Использование низкотоварной древесины и отходов лесопромышленного производства

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Использование низкотоварной древесины и отходов лесопромышленного производства

отходы древесина переработка

В процентном отношении больше всего приходится «отходов» на недорубы, поломанную древесину, вывернутые с корнем деревья. На качество использования лесосечного фонда и объем брошенной древесины оказывает структура лесозаготовок, применяющаяся лесозаготовительная техника и уровень контроля за проведением лесосечных работ. Например, больше всего древесины (45-77 м³/га) остается после операционной техники: Тимбирджек 2618+933. Тимбоко 415 + Скидер 518С и др. При среднем запасе на 1 га, равном 135…169 м³ это составляет в среднем 30%. В этих тридцати процентах 25% (четверть) древесины относится к категории деловой.

Таким образом, при существующей технике, назначив древостой в рубку, можно сразу исключать 30% ликвида из общего объема заготовки. Он все равно будет потерян в виде «отходов». Предполагая такой ход событий, был рассчитан объем «отходов» производственных и с добавлением к ним возможных теоретических допущений по отходам

Например, по Ванинскому району ежегодный объем рубки принят равным 1,2 млн. м³. Из этого объема надо сразу вычесть 30%, поскольку он все равно останется на лесосеке в виде производственных «отходов». Оставшиеся 70% (0,84 млн. м³) будут вывезены на верхний склад. Это порядка 0,6 млн. м3. В этом объеме деловая древесина составляет 0,6 млн. м3, дрова технологические - 0,9 млн. м3, дрова топливные - 0,04 млн. м3, чистые отходы - 0,11 млн. м3. Вся сумма отходов, с учетом технологических потерь, будет равна 0,6 млн. м3, в т.ч. ликвидная древесина - 0,49 млн. м3. Чистые отходы равны 0,11 млн. м3. Из них 50% или 0,5 млн. м3, будет вывезено на нижний склад в виде коры деловой древесины. Таким образом, на лесосеках и верхних складах из 1,2 млн. м3 останется 0,54 млн. м3 (0,36 + 0,09 + 0,04 + 0,6), или 45%. В этом остатке 0,38 млн. м3 будет деловая древесина. Остальные 55% поступят в обработку на нижние склады.

Сегодня эффективность доставки деловой древесины до нижнего склада приближается к 100%. Другими словами брошенной у дороги древесины практически нет. Причина заключается в том, что вывозится в основном деловая древесина и 73% ее приходится на сортименты.

Теперь предположим, что ежегодно во всех анализируемых районах по хвойному хозяйству будет осваиваться лесосека равномерного пользования в объеме равном 7,8 млн. м3. Производственные потери составят 2,34 млн. м3. В этом объеме 0,58 млн. м3 будет приходиться только на деловую древесину. Ликвидный остаток будет равен 5,46 млн. м3. При его освоении самый оптимальный вариант использования будет иметь следующие параметры: деловая древесина - 3,91 млн. м3, дрова технологические - 0,53 млн. м3, дрова топливные - 0,26 млн. м3, отходы - 0,76 млн. м3, в т.ч. 0,40 млн. м3 вершинок. Всего сумма отходов в анализируемых районах составит: 2,34 + 0,53 + 0,26 + 0,40 = 3,53 млн. м3. Это 45% эксплуатационного запаса. Ликвидная древесина сегодня остается на лесосеках и верхних сладах. Культура освоения лесосек на-ходится на достаточно низком уровне. В целом цифры близки проведенным ра-нее исследованиям по использованию лесосечного фонда во многих районах страны. Как видим, резервы для совершенствования системы лесопользования существенные.

В процессе рубки возможна заготовка древесной зелени. Она вообще нигде не учитывается. Мы увязали расчетный выход древесной зелени, приходящийся на 1 м³ заготовленной древесины, с возможным объемом заготовки древесины. При использовании в качестве регламентирующего норматива лесосеки равномерного пользования он будет равен 1 млн. т

Основные (97%) потери ликвидной древесины происходят на лесосеках и верхних складах. Оставшиеся три процента можно отнести к потерям по дороге, забытую древесину на удаленных складах, заготовленную в зимний период и не вывезенную в результате распутицы лесных дорог. Вывозка сортиментами позволяет довозить до нижнего склада практически всю деловую древесину.

Сегодня во всех районах без исключения плечо вывозки превышает 100-й км рубеж. Экономически целесообразная вывозка производственных отходов, допускаемых ГОСТ возможна, но только в переработанном в конкретный вид продукции.

В связи с остановкой в Дальневосточном регионе производств «большой химии» потребность в технологической щепе в ближайшие годы не «просматривается», а транспортные расходы не позволяют отнести это направление сегодня к перспективным и прибыльным. В настоящем разделе рассматриваются общие принципы технологической цепочки производства топливной щепы - основного вида древесного промышленного топлива.

Древесное топливо, полученное путем разрушения сырья с помощью ножеобразного инструмента. Имеет кускообразную форму с относительно чистой поверхностью среза и довольно одинаковый размер кусков. Большая часть материала имеет размер 5 -50 мм.

Топливные опилки

Получаются главным образом как побочный продукт при пилении. Имеют размер частиц от 1 до 5 мм.

Топливные брикеты

Облагороженное древесное топливо, полученное путем прессования хорошо размельченного древесного сырья. Размельчение сырья может достигаться путем дробления, размола и т.п., после чего материал прессуется чаще всего в поршневых прессах в цилиндры или параллелограммы диаметром и длиной, превышающими 25 мм.

Топливные таблетки

Производятся аналогичным способом, что и брикеты, имеют преимущественно цилиндрическую форму с диаметром менее 25 мм, формируются с помощью матричных прессов

Топливный порошок

Получается путем сушки и размола топлива, так что большая часть частиц имеет размер меньше, чем 1 мм.

Древесное топливо делится на два вида:

- первичное, полученное на лесозаготовках;

- вторичное - древесное сырье, которое ранее использовалось в других целях (рейки, ящичная тара, отходы от строительства и др.).

По способу производства и форме древесное топливо может быть необлагороженное и облагороженное.

К необлагороженному древесному топливу можно отнести: топливные дрова, топливную щепу, стружку, опилки, отходы после раскряжевки и лесопиления.

К облагороженному - топливные брикеты, таблетки, гранулы, пелетты, древесный порошок.

В описании приводится технология производства основного необлагороженного вида древесного топлива - топливной щепы (облагороженые виды топлива приводятся в технологии «Брикетирование»).

Улучшение использования древесной биомассы, вовлечение в переработку низкокачественной, малоценной древесины, порубочных остатков, отходов лесозаготовок и переработки древесины является весьма актуальной задачей. Часть сырья может быть использована без предварительной подготовки, другая - требует предварительного измельчения.

Для измельчения древесного сырья, производства щепы основным оборудованием являются рубильные машины.

В соответствии с видом сырья, подвергаемого рубке на щепу, разработаны различные рубильные машины, отличающиеся такими признаками, как мобильность, тип рабочего органа, вид и число используемого режущего инструмента, способ и направление подачи древесного сырья, форма загрузочных устройств, способ отбора щепы, вид энергии, используемой для привода рабочего органа.

По признаку мобильности рубильные машины делятся на стационарные и передвижные.

По схемам механизма резания рубильные машины можно разделить на три основных класса - дисковые, барабанные и конические.

В связи с тем, что древесное сырье, предназначенное для переработки на щепу, различается по размеру и качеству в широких пределах, применяются и соответствующие рубильные машины.

Для производства щепы из низкокачественной древесины (в круглом или колотом виде) в леспромхозах используют стационарные дисковые рубильные машины с наклонным патроном типа МРН-10, МРН-20, МРН-30, МРН-40-1. Эти машины входят в состав установок производства щепы (УПЩ).В связи с тем, что низкокачественное древесное сырье имеет значительный диаметр (комлевая часть хлыста), оно подвергается раскалыванию, чтобы снизить его размеры до 200-300 мм. Для рубки древесины диаметром до 300 мм применяют машины типа МРН-40-1. Для снижения трудозатрат при производстве щепы создана многорезцовая рубильная машина с горизонтальным патроном и наклонным диском, позволяющим рубить на щепу бревна и даже хлысты с максимальным диаметром до 800 мм. К таким машинам относится серийная рубильная машина типа МРР8-50ГН, с нижним выбросом щепы.

Барабанные рубильные машины типа ДУ-2АМ и ЛО-56 используют для производства щепы для древесностружечных и древесноволокнистых плит, а также для выработки топливной щепы. Для измельчения различных отщепов, крупной щепы, коры и других древесных отходов применяются специальные рубильные машины-дезинтеграторы, измельчители, мельницы. Конструкции этих машин основаны на резании древесины (рубке), и тогда они схожи с дисковыми или барабанными машинами для рубки древесины, но со специальным патроном, оснащенным подающим механизмом, или на ударном воздействии (молотковые дробилки).

Имеется ряд отечественных и импортных передвижных рубильных машин для работы на лесосеке. Самоходная рубильная установка ЛО-63А создана на базе трактора ТБ-1 и предназначена для переработки на щепу тонкомерных деревьев, вершин, толстых веток в условиях лесосеки. Рубильная машина смонтирована на раме трактора, загрузку машины сырьем осуществляет манипулятор. Подачу сырья к диску машины производят приводные подающие вальцы. Нарубленная щепа через верхний выброс направляется через щепопровод в контейнер (автомобиль-щеповоз). Производительность рубильной машины ЛО-63А составляет 10 м³ плотной массы при расчетном диаметре древесины 15 см. Мощность двигателя привода 61 кВт.

На базе бесчокерной трелевочной машины ЛП-18А создана самоходная рубильная установка ЛО-63Б, более мощная и производительная, чем ЛО-63А. Патрон и диск ЛО-63Б позволяют перерабатывать на щепу древесину до 25 см. Прицепная рубильная установка УРП-1 предназначена для измельчения хлыстов, вершин, крупных веток. Диаметр сырья не должен превышать 30 см, а длина 20 м.

Установка включает базовый колесный трактор Т-150К (с гидроманипулятором) и прицепную рубильную машину (на одноосном прицепе). Рубильная машина имеет наклонный диск с двумя ножами, горизонтальный патрон с подающими валками, кожух с щепопроводом для верхнего выброса щепы. Привод диска и валков осуществляется через кардан от распределительной коробки трактора. Производительность установки до 15 м3 плотной массы. Установка может работать на пункте погрузки лесоматериалов (верхний склад), где скапливается большое количество лесосечных отходов, на лесосеках, на лесовозных дорогах, на нижних складах и других местах скопления кусковых отходов древесины. Установка работает в паре с щеповозом или отсыпает щепу в контейнер.

Имеется целый ряд отечественных и импортных передвижных рубильных машин, имеющих в своем составе, как рубильную машину, так и съемный (или саморазгружающийся) контейнер, смонтированный на тракторе.

Стоимость дробления составляет значительную часть в затратах на производство щепы. В связи с этим большое значение имеет правильный выбор рубильной машины с точки зрения её производительности, лесохозяйственных требований и её стоимости.

При выборе типа рубильной машины необходимо учитывать следующие факторы:

* будет ли работать стационарная машина на лесном складе или на территории котельной;

* будет ли машина использоваться на местах погрузки, небольших складах или на лесосеке (вырубках);

* какой тип движителя следует использовать с учетом лесохозяйственных требований. Кроме рубильных машин в потоке могут быть установлены машины и механизмы для окорки древесины, колуны, устройства для сортировки щепы, средства для транспортировки сырья и щепы, механизмы для складирования, средства механизации и автоматизации процессов, учета и контроля продукции и др. Производство щепы на лесосеке. Включение в состав основного технологического процесса лесозаготовок на рубках главного и промежуточного пользования подпроцесса производства технологической щепы различного назначения из малоценной древесины и вторичного сырья способствует улучшению использования лесосечного фонда.

Производство технологической (топливной) щепы на лесосеке и технологический процесс, система машин на заготовке древесины взаимосвязаны. Основные направления при этом следующие:

* Валка деревьев - бензомоторными пилами, тривлевка - трелевочными тракторами с сортировкой по диаметрам: крупномерные - к сучкорезной машине, тонкомерные к передвижной рубильной машине.

* Передвижная рубильная машина, продвигаясь вдоль штабеля тонкомерных деревьев, при помощи манипулятора захватывает деревья за вершинную часть и направляет их в рубильную машину для измельчения. Вырабатываемая щепа загружается в сменные контейнеры, которыми комплектуются автощеповозы, при этом щепа может быть использована для производства плитных материалов и в качестве древесного биотоплива.

* Тонкомерные деревья перерабатываются на щепу по вышеописанной технологии.

* Крупномерная малоценная древесина заготавливается следующим образом. Валка и раскряжевка деревьев на отрезки производится бензиномоторной пилой; форвардером отрезки перемещаются к сучкорезно-окорочной машине; щепа производится на передвижной рубильной машине, впоследствии может быть использована на ЦБК или котельной.

* Разработка лесосеки производится в два приема. В первый прием заготавливается малоценная, мелкая и фаутная древесина, трелюемая к рубильной машине. На трелевке могут быть использованы малогабаритные трелевочные тракторы. Во второй прием заготавливаются оставшиеся деревья.

* Заготовка леса производится с подсортировкой, один из компонентов трелюется к рубильной машине, второй к сучкорезной.

* Производство щепы - на верхнем складе у сучкорезной машины. Щепа используется как биотопливо.

* Производство щепы на вырубках - из валов (куч), образовавшихся после очистки лесосеки.

Для производства щепы в условиях лесосеки в настоящее время могут быть использованы следующие технологические процессы и системы машин.

1. Валка и пакетирование тонкомерных деревьев - ЛП-17А; сбор и подвозка сырья к месту переработки на щепу - погрузочно-транспортная машина ЛТ-168; переработка сырья на щепу - передвижная рубильная машина-УРП-1; вывозка щепы - контейнерный автопоезд ТМ-12.

2. Сбор и подвозка лесосечных отходов к месту переработки на щепу - ЛТ-168; переработка лесосечных отходов на щепу - УРП-1; вывозка щепы - контейнерный автопоезд ТМ - 12.

Из зарубежных рубильных машин представляет интерес Еdsbg, производимой в Швеции. Рубильная машина монтируется на тракторе и приводится в действие через вал отбора мощности. Размер приемного окна 22x25 см. Подача сырья на загрузочный транспортер ручная. На диске установлено 4 ножа. Производительность 10-15 пл. м3/час. Длина щепы по волокнам 5-12 мм.

Производство щепы на лесосеке имеет ряд недостатков:

- необходимость привлечения дополнительного числа рабочих для работы в лесу;

- влияние погодных условий;

- более высокие эксплуатационные расходы по сравнению с затратами на обслуживание стационарного оборудования.

Процесс производства щепы на лесосеке из малоценных пород, кустарника и отходов лесозаготовок должен органически вплетаться в существующие процессы лесозаготовок. Более эффективным является производство щепы на предприятиях, применяющих вывозку леса в хлыстах и на лесосеках, разрабатываемых без сохранения подроста.

При транспортировке щепы или порубочных остатков невозможно использовать полностью грузоподъемность транспортных средств. В процессе транспортировки груз уплотняется. В зависимости от расстояния перевозки и вида груза могут быть использованы несколько типов транспортных средств. На небольшие расстояния щепу и порубочные остатки можно перевозить трактором с прицепом, при дальних перевозках используются автомобили с прицепом. Объем груза зависит от типа машины, емкости кузова и прицепа.

Щепа характеризуется весьма разнообразными показателями в зависимости от влажности, породы, способа загрузки и т.д. Щепу учитывают в кубических метрах плотной массы. Средняя насыпная масса щепы принимается равной 0,3 т/м3.

Производство угля древесного

Ежегодно при заготовках древесины в Хабаровском крае образуется масса лесосечных отходов, которые в силу различных причин в настоящее время в подавляющем большинстве случаев остаются в лесу. Основными причинами не использования этого ресурса, существующими в Хабаровском крае, являются возросшие расходы по транспортировке (среднее плечо вывоза составляет 100 км) и исторически сложившееся отсутствие промыслов по переработке лесосечных отходов непосредственно на местах лесозаготовок. Специалистов этого профиля не готовит ни одно учебное учреждение края. В тоже время в лесных районах в России (центральный, северо-западный, уральский регионы) издавна существовала культура углевыжигания, смолокурения, пихтоварения и т.д. Эти виды деятельности носили характер семейного подряда, производя продукты как для внутреннего потребления, так и для экспорта, принося значительный доход. Одним из таких продуктов является древесный уголь. Производство этого ценного продукта,

используемого с большой эффективностью во многих отраслях хозяйства для энергетических и химических целей, резко сократилось (в России в целом с 300 тыс. т до 50…60 тыс. т). В одном же из огромных лесных регионов - Хабаровском крае производство древесного угля практически не культивировалось. Это объясняется имевшей право быть ставкой на более глубокое и промышленно-объёмное производство целлюлозы, бумаги и на получение энергии с использованием водных ресурсов и ископаемого топлива. С обострением положения в энергетике, возрастанием цен на топливо, на транспортные перевозки, а также исчезновением в Хабаровском крае целлюлозных заводов вопрос с использованием древесины, бросаемой на лесосеках, для углевыжигания становится в на-стоящее время чрезвычайно актуальным, с целью производства древесного угля, как теплоносителя, и сырья для последующего передела, как ценного продукта для экспорта, а также для решения вопросов социальных: занятости населения и энергообеспечения лесных посёлков.

Спрос на древесный уголь в мире постоянно возрастает, производство его в мире оценивается в 9 млн. т в год. На внутреннем рынке России появился уголь, производимый в странах Европы, АТР, США и Канады. Потребность в древесном угле традиционно развито в странах АТР и Европы, где на душу населения потребляется более 20 кг в год. В России сейчас этот показатель оценивается в 50 грамм.

Требования к сырью регламентируются соответствующими ГОСТ и техническими условиями. Основной из них: ГОСТ 24260-80.

Для пиролиза и углевыжигания используются круглые поленья, сучья толщиной от 3 до 14 см, длиной более 0,75 м. Более крупные поленья раскалываются так, чтобы длинная линия раскола не превышала 20 см. Допускается гниль ядровая и заболонная размером 15% от площади торца в круглых и 3% в колотых поленьях.

Применяются следующие породы древесины: берёза, бук, ясень, граб, ильм, вяз, дуб, клён, осина, ольха, липа, тополь, ива, сосна, ель, кедр, пихта, лиственница.

Сырьё применяется как в коре, так и без коры в воздушно сухом состоянии (до 25% влажности), полусухом (влажность от 26 до 50%) и сыром состоянии (влажность более 50%). Для увеличения выхода продукта при углежжении желательно использовать сырьё с одинаковой влажностью в пределах одной садки.

Существуют и другие регламентирующие документы для углей специального назначения.

Продуктами углежжения являются твердая фаза (уголь древесный, смолы), жидкая, фаза (жижка) и парогаз. Все они имеют свои свойства и области использования:

* уголь древесный, ГОСТ 7657-84 марок А, Б, В;

* уголь древесный дроблёный фракционированный, фракция 4 - 12 мм ТУ 13-4000177-189;

* уголь древесный нефракционированный, фракция < 12 мм, ТУ 13-4000177-86-85;

* уголь древесный костровой, ОСТ 56-51-81, для бытовых и производственных целей;

* уголь древесный для дымного пороха, ОСТ 84-2281-86;

* карбюризатор древесно-угольный, ГОСТ 2407-83;

* брикеты древесно-угольные.

Уголь древесный применяется в чёрной и цветной металлургии, при производстве кристаллического кремния, в качестве бытового топлива, в сельском хозяйстве для структурирования и удобрения почв, в птицеводстве и животноводстве.

Продукты из жижки:

* жижка - важнейший продукт, содержащий более 180 веществ, наиболее часто используется для получения коптильных препаратов;

* минх - кубовой остаток при выпаривании-коптильный препарат;

* вахтоль-конденсат соковых паров-коптильный препарат;

* вахтоль-1, бидистиллят, коптильный концентрат.

Продукты из парогаза.

Жидкий дым - водный экстракт продуктов пиролиза, используется для изготовления коптильных и дубильных препаратов.

Размещено на Allbest.ru