CC BY
88
УДК674.047, 674.8
ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДРЕВЕСНЫХ ОТХОДОВ ЛЕСОПИЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА
THE GENERATION OF ENERGY USING WOOD WASTE FROM THE
SAWMILL
Дубинина Н.Н., Орлов А.А., Корчук Ю.А. (Сибирский государственный технологический университет, г. Красноярск, РФ) Лях Н.И. (Сибирский федеральный университет, г. Красноярск, РФ)
Dubinina N.N., Orlov A.A., Korchuk Y.A.
(Siberian state technological University, Krasnoyarsk, Russia) LyakhN.I. (Siberian Federal University, Krasnoyarsk, Russia)
Рассмотрен баланс, направления утилизации, рассчитана проектная себестоимость производства тепловой энергии и улучшенного топлива из древесных отходов лесопильного производства.
Considered balance, utilization trends, calculated project cost of thermal energy production and improved fuel wood waste from a sawmill.
Ключевые слова: распиловка, тепловая энергия, гранулы, брикеты Key words: sawing, thermal energy, pellets, briquettes
Под отходами в производстве понимается та часть перерабатываемого сырья, которая не является основной продукцией предприятия. Деятельность предприятий лесного комплекса сопровождается образованием большого количества различных отходов. Помимо порубочных остатков, образующихся при заготовке древесины, к древесным отходам относятся: низкокачественные бревна, пни, а также отходы, образующиеся в процессе переработки пиловочных бревен на пилопродукцию: кусковые отходы (горбыль, рейка, торцовые срезки); мягкие отходы (опилки, стружка, щепа).
Известно, что транспортировка отходов, образующихся в процессе лесозаготовительной деятельности, на расстояние более чем 100 км экономически нерентабельна.
В настоящее время существенной проблемой является утилизация древесных отходов, образующихся в процессе переработки пиловочного сырья на пилопродукцию различного назначения. Особенно это актуально, если предприятие находится в городской черте. Объем отходов, образующихся на лесоперерабатывающих производствах, зависит от многих факторов, особенно от: способов раскроя бревен; назначения и степени обрезки пиломатериалов; толщины пил, а также отсоблюдения технологических режимов.
Известно, что основным направлением утилизации древесных отходов является прямое их сжигание с получением теплоносителя в виде горячей воды или пара [1]. Большинство котельных агрегатов на древесном топливе -это современные энергетические установки, имеющие высокий КПД (от 80 до 85 %). Следовательно, на предприятиях возможно накопление древесного топлива, особенно в неотопительный период.
При избыточном количестве древесных отходов их целесообразно использовать для производства древесного топлива в виде гранул или брикетов.
Это позволит обеспечить не только полную утилизацию отходов, но и получение предприятием возможной дополнительной прибыли. На рисунке 1 представлены направления энергетического использования древесных отходов лесоперерабатывающего предприятия.
Рисунок 1 -Направления энергетического использования отходов
Целью данной работы является разработка методологического подхода анализа использования сырья на лесопильном предприятии при использовании древесных отходов для получения тепловой энергии в котельной и дополнительного производства топливных гранул или брикетов, что позволит прогнозировать наиболее рациональные направления утилизации отходов современного лесоперерабатывающего предприятия.
На первом этапе работы в качестве базового производства было выбрано лесопильное предприятие в составе: лесопильного цеха на базе 2-х рамного потока (лесопильные рамы 2Р75-1 и 2Р75-2); участка сушки; котельной и вспомогательных участков. Основная продукция - товарные сосновые пиломатериалы с транспортной влажностью. Расчетная годовая производительность лесопильного потока по распиловке сырья составила 83218,70 м .
Для лесопильного цеха выполнен расчет годового баланса (таблица 1) и энергетический потенциал ресурса древесного топлива (таблица 2). Кора принята как внебалансовая составляющая в размере 6-8% от объема бревна.
Таблица 1 - Баланс хвойного пиловочного сырья при выработке обрезных пиломатериалов по ГОСТ 8486-86_
Наименование продукции, отходов и потерь Количество
3 м %
Пиломатериалы 45929,52 55,19
Технологическая щепаРщепа 19231,26 23,11
ОпилкиРопилки 11650,27 14,00
Усушка, распыл 4576,89 5,50
Отсев щепыРотс. 1830,76 2,20
Всего 83218,70 100,00
Внебалансовая часть (кора) 5825,31 7,00
Актуальный потенциальный ресурс биотоплива от производства пиломатериалов [1], для данного предприятия, м можно определить по выражению
РЛП Рщепа "" Ркора "" Ропилки "" Ргорбыль "" брейка "" Рстружка "" Ротс.- С1)
Энергетический потенциал ресурса древесного топлива [1],определяется по выражению
Э = ■ р ■ QPн¿)• (2)
3
Р| - потенциальный ресурс используемого вида древесных отходов, м ;
р плотность древесины, кг/м ;
QPi - низшая теплота сгорания, МДж/кг.
По методике [2] было рассчитано потребное количество сушильных камер для высушивания всего объема пиломатериалов и расход теплоты на сушку для зимних и среднегодовых условий. Количество камер периодического действия составило 7 шт. вместимостью 129 м усл. п.м.
Для покрытия технологических нужд и отопления помещений была рассчитана мощность водогрейной котельной, которая составила 6,4 МВт (на базе 4-х котлов КВД-1,6). В таблице 3 приведены основные технико-экономические показатели работы котельной.
Таблица 2 -Энергетический потенциал использования древесных отходов
Наименования показателей Обозначение Величина
Актуальный потенциальный ресурс биотоплива от производства пиломатериалов, м3 ппот РЛ П 38537,60
Энергетический потенциал ресурса древесного топлива на предприятие, ГДж Э 157,79
Низшая теплота сгорания отходов из стволовой древесины, кДж/кг <2нр 6006,08
Низшая теплота сгорания коры, кДж/кг 6105,84
Установлено, что для данного предприятия объема образующихся отходов с избытком достаточно для покрытия нужд 100% сушки пиломатериалов, а также обеспечения отопления помещений. Себестоимость тепловой энергии при сжигании собственных отходов составила 182,31 руб./Гкал, что, например, в 3,5 раза дешевле, чем от городских ТЭЦ г. Красноярска. Расход топлива в зимний период составит 5789 т/год, а для среднегодовых условий - 9240 т/год.
Таблица 3- Расчет себестоимости тепловой энергии при использовании в качестве топлива древесные отходы_
Наименования показателей Значения показателей Единицы измерения
Тепловая мощность котельной 6400,00 кВт
Тепловая мощность котельной в год 5606400,00 кВт
Тепловая мощность котельной в год 48203,83 Гкал
Потребляемая электрическая мощность котельной в год 1201696,80 кВт
Стоимость электроэнергии в год 6044534,90 Руб.
Заработная плата в год всех рабочих 2743680,00 Руб.
Себестоимость 1 кВт тепловой энергии 0,16 Руб.
Себестоимость 1 Гкал тепловой энергии 182,31 Руб.
Таким образом, неиспользованное для прямого сжигания количество отходов равно 15060,80 т/год. Их можно направить на производство модифицированного топлива - гранул или брикетов.
На втором этапе работы были рассмотрены линии гранулирования и брикетирования, представленные на российском рынке. Нами для расчетов выбрана линия производства древесных брикетов производительностью от 0,4 до 1,2 т/ч компании «ЭКОДРЕВ». Линия предназначена для производства брикетов из древесных отходов различной влажности и размеров. Годовая потребность в сырье линии составит от 5000 до 15000 т/год при 2-х сменной работе.
Аналогом такой линии брикетирования может служить линия гранулирования древесных отходов производительностью 1 т/ч, того же производителя. При 2-х сменой работе этой линии расход сырья составит 12500 т/год.
В таблице 4 представлен расчет себестоимость производства гранул и брикетов на линияхкомпании «ЭКОДРЕВ».
Таблица 4 - Расчет себестоимости производства гранул и брикетов
Статьи затрат Пеллеты Брикеты
Стоимость расходных материалов, руб./т. 316 115
Стоимость сырья, руб./т 450 540
Стоимость электроэнергии в час, руб. 774 781
Заработная плата в час, руб. 591 591
Налоги на заработную плату, руб. 254 254
Амортизация, руб. 1 145 1 617
Производительность, т/час 1 1,2
Себестоимость 1 тонны продукции (с учетом УСП 6%), руб. 3 914 3 774
На сегодняшний день стоимость гранул на рынке г. Красноярска составляет от 4300руб./т., а брикетов от 4200 руб./т.
Таким образом, выполненные в данной работе расчеты показывают высокую рентабельность производства тепловой энергии в виде горячей воды путем прямого сжигания отходов лесопильного производства в собственной котельной.
Неиспользованные объемы отходов возможно направлять на отдельные участки выработки «улучшенного» топлива (гранулы, брикеты). Рентабельность продукции этих участков будет зависть от мощности линий. Но даже при малых объемах производства и низкой рентабельности, основная задача этих участков - это полная утилизация отходов.
Также организация дополнительных участков по выпуску гранул или брикетов создает новые рабочие места и в целом повышает глубокую переработку древесины. Энергетическое использование древесных отходов, непригодных для технологического применения, способствует выполнению задачи по улучшению использования лесосырьевых ресурсов, поэтому использование отходов в виде топлива должно рассматриваться как завершающая фаза
деревоперерабатывающего производства, придающая ему безотходный характер и направленная на повышение эффективности мер по охране природы.
Список использованных источников
1. Семенов, Ю.П. Лесная биоэнергетика[Текст]: учебное пособие/ Ю.П. Семенов, Б. Хиллринг,М. Парикка. М.: ГОУ ВПО МГУ Л, 2010. 348 с.
2. Расев, А.И. Тепловая обработка и сушка древесины [Текст]. М.: ГОУ ВПО МГУ Л, 2009. 360 с.
