Сквозные процессы лесозаготовительного производства для лесопромышленных холдингов, включающих мачтопропиточные заводы Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

К 90-ЛЕТИЮ СПЕЦИАЛЬНОСТИ «ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО»

умных сушек с последующей пропиткой для достижения требуемого или заданного содержания полимера в полотне, но и определить массу лака как для каждой пропитки, так и для всего процесса пропитки.

Масса лака, которая потребуется для пропитки полотна, определяется расчетом в следующей последовательности.

1. Определяют взвешиванием массу полотна Мп (КТ или КТК), которое подвергается пропитке.

2. Задают содержание полимера (смолы) в препреге gфз.

3. По заданной величине gф определяют содержание смолы в полотне из уравнения

8ф = Мф /( Мф + М) (8)

4. Проводят лабораторные исследования лака, предназначенного для пропитки полотна, на содержание смолы gф масс. ч и воды g масс. ч.

<->в

5. Рассчитывают массу лака М, которая потребуется для пропитки полотна, по уравнению

М = Мф / gф, кг (9)

6. Можно также определить массу удаляемого спирта Мэ при вакуумной сушке

Мэ = Мл (1 - Уф - SX кг- (10)

Ступенчатая вакуумная пропитка и сушка образцов полотен, осуществленная в экспериментальной установке, показала следующее. Требуемое содержание полимера

в препреге может быть достигнуто при частичном 3-х кратном вакуумном вливании лака (каждый раз ~ 1/3 от рассчитанного по ур. 9) с последующим удалением вакуумной сушкой спирта из лака в количестве ~ 50 %, содержащегося в каждой вливаемой порции лака. Затем для достижения равномерного распределения полимера по толщине полотна в течение некоторого времени необходима выдержка под избыточным давлением. Окончательную сушку до достижения допустимого содержания летучих продуктов следует производить кондиционированием полотна под вытяжным зонтом.

Первичная пропитка при 100 % заполнении пор лаком и полном удалении из него спирта, а затем последующее частичное вливание лака и его сушка до заданного содержания полимера приводят к контракции полотна (следствием контракции является уменьшение пористости полотна), и образованию на поверхности твердой корки полимера. Содержание полимера в полотне из-за уменьшения пористости полотна и наличия корки на поверхности уменьшается.

Библиографический список

1. ГОСТ 901-71. Лаки бакелитовые. Технические условия.

2. Справочник по композиционным материалам. Под ред. Дж. Любина. Книга 1-я. - М.: Машиностроение. - 1988. - 448 с.

СКВОЗНЫЕ ПРОЦЕССЫ ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНОГО

производства для лесопромышленных холдингов, включающих мачтопропиточные заводы

О.А. КУНИЦКАЯ, доц. каф. технологии лесозаготовительных производств СПбГЛТУ им. С.М. Кирова, канд. техн. наук

В настоящее время на территории России успешно работает целый ряд мачтопропиточных заводов и география их распространения довольно широка, например, Лодейнопольский мачтопропиточный завод (Ленинградская обл.), Сеесъярвский мачтопропиточный завод (Республика Карелия), Ленинградский мачтопропиточный завод

tlzp@inbox.ru

(г. Санкт-Петербург), Серовский мачтопропиточный завод (г. Екатеринбург), Белоярский мачтопропиточный завод (Алтайский край). В их продукцию входят шпалы деревянные пропитанные, деревянные опоры линий электропередач, столбы телеграфные и т.д. Для изготовления продукции используются сосна, ель, кедр, пихта, береза и другие породы.

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2013

81

НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ. ЛЕСОПРОМЫШЛЕННЫЙ КОМПЛЕКС

Часть таких предприятий входит в крупные интегрированные структуры - промышленные холдинги, например Котельнич-ский мачтопропиточный завод (Кировская обл.), входящий в производственно-коммерческий холдинг «Проминдустрия». Ряд таких холдингов ведет широкомасштабный бизнес по комплексному оснащению предприятий различных отраслей народного хозяйства, например, занимается комплексными поставками промышленного оборудования, техники, сырья, материалов и сервисных услуг для предприятий нефтегазодобывающей, химической промышленности, электроэнергетики и металлургии, в области строительства. Другие специализируются только на лесопромышленном комплексе, имея в своей структуре несколько деревообрабатывающих (лесопильных, пропиточных и др.) и деревоперерабатывающих предприятий (целлюлозно-бумажных, гидролизных и др.).

К числу специфических отраслевых факторов работы таких холдингов можно отнести [1]:

- многообразие возможных вариантов формирования баланса производства и потребления древесного сырья;

- многообразие природно-производственных условий лесозаготовительного производства;

- возможность различных направлений использования древесного сырья и транспортной логистики, увязывающей подразделения заготовки, обработки и переработки древесины;

- значительное количество вариантов технологий и соответствующих им комплектов систем машин для заготовки древесины, технико-экономические показатели работы которых зависят от большого количества факторов, включая таксационные характеристики древостоя и удаленность от потребителей древесины;

- транспортная сеть для перемещения древесины разветвлена, а узловые точки сети, в которых находятся перерабатывающие предприятия, территориально разобщены.

Проф. И.Р. Шегельманом были сформулированы и исследованы сквозные техно-

логические процессы подготовки древесной биомассы для производства щепы целлюлозно-бумажного назначения и др. [2]. Под сквозными технологическими процессами в лесопромышленном комплексе понимают совокупность технологических процессов заготовки, транспортировки и переработки ресурсов биомассы деревьев, увязанных между собой посредством предметов труда на входе и выходе процессов, определяемых используемыми технологиями и оборудованием, а также местами выполнения операций. Под технологическими процессами понимаются процессы обработки или переработки по превращению предмета труда в готовую продукцию [3].

В настоящее время сквозные технологические процессы лесозаготовительного производства и формирование рациональных потоков древесного сырья нельзя рассматривать без учета специфики рыночных отношений и интеграционных процессов в лесопромышленном комплексе [4].

Наиболее важными причинами интеграционных процессов в лесопромышленном комплексе являются: возобновляемость лесных ресурсов и, как следствие, перспективность источника доходов, стабилизация и гибкость сквозных технологических цепочек, включающих заготовку, транспортировку и переработку лесных ресурсов в условиях конкурентной среды, гибкость в управлении финансовыми ресурсами [4].

Особенность интеграции предприятий лесопромышленного комплекса состоит в том, что она охватывает целые технологические комплексы от заготовки лесоматериалов до переработки и реализации продукции из древесины [4]. Интеграция предприятий по технологическому принципу, на основе комплексного использования древесного сырья, с ориентацией на конечный выход конкурентоспособной по цене и качеству продукции высокой степени обработки дает значительный экономический эффект [4].

С учетом специфики работы, в том числе и исходя из вышеуказанных факторов, все большее количество таких лесопромышленных компаний при формировании сквоз-

82

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2013

К 90-ЛЕТИЮ СПЕЦИАЛЬНОСТИ «ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО»

Таблица

Размеры деталей опор

Номинальная (lном), м Тип деталей опор, мм

легкие (L) средние (М) прочные (S)

D min D min d min D min d min D min

3,5 140 - - - 210 -

4,5 140 - - - 210 -

6,5 140 160 160 180 195 210

7,5 140 170 160 190 195 220

8,5 140 180 160 195 195 230

9,5 140 190 160 210 195 240

10,0 140 200 160 215 195 245

11,0 140 210 160 225 195 250

13,0 140 220 160 235 195 260

ных технологических цепочек на этапе лесозаготовок отдают предпочтение комплектам систем машин для сортиментной заготовки древесины [5], которые включают валочно-сучкорезно-раскряжевочные машины (хар-вестеры) или сучкорезно-раскряжевочные машины (процессоры), а в перспективе можно ожидать появления валочно-трелевочно-процессорных машин, для заготовки древесины на небольших по площади и запасу древесины лесосеках [6]. В свою очередь, в зависимости от выбранного технологического процесса процессоры могут работать как на лесосеке, так и на верхнем складе, после бензиномоторной пилы или лесозаготовительной машины [7].

Споры о преимуществах и недостатках хлыстовой и сортиментной технологий заготовки древесины ведутся достаточно давно. К преимуществам сортиментной технологии, в частности получении сортиментов у пня, ряд авторов относят в том числе следующие [8]:

- Сортименты, стрелеванные в полностью погруженном положении, не загрязняются и не портятся почвой или камнями.

- Возможность доставлять сортименты различных назначений прямо на перерабатывающие их предприятия.

- Малые размеры лесосек, требующие частого перемещения техники с места на место.

Сортиментная технология для лесных холдингов может иметь преимущество перед хлыстовой при следующих условиях [13]:

- ограниченном количестве заготовки сортиментов (не более 3-4);

- поставке рассортированной продукции непосредственно с лесосеки 3-4 потребителям разного профиля.

Традиционная классификация древесного сырья, согласно ГОСТам, применяемым в РФ, разделяет древесные ресурсы на сортименты, основными из которых являются пиловочное сырье, балансы, фанерный кряж, пропс и т.д. В современных условиях многообразие технологий переработки обуславливает возможность использования широкого спектра видов древесного сырья для производства конечного продукта. Например, в Карелии около 20 % пиловочного сырья перерабатывается на предприятиях ЦБК. В свою очередь, лесопильные предприятия устанавливают оборудование для переработки тонкомерной древесины, которая согласно ГОСТам относится к балансам [1]. Такая ситуация оправдывается прежде всего экономической эффективностью, которая во многом определяется расстоянием транспортировки сырья до перерабатывающего предприятия.

Вместе с тем, требования к сырью для мачтопропиточных заводов не дают возможности столь широкого маневра. Например, детали опор изготавливают из сосны 1 и 2 сорта по ГОСТ 9463-88, из комлевой части ствола деревьев. Для деталей опор установлены два требования к диаметру: диаметр в верхнем торце (d min) и диаметр на расстоянии 1,5 м от нижнего торца (D min) должны быть не меньше указанных в таблица.

Можно утверждать, что в вышеописанных условиях для повышения эффектив-

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2013

83

НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ. ЛЕСОПРОМЫШЛЕННЫЙ КОМПЛЕКС

ности заготовки сырья для мачтопропиточных заводов требуется оптимизация раскроя древесных стволов, выполняемая при помощи харвестера или процессора. Причем, с учетом инвариантности природно-производственных условий, предлагаемый ниже способ оптимизации должен распространяться, прежде всего, на лесосеки, осваиваемые вблизи данного типа предприятий.

Суть предлагаемой оперативной последовательной оптимизации раскроя древесных стволов для деталей опор заключается в следующем [9]: после срезания дерева хар-вестером или начала обработки процессором производится продольное перемещение ствола. При величине продольного перемещения на расстояние 1,5 м от комлевого среза автоматически включается датчик измерения диаметра ствола Dc и проверяется выполнение условия

D - 2Д > D . , (1)

где Дк - толщина коры, мм.

Если условие (1) выполняется, то производится расчет прогнозируемой длины зоны прочных опорных деталей /зоны+1,5 м. В случае, если / +1,5> / , производится

продольное перемещение ствола на величину / (максимальная величина номинальной длины опоры, табл. 1) и отпиливание отрезка. После этого остаток ствола снова перемещается на расстояние 1,5 м и процедура оптимизации раскроя-раскряжевки повторяется - выпиливание прочных деталей или деталей опор среднего, а затем легкого типа, с различными значениями / . Это позволит получать

ном

из каждого ствола максимально возможное количество деталей опор.

Толщина коры Д , мм, рассчитывается по эмпирической зависимости

Д„ = « + 6o(D - 100Х (2)

где Di - диаметр ствола на расстоянии 1,5 м от нижнего торца, мм; а, в0 - эмпирические коэффициенты, зависящие от породы дерева: для сосны а = = 2,8 мм, в0 = 0,018; для ели а = 3 мм, в0= = 0,024; для березы а = 2,8 мм, в0 = 0,018; для осины а = 11,2 мм, в0 = 0,072. Величина сбега стволов S в общем виде рассчитывается по формуле

S = (Do+o - 2Дк(Ж)] - Цж) - 2Дк(Ж)]У ^ (3) где D(j+.) - диаметр ствола на расстоянии 1,5 м

от плоскости среза, см; d(l+.) - диаметры отрезков ствола на расстоянии / от плоскости отрезка, где замерялся D Здесь Дк в сантиметрах.

Применительно к производству деталей опор, минимальное значение / может равняться 3,5 м, т.е. равняться / (табл. 1).

А 7 7 1 ном mm 4 у

Прогнозируемая расчетная длина зоны деталей опор /зоны в метрах рассчитывается по зависимости

/зоны (D(1+i) ^1ШП(Ж) 2Дк(1+ i ))/Si, (4)

где dmin(1+.) - минимальные планируемые диаметры верхнего торца деталей опор, см.

Оптимальная схема раскроя ствола зон деталей опор рассчитывается из следующего условия

/ - (/. + /2 + ... +/)^mln, (5)

где 1.-1. - номинальные длины отрезков, которые можно выпилить из расчетной зоны ствола.

В случае, если две или более схем раскроя дают одинаковую разницу между длиной зоны и суммой длин деталей, предпочтение следует отдавать схеме, в которой длина первой опоры наибольшая.

Объем опор и сумма товарной продукции из каждого ствола могут быть определены по выражению

п

Ас2

D„: + d„:

+-^-|—ждж-+ ^ I ’ да, (6)

где Dk1-Dk. - диаметры опор в нижнем отрезе,

м,

de1-de. - диаметры опор в верхнем отрезе,

м,

1-1. - длины опор, м,

Ц-Ц1 - цена за реализацию одного кубометра опор, руб./м3.

Оператор харвестера или процессора, выполняющий раскрой-раскряжевку, должен задавать в систему управления параметры деталей опор, учитывать породу, а также пе-

84

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2013