По сбору и пакетированию лесосечных отходов

Под биоэнергией понимают энергию, получаемую в результате сжигания органических материалов, таких как растения и деревья. Сегодня биоэнергетика во многих странах это быстрорастущий энергетический сектор промышленности. Увеличение производства энергии из биосырья обусловлено двумя главными причинам. Это – высокие цены на ископаемые источники сырья, такие как газ и нефть, а также экологические причины.

Биоэнергетика использует возобновляемые источники сырья, что позволяет наладить, устойчивое энергопотребление независимо от цен на ископаемые источники. Это особенно привлекательно для стран с развитым сельским и лесным хозяйством, не имеющих значительных запасов ископаемых источников энергии.

В лесном секторе традиционным сырьем для получения биоэнергии являются отходы лесозаготовок, лесопиления и деревообработки, а также низкокачественная и тонкомерная древесина.

Лесосечные отходы являются полноценным биоэнергетическим сырьем, эти отходы образуются в лесу, на лесосеке, на первой стадии заготовки леса на этапе очистки их от сучьев.

Одна из главных проблем использования лесосечных отходов – проблема логистики. Лесосечные отходы неоднородные по своему составу и транспортировка их навалом занимает большие объемы. Выход – уплотнение отходов или приведение их к однородной массе, например, переработка в топливную щепу. Сравнительный анализ показывает, что наименьший объем занимают пакеты (рис.30). Пакеты (bundles) представляют собой уплотненные лесосечные отходы в форме цилиндров.

Рисунок 30. Сравнение объемов лесоматериалов одинаковой массы

В зависимости от технологии лесозаготовок, лесосечные отходы образуются непосредственно у трелевочного волока в виде сплошных полос или куч (сортиментная технология с использованием харвестеров. Или на верхнем складе (при хлыстовых технологиях лесозаготовок). Сегодня несколько фирм предлагают машины для механизации процесса сбора лесосечных отходов и их пакетирования. В частности, фирма John Deere предлагает подборщик-пакетировщик лесосечных отходов 1490D, фирма Valmet – WoodPac.

Производительность подборщика-пакетировщика 1490D (рис.31) составляет 20‑ 30 пакетов в час. В благоприятных условиях – до 40 пакетов в час. В условиях лесосек скандинавских стран с одного гектара формируют до 150 пакетов. Один пакет имеет диаметр 700-800 мм, длину 3, 1-3, 2 м. Вес типичного пакета колеблется от 400 до 600 кг. Энергетическое содержание такого пакета составляет 1-1, 2 МВт/час, в зависимости от породы древесины и влажности. Процесс формирования и уплотнения пакетов из лесосечных отходов полностью автоматизирован. Работа оператора, в основном, сводится к управлению гидроманипулятором во время сбора и укладки отходов на приемный стол подающего устройства. Пакет формируется между двумя фиксированными и одним движущимся прессами. Движущийся пресс перемещает пакет вперед, по мере его формирования (рис. 32, 33). Уплотнение отходов уменьшает их объем на 80%. Усилия прессования оптимизируют так, что бы пакет был максимально спрессован, но ветки, при этом, не были сломаны.

Рисунок 31. Сборщик-пакетировщик лесосечных отходов 1490D

Рисунок 32. Пакет лесосечных отходов

Такие параметры, как длина пакета, число обвязок и продолжительность прессования определяются бортовым компьютером. Компьютер определяет число обвязок так, что бы пакет обладал достаточной прочностью и сохранял свою форму при погрузочно-разгрузочных работах и во время его транспортировки. Объем пакета составляет около 0, 7 м, в зависимости от характеристик лесосечных отходов.

WoodPac (рис. 34) также предназначен для сбора и формирования уплотненных пакетов из лесосечных отходов. Отличается он тем, что подача отходов осуществляется сверху, а сброс готовых пакетов сбоку. Производительность пакетировщика составляет 15-20 пакетов в час. С одного гектара собирают 100‑ 150 пакетов объемом 1, 3-1, 4 м. Длина пакета составляет 3, 2 м, диаметр – 0, 72 м, вес пакета – 450-550 кг. Энергетическая ценность пакетированных отходов – 2, 8‑ 3, 5 МВт-час/т.

Благодаря прессованию и пакетированию решается проблема логистики лесосечных отходов. Пакеты, во-первых, обладают высоким энергосодержанием на единицу объема. Во-вторых, они однородны по форме и пригодны для транспортировки как форвардерами, так и сортиментовозами. Автолесовоз с прицепом может перевозить 65 пакетов одновременно. При расстояниях более 100 км можно пользоваться ж/д транспортом.

Технологическая последовательность от сбора лесосечных отходов и формирования пакетов до транспортировки их к теплостанции для сжигания и получения энергии представлена на рис.35

Технология сбора и формирования пакетов лесосечных отходов представлена на рис.36

По сравнению с производством щепы, изготовление пакетов менее шумное и пыльное производство.

Хранение пакетов лесосечных отходов имеет так же ряд преимуществ, по сравнению с топливной щепой.

Древесина в пакетах не гниет и не самовозгорается, что позволяет хранить пакеты лесосечных отходов на верхнем лесном складе или на складе энергетической компании.

Рисунок 33. Сборщик-пакетировщик лесосечных отходов 1490D на лесосеке

(общий вид с манипулятором)

Рисунок 34. Сборщик-пакетировщик лесосечных отходов 1490D на лесосеке

Хранить пакеты можно круглый год, используя их во время пиковых энергонагрузок, например, во время экстремальных холодов.

Рисунок 35. Технологическая последовательность получения и использования пакетированных лесосечных отходов

Рисунок.36 Технология сбора и пакетирования лесосечных отходов

Для транспортировки пакетов с лесосеки до верхнего склада обычно используют стандартные форвардеры, но могут применяться и колесные трактора сельскохозяйственного назначения с прицепными тележками, оснащенными гидроманипуляторами.

Гидроманипуляторы позволяют легко манипулировать пакетами. Пакеты легко подбирают на лесосеке и складируются в многорядные беспрокладочные штабели.

Рисунок 37. Хранение пакетов на верхнем складе и транспортировка их сортиментовозами.

Станция оснащена мощным котлом, работающим на биосырье (выход по мощности 550 МВт).

Производительность установки по измельчению пакетов лесосечных отходов составляет 400 пакетов в час.

Следует особо остановиться на дополнительных выгодах, которые получают владельцы леса, при использовании технологии пакетирования лесосечных отходов. После сбора лесосечных отходов, значительно уменьшаются затраты на регенерацию леса. Это связано с удешевлением подготовки лесных участков под посадку саженцев. Посадка саженцев может производиться сразу после сплошных рубок. Уход за подростом упрощается, поскольку почва очищена от порубочных остатков. Отметим еще один важный момент. Решается проблема попадания в грунтовые воды веществ, вымываемых из лесосечных отходов.

Еще одно преимущество пакетов заключается в возможности использования обычных автомобилей для перевозки круглых лесоматериалов – сортиментовозов. Более того, пакеты могут перевозиться одновременно с круглыми лесоматериалами, что также улучшает показатели логистики. Поскольку пакеты имеют однородную форму и энергосодержание, создаются благоприятные условия для автоматического учета пакетов. На складах энергетических компаний автомобили с пакетами на складах энергетических компаний автомобили с пакетами разгружают, например, колесными погрузчиками и по мере необходимости подают в цех измельчения (рис. 38).

Измельчение пакетов необходимая подготовительная операция перед подачей древесного сырья на сжигание. Лесосечные отходы измельчают до однородной массы. При необходимости эту массу можно использовать совместно с другими древесными отходами, так же измельченными. Для измельчения требуется довольно мощное и достаточно дорогое оборудование. Такое оборудование доступно крупным энергетическим компаниям. Это является одним из препятствий для широкого внедрения технологии пакетирования и сжигания лесосечных отходов. Решение этой проблемы для малых энергетических станций сегодня видится в использовании мобильных рубительных машин для измельчения пакетированных лесосечных отходов.

Рисунок 38. Разгрузка пакетов колесными челюстными погрузчиками и подача их на сжигание для выработки энергии