Схемы производств и направления комплексного использования торфяной пневой древесины Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

стве ускорении для вычисления инерционных нагрузок при этом используются значения, полученные при кинематическом анализе, описанном выше. Оба варианта движения сводятся к составлению и решению системы пятнадцати линейных алгебраических уравнений с 15 неизвестными, в числе которых оказывается и величина силы давления на поршень гидроцилиндра. Таким образом, расчет сводится опять к стандартной процедуре -определению силовых параметров на ПЭВМ.

Указанный алгоритм позволяет произвести серию вычислительных экспериментов по подбору наиболее рациональных вариантов сочетания геометрических размеров отдельных элементов

механизма шагания, а также выбору соответствующих параметров гидромеханической системы, обеспечивающей его работу.

Вместе с тем, полученные уравнения содержат производные от углов поворота и линейных перемещений, а потому являются дифференциальными уравнениями. Следовательно, возможно осуществить оптимизацию конструктивных параметров при выборе необходимых критериев качества на основе анализа дифференциальных уравнений. Соответст-

вующая теория оптимизации в настоящее время достаточно хорошо разработана [3] и потому вполне доступна для применения.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин. - М.: Наука, 1988.

2. Тарг С.М. Краткий курс теоретической механики. - М.: Наука, 2001.

3. Красовский Н.Н. Теория оптимального управления. - М.: Наука, 1976.

— Коротко об авторак

Суслов Н.М. - профессор УГГГА. Ляпцев С.А. - профессор УГГГА.

© А.И. Жигульская, Л.Н. Самсонов, 2004

УДК 662.641:634.0.332:676.1.021 А.И. Жигульская, Л.Н. Самсонов

СХЕМЫ ПРОИЗВОДСТВ И НАПРАВЛЕНИЯ КОМПЛЕКСНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТОРФЯНОЙ ПНЕВОЙ ДРЕВЕСИНЫ

Семинар № 17

¥~% азвитие экономики вызывает постоян--МГ но растущий спрос на древесное сырье, который уже нельзя удовлетворить только увеличением объема лесозаготовок. Возникает опасность истощения лесных ресурсов. Добыча сырья становится все дороже при освоении лесных территорий, отступающих от транспортных магистралей и обжитых мест. Поэтому комплексное использование всей органической массы дерева стало одним из основных направлений развития лесной и торфяной отраслей промышленности.

Большое внимание в нашей стране уделяют производству щепы. В щепу можно перерабатывать дровяные и тонкомерные деревья, пни и корни, вершины и обломки

стволов, сучья и ветви, отходы деревообрабатывающих производств. Частицы щепы образуют однородный сыпучий материал, который облегчает механизацию и автоматизацию транспортно-переместительных операций, складирование и хранение сырья.

Отходами лесозаготовок называют всю неиспользованную биомассу древостоя, оставляемую в лесу после лесозаготовительных работ. К ним относят пни, корни, лесосечные отходы и целые деревья, которые остаются на лесосеке.

К лесосечным отходам относятся сучья, ветви, вершины, и обломки стволов. Среди оставленных на корню или брошенных на лесосеке следует выделить нежелательные и тон-

комерные деревья. Нежелательными, по терминологии лесоводства, являются деревья, которые по своему состоянию, качеству и форме ствола не отвечают хозяйственным целям. К ним относятся дровяные, сухостойные и лиственные деревья низкой товарной ценности. К тонкомерным относят деревья, диаметр которых ниже минимального размера заготовляемых. Нежелательные и тонкомерные деревья, которые называют иногда отходами лесоводства, лесозаготовители чаще всего оставляют на корню. Наряду с древесиной, дополнительным источником сырья для переработки могут служить кора, хвоя и листья.

Ресурсы дополнительного сырья принято разделять на потенциальные, реальные и экономически доступные. Потенциальные ресурсы включают весь объем дополнительного сырья в составе отводимого в рубку лесосечного фонда. Реальные ресурсы определяются как потенциальные за вычетом технологических потерь в процессе заготовки. К потерям относят древесину, расходуемую на производственные нужды в процессе лесосечных работ, опилки, отпавшие сучья, ветки, хвою, листья и другое сырье, которое невозможно собрать для дальнейшей переработки. Экономически доступные ресурсы дополнительного сырья представляют часть реальных ресурсов, освоение и переработка которых в конечные продукты эффективна на данном этапе развития экономики.

Пневая древесина торфяной залежи - это исходный материал, который прежде никогда не использовался для получения волокнистых материалов и добавок. Поэтому в исследованиях, прежде всего обращалось внимание, как получить волокнистую добавку, близкую по структуре и качеству бурой древесной массе (картону марки В), из древесных включений торфяной залежи.

Решение данного вопроса позволяет отказаться от дорогостоящих материалов целлюлозно-бумажной промышленности и дает возможность использовать собственное сырье торфопредприятий, находящее в настоящее время весьма ограниченное применение [1].

По результатам проведенных исследований предлагается два варианта технологии получения новых связующих добавок для производства торфяных полых горшочков: 1 - с обес-смоливанием пневой дробленки до размола; 2 -с пропариванием на первой ступени размола исходного сырья (древесных включений торфяной залежи). Технологический процесс про-

изводства препарата на основе смолистых веществ из пневой древесины торфяной залежи состоит из следующих основных стадий: экстракция бензином измельченной пневой древесины (дробленки, щепы); отгонка растворителя от экстракта (упарка бензинового экстракта, отгонка следов растворителя); нейтрализация смолистых веществ водным раствором соды с получением препарата.

Дробленка загружается в специальные корзины, которые имеют днище в виде решета, через которое в объем корзины могут свободно проникать пары бензина. Корзины со щепой с помощью электроталей доставляются в экстракторы, которые затем герметически закрываются. Через объемный мерник из промежуточной емкости в экстрактор с помощью горизонтальных поршневых паровых насосов закачивается бензин. Соотношение дробленки (щепы) и бензина в экстракторе должно быть 1:11:2 по массе.

Экстрагирование дробленки из пневой древесины торфяной залежи производится следующим образом. Бензин через распределитель в верхней части экстрактора орошает дроблен-ку, проходит через нее и попадает в нижнюю часть экстрактора. В теплообменное устройство экстрактора (змеевик, расположенный в нижней части экстрактора) подается пар. Бензин начинает кипеть, пары проходят через дробленку, прогревают ее до температуры 90° и в верхней части экстрактора конденсируются на крышке. Конденсат стекает вниз и экстрагирует вещества, содержащиеся в древесине (щепе). Остатки несконденсировавшихся паров выносятся в наружный теплообменник, где полностью конденсируются и возвращаются обратно в экстрактор (теплообменник включен на обратный процесс). Остатки несконденсировавшихся паров также, после возвращения в экстрактор, вступают в процесс экстрагирования. Длительность процесса составляет 3.5-4 часа. После окончания процесса экстракции прекращают подачу греющего пара и в течение 30 минут дают стечь экстракту с дробленки. Экстракт стекает в кубовую часть и затем через фильтр, для отделения древесной пыли перекачивается в перегонный куб с помощью тех же насосов.

После откачки экстракта прекращают подачу в конденсатор экстрактора охлаждающей воды и подают в нижнюю часть экстрактора острый пар для пропарки проэкстрагированной дробленки с целью удаления из нее остатков

бензина. Пары бензина и воды конденсируются в теплообменнике, который включен, в это время, на прямую. Конденсат подается во флорентину, где происходит отделение бензина от воды. Бензин отводится в емкость, а вода стекает в канализацию, где происходит этап очистки. Процесс пропарки дробленки длится в течение 45 минут.

В перегонный куб закачивается бензиновый раствор экстрактивных веществ, после чего в змеевик, расположенный в нижней части куба подается пар. Посредством змеевика происходит нагрев экстрактора до температуры кипения растворителя.

В случае необходимости для интенсификации процесса отгонки растворителя в конце упаривания смолистых веществ можно подавать открытый пар через барватер. Пары бензина и воды отводятся в теплообменник, где конденсируются, а затем подаются во флорентину, для дальнейшего отделения бензина от воды. Процесс отгонки растворителя осуществляют до достижения в перегонном кубе соотношения (экстрактивные вещества к бензину) равного 1:2. Упаренный экстракт из перегонного куба подается в реактор-омылитель. Реактор оборудован мешалкой и рубашкой. В реактор подается пар для подогрева и окончательной отгонки растворителя. После того, как бензин полностью отогнан, проводят нейтрализацию смолистых веществ раствором соды. Для этого смолистые вещества предварительно охлаждают до 1 = 40 °С, подавая воду и постоянно перемешивая, затем из реактора раствора соды подается порциями расчетное количество раствора Ка2С03.

Эта процедура длится в течение часа. Следует обратить внимание, что при 1 > 50 °С или при быстрой подаче большого количества соды возможно бурное вспенивание смеси и активное выделение углекислого газа. Затем температура поднимается до 50 °С и при этой 1 происходит перемешивание в течение одного часа. По окончании перемешивания отбирается проба для определения рИ-препарата. В случае pH меньше 9,4 в реактор подается необходимое, для достижения величины pH, количество соды. Обессмоленная щепа, уходящая на производство волокнистой связующей для торфяных горшочков и кипованного торфа представляет собой: щепу с размерами 6*8*40 мм и влажностью 40 % не содержащую в себе бензина.

Щепа после процесса обессмоливания через открывающееся дно корзины высыпается

на пластинчатый питатель, с которого пересыпается на скребковый конвейер, посредством которого идет перемещение (транспортировка) щепы в цех получения древесно-волокнистой массы. Препарат по обогреваемому трубопроводу подается в разливочное отделение цеха, где разливается (фасуется) в потребительскую тару.

Пневая дробленка, после экстракции, подается в бункер сварной корукции, откуда дозатором отбирается в двухшнековый аппарат ША-293, где после переработки волокна лишаются наружных стенок без существенного укорочения и степень помола равна 10-12° ШР. Из фро-тапульпера масса поступает в дисковую мельницу МД-1Ш7. На размольные диски мельницы масса подается равномерно шнеком, встроенным в приемной камере мельницы. Степень помола массы доводится до 30-35° ШР.

Размолотая масса подается в массный бассейн, оборудованной шнековой мешалкой и дисковую мельницу МД-00 для окончательного домола, при этом степень помола массы увеличивается на 2-3° ШР. Размолотая масса по трубопроводу подается в цех горшочков. Для получения волокнистой массы в товарном виде, из бассейна масса поступает в двухбарабанный сгуститель.

После сгустителя получается волокнистая масса влажностью = 60-80%, которая прессом упаковщиком кипуется в полиэтиленовые мешки по 50 кг. Волокнистая масса полученная на данной технологической линии, пригодна для применения в качестве связующей добавки в производстве торфяных полых горшочков и удобна для транспортировки на значительные расстояния при поставке сторонним потребителям.

Выполненные экспериментальные работы по обессмолеванию пневой дробленки, получению различных партий волокнистых масс, изготовлению опытных партий торфяных горшочков и проведению агротехнического эксперимента по выращиванию рассады овощных культур доказали возможность использования древесных включений торфяной залежи в производстве новых связующих добавок для торфяных полых горшочков, используя любой из вариантов предлагаемых технологий в зависимости от качественных характеристик исходного сырья.

В результате производства древесноволокнистой массы из обессмоленной пневой дробленки экстрагируются из древесины торфяной

залежи смолистые вещества, которые могут быть использованы как средство защиты растений. Следовательно, получаем побочную продукцию, которую можно реализовать.

Данное направление использования древесных включений торфа позволяет создать

малоотходную технологию получения биосферно-совместимой торфяной продукции, улучшить экологическое состояние окружающей среды, организовать круглогодичное производства новых видов продукции на торфопредприятиях.

-------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Жирнов А.С., Наумович В.М., Ларгин И.Ф. Использование древесных отходов торфопредприятий. // Торф. пром-сть. 1980. -С.29-32.

2. Наумович В.М., Морозов А.Н., Боровиков А.М. Физико-механические свойства пневой древесины. // Торф. пром-сть. - 1984. - №10. - С.12-14.

— Коротко об авторах

ЖигулъскаяА.И, Самсонов Л.Н. — Тверской государственный технический университет.