CC BY
24
прикладных программ для расчета и конструирования их отдельных элементов. Отмечены возможные пути усовершенствования конструкций канатных установок и перспективы развития канатного лесопромышленного транспорта.
Ключевые слова: анализ конструкций канатных лесотранспортных установок, схемы канатной оснастки, методы расчета, математические модели, прикладные программы.
Martynciv М.Р., Rud'ko 1.М., Barylyak W. W., Bychynyk I. V. Development of models and methods of analysis of work of ropes system for wood transportation and prospect of their development
The construction features of ropes system are analysed for wood transportation, charts of the rope rigging and methods of calculation of their basic elements (ropes, drives, freight carriages, supports). Dependences over for determination of basic parameters of ropes system (got with the use of equalization of catenary, equalization of motion of branches of rope, differential equation of motion of the system in the generalized coordinates - equalizations of Lagrange) and list of the application programs are brought for a calculation and constructing of their separate elements. The possible ways of improvement of constructions of ropes system and prospect of development of rope forest industrial transport are marked.
Keywords: analysis of constructions of ropes system for wood transportation, chart of the rope rigging, methods of calculation, mathematical models, application programs.
УДК 674.81:662.638 Докторант С.В. Гайда, канд. техн. наук -
НЛТУ Украти, м. Львiв
РОЗРОБЛЕННЯ ТЕХНОЛОГИ ВИРОБНИЦТВА ПАЛИВНИХ ГРАНУЛ НА ОСНОВ1 ЕНЕРГЕТИЧНОГО ПОТЕНЦ1АЛУ ВЖИВАНО1 ДЕРЕВИНИ
Розраховано енергетичний потенщал деревно'1 бюмаси - вiдходiв деревини та вживано'1 деревини (ВЖД), який сягав у 2012 р. 6,438 млн т, зокрема ВЖД - 2,0 млн т. Обгрунтовано, що перетворивши ц ресурси у твердi види палива, енергетичний потенщал зросте з 2,703 до 3,548 млн т у.п., тобто на 24 %. Розроблено технологию та удосконалено обладнання виготовлення паливних гранул i3 ВЖД як енергоемно'1 сиро-вини. Запропоновано режимш параметри виготовлення паливних гранул, виходячи i3 здатност до пресування.
Ключовi слова: вживана деревина, енергетичний потенщал, паливш гранули, технологи, соцiо-економiчна ефектившсть.
Актуальшсть. Технолопя утил1зацп в1дходав - перероблення вживано!' деревини (ВЖД) для виробництва альтернативних джерел енергп, зокрема паливних гранул, е рентабельною та ефективною через низьку соб1варткть ще!" деревно!' бюмаси. Вщповвдно до проекту оновлено!' " Енергетично!' стратеги Украши до 2030 р." [5] та пропозицш науковщв Г.Г Гелетуха та Т.А. Железна [1], частка бюмаси в загальному енергоспоживант Украши може зрости з 0,7 % до 10 % у 2030 р. (для пор1вняння в 6С цей показник зросте з 6,7 % до 19 %). Спо-живання деревно!' бюмаси (в1дход1в деревини) для виробництва енергп в Укра-1'ш у 2010 р. становило 0,14 % (з урахуванням дров - 0,34 %) вщ загального пос-тачання первинно! енергп. За шдсумками 2012 р., в УкраЫ було виготовлено 810 тис. т твердого палива, зокрема майже 150 тис. т паливних гранул з дерев-них вщходав. Пропонують використання енергетичного потенщалу ВЖД для отримання паливних гранул на основ1 удосконалення кнуючих технологш та розроблення альтернативних ршень.
Проблема, що вирiшуeться - одержання енергií з додаткових ресурс1в деревини, зокрема ВЖД шляхом перероблення 11 на паливш гранули. Проблема сировини та проблема ввдходш е найактуальнiшими в деревообробнш промис-ловостi та енергетичнiй галузi свiту, бвропи та Украши, зокрема на поч. ХХ1 ст. Часткове виртення останньо! е рацiональним та комплексним пiдходом до зменшенням першо! - проблеми сировини. Потенцшним ресурсом та невико-ристаною базою деревно! сировини, запаси яко! збшьшуються в мiру розвитку промисловостi та господарства загалом, е запаси ВЖД.
Виртення поставлено!' проблеми ускладнюеться рiзноманiтнiстю ВЖД та, особливо, рiзних видiв забруднювачш (антипiренiв, антисептикiв, шсектици-д1в, фунгщидш, бiоцидiв та ш.) у ВЖД, яка за некоректного сортування та очищения може спричинити значш вiдхиления результатiв прогнозування власти-востей - теплотворно!' здатносп, зольностi, мехашчно! мiцностi паливних гранул з ВЖД ввд параметрiв гранул, отриманих з первинно! сировини, що е неп-рийнятним з екологiчних та економiчних мiркувань.
Напрацювання вiтчизияних i зарубiжних вчених iз зазначено! проблеми стосуються, в основному, використання виробничих деревних вiдходiв, без за-лучення ВЖД до процесу виготовлення паливних гранул [3, 4]. Результати !хшх дослвджень свiдчать, що ця проблема не е виртеною, позаяк не розроблено на-уково! бази та практичних рекомеидацiй для ефективного прогнозування влас-тивостей паливних гранул iз ВЖД. У багатьох крашах рiзнi науковцi широко вивчали ВЖД, особливо ц забрудненiсть, яка стала визначальною щодо п кла-сифiкацií, тобто належносп до то!' чи шшо! групи, та використання. Наприклад, у Нхмеччиш прийнято "Положення про регулювання вживано! деревини" (Altholzverordnung - АКЬзЬУ), де наведено особливостi поводження з цими вщ-ходами. Зокрема, у ньому чiтко регламентовано допустиму концентрацда хiмiч-них елемеитiв у стружщ iз ВЖД, яка може бути використана в енергетичних щ-лях. Вперше технологда виробництва паливних гранул було запропоновано в 1947 р., але перiодично вона вдосконалюеться i зазнае iстотних змiн у зв'язку розвитком сучасно! технiки та особливостей використання то!' чи iншоí сировини. Тобто використання ВЖД зумовлюе удосконалення технологи.
Таким чином, розроблення науково-техшчно! бази, удосконалення кну-ючо! техиологií, модернiзацiя обладнання для перероблення ВЖД, розроблення режимних параметр1в та формування практичних рекомендаций, пiдтверджених результатами експериментальних дослiджень, е важливою та актуальною проблемою сьогодення.
Мета дослщжень - розробити технологда та удосконалити обладнання для виготовлення паливних гранул iз ВЖД; розробити практичнi рекомендацií для забезпечення заданих показникiв якостi виготовлення гранул iз ВЖД. Досягнення мети можливе шляхом вирiшения таких завдань:
• здiйснити монiторинг та розрахувати кшьюсть ВЖД, придатно! для енергетич-ного використання - виготовлення паливних гранул;
• обгрунтувати способи та методи очищення ВЖД вiд рiзних домiшок;
• розробити технологiю виготовлення паливних гранул iз ВЖД шляхом модерт-зацп юнуючо! технологи: модершзувати систему автоматичного керування про-цесом гранулювання за допомогою автоматизованого дозатора iз мшропроце-сорним керуванням; модершзувати змiшувач сухо! та волого! стружки iз час-
тковим регулюванням швидкостi подачi залежно вщ завантаженостi приводу двигуна; модернiзувати гравиацшний роздiлювач подрiбненого матерiалу та домшок; встановити у лiнiю магнiтного проиювача^братора, тдвюно! маг-ттно! стрiчки та детектора-металошукача на входi.
• здшснити вдосконалення обладнання лiнií перероблення ВЖД на гранули: сис-теми контролю температурного режиму гранулювання; системи регулювання вологостi стружки на входi та цифрового стабшзатора вологи на виходi;
• розробити режимт параметри процесу гранулювання;
• розрахувати та обгрунтувати ефективнiсть вщ використання ВЖД для виготов-лення паливних гранул.
Об'ект дослiдження - техиологiчний процес виготовлення паливних гранул iз ВЖД на вдосконаленому обладнаннi.
Предмет дослiджень - закономiрностi впливу техиологiчних параметрiв на властивосп паливних гранул iз ВЖД для забезпечення заданих показниюв якосп !х виготовлення.
Засоби, якi використано для виршення завдань:
• модертзацш системи автоматичного керування процесом гранулювання за до-помогою автоматизованого дозатора iз мiкропроцесорним керуванням;
• модертзащя змiшувача сухо! та волого! стружки iз частковим регулюванням швидкостi подачi залежно вiд завантаженостi приводу двигуна;
• модертзащя гравггацшного роздiлювача стружок та домшок;
• формування практичних рекомендадiй щодо виготовлення гранул. Щдходи, якi задiяно для вирiшення завдань:
• застосування способiв механiчного та термомехатчного очищення ВЖД;
• створення лiнií з виробництва паливних гранул iз ВЖД; ГдеТ, якi покладено в основу для вирiшення завдань:
• удосконалення обладнання, яке стало б основою для створення сершних лшш щодо переробленн ВЖД на паливш гранули;
• розроблення режимних параметрiв виготовлення паливних гранул iз ВЖД;
• удосконалення обладнання - системи контролю температурного режиму грану-лювання;
• удосконалення системи регулювання (контролера) вологостi стружки на входi та цифрового стабiлiзатора вологи на виходц
• встановлення у лшю магнiтного просiювача та детектора-металошукача на вход1
Робочi гiпотези, якi використано для виршення завдань:
• одержання енерги iз додаткових ресурсiв деревини, зокрема ВЖД шляхом перероблення Г! на паливш гранули;
• удосконалення технологи та обладнання для виробництва паливних гранул iз ВЖД;
• використання для дослщжень наявно! установки гранулювання;
• переваги гранульованого палива: теплотворна здаттсть 3500-4800 ккал/кг, во-лопсть 8-12 %, менший об'ем, бiльша однорiднiсть часток, завдяки чому тран-спортування та зберiганн;я гранул е зручним, а Тх використання для опалення дае змогу застосовувати автоматизоваш системи подачi палива. Дослщження енергетичного потенцiалу деревно! бiомаси (вiдходiв
деревини та ВЖД). Визначення енергетичного потенщалу деревно!' бiомаси виконано на основi статистичних даних Державного агентства лкових ресурсiв Укра!'ни щодо заготам деревини за 2012 р. (табл. 1).
Табл. 1. Енергетичний потенщал вiдходiв деревини та вживаног деревини в
УкраШ за 2012 р.
Деревна бiомаса та бюпаливо % Геплот-вiрна здатшсть, ккал/кг Бюмаса - вщходи Заготв-ля деревини, млн т. Енергетичний потенщал
% К % млн т у.п. ПДж млрд кВт/год
Розрахунковi цифри 7000 100,00 12,18
Вiдходи лiсозаготiвлi:
Вщходи лiсосiчнi 60 1170 6,00 0,60 3,60 0,438 0,073 2,148 0,597
Грiска зелена (суччя, хвоя, кора) 60 1200 4,00 0,50 2,00 0,244 0,042 1,224 0,340
Грюка пнiв та корешв 40 2050 8,00 0,40 3,20 0,390 0,114 3,346 0,929
Всього 18,00 8,80 1,072 0,229 6,718 1,866
Вiдходи деревооброб. пром-стi:
Грюка рiзана (5-50 мм) 45 1950 18,00 0,10 1,80 0,219 0,061 1,790 0,497
Обрiзки, рейки, стружка, тирса 47,00
- вщходи меблево! деревини 20 3600 31,30 0,62 19,40 2,364 1,216 35,629 9,897
- вiдходи будвельно! деревини 45 2120 6,30 0,42 2,60 0,322 0,098 2,861 0,795
- вщходи балансово! деревини 40 2370 6,30 0,33 2,10 0,253 0,086 2,513 0,698
- вщходи фанерно! сировини 30 2870 3,10 0,54 1,70 0,204 0,084 2,450 0,681
Всього 65,00 27,60 3,362 1,544 45,243 12,567
Разом вiдходiв 83,00 36,41 4,434 1,773 51,961 14,433
Дрова:
Дрова з тсосж (25-3000 мм) 50 1620 12,00 1 12,00 1,462 0,338 9,914 2,754
Деревина тонкомiр (50-500 мм) 45 2120 5,00 1 5,00 0,609 0,184 5,406 1,502
Всього 17,00 17,00 2,071 0,523 15,320 4,255
Разом бюмаси 100,00 53,40 6,505 2,295 67,281 18,689
Вщходи ВЖД: млн.т
Вироби вiд торпвля (шддони) 15 3850 0,301 0,15 15,00 0,301 0,165 4,847 1,346
Вироби будiвельнi деревнi 18 3700 0,461 0,23 23,00 0,461 0,244 7,142 1,984
Вироби з промисловост деревнi 20 3600 0,120 0,06 6,00 0,120 0,062 1,813 0,504
Вироби з примццень (меблi та ш) 10 4100 0,261 0,13 13,00 0,261 0,153 4,473 1,242
Мунiципальнi ввдходи деревини 40 2370 0,341 0,17 17,00 0,341 0,115 3,381 0,939
Гвердi побутовi вiдходи (3 %) 35 2600 0,421 0,21 21,00 0,421 0,156 4,582 1,273
1нша ВЖД: 30 2870 0,100 0,05 5,00 0,100 0,041 1,204 0,335
Всього ВЖД 25 3280 2,004 100,0 2,004 0,936 27,442 7,623
Всього вiдходiв 6,438 2,709 79,403 22,056
Паливо деревне:
Грюка ВЖД 22 3250 50,00 1,002 0,465 13,637 3,788
Грiска паливна (5-50 мм) 30 3000 8,80 1,072 0,459 13,464 3,740
Колода паливна (200-2000 мм) 20 3520 4,00 0,487 0,245 7,181 1,995
Дрова (150-1000 мм) 20 3600 8,00 0,974 0,501 14,688 4,080
Полшо (50-150 мм) 18 3700 5,00 0,609 0,322 9,435 2,621
Гранули з первинно! деревини 7 4500
Гранули з вадход1в виробництва 9 4300 27,61 3,362 2,065 60,537 16,815
Гранули з ВЖД 8 4100 25,00 0,501 0,293 8,602 2,389
Брикети з первинно! деревини 10 3800
Брикети з вадход1в виробництва 15 3650
Брикети з ВЖД 12 3700 25,00 0,501 0,265 7,763 2,156
Вугшля деревне 8 7430
Енергетичний потенщал ВЖД 2,004 1,024 30,00 8,334
Енергетичний потенщал без дров 6,438 3,548 104,00 28,889
Сумарний потенщал 8,509 4,616 135,31 37,584
При заготiвлi деревини у 2012 р. на ршш 12,18 млн т (17,4 млн м3 щшь-них) [2], об'ем техшчно доступних лiсосiчних вщходш (у середньому 50 % вщ утворених) становив 1,072 млн т (0,229 млн т у.п.), а вдаодш вiд перероблення - 3,362 млн т (1,544 млн т у.п.). Сирих дров (волопстю 45-50 %) було заготовлено 17 % вщ об'ему заготiвлi, тобто 2,071 млн т з енергетичним потенщалом за тако! вологостi 0,523 млн т у.п.
Дослщжено, що в Украíнi щороку утворюеться певна кшьккть ВЖД -вiдходiв споживання, частка деревини в яких становить бшьше 50 %. Вважаючи, що рiвень споживання деревини залежить ввд експорту-iмпорту, якi компенсу-ють один одного в загальному балансi сировини, ршень утворення ВЖД розра-ховували вiд об'ему заготiвлi 13 % (загальноприйнятий в 6С розрахунок), що становило у 2012 р. 1,58 млн т. Кр1м цього, в Украíнi щорiчно в населених пунктах утворюеться в середньому 50-60 млн м3 твердих побутових вiдходiв (ТПВ), де частка ВЖД становить 2-4 %. За даними Мiнiстерства регiонального розвит-ку, будшництва та житлово-комунального господарства у 2012 р. утворилося 14 млн т ТПВ, з яких 0,42 млн т (3 %) ВЖД. Таким чином, в УкраЫ у 2012 р. утворилось 2 млн т ВЖД, з енергетичним потенщалом 0,936 млн т у.п. (27,442 ПДж або 7,623 млрд кВт-год). Перетворивши утворену ВЖД за 2012 р. у паливо за розподшом 50 % трюка, 25 % паливш гранули та 25 % паливш брике-ти можливо збiльшити енергетичний потенцiал до 1,024 млн т у.п., тобто на 9 %.
Маючи значний енергетичний потенцiал (без врахування дров) з вдао-дiв деревини та ВЖД за 2012 р. обсягом 6,438 млн т (2,703 млн т у.п. або 79,4 ПДж або 22,056 млрд кВт-год), можливо його збшьшити, перетворивши щ ресурси в енергетичш види палива. Результати розрахунку свщчать, що зрос-тання може становити 24 %, тобто енергетичнi показники зростуть i будуть ста-новити: 3,548 млн т у.п. або 104,00 ПДж або 28,889 млрд кВт-год. При вироб-нищш рiчноí електроенерги в Украíнi у 2012 р. обсягом 198 млрд кВт-год, це становило б 14,6 %, або 19,2 % ввд рiчного споживання.
Вибiр системи поводження. Володдачи значним стабшьнм потенцiалом ВЖД (табл. 2), Украша зможе значно економити первинш сировиннi ресурси. Як наслiдок - правильний вибiр системи поводження ВЖД зумовить ращональ-нi шляхи використання цього деревного ресурсу. Запропоновано використову-вати ВЖД для перероблення, виробництва енергií та звалища.
Табл. 2. Потенщал вживаног деревини в Украгт
Походження Розрахунковий потенцiа^ вжива^о! деревини
2010 2011 2012
% млн т. % млн т. % млн т.
ГоргiвJIя (тара, шддони) 13,00 0,363 12,00 0,288 15,00 0,301
Будiвельнi дерев'янi вiдходи 18,00 0,503 22,00 0,527 23,00 0,461
Деревообробна галузь 7,00 0,196 6,00 0,144 6,00 0,120
Старi меблевi вироби 12,00 0,335 12,00 0,288 13,00 0,261
Мунщипальш вiдходи 16,00 0,447 16,00 0,383 17,00 0,341
Гвердi побутовi вiдходи 27,00 0,755 24,00 0,575 21,00 0,421
[нше 7,00 0,196 8,00 0,192 5,00 0,100
Всього ВЖД 100,00 2,795 100,00 2,396 100,0 2,004
Розрахунковi цифри - - - - - -
Споживання деревних ресурсiв 15,00 13,600 15,00 12,140 13,00 12,180
Гвердi побутовi вщходи 6,00 12,583 4,50 12,778 3,00 14,033
Зpозyмiло, що за обдyмaного поводження обсяг ВЖД, що зосеpеджyють-ся на звaлищax, бyде мiнiмiзyвaтися, а зате y двоx iншиx системax бyде ствоpю-ватися pозyмнa конкypенцiя за с^овину, як основа ефективного викоpистaння. Залежно вiд кaтегоpiï ВЖД пiсля певного очищення (pис. 1), цi вдаоди можна викоpистaти як для пеpеpоблення для виpобництвa ново'1 пpодyкцiï або анало-гiчноï пpодyкцiï меншиx pозмipiв, так i для виpобництвa енеpгiï - електpики i тепла. Особливо'1 yвaги зaслyговye викоpистaння ВЖД для в^обництва палив-ниx гpaнyл.
Рис. 1. Способи очищення вживаног деревини Теxнологiя паливнш: гpaнyл iз ВЖД. Теxнологiчний пpоцес в^обниц-тва паливнт гpaнyл iз ВЖД оxоплюe двi основнi дiльницi: подpiбнення та очищення; сушшня та гpaнyлювaння.
Пpоaнaлiзовaно та зaпpопоновaно, що типова дтьниця з обpоблення та очищення ВЖД повинна мати таю опеpaцiï та обладнання теxнологiчного ^о-цесy: стpiчковий тpaнспоpтеp, лiнiю подaчi на подpiбнення, лiнiю подpiбнення, метaлошyкaч для початкового видалення метaлiв, пpистpiй для видалення ган-чipок i волокон, яю пpисyтнi y потоцi частинок, yстaткyвaння для видалення легкиx зaбpyднювaчiв (rnmp, нейлон, волокно i т. ш.), динaмiчний класифка-тоp для pоздiлення некондицшно'1 стpyжки, яка поступить до подpiбнення, бун-кеpи для складування та дозування тpiски, метaлодетектоp для повтоpного ви-сокоефективного видалення метaлiв, пpистpiй для соpтyвaння на тpи фpaкцiï, циклон для гpaвiметpичного очищення для дpiбноï фpaкцiï, дисковий сепapaтоp для пневматичного соpтyвaння, для видалення тску iз дpiбноï стpyжки, для кь нетичного очищення, для фpaкцiï мiкpо- та мaкpотpiски, мaгнiтний конвеep для видалення кольоpовиx метaлiв (алюмшш, мiдь, латунь i т. ш.), дpобapкy для пе-pеpоблення накопичень бpaковaноï деpевини з yсix вiдбipникiв, а також систе-ми a^pa^i* i фiльтpyвaння пилюки з усього устаткування та тpaнспоpтyвaння фpaкцiй до бyнкеpiв дозування.
Розpоблено теxнологiчнy сxемy пiдготовки стpyжки iз ВЖД фис. 2).
Рис. 2. Технологiя перетворення ВЖД в очищену кондицшну стружку: 01.00 -
дробарка; 01.01 - шнек; 01.02 - конвеер; 01.03 - поверхнева магнтна транспортна стрiчка; 01.04 - конвеер; 01.05 - поверхнева магттна транспортна стрiчка; 01.06-вiбрацiйнuй фiдер; 01.07- динамiчнерешето; 01.08 - конвеер; 01.09 - поверхнева магнтна транспортна стрiчка; 01.10 -роздыювач (дкертор); 01.11 - конвеер реверсний; 01.12 - конвеер; 02.01 - конвеер; 02.02 - шнек; 02.03 - конвеер; 02.04 -динамiчне решето; 02.05 - конвеер; 02.06 - астрацшний завантажувач стружки;
02.07 - бункер на 300 м3; 03.01 - шнек; 03.02 - в1брацшний фiдер; 03.03 - вузол вiдкладання; 03.04 - поверхнева магнтна транспортна стрiчка; 03.05 - вихровий сепаратор; 03.06 - астрацшний завантажувач тркки; 03.07 - сухе очищення тркки; 03.08 - динамiчне решето; 03.08.03 - втроочищувач рештчастий; 03.09 - шнек; 03.10 - асшрацшний завантажувач тркки; 03.11 - асшрацшний завантажувач тркки; 03.12 - бункер; 03.13 - молотковий млин; 03.14 - верстат стружковий з ножовим валом; 03.15 - асшрацшний завантажувач стружки; 03.16 - бункер на 120 м3; 4.00 - втрове сито для сухихмалих стружок; 04.01 - втрове сито для сухих великих стружок; 04.02 - щшьний захисний шар
Типова технолопчна дшьниця виробництва паливних гранул iз пер-винно! сировини охоплюе таю стадп: первинне подабнення на тркку; сушшня; остаточне подабнення до розмiру стружок; перемiшування по^бнено! сировини з водою та парою; гранулювання; охолодження та просушування гранул; просдавання гранул для вщдалення ^бних фракцш; фасування готово! продукций Проведений анатз кнуючих лшш гранулювання зумовив необхвднкть мо-дершзацп окремих вузлiв та встановлення пристро!в, яю в сукупносп забезпе-чили б виробництво яккних паливних гранул з ВЖД. У зв'язку з цим, було проведено дослщження у виробничих умовах, ят забезпечили перероблення ВЖД
для виробництва паливних гранул на удосконаленому технолопчному процесi та модернiзованому обладнаннi. Таким чином, було:
• рекомендовано удосконалити обладнання лiнií з виготовлення гранул;
• запропоновано для подрiбнення та сортування рiзноманiтних видiв ВЖД, в тому чи^ з металевими включениями змiшаних великогабаритних вiдходiв, старо! та використано! деревини, коршня дерев, кабельних котушок i старих тддо-нiв, ж/д шпал i телефонних стовпiв, крон та гiлок дерев, а також вiдходiв дере-вообробка таких як: горбиль, рейка, обатл, встановити потужний подрiбнювач шредер;
• удосконалено барабаннi рубальнi машини, зокрема !х необхiдно оснащувати сiтчастим вкладишем для калiбрування трiски. Оскiльки тд час використання ВЖД це усувае необхiднiсть Г! сортування i повторного подрiбнення. Для пок-ращення умов рубання ВЖД, пiдвищення енергетичних показниюв та шдви-щення якостi вироблено! трiски, рiзальний орган машин необхщно виконувати секцiйно, а рiзальнi ножi в сусiднiх секцiях повиннi бути змщет, вiдносно один одного на 90°;
• розроблено систему контролю температурного режиму матриц пресу;
• модертзовано систему автоматичного керування процесом гранулювання за допомогою автоматизованого дозатора iз мiкропроцесорним керуванням;
• удосконалено контролер вологоси стружки на входц
• запропоновано динамiчний класифiкатор сухо! та волого! стружки;
• встановлено цифровий стабшзатор вологи на виходц
• модернiзовано змiшувач сухо! та волого! стружки iз частковим регулюванням швидкостi подачi залежно вiд завантаженоси приводу двигуна;
• модернiзовано гравиацшний роздiлювач стружок та домiшок;
• встановлено у лшю детектор-металошукач на вход^ пiдвiсну магнiтну стрiчку та магттний просiювач-вiбратор - рухома тдлога.
Запропонованi етапи та операцií щодо ново! технологií виготовлення паливних гранул з ВЖД представлеш у табл. 3.
Табл. 3. Технологiя паливних гранул з ВЖД
№ з/п Стадп та операцп Устаткувания та обладнання
1а До виробнича
1. Збирання, накопичування за типом Мюця утворения, господарства
2. Гранспортування до мюць перероблення Гранспорт
3. Iдентифiкацiя ВЖД за категор1ями Вiзуально, приладами
4. Сортування за матерiалом Вiзуально, розрiзуваиия
5. Очищения вщ зовнiшнiх включень 1нструмент, фiзично
6. Видалення видимих металевих включень Метало-детектор, фiзично
7. Очищения вiд лакофарбових матерiалiв Обладнання (щ^ковий верст)
8. 1ндикаця на недопустимi хшжалп 1ндикатор, дослiджения
1б Подрiбнеиия та очищения
9. Подрiбнеиия на трюку Руб. машина, молотковий млии
10. Накопичування Бункер для збирання
11. Вщокремления грубих предмепв Дисковий сепаратор
12. Висмоктувания залишкiв фольги, плiвки Аспiрацiйна система
13. Роздшення сировииного потоку на фракцп Розподшьчий конвеер
14. Видалення залишюв залiза i кольорових метал1в Метало-детектор, постшний магнiт
15. Виготовлення стружок Молоткова дробарка
16. Ситове сортування 1нерцшно-пиевматичш пастки
17. Гранспортування стружки до бункер1в Пневмотранспорт, дозатори
II Сушшня та гранулювання
18. Подача стружок до сушарки Гранспортер ланцюговий
19. Сушшня стружок Сушарка барабанного тип^
20. Подача теплоносш Геп^огенератор
21. Вщокремлення стружки та пов^я Циклон-вiдокремлювач
22. Вщокремлював сухо! та волого! стружки Динашчний класифiкатор
23. Подрiбнення до визначено! фракцГ! Подрiбнювач молотковий
24. Гранспортувания сухо! стружки Осадовий циклон
25. Подача стружок до бункера гранулятора Гранспортер шнековий
26. Кондицюнування стружок водою Змгшувач (кондицiонер) преса
27. Подача стружок в гранулятор Вiддiльник феромагнiтних дом1шок
28. Формувания гранул Прес-гранулятор
29. Обламування гранул Н1ж нерухомий
30. Гранспортувания гранул Гранспортер вертикальний (нор1^)
31. Охолоджения та просшвання гранул Колона охолоджувальна
32. Вiддiления кондидiйних гранул Пристрiй сортувания
33. Подача до бункера готово! продукцн Нор1^ готово! продукцп
34. Розфасовування гранул Дозатор ваговий
Висновки:
• Встановлено, що впровадження розробок з використання ВЖД для виробниц-тва паливних гранул дасть змогу тдвищити економiчну ефективнiсть !х виго-товлення, а також значно заощадити первинт сировиннi деревнi ресурси.
• Розраховано, що в Укра!т у 2012 р. утворилось 2 млн т ВЖД, з енергетичним потенщалом 0,936 млн т у.п. (27,442 ПДж або 7,623 млрд кВт-год). Перетворивши утворену ВЖД за 2012 р. у паливо за розподшом 50 % трюка, 25 % паливт гранули та 25 % паливт брикети можливо збiльшити енергетичний потенщал до 1,024 млн т у.п., тобто на 9 %.
• Удосконалено юнуючу технологiю виробництва паливних гранул, яка викорис-товуе традицшну первинну деревну сировину.
• Розроблено технолопчний процес перетворення ВЖД у тверде паливо - палив-т гранули. Запропоновано у новш технологи запровадити дiльницю з тдготов-ки ВЖД, яка охоплюе сортування за забрудненням, за породою, за конструк-цiйними матерiалами та шше; очищення вiд домiшкiв i рiзноманiтних вклю-чень; вилучення пластмаси, кольорових та чорних металiв як з масивно!, так i з подрiбненоl ВЖД.
• Запропоновано такi режимт параметри процесу гранулювання: деревнi частин-ки вибрано! проби - 100 %; волопсть частинок перед пресуванням - 12 %; фракцiйний склад: < 3,15 мм - > 97 %; < 2,0 мм - > 90 %; < 1,0 мм - > 50 %; < 0,1 мм - < 5 %; насипна щшьтсть стружок - 200-250 кг/м3; добавки - 0 %; дь аметр отворiв - 6 мм; дiапазон температури пресування - 90-100 оС; тиск пресу-вання (в регулятср люзу мiж матрицею та роликами) -10-150 МПа; вщдаль мiж матрицею та роликами - 0,3 мм; стввщношення довжини каналу матриц до !! дiаметра - 3,5.
Рекомендацп до технологiчного процесу:
• Здшснювати сортування ВЖД за розробленими категорiями (ступенями заб-руднення): ВЖД-1 - природна та тшьки механiчно оброблена деревина з нез-начними забрудненнями натуральними зв'язками (парафiн, церезин, петрола-тум, вiск, мастило та ш.), а також деревина вiд стихшних катаклiзмiв; ВЖД-11 -оброблена деревина та деревт матерiали без речовин захисту деревини та без галогенооргатчних зв'язюв у покриттях; ВЖД-Ш - оброблена деревина та де-
ревт матерiали без речовин захисту деревини та з галогенооргатчними зв'язка-ми у покриттях; ВЖД-IV - деревина та деревт матерiали, якi обробленi речо-винами захисту.
• Придатну для виготовлення паливних гранул ВЖД необхщно очищати одним iз способiв: поверхневим (для масивно'1 ВЖД) - модертзованими верстатами (щтгковим, фрезерним, голко фрезерним, щтфувальним, тскоструйним, пе-люстковим); внутрштм (для подрiбненоï ВЖД) - устаткуванням (повiтряний сепаратор, вiбрацiйний фiдер, повиряний очищувач, магнiтна стрiчка, метало-детектор, динамiчне решето).
• За наявноси у ВЖД шкiдливих елементiв та ix сполук понад норму необхщно проводити термо-xiмiчне очищения за температури 100-130 оС або спалювати в котельних установках потужнiстю бiльше 100 кВт.
• Встановити у технолопчному процеи детектор-металошукач на початковому етат - перед завантаженням подрiбненоï сировини; закршити пiдвiсну пщмаг-нiчену стрiчку над рухомим стрiчковим транспортер та вмонтувати магштний просiювач-вiбратор пiд назвою "рухома пiдлога" на меxанiзованому склада
• Забезпечити скребковим транспортером регульовану швидкiсть подачi сировини до дискового сепаратора (гравиацшного роздiлювача) для яюсного вщдшен-ня вiд камешв, пiску та iншиx домiшок.
• Встановити динамiчний роздiлювач, який у процеи сушшня роздiляe суху i дрiбну фракцiю вiд вологих i великих частинок, повертаючи гх до ротора-под-рiбнювача.
• Подрiбнену та висушену стружку ВЖД подавати в осадовий циклон, в якому вона за рахунок вщцентрово'1 сили оидае на дно, i, завдяки модертзованому шнековому транспортеру, пiдвозити до бункера гранулятора.
• Модертзувати систему автоматичного керування процесом гранулювання за допомогою автоматизованого дозатора iз мiкропроцесорним керуванням.
• Модернiзувати змiшувач сухо'1 та волого'1 стружки iз частковим регулюванням швидкостi подачi залежно вiд завантаженоси приводу двигуна.
• Встановити в обладнання лiнïí перероблення ВЖД на гранули систему контролю температурного режиму гранулювання та системи регулювання вологоси стружки на вxодi з пристроем подачi води безпосередньо в гранулятор.
• Запровадити у виробничий процес цифровий стабшзатор вологи на виход^ ос-кiльки гранули, як виходять з матрицi, мають високу температуру та немiцнi.
• Забезпечити транспортування гарячих гранул вертикальним транспортером -норiею в охолоджуючу колонку, забезпечуючи вщсмоктування незранульова-но'1 стружки в циклон.
• Здшснювати дозування паливних гранул з ВЖД у мшки вагою 15 кг.
Лггература
1. Гелетуха Г.Г. Оцшка енергетичного потенщалу бюмаси в YKpaÏHÎ. - Ч. 1. Вщходи сшьсь-кого господарства та деревинна бюмаса / Г.Г. Гелетуха, Т.А. Железна, М.М. Жовм1р, та îh. // Промислова теплотехника : зб. наук.-техн. праць. - 2010. - Т. 32, № 5. - С. 58-65.
2. Клюс С.В. Визначення та прогнозування енергетичного потенщалу деревини та ïi вщхо-дiв / С.В. Клюс // Науковий в1сник НЛТУ Украши : зб. наук.-техн. праць. - Львш : РВВ НЛТУ Украши. - 2012. - Вип. 22.7. - С. 84-91.
3. Мальований М.С. Гранулювання паливних матер1ал1в / М.С. Мальований, Р.Я. Бать // Восточно-Европейский журнал передовых технологий : науч. журнал. - Харьков : Изд-во "Технологический центр". - 2012. - № 5/8 (59). - С. 10-14.
4. Курка Р.Р. Особливост технологи формування паливних гранул з подр1бнено1 деревини листяних порщ / Р.Р. Курка // Науковий вюник НЛТУ Украши : зб. наук.-техн. праць. - Львш : РВВ НЛТУ Украши. - 2011. - Вип. 21.13. - С. 132-136.
5. Проект оновлено! "Енергетично! стратеги Украши на перюд до 2030 року". [Електрон-ний ресурс]. - Доступний з http://mpe.kmu.gov.ua/fuel/control/uk/publish/article? art_id=222035& cat_id=200576.
Гайда С.В. Разработка технологии производства топливных гранул на основе энергетического потенциала вторично используемой древесины
Рассчитан энергетический потенциал древесной биомассы - отходов древесины и вторично используемой древесины (ВИД), который составил в 2012 г. 6,438 млн т, в частности, ВИД - 2,0 млн т. Обосновано, что превратив данные ресурсы в твердые виды топлива, энергетический потенциал возрастет с 2,703 до 3,548 млн т у.т., то есть на 24 %. Разработана технология и усовершенствовано оборудование для изготовления топливных гранул из ВИД как энергоемкого сырья. Предложены режимные параметры изготовления топливных гранул, исходя из способности к прессованию.
Ключевые слова: вторично используемая древесина, энергетический потенциал, топливные гранулы, технология, социо-экономическая эффективность.
Gayda S. V. Production techniques and properties of fuel pellets produced from post-consumer wood
An estimation of the energy potential has been made for woody biomass - wood waste and post-consumer wood (PCW) - which amounted to 6.438 million tonnes in 2012, the share of PCW being 2.0 million tonnes. It has been substantiated that these resources, when converted info solid fuel, could enhance the energy potential from 2.703 to 3.548 million tonnes of equivalent fuel, that is by 24 %. Up-to-date production techniques have been developed and existing equipment has been improved to produce fuel pellets from PCW as being high energy capacity raw material. Operating conditions of the production process have been considered and the optimal pellet composition was deter-mined on their pressing capability.
Keywords: post-consumer wood, energy potential, pellets, production techniques, socioeconomic efficiency.
УДК 674.05.053:621.93 Астр. М.Р. БурдяК - НЛТУ Украти, м. Львiв
СПОС1Б ПЩВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТ1 ПРОЦЕСУ ОРТОПИЛЯННЯ
КОЛОД НА ВЕРСТАТАХ 13 ПОВНИМ РОБОЧИМ ЦИКЛОМ
Визначено основш недолши пиляння деревини круглими пилками iз попутною подачею. Наведено схему та виконано опис вдосконаленого мехашзму рiзання iз щ^з-ною пилкою. Проведено аналiз силових та енергетичних показниюв процесу пиляння iз попутною подачею.
Ключовi слова: ортопиляння, попутна подача, мехашзм рiзання, щ^зна пилка.
Актуальшсть теми. Одшею з особливостей круглопилкових верстапв для ортопиляння колод е можливкть здшснення повного робочого циклу випи-лювання пиломатерiалiв [1]. Повний робочий цикл охоплюе два робочих ходи пилкового супорта. Шд час першого (прямого) ходу здшснюеться пиляння iз зустрiчною подачею, а шд час другого (зворотного) - iз попутною. Проте бшь-ше половини верстапв ортопиляння працюють з неповним робочим циклом, тобто шд час прямого ходу пилкового супорта здшснюеться пиляння iз зустрiч-ною подачею, а на зворотному здшснюеться холостий хвд.
Причиною ввдсутносп зворотного робочого ходу е процес пиляння iз попутною подачею, шд час якого виникае бшьш штенсивне затуплення шстру-
1 Наук. кергвник: доц. М.1. Пилипчук, канд. техн. наук
