CC BY
23
рукцп огороджень, як складаються i3 MaTepianiB з великим термiчним опором теплопровщност стiнок; особливу увагу звернути на можливють появи температурних ммостикiвм, тобто уникати застосування мaтерiaлiв з високою теплопровiднiстю, як конструктивних елементiв стш i особливо дверей.
Для зменшення втрат теплоти iз вiдпрaцьовaним повггрям необхiдно: забезпечити гiдро- i теплоiзоляцiю внутрiшнього простору сушильного пристрою; забезпечити синхронну роботу припливно-витяжно!' вентиляци су-шильних пристро'в; встановити на витяжних каналах рекуперацшш установки для пщ^ву свiжого повiтря, яке подаеться в сушильну установку, що дасть змогу зменшити витрати теплово! енерги на 10 ^ 15 %; встановити на мющ припливно-витяжних кaнaлiв спецiaльнi кондицiонери, якi осушувати-муть повггря, яке рaнiше викидалось в атмосферу, що дасть змогу повшстю використати теплоту, яка була витрачена на випаровування вологи, повернувши Ii в сушильний пристрш i таким чином зменшити до 30 % кшьюсть тепла, що йде на процес сушшня.
Для зменшення втрат теплоти на транспортування теплоноЫя потрiбно: максимально наблизити джерело теплово!' енерги (наприклад, ко-тельню) до споживача - сушильного пристрою; теплоiзолювaти вiдкритi по-верхнi трубопроводiв, системи циркуляци повiтря (повiтропроводи, що вихо-дять за межi внутршнього простору сушарки).
Для зменшення втрат теплоти на початкове на^вання сушильного пристрою i його обладнання потрiбно: зменшити технологiчнi перерви мiж циклами сушшня; застосовувати менш мaтерiaломiстке внутршне устатку-вання сушильних пристро'в.
Дотримання наведених вище рекомендaцiй дасть змогу зменшити до 30 % витрати паливно-енергетичних ресуршв у деревообробнiй промисловост^
Л1тература
1. Б|лей П.В., Павлюст В.М. Сушшня та захист деревини : пщручник. - Льв1в : Вид-во "Кольорове небо", 2008. - 312 с.
2. Б|лей П.В. Науково-техшчш основи ресурсозбер1гаючих технологий теплово'! оброб-лення i сушшня деревини // Св1т мебл1в i деревини. - К., 2004. - № 2. - С. 42-44.
3. Озаркчв 1.М., Б|лей П.В., Максим1в В.М., Соколовський I.A. та iH. Тепловi проце-си деревооброблення. - Львiв : РВВ НЛТУ Украши, 2008. - 264 с.
УДК674.08:662.818 Доц. В.В. Гомонай, канд. техн. наук;
доц. М.В. Гомонай-Стрижко, канд. екон. наук - НЛТУ Украти, м. Львiв
ПОГЛЯД НА ВИРОБНИЦТВО ТВЕРДОГО Б1ОПАЛИВА
З ДЕРЕВНИХ В1ДХОД1В
Дослщжено технолопю подрiбнення рiзних деревних вiдходiв, сушiння i пре-сування деревно'1 маси у тверде бюпаливо. Проаналiзовано рiвень теплотворно! здат-ностi деревини, твердого бiопалива; подано рекомендаци щодо оргашзацп 1х вироб-ництва на пiдприeмствах лiсового комплексу.
Assoc.prof. V.V. Gomonay; assoc.prof. M.V. Gomonay-Struzko-
NUFWT of Ukraine, L'viv
A glance at the production of solid biofuel from wood waste
Investigated here is the technique of chipping various wood wastes, drying and pressing wood particles into solid biofuel, also analysis was made for heat capacity of wood, solid biofuel and recommendations for organizing their production at the forest complex enterprises were given.
Використання деревних Bi^^iB як сировини для виготовлення еколо-пчно чистого твердого бюпалива е актуальним завданням, оскшьки виршуе питання отримання додатково! теплово! енергп та дае змогу покращити еко-лопчну ситуащю навколишнього середовища.
Бiопаливо (рiдке, тверде) - це паливо з поновлювальних джерел сировини (вiдходiв деревини, вiдходiв сшьського господарства i рiзних рослин). На шдприемствах лiсового комплексу удосконалюеться процес перероблення деревних вiдходiв без застосування стороншх в'яжучих речовин на тверде 6i-опаливо (брикети, гранули).
Сировиною для виробництва твердого бiопалива можуть бути рiзнi деревнi вiдходи як кусковi (рейки, обаполи, сучки та ш.), так i м,якi (тирса, стружка, деревний пил), а також низькояюсна деревина. При цьому, ус де-ревнi вiдходи повиннi бути однаково! консистенци, як за величиною, так i за вологiстю. Тому кусковi вiдходи, геометричнi розмiри яких перебувають у межах: довжина до 6000 мм, ширина до 400 мм, товщина до 100 мм, необхщ-но подрiбнювати i сушити до задано! вологостi.
Процес !х подрiбнення е складним. Вiдходи розрiзняють за величиною i видом (рейки, обаполи, сучки, вiдрiзки частини стовбура, пилопродукци, шпону та iн.), що вимагае рiзного устаткування. При цьому вдаоди необхщ-но переробляти в одну сипучу фракщю, частинки яко! повиннi мати вигляд i розмiри тирси (основно! маси). Для цього процесу використовують спещаль-нi технологи шдготовки деревно! сировини. Крупномiрну деревину кряжу -ють, розколюють, подрiбнюють i доподрiбнюють за допомогою спецiального устаткування. Щшьшсть твердого бiопалива досягаеться за рахунок високого тиску за певно! температури пресовано! маси, а склеювання - за рахунок л^-ншу, що знаходиться у клiтинах деревини.
Л^нш - це аморфний полiмер ароматично! природи (полiфенол), складно! будови, вщ свiтло-жовтого до темно-коричневого кольору (залежить вiд способу видiлення його з деревини). Вмют лiгнiну у хвойних породах деревини становить 28-34 %, у листяних породах - 17-27 %, у деревнш корi -17-44 %. Для виготовлення твердого бюпалива можна використовувати вщ-ходи вЫх деревних порщ та сшьського господарства (качани кукурудзи, солома, лушпиння соняшнику, гречки, рису та ш.).
Першим важливим чинником у технологи виготовлення твердого бь опалива е облiк деревно! сировини, особливо для шдприемств, як закупову-ють сировину (вiдходи). Для правильного облжу об,емiв вiдходiв юнуе коефь цiент повнодеревностi (Кп). Нижче наведено величини коефщента для де-яких видiв вiдходiв, а саме:
• обр1зання стовбур1в i колод - 0,40
• вершинки стовбур1в - 0,30
• сумш обаполiв i рейок - 0,46
• шпон-рванина - 0,45
Облш подр1бнено1 деревини (тирса, трюка, подр1бнена деревина та ш.) здшснюеться зпдно з вщповщним коефщентом, наприклад: Кп для тирси у раз1 перевезення до 5 км дор1внюе 0,30. Належний облж сировини дае змогу фактично ощнити витрати на виготовлення твердого бюпалива.
Другим важливим чинником е величина подр1бнено! деревно! маси. Виробники устаткування (прес-гранулятор, прес для брикет1в) подають вщо-мост про пресування деревних частинок розм1ром до 16 мм, але на шд-приемствах пресуванню шдлягае деревна маса з розм1ром частинок до 1 мм, тобто тирса. Якщо на шдприемств^ окр1м тирси, е шш1 вщходи, то до техно-лопчного процесу необхщно долучити операцп подр1бнення i, за потреби, доподр1бнення деревно! маси (шд час гранулювання).
Зазвичай, подр1бнення кускових вщход1в у деревну масу здшснюють поетапно. На першому еташ виготовляють трюка, яку доподр1бнюють у мо-лотковш дробарщ, висушують i, за потреби, додатково доподр1бнюють. Таке доподр1бнення зумовлене тим, що наявш молотковi дробарки не можуть под-рiбнювати вологу трюку чи утворювати з трюки тирсу. Цей ланцюг операцш значно шдвишуе собiвартiсть гранул чи брике^в.
Бiльш перспективним е одноетапне отримання брикетно! маси. Це процес, за якого з кускових вiдходiв або привезено! трюки, вщразу виробляють деревну масу (переважно тирсу), придатну для пресування. Таку технолопчну схему розроблено на навчально-виробничому впроваджувальному шд-приемствi мЛiсотехнiкам i використовують на багатьох шдприемствах галузь
Третiм важливим чинником е наявнють вологи у деревних частинках. На шдприемствах люового комплексу сировина переважно мае вологють, бшьшу за 30 %, а для отримання твердого бюпалива деревш частинки повин-нi мати вологють не бшьше 16 % тд час гранулювання i не бшьше 10-12 % -пiд час виробництва брикетiв, тому сировину необхщно просушити. Спещ-альних сушарок для тирси у деревообробнш промисловостi не юнуе, а використовують модифжоваш пристро! з iнших виробництв.
Застосовують два типи сушарок: барабанш i конвеерш. Як тепловi агенти використовують топковi гази, нагрiте повiтря або пару. Для отримання агента сушки ефективним е спалювання подрiбненоï деревини природно! вологостi в спещальних топкових пристроях, що забезпечують температуру на виходi близько 10000С.
Подачу агента в сушильний агрегат здшснюють за принципом прямо-поточностi (рух деревних частинок зб^аеться з напрямом руху агента сушки). Останшм часом з'явилися й iншi розроблення, а саме: створення сушарок з протипоточною подачею агента сушки (деревш частинки рухаються назус-трiч руху агента сушки). Шд час пересування величину агента сушки його подачу i температуру можуть регулювати. Для отримання одше! тонни сухо! подрiбненоï бюмаси необхщно витратити близько 400-500 кВт електроенер-
riï, при цьому n0Tpi6H0 спалити близько 200 кг подрiбненоï деревно1 маси природно1 вологостi. У виборi устаткування варто враховувати витрати елек-TpoeHepriï на виробництво твердого палива, наприклад: середш витрати елек-троенергiï на виготовлення одшеï тонни брикетiв становлять 60-80 кВт, а на одну тонну гранул - 90-110 кВт.
Технолопчний процес пресування займае близько 20 % вщ уЫх затрат. В економiчнiй оцiнцi виробництва варто враховувати витрати на шдго-товку деревно1' сировини i наявнiсть власних деревних вiдходiв. Для виготовлення гранул використовують пресове устаткування з плоскою матрицею (дискового типу) i цилшдричною. Суть процесу гранулювання полягае в про-давлюваннi спецiальними роликами подрiбненоï деревно1' маси через отвори обертально1' матрицi. Отвори бувають рiзного дiаметра: вiд 6 до 12 мм, дов-жина i форма якого залежить вiд виду пресовано1' маси.
Брикети виготовляють на штемпельних i шнекових пресах. У штем-пельних пресах вiдбуваеться поштучне виготовлення брике^в (величина брикету залежить вщ дозовано1' подачi деревно1' маси в зону пресування). У шнекових пресах процес е неперервним (вщбуваеться витискування деревно1' маси через канал певно1' форми, шнек, зазвичай, конусоподiбноï форми з кутом конуса 6-80). Брикет мае внутршнш нас^зний отвiр, наявнiсть якого позитивно впливае на процес горшня.
Для оцшювання органiзацiï нового виробництва необхщно орiентува-тися на техтчт вимоги, що пред'являються покупцем готово1' продукцп (брикетiв, гранул). Чиннi европейськ стандарти на гранули (DIN, SS, O-Norm M i iн.) не дають змоги використовувати як сировину вс деревнi вiдходи. Наприклад, стандарти обмежують вмiст у деревнiй мас кори до 0,5-1,5 %. Стосовно тако1' важливо1' характеристики твердого бюпалива, як його теплотворна здатшсть, iснуе твердження, що для гранул i брике^в цей показник значно вищий, нiж для деревини (теплотворшсть пресованого палива стано-вить 4000-5000 ккал/кг, а деревини - 2350 ккал/кг).
Таке твердження не мае фiзичноï сутi, оскiльки з одного кшограма деревини або деревних матерiалiв з одним значенням вологост^ у т.ч. i пресова-них виробiв (гранули, брикети), можна отримати однакову кiлькiсть тепла. У випадку, якщо величину теплотворно:' здатностi виразити в ккал/м3 тодi рiз-ниця кшькосл тепла мае мiсце i теплотворшсть брике^в становитиме приб-
2 3 2 3
лизно 52160-10 ккал/м^ , а теплотворнiсть деревини - 21733-10 ккал/м . Суть рiзницi полягае в шдльност матерiалiв; щiльнiсть деревини, наприклад, сосни
33
становить 500 кг/м , а щшьтсть брике^в з цiеï деревини - 1200 кг/м .
У виборi технологи перероблення деревних вiдходiв на тверде бюпаливо доцшьно керуватися пропозицiями фiрми-постачальника пресового устаткування i аналiзом та рекомендацiями фахiвцiв. Отримати техшчну шфор-мацiю вiд пiдприемств, як виготовляють тверде бiопаливо, практично не-можливо (комерцiйна таемниця). Тому шдприемства-виробники продукцп пропонують укладати договори на пуско-налагоджувальш роботи, у яких пе-редбачено технiчну iнформацiю щодо запуску, налагоджування, експлуатаци, режимiв роботи устаткування тощо.
Для ефективно! сшвпращ мiж виробником i замовником цього устаткування стае необхщним створення науково-виробничо-впроваджувального центру (НВВЦ). Залежно вiд специфiки виробництва НВВЦ може розробля-ти: проектно-кошторисну документацiю на виробництво твердого бюпалива; рекомендаци щодо шдбору устаткування, технiко-економiчне обгрунтування; технологш виробничого процесу. Центр надаватиме послуги щодо роз-роблення стандартiв на продукщю, що виготовляеться, i погоджувати !х з Держстандартом. Окрiм цього, фахiвцi центру можуть надати техшчну допо-могу в пуско-налагоджувальних роботах та навчанш операторiв. У цьому напрямку працюе науково-виробничо-впроваджувальне пiдприемство (НВВП) "Лютехшка".
Висновки: У виборi та органiзацiï процесу утилiзацiï деревних вщхо-дiв шляхом перероблення ïx на тверде бюпаливо необхiдно враховувати низку особливостей цього виробництва, а саме:
1. Оргашзащя виготовлення твердого бюпалива доцшьна на шдприемств^ де е основне виробництво, а отже, виникае проблема уташзаци деревних вiдxодiв. Треба врахувати й те, що на виробництво однiеï тонни твердого бюпалива потрiбно приблизно 3 щл.м деревноï сировини, при цьому се-редня щшьнють твердого бюпалива становить: для брике^в, виготовлених у шнекових пресах, - 1000-1500 кг/м ; для брике^в, виготовлених у штемпель-
33
них пресах, - 650-900 кг/м ; для гранул - 650-1100 кг/м .
2. Собiвартiсть виготовлення твердого бюпалива збшьшуеться шд час перероблення кускових i м'яких деревних вiдxодiв природноï вологост порiв-но з переробленням сухих вiдxодiв.
3. Виробництво твердого бюпалива - це технолопчний процес, який потребуе налагодження системи контролю режиму роботи устаткування. Процес енергомюткий, складний в обслуговуваннi, експлуатаци та ремонтi (швидкозношувальнi деталi виготовляються тшьки за спецзамовленням). Виробництво е пожежонебезпечним, а це, своею чергою, вимагае автоматичноï системи контролю i пожежогасшня.
4. Сезоннють споживання твердого бюпалива, а також еколопчш нас-лiдки вiд iнтенсивного використання рослинност (xарактернi для деяких кра-ïh). А також варто врахувати, що поняття "поновлювана сировина" не е зако-номiрним. 1снуе негативний досвщ вирубування рослинностi, унаслiдок чого площд перетворюються у пустинну мюцевють.
5. На стадй' вироблення пропозицш щодо виготовлення твердого бi-опалива потрiбен аналiз всiеï ситуацй' i рекомендаци фаxiвцiв.
Л1тература
1. Гомонай М.В. Древесное биотопливо (брикеты и гранулы). - М., 2007. - 90 с.
2. Гомонай В.В. Методичш вказ1вки з оргатзаци проведення звалювання дерев бензи-номоторною пилкою ¡з г1дравл1чним клином. - Льв1в, 1999. - 56 с.
3. Гомонай-Стрижко М.В. Реструкгуризащя територ1ально-виробничих утворень: iH-новац1йн1 напрямки розвитку : автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. екон. наук. -Льв1в. - 2008. - 20 с.
