CC BY
90
Инженерия
ЭНЕРГО- И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА
СТРОГАННОГО ШПОНА
А. П. КОМИССАРОВ, 620100, г. Екатеринбург, доктор технических наук, профессор, ул. Сибирский тракт, д. 37;
Уральская государственная сельскохозяйственная академия, тел: 8 (343) 262-97-00 * 1 * г. г. Г4Ш/ГН4 620075, г. Екатеринбург,
Л7. „ „ В. В. САВИНА, к Либкнехта, д. 42;
соискатель, Уральский государственный лесотехническии университет тел. $ (343) з71_зз_бз
№
Положительная рецензия представлена В. Г. Уласовцом, доктором технических наук, профессором кафедры механической обработки древесины Уральского государственного лесотехнического университета.
Проблема заключается в том, что существующее оборудование и технология по производству строганого шпона не отвечают современным требованиям в оценке технико-экономических показателей. Применяемые пропарочные камеры, автоклавы для прогрева древесины, примитивны и громоздки, а также энергозатратны. Кроме того, эта технология не сохраняет необходимые показатели прочности древесины и не обеспечивает экологичность и пожаробезопасность производства. За счет изменения прочности древесин, ввиду длительности процесса нагревания (от 5 и более 15 ч), возникают трещины в ней и шпоне, в результате брак достигает более 15 %.
Энергосбережение достигается тем, что отсутствует необходимости нагревать брусья длительное время, нагрев до необходимой температуры осуществляется в процессе строгания в течение 5-6 с, благодаря высокой температуре газа 900 °С газовых горелок, установленных на суппорте шпонострогального станка. Энергоэффективность заключается в том, что применение горелок ИК-излучения позволяет одновременно совместить три операции: нагревания, строгания и частичной сушки шпона. Кроме того, энергосбережение осуществляется за счет использования для досушивания шпона горячего воздуха, образующегося над горелками, при этом обеспечивается высокое качество шпона, соответствующее требованиям ГОСТ 2977-82. Древесина, благодаря кратковременному воздействию газового пламени (5-6 с) с температурой 900 °С, сохраняет свои природные качества. При применении ИК- излучения открывается возможность осуществить производство шпона из экзотических пород древесины, которые при пропаривании и проваривании не поддаются необходимому размягчению для строгания шпона. Появляется возможность обеспечить замену дорогостоящей тепловой энергии (пар, горячая вода, электроэнергия) на более дешевую — газ. Все это позволяет снизить себестоимость шпона в 2 раза и обеспечить конкурентную способность на мировом рынке. Комплексный затратный показатель стоимости нагревания для камер — 76,8 руб./м3, для горелок ИК-излучения — 46,4 руб./м3.
Инновационность подхода в технологии производства шпона решается следующим образом: пропарочные камеры и автоклавы больше не используются для прогрева древесины, так как они громоздкие, дорогостоящие и энергозатратные. Вместо них используются стационарные газовые горелки для предварительного нагрева или оттаивания древесины. После этого древесина (обычно
4 бруса) поступают на шпонострогальный станок (ФММ-3100), где на суппорте впереди ножа установлено 8 газовых горелок инфракрасного излучения. В процессе строгания шпона происходит нагревание брусьев дважды (при 14 двойных ходов в минуту), то есть около 5-6 с. Этого достаточно для размягчения древесины при температуре 900 °С. Инновационность технологии заключается в том, что в самом процессе получения шпона совмещены три технологические операции: нагревание, строгание и частичная сушка. Кроме того, идет вторичное использование воздуха (около 90 °С) нагреваемого над горелками, собираемого зонтами и направляемого вентилятором в сушилку для дальнейшей сушки шпона. При этом, ввиду кратковременности воздействия высокой температуры газа, не происходит изменения прочности древесины и, как следствие, отсутствует брак. Качество строгания шпона отвечает требованиям ГОСТ 2977-82
Ориентация России на мировую экономическую систему и мировой рынок входит в противоречие с климатическим фактором отечественной экономики. На большинстве ее территорий положительная температура воздуха бывает меньше четырех месяцев в году. Увеличение себестоимости за счет климатического фактора у нас составляет от 10 до 15 % от среднеевропейской себестоимости аналогичной продукции. Это означает, что любая продукция в принципе не может конкурировать с подобной, изготовляемой в западной Европе или США. Следовательно, конкурентная способность может быть достигнута за счет энерго- и ресурсосберегающих технологий, обеспечивающих снижение себестоимости не менее чем в два раза. Предварительные исследования показали, что поставленная задача снижения себестоимости производства шпона до 50 % более достижима.
Предлагаемая технология дает возможность конкурировать с зарубежными производителями шпона, так как себестоимость получения его в два раза ниже, а качество шпона выше. Этот шпон может использоваться не только для облицовки мебельных щитов, но и для облицовки фанерных плит, которые найдут применение в домостроении, судостроении, вагоностроении, автостроении и т. п. В частности, по этой технологии высококачественный шпон получается даже из древесины лиственницы, обладающий высокодекоративной текстурой, которым интересуются поставщики из США, Германии и др. стран. Запасы лиственницы составляют 28400 млн м3. Из-за сокращения выпуска шпона РФ ежегодно теряет около 30 млрд руб. Для внедрения данной технологии необходимо всего 8-10 млн руб. Спрос на покупку
№№№. т-Э¥и. ПЭГОб. Ги
47
Инженерия М7
строганного шпона ежегодно увеличивается в России примерно на 10 % .
Применение управляемого прерывистого инфракрасного облучения в процессах термообработки растительного сырья снижает энергозатраты в 1,3 раза. В нашем проекте горелки инфракрасного излучения осуществляют прерывистое облучение древесины и снижают энергозатраты в 1,8 раз.
Преимущество применения газовых горелок перед лампами ИК-излучения в том, что они позволяют нагревать более эффективно и одновременно большие плоские поверхности.
По данным Росстат, с использованием данных Государственной статистики, было проанализировано состояние российского производства шпона (строганого и лущеного). Доля импорта шпона составляет значительную часть всего рынка шпона для облицовки изделий, что обусловлено недостаточностью внутреннего производства определенного качества шпона, а именно — высокого качества, различных толщин и использования (экзотических) и других пород древесины.
Рынок экспорта и импорта развивается успешно с такими странами, как США, Италия, Германия, Франция.
Близких аналогов нашего решения по производству шпона не найдено. По данным Росстата, главной проблемой развития потребления шпона на российском рынке является недостаточный уровень отечественного предложения на шпон высокого качества, который, в свою очередь, связан с большим уровнем капитальных затрат на организацию данного производства. С этим выводом Росстата не могу согласиться, так как существующие предприятия по предлагаемой нами технологии нуждаются лишь в небольшой модернизации этого производства.
В последнее время видна тенденция применения вместо синтетических материалов и пленок
натурального шпона для облицовки мебели, плит, строительных изделий и т. п. Основные рынки для приобретения шпона: внутреннее потребление, зарубежное (США, Англия, Германия, Франция и др. страны). Наша технология может быть успешно реализована в странах, где имеется промышленный газ, например, в Германии, Франции. Увеличение строительства жилых помещений в РФ и за рубежом потребует применения, не синтетических материалов, а натурального шпона из различных пород древесины. Судя по данной тенденции, заключающейся в замены облицовки изделий натуральным шпоном, перспектива развития этой отрасли деревообработки в РФ очевидна.
По данным академии конъюнктуры промышленных рынков РФ, в настоящее время основным потребителем строганого шпона является мебельная промышленность. Объем потребления 80745 тыс. м3, это составляет 86 % от всего выпуска. Остальные 14 % используются на древесные плиты, мебельные фасады, двери. Потребление строганого шпона постепенно возрастает от 5 до 10 % ежегодно. В СССР выпуск шпона составлял ежегодно 400000 тыс. м3 (это 40 млрд руб. по сегодняшним ценам) и уменьшение объема его выпуска в 5 раз связано с трудностью использования дорогостоящей тепловой энергии (пар, горячая вода), по этой причине количество предприятий значительно сократилось.
Имеются исследовательские данные, позволяющие судить о том, какую работу необходимо сделать для совершенствования этой технологии. Было установлено, что для более практичного применения газовых горелок необходимо их устанавливать в два ряда общей шириной 600 мм, с раздельной регулировкой каждого ряда. В результате анализа имеющихся данных была подана заявка на изобретение и она получила статус полезной модели № 2011108823 от 09.03.2011 Горизонтальный шпонострогальный станок РОСПАТЕНТ RU 116400 Ш.
Литература
1. Комиссаров А. П. Методы тепловой обработки органических материалов с разработкой оборудования. Екатеринбург. 1996. 228 с.
2. Комиссаров А. П. Основы повышения эффективности производства строганого шпона : монография. Брянск, 2002. 202 с.
3. Комиссаров А. П. Ресурсосберегающие технологии и оборудование для гидротермической обработки древесины // Деревообрабатывающая промышленность. 1997. № 1. С. 14-15.
4. Комиссаров А. П. Интенсификация процесса прогрева сортиментов в производстве строганого шпона // Деревообрабатывающая промышленность. 2001. № 3. С 29-30.
48
№№№. т-Э¥и. пэгос!. ги
