Низкокачественная древесина в основном используется как биотопливо, однако ее можно применять гораздо эффективнее. Новая линия, разработанная специалистами СПбГЛТУ, позволяет получать из низкокачественной древесины высококачественную технологическую щепу с высоким процентом выхода.
При заготовке леса, особенно когда речь идет о рубках в перестойных насаждениях с преобладанием лиственных пород, от 10 до 60% составляет низкокачественная древесина (НКД). К НКД относят лесоматериалы, содержащие гниль (в основном ядровую), имеющие повышенное число сучьев, малые диаметры, а также с кривизной, превышающей допустимую, с дуплами, наростами, глубокими трещинами, например морозобойными, и т.п. Эффективное использование такой древесины требует повышенных энергетических и материальных затрат, а потому является крупной, до сих пор не решенной, отраслевой проблемой. На данный момент низкокачественная древесина в основном используется как древесное топливо. Однако ее можно использовать гораздо эффективнее. Например, для производства технологической щепы на целлюлозно-бумажных предприятиях, заводах по производству различных видов древесных плит и т.д. Так, по данным Росстата, в 2011 г. в России было произведено на 12% больше технологической щепы, чем в 2010 г., а в первом полугодии 2012 г. объемы ее производства увеличились на 18%. Для повышения эффективности облагораживания НКД для подготовки к переработке на технологическую щепу и колотые балансы сотрудниками Лесоинженерного факультета Санкт-Петербургского государственного лесотехнического университета (СПбГЛТУ) была разработана линия производства технологической щепы из низкокачественной древесины, защищенная патентом РФ на полезную модель № 113690, опубл. 27.02.2012, Бюлл. № 6.
Основной задачей новой линии является производство из НКД щепы марок Ц-1 и Ц-2 по ГОСТ 15815-83 и колотых балансов по ГОСТ 9462-88 и ГОСТ 9463-88 с высокой степенью автоматизации процесса. К качеству технологической щепы марок Ц-1 и Ц-2 предъявляются самые высокие требования по содержанию в ней коры – 1 и 1,5% соответственно, и по содержанию гнили – 1 и 3% соответственно. Следует отметить, что первоначальное содержание коры и гнили в НКД колеблется в очень широких пределах. Так, например, допускается до 40% гнили. Толщина коры зависит от породы дерева и места лесоматериала на стволе и может достигать от 1 см у вершины до 6 см у комля. В среднем количество коры на древесине составляет: для ели 9 10%, для сосны 10 11%, для березы 12 13%, для осины 13 14%, для лиственницы 16-18%.
На поточной линии установлено оборудование, обеспечивающее удаление коры и гнили. Линия может работать в условиях лесопромышленных складов различной принадлежности и назначения. В нее входит участок по приему НКД длиной 1 1,5 м (коротья) и участок по приему НКД длиной до 6 м, с которого древесину передают на участок для раскряжевки на отрезки до 1,5 м длиной. Далее древесина поштучно проходит через узел сканирования, где производится оценка лесоматериалов по диаметру, кривизне и качеству (наличию гнили). По результатам обработки данных сканирования производится автоматическая сортировка лесоматериалов. НКД диаметром от 6 до 13 см, не имеющие внутренней гнили, относятся к тонкомерным лесоматериалам. Сортировка низкокачественной древесины производится по двум направлениям. Тонкомерные лесоматериалы направляются в поточную линию, которая включает в себя окорочный барабан, рубительную машину и сортировочную установку для щепы. На этом потоке линии может быть получена щепа марки Ц-2 из-за сложности групповой механической окорки подсушенных или мороженных лесоматериалов. Лесоматериалы диаметром более 13 см и лесоматериалы с гнилью подают на второй поток, в состав которого входят колун и станок для выколки гнили, производящий также удаление коры методом продольного фрезерования. Колун раскалывает НКД на 4 6 частей, в зависимости от диаметра (на основании информации, поступающей от сканера, узла информации и узла программирования). После раскалывания поленья подают на транспортер корой вниз, а гнилью вверх. Причем для автоматической ориентации поленьев в такое положение можно использовать небольшой бассейн, из которого они будут забираться подъемной ветвью транспортера. Далее поленья подаются в сканер, который производит оценку величины гнили. Полученная информация поступает в узел информации, затем в узел программирования и к исполнительному устройству, связанному с приводом подъема-опускания кольцевого ножа станка для выколки гнили. Кроме этого, станок оснащен корсетной фрезой, позволяющей выполнять чистую окорку обзольной части полена, копируя его форму. В результате получается колотый баланс. Если полученное в результате раскалывания полено не имеет гнили, то нож станка выставляется в крайнее верхнее положение и не участвует в процессе. Полученные колотые балансы могут направляться на деревоперерабатывающие предприятия или направляться в рубительную машину, установленную в составе потока, полученная щепа будет сортироваться на сортировочной установке. На потоке может быть получена технологическая щепа марки Ц-1, так как оборудование позволяет полностью удалить кору и гниль.
Предлагаемая линия позволяет получать высококачественную технологическую щепу с высоким процентом выхода, за счет внедрения элементов автоматического регулирования положения инструмента для выколки гнили. Причем, использование концепции устройства для окорки лесоматериалов по патенту на полезную модель № 108000, опубл. 10.09.2011, Бюлл. № 25, позволит в процессе фрезерной окорки поленьев разделять пробковый и лубяной слои коры, получая возможность их дальнейшей эффективной утилизации.
Выход получаемой продукции на предлагаемой линии зависит от объема отходов на каждой операции и в общем виде может быть оценен по формуле:
где: Qщ1 – объем получаемой технологической щепы марки Ц-2 на первом потоке,
Qщ2 – объем получаемой технологической щепы марки Ц-2 на втором потоке,
К1 и К2 – коэффициенты выхода продукции на первом и втором потоке соответственно.
Коэффициент выхода технологической щепы из НКД для каждого потока можно определить по формулам:
где: Кр – коэффициент выхода коротья при раскряжевке НКД, Кг коэффициент выхода технологической щепы марки Ц-2 из тонкомерной НКД, Коб – коэффициент выхода окоренной тонкомерной древесины при окорке в барабане, Крс – коэффициент выхода щепы при рубке окоренной тонкомерной древесины и сортировке щепы, Кк – коэффициент выхода колотых балансов, Кф – коэффициент выхода окоренных колотых балансов. Для расчета коэффициента выхода древесины после каждой технологической операции следует использовать следующие зависимости:
где: Рр, Роб, Ррс, Рк, Рф, Рг – потери древесины при раскряжевке, окорке в барабане, рубке в щепу и сортировке щепы, раскалывании, выколке гнили и окорке фрезерованием соответственно. Раскряжевка низкокачественной древесины на отрезки длиной до 1,5 м сопряжена с образованием отходов в виде опилок и сколов и оценивается величиной Рр= 0,8 1,2%. При окорке тонкомера в барабане величина отходов (без учета коры) составляет Роб=7,0 9,0%. Рубка окоренного тонкомера на технологическую щепу и ее сортировка сопровождается образованием щепы (мелкая фракция) и составляет Ррс=5,0 7,0%. Также отходы образуются при производстве колотых балансов.
Величина отходов при раскалывании бревен на колунах составляет Рк=0,5 0,8%. Количество потерь древесины при окорке фрезерованием (без учета коры) составляет Рф=4,0 5,0%. Отходы, образующиеся при выколке гнили, могут составлять Рг=18,0 30,0%. Подставляя приведенные величины отходов в приведенные зависимости, можно получить значения минимального и максимального выхода технологической щепы на каждом потоке линии:
При определении количества отходов древесины необходимо учитывать также и кору, которую отделяют от древесины при окорке. Величина этого вида отходов зависит от первоначального содержания коры на древесине.
Разработанная линия по производству технологической щепы и колотых балансов из НКД включает два потока. На одном производится раскалывание лесоматериалов, выколка гнили и окорка фрезерованием и при необходимости рубка получаемых колотых балансов в щепу и ее последующая сортировка. На другом обрабатываются тонкомерные лесоматериалы, не содержащие внутренней гнили. Окорка лесоматериалов на этом потоке производится при помощи окорочного барабана. Разработанная линия позволяет получать технологическую щепу высокого качества за счет автоматизированной сортировки лесоматериалов по диаметру, наличию гнили и автоматизированного управления рабочих органов станка для выколки гнили. Линия позволяет эффективно облагораживать НКД перед ее использованием для производства технологической щепы.
Сергей Сентяков 09.10.19 10:42
нет информации по окорке тонкомеа и веток.В целом статья актуальная.
Геннадий Золотарев 01.12.18 03:22
Комментарий к комментарию. Олег Есипов пишет: "углеродный остаток, прекрасный материал... для "промышленного рынка получения металлов" (кремния, к примеру).... К сведению г-на Есипова, словосочетание промышленный рынок получения металлов, это нечто вроде типа сферического коня в вакууме. Есть отрасли добычи ископаемых минералов и руд, богатых содержанием металлов и их соединений и отрасль металлургии, производящей металлы и их сплавы.
Рынки продукции конечно, тоже есть, но кремний, к примеру, не является металлом.
Олег Есипов 29.11.18 23:32
У французской фирмы CARBONEX существует технология измельчения некондиционной древесины в щепу, с дальнейшей сушкой и переугливанием. При пиролизе выделяются излишки пиролизного газа, который поступает в блок ТЭЦ, где вырабатывается э/э(излишки покупает энергосбыт) и тепловая энергия(на подсушку щепы). Углеродный остаток(переугленная щепа) измельчается и брикетируется - прекрасный материал для промышленного рынка получения металлов(кремния, к примеру) или бытового потребления(рынок BBQ).
Андрей Гюнтер 29.11.18 15:52
Существуют технологии не на этапе изысканий, которые позволяют перерабатывать такой вид древесины в промышленные пеллеты или брикеты, причем без теплоносителя. Сушки без теплоносителя HSDS. Фракция после переработки микронная.