Предложения по повышению эффективности древесно-подготовительного производства ОАО "СЦБК"

Размещено на http://www.allbest.ru/

36

Введение

Из-за отсутствия на Соломбальском ЦБК окорочной установки перед рубительной машиной «Раума 12-3000» и не достаточной окорке при рубке древесины на машине «Могбарк 2755» в щепе присутствуют большое количество коры. В коре содержится большое количество минеральных включений, что усложняет работу рубительной машины и оборудования варочного цеха.

В связи с перебоями с поставками на Соломбальский ЦБК щепы с лесопильных заводов появляется необходимость самим закупать лесоматериалы, окуривать и рубить древесину потому что отсутствие сырья приведет к остановке всего комбината, что не допустимо.

Производительность по рубке небольшая и составляет в среднем 600 пл.м в смену, а при небольших мощностях целесообразно использовать окорку в бункерной окорочной машине, которая может вписаться в линию подачи балансов в рубительную машину «Раума-Репола».

Соломбальский ЦБК закупает древесину хвойных пород(ель, сосна) диаметром бревен от 100 до 700 мм, длиной от 4 до 6 м. Из-за отсутствия окорки на рубительной машине «Раума D-ЗООО» количество коры в собственной щепе в среднем составляет 7,8%.

По временному положению Соломбальского ЦБК допускается применение на варку щепы с содержанием коры до 10 %. Применение окорки позволит уменьшить содержание коры в собственной щепе до 3%. При смешивании собственной и привозной щепы, перед подачей ее в варочный котел можно добиться снижения содержания коры в щепе с 3 до 2,5% тем самым понизить расход щелочи на варку с 351,7 до 347,8 кг/т. и продлить работу оборудования, которое подвергается повышенному износу из за повышенного содержания примесей. К этому оборудованию относятся ножи на рубительной машины, сита варочных установок, которые будут меньше забиваться посторонними примесями и продлевается срок службы сеток на пресспатах сушильного цеха.

С применением окорки на СЦБК так же мы экономим на закупке коры для переработки их в ТЭЦ-1, так как количество получаемой коры при 50% влажности составит 3,6 т/ч. или 5 пл м3/ч. Потребность в коре ТЭЦ -1 составляет 35 пл м3/ч.

При определении экономической эффективности проекта определили ориентировочные капитальные вложения, затраты на эксплуатацию, амортизацию и текущие ремонты. Также определили годовую экономию связанную с меньшим расходом кислоты на варку и срок окупаемости.

1. Технология и оборудование древесно-подготовительного производства ОАО «СЦБК»

1.1 Общая характеристика производства

Цех лесная биржа сырья предназначен: для приемки технологической щепы и подачи её в производство; для приемки хвойных балансов, переработки их в технологическую щепу с подачей её на открытый склад.

Технологическая щепа поступает: автомобильным транспортом через автовесы в узел разгрузки; железнодорожным транспортом через узел разгрузки; ленточным транспортером от ОАО «Соломбальский ЛДК» путем пересыпа на ленточный транспортер № 12, где взвешивается на ленточных весах. Балансы поступают: автомобильным и железнодорожным транспортом; водным транспортом - баржами и в плотах в цех приемки балансов, где перегружаются в автомашины и перевозятся на склад цеха лесная биржа сырья. Объемы поступающего древесного сырья и производимой продукции приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Объемы поступающего древесного сырья и производимой продукции с 2002 по 2006 год [ 1]

Показатели	2002	2003	2004	2005	2006
Поставка балансов, м3	311000	437000	510000	410000	400000
Привозная щепа, м3	765000	671000	570000	725000	595000
Щепа собственной рубки, м3:	302000	405000	418000	378000	368000
- от «Морбарк», м3	203000	279000	264000	241000	196000
- от «Раума», м3	99000	126000	154000	137000	172000
Щепа от «СЛДК», м3	188000	174000	225000	238000	187000
Варка целлюлозы, тонн	215000	212000	233000	232000	195000

Продукцией цеха лесная биржа сырья является сортированная технологическая щепа сосновой и еловой пород из отходов лесопиления и лесозаготовок и щепа собственной рубки, выработанная из хвойных балансов.

Производительность щепы собственной рубки небольшая и составляет в среднем 600 пл.м3 в смену. Всего на варку необходимо 3500 пл. м3 в смену.

Часть щепы через станцию сортирования и буферные емкости № 1,2,3,4 подается в производство, остальная щепа поступает на открытый склад кучевого хранения щепы вместимостью 66 тыс. пл. м3.

Сортирование щепы производится на двух потоках плоских сортировок СЩ-120. Запас технологической щепы создается в четырех буферных емкостях, объем каждой 900 пл.м3.

В состав цеха лесная биржа сырья входит участок рубки балансов (ДПЦ), который предназначен для приемки, хранения и переработки хвойных балансов на технологическую щепу. Разгрузка балансов, укладка в штабеля и подача на рубку производится двумя лесопогрузчиками типа SISU «Валмет», краном ЛТ-62 и краном «Коне». Проектная вместимость временной биржи балансов составляет 4000 пл. м .

Рубка балансов на технологическую щепу производится на рубительной машине «Раума 12-3000», Финляндия (далее «Раума») и окорочно-рубительном комплексе фирмы «Морбарк» модели 2755, заводской № 83, США (далее «Морбарк»).

Проектная производительность:

- рубительная машина «Раума» - 400000 пл.м3 щепы в год или 300 (30...50)* м7ч;

- ОРК «Морбарк» - 450000 пл.м3 щепы в год или 80 (45...50)* м3/ч. * Значение в скобках - фактическая производительность. Технологическая щепа из неокоренных балансов после рубительной машины «Раума» ленточным транспортером подается на открытый склад щепы, откуда периодически подается на сортирование. Отсортированная технологическая щепа собственной рубки с повышенным содержанием коры направляется в буферную емкость, откуда на периодическую варку или, по согласованию с диспетчером комбината, подмешивается к привозной щепе или собственной от окорочно-рубительного комплекса «Морбарк» по наличию в щепе коры (не более 3 %) на транспортере загрузки в варочный аппарат «Камюр» для подачи на непрерывную варку.

На окорочно-рубительном комплексе фирмы «Морбарк» происходит сухая окорка балансов и рубка их на технологическую щепу. Выходящая из окорочно-рубительного комплекса «Морбарк» технологическая щепа переталкивается бульдозерами на открытый склад щепы в отдельную кучу № 4. Кора от окорочно-рубительного комплекса вывозится на отдельную площадку для временного хранения в куче.

1.2 Характеристика и требования к древесине

Приемка балансов производится согласно ГОСТ 2292-88 «Лесоматериалы круглые. Маркировка, сортировка, транспортирование, методы измерения и учета», ОСТ 13-43-79 «Лесоматериалы круглые. Геометрический метод определения объема и оценка качества лесоматериалов, погруженных в вагоны и автомобили». Оценка качества и определение количества поступивших балансов геометрическим методом, с переводом в плотные м , производится по каждой транспортной единице.

При несоответствии количества и качества балансов, указанных в сопроводительных документах, производится разгрузка балансов в отдельную кучу для поштучного определения количества и качества. Остальные балансы разгружаются в общий штабель или подаются непосредственно в рубку.

Приемка балансов в судах производится в соответствии с ГОСТ 13-208-86 «Лесоматериалы круглые. Геометрический метод определения объема и оценка качества при поставке в судах». Определяется суммарный геометрический объем штабелей, находящихся на судне, и устанавливается переводной коэффициент. Лесоматериалы, поступившие в плотах, принимаются предварительно и окончательно. Предварительная приемка производится путем определения количества фактически поступивших пучков древесины на соответствие сопроводительным документам. Производиться выборка пучков для последующего определения среднего объема пучка. Окончательная приемка древесины, поступившей в плотах, производиться после определения среднего объема пучка.

1.3 Технологическая схема древесно-подготовительного производства

Технологическая схема древесно-подготовительного производства ОАО «СЦБК» показана на рисунке 1. Рубка балансов на технологическую щепу без окорки производится на рубительной машине «Раума» по следующей схеме.

Подача балансов на приемно-раскатный стол осуществляется лесопогрузчиками SISU. С приемно-раскатного стола балансы через транспортер слешерной установки (пилы не установлены), ленточным и цепным транспортерами подается в рубительную машину «Раума», где производиться рубка балансов в технологическую щепу. Для извлечения металлических предметов на ленточном транспортере установлен металлоискатель. После рубительной машины щепа через циклон подается на ленточный транспортер - А 12. С ленточного транспортера щепа ссыпается в кучу в конце транспортера - А 12, расположенную на расстоянии 60 м от загрузочных окон ленточного транспортера № 7 подземной галереи. После обмера кучи щепа собственной рубки переталкивается бульдозером к загрузочным окнам в кучу № 3 открытого склада. Щепа собственной рубки из неокоренных балансов периодически, в зависимости от расхода на варку, подается на сортирование с открытого склада из кучи № 3. Отсортированная технологическая щепа собственной рубки направляется в буферную емкость № 1, откуда подается на периодическую варку или по согласованию с диспетчером комбината подмешивается к привозной щепе по наличию коры (не более 3%) на транспортере загрузки в/а «Камюр» для подачи на непрерывную варку. Подвозка балансов со склада хранения к окорочно-рубительному комплексу «Морбарк» осуществляется лесопогрузчиком SISU или непосредственно автолесовозами. Пучок баланса захватывается грейфером погрузчика «Morlift» ОРК «Морбарк» и укладывается на желобчатый конвейер загрузочной системы комплекса. Балансы транспортируются к загрузочному окну и подающими валиками направляются в окаривающий механизм. Сухая окорка балансов осуществляется с помощью трех цеповых окорочных барабанов. Далее окоренные балансы проходят в узел рубки - 4-х ножевую 83-х дюймовую рубительную машину. Полученная щепа по разгрузочному желобу ссыпается в кучу рядом с окорочно-рубительным комплексом и далее переталкивается бульдозерами на открытый склад щепы в кучу № 4. Кора по цеповому конвейеру системы разгрузки отходов ссыпается в автомашину и вывозится на склад временного хранения коры для его дальнейшего использования.

Технологическая щепа, поступающая автомобильным, железнодорожным, и ленточным транспортером от ОАО «Соломбальский ЛДК» принимается весовым методами согласно ОСТ 13-74-79 « Щепа технологическая. Методы учета и измерения», ГОСТ 15815-83 «Щепа технологическая. Технические условия» и договоров заключенных с поставщиками.

Взвешивание автомашин производится на автомобильных весах ВАЭ 60-18-10 с пределом взвешивания до 60 т. Скорость движения автотранспорта ограничена до 5км/ч. Взвешивание технологической щепы от ОАО «Соломбальский ЛДК» производится на конвейерных весах WB-910, установленных на ленточном транспортере № 12. Сверка показаний весов производится не реже 1 раза в квартал.

После взвешивания и контроля качества, технологическая щепа принимается в производство или на открытый склад для хранения.

Разгрузка полувагонов со щепой, поступивших по железной дороге и с причала, производится после замеров на станции разгрузки по четырем пластинчатым транспортерам. В зимнее время разгрузка смерзшейся щепы из полувагонов производится с применением бурорыхлительной установки БРУ-120Щ.

Приемка щепы на открытый склад осуществляется через приемный бункер, и пять пластинчатых транспортеров с пересыпом на ленточный транспортер № 4 и ленточные транспортеры № 7-а и 8-а надземной галереи с помощью плужкового сбрасывателя.

Технологическая щепа складируется в 4 кучи. В кучи № 1,2 складируется привозная щепа, в кучу № 3 складируется технологическая щепа собственной рубки от РМ «Раума», а в кучу № 4 складируется технологическая щепа собственной рубки от ОРК «Морбарк». Подача технологической щепы производится согласно технологической схеме с открытого склада через загрузочные окна на транспортеры № 7,8 подземной галереи. При помощи погрузчика щепа подается на загрузочные окна порциями, а бульдозер в это время производит наталкивание щепы с верхней площадки кучи к месту работы погрузчика. Для выполнения необходимого объема работ по формированию куч щепы на площадках открытого склада и для подачи щепы в производство (расформирования куч щепы, срок хранения которых истекает) на складе должна работать техника (бульдозеры, погрузчик), согласно технологической карте.

Подача щепы с открытого склада на сортирование осуществляется через загрузочные окна по тракту подачи подземными транспортерами № 8,7,6,5. Сортирование щепы производится на плоских сортировках модели СЩ-120 из 2-х потоков по 5 сортировок. Щепа на сортировки подается цепными конвейерами сплошного волочения. При сортировании щепа разделяется на 3 фракции: крупная, нормальная и отсев.

Крупная фракция щепы по ленточному транспортеру направляется в рубительную машину-дезинтегратор марки ДЗН-02 для дополнительного измельчения и через циклон поступает на сортировку № 5-а. Отсев от сортирования по транспортеру направляется в бункер для отсева и по мере накопления разгружается в автомашину «Камаз» и отвозится на сжигание или на открытый склад для хранения.

Отсортированная технологическая щепа по ленточному транспортеру № 20 и реверсивному ленточному конвейеру РЛК № 19 поступает в одну из четырех буферных емкостей. В буферные емкости № 2 и 4 в основном поступает привозная щепа. Технологическая щепа собственной рубки подается на сортирование по ленточному конвейеру ЛК № 7 и направляется: щепа от РМ «Раума» в основном в буферную емкость № 1 , откуда подается на поток периодической варки и (или) подмешивается к привозной щепе, поступающей на поток непрерывной варки, а щепа от ОРК «Морбарк» чаще всего в буферную емкость № 3, откуда подмешивается к привозной щепе, поступающей на поток непрерывной варки. В случае отсутствия щепы собственной рубки от РМ «Раума» в буферную емкость № 1 подается щепа от ОРК «Морбарк». Из буферных емкостей щепа выбирается с помощью тарельчатых питателей (щепа собственной рубки равномерно подмешивается к привозной щепе), установленных в нижней части конуса каждой буферной емкости. В целях улучшения качества и расширения рынка сбыта при выработке целлюлозы для изготовления цементно-волокнистых материалов в производство подается щепа из отходов лесопиления (кучи № 1,2), т.к. длина целлюлозного волокна из этой щепы больше, чем из щепы, выработанной из балансов. В период выработки целлюлозы для ЦВМ загрузка котлов производится в основном привозной щепой из буферных емкостей № 2 и 4. Наилучшие результаты по качеству целлюлозы для ЦВМ достигаются при использовании щепы из сосновой древесины.

После буферных емкостей технологическая щепа двумя потоками подается на варку:

питатели № 1,2, ленточный конвейер № 11, ленточный конвейер № 10, ленточный конвейер № 9;

питатели № 3,4, ленточный конвейер № 17, ленточный конвейер № 16, ленточный конвейер №15.

Технологическая щепа от ОАО «Соломбальский ЛДК» поступает по ленточному конвейеру № 12, на котором установлены конвейерные весы, на ленточный конвейер № 16. При останове в/а «Камюр» технологическая щепа от ОАО «Соломбальский ЛДК» принимается через ленточный конвейер № 13 и перевозится на открытый склад щепы автомашинами. Показания счетчика конвейерных лент и лесопильного производства ОАО «Соломбальский ЛДК» записываются в отдельный журнал.

Объем подачи щепы в буферные емкости регулируется сортировщиком щепы в зависимости от расхода и наличия воронки. В зимнее время уровни щепы в буферных емкостях не должны превышать конуса, во избежание зависания щепы.

Производительность буферной емкости (расход щепы на варку) регулируется положением шибера тарельчатого питателя емкости и высотой подъема стакана над питателем (буферная емкость № 2). Регулировку производит бункеровщик буферного склада в зависимости от расхода щепы на варку.

1.4 Недостатки существующей технологии производства щепы

Основными недостатками существующей технологии производства щепы на ОАО «СЦБК» являются устаревшее, изношенное импортное оборудование, а также отсутствие окорки балансовой древесины перед рубительной машиной «Раума», низкая производительность производства щепы собственной рубки. Щепа для целлюлозно-бумажного производства требует обязательной предварительной окорки древесного сырья и удаления гнили. Нормы допуска коры и гнили в процентах по массе к щепе указаны в ГОСТ 15815-83. В целлюлозно-бумажном производстве необходимость очистки древесины от коры обусловлена тем обстоятельством, что кора, содержащая большое количество окрашивающих элементов и продуктов распада, усложняет и удорожает технологический процесс варки и ухудшает качество продукции. Недостаточно отработан технологический процесс подачи древесины в рубительную машину «Раума». На приемно-раскаточном столе посредством взаимодействия древесины со звеньями цепи производится раскатка балансов, но наличие цепей, шарнирных соединений, работающих в тяжелых условиях, приводит к их износу и как следствие этого - обрыву. Кроме этого в процессе раскатки возможны перекосы балансов, что требует постоянного контроля со стороны оператора. Также отсутствует оборудование для размораживания балансовой древесины в зимний период перед окорочно-рубительным комплексом «Морбарк». Ведь силы сцепления коры с мерзлой древесиной в 7-8 раз больше, чем у свежесрубленной. Поэтому зимой при окорке увеличиваются потери древесины до 20-25%, а производительность падает в 2-3 раза.

Еще следует отметить тот факт, что на «Соломбальском ЦБК» применяют сульфатный способ варки, поэтому щепа по своим размерам должна быть одинакова. Отсюда следует недостаток - это неравномерный состав щепы. При варке щепы, имеющей различную толщину, получается целлюлоза низкого качества. Это объясняется тем, что при слишком тонкой щепе получается переваренная целлюлоза с пониженными показателями прочности, а при варке слишком толстой щепы получается большое количество непровара. Поэтому массе к щепе указаны в ГОСТ 15815-83. В целлюлозно-бумажном производстве необходимость очистки древесины от коры обусловлена тем обстоятельством, что кора, содержащая большое количество окрашивающих элементов и продуктов распада, усложняет и удорожает технологический процесс варки и ухудшает качество продукции. Недостаточно отработан технологический процесс подачи древесины в рубительную машину «Раума». На приемно-раскаточном столе посредством взаимодействия древесины со звеньями цепи производится раскатка балансов, но наличие цепей, шарнирных соединений, работающих в тяжелых условиях, приводит к их износу и как следствие этого - обрыву. Кроме этого в процессе раскатки возможны перекосы балансов, что требует постоянного контроля со стороны оператора. Также отсутствует оборудование для размораживания балансовой древесины в зимний период перед окорочно-рубительным комплексом «Морбарк». Ведь силы сцепления коры с мерзлой древесиной в 7-8 раз больше, чем у свежесрубленной. Поэтому зимой при окорке увеличиваются потери древесины до 20-25%, а производительность падает в 2-3 раза.

Еще следует отметить тот факт, что на «Соломбальском ЦБК» применяют сульфатный способ варки, поэтому щепа по своим размерам должна быть одинакова. Отсюда следует недостаток - это неравномерный состав щепы. При варке щепы, имеющей различную толщину, получается целлюлоза низкого качества. Это объясняется тем, что при слишком тонкой щепе получается переваренная целлюлоза с пониженными показателями прочности, а при варке слишком толстой щепы получается большое количество непровара. Поэтому щепа должна быть как можно больше равномерной по толщине и иметь несколько меньшую длину. Если исходить из скорости пропитки, то идеальная щепа должна быть возможно меньших размеров. Чем короче и тоньше щепа, тем скорее пропитывается она варочным раствором, быстрее варится и требует меньшего расхода тепла. Однако получение мелкой щепы неизбежно. Связано это с повышенной деформацией древесины и образованием в процессе рубки большого количества мелкого волокна и опилок, отрицательно влияющих на выход и прочностные показатели целлюлозы. К недостатку сортировочного отделения можно отнести слишком большую запыленность.

Также к недостаткам следует отнести большие затраты денежных средств на закупку привозного древесного сырья. Тем более с каждым годом сокращаются поставки привозной щепы на предприятие. Так как оборудование для производства щепы на ОАО «СЦБК» в основном импортное, то требуются дополнительные денежные средства на приобретение запасных частей из-за рубежа. Все это негативно влияет на экономическую стабильность предприятия.

1.5 Выводы и рекомендации по устранению недостатков

Исходя из вышеуказанных недостатков производства щепы на ОАО «СЦБК» можно сделать несколько выводов и рекомендаций по улучшению технологии производства щепы. Во-первых, так как в последние годы объемы поставок щепы на комбинат снижаются (с 936000 м3 в 2000-м году до 595000 м3 в 2006-м), то «Соломбальскому ЦБК» необходимо собственное производство технологической щепы -- конечно, при условии бесперебойного снабжения комбината балансами. Таким образом, на «Соломбальском ЦБК» необходимо произвести реконструкцию древесно-биржевого производства. Реконструкция древесно-биржевого производства позволит заменить устаревшее, изношенное оборудование на современное оборудование, а также повысить производительность производства щепы собственной рубки особенно в зимнее время за счет нового оборудования.

Во-вторых, для подготовки древесины к дальнейшей переработке на комбинате, а именно в цехе лесная биржа сырья, необходим процесс окорки древесины. В настоящее время наиболее целесообразно проводить окорку древесины сухим способом. От организации данного процесса будут зависят не только качественные показатели исходного сырья, т. е. технологической щепы, но и выходные показатели готовой целлюлозы, а также технологическая схема лесобиржевого производства. Осуществление сухой окорки по сравнению с мокрой позволит ликвидировать водоочистные сооружения и короотжимные участки древесно-подготовительного производства, тем самым упростить эксплуатацию и ремонт оборудования, сократить численность работающих, облегчить утилизацию коры отходов древесины (сжигание), улучшить условия работы очистных сооружений и получить в конечном счете при внедрении этого способа большой экономический эффект.

В-третьих, одним из ключевых экономических факторов при производстве щепы должно стать сокращение объемов древесных отходов. Использование технологии сухой окорки древесины обеспечит сокращение объемов потребления воды, задействованной в производственном цикле, и будет способствовать экономии средств на промочистку воды. Все это должно повысить степень механизации и автоматизации труда, а также способствовать улучшению проведения мероприятий по охране окружающей среды и путей утилизации отходов.

В-четвертых, следует отметить, что оптимальной толщиной щепы для варки сульфатной целлюлозы большинство исследователей считают 2-4 мм, а размеры щепы по длине 15-20 мм. Напомним, что требования к щепе на «Соломбальском ЦБК» к размерам щепы находятся в пределах: по длине 15-25 мм, по толщине 2-6 мм. Но на существующих рубительных машинах невозможно получить равномерную толщину щепы. Это можно объяснить тем, что размер щепы по толщине не формируется рубительной машиной, а зависит от состояния измельчаемой древесины. Поэтому толщины щепы колеблется в очень широких пределах. В связи с этим для сульфатного процесса варки целлюлозы появляется или назревает необходимость создания машин для сортирования щепы по толщине. Такие сортировки в настоящее время находятся в стадии разработки. Также было бы целесообразно использовать полностью закрытые сортировки. Это позволило бы избежать пыли внутри сортировочного отделения.

Очень важным мероприятием является срок хранения щепы в кучах. Он должен быть выбран с таким расчетом, чтобы начавшиеся процессы порчи древесины не отразились на ее качестве в пределах, превышающих требования. При хранении щепы в кучах содержание летучих веществ в древесине хвойных пород быстро понижается и, как следствие этого, понижается выход сульфатного скипидара, понижаются показатели механической прочности небеленой сульфатной целлюлозы, особенно, сопротивление излому и раздиранию, на 15...20%. За первый месяц хранения содержание летучих продуктов в щепе и выход скипидара понижаются на 40...60%. После 4-х месяцев потери увеличиваются до 70...80%. После полугодового хранения щепы также увеличивается расход древесины на 8...10%.

Чтобы не допустить потерь выхода талового масла и скипидара, доставленную древесину необходимо перерабатывать сразу, минуя этап какого-либо хранения, или осуществлять хранение балансов в плотных штабелях в неокоренном виде. В летний период целесообразно организовать дождевание штабелей.

2. Анализ оборудования для окорки древесины

2.1 Основные способы окорки древесины

По характеру воздействия на балансы различают следующие основные способы окорки древесины:

Механический, основанный на удалении коры с древесины сдиранием различными затупленными инструментами. Снятие коры тупым коросъёмным инструментом осуществляется в кулачковых окорочных станках. Потери древесины невелики и составляют 0,5-1,0 %. Кулачковые станки имеют ограниченное применение в целлюлозно-бумажном производстве и больше используются на деревообрабатывающих предприятиях.

Фрикционный, при котором кора удаляется с древесины за счет, трения балансов друг о друга и о специальные поверхности окаривающей машины.

Гидравлический, где для удаления коры используется вода под большим давлением. Гидравлический способ основан на действии струи воды высокого давления на поверхность баланса. Гидравлический способ окорки реализован в разнообразных конструкциях гидравлических окорочных станков. Окорка струей воды при давлении 4,5-106 - 8-106 Па требует больших затрат энергии. Потери древесины составляют 1-2 %. Основными недостатками гидравлических станков являются: большой расход энергии и воды, загрязнение водоемов. В отечественной практике эти машины не применяются.

Ножевой, основанный на срезании коры специальными ножами. При ножевом способе вместе с корой удаляется часть древесины. В результате обеспечивается высокое качество окорки, но потери древесины достигают 5-20 %. Большие потери древесины являются основным недостатком, ограничивающим применение ножевого способа. В современном целлюлозно-бумажном производстве ножевые окорочные станки практически не применяются.

Кроме перечисленных способов эишериментально исследованы способы термокомпрессии и электрогилравлячесжяй. По способу термокомпрессии окуриваемая древесина подвергается давлению 6-10-7-10 Па в закрытой ёмкости, а затем давление мгновенно сбрасывается. В результате возникающего резкого перепада давлений внутри древесины и на поверхности баланса происходит отрыв коры от камбиального слоя. Электрогидравлический способ использует действие ударной волны, возникающей при высоковольтном разряде в воде.

Критериями для оценки способов окорки являются производительность, качество окорки, количество отходов полезной древесины, трудозатраты, расходы энергии и воды. Средние показатели способов окорки при равных условиях на целлюлозно-бумажных предприятиях приведены в таблице 4.

Таблица 4-Технико-экономические показатели различных способов окорки[21]

Показатели	Способы окорки
	механический	фрикционный	ножевой
Средняя производительность, м3/ч	20	40	15
Потери полезной древесины, %	1,8...2,5	1,8...3,5	12...16
Расход электроэнергии, кВт/м3	1,8	1,5...2,6	2
Расход воды, м3/пл. м3 древесины	-	3...6	-

В целлюлозно-бумажном производстве в настоящее время получил распространение фрикционный метод сухой окорки, основанный на использовании фрикционных свойств коры и различия физико-механических свойств коры и древесины. В связи с этим на качество окорки и производительность применяемого оборудования оказывают большое влияние состояние наружной поверхности коры, ее прочность, силы сцепления коры с древесиной и механическое взаимодействие бревен. На основе фрикционного метода окорки создан комплекс машин, предназначенных для длинномерной и короткомерной древесины.

2.2 Классификация машин для древесины

В соответствии с рассмотренными основными способами окорки древесины, машины для окорки по принципу работы подразделяются на скребковые (с тупым коросъемным инструментом), фрикционные, струйные и режущие. По числу одновременно обрабатываемых балансов различают машины индивидуальной и групповой окорки. Фрикционные и скребковые машины для окорки древесины - основной тип аппаратов для окорки древесины на целлюлозно-бумажных предприятиях. Они делятся на четыре типа:

окорочные барабаны периодического и непрерывного действия;

бункерные корообдирки;

туннельные корообдирки;

роторные окорочные станки.

Окорочный барабан представляет собой стальной полый цилиндр, расположенный горизонтально. Древесиной заполняют часть внутренней полости. При медленном вращении барабана вокруг горизонтальной оси балансы перекатываются внутри; кора разрушается и отделяется от древесины за счет трения и ударов балансов друг о друга и о стенки барабана. В свою очередь, окорочные барабаны классифицируют по конструктивным и функциональным признакам:

барабаны для коротья со свободным заполнением балансов

барабаны для длинника с параллельной укладкой

В окорочных барабанах для коротья балансами заполняют их на 1/2...2/3 объема и располагаются хаотично, постепенно перемещаясь вдоль барабана.

Барабаны для окорки длинника с параллельной укладкой применяются значительно реже, чем барабаны для коротья. В качестве примера рассмотрим окорочные барабаны фирмы KMW[19]. Барабан состоит из нескольких секций диаметром 3,8 м и длиной 10 м каждая, установленных друг за другом горизонтально. Число секций можно менять от 2 до 5, в зависимости от условий работы на конкретном предприятии. Каждая секция имеет самостоятельный привод. Окорка производится по сухому способу, с небольшой степенью заполнения древесиной и с увеличенной частотой вращения. Увеличение частоты вращения барабана повышает его производительность, но до определенного предела, при котором центробежная сила уравновешивается силой тяжести бревен и они перестают пересыпаться в барабане.

По способу интенсификации окорки окорочные барабаны относят, к одному из следующих типов:

барабаны мокрой окорки;

барабаны полусухой окорки;

барабаны сухой окорки;

комбинированные барабаны.

В барабанах мокрой окорки для интенсификации процесса используется горячая вода. Водой заполняется часть корпуса барабана. В некоторых конструкциях перфорированный барабан вращается в ванне, заполненной водой. Кора удаляется вместе с потоком воды и выходящими из барабана балансами. К недостаткам устройств этого типа относится: большой расход воды, относительно невысокая производительность.

Барабаны полусухой окорки разделены на две примерно равные части. Первая по ходу балансов глухая секция имеет сплошные стенки. Внутрь глухой секции подается горячая вода, удерживаемая благодаря круговым порогам по обоим краям секции. Увлажненные и размороженные (в зимний период) балансы с частично разрушенной корой поступают во вторую, окорочную секцию из профильных балок с закругленным выступом. Вода в эту секцию не подаётся. Кора проваливается через щели между балками в желоб под барабаном или на транспортер. Каждая секция опирается бандажами на катки и приводится во вращение от электродвигателя.

В барабанах сухой окорки для интенсификации механического разрушения коры применяются окорники. а также водяной пар или газообразный теплоноситель (например, горячий воздух). К достоинствам аппаратов этого типа относится: экономия волы, отсутствие загрязненных сточных вод, исключение из технологического потока операции обезвоживания коры. Окорники. установленные на внутренней поверхности корпуса барабана, способствуют разрушению и отделению гнили при переработке низкокачественного древесного сырья. Недостаток барабанов сухой окорки - резкое снижение производительности при переработке древесины с сухим камбиальным слоем (с влажностью менее 40 %), так как пар почти не увлажняет кору.

В комбинированных барабанах в зависимости от влажности сырья можно производить как сухую окорку с использованием пара, так и полусухую окорку, В первой, глухой секции барабана, составляющей до трети его длины, при необходимости производится увлажнение древесины, достаточное для осуществления эффективной окорки в перфорированных секциях.

В последнее время АО «Петрозаводскмаш» разработал целую гамму корообдирочных барабанов: двухсекционные КБ-420А, КБП-425А, КБ-530, КБП-530 и односекционные КБ-410Б, КБ-412Б, КБ-420Б (КБП-420Б), КБ-425Б (КБП-425Б), КБ-525Б и ЛТ-3.02.

Двухсекционные корообдирочные барабаны (рисунок 2) включают одну полностью перфорированную (открытую) и одну частично перфорированную (глухую) секции, две опорные и две опорно-упорные станции, два привода, устройство выпускное с гидроприводом или пневмоприводом затвора, стенку загрузочную, лотки для отвода отходов окорки и отсоса паропылевыделений и электрооборудование. Секции соосно устанавливаются на опорную и на опорно-упорную станции и приводятся во вращение от автономных приводов через зубчатый венец. В зависимости от направления вращения секции, по часовой стрелки или против часовой стрелки, барабаны могут изготавливаться левого (КБ) и правого (КБП) исполнении. Привод обеспечивает вращение секций с частотой 6 или 9 мин"1, в зависимости от требования заказчика.

Выпускное устройство с затвором обеспечивает регулирование степени заполнениями может обеспечить полное прекращение выгрузки древесины. Перфорированные зоны секций ограждены лотками закрытого типа.

1 - стенка загрузочная, 2 - секция открытая, 3 - секция глухая, 4 - станция опорная, 5 - устройство выпускное, 6 - установка бандажа, 7 - установка зубчатого венца, 8 - станция приводная, 9 - установка лотков отвода отходов окорки

Секция устанавливается с уклоном 1:150 на две опорно-упорные станции и приводится во вращение от двухсторонней приводной станции через зубчатый венец. По требованию заказчика, корообдирочные барабаны могут поставляться с постоянной или с регулируемой частотой вращения секции. Выпускное устройство с диагональным затвором обеспечивает регулирование степени заполнения секции и полное ее опорожнение при обслуживании и ремонте. Перфорированные зоны секции ограждены лотками закрытого типа.

Рисунок 3 - Односекционный корообдирочный барабан

1 - стенка загрузочная; 2 - станция приводная: 3 - установка зубчатого венца; 4 - секция;5 - установка лотков отвода отходов окорки; 6 - установка бандажа; 7 - станция опорная; 8 - устройство выпускное

Бункерные корообдирки представляют собой, как видно из названия, бункер, в котором балансы в виде коротья или длинника укладываются параллельно и с помощью различных приспособлений (кулачков, цепей, рифленых валов и др.), приводятся в движение друг относительно друга. Исследования работы бункерного окорочного агрегата, показали хорошие результаты, как по качеству окорки, так и по производительности. На отечественных предприятиях некоторое распространение имели бункерные установки фирм Торне, Оррмель, Хильбом. Валмет.

Средняя продолжительность цикла, включая загрузку бревен в бункер, окорку и выгрузку составляет 19,6 мин.

Процесс удаления коры у бункервого окорочного агрегата основан на взаимном трении окариваемых бревен при относительном их перемещении в бункере. Бункер металлический служит хтя размещения бревен при окорке. Он образован из двух торцевых, задней и наклонной (днища) стенок. Одна из боковых стенок передвижная. При помощи электротали она в зависимости от длины бревен устанавливается в нужное положение. На наклонном днище бункера установлен поперечный шестицепной транспортер, цепи которого снабжены кулачками-побудителями. Приводные туеры цепей закреплены на рабочем валу, который приводится во вращение от привода, состоящего из электродвигателя и редуктора. Холостые туеры транспортера свободно вращаются на отдельных осях. Натяжение цепей осуществляется за счет провисания ветвей. Заслонка удерживает бревна, в бункере во время их окорки. Удалению коры под бункером способствуют два скребковых транспортера. Для удобства монтажа и транспортировки узлы бункера выполнены разборными.

Одновременная окорка мелких (диаметром от 10 см) и крупных (диаметром до 50 см) бревен не ухудшает качества окорки и не вызывает поломки и порчи древесины.

Достоинствами БОА являются высокая производительность, надежность конструкции, возможность окуривать кривые бревна разных диаметров без разворота бревен вершинами до подачи их в окорочный агрегат, сохранение камбиального слоя древесины, исключение потерь древесины в виде стружки, простота и безопасность обслуживания.

При использовании бункерных окорочных машин для круглогодовой окорки подлежащий окорке баланс обычно подготавливают: размораживают или увлажняют кору горячей водой. Иногда этот процесс совмещают с окоркой, для чего в бункер машины подают горячую воду.

Производительность бункерных окорочных машин зависит главным образом от состояния коры на древесине. Большое значение на нее оказывает также емкость и форма бункера. Наилучшие результаты получаются при окорке сплавной древесины в глубоких. Вши ¦nil емкости бункерах. Поэтому бункерные окорочные машины значительно лучше и легче приспособить для окорки длинника нежели для коротья. неудобного для укладки в большие емкости.

При определении производительности бункерной окорочной машины исходят из продолжительности оборота цикла, который слагается из времени, необходимого на окорку, и вспомогательного, которое требуется на загрузку и разгрузку бункера, а также на транспортировку баланса.

К числу недостатков следует отнести: необходимость предварительной подсортировки древесины по длине и диаметру, относительно большую трудоемкость.

Туннельные корообдирки по конструкции похожи на окорочные барабаны. Нижняя часть неподвижного туннеля образована полукруглой решеткой, вмонтированной в бетонный фундамент, верхняя часть состоит из нескольких съемных полукруглых стальных плит. Под решеткой расположен желоб для сбора и удаления коры. Внутри туннеля вращается горизонтально расположенная конструкция цилиндрической формы из продольных балок-толкателей, скрепленных кольцевыми бандажами. Балансы подаются внутрь туннеля параллельно его оси. Окорка происходит за счет трения балансов друг о друга и о стенки туннеля. На отечественных предприятиях корообдирки этого типа распространения не получили.

Часть баланса, прошедшего фрикционную окорку, содержит остатки коры. При выработке высокосортной целлюлозы этот недоокоренный баланс отсортировывают на конвейере и возвращают на доокорку. Количество баланса, требующего доокорки, может составлять 10... 15 %.

Для поштучной окорки круглых лесоматериалов наибольшее распространение получили роторные станки. Установка ротора на специальном подшипнике допускает высокие скорости вращения, что вместе с возможностью расположения на роторе нескольких окорочных устройств обеспечивает сравнительно высокую производительность станков такого типа. подготовительный производство щепа окорка древесина

В роторных станках может примется любой из рассмотренных ниже окорочных инструментов: скребки, ножи, ножевые фрезы. Основными цементами роторных окорочных станков являются короснимающий и подающий механизмы. Короснимающий механизм состоит из ротора, имеющего угловую скорость 100...500 мин-1 и несущего на себе несколько окорочных инструментов (короснимателей), прижимаемых к поверхности бревна и вращающихся вокруг него. Коросниматели / рисунок 5 а) и б) сидят на осях 2, закрепленных на роторе 3. Окариваемый кряж 4, не вращаясь, проходит сквозь ротор. Коросниматели прижимаются к поверхности кряжа при помощи резиновых колец 5 или стальных пружин. Прижим короснимателей может также осуществляться при помощи гидро- и пневмоцилиндров. В некоторых типах роторных станков коросниматели прижимаются под действием центробежных сил, возникающих в противовесах, установленных на осях 2.

Рисунок 5 - Короснимающий механизм роторных окорочных станков

а, б - схемы короснимающего механизма с прижимом короснимателей резиновыми кольцами; в - схема взаимодействия короснимателя с кряжем при разводе.

Развод короснимателей и выход их на поверхность очередного кряжа происходит автоматически, причем каждый коросниматель разводится индивидуально независимо от других. Для этой цели служит специальный элемент короснимателя - разводная кромка 6. Она может иметь различную конфигурацию, но наиболее надежный развод обеспечивается, если в процессе выхода на поверхность кряжа коросниматель взаимодействует кромкой с торцом бревна. Для этого необходимо, чтобы разводная кромка на всем ее протяжении была наклонена от плоскости вращения ротора в направлении подачи бревна на некоторый угол у9 циии ш 5... 15° (рисунок 5 в). В исходном положении (рисунок 5 а) коросниматели сомкнуты и вращаются вместе с ротором. При нажатии торцом кряжа на коросниматель их разводные кромки врезаются в кромку торца и притормаживаются; вследствие этого коросниматели, поворачиваясь вокруг осей 2, разводятся и выходят на поверхность кряжа.

Качество окорки зависит от геометрических параметров скребка и силы прижима к поверхности кряжа. Рабочая часть скребка (рисунок 6 а и 6) обычно имеет форму клина с затупленной режущей кромкой. Угол заострения кулачка Р = 30...50°, радиус закругления режущей кромки р = 1...3 мм, длина контактной площадки (ширина скребка) Ъ- 25...60 мм. Радиус закругления оказывает существенное влияние на качество окорки. С уменьшением р улучшается окоряющая способность кулачка, но повышается опасность повреждения древесины. При окорке сплавной и свежесру б ленной древесины принимают большие значения р, а при окорке сухой и мерзлой - меньшие. При окорке древесины с температурой ниже -10°С величину р снижают до 0,1...0,3 мм, при этом процесс снятия коры по камбиальному слою переходит в резание, и часть древесины превращается в отходы (стружку).

Сила прижима скребка к поверхности кряжа должна составлять 15...25 кН на 1 м ширины скребка. Для окорки мерзлой древесины без оттаивания эта сила должна возрасти до 30 кН/м. При увеличении давления до 35...40 кН/м начинается разрушение древесины.

Для индивидуальной окорки круглых лесоматериалов (хлыстов, балансов, пиловочника, фанерного кряжа) на предприятиях ЦБП России и за рубежом применяют широкую гамму роторных окорочных станков.

2.3 Особенности сухой окорки древесины

Необходимость окорки большого количества не сплавной древесины повлекла за собою резкое увеличение расхода воды и связанное о этим увеличение количества промышленных стоков, засоряющих водоемы, территории предприятий и усложняющих процессы утилизации отходов древесной коры. Отсутствие достаточно надежных технических средств для очистки большого количества коросодержащих промышленных стоков от окорочных барабанов и обезвоживающих кору устройств создает затруднения в работе древесноподготовитедьных цехов (ДПЦ).

В связи с этим большое значение приобретает сухая окорка древесины. Окорка без применения воды позволяет успешно решить целый ряд вопросов, связанных с утилизацией отходов древесины, охраной окружающей среды, рациональным использованием производственных площадей и мощности оборудования, упрощением технологических линий, улучшением качественных показателей работы предприятий.

Сухая окорка в окорочных барабанах за последние года получила широкое распространение преимущественно в странах с мягким и теплым климатом (с температурой не ниже 10°С): в США, Франции. Швейцарии, Чехословакии,

Средний диаметр окариваемого бревна, cv	:	24	28	36
Производительность при среднем диаметре
бревен, м3/смену	3 у,	500	700	1000

Роторные окорочные станки имеют следующие достоинства: незначительные потери древесины при окорке (0,25...0,5 %), сухая окорка, отсутствие вредных стоков, нет необходимости в последующем обезвоживании коры при ее утилизации, сравнительно небольшой удельный расход энергии на окорку. К числу недостатков следует отнести: повышенную трудоемкость в сравнении с фрикционной окоркой, плохую окорку сухой и мерзлой древесины без предварительной отмочки или пропарки.

2.4 Особенности сухой окорки древесины

Необходимость окорки большого количества не сплавной древесины повлекла за собою резкое увеличение расхода воды и связанное о этим увеличение количества промышленных стоков, засоряющих водоемы, территории предприятий и усложняющих процессы утилизации отходов древесной коры. Отсутствие достаточно надежных технических средств для очистки большого количества коросодержащих промышленных стоков от окорочных барабанов и обезвоживающих кору устройств создает затруднения в работе древесноподготовитедьных цехов (ДПЦ).

В связи с этим большое значение приобретает сухая окорка древесины. Окорка без применения воды позволяет успешно решить целый ряд вопросов, связанных с утилизацией отходов древесины, охраной окружающей среды, рациональным использованием производственных площадей и мощности оборудования, упрощением технологических линий, улучшением качественных показателей работы предприятий.

Сухая окорка в окорочных барабанах за последние года получила широкое распространение преимущественно в странах с мягким и теплым климатом (с температурой не ниже 10°С): в США, Франции. Швейцарии, Чехословакии, Австрии, Югославии, Германии, Румышга и др. В таких странах как Швеция также организована сухая окорка, но древесина зимой подготавливается к окорке (размораживается) в специальных камерах о помощью спрыска горячей водой.

Сухая окорка в барабанах применяется на предприятиях, вырабатывающих различную продукцию, в том числе и сульфитную целлюлозу. Вместе с тем, в вязи с увеличением в сырье доли низкокачественной древесины с большим содержанием коры и сучков большое внимание уделяется очистке целлюлозы. Успехи в этой области позволяли в некоторых случаях снизить требования к качеству окорки древесины, что привило к значительному увеличению производительности окорочного оборудования.

При обработке свежесрубленной (летом) древесины на барабанах достигается качественная окорка древесины, причем потери не превышают 6-10 %, Зимой на таких установках качественная окорка достигается при значительных затратах, потеря древесины увеличиваются до 20-25%, а производительность падает в 2-3 раза.

В последнее время для интенсификации процесса окорки а зимний период применяются теплогенераторы, создающие поток теплого воздуха, который подается в барабан. Однако применение теплогенераторов не позволяет полностью устранить указанные недостатки.

В условиях работы предприятий отечественной цаллюлозно-бумажной промышленности применение чисто сухой окорки а барабанах нецелесообразно, так как в этом случае значительные затруднения вызывает обработка мерзлой а подсушенной древесины.

Одним из основных показателей свойств коры являются силы сцепления ее с древесиной, которые зависят от влажности и температуры коры. С понижением температуры от -5 до -20°С силы оцепления коры с древесиной увеличиваются в 8-10 раз. Указанные силы оцепления значительно уменьшаются при размораживании паром, водой или воздухом. Однако при размораживании водой кора увлажняется до 75-85%, а при размораживании паром до 45-55%. Для подготовки подсушенной древесины также целесообразно применять пар, который разогревает и частично увлажняет кору, что способствует ослаблению сил сцепления коры с древесиной. Древесина может быть подготовлена к окорке и в процессе самой окорки. Эти операции целесообразно совмещать в окорочном барабане, имеющем специальную пропарочную зону (секцию). При подаче пара в барабан бревна размораживаются, причем этот процесс идет интенсивнее, чем при статическом прогреве (в камерах), так как бревна взаимодействуют между собой (перемешиваются, ударяются, трутся), при этом снимается часть коры, оголяются участки древесины, и тепло от пара быстрее достигает камбиальной зоны.

При пропарке в барабане часть пара расходуется на нагрев стенок барабана и воздуха, эти потери составляют около 35% от всего расхода пара. Распределение температуры паровоздушной смеси по длине барабана и связанное с этим изменение температуры камбиального слоя древесины зависит от расхода пара, степени заполнения барабана древесиной, породы древесины и ее начальной температуры. От этих же параметров в конечном итоге зависит степень окорки древесины. При расходе пара 20-25 кг на 1 пл. м3 древесины в зимний период качественная окорка в барабанах КБ-100 и КБ-530 длиной 24-30 м происходит за 80-90 мин. Для проведения сухой окорки древесины с применением пара в окорочных барабанах типа КБ-60, БД-11, Раума-Репола требуется их реконструкция, которая сводится в основном к незначительной переделке, глухой камеры и изменению системы транспорта коры.

На выходном донце глухой секции на длине 1,5-2 м необходимо предусмотреть щели для выхода коры. Их можно расположить произвольно, Ширина щелей должна быть 40-50 мм, а длина каждой щели - не менее 300 мм.

При сухой окорке отпадает необходимость в кольцевой диафрагме между глухой и открытой секциями, которая препятствует в этом случае продвижению бревен в барабане и выходу коры в открытую секцию. Для отвода паровоздушной смеси из барабана а местах парения над ним следует установить вытяжные колпаки и прнсоеявнить их к системе принудительной вентиляции. Для указанных выше барабанов требуется вентилятор производительностью 25 тыс. м ч. Для удаления коры под барабаном следует установить специальный транспортер (ленточный или скребковый) производительностью 15 т/ч.

Пар следует подвести к загрузочному окну барабана в нескольких точках, чтобы его струи равномерно прогревали окариваемую массу бревен. Диаметр паропровода должен быть рассчитан на максимальный расход пара (20-25 кг на 1 пл.м3 древесины или 1,2 т/ч для барабана КБ-60). Паропровод должен быть укомплектован запорной арматурой, расходомером и манометрами.

Для удаления прилипших к поверхности бревен частичек коры и грязи перед подачей в рубительную машину или дефибрер в некоторых случаях следует предусмотреть кольцевую обдувку бревен сжатым воздухом или обмывку водой.

При сухой окорке к режиму работы барабана предъявляются более жесткие требования, особенно к соблюдению оптимальной степени заполнения 50-55%, которая обеспечивается с помощью затвора (хотя при этом снижается производительность) или выбором рациональной системы загрузки барабана бревнами и отбора их на переработку. Схема барабана для сухой окорки древесины с применением пара показана на рисунке 7. Барабаны сухой окорки (рисунок 7) практически идентичны барабанам полусухой окорки, но глухую зону используют для подачи и удержания внутри барабана пара. Пар с температурой 130...140°С подается в барабан в количестве 25...55 кг/пл. м3 [2], что обеспечивает размораживание коры. При таком способе окорки стоки отсутствуют, а влажность коры увеличивается только на 1... 1,5%.