CC BY
21
[$] Экономические науки
вать без дополнительной технологической обработки, а некоторые необходимо перерабатывать в технологическую щепку с помощью дробильных машин, а после использовать в целлюлозно-бумажной промышленности.
Однако значительное количество древесных отходов в России пока не используется.
При существующих способах переработки древесного сырья в целом по России полезно используется около половины, а в сибирском регионе лишь третья часть биомассы дерева, что свидетельствует о неудовлетворительном состоянии отрасли. Основные потери при-
ходятся на древесную зелень (лесосечные отходы), кору, опилки и стружки (отходы лесопиления), на каждый из которых приходится 20-25 % от общей массы. По данным ЛПК СЗР, согласно применяемым сегодня технологиям производства лесной продукции, отходы лесозаготовок составляют 20%, лесопиления - 35-55% от объема продукции, отходы при производстве фанеры - 60%, древесные отходы ЦБП - 20% от объема поставляемого сырья. Отходы при производстве деревянных изделий, мебели и др. - 50% от объема продукции. Номенклатура отходов представлена в табл.1.
Таблица 1
Номенклатура отходов деревообрабатывающего производства
Наименование Группа отходов по структуре Характеристика Размеры, мм
длина ширина толщина
Отходы пиломатериалов
Рейка обзоль-ная Кусковые крупные Боковая часть доски, отделяемая при продольном раскрое необрезной доски 1000-6500 - -
Короткомер крупный Кусковые крупные Неполномерные короткие отрезки пиломатериалов 500-1500 100-200 10-50
Недомерок средний Кусковые средние Отрезки после продольной и поперечной распиловки 250-500 100-220 16-35
Мелочь кусковая Кусковые мелкие Мелкие отрезки и срезки после продольной и поперечной распиловки До 250 15-60 12-30
Стружка Сыпучие Древесина, отделяемая резцами при строгании или фрезеровании 2-25 ы 0,2-1,5
Опилки Сыпучие Отделяемая в процессе распиловки зубьями пил часть древесины 1-5 - 0,1-3
Древесная пыль > > Пылевидные частицы древесины, измельчаемой в процессе обработки резцами или шлифованием •• - 0,01-0,02
Отходы фанеры и древесноволокнистых плит
Обрезки клееной фанеры Кусковые крупные Обрезки 225-1525 15-175 4-15
Обрезки строганого шпона Кусковые крупные Обрезки 30-1700 15-150 0,8-1,2
Опилки Сыпучие Отделяемая в процессе распиловки зубьями пил часть древесины 1-5 «в 0,1-3
Древесная пыль >> Пылевидные частицы древесины, измельчаемой в процессе обработки резцами или шлифованием - - 0,01-0,02
Отходы древесностружечных плит
Обрезки плит Кусковые крупные Обрезки 225-1700 15-220 6-32
Опилки Сыпучие Отделяемая в процессе распиловки зубьями пил часть древесины 1-5 0,1-3
Древесная пыль >> Пылевидные частицы древесины, измельчаемой в процессе обработки резцами или шлифованием - - 0,01-0,02
Для предприятий лесного комплекса, потребляющих зующихся недостаточно высоким коэффициентом его значительные объемы древесного сырья и характери- использования, ряд показателей в основе своей должен
ВЕСТНИК ИрГТУ №1 (29) 2007
Л
. -
отражать картину полноты использования первичных и вторичных ресурсов. В качестве таких показателей могут
выступать:
• Удельный вес продукции, получаемой из вторичных ресурсов, в общем объеме производства товарной продукции предприятия - 1у.
¿,=(4* с,.)/л,,
где Д. - годовой объем производства продукции из вторичных ресурсов (при полном освоении производственных мощностей); А( -товарная продукция, С,- цена на
продукцию из вторичных ресурсов.
• Экономия первичного сырья в связи с утилизацией вторичных ресурсов - Ь :
I
(Ai*g0*JЗ)
£1
где g0igr удельный расход соответственно традиционного вида продукта и продукта из вторичных ресурсов на единицу конечного изделия; /? - удельный расход
сырья на единицу традиционного вида продукции.
Производство продукции из вторичных ресурсов лесного комплекса, как правило, энергоемко, сопряжено с потреблением значительного количества энергоресурсов. Количественное изменение потребления энергоресурсов может быть выражено следующим образом;
3° * р-= С™ * Ах,
тр
эн
где удельный расход энергии соответственно
в производстве традиционных материалов и продукции, получаемой из вторичных ресурсов.
Одной из важнейших составляющих эффективности использования вторичных ресурсов является достигаемая экономия первичного топлива, которое экономится при утилизации вторичных энергетических ресурсов (ВЭР) -
/,, может быть определено по формуле
0.0342^
V
т
где 0,0342 - коэффициент эквивалентного перевода 1 ГДж в 1т условного топлива; () - величина использования
ВЭР, ГДж; г]юр, 7]т - коэффициенты полезного действия
теплодействующего агрегата при работе соответственно на ВЭР и на первичном топливе.
Один из простейших и наиболее эффективных способов подготовки древесных отходов к утилизации - их брикетирование без связующего методом прессования Часть отходов используется для производства топливных брикетов, древесностружечных плит
Брикеты - прямоугольной или круглой формы, производятся из опилок, щепы, стружки, коры прессованием. Диаметр и толщина не менее 25 мм. Влажность не
более 15%.. Главная цель брикетирования - это концентрация в минимальном объеме полезных горючих свойств древесной биомассы. Брикеты занимают в 4-5 раз меньше объема, т.о. становятся транспортабельным топливом.
Процесс производства топливных брикетов состоит из следующих технологических операций: транспортировка сырья к брикетному устройству; дробление больших древесных отходов; сортировка; сушка; прессовка брикета с термообработкой или без нее; охлаждение под давлением; хранение, упаковка и транспортировка к месту потребления или реализации.
Для автоматизированного производства топливных брикетов из древесных отходов необходима технологическая линия (следующее оборудование): брикетировочный пресс, сушилка (если влажность отходов выше 15%), сортировка (если переработке подлежат неодноразмерные отходы с включением крупных фракций), рубильная машина (если необходимо измельчать крупные фракции), бункера и транспортные устройства.
Как известно, топливные брикеты или гранулы - это заключительный этап в технологической цепочке производства древесной продукции. Гранулы производятся двух классов качества:
промышленные - для больших котельных и КПТЭ (комбинированных источников тепловой и электрической энергии);
первого класса - для владельцев каминов и маленьких котлов в частном секторе.
Некоторые специалисты считают, что развивать отдельно биотопливную отрасль без лесопиления и без производства другой древесной продукции - неэффективно. Внедрение полного цикла переработки древесины от производства пиломатериалов, фанеры и другой продукции до утилизации отходов в виде гранул или брикетов может вывести производства на более высокий уровень освоения производственных площадей и материалов, а также поможет решить проблему утилизации отходов и принесет дополнительную прибыль, Возрастающая общественная поддержка экологически чистых методов получения энергии также влияет на выбор потребителем метода получения энергии. Это способствует стабильному спросу и экономической эффективности их производства
Потребительская цена одной тонны топливных брикетов в странах Западной Европы, Канады и США колеблется в пределах 120-200 дом, США. Такая цена конкурентоспособна по сравнению с добываемыми видами топлива. В регионах с затрудненной доставкой топлива использование топливных брикетов позволяет даже получать конечным потребителям финансовые выгоды. Стоимость их (как и качество) существенно отличаются.
Промышленные гранулы стоят 80 - 100 ЕВРО за тонну, гранулы первого класса - 160 - 220 ЕВРО за тонну. Затраты на производство одинаковые. При сгорании теплотворная способность обычных древесных брикетов
составляет 4000-4400, а брикетов из коры - 4500-6000 ккал/кг.
В настоящее время древесные гранулы производят примерно 25 заводов в Швеции и около 10 заводов в Финляндии, Латвии, и Эстонии. В Дании также есть крупное производство гранул, однако в настоящее время Дания является стабильным импортером гранул. Сырьем для производства гранул являются в основном опилки и кора.
Следует отметить, что в иркутском институте систем энергетики СО РАИ разрабатывается проект создания топливных установок, работающих на древесных отходах. Такие установки, по мнению ученых, могут быть использованы в отдаленных районах Иркутской области, подвозка жидкого топлива в которые затруднена.
Немаловажное значение имеет и экологический аспект проблемы: кроме того, что экономически эффективно решается проблема очистки территории от отходов, брикеты из древесных отходов и коры практически не содержат серы и имеют высокую реакционную способность, поэтому в продуктах их сгорания отсутствуют сернистый и серный газы, а содержание окиси углерода минимально. Кроме того, зола от сжигания брикетов, составляющая 0,3-1 % общей массы, обладает свойствами эффективного калийного удобрения, а каменноугольная зола токсична.
Утилизация вторичных ресурсов - важный фактор охраны окружающей среды. Потери в денежной форме, возникающие в результате загрязнения окружающей среды, принято называть экологическим ущербом природной среде. Разность ущербов природной среде соответственно до и после проведения природоохранных мероприятий представляет собой величину предотвращенного ущерба - У:
V = У -У ^ о 1
где У0,У,- ущерб, наносимый окружающей среде
соответственно до и после утилизации вторичных ресурсов.
Величина ущерба складывается из отдельных видов ущербов, наносимых вторичными видами ресурсов различным природным средам (атмосферному воздуху -
Уав, водным источникам - Уви, земельным ресурсам -Узр). Отсюда предотвращаемый ущерб может быть исчислен по отдельным названным составляющим:
ЛУ = АУав + ДУ^ + АУзр,
где АУав,АУви,АУзр - предотвращаемый ущерб
соответственно атмосферному воздуху, водным источникам и земельным ресурсам.
Проблема энергосбережения может быть эффективно решена в результате перевода централизованных и автономных источников теплоэнергоснабжения на использование местных видов топлива и, в частности, отходов лесозаготовки и лесопиления.
Таким образом, используя отходы в процессе брикетирования, можно существенно экономить энергетические и сырьевые ресурсы, снижать загрязнение окружающей среды, а также создавать новые, эффективные рабочие места и за счет рентабельной работы брикетных производств пополнять местные и федеральный бюджеты.
Библиографический список
1. Белов В.В. Эффективные технологии переработки низкосортной древесины и древесных отходов. -Тверь. - Тверской государственный технический университет, 2000.
2. Буркова И,В., Соболев C.B. Брикетирование -ресурсосберегающее направление использования древесных отходов.- Лесосибирск: СибГТУ, 2000.
3. Шалапов А,П. Эффективные технологии переро-ботки низкосортной древесины и древесных отходов. ЗАО «ВНИИДРЕВ», 2000
Статья принята к публикации 10.11.06
И.А. Серебряник
Моделирование процесса струйного помола с применением аппарата Марковских цепей ________
В последнее десятилетие аппарат теории Марковских процессов все более широко используется специалистами разных научно-прикладных направлений, таких как радиотехника, автоматика, теория надежности, физика, обогащение, биология, медицина и др. В нашем исследовании аппарат Марковских цепей был использован для моделирования процесса струйного помола. Экспериментальные исследования истирания в кипящем слое мельницы проводились на основе слюды мусковит. Для помола использовалась лабораторная установка струйного помола.
Данные опытного гранулометрического состава приведены в таблице.
Гранулометрический состав пробы мусковита до измельчения
Класс крупности, мм, Средний размер частиц, мм. Масса, г Масса, %
+0,63 0,63 140 68,78593
-0,63+0,4 0.5 50 24,5664
-0,4+0,315 0,317 6,4 3,1445
-0,315+0,2 0,25 2,25 1,105488
-0,2+0,1 0,15 4,75 2,333808
-0,1 + 0,063 0,08 0,1 0,049133
-0,063+0,05 0,056 0,02 0,009827
-0,05+0 0,025 0,01 0,004913
Всего: 203,53
Составим матрицу вероятностей переходов:
0 0 0 0
Р2\ р 22 0 0 0
0 л2 р» 0 0
0 0 р* р 1 44 0
Р*х ^52 Р53 Р54 Р55
В случае тонкого помола может быть использован закон измельчения Бонда. В этом случае
(1 /д/сп - (1/7^7
Р(х^) =
из чего следует, что
(1)
Определение коэффициента пропорциональности Ае расчетным путем, по-видимому, не представляется возможным и должно производиться по идентификации расчетных кривых с опытными данными. При этом целесообразно использовать опытное значение для самой крупной фракции в ансамбле, так как определение доли разрушившихся частиц в ней наиболее просто.
Значение селективной функции для самой крупной фракции слюды мусковит (0,63 мм) в ансамбле по эмпирическим данным равно 0,687%. Следовательно, значение коэффициента пропорциональности будет определено следующим образом:
= 5(0,63 ) = 0,687 = . (3)
й л/бТбЗ^ 0,7937
Зная значение коэффициента пропорциональности, представляется возможным определить значение селективной функции для всех фракций слюды мусковит в ансамбле, используя формулу селективной функции, зависящую от размера частицы:
5(0,5) = 0,866* 0,5°5 =0,613 5(0,317) = 0,866* 0,3170,5 = 0,488 5(0,25) = 0,866 * 0,250,5 = 0,433 5(0,15) = 0,866 * 0,150-5 = 0,3 3 6 5(0,08) = 0,866* 0,08°'5 = 0,245 5(0,056) = 0,866* 0,0560'5 = 0,206
5(0,025) = 0,866 *0,025°-5 = 0,137
В расчетах нами был использован показатель степени п=0,5. Некоторые из авторов (В.Е.Мизонов) говорят о применимости этого показателя для всех типов продуктов. Однако очевидно, что этот постоянный показатель не выражает общей закономерности измельчения неоднородных по крепости материалов. По данным Дж. Холмса, показатель степени является переменной величиной.
Экономические науки
В проводимом эксперименте использована слюда мусковит. Данный тип продукта можно принять за однородный, т.е. сопротивление материала размолу в ходе измельчения остается постоянным, поэтому показатель степени п принят равным 0,5. В целом существующие методы и зависимости для определения производительности промышленных мельниц основаны на применении частных коэффициентов с целью учета влияния крупности исходного продукта, диаметра частиц и размера мельницы.
Рассчитаем вероятность каждой из фракций остаться неизмельченной, т.е. РЦ:
Рц== 1-0,687=0,312; Р55= 1-0,336=0,664;
Р22=1-0,613=0,387; Р66= 1-0,245=0,75; Рзз=1-0,488=0,512; Р77=1-0,206=0,795; Р44= 1-0,433=0,567; Р88=1-0,137=0,863.
(5)
Отобразим характер селективной функции графически (рис.1).
0.8
0,7 0.6 0.5
0,4
0.3 0.2 0.1
1 1 1 . • \ •'.. • - . 1 I 1 . 1
..... • . : \ < • * • ! ,, * Г" ^__А о.ььь
1 .'. 1
■ . * • • 1
• " < * - • - - _ 1
¿¿пргя 245 _ • ■ V ■
Л|и.137
"7-:----- -- * Г / ---- • ------
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
X, мм
Сепектизная функция (Б)
Рис, 1. Характер селективной функции по закону Бонда
Рассчитаем вероятности переходов из фракции во фракцию:
1 - = 1
Ру =
5 ,6 к
у
5 , +1 + 5 п
Б ^ \
,1 = У + 1
8 к ] +1 + 5 к п
О , / * у , у + 1, п
,1 — п
0,687*0,5
0,5
?21 = 0,5
0,5 °'5 +0,025 0,488* 0,25°'5
Рдз= 0,5
0,25°'5 + 0,025 0,336* 0,08°'5
- 0,562;
0 613*0 3170,5 Р32= = о,478;
0,3170'5 +0,025 0,433 * ОД 50,5
0,5
ОД 50,5 + 0,025 0,245 * 0,0560,5
= 0,3 7 Ъ
Рб5 =
0,08°'5 +0,025
0,5
= 0,216;
= 0,308;
(6)
0,5
0,056°'5 +0,025
- = 0,1475
