CC BY
37
Труды БГТУ, 2019, серия 1, № 1, с. 95-99
95
УДК 630*83:674.8
Е. А. Леонов1, Д. В. Клоков2
1 Белорусский государственный технологический университет 2Белорусский национальный технический университет
ПРОИЗВОДСТВО ТОПЛИВНОЙ ЩЕПЫ НА ЛЕСОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ТЕРМИНАЛАХ ДЕРЕВООБРАБАТЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЙ
В статье рассмотрены актуальные вопросы производства древесного топлива из дровяной и низкокачественной древесины в условиях лесоэнергетических терминалов мини-ТЭЦ деревообрабатывающих предприятий Республики Беларусь. Особенностью данных энергетических объектов является выработка тепловой энергии на собственные технологические ну^ды, а также равномерный в течение года спрос на топливную щепу. С целью повышения теплотворной способности сжигаемого древесного сырья даны рекомендации по обустройству площадки терминала, особенностям складирования и хранения древесины. Разработана технологическая схема производства топливной щепы на терминалах мини-ТЭЦ деревообрабатывающих предприятий. Ее особенностью является совместное размещение на территории терминала штабелей неизмельченного дровяного долготья и огороженного бурта для топливной щепы и отходов деревообрабатывающего производства (кусковые древесные отходы, опилки, отсев и т. д.). Все операции технологической цепочки производства древесного топлива выполняются мобильной системой машин отечественного производства.
Ключевые слова: производство, параметры, терминал, древесное топливо, система машин.
E. A. Leonov1, D. V. Klokov2
1Belarusian State Technological University 2Belarusian National Technical University
FUEL CHIPS PRODUCTION AT THE WOOD-ENERGY TERMINALS OF WOOD PROCESSING ENTERPRISES
The article deals with topical issues of wood fuel production from wood and low-quality wood in the conditions of forest-energy terminals of mini-CHP of woodworking enterprises of the Republic of Belarus. The peculiarity of these energy facilities is heat energy production for their own technological needs and uniform demand for fuel chips during the year. In order to increase the calorific value of the burnt wood raw material, recommendations have been made on arranging the terminal site, on the specific features of wood storage. The technological scheme of fuel chips production at the terminals of mini-CHP of woodworking enterprises has been developed. Its peculiarity is the joint placement in the terminal area of stacks of not crushed wood longest and fenced collar for fuel chips and waste woodworking production (lumpy wood waste, sawdust, screenings, etc.). All operations of the technological chain of production of wood fuel are performed by a mobile system of domestically produced machines.
Key words: production, parameters, terminal, wood fuel, machine system.
Введение. Устойчивое развитие Республики Беларусь не может быть достигнуто без диверсификации производства энергии с максимальным привлечением местных видов топлива, а также снижением удельного энергопотребления за счет ресурсосберегающих технологий [1-3]. В этой связи в нашей стране ежегодно наращиваются объемы производства топливной щепы, в том числе из низкокачественной древесины, отходов лесозаготовок и деревообработки. По итогам 2017 г. производственные мощности предприятий системы Минлесхоза Республики Беларусь (основных поставщиков древесного топлива на энергообъекты) составили 7,2 млн м3 древесного топлива, в том числе 1,8 млн м3 топливной щепы.
В настоящее время в ряде республиканских министерств и ведомств, а также на частных
предприятиях выработка тепловой и электрической энергии из местных видов топлива, включая различные типы древесной биомассы, осуществляется на 20 мини-ТЭЦ мощностью от 1,2 до 18 МВт, а также на более чем 3000 котельных мощностью от 0,012 до 20 МВт.
Производственный опыт показывает, что древесное сырье в виде дровяной и низкокачественной древесины и отходов для производства древесного топлива для энергетических целей может образовываться непосредственно на лесосеках, верхних и промежуточных складах, а также на терминалах сезонного хранения древесного топлива у потребителей [4]. Место концентрации древесного сырья для производства древесного топлива для энергетических целей (см. рис. 1) оказывает прямое влияние на технологию и механизацию работ, производительность машин и т. д. [5-8].
а б в
Рис. 1. Технологические схемы производства топливной щепы: а - на верхнем складе; б - промежуточном складе; в - терминале у потребителя
Отличительными особенностями рассматриваемых технологических процессов, при которых поставщиком древесного топлива является предприятие системы Министерства лесного хозяйства, а потребителем - предприятие системы Министерства энергетики или Министерства жилищно-коммунального хозяйства, являются неравномерный в течение года характер заготовки топливной древесины и ярко выраженный сезонный характер ее потребления [9-11].
В то же время в структуре предприятий «Холдинга организаций деревообрабатывающей промышленности» функционирует ряд отраслевых мини-ТЭЦ, особенностью которых является получение энергии для собственных технологических нужд (сушильное хозяйство, плитное производство и т. д.) за счет сжигания древесных отходов, образующихся в процессе производственной деятельности деревообрабатывающих предприятий. При этом, в отличие от мини-ТЭЦ предприятий системы Минэнерго и МинЖКХ, данные энергетические объекты характеризуются устойчивым в течение года спросом на древесное топливо [12-14].
1. Общие требования к площадке лесо-энергетического терминала. Производственный опыт работы мини-ТЭЦ предприятий «Холдинга организаций деревообрабатываю-
щей промышленности» положительно решил вопрос о формах хранения древесного топлива в пользу открытого хранения измельченной древесины, так как современные технические средства (высокопроизводительные погрузчики, транспортировщики, дешевые нетканые пленочные покрытия, эффективные средства проветривания и огнезащиты и др.) позволяют успешно функционировать открытым терминалам древесного топлива при обеспечении минимальной стоимости капитальных вложений и работ по их обслуживанию.
По установившейся многолетней практике дровяное долготье целесообразно хранить в штабелях, а кусковые или мягкие отходы -в кучах. При этом исследования показали [12-15], что стволовую древесину, предназначенную для измельчения в топливную щепу, до самого измельчения целесообразно хранить в крупных штабелях, что не позволяет ей намокнуть во время осадков. В качестве примера на рис. 2 приведен лесоэнергетический терминал мини-ТЭЦ, на котором четко видны штабели основного запаса топлива (темный фон), хранящегося в виде круглой стволовой древесины (дровяное долготье), а также бурты топливной щепы (светлый фон), подготовленной для отгрузки на энергообъект (щепа производится в требуемом количестве по мере потребления).
Рис. 2. Лесоэнергетический терминал мини-ТЭЦ Трулы БГТУ Серия 1 № 1 2019
Е. А. Леонов, А. В. Клоков
97
Места для хранения древесного топлива должны иметь твердое покрытие (асфальтовое или бетонное) на достаточно прочном основании с тем, чтобы в процессе работы погрузчиков и рубильных машин не произошло продавливание почвы и образование колеи. Продольная ось штабелей (буртов), по возможности, должна быть направлена в сторону естественного стока ливневых вод. Уклон покрытия площацки в поперечном направлении в обе стороны от продольной оси штабеля (бурта) следует делать 8-10%, вдоль бурта в сторону стока - 1,5-2% [2, 4, 15].
При складировании сырья из свежесруб-ленной древесины с целью повышения ее теплотворной способности целесообразно установить следующие сроки его просушки перед измельчением:
- дровяной древесины с диаметром более 20 см - до 6-8 мес.;
- тонкомерной древесины и деревьев от рубок ухода - до 4-6 мес. [2, 4, 15].
2. Технология производства топливной щепы в условиях деревообрабатывающего предприятия. Для предприятий «Холдинга организаций деревообрабатывающей промышленности» Республики Беларусь характерно производство топливной щепы на лесоэнерге-тическом терминале около мини-ТЭЦ, на котором хранится технологический запас топлива на некоторый период работы энергообъекта. При этом расположенное на терминале энергетическое древесное топливо частично производится на месте из предварительно уложенного в штабели дровяного долготья, а часть поступает автотранспортом в виде кусковых и мягких отходов основного производства [12-14].
На рис. 3 показана возможная технологическая схема функционирования лесоэнергетиче-ского терминала отраслевой мини-ТЭЦ, на которой производимая щепа (наряду с готовыми для сжигания отходами деревообрабатывающего производства, доставляемыми автотранспортом) накапливается и хранится на месте и по мере необходимости подается в расходные бункеры котлов.
Работа лесоэнергетического терминала мини-ТЭЦ осуществляется в следующем порядке. Прибывающие с лесосек на площадку терминала сортиментовозы 1 осуществляют выгрузку дровяного долготья и укладку его в штабели временного хранения 6, располагаемые по периметру площадки измельченного древесного топлива 3. После предварительной атмосферной просушки (производится с целью повышения теплотворной способности древесного топлива) по мере необходимости дровяное долготье измельчается в топливную щепу передвижной рубильной машиной 4. Отсыпка производимой щепы осуществляется в огороженный бурт 3, откуда по мере потребления ковшовым лесопогрузчиком 5 древесное топливо загружается в расходные бункеры котлов 7 мини-ТЭЦ.
По мере образования на основных производственных участках и деревообрабатывающих цехах предприятия древесных отходов производства, пригодных для сжигания в котле мини-ТЭЦ (кусковые отходы, стружка, опилки, древесный отсев и т. д.), производится их сбор и доставка колесным лесопогрузчиком 5 на площадку терминала с последующей укладкой в огороженный бурт 3.
1_
Рис. 3. Технологические схемы функционирования лесоэнергетических терминалов мини-ТЭЦ деревообрабатывающих предприятий: 1 - сортиментовоз; 2 - сплошной забор, загораживающий измельченное древесное топливо; 3 - бурт щепы и отходов производства (кусковых и мягких); 4 - передвижная рубильная машина; 5 - ковшовый лесопогрузчик; 6 - штабели дровяного долготья; 7 - расходные топливные бункеры котлов мини-ТЭЦ
В случае большей целесообразности измельчение доставленного сортиментовозами сырья может производиться непосредственно при подаче в рубильную машину с лесовозов, минуя стадию укладки в штабели (например, при доставке уже высушенного сырья, щепа из которого предназначена для прямой реализации, доставке сухих отходов лесопиления, щепа из которых снижает влажность общей реализуемой массы до требуемых показателей и т. п.).
Из перечня технических средств, используемых в технологической цепочке производства топливной щепы, на лесоэнергетическом терминале деревообрабатывающего предприятия возможно использование стационарных или мобильных рубильных машин различного исполнения. Однако, ввиду того, что стационарные машины требуют оборудования для подготовки сырья (раскряжевки и раскалывания), наличия подающего транспортера, оборудования для эвакуации щепы и дополнительных затрат, связанных с их установкой (подготовка и заливка фундаментов и пр.), предпочтение следует отдать самоходным или пере-
движным рубильным машинам барабанного типа с гидроманипулятором для подачи сырья в переработку: импортного производства - 1еп2 НЕМ 420 ОО/ОЬ, Боге81ег1 С4560 ЬБ и аналогичные им, а также отечественных - Амкодор 2904 ОАО «Амкодор», МР-40 и МР-100 ОАО «Минский тракторный завод». Для отгрузки и подачи древесного топлива на расходные топливные бункеры котлов целесообразно применять ковшовые погрузчики производства ОАО «Амкодор» типа Амкодор 342С4 или аналогичные им зарубежного производства [4, 8, 13-15].
Заключение. Производство древесного топлива из дровяной древесины и отходов, образующихся в процессе производственной деятельности деревообрабатывающих предприятий, входящих в структуру «Холдинга организаций деревообрабатывающей промышленности», имеет ряд принципиальных особенностей. Приведенные в статье рекомендации по организации производства древесного топлива в условиях лесоэнергетических терминалов отраслевых мини-ТЭЦ направлены на совершенствование данного технологического процесса.
Литература
1. Леонов Е. А. Модель склада древесного топлива // Труды БГТУ. 2011. № 2: Лесная и дерево-обраб. пром-сть. С. 135-139.
2. Леонов Е. А. Исследование хранения древесного топлива у потребителей // Труды БГТУ. Сер. 2, Лесная и деревообр. пром-сть. 2009. Вып. XVII. С. 89-93.
3. Леонов Е. А., Федоренчик А. С. Оптимизация вместимости склада межсезонного хранения древесного топлива // Труды III Междунар. евразийского симпоз. «Деревообработка: технологии, оборудование, менеджмент XXI века». 2008. С. 62-66.
4. Федоренчик А. С., Клоков Д. В., Леонов Е. А. Энергетическое использование древесной биомассы. Практикум. Минск: БГТУ, 2015. 212 с.
5. Федоренчик А. С., Леонов Е. А. Лесоэнергетические терминалы: оптимизация параметров // Лесное и охотничье хоз-во. 2012. № 9. С. 10-15.
6. Федоренчик А. С., Леонов Е. А. Обеспечение устойчивого снабжения энергообъектов древесным топливом с созданием минимально необходимых запасов // Лесной вестник. 2014. № S2. С. 146-150.
7. Игнатенко В. В., Леонов Е. А. Установление рациональных параметров многооперационных машин в лесозаготовительной промышленности // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. 2015. Т. 3. № 4-5. С. 291-295.
8. Леонов Е. А. Игнатенко В. В., Клоков Д. В. Математическая модель работы рубильной машины с учетом ее технических отказов // Труды БГТУ. 2016. № 2: Лесная и деревообраб. пром-сть. С. 40-44.
9. Леонов Е. А., Федоренчик А. С. Имитационное моделирование устойчивого функционирования склада древесного топлива // Труды БГТУ. 2012. № 2: Лесная и деревообраб. пром-сть. С. 58-61.
10. Кулак М. И., Федоренчик А. С., Леонов Е. А. Прогнозирование хранения запасов топлива в условиях лесоэнергетических терминалов // Наука и инновации. 2012. № 7. С. 69-72.
11. Леонов Е. А. Устойчивое снабжение энергообъектов древесным топливом с созданием минимально необходимых запасов // Труды БГТУ. 2014. № 2: Лесная и деревообраб. пром-сть. С. 17-19.
12. Леонов Е. А., Клоков Д. В. Технология лесозаготовок и переработки древесины. Минск: БГТУ, 2018. 231 с.
13. Технология и оборудование комплексного использования древесного сырья. Практикум / А. С. Федоренчик [и др.]. Минск: БГТУ, 2014. 274 с.
14. Федоренчик А. С., Клоков Д. В., Леонов Е. А. Технология и оборудование лесосечных и ле-соскладских работ. Минск: БГТУ, 2016. 204 с.
15. Клоков Д. В., Леонов Е. А., Гарабажиу А. А. Перспективы проектирования в Беларуси лесных складов на базе мобильных систем машин // Наука—образованию, производству, экономике. 2018. Т. 2. С. 134.
Е. А. Леонов, Ä. В. Клоков
99
References
1. Leonov E. A. Model of wood fuel storage. Trudy BGTU [Proceedings of BSTU], 2011, no. 2: Forest and Woodworking Industry, pp. 135-139 (In Russian).
2. Leonov E. A. Research of storage of wood fuel from consumers. Trudy BGTU [Proceedings of BSTU], series 2, Forest and Woodworking Industry, 2009, issue XVII, pp. 89-93 (In Russian).
3. Leonov E. A., Fedorenchik A. S. Optimization of the storage capacity of the off-season storage of wood fuel. Trudy III Mezhdunar. evraziyskogo simpoziuma («Derevoobrabotka: tekhnologii, oborudovaniye, menedzhmentXXI veka») [Proceedings of III International The Eurasian Symposium («Woodworking: technologies, equipment, management of the XXI of century»)], 2008, pp. 62-66 (In Russian).
4. Fedorenchik A. S., Klokov D. V., Leonov E. A. Energeticheskoye ispol'zovaniye drevesnoy biomassy. Praktikum [Energy use of wood biomass. Practical work]. Minsk, BGTU Publ., 2015. 212 p.
5. Fedorenchik A. S., Leonov E. A. Forest energy terminals: optimization of parameters. Lesnoye i okhotnich 'ye khozyaystvo [Forestry and Hunting], 2012, no. 9, pp. 10-15 (In Russian).
6. Fedorenchik A. S., Leonov E. A. Ensuring sustainable supply of energy facilities with wood fuel with the creation of the minimum required reserves. Lesnoy vestnik [Forestry Bulletin], 2014, no. S2, pp. 146-150 (In Russian).
7. Ignatenko V. V., Leonov E. A. Establishment of rational parameters of multi-operation machines in the timber industry. Aktual 'nyye napravleniya nauchnykh issledovaniy XXI veka: teoriya i praktika [Actual directions of scientific research of the XXI century: theory and practice], 2015, no. 5-4, pp. 291-295 (In Russian).
8. Leonov E. A., Ignatenko V. V., Klokov D. V. The mathematical model of chipper work given its technical failures. Trudy BGTU [Proceedings of BSTU], 2016, no. 2: Forest and Woodworking Industry, pp. 40-44 (In Russian).
9. Leonov E. A., Fedorenchik A. S. Simulation modeling of sustainable functioning of wood fuel storage. Trudy BGTU [Proceedings of BSTU], 2012, no. 2: Forest and Woodworking Industry, pp. 58-61 (In Russian).
10. Kulak M. I., Fedorenchik A. S., Leonov E. A. Forecasting the storage of fuel reserves in the context of forest energy terminals. Nauka i innovatsii [Science and Innovation], 2012, no. 7, pp. 69-72 (In Russian).
11. Leonov E. A. Sustainable supply of wood fuel energy facilities with the establishment of minimum required reserves. Trudy BGTU [Proceedings BSTU], 2014, no. 2: Forest and Woodworking Industry, pp. 17-19 (In Russian).
12. Leonov E. A., Klokov D. V. Tekhnologiya lesozagotovok i pererabotki drevesiny [Wood technology and wood processing]. Minsk, BGTU Publ., 2018. 231 p.
13. Fedorenchik A. S., Mokhov S. P., Klokov D. V., Leonov E. A. Tekhnologiya i oborudovaniye kompleksnogo ispol 'zovaniya drevesnogo syr 'ya. Praktikum [Technology and equipment for the integrated use of wood raw material. Practical work]. Minsk, BGTU Publ., 2014. 274 p.
14. Fedorenchik A. S., Klokov D. V., Leonov E. A. Tekhnologiya i oborudovaniye lesosechnykh i lesoskladskikh rabot [Energy use of wood biomass. Practical work]. Minsk, BGTU Publ., 2016. 204 p.
15. Klokov D. V., Leonov E. A., Garabazhiu A. A. Prospects for designing in Belarus forest warehouses based on mobile machine systems. Nauka - obrazovaniyu, proizvodstvu, ekonomike [Science - education, production, economy], 2018, vol. 2. P. 134 (In Russian).
Информация об авторах
Леонов Евгений Анатольевич - кандидат технических наук, доцент кафедры лесных машин, дорог и технологий лесопромышленного производства. Белорусский государственный технологический университет (220006, г. Минск, ул. Свердлова, 13а, Республика Беларусь). E-mail: debager13@rambler.ru
Клоков Дмитрий Викторович - кандидат технических наук, доцент кафедры «Инженерная графика машиностроительного профиля». Белорусский национальный технический университет (220013, г. Минск, ул. Я. Коласа, 12, Республика Беларусь). E-mail:klokoff_dm@belstu.by
Information about the authors
Leonov Evgeniy Anatol'yevich - PhD (Engineering), Assistant Professor, the Department of Logging Machinery, Forest Roads and Timber Production Technology. Belarusian State Technological University (13a, Sverdlova str., 220006, Minsk, Republic of Belarus). E-mail: debager13@rambler.ru
Klokov Dmitriy Viktorovich - PhD (Engineering), Assistant Professor, the Department of Engineering Graphics for Machine-Building. Belarusian National Technical University (12, Y. Kolasa str., 220013, Minsk, Republic of Belarus). E-mail: klokoff_dm@mail.ru
Поступила 28.02.2018
