ГЛАВА 4.

   Обоснование мероприятий по совершенствованию использования лесосырьевого потенциала предприятия

 

4.1.         ОБОСНОВАНИЕ  ЭКОНОМИЧЕСКОЙ  ЭФФЕКТИВНОСТИ  ПРОИЗВОДСТВА  ДРЕВЕСНОГО  УГЛЯ

 

В связи повышением спроса на древесный уголь  в соответствующих отраслях экономики, с ростом благосостояния населения, а так же для  повышения эффективности производства, объема выпуска товарной продукции и комплексного использования древесных ресурсов на предприятии  ООО «Леспромхоз Вохма» кроме производства технологической щепы,  предлагается создание производства древесного угля из технологического сырья и нетоварных хлыстов.

Древесный уголь широко используют в различных отраслях народного хозяйства. Одним из основных его потребителей является химическая промышленность, вырабатывающая различные виды активных, осветляющих и других специальных углей. Значительное количество древесного угля идет на получение сероуглерода в производстве искусственного волокна. В металлургической промышленности уголь применяют при выплавке чугуна специальных марок, производстве ферросплавов, получении марганца. Карбюризатор из березового угля, покрытого пленкой углекислого бария, используют для цементации стальных деталей. В цветной металлургии уголь находит применение в процессах получения меди и медных сплавов, его широко используют в производстве кристаллического кремния, который требуется для транзисторов, фотоэлементов, солнечных батарей и других полупроводниковых приборов.

Древесный уголь находит некоторое применение в приборостроении и полиграфическом производстве для шлифовки и полировки деталей и форм, в производстве дымного пороха, электроугольных изделий, твердых смазок и в качестве топлива. Перспективной область использования древесного угля является сельское хозяйство, где он употребляется в качестве пищевой добавки к кормам животных.

Сырьем для производства древесного  угля служит технологическое сырье. В 2004 году объем технологического сырья составил  2600 куб. м., также можно использовать часть нетоварных хлыстов – 2100 куб.м.

Древесный уголь – продукт углежжения (переугливания). Углежжение основано на термическом разложении древесины. Твёрдым продуктом при переугливании является древесный уголь, характеризующийся плотностью и содержанием нелетучего углерода. Плотность угля без пор постоянна и составляет 1 350-1 400 кг/м3. Обычная температура переугливания составляет 400-450 °С. Выход угля из древесных хвойных пород немного больше, чем из лиственных, но качество угля из лиственных пород выше. При одинаковых условиях переугливания древесины различных пород уголь имеет почти одинаковый состав. Выход хорошо прокаленного угля составляет в среднем 60 % по объёму или 30 % по массе. Уголь считается хорошим, если насыпная масса 1 м3 берёзового угля нормальной влажности не менее 174 кг, осинового – 140 кг, соснового – 135 кг, елового – 120 кг. Важный показатель качества угля – пористость, которая характеризует адсорбционную способность. Пористость угля из древесины различных пород колеблется в пределах от 65 до 75 %.

Требования к товарному древесному углю регламентированы     ГОСТ 7657-74. Качество угля определяется маркой. Существуют три марки: А, Б, В. Плотность древесного угля марки А должна быть не менее 370 г/дм3. Для марок Б и В этот показатель не нормируется. Содержание нелетучего углерода изменяется от 90 % в угле марки. А высшего сорта до 67 % в угле марки В. Зольность древесного угля в зависимости от сорта колеблется в пределах от 2,5 до 4 %, содержание влаги должно быть не более 6 %. После переугливания древесины уголь получается абсолютно сухим. Но при хранении он поглощает влагу из воздуха, поэтому по согласованию с потребителем влажность древесного угля допускается до 20 %. Регламентируются и размеры угольных частиц. В местах погрузки количество частиц размером менее 12 мм должно быть не более 5-7 %.

Технология получения древесного угля включает ряд последовательных операций: подготовку древесного сырья, сушку древесины и её термическое разложение, охлаждение, выгрузку и упаковку угля. Производство угля осуществляется в различных печах и ретортах.

Углевыжигательная печь предназначена для переработки отходов раскряжёвки, отходов лесопиления и дровяной древесины с целью получения древесного угля для нужд различных отраслей производства.

Использование древесных отходов чрезвычайно актуально и стало в настоящее время, пожалуй, одной из самых острых проблем развития отрасли. Это связано с весьма высокими капитальными затратами на заготовку первичного древесного сырья. Отходы деревообработки – это прежде всего дешёвое сырьё для производства многих стройматериалов и изделий так называемых новых побочных продуктов.

На лесозаготовительных предприятиях получила распространение передвижная углевыжигательная реторта или печь УВП-5А. Её важным преимуществом является мобильность. Она смонтирована на одноосном принципе.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 4.1. Углевыжигательная печь УВП-5А

 

 

Таблица 4.1.

Технические характеристики углевыжигательной печи УВП-5А

 

Преимущества УВП-5А

·        внутренний барабан изготовлен из высоколегированной, кислотоупорной, жаропрочной стали с содержанием хрома (Cr) и никеля (Ni);

·        топка выложена внутри огнеупорным клиновидным кирпичом с добавлением шамотной глины и жидкого стекла;

·        усиленны колосники;

·        печка укреплена уголком и отцентрирована;

·        место соединения топки и камеры защищено асбестовой прокладкой;

·        доработана конструкция люка, для удобства загрузки-выгрузки и герметичности;

·        доработано устройство поворота (таль ручная, цепная, съёмная,   2-х тонная; усилие приложенное для поворота 12 кг);

·        шлифовка швов;

·        покраска серебрянкой;

·        не требуется дополнительного оборудования для эксплуатации.

 

 

 

 Описание  технологического процесса

 

Для производства древесного угля будут использоваться технологическое сырьё и нетоварные хлысты. Выпуск древесного угля позволяет увеличить товарную продукцию и выручку от реализации, тем самым увеличить прибыль предприятия и, следовательно, улучшить финансовые результаты.

Передвижная печь (рис. 4.2.) состоит из поворотного барабана (2) диаметром 2,0 м и длиной 3,1 м. Отходы раскряжёвки предварительно распиливают на куски длиной 0,5–0,6 м и толщиной не более 0,15 м. Через люки (4) дрова в объёме 7,5 скл. м3 загружают в барабан и плотно укладывают. После загрузки люки герметизируют и в топке (3) разводят огонь с неполным горением. Топочные газы вначале проходят через дрова вверх и затем выходят к дымовой трубе (1), примыкающей к нижней части барабана. Через 1,5–2 ч воздух полностью вытесняется из барабана, а дрова прогреваются выходными топочными газами. После этого топку форсируют, по-прежнему не допуская избыточного кислорода в продуктах сгорания. Это достигается поддержанием процесса неполного горения с высоким слоем топлива. Тягу регулируют крышками поддувала и вытяжной трубы. При плохом нагреве низа печи в неё в течение 1–2 ч впускают воздух через душники для частичного сжигания газа. Об окончании процесса переугливания судят по полному прогреву печи и изменению цвета дымовых газов: от желтоватого к синеватому–почти прозрачному. После переугливания древесины печь герметизируют и оставляют для охлаждения до 40–50 °С. Затем поворотом барабана относительно продольной оси люки (4) располагают в нижней части и разгружают уголь. В течение суток уголь охлаждают, оставляя его на воздухе. Если при выгрузке уголь загорается, его опрыскивают водой.

 

 

 

Рис. 4.2. Схема углевыжигательной печи УВП-5А

1 – дымовая труба; 2 – поворотный барабан; 3 – топка; 4 – люки.

 

Выход древесного угля зависит от способа заполнения аппарата древесиной, чем плотнее укладка, тем больше выход. Однако процесс укладки сырья трудоёмок и увеличивает продолжительность всего цикла. Годовая производительность печи по сырью составляет 800–1 000 м3. Для эффективной и оптимальной организации непрерывного технологического процесса производства древесного угля экономически целесообразно установить пять печей на одной площадке. Годовая производительность одной печи до 108–126 тонн угля.

 

 

4.2.         ОБОСНОВАНИЕ  ЭКОНОМИЧЕСКОЙ  ЭФФЕКТИВНОСТИ  ПРОИЗВОДСТВА  ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ  ЩЕПЫ

 

Для повышения эффективности производства, объема выпуска товарной продукции, комплексного использования древесных ресурсов, а так же близость крупнейшего в России деревоперерабатывающего предприятия «Крона-Стар», на предприятии  предлагается создание производства технологической щепы из отходов лесопиления.

Щепа технологическая применяется в качестве сырья в производстве сульфитной и сульфатной целлюлозы, полуфабриката тарного картона, ДВП и ДСП, гидролизного спирта, кормовых дрожжей.

Технологическая щепа вырабатывается в соответствии с требованиями ГОСТ 15815—83. Общее требование — это требование к чистоте и качеству ее срезов, которые должны быть чистыми, гладкими и без обмятых кромок. Угол среза 30 ... 60°. Для целлюлозно-бумажного производства количество щепы, не соответствующей этим требованиям, не должно превышать 30%. В щепе для производства древесностружечных плит и гидролиза качество срезов не нормируется. Размеры щепы должны соответствовать указанным в таблице 4.2.

Таблица 4.2

         Размеры щепы в зависимости от назначения 

        

Назначение	Длина	Оптимальная длина	Толщина,                     не более
Целлюлозно-бумажное производство	15..25	18	5
Производство ДВП	10..35	25	5
Производство ДСП:                                   плоского прессования                   экструзионного прессования	20..60           5..40	40                              25	30                              30
Гидролизное производство	5..35	25	5

 

 

Основные    показатели    щепы    в    зависимости    от    назначения    даны в таблице 4.3.

 

 

Таблица 4.3

 

Основные показатели   засоренности   щепы корой и гнилью и допустимый   остаток на ситах и поддоне, %

 

 

 

Назначение	Засоренность
	корой	гнилью	минеральными примесями
Целлюлозно-бумажное производство   Сульфитная варка: щепа 1-го сорта     «2-го »	1     1.5	1     1	Не допускаются     0,3

 

Есть несколько технологий производства щепы из отходов на лесосеке. Так в Швеции при расчистке лесосеки используют лёгкие харвестеры, которые рубят вершины деревьев (до 10 стволов) за один раз и складывают их в наиболее подходящем месте, после этого передвижная рубительная машина дробит их в щепу. Другим вариантом производства щепы при расчистке лесосек является использование дробилки-харвестра Chipset 536C (Logset Oy). Эта машина рубит по нескольку стволов и подаёт их в рубительную машину. Также в Скандинавских странах часто заготовленный хворост оставляют на летний сезон в кучах для того, чтобы подсушить хворост и потом переработать его в щепу. В Финляндии при прочистках лесосек используются машины и действуют правила техники безопасности.

Кроме производства щепы для технологических нужд, она может использоваться как топливо. Топливную щепу в России производят, в основном, из стволовой древесины, вершин и сучьев и цена на топливную щепу постоянно растёт и в настоящее время составляет 400-600 руб. м³ пл. на складе производителя (на графике 1 представлена динамика стоимости топливной щепы). Стоимость сырья (стволовой низкосортной древесины) при расчёте себестоимости щепы закладывается в пределах 300-350 руб. м3 пл.

Доставка составляет около 1 руб. за 1 м³ пл. щепы на 1 км, при перевозке стандартным щеповозом ЛТ - 191 (объём 15 м3 пл.). Собственно производство щепы из отходов лесозаготовок, ещё несколько лет назад считалось убыточным для лесозаготовительных предприятий. Но использование этих отходов имеет некоторые положительные моменты:
- быстрее происходит лесовосстановление;

- меньше затраты на подготовку почвы под посадки лесных культур;

- уменьшается пожарная опасность и вероятность размножения вредителей леса;

- кроме того, стоимость поступающего в переработку хвороста оценивается как равная нулю;

- динамика роста цен на топливную щепу может сделать её производство экономически привлекательным производством.

 

Динамика стоимости топливной щепы

 

Переработка мелкотоварной древесины и хвороста в щепу для энергетических нужд, либо щепу для производства топливных гранул или с использованием для ландшафтных работ является интересной для энергетических предприятий или лесозаготовительных компаний, специализирующихся на рубках ухода. Кроме того, для предприятий занятых на рубках промежуточного пользования, получение топливной щепы от рубок ухода в молодняках может стать хорошей альтернативой для дополнительного финансирования некоммерческих рубок ухода (осветлений и прочисток).

С постоянным увеличением цен на ископаемые энергоресурсы и с ратификацией Россией Киотского протокола надо ожидать и значительного роста потребления древесного топлива, что придаст новый импульс для переработки древесных отходов в топливную щепу либо топливные гранулы.

Передвижные машины могут быть прицепные, полуприцепные, смонтированные на раме базового трактора. Процесс производства щепы, с одной стороны, и рубки деревьев с укладкой в кучи, с другой стороны, может проводиться в разные сроки. Планирование оптимальных сроков для работы рубительной установки и производства топливной щепы будут зависеть от нескольких факторов;

- состояния грунтов,

- количества заготовленного хвороста,

- влажности хвороста,

- потребности в щепе потребителями.

 

Таким образом, рубильная машина может планово работать на больших территориях, независимо от бригад, проводящих разрубку трасс.

Сырьем для изготовления технологической щепы на данном предприятии будут являться: сучья, ветви, вершинки (23064 куб.м.).

В связи с большим объемом отходов на верхнем сладе, целесообразно производить технологический процесс производства технологической щепы прямо на лесосеке. Для этого применим передвижную рубильную установку УРП-1, которая агрегируется трактором Т-150.

 

Рис. 4.3. Установка рубильная УРП-1

Передвижной является и отечественная установка УРП-1, состоящая из энергетического модуля, на базе трактора Т-150, на котором смонтировано бульдозерное оборудование и прицепной рубильной машины с согласованным приводом от вала отбора мощности трактора. Система управления рубильной машиной устанавливается в кабине трактора. Передвижная рубильная машина УРП-1 производительность 15 м3 пл. час предназначена для переработки в условиях лесосеки отходов лесозаготовок и тонкомерной низкокачественной древесины хвойных и мягколиственных пород на технологическую щепу. Энергетический модуль используется для сбора и складирования в кучи лесосечных отходов, расчистки и подготовки площадок для работы установки и подъезда щеповоза, погрузо-разгрузочных работ и вывозки древесины (с использованием прицепа).
Загрузочное окно с размерами 340х340 и гидрофицированный механизм подачи позволяют измельчать хлысты и деревья с кроной диаметром в комле до 300-330 мм или древесины меньших диаметров по несколько стволов одновременно. Поворотный щепопровод с регулируемым козырьком обеспечивает равномерное заполнение щеповоза с некоторым уплотнением щепы, что позволяет использовать его объем более эффективно.

Характеристика установки приведена в таблице 4.4.

Таблица 4.4.

Техническая характеристика УРП-1.

Характеристика	Параметр
Максимальный диаметр отходов, мм	300
Диаметр барабана, мм	1200
Частота вращения барабана, с-1	1000
Установленная мощность, кВт	121,4
Производительность, м3/ч	15
Масса, кг	16000
Габаритные размеры, м                                                                   в рабочем положении                                                                         в транспортном положении	11,5х2,63х4,85      10х2,63х3,6
Параметры щепы, мм	25х25х5
Выброс щепы	верхний
Обслуживание, чел.	2
Привод барабана	вал отбора мощности

 

Рис.4.4. Установка рубильная УРП-1

Необходимости  хранения  щепы на складе не будет, так как  предусматривается равномерная работа цеха и ее регулярная отгрузка потребителю.