CC BY
42
УДК 630*331:662.818.6 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЛЕСОСЕЧНЫХ ОТХОДОВ И ТОНКОМЕРНОЙ ДРЕВЕСИНЫ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ТОПЛИВНЫХ БРИКЕТОВ
USING OF LOGGING WASTE AND SMALL-DIAMETER WOOD FOR FUEL
BRIQUETTES PRODUCTION
Колодий П.В., Музыченко И.С. (Гомельский государственный университет им.
Ф. Скорины, г. Гомель, Беларусь) Kolody P.V., Muzychenko I.S. (Gomel State University named after F. Skorina, Gomel,
Belarus)
Рассмотрены вопросы производства топливных брикетов из лесосечных отходов и тонкомерной древесины, что позволит более полно использовать биомассу дерева и повысит рентабельность лесосечных работ.
There are considered questions of the fuel briquettes production from logging residues and small-diameter wood, that makes better use of wood biomass and increase the profitability of logging activities.
Ключевые слова: лесосечные отходы, тонкомерная древесина, топливные брикеты Key words: logging waste, small-diameter wood, briquettes
В Беларуси в связи с ростом цен на традиционные импортируемые энергоносители, а также в рамках государственной политики энерго- и ресурсосбережения ведется поиск местных альтернативных источников энергии. Одним из наиболее дешевых и возобновляемых источников является древесное топливо, для производства которого используются древесные отходы, тонкомерная и некондиционная древесина, древесно-кустарниковая растительность, которая вырубается при рубках ухода, мелиоративных работах и очистке площадей под строительство, деревья и кустарники быстрорастущих пород, выращенные на плантациях для энергетического использования, отходы деревообработки и т.д.
Ежегодно в республике в результате хозяйственной деятельности в лесном комплексе образуется 8-12 млн. м древесных отходов и низкокачественной древесины. Использование их в качестве энергоресурсов может привести к снижению потребления нефтепродуктов на 8-12 % [1].
Сегодня древесное топливо в топливном балансе страны составляет около 7 %. Однако за счёт широкомасштабного использования биомассы дерева как энергетического топлива эту цифру можно увеличить в несколько раз.
Объем отходов, образующихся на лесосеке, зависит от ряда факторов: вида рубки, технологии лесозаготовок и системы применяемых машин, таксационного состава лесонасаждений, природно-производственных условий и может составлять 30-50 % объема заготовленной древесины.
В данной работе рассмотрена возможность использования лесосечных отходов и тонкомерной (малоценной) древесины для производства топливных брикетов на примере Государственного лесохозяйственного учреждения «Бу-да-Кошелевский опытный лесхоз». Климатические условия на территории Буда-Кошелевского лесхоза благоприятны для произрастания различных древесных и кустарниковых пород. Значительные площади лесного фонда пред-
ставлены березовыми, осиновыми, грабовыми, черноольховыми и другими насаждениям, часто с обильным подлеском и вторым ярусом. Выход деловой древесины при рубках главного пользования в таких насаждениях невысокий, а значительное количество лесосечных отходов, состоящее из отходов кроны (сучья, ветви, вершинки, древесная зелень), отходов стволов деревьев (пни и корни, обломки стволов, откомлевки и козырьки) и малоценной древесины (валежник, бурелом, тонкомер, нежелательные деревья), как правило, не имеет сбыта и остается на лесосеке. При этом, увеличиваются затраты на очистку лесосек и ухудшается пожарная обстановка на вырубках.
По данным лесхоза, только сплошнолесосечными рубками главного пользования в смешанных двухъярусных насаждениях ежегодно заготавливается примерно 16 тыс. м древесины. По нашим расчетам, из этого объема на лесосечные отходы, возможные для переработки, приходится 1600 м и 700 м составляет тонкомерная малоценная древесина. Рассмотрим один из вариантов получения топливных брикетов из этой древесины. Весь технологический процесс можно разделить на три этапа.
На первом этапе осуществляется сбор древесных отходов, который в условиях лесосеки может выполняться вручную и механизированным способом. Ручные способы очень трудоемкие, малопроизводительные и применяются в последнее время очень редко.
В результате механизированных способов сбора древесных отходов они могут заготавливаться на лесосеке в виде неизменяемых отходов, пакетированных отходов лесозаготовок и щепы топливной.
Для нашей цели наибольшее внимание привлекает пакетирование отходов лесозаготовок, которое выполняется специальными машинами. Сегодня несколько фирм предлагают машины для механизации процесса сбора лесосечных отходов и их пакетирования. В частности, фирма John Deere предлагает подборщик-пакетировщик лесосечных отходов 1490D (рисунок 1).
Рисунок 1 - Подборщик-пакетировщик лесосечных отходов
Производительность подборщика-пакетировщика составляет 20-30 пакетов в час. В благоприятных условиях - до 40 пакетов в час. Один пакет имеет диаметр 0,7-0,8 м, длину 3,1-3,2 м. Вес типичного пакета колеблется от 400 до 600 кг. Объем пакета составляет около 0,7 м в зависимости от характеристик лесосечных отходов. Процесс формирования и уплотнения пакетов из лесо-
сечных отходов полностью автоматизирован. Уплотнение отходов уменьшает их объем на 80%. Получаемые пакеты однородны по форме и пригодны для транспортировки форвардерами и сортиментовозами.
На втором этапе обеспечивается доставка пакетов к месту их переработки имеющимися в лесхозе транспортными средствами.
Третий этап заключается в непосредственном производстве топливных брикетов. Примерный технологический процесс показан рисунке 2.
3 4 6
2 Л Л
Рисунок 2 - Схема техпроцесса производства топливных брикетов
Исходное сырье в виде топливной щепы поступает в измельчитель 8, где размалывается до размеров древесных частиц, пригодных для прессования. Загрузочным транспортером 7 древесная масса подается в сушильный барабан 5. Потоком горячего воздуха, вырабатываемого теплогенератором 6, сырье высушивается до влажности 6-12 %. Охладившийся горячий воздух вместе с влагой, отобранной у древесных частиц, через циклон 4 выбрасывается в атмосферу. Высушенное сырье из барабана по загрузочному транспортеру 3 поступает в накопитель 2, а из него к прессу 1. В дальнейшем топливные брикеты упаковываются и перемещаются на склад готовой продукции.
Основой данной технологии является шнековый пресс (экструдер) ПТБ-1.00.00.000 (рисунок 3), который предназначен для изготовления брусковых топливных брикетов [2].
Пресс изготавливается в Беларуси на частном унитарном предприятии «Экобрик». Прессование брикетов происходит методом жесткого формообразования в восьмигранной фильере с подачей исходного сырья коническим вращающимся шнеком, создающим давление, достаточное для спекания сырья в твердую массу в виде непрерывного рукава без добавления связующих компонентов. Данная масса в последующем разрезается на брикеты нужной длины.
Рисунок 3 - Шнековый пресс (экструдер) ПТБ-1.00.00.000 и его продукция
В отличие от обычных дров брикеты занимают относительно меньше места (длина брикетов обычно 100-300 мм, диаметр 50-75 мм), а одинаковая компактная форма удобна при транспортировке. Одна тонна брикетов при сжигании дает столько же тепловой энергии, как 5-6 м древесины. Теплотворная способность их достигает 4400 ккал/кг. Плотность брикетов в 3-4 раза превосходит плотность древесины. Обычное горение брикета длится 2-3 часа, а в режиме тления продлевается до 7-8 часов. Брикеты выгорают полностью, они практически не оставляют отходов (не более 0,1-0,5 % золы).
3
Примерный вес 1 м древесных отходов и тонкомерной древесины равен 450 кг, а после их измельчения и дальнейшей сушки - 420 кг. Тогда общий вес всех древесных отходов и тонкомерной древесины в нашем примере составит 966 т. Номинальная производительность пресса составляет до 600 кг/ч. Всю измельченную древесину пресс способен переработать за 1610 часов или, с учетом коэффициента использования рабочего времени, за 250 рабочих дней при работе в 1 смену и ее длительности 8 часов.
Стоимость 10 кг (12 брикетов) равна 30 тыс. руб. Соответственно весь объем произведенных брикетов будет иметь стоимость 2900 млн. руб. Для сравнения: таксовая стоимость тонкомерной древесины составляет всего 25 млн. руб. Цены и расчеты приведены в белорусских рублях.
Следовательно, переработка лесосечных отходов в полезную продукцию позволит существенно увеличить рентабельность лесосечных работ.
Список использованных источников
1. Технология и оборудование комплексного использования древесного сырья. Практикум: учебное пособие / А.С. Федоренчик [и др.]. Минск: БГТУ, 2014. 274 с.
2. Пресс топливных брикетов [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.brikk.info/. Дата доступа: 30.03.2016.
