande att beräkna variabiliteten <strong>av</strong> provet på analysresultaten är det<br />
betydligt svårare att identifiera källorna och potentiell inverkan <strong>av</strong> systematisk bias. Det är därför bra<br />
att ha förståelse för de potentiella felkällorna och i förhand göra mätningar för att minimera dessa fel<br />
vid planering och genomförande <strong>av</strong> provtagningen samt vid analys [3].<br />
Det finns flera typer <strong>av</strong> bias som kan uppstå i samband med provtagning, analys och statistisk utvärdering<br />
[3]. Provtagningsrelaterad bias kan minskas genom att rätt redskap, tekniker och metoder används<br />
på ett korrektsätt. En väl utformad och genomtänkt provtagningsplan hjälper ofta till. Bias på<br />
laboratoriet hänförs oftast till kontamineringar och fel kalibrerade instrument. Dessa två effekter minimeras<br />
enklast genom att arbetet utförs enligt godkända metoder.<br />
17
Även om varians och bias är oberoende <strong>av</strong> varandra är de i hög grad relaterade till varandra. Fel som<br />
härrör från varians kan adderas för att uppskatta det totala felet vilket även kan göras med bias, det är<br />
dock svårt att mäta den sistnämnda i praktiken [3].<br />
2.2 Provtagningsplan<br />
I kommande kapitel, 2.2 och 2.3, är mycket material baserat på <strong>Avfall</strong>s <strong>Sverige</strong>s ”Manual för provtagning<br />
<strong>av</strong> homogent <strong>av</strong>fall för provning <strong>av</strong> halten organiskt kol (TOC)” och tekniska manualer och rapporter<br />
relevanta för provtagning <strong>av</strong> heterogent <strong>av</strong>fall [3,5,7-13]. Manualen från <strong>Avfall</strong> <strong>Sverige</strong> är egentligen<br />
<strong>av</strong>sedd för homogent material men metoden för upprättande <strong>av</strong> provplan och olika neddelningstekniker<br />
kan anses vara applicerbar även för heterogent <strong>av</strong>fall.<br />
Vid provtagning <strong>av</strong> heterogent <strong>av</strong>fall ligger den största utmaningen och svårigheten i att uppnå ett<br />
representativt prov till en rimlig provtagningsinsats och kostnad. För att minimera provtagningsfelen<br />
och kostnaderna är det därför <strong>av</strong> stor vikt att en provtagningsplan upprättas. En provtagningsplan<br />
innebär att provtagaren noga tänker igenom syftet med provtagningen innan den utförs, att provtagningen<br />
utförs på samma sätt vid olika tillfällen oberoende <strong>av</strong> vem som utför provtagningen, att resultaten<br />
från tidigare utförda provningar kan värderas lättare samt att sannolikheten för felaktiga utförd<br />
provtagning minskar. Dessutom ger provtagningsplanen ett viktigt stöd för utförande och dokumentation<br />
vid själva provtagningen samt vid utvärdering <strong>av</strong> resultaten [7].<br />
Det är mycket viktigt att syftet med provtagningen noga har diskuterats och utformats med alla inblandade<br />
parter innan den påbörjas. Viktiga frågor att ställa är bl.a. följande: Vad är syftet med provtagningen?<br />
Är ett års-, månads- eller veckomedelvärde intressant? Vilken analys kommer att utföras<br />
på proverna, kemisk analys eller plockanalys? När, var och hur ska proverna tas? Vilka åtgärder måste<br />
göras i processen för att möjliggöra en provtagning? Vilka skyddsåtgärder måste vidas?<br />
2.2.1 Val <strong>av</strong> provtagningsstrategi och provpunkternas placering<br />
Provtagningsplanen måste ta hänsyn till variabiliteten i den <strong>av</strong>fallsmängd som ska provtas, och eftersom<br />
resultatet <strong>av</strong> en provtagning är sammankopplad med en viss osäkerhet måste ett beslut fattas hur<br />
denna osäkerhet ska hanteras. I standarden SS-EN 14899:20<strong>05</strong> [8] anges två alternativa angreppssätt,<br />
nämligen sannolikhetsbaserad och bedömningsbaserad provtagning. Förutom de ställda kr<strong>av</strong>en på<br />
provtagningen måste provtagaren också ta hänsyn till övriga begränsningar såsom kostnader och<br />
eventuella andra hinder som kan påverka val <strong>av</strong> provtagningsstrategi [7].<br />
1. Sannolikhetsbaserad provtagning<br />
a. Principen: Hela provpopulationen ska ha samma sannolikhet att bli vald.<br />
b. Osäkerheten: En acceptabel osäkerhet i resultaten specificeras. Detta angreppssätt innebär att<br />
den provtagningsstrategi som väljs måste kunna ge ett kvantitativt mått på osäkerheten så att<br />
denna kan jämföras mot den acceptabla osäkerheten.<br />
18
2. Bedömningsbaserad provtagning<br />
a. Principen: Provtagningen baseras på en subjektiv bedömning <strong>av</strong> <strong>av</strong>fallet vilket innebär att allt<br />
<strong>av</strong>fallsmaterial inte har samma sannolikhet att hamna i provet.<br />
b. Osäkerheten: Ingen osäkerhetsnivå anges. Detta innebär att det inte är möjligt att <strong>av</strong>göra om<br />
resultatet <strong>av</strong> provtagning är tillräckligt säkert för ett visst ändamål.<br />
Fördelen med bedömningsbaserad provtagning kan vara, jämfört med sannolikhets baserad, kostnadseffektiv<br />
om provtagaren har tillräcklig kunskap om <strong>av</strong>fallet och var provpunkterna ska placeras.<br />
Nackdelarna kan vara att det är svårt att påvisa att valet <strong>av</strong> provpunkterna inte är styrt <strong>av</strong> provtagarens<br />
egna fördomar samt att den beräknade variansen från en bedömningsbaserad provtagning kan vara en<br />
dålig uppskattning <strong>av</strong> populationens varians [3].<br />
I provtagningsplanen ska det anges var provpunkterna ska placeras eller hur provtagaren ska gå till<br />
väga för att välja provpunkter. Provpunkternas placering styrs <strong>av</strong> vilken provtagningsstrategi provtagaren<br />
har valt, sannolikhetsbaserad eller bedömningsbaserad.<br />
Det finns en mängd beskrivningar <strong>av</strong> hur sannolikhetsbaserad provtagning kan utföras. De vanligaste<br />
förekommande metoderna är slumpmässig provtagning, systematisk provtagning samt en kombination<br />
<strong>av</strong> dessa. Slumpmässig provtagning kan vara slumpmässig både rumsligt och tidsmässigt. Vid<br />
systematisk provtagning väljs prover ut genom en systematisk indelning <strong>av</strong> populationen. Provpunkterna<br />
får inte väljas utifrån provtagarens subjektiva tycke om vad som är slumpmässigt eftersom detta<br />
inte ger en tillräcklig slumpmässighet. För att garantera att proven verkligen tas slumpmässigt måste<br />
en formell metod anges för hur urvalet ska göras. Som hjälp kan slumpvalstabeller eller slumpvalsfunktioner<br />
i kalkylprogram användas. Provtagningsplanen ska beskriva hur det formaliserade och<br />
slumpmässiga provurvalet ska ske [7].<br />
I de tekniska rapporterna från Nordtest (NT ENVIR 004) [10] och den europeiska standardiseringsorganisationen<br />
(CEN/TR 15310) [9] finns en viss anvisning kring hur provpunkterna kan placeras vid<br />
provtagning <strong>av</strong> <strong>av</strong>fall.<br />
2.2.2 Provtagning från hög<br />
Provtagning från hög anses vara ett <strong>av</strong> de allra svåraste provtagningssätten eftersom det är svårt att ta<br />
prover som representerar hela högen <strong>av</strong> material. Det är <strong>av</strong>sevärt lättare att ta representativa prover<br />
om provtagningen utförs då <strong>av</strong>fallet levereras eller bortförs från platsen där det lagras i hög. Materialet<br />
i högen har troligen segregerats under lagringstiden, dvs de fina partiklarna har flyttat sig mot mitten<br />
medan de grövre partiklarna återfinns vid ytan. Ytskiktet <strong>av</strong> högen påverkas också mera <strong>av</strong> omgivningen,<br />
såsom uttorkning eller befuktning, än material i högens mitt. För att uppnå ett representativt prov<br />
med minsta möjliga provtagningsfel ska provtagningspopulationen delas in i delområden med provuttag<br />
jämnt fördelade från hela högen [3,7].<br />
En <strong>av</strong>fallsbunker vid en förbränningsanläggning skiljer sig något från en hög eller en deponi. En <strong>av</strong>fallsbunker<br />
kan bland annat anses vara ”dynamisk” beroende på att <strong>av</strong>fallet normalt kontinuerligt<br />
19
omblandas i <strong>av</strong>fallsbunkern samt att det sker ett in- och utflöde <strong>av</strong> <strong>av</strong>fall med tiden. Därmed varierar<br />
nivån hela tiden i <strong>av</strong>fallsbunkern och följaktligen är inte samma lager överst hela tiden vilket innebär<br />
att inget speciellt ytlager påverkas <strong>av</strong> omkringliggande atmosfär, t.ex. uttorkning.<br />
2.2.3 Antal prov och mängd material i proverna<br />
Antalet prov som behöver tas beror i första hand på följande faktorer:<br />
• Acceptabel osäkerhetsnivå.<br />
• <strong>Avfall</strong>ets heterogenitet samt variabilitet över tiden.<br />
• Storleken på <strong>av</strong>fallsvolymen som skall karakteriseras.<br />
I provtagningsplanen ska det anges hur många enskilda prov eller samlingsprov som ska tas, och för<br />
samlingsproven ska det även anges hur många delprov som varje samlingsprov ska bestå <strong>av</strong>. Ett högre<br />
antal delprov ökar möjligheterna för samlingsprovet att <strong>av</strong>spegla provpopulation. Ett <strong>av</strong>fall som är<br />
väldigt heterogent, eller som har stor variabilitet över tiden, kräver fler delprov för att nå en bestämd<br />
säkerhet i resultatet. Eftersom heterogeniteten (eller variabiliteten) normalt inte är känd är det inte<br />
möjligt att fastställa det exakta antalet nödvändiga prover på förhand. Vid upprepad provtagning är<br />
oftast heterogenitet bättre känd vilket gör att det blir lättare att bestämma det nödvändiga antalet prov<br />
för att nå en bestämd osäkerhetsnivå [7].<br />
Den minsta totala provmängden eller kvantiteten som ett prov måste innehålla styrs <strong>av</strong> olika faktorer<br />
såsom populationens partikelstorlek, storleksfördelning och partiklarnas densitet eller <strong>av</strong> minsta delprovstorleken<br />
multiplicerat med det angivna minsta antalet delprov som måste tas enligt metoden.<br />
Vilken parameter som är styrande beror på vilken metod man använder.<br />
2.2.4 Val <strong>av</strong> provtagningsteknik och provtagningsutrustning<br />
Provtagningsplanen ska också beskriva vilken teknik och vilken typ <strong>av</strong> utrustning som ska användas<br />
vid provtagningen. Valet skall göras så att risken för att systematiska fel (bias) uppkommer vid provtagningen<br />
minimeras. Provtagningsredskapet ska till exempel vara utformat så att dess öppning är<br />
minst 2,5-3 större än den största nominella partikelstorleken (d95) 1 som finns i det aktuella provet<br />
[3,7,10].<br />
Betydelsen <strong>av</strong> mekanisk eller manuell provtagning för kvalitén på provresultaten har tidigare utvärderats<br />
för biobränslen i en rapport från Värmeforsk [11]. Denna studie visade att kvalitén på resultatet<br />
inte var direkt kopplad till typ <strong>av</strong> provtagningsteknik utan styrdes <strong>av</strong> provets nivå <strong>av</strong> heterogenitet.<br />
Rapporten förespråkar dock att om man kan investera i mekanisk provtagning så är det en fördel eftersom<br />
det är bättre ur arbetsmiljöskäl samt att den mänskliga faktorn minimeras. Det är dock <strong>av</strong> stor<br />
vikt att korrekt teknik anpassad för det aktuella bränslet införskaffas [11].<br />
1 95 % <strong>av</strong> partiklarna är mindre än d95<br />
20
2.2.5 Förbehandling <strong>av</strong> <strong>av</strong>fall i samband med provtagning<br />
Relativt heterogena <strong>av</strong>fall med innehåll som varierar i storlek kan kräva någon form <strong>av</strong> förbehandling<br />
för att tillräckligt representativa prover ska kunna erhållas. Antigen kan hela eller delar <strong>av</strong> <strong>av</strong>fallsmängden<br />
förbehandlas. Att hela <strong>av</strong>fallsparti i en <strong>av</strong>fallsbunker förbehandlas är orealistiskt och därmed<br />
är det mer naturligt att endast den delmängd som tas ut kommer att förbehandlas. Förbehandling<br />
utgörs oftast någon slags krossning <strong>av</strong> <strong>av</strong>fallet för att minska partikelstorleken vilket dessutom medför<br />
att provet omblandas och därmed också blir homogenare. I provtagningsplanen ska förbehandlingsmetoden<br />
beskrivas samt vilket resultat den ska ge till exempel vilken i form <strong>av</strong> en största partikelstorlek<br />
i materialet. <strong>Avfall</strong>ets egenskaper, såsom fukthalt kan påverkas <strong>av</strong> förbehandlingen vilket kan leda<br />
till mindre representativa provningsresultat [7].<br />
2.3 Neddelningsmetod<br />
Neddelning <strong>av</strong> provet är betydande för att underlätta hanteringen, transport och förvaring <strong>av</strong> proverna,<br />
och för att underlätta uttaget <strong>av</strong> ett laboratorieprov samt beredning och hantering <strong>av</strong> provet på<br />
laboratoriet. Neddelningen <strong>av</strong> provet är också <strong>av</strong>görande för att uppnå ett representativt laboratorieprov,<br />
vilket möjliggör multipla analyser <strong>av</strong> samma samlingsprov. Dock bör proven oftast förbehandlas<br />
genom storleksreduceras för att underlätta neddelning [7].<br />
Generellt medför neddelning en liten påverkan på representativiteten hos det ursprungliga provet.<br />
Torra material med liten partikelstorlek kan eventuellt påverkas om inte neddelningen utförs korrekt<br />
[7].<br />
Det finns flera olika metoder för att neddela ett prov, både manuellt och med hjälp <strong>av</strong> apparater. Det<br />
vanligaste tillvägagångssättet för manuell neddelning är sträng-, kak-, kon- och kvarteringsmetoden.<br />
Innan neddelning <strong>av</strong> provet påbörjas är följande frågor viktiga att besvara [5]:<br />
• Med vilken metod bör neddelningen ske?<br />
• Hur stort ska ett delprov vara?<br />
• Hur många parallella delprov behövs?<br />
2.3.1 Kon- och kvarteringsmetoden<br />
Metoden kan användas till material som är möjlig att skyffla såsom pellet, flis, fluff samt malt <strong>av</strong>fall.<br />
Metoden är även lämplig till delning <strong>av</strong> stora eller relativt fuktiga prov och som kan utföras direkt i<br />
samband med provtagningen med enkel utrustning. Provet placeras på ett hårt underlag i en konformad<br />
struktur och en omblandning utförs tre gånger. Den tredje gången plattas konen ut till ett lager<br />
varefter materialet delas i fyra lika delar (0). Motstående delar samlas upp till ett delprov och det resterande<br />
materialet kasseras och detta upprepas till att önskad minsta kvantitet är uppnådd [7,13]<br />
21
Figur 5 Beskrivning <strong>av</strong> metoden koning och kvartering [13].<br />
Figure 5 Illustration of a sample division method coning and quartering [13].<br />
2.3.2 Kakmetoden ”manual increment division”<br />
Denna metod är lämplig för pellet eller andra <strong>fasta</strong> bränslen med liten partikelstorlek och som kan<br />
hanteras med skyffel. Provet placeras på en hård och ren yta och homogeniseras genom en omblandning.<br />
Med skyffeln sprids provet ut till en rektangel med ett djup som inte är större än tre gånger större<br />
än största nominella partikelstorleken. Rektangeln delas därefter upp i minst 20 delar genom att<br />
märka lätt med skyffeln, och därefter tas ett delprov från varje ruta [13].<br />
Figur 6 Principen bakom neddelning enligt kakmetoden [13].<br />
Figure 6 Illustration of a sample division method manual increment division [13].<br />
2.3.3 Strängmetoden ”strip mixing”<br />
Denna metod kan användas till de flesta typer <strong>av</strong> material och är lämplig när ett prov ska neddelas till<br />
ett mindre antal laboratorieprover. Placera provet på ren och hård yta och blanda om med en skyffel.<br />
22
Placera en vertikal platta (3 i 0) i varje ända <strong>av</strong> remsan och fördela materialet längs med denna så<br />
jämnt som möjligt, arbeta från ända till ända på respektive sida. Längden i förhållande till bredden ska<br />
inte vara mindre än 10:1. Ta minst 20 delprov som är jämnt fördelade längs med strängen. Varje delprov<br />
tas genom att föra in två plattor vertikalt i strängen och ta bort allt material som finns däremellan<br />
(2 i 0). Distansen, som ska vara densamma hela tiden, väljs så att metoden åstadkommer en tillräcklig<br />
provkvantitet för laboratoriet genereras [13].<br />
Figur 7 Beskrivning <strong>av</strong> metoden neddelning med strängmetoden. Relation mellan längd och bredd <strong>av</strong> stängen får inte<br />
understiga 10:1 [13].<br />
Figure 7 Illustration of a sample division method string mixing [13].<br />
2.4 Befintliga publicerade metoder<br />
Det finns fyra metoder som är intressanta att granska närmare för att ge en sammanfattade teoretisk<br />
grund för provtagning <strong>av</strong> heterogent fast <strong>av</strong>fall.<br />
• Technical Committee CEN/TS 343 Technical Specification ”Solid recovered fuels” CEN/TS<br />
15442 respective 15443 (2006)<br />
• Technical Committee CEN/TR 292 Technical Report ”Characterization of waste”<br />
CEN/TR15310 (2006)<br />
• Nordtest Solid waste, particulate material: sampling” (1996)<br />
• US-EPA Manual SW-846 “Test Methods for Evaluating Solid Waste, Physical/Chemical Methods”.<br />
Uppdaterad version <strong>av</strong> kapitel 9 i tidigare SW-846 ”RCRA Waste sampling draft technical<br />
guidance” (2002).<br />
Ingen <strong>av</strong> dessa metoder är i grunden <strong>av</strong>sedda för heterogent <strong>av</strong>fall. Användningsområdet och begränsningar<br />
för varje metod sammanfattas nedan samt att den effektiva provkvantiteten beräknas för en<br />
provtagningssituation med heterogent <strong>av</strong>fall med en partikelstorlek d95 = 40 cm. Slutligen jämförs de<br />
olika beräknade provkvantiteterna för de olika metoderna.<br />
2.4.1 Solid Recovered Fuels – Methods for sampling CEN/TS 15442<br />
CEN har nyligen tagit fram ett förslag till metod för provtagning <strong>av</strong> <strong>fasta</strong> utsorterade och behandlade<br />
<strong>av</strong>fallsfraktioner. Begränsningen med metoden är att den är <strong>av</strong>sedd för <strong>fasta</strong> utsorterade material<br />
23
(SRF) såsom fluff-fraktioner eller granulära <strong>fasta</strong> material <strong>av</strong> typ pellets och är således inte lämplig för<br />
heterogent fast <strong>av</strong>fall. Vidare får den maximala vikten <strong>av</strong> en population inte överstiga 1500 ton. Om<br />
vikten överstiger denna gräns ska provet delas upp i nya mindre populationer s.k. sub-prover.<br />
Denna tekniska specifikation beskriver följande delmoment:<br />
• definition <strong>av</strong> bränsleparti (dvs provtagningspopulation),<br />
• hur en provtagningsplan utarbetas,<br />
• val <strong>av</strong> provtagningsförfarande,<br />
• bestämning <strong>av</strong> minsta provkvantitet och antal delprov, ( 24)<br />
• fysiska provtagningsmetoder och utrustning för dessa samt<br />
• fördelning <strong>av</strong> delprover i tid respektive rum<br />
Bestämning <strong>av</strong> minsta provkvantitet<br />
Den minsta provkvantiteten bestäms bland annat <strong>av</strong> bränslets maximala partikelstorlek och storleksfördelning,<br />
bränslets formfaktor och bränslepartiklarnas densitet.<br />
Den minsta provkvantiteten beräknas enligt<br />
mm = <br />
6 d 3<br />
95 s g<br />
( 1 p)<br />
CV 0,1<br />
( ) 2<br />
Ekvation 1. Beräkning <strong>av</strong> minsta provkvantitet enligt CEN/TS 15442<br />
[ g]<br />
(1)<br />
Parametrarna i ekvationen motsvarar följande:<br />
• mm -> The mass of the minimum increment size = [g]<br />
• d95 -> The nominal top size of a particle2 =? [cm]<br />
• d<strong>05</strong> -> The nominal minimum size3 =? [cm]<br />
• V95 -> The maximum volume of a particle =? [cm3] • s =V95/ (d95) 3 -> The shape factor =? [cm3/cm3] • -> The particle density =? [g/cm3] • g = d95/ d<strong>05</strong> -> The distribution factor4 = 0,25<br />
• p -> Fraction of the particle with a specific characteristic = 0,1 [g/g]<br />
• CV -> The coefficient of variation caused by fund. error = 0,1<br />
Av dessa parametrar måste partikelstorleken och partikelvolymen vara kända för att den minsta provkvantiteten<br />
skall kunna beräknas. Resterande parametrar har uppskattats enligt rekommendationer<br />
angivna i den tekniska specifikationen. Formfaktorn (s) kan även uppskattas till 1 om storheterna partikelstorlek<br />
och partikelvolym inte är kända.<br />
2<br />
95 % <strong>av</strong> partiklarna är mindre än d95<br />
3<br />
5 % <strong>av</strong> partiklarna är mindre än d<strong>05</strong><br />
4<br />
<strong>Avfall</strong>et har stor skillnad mellan den största och den minsta partikeln vilket resulterar i att kvoten (d95/d<strong>05</strong>) alltid är större än 4,<br />
vilket ger 0,25 från distributionstabellen i CEN/TS 15442<br />
24
Den minsta provvolymen för tre olika partikeltyper (olika relationer mellan djup, höjd och bredd) samt<br />
det generella fallet med s=1 åskådliggörs i 0.<br />
Min sample size (kg)<br />
120000<br />
100000<br />
80000<br />
60000<br />
40000<br />
20000<br />
0<br />
A =<br />
B =<br />
d/4<br />
d/2<br />
10<br />
C =<br />
d/2<br />
1 d/2<br />
d<br />
d<br />
d<br />
s=1<br />
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100<br />
Nominal top size (cm)<br />
Waste A Waste B Waste C Waste s=1<br />
Figur 8 Beroendet <strong>av</strong> partikelstorlek hos fyra olika partikeltyper för den minsta provvolymen som behövs för att ta ett<br />
representativt prov från bränslebladningen.<br />
Figure 8 Correlation between particle size and shape and the minimal sample volume required to achieve a representative<br />
sample from the mixture.<br />
Det syns tydligt i 0 att den generella uppskattningen med en formfaktor s =1 ger upphov till enormt<br />
stora provvolymer med ökad partikelstorlek. Det lönar sig därmed att lägga ned tid på att storleks- och<br />
volymbestämma bränsleblandningen innan provtagning startar. Av de tre bränslepartiklarna A, B och<br />
C som presenteras i modellen ovan är styckeformen A och B mest troliga i ett heterogent <strong>av</strong>fallsbränsle.<br />
Den minsta storleken på varje delprov ska vara, i volym räknat, minst tre gånger större än den nominella<br />
största storleken i alla dimensioner. För att bestämma massan <strong>av</strong> den minsta kvantiteten på ett<br />
delprov för SRF med en d95 större än 3 mm används följande ekvation enligt CEN/TS 15442:<br />
m m<br />
[ kg]<br />
8 3<br />
= 2 , 7 10<br />
d <br />
(2)<br />
95<br />
Ekvation 2 Beräkning <strong>av</strong> minsta delprovkvantitet enligt CEN/TS 15442<br />
Parametrarna i ekvationen motsvarar följande:<br />
• mm -> The mass of the minimum increment size [kg]<br />
• d95 -> The nominal top size of a particle [mm]<br />
• -> The flow density of the bulk [kg/m3] 25
Provtagningsplanen ska både uppfylla det angivna minsta antalet delprov, dvs 24 stycken, och en<br />
minsta provkvantitet. Av denna anledning kan den effektiva, dvs verkliga, delprov- och provstorleken<br />
bli större än den beräknade minsta provkvantitet. Ett exempel på vilken parameter (minsta prov- eller<br />
delprovkvantitet) som är styrande visas i räkneexemplet nedan.<br />
Exempel<br />
Den minsta provkvantitet för <strong>av</strong>fallstyp A beräknas enligt (1) med följande data:<br />
• d95 = 40 [cm]<br />
• d<strong>05</strong> = 5 [mm]<br />
• V95 = 8000 [cm3] • s =V95/(d95) 3 = 0,125 [cm3/cm3] • = 1 [g/cm3] • = 300 5 [kg/m3] • g = 0,25<br />
• p = 0,1 [g/g]<br />
• CV = 0,1<br />
m m<br />
3<br />
= 40 0,<br />
125 1<br />
0,<br />
25 <br />
6<br />
<br />
( 1<br />
0,<br />
1)<br />
2 ( 0,<br />
1)<br />
0<br />
, 1<br />
940kg<br />
=> Minsta provkvantiteten = 940 kg<br />
Minsta delprovkvantiteten enligt ekvation 2:<br />
8 3<br />
= 2,<br />
7 10<br />
400 300<br />
520kg<br />
m m<br />
=> Minsta delprovkvantiteten = 520 kg<br />
Minsta antal delprov enligt den tekniska specifikationen = 24<br />
Den effektiva verkliga provkvantiteten blir därmed 520 24 12,<br />
5ton<br />
vilket innebär att minsta<br />
delprovkvantiteten gånger antalet delprov blir styrande för den slutliga provkvantiteten i detta exempel.<br />
2.4.2 Characterization of waste – Sampling of waste materials<br />
CEN/TR 15310<br />
År 2006 publicerade CEN en Technical Report som behandlar karakterisering <strong>av</strong> <strong>av</strong>fallsmaterial,<br />
CEN/TR 15310. Denna är uppdelad i följande delar:<br />
Part 1: Guidance on selection and application of criteria for sampling under various conditions.<br />
Part 2: Guidance on sampling techniques.<br />
Part 3: Guidance on procedures for sub-sampling in the field.<br />
5 Ett antagande <strong>av</strong> bulkdensiteten.<br />
26
Part 4: Guidance on procedures for sample packing, storage, preservation, transport and delivery.<br />
Part 5: Guidance on the process of defining the sampling plan.<br />
Inga begränsande egenskaper såsom partikelstorlek eller material sort anges för provtagningspopulationen<br />
i denna tekniska rapport. Flera likheter finns mellan den tidigare beskrivna tekniska specifikationen<br />
15442 och den tekniska rapporten 15310, emellertid är den tekniska rapporten något mer detaljerad<br />
i beskrivningen <strong>av</strong> hur varje steg i en provtagning ska genomföras. En viktig skillnad som bör<br />
lyftas fram är beräkningen <strong>av</strong> den minsta provkvantiteten i CEN/TR 15310 där formfaktorn (s) ej ingår<br />
(eller är satt till s = 1), vilket innebär att provkvantiteten ökar drastiskt med ökande partikelstorlek (0).<br />
Bestämning <strong>av</strong> minsta provkvantitet<br />
Den minsta provkvantiteten beräknas med Ekvation 3:<br />
m m<br />
3<br />
= d 95 g <br />
6<br />
( 1<br />
p)<br />
2 ( CV ) 0<br />
, 1<br />
[ g]<br />
Ekvation 3. Beräkning <strong>av</strong> minsta provkvantitet enligt CEN/TR 15310<br />
Parametrarna i ekvationen motsvarar följande:<br />
• mm -> The mass of the minimum increment size = ? [g]<br />
• d95 -> The nominal top size of a particle 6 = ? [cm]<br />
• d<strong>05</strong> -> The nominal minimum size7 = ? [cm]<br />
• -> The particle density =? [g/cm3] • g = d95/ d<strong>05</strong> -> The distribution factor8 = 0,25<br />
• p -> Fraction of the particle with a specific characteristic = 0,1 [g/g]<br />
• CV-> The coefficient of variation caused by fund. error = 0,1<br />
Den minsta kvantiteten på varje delprov beräknas exakt enligt samma metod som i den tidigare beskrivna<br />
tekniska specifikationen, dvs enligt ekvation (2).<br />
Precis som i föregående beskrivna tekniska specifikation måste även denna metod innehålla en provtagningsplan<br />
som både uppfyller det minsta antalet delprov och en minsta provkvantitet.<br />
Nedan följer samma räkneexempel <strong>av</strong> den effektiva provkvantiteten som tidigare men enligt metoder<br />
föreslagna i den tekniska rapporten 15310.<br />
Exempel<br />
Den minsta provkvantiten för <strong>av</strong>fallstyp A beräknas enligt (3) med följande data:<br />
• d95 = 40 [cm]<br />
• = 1 [g/cm3] • = 3009 [kg/m3] 6<br />
95 % <strong>av</strong> partiklarna är mindre än d95<br />
7<br />
5 % <strong>av</strong> partiklarna är mindre än d<strong>05</strong><br />
8<br />
<strong>Avfall</strong>et har stor skillnad mellan den största och den minsta partikeln vilket resulterar i att kvoten (d95/d<strong>05</strong>) alltid är större än 4,<br />
vilket ger 0,25 från distributionstabellen i CEN/TS 15442<br />
27<br />
(3)
m m<br />
• g = 0,25<br />
• p = 0,1 [g/g]<br />
• CV = 0,1<br />
= 40<br />
6<br />
<br />
3<br />
1<br />
0,<br />
25 <br />
( 1<br />
0,<br />
1)<br />
2 ( 0,<br />
1)<br />
0<br />
, 1<br />
7500kg<br />
=> Minsta provkvantiteten = 7500 kg<br />
Minsta delprovkvantiteten blir enligt (2):<br />
8<br />
3<br />
= 2,<br />
7 10<br />
400 300<br />
520kg<br />
m m<br />
=> Minsta delprovkvantiteten = 520 kg<br />
• Antal delprov = 24<br />
Den effektiva verkliga provkvantiteten blir därmed 520 24 12,<br />
5ton<br />
vilket innebär att den<br />
minsta delprovkvantiteten gånger antalet delprov även blir styrande för denna metoden vid beräkning<br />
<strong>av</strong> den slutliga provkvantiteten för detta exempel.<br />
Beräkningar visar att betydelsen <strong>av</strong> att formfaktorn har antagits till 1 har effekter för den effektiva<br />
provkvantiten när partikelstorleken överstiger ca 60 cm. I denna beräkning har ett linjärt förhållande<br />
mellan förändring i partikelstorlek och provets densitet () antagits.<br />
2.4.3 Nordtest<br />
Nordtests tekniska rapport ”Solid waste, particulate materials:sampling”, NT ENVIR 004, är <strong>av</strong>sedd<br />
för provtagning <strong>av</strong> fast material, såsom askor, slagg och liknande material med en maximal partikel<br />
storlek på 80 mm. Detta gör att denna rapport lämpar sig bättre för provtagning <strong>av</strong> förbehandlat/malt<br />
<strong>av</strong>fall än obehandlat eftersom partikel storleken oftast annars är för stor. Materialet som ska provtas<br />
och som består <strong>av</strong> större partiklar måste förbehandlas på något sätt före provtagning vilket i praktiken<br />
innebär att hela provtagningspopulationen (exempelvis <strong>av</strong>fallsbunkern eller högens innehåll) måste<br />
storleksreduceras före provtagning.<br />
Bestämning <strong>av</strong> minsta provkvantitet<br />
Om populationens varians är okänd kan minsta antalet delprov bestämmas ur 0 vilket anger minsta<br />
antalet provpunkter baserat på en provtagningspopulation vars mängd är 30 ton eller mindre.<br />
9 Erfarenhetsbaserat från anläggningsägare.<br />
28
Tabell 1 Minsta provantalet från en population som innehåller mindre än 30 ton fast <strong>av</strong>fall [10].<br />
Table 1. Minimal numbers of samples that needs to be taken from a population smaller than 30 tones of waste material<br />
[10].<br />
Kategori Grad <strong>av</strong> heterogenitet<br />
A Homogent fast <strong>av</strong>fall, t.ex. provtagning <strong>av</strong> kolflygaska från fallande ström 5<br />
B Heterogent fast <strong>av</strong>fall, t.ex. provtagning <strong>av</strong> bottenaska från förbränning, från en fallande ström 7<br />
C Mycket heterogent fast <strong>av</strong>fall, t.ex. provtagning <strong>av</strong> stationärt <strong>av</strong>fall 10<br />
29<br />
Antal<br />
prover<br />
Eftersom en <strong>av</strong>fallsbunker innehåller betydligt mer än 30 ton, oftast 1000-tals ton, måste det minsta<br />
antalet delprov istället bestämmas enligt ekvation (4).<br />
[ kg]<br />
n = 0 , 183<br />
w N<br />
(4)<br />
Ekvation 4 Minsta antalet prover enligt NT ENVIR 004 från en population som innehåller mer än 30<br />
ton.<br />
Parametrarna i ekvationen motsvarar följande:<br />
• n = minsta antal prover [st]<br />
• w = totala mängden <strong>av</strong>fall [ton]<br />
• N = antalet prover enligt 0<br />
Den aktuella provmängden vid provtagning från en stationär population, såsom exempelvis <strong>av</strong>fall från<br />
en bunker, bestäms på samma sätt som vid provtagning från fallande ström. Minsta provvolymen bestäms<br />
enligt ekvation (5).<br />
3<br />
max )<br />
[ ] 3<br />
3<br />
V = ( 0,<br />
03<br />
d dm , V 1dm<br />
(5)<br />
Ekvation 5. Minsta kvantitet på provvolym.<br />
Parametrarna i ekvationen motsvarar följande:<br />
• V -> minimum primary sample volume [dm 3]<br />
• d max = maximum particle size10 [mm]<br />
Exempel<br />
Ett prov skall tas från en bunker som rymmer 5000 ton heterogent <strong>av</strong>fall.<br />
w = 5000ton<br />
kategori = C (stationärt <strong>av</strong>fall)<br />
n = 0,183 5000 10 = 129st delprov<br />
dmax = 400mm<br />
V = (0,03 400) 3 = 1728dm 3<br />
3<br />
Vilket innebär en effektiv provkvantitet på 129 1728 223m<br />
.
2.4.4 RCRA Waste sampling draft technical guidance<br />
Den amerikanska manualen är endast användbar för granulärt fast material med en maximal partikelstorlek<br />
på 3,72 cm varför denna egentligen inte kan appliceras på heterogent <strong>av</strong>fall. Det som gör denna<br />
manual intressant är dess detaljerade och bra beskrivningar <strong>av</strong> viktiga moment både före, under och<br />
efter provtagning.<br />
RCRA manualen ger inga närmare instruktioner för hur många delprov som behövs vid en provtagning.<br />
Den effektiva provkvantiteten beräknas, eller snarare uppskattas, utifrån vilken varians som<br />
accepteras i det fundamentala felet. Detta är en uppgift som kan vara svår och nästan omöjlig att uppskatta<br />
innan en första provtagning är genomförd. Den uppskattade effektiva provkvantiteten anses<br />
dock ge ett tillräckligt bra första uppskattning för att bestämma förhållandet partikelstorlek – provkvantitet<br />
samtidigt som det fundamentala felet kontrolleras inom ett önskat intervall. Med utgångspunkten<br />
att variansen <strong>av</strong> det totala felet på provtagningen (S2 FE) är direkt proportionell mot den största<br />
partikelstorleken och är omvänt proportionell mot provets massa anges en formel i manualen för<br />
olika nivåer <strong>av</strong> accepterade varians (ekvation 6).<br />
Bestämning <strong>av</strong> minsta provkvantitet<br />
3<br />
K d<br />
(6)<br />
M S<br />
Ekvation 6. Uppskattning <strong>av</strong> provkvantiteten enligt RCRA manualen<br />
Parametrarna i ekvationen motsvarar följande:<br />
MS = massa [g]<br />
d = diameter <strong>av</strong> den största partikeln11 K = konstant<br />
[cm]<br />
Vid 5% varians K= 10 000, vid 16 % varians K= 1 000<br />
Exempel<br />
Motsvarande provtagningssituation som tidigare har beräknats exemplifieras här enligt metoder beskrivna<br />
i RCRA-manualen.<br />
d = 40 cm<br />
M<br />
M<br />
S<br />
S<br />
3<br />
= 10000 40 = 640ton<br />
3<br />
= 1000 40 = 64ton<br />
Med en accepterad standard<strong>av</strong>vikelse på 5 % blir den effektiva provkvantiteten mycket stor (640 ton).<br />
Med en ökad accepterad varians, till 16%, minskar den effektiva provkvantiteten betydligt till<br />
64 ton. Dock bör det förtydligas att den angivna manualen inte är giltig för det aktuella partikelstorleken<br />
i räkneexemplet och att provkvantiteterna ökar drastiskt med ökad partikelstorlek.<br />
10 95 % <strong>av</strong> partiklarna är mindre än d95<br />
11 95 % <strong>av</strong> partiklarna är mindre än d95<br />
30
2.4.5 Jämförelse mellan metodernas beräknade provkvantiteter<br />
En överblick <strong>av</strong> resultatet beträffande beräknad effektiv provkvantitet från de fyra respektive metoders<br />
beräkningsmodell visas i nedan i tabellen. De beräknade exemplet kan anses representera en anläggning<br />
som använder sig <strong>av</strong> ett obehandlat <strong>av</strong>fall med en partikelstorlek runt 40 cm (exempelvis Renovas<br />
anläggning som användes inom detta arbete). Det bör dock noga beaktas att ingen <strong>av</strong> de fyra metoderna<br />
är <strong>av</strong>sedda för ett sådant heterogent <strong>av</strong>fall.<br />
Tabell 2 Jämförelse mellan metodernas beräknade effektiva provkvantiteter<br />
Table 2. Comparison of calculated effective sample volume according to the different methods<br />
CEN/TS 15442 CEN/TR 15310 Nordtest RCRA<br />
Minsta provkvantitet 940 kg 7,5 ton 1,7 m 3 ej<br />
Minsta delprovkvantitet<br />
520 kg 520 kg<br />
Antal delprov 24 24 129 ej<br />
Effektiv provkvantitet 12,5 ton 12,5 ton (67 ton) 223 m 3 640-64 ton<br />
Att metoderna 15442 och 15310 ger olika minsta provkvantiteter beror på skillnaden i formfaktorn (s).<br />
Beräkningen <strong>av</strong> minsta delprovkvantitet är baserad på samma ekvation, varför den slutliga effektiva<br />
verkliga provkvantiteten blir densamma för de två metoderna. Denna relativt låga volym på 12,5 ton<br />
förutsätter dock att representativa delprov om 500 kg kan provtas ur populationen. Om så inte är fallet,<br />
dvs den minsta delprovkvantiteten kanske styrs <strong>av</strong> befintlig utrustning för provtagning (gripklo),<br />
resulterar det i en signifikant högre effektiv provkvantitet. I Nordtest beräknas kvantiteten i volym<br />
istället för massa och minsta delprovkvantiteten beräknas ej, istället är det antalet delprov som är<br />
föremål för beräkning. Baserat på erfarenheter från provtagningar <strong>av</strong> heterogent obehandlat <strong>av</strong>fall<br />
uppskattas densiteten på det exemplifierad <strong>av</strong>fallet till 300 kg/m3. Den motsvaras beräknade provvolymen<br />
på 223 m3 motsvaras då <strong>av</strong> en vikt på 67 ton.<br />
Sammanfattningsvis, resulterar alla de fyra metoderna ovan i relativt komplicerade provtagningsplaner<br />
som också därmed är kostsamma för anläggningsägaren att utföra.<br />
2.4.6 Methods for laboratory sample preparation CEN/TS 15443<br />
Utöver förslag till hur provtagning ska utföras har också en Teknisk Specifikation för upparbetning till<br />
laboratorieprov tagits fram <strong>av</strong> CEN. Specifikationen beskriver bl.a. framtagning <strong>av</strong> upparbetningsplan,<br />
metoder och utrustning för neddelning samt metoder och utrustning för reduktion <strong>av</strong> partikelstorlek<br />
(malning etc).<br />
Syftet med denna specifikation är att beskriva metoder och riktlinjer för neddelning <strong>av</strong> provet på laboratoriet<br />
före analys. Innan neddelning påbörjas skall följande undersökas:<br />
a) Minsta provvolymen som behövs för att utföra analys (m)<br />
b) Den aktuella provvolymen (m0)<br />
31<br />
ej
c) Den nominella partikelstorleken (d95)<br />
d) Formfaktorn (s)<br />
e) Den nödvändiga reduktionen <strong>av</strong> provstorleken<br />
f) Vilka förbehandlingsmetoder som krävs med <strong>av</strong>seende på vad som skall analyseras<br />
Vid varje reduceringssteg <strong>av</strong> provet ska varje partikel ha en lika stor chans att ingå i det nya reducerade<br />
provet. Att ändra formfaktorn (s) på partiklarna har en stor inverkan på hur mycket volymen kan<br />
reduceras. För icke-granulära material med en formfaktor som är mycket mindre än 1,0 behöver en<br />
korrigering utföras för den ändrade formfaktorn. Hur korrigeringen ska utförs är specificerat i den<br />
aktuella tekniska specifikationen enligt ekvation 7 nedan.<br />
m<br />
m<br />
1<br />
2<br />
s<br />
<br />
s<br />
1<br />
2<br />
3<br />
d1<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
d 2 <br />
Ekvation 7. Beräkning <strong>av</strong> minsta provkvantitet efter partikelreducering enligt CEN/TS 15443.<br />
Parametrarna i ekvationen motsvarar följande:<br />
• m1 -> is the sample size of sample to be reduced<br />
• m2 -> is the sample size of sample after reduction<br />
• s1 -> is the shape factor of sample to be reduced<br />
• s2 -> is the shape factor of sample after reduction<br />
• d1 -> is the nominal top size of sample to be reduced<br />
• d2 -> is the nominal top size of sample after reduction<br />
Nedan följer ett räkneexempel där den nya provvolymen beräknas efter utförd partikelreducering.<br />
Exempel<br />
Provet till labbet är 50 kg med en partikelstorlek på ca 300 mm efter en första förbehandling vid anläggningen<br />
innan provet skickades till laboratoriet. Kvarnen kan mala provet till 30 mm, dvs en 10<br />
gånger partikelstorleksreducering. Den nya formfaktorn s2 erhålls i tabell A 1 i den teknisk specifikationen.<br />
m1 = 50 kg<br />
m2 = ?<br />
s1 = 0,125<br />
s2 = 1,0 12<br />
d1 = 300 mm<br />
d2 = 30 mm<br />
m1<br />
m2 0,<br />
40kg<br />
3<br />
s1<br />
d1<br />
<br />
<br />
s <br />
<br />
2 d <br />
<br />
2 <br />
12 Då provet storleksreduceras 10 gånger från 300 till 30 mm och är icke granulärt, blir den korrigerade formfaktorn s2 = 1,0, f0=<br />
0,15 och formen ”mixed/<strong>av</strong>erage”. Enligt tabell A.1 i 15443<br />
32<br />
(7)
Enligt denna beräkning behöver laboratoriet en minsta provkvantitet på 0,40 kg i efterföljande steg <strong>av</strong><br />
partikelreducering och neddelning.<br />
33
3 Material och Metod<br />
3.1 Kunskapsinsamling<br />
Den litteraturstudie som redovisats i <strong>av</strong>snitt 2 ovan har utförts för att sammanställa kunskapsläget vad<br />
gäller provtagning <strong>av</strong> <strong>fasta</strong> bränslen. Kunskapssammanställningen är baserad Pierry Gy’s Theory of<br />
Sampling, befintliga tekniska rapporter, tekniska specifikationer samt manualer om hur provtagning i<br />
hög ska utföras på heterogent fast material. Övrigt material har i huvudsak insamlats från databaser<br />
och från Internet med Google som sökmotor.<br />
Inventering <strong>av</strong> problembilden utifrån anläggningsägarnas syn har skett genom intervjuer med sju ägare<br />
<strong>av</strong> <strong>av</strong>fallsförbränningsanläggningar i <strong>Sverige</strong>.<br />
3.2 Empirisk underökning<br />
En empirisk undersökning har utförts för att undersöka hur väl de metoder som beskrivs i <strong>av</strong>snitt 2<br />
lämpar sig för provtagning <strong>av</strong> heterogent <strong>av</strong>fallsbränsle ur bunker. Den empiriska undersökningen<br />
innefattar följande fyra delmoment:<br />
• Bränsleprovtagning<br />
• Neddelning<br />
• Provberedning i laboratoriet med val <strong>av</strong> kritiska parametrar<br />
• Plockanalys<br />
Bränsleprovtagningen genomfördes vid Renovas <strong>av</strong>fallsförbränningsanläggning i Göteborg. Anläggningen<br />
består <strong>av</strong> tre pannor som vardera har en förbränningskapacitet på 15, 22 och 22 ton/h. <strong>Avfall</strong>et<br />
som omhändertas är ett heterogent obehandlat <strong>av</strong>fall vilket består <strong>av</strong> 60 % hushålls<strong>av</strong>fall och 40 %<br />
verksamhets<strong>av</strong>fall. Det inkommande <strong>av</strong>fallet tippas i en <strong>av</strong>fallsbunker som rymmer 22 000 m3. <strong>Avfall</strong>et<br />
lyfts från bunkern till inmatningsficka med hjälp <strong>av</strong> gripklo som rymmer ca 4 ton (ca 8 m3) (0).<br />
34
Figur 9 Skiss över <strong>av</strong>fallsbunkern respektive ångpannan på Renovas anläggning.<br />
Figure 9 Schematic drawing of the waste bunker and boiler at Renova power plant<br />
3.2.1 Provtagningsplan<br />
Ingen <strong>av</strong> de tidigare beskrivna metoderna följdes exakt när provtagningen utfördes eftersom ingen <strong>av</strong><br />
dem är gällande för provtagning <strong>av</strong> heterogent <strong>av</strong>fallsbränsle. Emellertid användes metodernas rekommenderade<br />
planeringssteg, grundade på P. Gy’s TOS [4], som referens för hur en provtagning ska<br />
utföras. En provtagningsplan upprättades således för att minimera felkällor och för att effektivisera<br />
provtagningen. Provtagningens syfte och intressanta provningsparametrar identifierades och kommunicerades<br />
till alla inblandade. Resultaten från ett referensprov och två mindre provvolymer, vilka generades<br />
med färre antal delprover, utvärderades i denna provplan.<br />
Den provtagningsstrategi som valdes för uttag <strong>av</strong> delprov ur bunkern var bedömningsbaserad med en<br />
sannolikhetsbaserad infallsvinkel. Grunden för detta val är att <strong>av</strong>fallet i bunkern kontinuerligt omblandas<br />
vilket påverkar partiklarnas placering i bunkern slumpmässigt. Vid uttaget gjordes även en<br />
okulärbesiktning <strong>av</strong> tr<strong>av</strong>ersföraren där delprovet som var i gripklon bedömdes vara representativt eller<br />
inte för <strong>av</strong>fallsbunkern i stort.<br />
Den effektiva provtagningskvantiteten för referensprovet styrdes <strong>av</strong> den minsta representativa delprovet<br />
som kunde provtas från bunkern med befintlig utrustning (gripklo), nämligen två ton. Ovanstående<br />
resonemang, tillsammans med minsta antalet delprov ( 24) enligt CEN/TS 1544213, resulterade i<br />
en effektiv provkvantitet på >48 ton för referensprovet. Enligt metoderna ska öppningen på ett provredskap<br />
vara åtminstone 2,5-3 ggr större än styckestorleken (d95) för att inga partiklar ska exkluderas,<br />
kriterier som uppfylldes <strong>av</strong> den befintliga gripklon.<br />
Den totala provkvantiten förbehandlades genom att malas två gånger genom en hammarkvarn före<br />
neddelning <strong>av</strong> provet påbörjades.<br />
Vid neddelningen <strong>av</strong> den effektiva provkvantiteten användes en egen metod som inte finns beskriven i<br />
litteraturen, en s.k. ”halveringsmetod”. Denna metod beskrivs i genomförandet <strong>av</strong> denna rapport. När<br />
mängden prov hade reducerats till en hanterbar mängd, motsvarande 500 kg, utfördes en slutlig provtagning<br />
enligt kakmetoden för att erhålla ett laboratorieprov.<br />
13 Beakta att CEN/TS 15442 inte gäller för heterogent fast <strong>av</strong>fall<br />
35
Bort<br />
a) Volym X b) Volym X/2<br />
36<br />
Bort<br />
c) Volym X/2 d) Volym X/4<br />
Figur 10 Metodiken bakom metoden halveringsprincipen. Hela provmängden fördelas jämnt på en ren yta. Därefter reduceras<br />
ytan till hälften (a). Den reducerade provmängden fördelas och blandas därefter ut jämnt tills samma yta<br />
har återskapats (b). Den halverade mängde reduceras ytterligare men denna gången från andra sidan (c). En<br />
fjärdedel <strong>av</strong> det kvarvarande provet fördelas därefter ut jämnt tills samma yta har återskapats (d). Proceduren<br />
fortgår tills en tillräckligt liten mängd kvarstår.<br />
Figure 10 Description of the methodology of half-reduction-step principal. The sample is evenly spread into a square. Half<br />
the amount of the waste material is then removed (a). The remaining sample is thereafter spread evenly (b) before<br />
it is reduced a second time. This time the reduction occurs from anther angel (c). The remaining sample is then<br />
once again evenly spread into the original shape (d). The procedure progress until the final volume is small enough<br />
to facilitate an accurate sampling for a laboratory sample.<br />
Delprov för laboratorieprovet togs ut manuellt med hjälp <strong>av</strong> en skyffel, vilket inte uppfyllde kriterierna<br />
med 2,5-3 ggr större öppning än styckesstorleken. Detta kunde dock åtgärdas genom att de partiklar<br />
som var större en skyffeln togs med händerna för att på så sätt inkluderas i provet. De delprov som<br />
togs för att utgöra ett laboratorieprov utfördes enligt metoden ”systematisk slumpmässighet” med<br />
inslag <strong>av</strong> bedömning.<br />
3.2.2 Provberedning och analys på laboratoriet<br />
Neddelningen på laboratoriet följde kr<strong>av</strong>en gällande prov- och partikelstorleksreduktion enligt den<br />
tekniska specifikation CEN/TS 15443. Provet neddelades med hjälp <strong>av</strong> koning- och kvarteringsmetoden.<br />
Det effektiva värmevärdet definierades som den mest intressanta parametern att studera inom detta<br />
arbete. För att bestämma det effektiva värmevärdet måste andelen aska, kol (C), väte (H), kväve (N),<br />
syre (O), sv<strong>av</strong>el (S), fukt samt det kalorimetriska värmevärdet bestämmas i varje prov. Följande metoder<br />
användes för analys <strong>av</strong> respektive parameter. Total fukt: CEN/TS 14774-2, Aska: modifierad SS<br />
187171, Sv<strong>av</strong>el: CEN/TS 15289, Kol, väte, kväve: CEN/TS 15104, Värmevärde: CEN/TS 14918 (likvärdig<br />
med ISO 1928).
3.2.3 Plockanalys<br />
En förenklad plockanalys utfördes enligt riktlinjer angivna <strong>av</strong> <strong>Avfall</strong> <strong>Sverige</strong> i manualen 20<strong>05</strong>:19 [5].<br />
<strong>Avfall</strong>et delades endast in i 10 primära fraktioner förslutna soppåsar öppnades inte utan klassificerades<br />
som ”hushållssopor i påsar”.<br />
<strong>Avfall</strong>et sorteras i följande 10 fraktioner:<br />
• Hushållssopor i påsar<br />
• Bio<strong>av</strong>fall<br />
• Papper och kartong<br />
• Plast<br />
• Glas<br />
• Metall<br />
• Trä<br />
• Textil<br />
• Farligt <strong>av</strong>fall och elektronik<br />
• Övrigt (ej papper)<br />
När plockanalys var <strong>av</strong>slutad och respektive fraktion var vägd omblandas alla fraktioner med varandra<br />
för att därefter ingå i bränsleprovtagningen.<br />
Plockanalys <strong>av</strong> delproverna är en lika viktig analys <strong>av</strong> delprover som kemisk analys. Vilken analys, eller<br />
om båda, utförs på provet styrs <strong>av</strong> vilka resultat som efterfrågas och vilka frågor som skall besvaras.<br />
37
4 Genomförande <strong>av</strong> empirisk undersökning<br />
Den första provtagningsomgången utfördes den 14-15 oktober 2006 och bestod <strong>av</strong> fem separata prover<br />
(A, B1, B2, C1, C2) vilka representerade tre olika provstorlekar. Prov A utgjorde ett referensprov och<br />
innehöll således den största provvolymen (ca 50 ton). Syftet med att skapa en referens var att undersöka<br />
likheter och skillnader med de mindre provmängderna B (ca 16 ton) och C (ca 4 ton) jämfört med<br />
referensprovet.<br />
En andra provtagningsomgång utfördes den 17 februari 2007, bestående <strong>av</strong> ytterligare fyra C-prov<br />
vilka fick benämningen C3, C4, C5 och C6. Denna provtagning utfördes med syfte att undersöka repeterbarheten<br />
i den valda metoden.<br />
4.1 Provtagning <strong>av</strong> <strong>av</strong>fall vid Renovas <strong>av</strong>fallsförbränningsan-<br />
läggning<br />
4.1.1 Provtagning<br />
För att ett så representativt provmaterial som möjligt ska erhållas krävs det att provtagaren (läs tr<strong>av</strong>ersföraren)<br />
har stor erfarenhet och kunskap om <strong>av</strong>fallsbränslet som finns i bunkern samt att denne<br />
också är noga införstådd med provtagningens syftet. Det är viktigt att delproven som tas från bunkern<br />
är representativa för vad som brukar användas som bränsle i förbränningsprocessen. Detta innebar<br />
t.ex. att extremt stora, ej brännbara partiklar, inte ska inkluderas och att andra ej representativa<br />
mängder <strong>av</strong> t.ex. rent flis ska utgöra för stor del <strong>av</strong> delprovet.<br />
Varje representativt delprov innehållande ca två ton provtogs från <strong>av</strong>fallsbunkern genom att vikten på<br />
varje delprov <strong>av</strong>lästes på den inbyggda vågen i gripklon. Provet lades sedan nedanför en utvald tipport<br />
på en uppbyggd platå för att möjliggöra för en traktorgrävare att plocka ut provet ur bunkern (Foto 1<br />
och 2). Ett tjockt lager flis hade lagts på toppen <strong>av</strong> <strong>av</strong>fallsplatån som skiljemarkering mellan <strong>av</strong>fallet i<br />
bunkern och det provtagna, upplagda delprovet. Traktorgrävaren lade därefter provet i en container<br />
(Foto 3-4) för efterföljande transport till förbehandling i hammarkvarnen.<br />
38
Platå<br />
Foto 1. Delprovet lades på en uppbyggd platå nedanför en<br />
tipport.<br />
Photo 1. Accumulation of the sub-sample inside the bunker<br />
Foto 3. Delprovet lades därefter i en container för att transporteras<br />
till hammarkvarnen.<br />
Photo 3. Accumulation of the sub-sample in an container<br />
39<br />
Foto 2. Traktorgrävaren plockar ut varje delprov från bunkern<br />
med en gripklon.<br />
Photo 2. Collection of the sub-sample from the bunker into an<br />
container.<br />
Foto 4. Det slutliga provet innan förbehandling i hammarkvarnen.<br />
Photo 4. The final sub-sample before grinding<br />
Ett förutbestämt antal delprov togs ur <strong>av</strong>fallsbunkern enligt ett bestämt schema angivet i provtagningsplanen<br />
(0 och 0). För att proverna ska vara jämförbara var det viktigt att de togs under samma<br />
tidsperiod och därmed härstammade från ”samma bränsleparti” dvs samma provpopulation.
Tabell 3 Provtagningsschema för 14-15/10 2006. För att proverna ska vara jämförbara var det viktigt att de togs under<br />
samma tidsperiod för att säkerställa att de härstammade från ”samma bränsleparti”. Varje delprov motsvarade<br />
ca två ton <strong>av</strong>fall. Tabellen anger den löpande provtagningsföljden och den slutliga total provkvantiteten (ton).<br />
Table 3. Sampling schedule for the first sampling campaign. Every sub-sample consists of two tones and all the five samples<br />
where taken in a parallel to minimize the sampling bias.<br />
Lördag den 14 oktober Söndag 15 oktober<br />
Provtagning A B1 B2 C1 C2 A B1 B2 C1 C2<br />
1 2 2<br />
2 2 2<br />
3 2 2<br />
4 2 2<br />
5 2 2<br />
6 2 2<br />
7 2 2<br />
8 2 2<br />
9 2 2<br />
10 2 2<br />
11 2 2<br />
12 2 2<br />
13 2 2<br />
14 2 2<br />
15 2 2<br />
16 2 2<br />
17 2 2<br />
18 2 2<br />
19 2 2<br />
20 2 2<br />
21 2 2<br />
22 2 2<br />
Totalt (ton) 22,5 7,3 7,5 2,5 1,9 23,5 7,4 7,4 2,0 1,7<br />
40
Tabell 4 Provtagningsschema för 17/2 2007. Provtagningen utgjordes <strong>av</strong> fyra stycken prov med en vikt på fyra ton vardera.<br />
Varje delprov utgjordes <strong>av</strong> ca två ton. Tabellen anger den löpande provtagningsföljden och den slutliga totala<br />
provkvantiteten (ton).<br />
Table 4. Sampling schedule for the second sampling campaign. Every sub-sample consists of two tones and all the five<br />
samples where taken in a parallel to minimize the sampling bias<br />
Provtagning C3 C4 C5 C6<br />
1 2<br />
2 2<br />
3 2<br />
4 2<br />
5 2<br />
6 2<br />
7 2<br />
8 2<br />
Totalt (ton) 3,8 3,9 4,2 3,7<br />
4.1.2 Förbehandling - styckestorleksreducering<br />
Partikeldiametern (d95) hos det obehandlade <strong>av</strong>fallet uppskattades till ca 400 mm innan det storleksreducerades.<br />
<strong>Avfall</strong>et maldes två gånger genom hammarkvarnen i förbehandlingen på Renova. Materialet<br />
sönderdelades till varierande storlekar beroende på materialtyp. Enkla material såsom soppåsar,<br />
papper, trä etc sönderdelades till ca 200 mm i hammarkvarnen, medan plast, textil och metalliskt material<br />
mer eller mindre var opåverkade. Partikeldiametern, d95, uppskattades till att endast reduceras<br />
måttligt till 300 mm efter hammarkvarnen. Den primära betydelsen <strong>av</strong> förbehandlingen var omblandningen<br />
<strong>av</strong> <strong>av</strong>fallsprovet som uppnåddes.<br />
4.1.3 Neddelning<br />
Det förbehandlade <strong>av</strong>fallet tippades på ett torrt och belagt underlag (Foto 5) och fördelades därefter ut<br />
på golvet med hjälp <strong>av</strong> en traktorgrävare till en jämnhög kvadrat. Neddelningen påbörjades genom att<br />
kvadraten reducerades till hälften vid varje neddelningssteg. Mellan varje neddelningssteg spreds <strong>av</strong>fallet<br />
ut till samma kvadratstorlek som före reduceringen (Foto 6). Kvadraten halverades från olika<br />
sidor vid varje reducering för att undvika systematiska fel. Orsaken till att neddelningen utfördes enligt<br />
denna halveringsmetod är att det är praktiskt svårt att hantera så stora mängder <strong>av</strong>fall på något<br />
annat sätt. Beroende på provets initiala storlek neddelades det mellan 3-7 gånger (0).<br />
41
Foto 5 Det malda materialet samlades upp i en container som<br />
därefter tippades på ett torrt och belagt underlag.<br />
Photo 5. Tipping of the grinded sample<br />
42<br />
Foto 6 <strong>Avfall</strong>et fördelades jämnt i ett tunt lager för att möjliggöra<br />
provtagning <strong>av</strong> laboratorieprovet med skyffel.<br />
Photo 6. A thin layer of the remaining waste material is evenly<br />
spread to facilitate correct sampling of a laboratory sample.<br />
Tabell 5 De tre provstorlekarna neddelas i olika många steg för att uppnå en slutkvantitet som var densamma o<strong>av</strong>sett<br />
vilken kvantitet provet hade vid uttaget.<br />
Table 5. The three different samples A, B and C where divided with different number of reduction steps to achieve the final<br />
sample volume of 0,5 ton.<br />
Prov<br />
A<br />
Kvantitet<br />
(ton)<br />
23<br />
23<br />
Antal neddelningssteg<br />
11,5<br />
11,5<br />
Efter neddelning <strong>av</strong> hela provet, till en slut vikt <strong>av</strong> ca 500 kg, togs laboratorieprov <strong>av</strong> <strong>av</strong>fallet enligt<br />
kakmetoden. Kvadraten var i detta slutskede så tunn att det var möjligt att använda sig <strong>av</strong> skyffel. I<br />
möjligaste mån inkluderades hela kvadraten i varje delprov i laboratorieproven. En detaljerad beskrivning<br />
<strong>av</strong> hur de tre olika provkvantiterna A, B och C neddelades återfinns i Bilaga A.<br />
4.2 Genomförande på laboratoriet<br />
4.2.1 Torkning och utsortering<br />
1 2 3 4 5 6 7<br />
6<br />
6<br />
B 15 7,5 3,7 1,8 0,9 0,5<br />
C 4 2 1 0,5<br />
3<br />
3<br />
3 1,5 0,75 0,5<br />
Provmängden för varje prov fördelades jämnt på plåtar som därefter sattes in i torkskåp. Provet torkades<br />
därefter enligt europeisk standard för bestämning <strong>av</strong> total fukthalt, CEN/TS 14774-2. Efter torkning<br />
utsorterades därefter det material som ej gick ner i kvarnen eller som inte gick att mala i den aktuella<br />
kvarnen såsom textil, sten, metall och stora plastbitar. Av hälsoskäl utfördes utsortering efter det<br />
6
att <strong>av</strong>fallet hade torkats. De utsorterade materialen fördelades i fraktionerna brännbart och ej brännbart.<br />
Vikt och materialsort noterades för varje plåt och för respektive fraktion.<br />
4.2.2 Storleksreducering och neddelning<br />
Efter torkning och utsortering maldes hela A-provets provmängd med d95 motsvarande ca 300 mm till<br />
en storlek <strong>av</strong> 30 mm. Enligt beräkningar angivna i CEN/TS 15443 (kapitel 2.4.6) behövs en minsta<br />
provkvantitet på endast 0,40 kg <strong>av</strong> det malda materialet inkluderas i vidare beredning för att kr<strong>av</strong>en<br />
för partikel och provstorleksreducering skall vara uppfyllda. Denna kvantitet är dock för liten för att<br />
alla analyser och upparbetningssteg ska kunna utföras på provmängden, varför en större andel <strong>av</strong> provet<br />
inkluderades i de fortsatta provberedningsstegen.<br />
Det malda provet kvarterades därefter och ca en fjärdedel maldes till en storlek <strong>av</strong> 5 mm. I andra och<br />
sista kvarteringen minskades mängden ytterligare med ca en fjärdedel och en slutlig mängd på ca 1500<br />
g (torrvikt) maldes till 1 mm (0).<br />
I B1- och B2- respektive C1- och C2-proven utfördes inte kvarteringen som för A-provet. Precis som i A<br />
maldes hela mängden <strong>av</strong> respektive prov till 30 mm. För att undersöka betydelsen <strong>av</strong> provstorlekar<br />
innan provet maldes till en storlek <strong>av</strong> 5 mm, skapades två delprover i andra kvarteringen. Dessa delprov<br />
benämndes a och b, där a motsvarade ca en fjärdedel och b ca halva mängden <strong>av</strong> det ursprungliga<br />
provets kvantitet. Provtagningen resulterade därmed i 8 prover nämligen B1a, B1b, B2a, B2a, C1a, C1b,<br />
C2a och C2b. I tredje kvarteringen minskades både a och b med ca vilket resulterade i en slutgiltig<br />
torrvikt på 500 g för a och ca 1000 g för b innan de maldes till 1 mm (0).<br />
43
För proverna C3 - C6, som generades i samband med andra provtagningstillfället, användes samma<br />
neddelningsmodell som för A-provet, dvs. endast två neddelningar utfördes.<br />
Figur 11 Beskrivning <strong>av</strong> metod för hur proverna neddelades i laboratoriet. För prov A och C3-C6 utfördes det två neddelningar<br />
medan tre neddelningar utfördes på prov B1, B2, C1 och C2t. Anledningen till dessa prov neddelades tre<br />
gånger var att dela upp proven i delprover och undersöka varians och relevans <strong>av</strong> två provstorlekar.<br />
Figure 11 Description of different steps of sample reduction used in the laboratory.<br />
4.2.3 Analys<br />
När proven var neddelade och malda till 1 mm påbörjade analysen <strong>av</strong> de fastställda parametrarna vilka<br />
tillsammans resulterade i det effektiva värmevärdet enligt gälland standard. Använda metoder är angivna<br />
i kapitel 3.2.2.<br />
44
4.3 Plockanalys<br />
En enklare plockanalys utfördes i samband med den andra bränsleprovtagningen och innefattade två<br />
delprov á ca två ton. Varje delprov tippades på en ren golvyta och högen sorterades därefter i de utvalda<br />
fraktionerna. De större och lätt identifierade partiklarna, motsvarande ca 50 vikt-% respektive 40<br />
vikt-% <strong>av</strong> de två proven, plockades först ut ur provet. Plockanalysen <strong>av</strong>bröts när endast mindre och<br />
svår sorterade partiklar kvarstod. Tio slumpmässigt utvalda prov med skyffel togs då från det kvarvarande<br />
provet. Dessa utvalda prover finsorterades därefter enligt samma fraktionering som tidigare och<br />
sammansättningen på den kvarvarande provet beräknades utifrån plockanalysresultatet <strong>av</strong> den fina<br />
partikelfraktionen.<br />
45
5 Resultat<br />
5.1 Intervjuer med anläggningsägare<br />
Resultatet från intervjuerna inom detta projekt visade på att kunskapen inom provtagningen och vidare<br />
utvärdering/analys <strong>av</strong> heterogena <strong>av</strong>fallsbränslen är relativt bristfällig hos de tillfrågade anläggningsägarna.<br />
Däremot finns det ett tydligt behov <strong>av</strong> klara riktlinjer som fungerar i praktiken. Projektet<br />
fokuserades därför mot att ta fram metoder och riktlinjer genom empirisk undersökning istället för<br />
utökade intervjuer.<br />
5.2 Prov karaktärisering<br />
I de fyra tabellerna nedan presenteras resultaten från karaktäriseringen. Data från invägning, kemisk<br />
analys och plockanalys redovisas i separata tabeller.<br />
Tabell 6. Resultat från invägning, torkning och bortsortering <strong>av</strong> proverna.<br />
Table 6 The sample weight before and after the sample is dried and amount of material removed from the sample before<br />
sample grinding.<br />
Prov A B1(a+b) B2(a+b) C1(a+b) C2(a+b) C3 C4 C5 C6<br />
Total vikt (inlämnings.tillst.) 51,8 49,1 50 46,5 47,1 31,3 33,6 13,3 27,4<br />
Total vikt (torrt prov) 35,3 27,1 33,3 31,4 33,4 21,9 21,2 8,8 19,1<br />
Borttaget (kg) 5,4 3,8 2,6 5,1 4,4 3,5 2,8 1,4 3,3<br />
Borttaget (vikt-%, torrt prov) 15% 14% 8% 16% 13% 16% 13% 16% 17%<br />
Borttaget (brännbart) 74% 81% 78% 67% 76% 51% 50% 50% 50%<br />
Borttaget (ej brännbart) 26% 19% 22% 33% 24% 49% 50% 50% 50%<br />
0 och 0 presenterar rådata från laboratorieanalysen <strong>av</strong> alla prover. Fukthaltbestämningen för B1, B2,<br />
C1 samt C2 utfördes för neddelningen <strong>av</strong> (a) och (b) och därmed uppvisar dessa prov samma fukthalt.<br />
46
Tabell 7. Bestämningar <strong>av</strong> fukthalt , aska och det effektiva värmevärdet (MJ/kg) för varje prov. Antalet bestämningar<br />
utförda bakom varje värmevärdesanalys är också angiven. Alla procentangivelser är redovisade i viktprocent och<br />
delar <strong>av</strong> resultatet är angivet både på torrt och vått prov.<br />
Table 7. Moisture and ash content and the net calorific value in wet and dry samples<br />
Prov<br />
Antal v.v. beställningar<br />
Fukt (%) Aska (%) Torrt<br />
Eff.v.v<br />
(MJ/kg) Vått +/- Std.<strong>av</strong>.<br />
47<br />
Eff.v.v<br />
(MJ/kg) Torrt +/- Std. <strong>av</strong>.<br />
A 3 31,8 23,1 11,14 0,14 17,49 0,21<br />
B1a 3 44,8 19,6 8,51 0,15 17,39 0,26<br />
B1b 5 44,8 22,2 8,34 0,32 17,08 0,58<br />
B2a 3 33,4 20,8 10,55 0,17 17,08 0,25<br />
B2b 3 33,4 20,8 10,73 0,27 17,35 0,41<br />
C1a 4 32,4 20,7 10,43 0,07 16,60 0,11<br />
C1b 4 32,4 23,4 10,63 0,23 16,90 0,34<br />
C2a 3 29,0 19,0 11,81 0,13 17,64 0,18<br />
C2b 3 29,0 17,1 11,61 0,26 17,37 0,37<br />
C3 6 30,2 24,0 11,41 0,38 17,40 0,54<br />
C4 4 36,9 22,7 10,75 0,12 18,47 0,19<br />
C5 3 33,5 36,4 9,21 0,29 15,09 0,43<br />
C6 3 30,4 27,8 11,19 0,14 17,15 0,2<br />
Tabell 8 Sv<strong>av</strong>el-, kol- och väte- redovisade både för vått och torrt prov i viktprocent.<br />
Table 8. Sulfur, carbon and hydrogen content in both wet and dry samples.<br />
Prov S (%) Vått S (%) Torrt C (%) Vått C (%) Torrt H (%) Vått H (%) Torrt<br />
A 0,26 0,38 29,2 42,8 7,3 5,6<br />
B1a 0,19 0,34 24,3 44,0 8,0 5,5<br />
B1b 0,20 0,37 22,7 41,2 7,8 5,1<br />
B2a 0,24 0,37 29,3 44,1 7,4 5,6<br />
B2b 0,24 0,36 28,8 43,3 7,4 5,5<br />
C1a 0,24 0,35 29,6 43,9 7,3 5,5<br />
C1b 0,22 0,33 29,0 43,0 7,3 5,4<br />
C2a 0,16 0,22 31,4 44,2 7,2 5,6<br />
C2b 0,14 0,20 32,0 45,1 7,1 5,5<br />
C3 0,23 0,33 30,6 43,8 7,4 5,9<br />
C4 0,22 0,35 28,6 45,3 7,9 6,0<br />
C5 0,18 0,27 25,8 38,8 7,1 5,1<br />
C6 0,40 0,57 29,1 41,8 7,1 5,4
Tabell 9 Fördelning mellan de olika fraktionerna i de två delproven som plockanalyserades. Massan för varje fraktion<br />
anges i (kg)<br />
Table 9. Results from the sorting analyses conducted on the two sub-samples<br />
Fraktion C3 (kg) C4 (kg)<br />
Hushållssopor 619,8 533,6<br />
Bio<strong>av</strong>fall 258,3 288,5<br />
Papper & kartong 258,7 404,2<br />
Plast 173,4 244,3<br />
Glas 14,9 36,6<br />
Metall 43,3 18,6<br />
Trä 202,5 204,5<br />
Tyg 51,5 79,5<br />
Farligt <strong>av</strong>fall och elektronik 13,5 8,0<br />
Övrigt (ej papper) 84,8 83,5<br />
Summa 1 721 1 901<br />
48
6 Resultatanalys<br />
I detta kapitel analyseras och diskuteras de tidigare presenterade resultaten. Valen <strong>av</strong> metoder vid<br />
provtagning och på laboratoriet utvärderas dessutom.<br />
6.1 Betydelse <strong>av</strong> laboratorieprovstorlek för resultatets kvalité<br />
kg<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
8 9 10 11 12 13<br />
MJ/kg<br />
Figur 12. Relationen mellan vikten <strong>av</strong> vått prov och det uppmätta effektiva värmevärdet på vått prov. Referensprovet A är i<br />
figuren angivet som en gul punkt.<br />
Figure 12. Correlation between the sample weight (wet) and the net calorific value. The reference sample A is marked with<br />
yellow.<br />
Alla prover med en vikt mellan 30 och 50 kg, utom de två B1-proverna, uppvisar relativt lika effektiva<br />
värmevärden (10,4 till 11,8 MJ/kg) på vått prov. Orsaken till det lägre uppmätta värmevärdet för B1<br />
vid inlämningstillstånd är dess signifikant högre fukthalt (0). Den lägre provvolymen på 13,3 kg (C5)<br />
uppvisade dock ett väsentligt lägre värmevärde, vilket berodde på provets höga askhalt (0 och 0 över).<br />
Anledning till den högre mängden aska beror troligen på att andelen inert material, som grus och sten,<br />
var högre i detta prov. En förklaring till detta kan vara att C5 provet var det första provet som neddelades<br />
vid det andra provtagningstillfället och att golvytan inte var tillräckligt ren. En annan anledning<br />
kan vara att andelen delprov som representerade finfraktionen <strong>av</strong> provet var högre då det totala antalet<br />
delprov var färre. Att ett färre antal delprov från prov C5 togs orsakades <strong>av</strong> ett misstag i kommunikationen<br />
vilket resulterade i en mindre total provkvantitet. Resultatet från prov C5 utesluts således<br />
från kommande utvärderingar pga. att provtagningen inte har utförts på ett jämförbart sätt.<br />
En annan lärdom från de två provtagningskampanjerna är att man med fördel kan styra provmängderna<br />
till laboratoriet efter volym istället för vikt. Anledningen till detta är att det efterföljande momentet,<br />
torkning, i laboratoriet har en begränsning i volymen material som kan torkas varje gång och<br />
49
att volymen <strong>av</strong> ett prov inte lika tydligt är direkt påverkad <strong>av</strong> provets fukthalt. Vidare förenklas provtagningen<br />
eftersom provvolymen är lättare att uppskatta utan att extra hjälpmedel såsom en våg behövs.<br />
Vid provberedning på laboratoriet reducerades partikelstorleken i hela provmängden genom att den<br />
maldes till 30 mm för att sedan neddelas till mindre delprover för vidare analys. Storleksreducering <strong>av</strong><br />
stora provmängder är en tidskrävande process och om den kan kortas ned utan försämring <strong>av</strong> resultatet<br />
har det en positiv effekt på leveranstid och arbetskostnader.<br />
För att undersöka betydelsen <strong>av</strong> provstorleken före det att provet maldes en andra gång till en storlek<br />
<strong>av</strong> 5 mm skapades två delprover i andra kvarteringen på proverna B1, B2, C1 och C2. Dessa delprov har<br />
benämningen (a) och (b) i 0 och 0. En jämförelse visar inte på någon signifikant skillnad mellan de två<br />
provmängderna (a) och (b) inom varje enskilt prov. En något bättre överrensstämmelse för det effektiva<br />
värmevärdet i vått respektive torrt tillstånd erhölls dock mellan referensprovet A och proverna med<br />
den större provkvantiteten (b), medan den uppmätta sv<strong>av</strong>elhalten överensstämde bättre mellan aproverna<br />
och referensprovet A.<br />
Resultaten <strong>av</strong> denna utvärdering visar att om arbetet utförs enligt metoder som ger en god omblandning<br />
(såsom grovmalning och kvartering) <strong>av</strong> hela provet kan en mindre del <strong>av</strong> provet användas för<br />
vidare storleksreducering och slutlig analys utan att kvalitén på analysresultatet försämras nämnvärt.<br />
Enligt beräkningar i den tekniska specifikationen 15443 (kapitel 2.4.6) behövs endast en mängd <strong>av</strong><br />
0,40 kg för att teorin om partikel- och provreducering skall vara uppfylld. Denna mängden är dock ej<br />
tillräcklig för att alla analyser skall kunna utföras på ett tillfredställande sätt varför den beräknade<br />
minsta provmängden inte var styrande.<br />
6.2 Hantering <strong>av</strong> bortplockat material<br />
Efter torkning <strong>av</strong> hela provmängden plockades ej malbara material såsom textil, stor och hårda plastbitar<br />
(brännbart), sten och metall (ej brännbart) manuellt bort från provet. Vikt och materialsort noterades.<br />
Den absoluta vikten <strong>av</strong> bortplockat material i varje prov understeg sex kg från provets totalvikt<br />
på ca 50 kg. I 0 anges andelen bortplockat material som vikt-% <strong>av</strong> torrt prov samt fördelningen mellan<br />
brännbart och ej brännbart. Provet B2 har en något lägre andel bortsorterat material (8 %) än de övriga<br />
proven som ligger runt 15 % i vått material vilket motsvarar ca 10% i torrt material. I proverna C4 -<br />
C6 var det svårare att sortera ut material som inte gick att mala då detta hade klibbat fast i annat material.<br />
I proverna C4 till C6 har <strong>av</strong> misstag inte materialen separerats i brännbart och ej brännbart.<br />
Istället vägdes allt material in som ”borttaget”. I efterhand gjordes en uppskattning <strong>av</strong> fördelningen för<br />
proven C4 - C6 och det konstaterades att fördelningen troligen var densamma som för prov C3, dvs.<br />
50/50. Den borttagna mängden utgjorde dock en mindre kvantitet <strong>av</strong> den totala vikten och innebar<br />
sannolikt ingen större påverkan på resultaten <strong>av</strong> de värden som redovisas i laboratorieanalysen nedan.<br />
För övriga prov är fördelningen beräknad.<br />
50
Andelen brännbart dominerade i vikt över den ej brännbara fraktionen vilket antyder att bortplockningen<br />
<strong>av</strong> material kan orsaka att det faktiska värmevärdet i bränslet underskattas något. Det bör noteras<br />
att tyg i <strong>av</strong>fallet ofta binder fukt vilket skulle minska denna effekt något. Ett eventuellt <strong>av</strong>vikande<br />
uppmätt värmevärde i provet pga det bortplockade material är troligen inte <strong>av</strong>görande för noggrannheten<br />
på resultatet. Det är dock <strong>av</strong> stor vikt att mängder och sort <strong>av</strong> det bortplockade materialet<br />
anges och meddelas till beställaren för att en fullständig information om sammansättningen<br />
och egenskaperna på <strong>av</strong>fallet skall erhållas och beställaren därmed<br />
ska kunna förstå bränslets påverkan på förbränningsprocessen.<br />
6.3 Betydelse <strong>av</strong> provtagningsvolym för resultatets kvalité<br />
Variationen i fukt, aska, effektivt värmevärde och sv<strong>av</strong>el i de olika stora provtagningsvolymerna B och<br />
C jämfört med referensprovet A diskuteras nedan för att undersöka provtagningsvolymens betydelse<br />
för kvalitén på resultatet.<br />
6.3.1 Fukthalt<br />
Fukt vikt-%<br />
50<br />
45<br />
40<br />
35<br />
30<br />
25<br />
20<br />
15<br />
10<br />
5<br />
0<br />
A B1(a+b) B2(a+b) C1(a+b) C2(a+b) C3 C4 C6<br />
Figur 13. Fukthalten i viktprocent för de olika proven. Fukthaltsbestämningen utfördes innan B1 till C2 proverna delades i<br />
två delprover a och b. De olika provtagningsvolymerna markeras med olikfärgade staplar.<br />
Figure 13. Moisture level in the different samples. The reference sample (50 tones) is presented with a striped bar meanwhile<br />
the smaller sample size 16 and 4 tones are shown as read and blue bars respectively.<br />
Innan neddelningen utfördes <strong>av</strong> respektive prov utfördes en fukthaltsbestämning på hela provvolymen<br />
och därför redovisas (a) och (b) som ett resultat (0). Variationen i fukthalten mellan de olika proverna,<br />
med undantag för prov B1, fluktuerade mellan 29,0 till 36,9 %. En variation som motsvarar en standard<strong>av</strong>vikelse<br />
på 2,6 och absolut varians, variationskoefficient CV, på 8 %, vilket kan anses var relativt<br />
liten för ett heterogent <strong>av</strong>fallsbränsle.<br />
51
6.3.2 Aska<br />
aska vikt-%<br />
30.00<br />
25.00<br />
20.00<br />
15.00<br />
10.00<br />
5.00<br />
0.00<br />
A B1a B1b B2a B2b C1a C1b C2a C2b C3 C4 C6<br />
Prov Nr<br />
Figur 14. Beräknat medelvärde +/- standard<strong>av</strong>vikelse för variation i aska hos de olika proverna. Minsta antalet bestämningar<br />
bakom varje analys är tre. De olika provtagningsvolymerna markeras med olikfärgade staplar.<br />
Figure 14. Amount of ash +/- the standard deviation in each sample. The two horizontal lines represents the measured variation<br />
within the reference sample. The reference sample (50 tones) is presented with a striped bar meanwhile the<br />
smaller sample size 16 and 4 tones are shown as read and blue bars respectively.<br />
Variationen i uppmätt halt aska i de olika proverna visas 0 ovan. Spridningen i det uppmätta resultaten<br />
anges för varje prov i grafen medan referensprovets variation tydliggörs med två diagonala streck i<br />
figuren. Fyra <strong>av</strong> proverna (B1b, C1b, C3 och C4) uppvisade ett medelvärde innanför den uppmätta<br />
variationen för referensprovet A. Ett beräknat medelvärde <strong>av</strong> alla B och C prover ger en medelhalt på<br />
21,6 % aska +/- en standard<strong>av</strong>vikelse på 2,9 vilket motsvarar en CV på 13 %.<br />
52
6.3.3 Sv<strong>av</strong>elhalt<br />
S vikt-%<br />
0.45<br />
0.4<br />
0.35<br />
0.3<br />
0.25<br />
0.2<br />
0.15<br />
0.1<br />
0.<strong>05</strong><br />
0<br />
A B1a B1b B2a B2b C1a C1b C2a C2b C3 C4 C6<br />
Prov Nr<br />
Figur 15. Andelen sv<strong>av</strong>el angivet i vikt-% vid inlämnings tillstånd (vått prov) för alla proven. De olika provtagningsvolymerna<br />
markeras med olikfärgade staplar.<br />
Figure 15. Amount of sulfur +/- the standard deviation in each sample. The horizontal line represents the measured variation<br />
within the reference sample.<br />
Mängden sv<strong>av</strong>el i de olika proven varierade från 0,14 till 0,40 vikt -% i de olika proverna (0). Sv<strong>av</strong>elhalten<br />
är direkt kopplad till innehållet <strong>av</strong> specifika produkter såsom gips, gummi och läder. Det beräknade<br />
medelvärdet <strong>av</strong> sv<strong>av</strong>elhalten på inlämningstillstånd för alla B och C proverna är 0,22 vikt-% +/en<br />
standard<strong>av</strong>vikelse på 0,06 vilket motsvarar en CV på 29 %. Den stora variationen mellan proverna<br />
visar att mängden sv<strong>av</strong>el är en känslig parameter vilken lätt kan variera mellan olika prover eftersom<br />
den är så produktspecifik.<br />
6.3.4 Effektivt värmevärde<br />
Eff. v.v MJ/kg<br />
14<br />
12<br />
10<br />
8<br />
6<br />
4<br />
2<br />
0<br />
A B1a B1b B2a B2b C1a C1b C2a C2b C3 C4 C6<br />
Figur 16. Effektivt värmevärde i vått prov (inlämningstillstånd) för de olika proverna. De olika provtagningsvolymerna<br />
markeras med olikfärgade staplar.<br />
Figure 16. Net calorific value in a wet sample +/- the standard deviation in each sample. The two horizontal lines represents<br />
the measured variation within the reference sample. The reference sample (50 tones) is presented with a striped<br />
bar meanwhile the smaller sample size 16 and 4 tones are shown as read and blue bars respectively.<br />
53
För att bestämma det effektiva värmevärdet utfördes ett antal upprepade värmevärdesbestämningar<br />
(se 0) i en bombkalorimeter. Den uppmätta spridningen mellan de olika bestämningarna återges för<br />
varje prov i 0 ovan. Det effektiva värmevärdet beräknat vid inlämningstillstånd (vått prov) för de olika<br />
proverna varierar mellan 8,3 och 11,8 MJ/kg. Variationen påverkas starkt <strong>av</strong> provets fukthalt (0 och<br />
0). Som tidigare nämnts uppvisar prov B1 ett <strong>av</strong>vikande resultat i fukthalt jämfört med de andra, en<br />
<strong>av</strong>vikelse som tydligt <strong>av</strong>speglar sig i ett lägre effektivt värmevärde. Det beräknade medelvärdet på vått<br />
prov för alla B och C proverna är 10,5 MJ/kg +/- en standard<strong>av</strong>vikelse på 1,1 vilket motsvarar CV på 11<br />
%.<br />
För att studera det effektiva värmevärdet hos de olika proverna utan inverkan <strong>av</strong> variationen i fukthalt<br />
redovisas resultaten <strong>av</strong> det uppmätta effektiva värmevärdet i torrt prov i 0.<br />
Eff. v.v. MJ/kg<br />
20<br />
18<br />
16<br />
14<br />
12<br />
10<br />
8<br />
6<br />
4<br />
2<br />
0<br />
A B1a B1b B2a B2b C1a C1b C2a C2b C3 C4 C6<br />
Figur 17. Effektivt värmevärde i torrt prov för de olika proverna. De olika provtagningsvolymerna markeras med olikfärgade<br />
staplar.<br />
Figure 17. Net calorific value in a dry sample +/- the standard deviation in each sample. The two horizontal lines represents<br />
the measured variation within the reference sample. The reference sample (50 tones) is presented with a striped<br />
bar meanwhile the smaller sample size 16 and 4 tones are shown as read and blue bars respectively.<br />
I 0 kan det noteras att endast tre (C1a, C1b och C4) <strong>av</strong> de 11 proverna hade någon del <strong>av</strong> sin högsta eller<br />
lägst standard<strong>av</strong>vikelse utanför den uppmätta spridningen för A-provet. Ett medelvärde <strong>av</strong> alla B och<br />
C proverna resulterar i ett värde på 17,32 MJ/kg +/- en standard<strong>av</strong>vikelse på 0,47, vilket motsvarar en<br />
CV på endast 3 %.<br />
Den goda överensstämmelsen mellan alla prover när det effektiva värmevärdet anges på torrt prov<br />
indikerar att metoderna för neddelning och analys på laboratoriet inte har påverkat resultatet nämnvärt<br />
samt att variationen <strong>av</strong> andra parametrar som påverkar det effektiva värmevärdet, såsom kolinnehållet,<br />
är relativt konstant bland de 11 proverna.<br />
54
6.3.5 Syntes<br />
För att åskådliggöra eventuella skillnader och likheter mellan B- och C-proverna relativt referensprovet<br />
utvärderas resultaten från det uppmätta effektiva värmevärdet och sv<strong>av</strong>elhalten genom normalisering<br />
i 0 och gruppering enligt 0 nedan. Den kompletta datamatrisen utvärderades och kvalitetssäkrades<br />
också med principalkomponentanalys (PCA).<br />
1.6<br />
1.5<br />
1.4<br />
1.3<br />
1.2<br />
1.1<br />
1.0<br />
0.9<br />
0.8<br />
0.7<br />
0.6<br />
0.5<br />
Eff. V.v/torrt Eff. V.v/vått prov S vått prov<br />
A B1a B1b B2a B2b C1a C1b C2a C2b C3 C4 C6<br />
Figur 18. Normalisering <strong>av</strong> det uppmätta effektiva värmevärdet och sv<strong>av</strong>elhalten i alla prover mot referensprovet A. Data<br />
redovisas både för torrt och vått prov för det effektiva värmevärdet. Referensprovet A är markerat med en randig<br />
stapel, medan proverna från B- och C-omgångarna är markerade med en röd respektive en blå färgskala. En<br />
skillnad på 10% från A provet representeras <strong>av</strong> de två diagonala linjerna.<br />
Figure 18. Normalization of the net calorific value and sulfur content of all B- and C-samples towards the reference sample A.<br />
The sulfur level is presented for wet sample meanwhile the net calorific value are presented both for dry and wet<br />
samples.<br />
I 0 redovisas referensprovet A som värdet 1 och övriga prover som kvoten mellan aktuellt värde och<br />
referensprovets A värde. De två olika provstorlekarna, B och C, är märkta med röd- respektive blånyanserade<br />
staplar. Två diagonala linjer, placerade 5 %-enheter ovan och under referensvärdet markerar<br />
en <strong>av</strong>vikelse på 10 % från referensprovet.<br />
Alla B- och C-proverna uppvisar ett uppmätt effektivt värmevärde i vått prov som i stort sett ligger<br />
inom den 10 % felmarginalen från referensprovet med undantag för prov B1 (0). Vid en jämförelse <strong>av</strong><br />
hur väl sv<strong>av</strong>elhalten i vått prov återspeglas i de två mindre provkvantiteterna B och C visade det sig att<br />
ingen <strong>av</strong> proverna låg inom 10% felmarginalen. Detta visar att sv<strong>av</strong>el är en mycket känslig parameter<br />
för provtagningen eftersom den är direkt kopplad till några enstaka produktflöden i <strong>av</strong>fallsströmmen.<br />
Bestämning <strong>av</strong> värmevärdet är däremot en betydligt ”trubbigare” parameter eftersom den till större<br />
delen är beroende <strong>av</strong> mängden kol vilket återfinns i majoriteten <strong>av</strong> produkterna i <strong>av</strong>fallet.<br />
55
Tabell 10. Variansen i det uppmätta effektiva värmevärdet och sv<strong>av</strong>elhalten hos de olika provstorlekarna samt vid de två<br />
olika provtagningstillfällena. Alla data är redovisade för vått prov.<br />
Table 10. The variance of the net calorificvalue and sulfur content within the different samples investigated as well as the<br />
two different sampling occasions.<br />
Effektivt värmevärdet (MJ/kg) Sv<strong>av</strong>el (vikt-%)<br />
Prov Medel ± Std.<strong>av</strong>. CV (%) Medel ± Std.<strong>av</strong>. CV (%)<br />
A1-A2 10,50 0,91 9 0,24 0,03 14<br />
B1-B2 9,53 1,67 16 0,22 0,03 15<br />
C1-C2 11,12 0,83 8 0,19 0,06 30<br />
C3-C6 11,12 0,33 3 0,28 0,10 36<br />
Medelvärdet och variansen samt den absoluta variansen CV mellan de olika provstorlekarna beräknades<br />
för att jämföra deras precision (0). För att få en uppfattning om variationen hos ett stort referensprov<br />
användes resultaten från B- och C-proverna tagna under den första provtagningskampanjen som<br />
ett samlingsprov för att generera ytterligare ett stort prov från denna dag. Den summerade vikten <strong>av</strong><br />
alla B- och C-prover tillsammans resulterar i ett samlingsprov, ”A2”, med en total vikt på 40 ton.<br />
Vid en jämförelse <strong>av</strong> gruppernas medelvärde och spridning med referensprovet tydliggörs det att alla<br />
gruppernas resultat återfinns inom variationen. De mindre fyra tons proverna återspeglar till och med<br />
referensprovets effektiva värmevärdet bättre än de något större B-proven, medan situationen är tvärtom<br />
för sv<strong>av</strong>elbestämningen.<br />
Den kompletta datamatrisen utvärderades med PCA. Resultatet från utvärderingen beskrivs utförligt i<br />
Bilaga B. PCA användes i detta projekt som ett verktyg för att studera om det olika provkvantiteterna<br />
resulterade i några signifikanta skillnader i resultat. PCA utvärderingen visade tydliga att det inte återfinns<br />
några signifikant skillnader i variation och resultat mellan de olika provstorlekarna.<br />
Slutsatsen från alla tre redovisade utvärderingar visar att det inte finns någon tydlig<br />
kvalitetsförbättring med ökad provvolym utan att de mindre fyra tons proverna baserade<br />
på endast två delprover ger upphov till ett lika representativt resultat som större<br />
och mera komplicerade provtagningar innehållande flera delprover.<br />
6.4 Plockanalysen<br />
Resultatet från plockanalysen <strong>av</strong> två delprov från proverna C3 och C4, visar på relativt lika sammansättning<br />
(0), vilket också visar på att det är möjligt att ta representativa delprover med den befintliga<br />
gripklon. Den dominerande fraktionen i båda delproven är Hushållssopor, Papper och Kartong samt<br />
Bio<strong>av</strong>fall, därefter kommer Plast och Trä. Det som skiljer delproven från varandra är att mängden<br />
hushållssopor är något lägre i C4 samtidigt som mängden papper och kartong är något högre (0). Dessa<br />
två skillnader ger tillsammans upphov till de procentuella skillnaderna som kan noteras i 0 under.<br />
Mängden glas, metall samt farligt <strong>av</strong>fall och elektronik som upphittades i proverna var relativt låga.<br />
Detta är glädjande eftersom det kan betyda att utsorteringen som gjorts <strong>av</strong> användarna innan <strong>av</strong>fallet<br />
56
lämnats till förbränning har lyckats. En annan förklaring är att dessa fraktioner kan återfinnas inom<br />
fraktionen hushållssopor eftersom dessa påsar inte öppnades i samband med denna plockanalys utan<br />
de i sin helhet klassades som hushållssopor.<br />
Procent<br />
40<br />
35<br />
30<br />
25<br />
20<br />
15<br />
10<br />
5<br />
0<br />
C3 C4<br />
Hushållssopor Bio<strong>av</strong>fall Papper & kartong<br />
Plast Glas Metall<br />
Trä Tyg Farligt <strong>av</strong>fall & elektronik<br />
Övrigt (ej papper)<br />
Figur 19. Procentuell fördelning mellan de olika fraktionerna i de två proverna. Den övriga fraktionen innehåller stora<br />
partiklar såsom bildäck, madrasser etc.<br />
Figure 19. The distribution between the different waste categories studied in the sorting analysis.<br />
6.5 Utvärdering <strong>av</strong> använda metoder<br />
I följande kapitel utvärderas använda metoder för provtagning, neddelning, beredning på laboratoriet.<br />
Eftersom uttagen <strong>av</strong> delproven inte gjordes efter ”reglerna” för sannolikhetsbaserad metod kan en<br />
rättvis statistisk utvärdering egentligen inte utföras då alla partiklar inte hade samma sannolikhet att<br />
ingå i provet. Detta till trots har statistisk analys ändå utförts på de erhållna resultaten för att ge en<br />
indikation om provtagningens precision.<br />
6.5.1 Olika moments betydelse för det totala felet.<br />
Felkällorna vid provtagning och beredning <strong>av</strong> <strong>fasta</strong> relativt homogena bränslen uppskattas i litteraturen<br />
motsvara 80 % respektive 15 % <strong>av</strong> det totala felet, medan analysen endast uppskattas stå för 5 % <strong>av</strong><br />
det totala felet. I detta arbete har felkällorna fördelas i tre steg vilka beskrivs i detalj 0.<br />
57
<strong>Avfall</strong>s<br />
bunker<br />
Prov<br />
4 ton<br />
Steg 1<br />
Prov<br />
50 kg<br />
Figur 20. Uppdelning <strong>av</strong> felkällor från provtagning till analys i tre steg. De olika stegen innehåller följande Steg 1: Provtagning,<br />
neddelning och uttag <strong>av</strong> laboratorieprov vid anläggningen, Steg 2) Partikelreducering och neddelning i laboratoriet<br />
samt Steg 3) Uttag <strong>av</strong> 1 gram prov för analys och analysfel<br />
Figure 20. Separation of total error occurring in the process from sampling to the final analytical step. Three steps where<br />
defined. Step 1: Sampling, division of the sample and collection of a laboratory sample. Step 2: Particle size reduction<br />
and division of the laboratory sample in the laboratory. Step 3: Collection of 1 gram of sample to conduct the<br />
elemental analysis.<br />
Felkällornas storlek för de olika stegen beräknades därefter genom variansanalys (ANOVA14) vilket<br />
syftar till att jämföra variansen inom och mellan de olika grupperna (stegen) och därigenom beräknas<br />
felkällans storlek i förhållande till den totala variansen (felet).<br />
Samma metod och provpopulation har används för alla prover tagna vid den första provtagningskampanjen.<br />
Det enda som skiljer proverna från varandra är antalet delprov. De mindre proven har därför<br />
samma sannolikhet att ge upphov till samma resultat som referensprovet A men med en större spridning.<br />
Med detta resonemang som bakgrund antas bias vara noll vid denna beräkning.<br />
14<br />
ANOVA: Analys of variance beräknar skillnaden i varians mellan olika grupper <strong>av</strong> data. Både en ”inom-grupp-skillnad” och en<br />
”mellan-grupp-skillnad” beräknas och jämförs med varandra.<br />
58<br />
Prov (a) vikten<br />
<strong>av</strong> 50 kg provet<br />
Prov (b) vikten<br />
<strong>av</strong> 50 kg provet<br />
Prov 1<br />
Prov 2<br />
Prov 3<br />
Prov 1<br />
Prov 2<br />
Prov 3<br />
Steg 2 Steg 3<br />
A<br />
n<br />
a<br />
l<br />
y<br />
s<br />
A<br />
n<br />
a<br />
l<br />
y<br />
s
1% 1%<br />
Steg 1 Steg 2 Steg 3<br />
98%<br />
59<br />
5%<br />
0%<br />
Steg 1 Steg 2 Steg 3<br />
a) b)<br />
Figur 21 Procentuell andel för felkällor mellan provtagning, neddelning på laboratoriet och analys <strong>av</strong> det totala uppmätta<br />
felet på det effektiva värmevärdet (a) och mängden sv<strong>av</strong>el (b) i vått prov.<br />
Figure 21. Results from the ANOVA evaluation. Distribution of the total error between the three defined steps. Results representing<br />
net calorific value a) and sulfur b) is presented in the graph.<br />
Beräkningen visar att felkällan i steg 1 är den totalt dominerande felkällan både för det<br />
effektiva värmevärdet och för sv<strong>av</strong>el uppmätt vid inlämningstillstånd. Variansanalysen<br />
visar tydligt att det är i samband med provtagning och neddelning till laboratorieprov som största<br />
delen <strong>av</strong> felet i resultatet härstammar från. Exakt noggrannhet på laboratoriet har en betydligt mindre<br />
inverkan på provresultatet. Korrekt provtagning och neddelning är således <strong>av</strong> stor vikt för att uppnå en<br />
god repeterbarhet mellan proven och en hög kvalité på resultaten.<br />
6.5.2 Beredning och analys på laboratoriet<br />
På laboratoriet storleksreducerades och neddelades proven i fler steg. Resultaten visade att neddelningen<br />
<strong>av</strong> provet kan förenklas eftersom ingen signifikant skillnad uppmättes mellan a- och b-proven.<br />
Proven neddelades med hjälp <strong>av</strong> koning och kvarteringsmetoden vilket är en enkel metod men som<br />
enligt teorin innebär en något högre felkälla jämfört med andra metoder. Om ett malt prov används<br />
vid koning och kvartering visar resultaten från detta arbete att det är en metod som ger ett resultat<br />
med en godkänd kvalité.<br />
Värmevärdet i ett prov bestäms med hjälp <strong>av</strong> en bomkalorimeter. Bakom varje prov ligger minst tre<br />
bestämningar ibland så många som sex stycken (0). Den uppmätta variansen relaterad till analysfel<br />
beräknades i ANOVA motsvara knappa 0,2 MJ/kg om två upprepade bestämningar gjordes. En varians/noggrannhet<br />
som inte nämnvärt påverkar ett slutresultat i storleken <strong>av</strong> 10-12 MJ/kg. Sammanfattningsvis<br />
visar denna analys att neddelningsmetoden på laboratoriet kan förenklas<br />
och att två bestämningar per analys räcker för att ett resultat med god kvalité ska erhållas.<br />
95%
6.5.3 Repeterbarhet<br />
För att undersöka repeterbarheten hos den valda provplanen i den första provtagningskampanjen<br />
utfördes en mindre provtagning enligt samma metodik. Resultatet från proverna (C3-C6) från denna<br />
kampanj visar på god överensstämmelse, med tanke på att heterogenta <strong>av</strong>fall har studeras, med både<br />
referensprovet A och de tidigare B och C proverna (0). Vidare uppvisar proverna från andra provtagningen<br />
påtagligt lika fukthalt som proverna från första provtagningen. Den enda parameter som skiljer<br />
sig mellan de två provtagningarna är att mängden aska är något högre vid andra provtagningen (0och<br />
0).<br />
Den plockanalys som utfördes på två stycken delprov visar på relativt lika sammansättningar. Detta<br />
indikerar också att det är möjligt att ta representativa prov från bunkern med hjälp <strong>av</strong> den befintlig<br />
gripklo.<br />
PCA utvärderingen <strong>av</strong> datamatrisen (Bilaga B) visar också tydligt att proven från andra provtagningen<br />
statistiskt kan likställas med resultaten från den första provtagningsomgången.<br />
Sammanfattningsvis visar detta på en god repeterbarhet hos den använda metoden samt att<br />
<strong>av</strong>fallets sammansättning inte har ändrat sig <strong>av</strong>sevärt under de fyra månaderna mellan provtagningarna.<br />
En förenklad praktisk och pålitlig metod för provtagning <strong>av</strong> heterogent <strong>av</strong>fall har<br />
därmed framtagits.<br />
60
7 Slutsatser<br />
Detta arbete har visat att det är möjligt att förenkla såväl föreslagna standardmetoder<br />
för provtagning <strong>av</strong> bränsle vid anläggningen som upparbetningsmetoder på laboratoriet<br />
betydligt utan att kvalitén på resultatet försämras.<br />
Mervärdet i form <strong>av</strong> högre kvalité på data från en provtagningsmässigt mer korrekt<br />
metod står inte i jämförelse med de mycket högre kostnaderna som en sådan metod<br />
och arbetsinsats kräver. När det gäller <strong>av</strong>fall så kan tillräckligt goda resultat erhållas<br />
med betydligt enklare arbetsmetoder.<br />
Följande frågeställningar har besvarats inom arbetet:<br />
Hur kan befintliga teoretiska metoder praktiskt tillämpas på provtagning <strong>av</strong> <strong>fasta</strong> heterogena <strong>av</strong>fallsbränslen?<br />
• Ingen <strong>av</strong> de metoder som beskrivs i arbetet har följts exakt när provtagningen utfördes eftersom<br />
ingen <strong>av</strong> dem är gällande för heterogena fast <strong>av</strong>fallsbränslen. Emellertid användes metodernas<br />
rekommenderade planeringssteg, vilka är grundade på P. Gy’s Theory of Sampling<br />
(TOS), som referens för hur en provtagning ska utföras.<br />
• Provtagning från bunker utfördes med befintlig gripklo. Metoden visade sig genom upprepade<br />
kemiska analyser samt plockanalys ge ett reproducerbart och representativt resultat. Det är<br />
dock <strong>av</strong> stor vikt att tr<strong>av</strong>ersföraren har god kännedom om <strong>av</strong>fallets sammansättning i bunkern<br />
samt provtagningens syfte för att representativa delprov ska erhållas.<br />
• En förenklad neddelningsmetod, s.k. halveringsmetod, användes med gott resultat för att neddela<br />
de initiala stora provkvantiteterna. Denna metod innebär att mängden <strong>av</strong>fall systematiskt<br />
minskas till hälften vid varje neddelning. När provet var neddelat till ca ett halvt ton utfördes<br />
uttag <strong>av</strong> laboratorieprov enligt kakmetoden beskriven i standardmetoderna. Kännedom om<br />
<strong>av</strong>fallet och syftet med provtagning hos den som utför neddelningen är <strong>av</strong> stor betydelse för att<br />
goda resultat skall uppnås.<br />
• Tre provkvantiteter, ca 50, 16 och 4 ton, undersöktes metodiskt enligt den upprättade provtagningsplanen.<br />
Den minsta provkvantiteten, innehållande endast två delprover, uppvisade<br />
resultat och precision som var likvärdig med de större proverna bestående <strong>av</strong> 24 respektive 8<br />
delprover.<br />
• En ökad noggrannhet vid provtagningen kan uppnås om storleken på laboratorieprovet bestäms<br />
<strong>av</strong> volymen eftersom denna inte väsentligt påverkas <strong>av</strong> variationer i provets fukthalt.<br />
Provtagningen förenklas också genom att momentet vägning utgår, samt att provets volym är<br />
den begränsade faktorn i det efterföljande steget, torkning, i laboratoriet.<br />
• En förenkling <strong>av</strong> provtagningsmetoden enligt de arbetsmetoder som föreslås<br />
inom detta arbete genererar reproducerbara och representativa provtagningsresultat<br />
<strong>av</strong> god kvalité till en lägre kostnad för anläggningsägaren. En lägre<br />
kostnad resulterar i effektivare utnyttjande <strong>av</strong> resurser för anläggningsägaren och kan också<br />
61
esultera i en frekventare provtagning vilket ger en bättre kunskap och möjlighet att kontrollera<br />
och optimera det <strong>av</strong>fallet som går in i processen.<br />
Hur kan arbetsmetoden på laboratoriet förenklas med bibehållen hög kvalité på resultatet?<br />
• Ingen betydande skillnad i kvalitén på resultaten noterades mellan laboratorieprovstorlekarna<br />
30 och 50 kg. Det är dock <strong>av</strong> stor vikt att varje laboratorieprov innehåller ett stort antal delprov<br />
och att dessa tas representativt från hela provkvantiteten.<br />
• Det är viktigt att mängd och sort <strong>av</strong> det bortplockade materialet anges för att beställaren skall<br />
få fullständig information om sammansättningen och egenskaperna på <strong>av</strong>fallet och därmed<br />
kunna förstå dess påverkan på förbränningsprocessen.<br />
• En variansanalys <strong>av</strong> resultaten från de olika proverna visar att mindre än 5% <strong>av</strong> spridningen<br />
och precisionen i provresultaten är relaterade till arbetsmoment på laboratoriet såsom provberedning<br />
och analys. Majoriteten <strong>av</strong> felkällorna uppstår vid provtagning och neddelning på anläggningen.<br />
• Som ett resultat från detta arbete rekommenderas följande två förenklingar på laboratoriet:<br />
o Upparbetningsmetoden kan förenklas betydligt genom att provet successivt neddelas<br />
efter varje partikelstorleksreducering i enlighet med den princip för partikel- och<br />
provreducering som beskrivs i CEN/TS 15443. Endast en fjärdedel <strong>av</strong> provet eller<br />
mindre, behöver inkluderas i vidare provbearbetning.<br />
o Antalet upprepningar för varje analysmoment kan reduceras till två,<br />
Dessa förändringar i arbetsmetoden på laboratoriet minskar arbetsinsatsen<br />
<strong>av</strong>sevärt utan att kvalitén på resultatet påverkas negativt.<br />
Arbetsbeskrivningar gällande för de föreslagna förenklade metoderna för provtagning och laboratoriearbete<br />
återfinns i Bilaga C och D.<br />
62
8 Rekommendationer och användning<br />
Resultatet från detta arbete visar tydligt att det är möjligt att förenkla arbetsmetoden både i<br />
samband med provtagning och på laboratoriet. En förenkling som har en tydlig effekt på reducerade<br />
kostnader. Genom att arbeta enligt de föreslagna förenklade metoderna spar anläggningarna mycket<br />
extra arbete för egen och inhyrd personal eftersom denna metod endast kräver en halvdagsarbete jämfört<br />
med en mera komplicerad provtagning som kräver dagar. Mervärdet <strong>av</strong> en provtagningsmässigt<br />
mer korrekt metod står inte i jämförelse med de mycket högre kostnaderna som denna metod kräver.<br />
Lägre provtagnings- och analyskostnader kan exempelvis medföra att flera prover eller analyser kan<br />
utföras till en oförändrad kostand. Utökad provtagning hos anläggningarna kommer att öka deras<br />
kunskap om <strong>av</strong>fallets innehåll och därmed öka deras möjligheter att påverka och optimera sammansättningen<br />
på det <strong>av</strong>fall som används. En jämnare kvalité och sammansättning på <strong>av</strong>fallet har positiva<br />
effekter på hur anläggningens tillgänglighet.<br />
Det finns stora pengar för en anläggningsägare att tjäna genom ökad kontroll och därmed förbättrad<br />
bränslekvalité. Många processtörningar hos dagens <strong>av</strong>fallsanläggningar är på ett eller annat sätt relaterat<br />
till bränslet, antigen genom störningar i inmatningssystemet, eller exempelvis onödigt höga additivtillsatser<br />
och onödigt slitage.<br />
Behovet, planering och utförandet <strong>av</strong> mottagningskontroll för inkommande <strong>av</strong>fall till förbränningsanläggningar<br />
har tidigare sammanställts och redovisats i ett rapport från <strong>Avfall</strong> <strong>Sverige</strong> [2]<br />
Förslag till förenklad arbetsmetod återfinns i Bilaga C och D.<br />
63
9 Litteraturreferenser<br />
1. Naturvårdsverket, Kvalitet hos <strong>av</strong>fall som förs till förbränning, 20041216<br />
2 <strong>Avfall</strong> <strong>Sverige</strong>, Mottagningskr<strong>av</strong> och kontroll <strong>av</strong> inkommande <strong>av</strong>fall till förbränningsanläggningar,<br />
2004:17<br />
3. EPA, RCRA Waste Sampling Draft Technical Guidance – Planning, Implementation and Assessment,<br />
08 2002 www.epa.com<br />
4. Gy, P. Sampling of Particulate Materials: Theory and Practice. 2nd ed. New York: Elsevier, 1982<br />
5. <strong>Avfall</strong> <strong>Sverige</strong> utveckling 20<strong>05</strong>:19, Manual för plockanalys <strong>av</strong> hushålls<strong>av</strong>fall i kärl och säckar, 10<br />
20<strong>05</strong><br />
6. Pitard F.F. Pierre Gy’s Sampling Theory and Sampling Practice: Heterogeneity, Sampling Correctness,<br />
and Statistical Process Control. 2nd ed. Boca Raton, FL: CRC Press LLC, 1993<br />
7. <strong>Avfall</strong> <strong>Sverige</strong>, Manual för provtagning <strong>av</strong> homogent <strong>av</strong>fall för provning <strong>av</strong> halten organiskt kol<br />
(TOC)<br />
8. SS-EN 14899:20<strong>05</strong>, Characterisation of waste – Sampling of waste materials – Framework for<br />
the preparation and application of a Sampling Plan, 12 20<strong>05</strong><br />
9. prCEN/ TR 15310-1, Characterization of waste – Sampling or waste materials – Part1: Guidance<br />
on selection and application of criteria for sampling under various conditions, 10 20<strong>05</strong><br />
10. Nordtest method, NT Envir 004, Solid waste, particulate materials:<br />
11 Utvärdering <strong>av</strong> mekanisk och manuell provtagning <strong>av</strong> biobränslen vid energiverk. Värmeforsk<br />
rapport 574, juni 1996<br />
12 CEN/ TS 15442, Solid recovered fuels – Methods for sampling, 01 2006<br />
13. CEN/ TS 15443, Solid recovered fuels – Methods for laboratory sample preparation, 01 2006<br />
64
Bilaga A<br />
Detaljerad beskrivning <strong>av</strong> neddelning de tre prov-<br />
storlekarna.<br />
Prov A: Med anledning <strong>av</strong> den stora mängden (46 ton ca 200 m3) behandlades A-provet inledningsvis<br />
som två delprover. Varje delprov <strong>av</strong> A utgjordes <strong>av</strong> tre containrar vardera med malt <strong>av</strong>fall på dryga<br />
20 ton. Första delprovets tre containrars innehåll tömdes på golvet i tipphallen i tre strängar. Innehållet<br />
i de tre strängarna fördelades därefter jämnt i en kvadrat (ca 10*10*0,5 m ) varefter provet delades<br />
ned till hälften. Neddelningen utfördes tre gånger tills en mängd på ca tre ton kvarstod. Vid varje neddelning<br />
blandades den kvarvarande mängden <strong>av</strong>fall och spreds ut på en yta ca 10*10 meter. Samma<br />
procedur utfördes för den andra halvan <strong>av</strong> A-provet som innehöll ytterligare dryga 20 ton <strong>av</strong>fall. De<br />
två högar som erhållits från neddelningen <strong>av</strong> delproven blandades därpå ihop för att tillsammans utgöra<br />
ett nytt A-prov. Det nya A-provet bestod <strong>av</strong> en kvantitet på sex ton vilket neddelades ytterligare<br />
fyra gånger (0). Den kvarvarande mängden, ca 500 kg, fördelades därefter på en yta <strong>av</strong> ca 6*6 meter.<br />
<strong>Avfall</strong>et fördelades jämnt i ett tunt lager för att möjliggöra provtagning med spade. Den slutgiltiga<br />
vikten på 52 kg fördelades sedermera i två tjocka täta sopsäckar innan det skickades till laboratoriet.<br />
Prov B1, B2: Två upprepningar <strong>av</strong> B-provet utfördes, B1 och B2, på vardera 15 ton. Respektive prov<br />
var uppdelat i två containrar som innehöll ca 7,5 ton vardera. Samma metod för neddelning användes<br />
för B-proven som för A-provet med skillnaden att dessa prov inte behövde behandlas som två delprov.<br />
Mängden jämnades ut till en kvadrat som därefter neddelades i 5 steg till en slutvolym <strong>av</strong> ca 500 kg<br />
(0). Till laboratoriet skickades 49 kg respektive 50 kg. B1-provet skickades i 10 l plasthinkar med tättslutande<br />
lock medan B2-provet förvarades i 2 tjocka sopsäckar.<br />
Prov C1 - C6: Varje C-prov utgjordes <strong>av</strong> ca 4 ton och tog var sin container i anspråk. Samma neddelningsmetod<br />
användes för C-proven som för A-provet med skillnaden att dessa prov inte behövde behandlas<br />
som två delprov. Mängden jämnades ut till en kvadrat som därefter neddelades i 3 steg till en<br />
slutvolym <strong>av</strong> ca 500 kg (0). Till laboratoriet skickades prov med följande vikter: C1 = 46 kg, C2 = 47 kg,<br />
C3 = 31,3 kg, C4 = 33,6 kg, C5 = 13,3 kg, C6 = 24,4 kg. Prov C1, C2, C5 och C6 skickades till laboratoriet<br />
i 10 l plasthinkar med tättslutande lock medan C3 och C4 förvarades i två tjocka täta plastpåsar.<br />
65
Bilaga B<br />
Principalkomponentanalys (PCA)<br />
För att kvalitetssäkra datamängden genererad inom detta projekt analyserades datamängden mha<br />
verktyget PCA.<br />
B.1 Metod<br />
Idag är det väldigt normal att vi inom projekt genererar stora datamatriser eftersom det är relativt lätt<br />
att mäta och logga många signaler samtidigt och att det sker med täta mätintervaller. Principalkomponentanalys<br />
(PCA) är ett sätt att komprimera dessa komplexa och stora datamatriser. PCA är kraftfullt<br />
tack vare att den söker dolda och synliga mekanismer i datamatrisen och graderar dessa efter betydelse<br />
för förklaringsgraden <strong>av</strong> relationerna inom datamatrisen. På så sätt kan man reducera data från<br />
många ingående variabler till ett fåtal nya variabler, principalkomponenter (pc) med vars hjälp man<br />
kan återskapa informationen i datamatrisen utan att förlora information. Den första pc:n beskriver<br />
den största variationen i datamaterialet, den andra pc:n näst största osv.<br />
Tack vare denna kompression <strong>av</strong> datamängden blir det möjligt att överblicka en komplex datamatris<br />
som innehåller många variabler. PCA ska därför ses ett verktyg som hjälper dig att få en överblick <strong>av</strong><br />
datamatris. PCA hjälper dig att:<br />
• kvalitetsgranska och undersöka datamatrisen (data screening) genom att hitta <strong>av</strong>vikare eller<br />
andra fel i matrisen<br />
• hitta kluster och grupperingar <strong>av</strong> objekt (experiment) pga likheter och olikheter i mätta variabler<br />
(signaler och mätdata)<br />
En PCA utvärdering generera två typer <strong>av</strong> bilder, sk scoreplot och loadingplot, som måste analysers<br />
tillsammans för att hela informationsmängden skall återspeglas. Scoreplotten visar en överblick <strong>av</strong> hur<br />
alla observationer (experiment/driftsdygn) förhåller sig till varandra. Den tillhörande loadingplotten<br />
visar vilka variabler (mätdata) som orsakar att observationer placerar sig där de gör i scoreplotten.<br />
Loadingplotten förklara vilka variabler som är lika för en grupp med observationer samt också vilka<br />
variabler som skiljer grupper eller observationer från varandra. Variabler nära varandra i Loadingplotten<br />
samvarierar, medan variabler placerade motsatt till varandra i plotten har en negativ korrelation.<br />
Variabler placerade långt från origo i Loadingplotten har stor betydelse för observationerna (experiment/driftsdygn)<br />
grupperingar och placeringar. Variablers placering längs den första komponenten<br />
(vågrätt) har större betydelse än parameterar placerade långt från origo i den andra vinkelräta<br />
komponenten.<br />
66
Utförligare information om PCA finns beskrivet i många vetenskapliga tidskrifter. En populär beskrivning<br />
på svenska utan matematiska begrepp återfinns på följande länk<br />
http://www.eudoxa.se/politics/pca.html. För en mera fyllig beskrivning <strong>av</strong> PCA rekommenderas<br />
böcker <strong>av</strong> b la Umetrics exempelvis;<br />
“Multi- and Meg<strong>av</strong>ariate Data Analysis Part I: Basic Principles and Applications, Second revised<br />
and enlarged edition“ ISBN-10: 91-973730-2-8 (ISBN-13: 978-91-973730-2-9)<br />
B.2 Resultat<br />
Grupperingar <strong>av</strong> de 12 olika <strong>av</strong>fallsproven (A till C6) visas i Scoreplotten (0) och orsaken till grupperingarna,<br />
dvs vilka variabler (mätdata) som är lika respektive skiljer de olika mätdygnen åt redovisas i<br />
den tillhörande Loadingplotten (0).<br />
Scoreplotten visar att det inte finns någon separation i den första (vågräta) komponenten utan den<br />
enda spridningen som finns mellan de olika proverna återfinns i den andra (lodräta) komponenten.<br />
Mer än 90% <strong>av</strong> förklaringsgraden återfinns i den första komponenten i denna analys, dvs den andra<br />
komponenten är mycket svag när det gäller att förklara skillnader mellan proven.<br />
Variabler nära varandra i Loadingplotten samvarierar, medan variabler placerade långtbort och motsatt<br />
från varandra i plotten har en negativ korrelation. I vårt fall betyder det att orsaken till att B1 proverna<br />
så tydligt skiljer sig från de andra proverna är att de innehåller en högre andel fukt. Parametern<br />
fukt är placerade längst upp i Loadingplotten. Parametern ”Kol” skiljer sig också något från de andra.<br />
Detta orsakas <strong>av</strong> att proverna C2a och C2b innehåller något högre halter <strong>av</strong> kol jämfört med de andra<br />
proverna (0). Någon annan tydlig statistisk skillnad finns inte ibland de olika proverna.<br />
Slutsatsen från PCA utvärderingen är att de olika bränsleprovtagningarna, oberoende <strong>av</strong> provkvantitet,<br />
har givit samma resultat. Den ända statiskt märkbara skillnaden som finns i provmatrisen är den högre<br />
fukthalten i prov B1. Eftersom proverna C3-C6 inte <strong>av</strong>skiljer sig som egen grupp visar utvärderingen<br />
att den upprepade provtagningen vid det andra provtagningstillfället har givit statistiskt lika resultat,<br />
dvs den använda metoden ger reproducerbara resultat.<br />
67
0.6<br />
0.5<br />
0.4<br />
0.3<br />
0.2<br />
p[2]<br />
0.1<br />
-0.0<br />
-0.1<br />
-0.2<br />
-0.3<br />
B1b<br />
B1a<br />
B2b B2a<br />
C1b C1a<br />
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5<br />
p[1]<br />
C4<br />
A<br />
C6<br />
C3<br />
C2a<br />
C2b<br />
Figur 22. Scoreplot med de två signifikanta komponenterna från PCA utvärdering <strong>av</strong> de 12 olika bränsleproverna. Proverna<br />
är beskrivna med sina tidigare använda provnamn. Ingen skillnad återfinns i den första mest styrande (vågräta)<br />
komponenten och endast en mindre skillnad mellan de olika proverna återfinns i den andra komponenten.<br />
Förklarings- och prediktionsgraden för modellen är R2=0,98 Q2=0,93<br />
Figure 22. Score plot of the first two significant principal components valid for the 12 different waste samples. No significant<br />
difference between the 12 samples is presented since all the samples are placed very close together in the first component<br />
in the plot. The evaluation results in an R2=0,98 Q2=0,93<br />
t[2]<br />
1<br />
0<br />
-1<br />
Kväve<br />
Sv<strong>av</strong>el Väte<br />
Eff. V.v<br />
Kal V.v<br />
-13-12-11-10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13<br />
t[1]<br />
Aska<br />
Kol<br />
Figur 23. Loadingplog med de två signifikanta komponenterna från PCA utvärdering <strong>av</strong> de 12 olika bränsleproverna. Den<br />
uppmätta variationen inom parametrarna, Kväve, Sv<strong>av</strong>el, Väte, Kol, Aska samt kalorimetriskt- och effektivtvärmevärde,<br />
och deras relationer till varandra (skillnader och likheter i variation) förklaras med deras relativa placering<br />
i figuren. Förklarings- och prediktionsgraden för modellen är R2=0,98 Q2=0,93<br />
Figure 23. Loading plot from the PCA evaluation of the 12 different waste samples. The correlation between the different<br />
parameter, Nitrogen, sulfur, hydrogen, carbon, ash and heating value is described by there location in the plot.<br />
68<br />
Fukt
Bilaga C<br />
Arbetsmetod för provtagning och neddelning <strong>av</strong> heterogena <strong>fasta</strong><br />
<strong>av</strong>fallsbränslen<br />
C.1 Före provtagning<br />
Följande punkter är viktiga att tänka på:<br />
• Vad vill ni få ut <strong>av</strong> provtagningen – elementarsammansättning (kemisk analys) eller produktoch<br />
fraktionssammansättning (plockanalys)?<br />
• Ska provtagningen utföras på vecko-, månads- eller årsbasis?<br />
• Finns det möjlighet att storleksreducera provet innan neddelning och vidare analys? En sönderdelning<br />
<strong>av</strong> materialet leder till en bättre omblandning och dessutom underlättats neddelningen<br />
och uttaget <strong>av</strong> laboratorieprov om <strong>av</strong>fallet utgörs <strong>av</strong> mindre beståndsdelar.<br />
• Kartlägg era personella resurser samt redskap som finns tillgängliga<br />
• Upprätta ett provtagningsplan som anger delprovstorlek, total provstorlek, provtagningsschema,<br />
provtagningsmetoder och neddelningsmetoder.<br />
• Provtagningen från <strong>av</strong>fallsbunkern kan utföras med befintlig tr<strong>av</strong>ers.<br />
• Minsta delprovstorleken motsvara halva tr<strong>av</strong>ersens lastningskapacitet.<br />
• Den minsta total provkvantiteten är fyra ton och måste bestå <strong>av</strong> minst två delprov<br />
• För att ett representativt provmaterial ska erhållas med ett lågt antal delprov krävs det att<br />
provtagaren/na har stor erfarenhet och kunskap om <strong>av</strong>fallsbränslet som finns i bunken, dvs.<br />
hur en ”normal” sammansättning är så att representativa delprovsuttag sker.<br />
• En god omblandning <strong>av</strong> <strong>av</strong>fallet innan provtagning påbörjas ger delprover med högre representativitet<br />
för hela <strong>av</strong>fallsbunkern.<br />
• Informera noga alla parter som kommer att delta i provtagningen om dess syfte och om alla<br />
moment som provtagningen innehåller. Det är viktigt att alla har samma information och att<br />
alla vet var i kedjan de verkar och varför. Informera alla berörda parter att en provtagning utförs<br />
för att minimera risken för ofrivilligt sabotage. En god kännedom om <strong>av</strong>fallets normala<br />
sammansättning och provtagningens syfte hos alla inblandade har stor betydelse för kvalitén<br />
på resultaten.<br />
• Städa golvet i provtagningshallen för att minska kontaminering <strong>av</strong> provet.<br />
69
SYFTE F ÖRUTSÄTTNINGAR PROVPLAN F ÖRBEREDELSER PROVTAGNING EFTERARBETE<br />
• Vilka resultat?<br />
• Vilket tids<br />
perspektiv?<br />
•Kvarn?<br />
• Redskap?<br />
• Resurser?<br />
• Storlek p å<br />
samlings -, del -<br />
& laboratorie -<br />
prov<br />
• Provtagnings -<br />
& neddelnings -<br />
metoder<br />
70<br />
• Kommunikation<br />
• Städa<br />
• Infrastrukturs -<br />
planering<br />
• Noggrannhet!<br />
• Se detaljer i<br />
beskrivningen<br />
Figur 24. Flödesschema över viktiga hållpunkter innan en provtagning <strong>av</strong> heterogent <strong>av</strong>fall initieras.<br />
C.2 Under och efter provtagning<br />
• Skicka prover<br />
till analys<br />
• Städa<br />
En <strong>av</strong> de största svårigheterna när det gäller provtagning <strong>av</strong> heterogena <strong>fasta</strong> <strong>av</strong>fallsbränslen är göra<br />
en rimlig kompromiss mellan ökade provtagningskostnader och minimering <strong>av</strong> risken för provtagningsfel<br />
och därmed ej representativa resultat.<br />
Analysresultaten som är<br />
gjort på några gram återspeglar<br />
<strong>av</strong>fallsbunken på<br />
1000- tals ton?<br />
<strong>Avfall</strong><br />
1 gram används<br />
till analys<br />
Population<br />
Prov från bunken<br />
på några<br />
ton<br />
Prov på ett tiotal kilo<br />
som skickas till laboratoriet<br />
efter neddelning i<br />
fält<br />
Figur 25. Några gram används i laboratoriet <strong>av</strong> det ursprungliga provet på flera ton för att bestämma en kvantitet på<br />
1000-tals ton i bunkern [3].<br />
Följande punkter är viktiga att tänka på:<br />
1. Korrekt och noggrant uttag <strong>av</strong> delprover från bunkern och efterföljande neddelning <strong>av</strong> provet<br />
har den enskilt största påverkan på kvalitén på provtagningsresultatet.<br />
2. Utför provtagningen enligt provtagningsplanen<br />
3. Storleksreducera och omblanda hela provmängden i en kvarn
4. Om det inte finns tillgång till en kvarn, försök uppnå en god omblandning med tillgängliga<br />
hjälpmedel.<br />
5. Sprid ut provet i en kvadrat med en jämn höjd över hela kvadraten (ca 10x10 m)<br />
6. Provet neddelas enligt halveringsmetoden till dessa att kvadraten endast innehåller ett tunt<br />
lager <strong>av</strong> <strong>av</strong>fall, ca 10-20 cm. Enligt halveringsmetoden reduceras storleken på kvadraten till<br />
hälften vid varje neddelning. Mellan varje neddelning sprids den kvarvarande provmängden<br />
ut till den ursprungliga storleken på kvadraten (ca10x10m). För att minska det systematiska<br />
felet neddelas kvadraten från olika sidor varje gång.<br />
Bort<br />
a) Volym X b) Volym X/2<br />
71<br />
Bort<br />
c) Volym X/2 d) Volym X/4<br />
Figur 26. Metodiken bakom metoden halveringsprincipen. Hela provmängden fördelas jämnt på en ren yta. Därefter reduceras<br />
ytan till hälften (a). Den reducerade provmängden fördelas och blandas därefter ut jämnt tills samma yta<br />
har återskapats (b). Den halverade mängde reduceras ytterligare men denna gången från andra sidan (c). En<br />
fjärdedel <strong>av</strong> det kvarvarande provet fördelas därefter ut jämnt tills samma yta har återskapats (d).<br />
7. När endast ett tunt lager kvarstår kan uttag <strong>av</strong> laboratorieprov påbörjas. Ett tunt lager möjliggör<br />
provtagning med spade. Ett rutsystem innehållande minst 20 rutor märks upp på<br />
kvadraten.<br />
Figur 27. Principen bakom neddelning enligt kakmetoden. Provet fördelas jämt på ett rent underlag. Därefter markeras<br />
minst 20 kvadrater jämt över hela provmängden. Ett delprov från varje kvadrat tas med en skyffel eller liknande.<br />
Det är <strong>av</strong> stor vikt att delprovet innehåller representativa mängder <strong>av</strong> små och stora partiklar.<br />
8. Uttag <strong>av</strong> laboratorieprov sker därefter enligt kakmetoden, dvs ett delprov från varje kvadrat<br />
insamlas. Var noga med att representativt prov map små och stora partiklar i <strong>av</strong>fallet pro-
vats från varje ruta. Det är mycket viktigt att hela kvadraten representeras i laboratorieprovet.<br />
9. Största laboratorieprovskvantiteten är 80 liter (eller ca 30 kg, beror på densiteten)<br />
10. Uttaget prov förvaras i en lufttät behållare t.ex. hink, plastsäck.<br />
11. Märk upp provet noga<br />
Om provet skall plockanalyseras<br />
Punkterna 1 till 5 utföres som ovan. Provet behöver inte neddelas lika långt som för kemiskanalys när<br />
provet skall plockanalyseras. Hur stora mängder som plockanalyser bestäms <strong>av</strong> anläggningsägaren.<br />
Större provvolymer ger bättre resultat men kräver mera resurser.<br />
PROVTAGNING<br />
Korrekt och<br />
representativt<br />
uttag <strong>av</strong> delprover<br />
till<br />
samlingsprov<br />
HOMOGENISERING & STYCKES -<br />
STORLEKSREDUCERING PROVTAGNING<br />
Om möjligt<br />
storleksreducera<br />
provet i en kvarn.<br />
Om inte, blanda<br />
provet mycket<br />
noggrant mha<br />
grävmaskin<br />
Figur 28. Viktiga moment att tänka på under en provtagning.<br />
72<br />
• Neddela provet<br />
enligt halverings -<br />
principen<br />
• När ca 500 kg<br />
kvarstår neddela<br />
enligt kakmetoden
Bilaga D<br />
Arbetsmetod för provberedning och analys <strong>av</strong> heterogena <strong>fasta</strong><br />
bränslen på laboratoriet.<br />
D.1 Genomförande på laboratoriet.<br />
Vid laboratoriearbetet är det viktigt att tänka på:<br />
1. Fördela hela provmängden på plåtar och bestäm fukthalten enligt gällande standard.<br />
2. Efter torkning plockas svårbehandlade15 material exempelvis, textilier, sten, metaller, stora<br />
och hårda plastbitar, bort från provet. Det bortsorterade materialet sorteras i två fraktioner,<br />
brännbart och ej brännbart och vikten noteras.<br />
3. Grovmal därefter hela provet till 30 mm storlek<br />
4. Det grovmalda provet placeras på ett rent och torrt underlag på golvet. Hela provmängden<br />
omblandas därefter mycket noggrant<br />
5. Provet neddelas därefter genom koning och kvartering.<br />
Figur 29. Beskrivning <strong>av</strong> metoden koning och kvartering<br />
där<br />
6. Minsta kvantitet som krävs för vidare beredning beräknas enligt följande storlek- och partikel-<br />
reduktionsekvation;<br />
m<br />
m<br />
1<br />
2<br />
3<br />
s1<br />
d1<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
s2<br />
d 2 <br />
m1 -> is the sample size of sample to be reduced<br />
m2 -> is the sample size of sample after reduction<br />
15 Material som är svåra att mala<br />
73
s1 -> is the shape factor of sample to be reduced<br />
s2 -> is the shape factor of sample after reduction<br />
d1 -> is the nominal top size of sample to be reduced<br />
d2 -> is the nominal top size of sample after reduction<br />
Räkneexempel enligt ovan:<br />
m1 = 50 kg prov skickas från anläggningen till laboratoriet<br />
m2 = ?<br />
s1 = 0.125<br />
s2 = 1,0 enligt Tabell A.1 i 15443<br />
d1 = 300 mm efter provtagning på anläggning<br />
d2 = 30 mm efter första malning i laboratoriet<br />
Denna beräkning ger ett m2 400 g. En vikt som praktiskt är för liten att arbeta vidare med i kommande<br />
steg. Beräkningarna anger dock att om en vikt större än 400 g används så har förhållandet<br />
gällande för partikel- och storleksreducering uppfyllts.<br />
7. Om den beräknade minsta kvantiteten understiger den mängd material som erfordras för att<br />
utföra bestämda analyser är det den kvantiteten som är styrande.<br />
8. Mal därefter den bestämda kvantiteten, exempelvis 25% <strong>av</strong> original volymen, till 5 mm. Blanda<br />
och neddela det malda 5 mm provet återigen noggrant enligt koning och kvarteringsprincipen.<br />
En lämplig storlek beräknade enligt ekvationen ovan eller styrd <strong>av</strong> den mängd som behövs<br />
för att utföra analyserna mals därefter till den slutliga 1 mm storleken.<br />
9. För analys <strong>av</strong> värmevärde rekommenderas antalet bränning till 2 då det största bidraget till<br />
mätosäkerheten sker tidigare i processen både vid provtagning och beredning <strong>av</strong> provet.<br />
10. Vid rapportering till kund rekommenderas det att mängden <strong>av</strong> bortplockat material anges i de<br />
två grupperna brännbart och ej brännbart samt att en uppskattning om dess effekt på värmevärdes<br />
anges.<br />
11. Effekten <strong>av</strong> det bortplockade materialet för uppskattningen <strong>av</strong> provet värmevärde kan värderas<br />
med hjälp <strong>av</strong> grafen nedan.<br />
74
Effektivit värmevärde torrt porv<br />
24<br />
22<br />
20<br />
18<br />
16<br />
14<br />
12<br />
0 5 10 15 20 25 30 35<br />
Borttaget %<br />
75<br />
0 % Brännbart<br />
25 % Brännbart<br />
50 % brännbart<br />
75 % Brännbart<br />
100 % Brännbart<br />
Figr 30. Påverkan på det effektiva värmevärdet vid olika %-mängder bortplockat material (torr vikt). Fem olika fördelningar<br />
från 0 till 100% mellan de två kategorierna brännbart och ej brännbart anges i figuren.
RappoRteR fRån <strong>av</strong>fall sveRiges föRbRänningssatsning 2008<br />
F 2008:01 Högre elutbyte ur <strong>av</strong>fallation<br />
F 2008:02 Bästa tillgängliga tekniker för <strong>av</strong>fallsförbränning. Översättning <strong>av</strong> kapitel 5 BREF Waste Incineration<br />
F 2008:03 Checklista för egenkontroll vid <strong>av</strong>fallsanläggningar baserat på FVE (SFS 1998:901)<br />
F 2008:04 Miljökonsekvensanalys <strong>av</strong> Naturvårdsverkets förslag till kriterier för återvinning <strong>av</strong> <strong>av</strong>fall i<br />
anläggningsarbetenation<br />
F 2008:<strong>05</strong> Karakterisering <strong>av</strong> <strong>fasta</strong> <strong>inhomogena</strong> <strong>av</strong>fallsbränslen - inverkan <strong>av</strong> metoder för provtagning
Adress<br />
Telefon<br />
Fax<br />
E-post<br />
Hemsida<br />
<strong>Avfall</strong> <strong>Sverige</strong> Utveckling <strong>F2008</strong>:<strong>05</strong><br />
ISSN 1103-4092<br />
©<strong>Avfall</strong> <strong>Sverige</strong> AB<br />
Prostgatan 2, 211 25 Malmö<br />
040-35 66 00<br />
040-35 66 26<br />
info@<strong>av</strong>fallsverige.se<br />
www.<strong>av</strong>fallsverige.se