НОВОСТИ ЛЕСНОГО КОМПЛЕКСА. ИНТЕРНЕТ-ЖУРНАЛ "ЛЕСОПРОМЫШЛЕННИК"   -  ТЕХНИКА. ТЕХНОЛОГИИ. ОБОРУДОВАНИЕ, ПРОИЗВОДСТВО. ОБРАЗОВАНИЕ. ВЫСТАВКИ

English version

The Timber Industry Worker

Журнал "Лесопромышленник"

Интернет-журнал "Лесопромышленник"

СЕГОДНЯ: БИОЭНЕРГЕТИКА

  

Некоторые вопросы технологии заготовки биотоплива из леса для жилищно-коммунального хозяйства лесных поселков и городов

С.П. Карпачёв,

профессор каф. транспорта леса

Московский государственный университет леса

Е.Н. Щербаков,

профессор каф. древесиноведения

Московский государственный университет леса

Г.Е. Приоров,

доцент каф. менеджмента и информационных технологий

Московский государственный университет леса

Состояние жилищно-коммунального хозяйства (ЖКХ) поселков и городов является важнейшим фактором устойчивого состояния и развития общества на конкретных территориях. Рост цен на услуги ЖКХ приводит к социальной напряженности и неустойчивому состоянию общества.

Одной из основных задач ЖКХ является устойчивое теплоснабжение в период отопительного сезона. Эта задача может быть решена за счет использования местных энергоносителей. Для лесных регионов таким энергоносителем традиционно является древесина. В настоящее время все большее внимание уделяется топливной щепе, получаемой из лесосечных отходов. Производством топливной щепы в лесных регионах для нужд ЖКХ могли бы заниматься малые предприятия. Успешная работа этих предприятий возможна только на принципах экономической выгоды.

Для перевода предприятий ЖКХ на местные виды топлива необходимо приобретение спецтехники, стационарной и передвижной, чтобы превращать лесные отходы в дешевое топливо.

Технологии и оборудование для производства топливной щепы разнообразны. Во всех технологиях центральной машиной является рубительная машина. В зависимости от принятой технологии рубительная машина может быть стационарной или мобильной. Технология с мобильной рубительной машиной предполагает минимум дополнительного оборудования.

После сортиментной заготовки леса, производство топливной щепы может быть организовано с использованием мобильной рубительной машины (рис. 1). Мобильная рубительная машина перемещается по лесосеке от скопления к скоплению лесосечных отходов и перерабатывает их на щепу. Щепа загружается в бункер, который размещается на рубительной машине. После загрузки бункера, мобильная рубительная машина доставляет щепу к пункту разгрузки, обычно это место примыкание лесосеки к автодороги.

  

Рис. 1. Технология производства щепы на лесосеке с использованием мобильной рубительной машиной с бункером для щепы Рис. 2. Технология производства щепы на лесосеке с использованием мобильной рубительной машиной с мягкими контейнерами для щепы

Недостаток этой технологии в низком коэффициенте использования рубительной машины. Мобильная рубительная машина много времени тратит на перемещения по лесосеке, включая время на транспортировку бункера со щепой к пункту разгрузки.

Разработанная технология позволяет увеличить коэффициент использования рубительной машины, за счет исключения времени на транспортировку бункера со щепой (рис. 2). Новая технология основана на использовании мягких контейнеров. В этом случае мобильная рубительная машина работает без бункера. Вместо бункера устанавливается оборудование по загрузке щепой мягких контейнеров (рис. 3).

Рис. 3. Мобильная рубительная машина с мягкими контейнерами

После загрузки щепой, контейнеры сбрасывают на землю и оставляют на лесосеке. Преимущества этой технологии в том, что, во-первых, исключаются затраты времени на перемещения рубительной машины с заполненным щепой бункером по лесосеке к месту его разгрузки и, во-вторых, рубительная машина становиться легче за счет исключения бункера со щепой.

Предполагается, что контейнеры со щепой будут накапливаться на лесосеке и храниться там некоторое время. В какой-то момент времени контейнеры со щепой будут собраны и доставлены потребителю. Для сбора и транспортировки контейнеров могут быть использованы обычные трактора с прицепами, оснащенные грузоподъемными механизмами, например, гидроманипуляторами.

Предлагаемая технология была исследована на математических моделях. Результаты исследования были реализованы в виде компьютерной программы, позволяющей рассчитывать производительность рубительной машины и анализировать экономические показатели ее работы.

Визуально программа представляет собой последовательность открывающихся форм, в которых предварительно уже заданы исходные данные, необходимые для расчетов производительности мобильных рубительных машин с бункером и с мягкими контейнерами. Исходные данные пользователь может произвольно изменять. В результате пользователь получает расчетную производительность двух вариантов работы рубительных машин и экономические показатели их работы. Программа также выдает расчетную максимальную производительность машины при непрерывной ее работе.

Интерфейс программы в виде формы представлен на рис. 4. Форма разделена на две части - верхнюю и нижнюю. Верхняя часть предназначена для ввода исходных данных. Предварительно исходные данные уже введены в соответствующие ячейки, но все их можно изменять. Для удобства восприятия, исходные данные разделены на три колонки.

Рис. 4. Интерфейс программы для расчета производительности мобильных рубительных машин с бункером и мягкими контейнерами

Первая колонка относится к характеристикам рубительной машины:

  • объем бункера для щепы, м3;
  • среднее расстояние между стоянками мобильной рубительной машины при перемещении ее от скопления до скопления лесосечных отходов, м;
  • средняя скорость движения мобильной рубительной машины по лесосеке, м/с;
  • среднее время одного цикла работы манипулятора мобильной рубительной машины от захвата охапки лесосечных отходов до подачи ее в окно рубительного барабана, с;
  • средний объем древесины в захвате манипулятора при подачи лесосечных отходов в окно рубительного барабана, м3;
  • максимальный радиус работы манипулятора при работе рубительной машины с лесосечными отходами, м;
  • среднее расстояние перемещения мобильной рубительной машины по лесосеке с заполненным щепой бункером к месту его разгрузки (место примыкание лесосеки с дорогой), м.

Вторая колонка представляет характеристики лесосечных отходов:

  • общий объем отходов на лесосеке, м3;
  • площадь лесосеки, м2;
  • число штабелей лесосечных отходов, если отходы предварительно собраны и складированы в штабеля, шт.;
  • объем мягкого контейнера, м3.

Третья колонка относится к характеристикам автощеповоза. В данной статье не рассматривается.

Нижняя часть формы представляет результаты расчета производительности мобильной рубительной машины, м3/см. Первая слева ячейка выдает расчетную производительность работы мобильной рубительной машины с бункером. Крайняя справа ячейка выдает расчетную производительность работы мобильной рубительной машины с мягкими контейнерами. Средняя ячейка показывает максимальную расчетную производительность мобильной рубительной машины при ее непрерывной работе.

В настоящей работе мы рассмотрим изменение производительности работы мобильных рубительных машин по двум вариантам (машина с бункером и мягкими контейнерами) в зависимости от различных характеристик машины и характеристик лесосечных отходов. В начальный момент экспериментов с компьютерной программой исходные данные, которые рассматривались как факторы, были зафиксированы (см. табл. 1).

Таблица 1.

В сериях экспериментах все факторы, кроме одного были зафиксированы. Варьировался только один фактор. В зависимости от значения этого фактора при фиксированных значениях остальных вычислялись производительности мобильных рубительных машин с бункером и с мягкими контейнерами. Результаты представлены на графиках (рис.5-6).

Рис.5

Рис.6

Для сравнения на всех графиках также приведена максимальная производительность рубительной машины. Анализ графиков показывает, что при всех варьируемых факторах производительность мобильной рубительной машины с мягкими контейнерами оказывается выше, чем машины с бункером. Это и следовало ожидать, поскольку машина с мягкими контейнерами экономит время на транспортировки бункера со щепой. Однако, ни одна из машин не достигает максимально-возможной производительности.

Наиболее полно преимущество технологии производства щепы рубительной машиной с мягкими контейнерами проявляется с увеличением расстояния транспортировки бункера со щепой к пункту разгрузки (рис. 5) и с увеличением объема лесосечных отходов на лесосеке (рис. 6). Это также предсказуемые и вполне очевидные результаты. Производительность рубительной машиной с мягкими контейнерами при производстве щепы на лесосеке приближается к максимально возможной и оказывается до 2-х и более раз выше, по сравнению с машинами с бункером. Однако теоретические исследования нуждаются в проверке в натурных условиях реальной лесосеки.

Фактически лесной комплекс создает новую отрасль. Лесники смогут реализовать порубочные остатки, очистить от сухостоя и буреломов леса, а все эти отходы смогут использовать предприятия ЖКХ. Но для достижения эффективности этой отрасли важно проследить логистическую цепочку от леса до потребителя, соединить интересы трех субъектов бизнеса: лесников, транспортников и предприятий ЖКХ.

Наличие эффективных технологий является главным условием для реализации биоэнергетических проектов. Использование биотоплива в России может помочь в решении проблем энергоснабжения малых городов и поселков. В удаленных лесных районах введение новых технологических цепочек производства и использования лесного сырья для нужд ЖКХ окажет положительное влияние на устойчивое развитие регионов.

Выводы по работе:

  1. Одним из главных факторов устойчивого развития - стабильность теплоснабжения в период отопительного сезона. Эта задача жилищно-коммунального хозяйства может быть решена за счет использования местных энергоносителей. Для лесных регионов - это энергоносители на основе древесины.
  2. В настоящее время все большее внимание уделяется топливной щепе, как энергоносителю, получаемой из лесосечных отходов.
  3. Технологии и оборудование для производства топливной щепы на лесосеке разнообразны. Но, несмотря на разнообразие, во всех технологиях обязательно присутствует рубительная машина.
  4. После сортиментной заготовки леса, производство топливной щепы может быть организовано с использованием мобильной рубительной машины. Недостаток этой технологии в низком коэффициенте использования рубительной машины. Мобильная рубительная машина много времени тратит на перемещения по лесосеке, включая время на транспортировку бункера со щепой к пункту разгрузки.
  5. Авторами настоящей статьи предложена технология, позволяющая увеличить коэффициент использования рубительной машины, за счет исключения времени на транспортировку бункера со щепой (рис. 2). Предложенная технология основана на использовании мягких контейнеров. В предлагаемой технологии мобильная рубительная машина работает без бункера. Вместо бункера устанавливается оборудование по загрузке щепой мягких контейнеров.
  6. Сравнительное исследование технологий показывает, что производительность мобильной рубительной машины с мягкими контейнерами оказывается выше, чем машины с бункером. Машина с мягкими контейнерами экономит время на транспортировки бункера со щепой. Производительность рубительной машиной с мягкими контейнерами при производстве щепы на лесосеке приближается к максимально возможной и оказывается до 2-х и более раз выше, по сравнению с машинами с бункером. Однако теоретические исследования нуждаются в проверке в натурных условиях реальной лесосеки.

Полностью статья опубликована в журнале "ЛЕСОПРОМЫШЛЕННИК" № 4 (56) - 2010

О Интернет-Журнале "Лесопромышленник"      Редакция     Партнеры     Реклама     Архив номеров    Ссылки о ЛПК     Каталог ссылок

 Иконка сайта сделана при помощи favicon.ru

©H&G - Studio 

© Интернет-журнал "Лесопромышленник" («The Internet-magazine «Lesopromyshlennik»)

Свидетельство о регистрации Эл № ФС77-32798  от   11.08.2008 г.

E-mail: priorov@lesopromyshlennik.ru, karpachev@mgul.ac.ru.

При цитировании информации гиперссылка на Интернет-журнал "Лесопромышленник"  обязательна.
Использование материалов журнала в коммерческих целях допускается только с  письменного разрешения редакции.

 

С целью ограничения спам-рассылок в электронных адресах символ "@" замещён на "[at]". Приносим свои извинения за причиненное неудобство.