Древесина низких сортов. Количество древесины низких сортов на нижних складах лесозаготовительных предприятии зависит не только от общего объема вывозки, но и от товарности вырубаемых древостоев.
Основной порок древесины низких сортов — ядровая гниль, по которой основная масса (85%) древесины отнесена в разряд таковой, и только 15% по кривизне, размерам и другим порокам. По содержанию гнили всю древесину низких сортов можно подразделить на шесть групп.
В леспромхозах из общей массы низкокачественной древесины отбирают в среднем только 36% технологического сырья.
После отбора технологического сырья наибольшее количество (39,2%) дровяной древесины содержится в 20—30-сантиметровых ступенях толщины.
От общего количества поступающей на нижние склады древесины низких сортов лесозаготовительные предприятия расходуют на собственные нужды в среднем 25%. До 20% заготовляемых дров поставляется школам, больницам и другим учреждениям по нарядам лесосбыта. С увеличением объема вывозки дров на склад относительно уменьшается использование их в качестве топлива и соответственно увеличиваются ресурсы древесины для переработки. В дальнейшем, по мере строительства специализированных котельных, использующих в качестве топлива измельченные древесные отходы и отходы лесозаготовок, количество дров, вовлекаемых в переработку, значительно возрастает.
Отходы шпало- и лесопиления. Количество отходов, образующихся в цехах шпалопиления, определяется принятой технологией раскроя шпальных кряжей. Если при раскрое не выпиливают подгорбыльные необрезные доски, а лишь делают вынужденную вырезку досок, имеющих метнковые трещины и сердцевинные трубки, то выход горбыля, пригодного для дальнейшей переработки на тарные комплекты и черновые мебельные заготовки, составит 24—27% объема шпального сырья. При выпиливании подгорбыльных досок выход делового горбыля сокращается на 7—8%, а выход обрезных досок соответственно увеличивается. Предварительная окорка шпальных кряжей позволяет все кусковые отходы, в том числе и вырезку, перерабатывать на технологическую щепу высокого качества.
В процессе лесопиления при выполнении основных технологических операции образуются различного рода кусковые отходы, являющиеся сырьем для технологической щепы.
При распиловке хвойных бревен средним диаметром 20—28 см и длиной 5,5—6 м количество отходов основного производства зависит от способа распиловки.
Кусковые отходы лесопиления образуются из периферийной, заболонной, части бревен, содержащей минимальное количество сучков и других пороков древесины, что положительно влияет на количественный и качественный выходы товарной продукции. Заболонь также сравнительно быстро впитывает варочные жидкости и более доступна для удаления смолистых веществ. Все это положительно сказывается при варке целлюлозы, поэтому отходы лесопиления целесообразно направлять в качестве сырья прежде всего в целлюлозно-бумажную промышленность. Однако кусковые отходы, получающиеся от распиловки неокоренных бревен, содержат около 23% коры. В связи с этим эффективно использовать отходы лесопиления можно только при условии обязательной предрамной окорки пиловочных бревен.
На передовых предприятиях отдельных объединений комплексное использование пиловочного сырья доведено до 80—84%, за счет выработки технологической щепы до 25—28% объема перерабатываемого сырья.
Основными направлениями использования отходов лесопиления кроме выработки технологической щепы являются: использование опилок на производство древесных плит, древесной муки, продукцию гидролиза древесины и целлюлозы; организация производства клееной продукции из короткомерных отрезков; организация использования коры. Количество опилок только по Минлеспрому СССР ежегодно составляет около 8,5 млн. м3, из которых для технологических нужд используется около 1,8 млн. м3.
С целью использования опилок в качестве сырья для производства целлюлозы в ЦНИИМОД разработаны рамные пилы с увеличенным шагом зубьев и специальным пх профилем, обеспечивающие выработку технологических опилок длиной 2—5 мм.
В процессе производства пиломатериалов около 2% распиливаемого сырья составляют короткомерные отрезки длиной 0,5—0,9 м. Около 50 предприятий в стране применяют склеивание таких отрезков по длине. Внедрение разработанных в ЦНИИМОД специализированных линии для склеивания короткомерных отрезков лесопильного производства по длине и ширине на всех лесопильных предприятиях Минлеспрома СССР с годовой мощностью свыше 50 тыс. м3 пиломатериалов позволит увеличить их выход на 0,8 млн. м3.
Одна из важнейших проблем в свете решения задачи комплексного использования сырья — промышленная переработка коры, которая составляет около 10% объема пиловочника. Известны четыре направления использования коры: на производство плит, строительных материалов, удобрения и топливо. При выработке плит из коры технологический процесс в принципе не отличается от процесса производства ДСП. Расход коры 2,6 м3 на 1 м3 плит, расход связывающего 12% к весу абс. сухой коры. Возможно получение комбинированных плит, у которых средний слой — кора, наружный — стружка, опилки. В этом случае себестоимость плит на 23% ниже стоимости плит ДСП.
ЦНИИМОД разработал строительный материал — королит. Этот материал может применяться как теплоизоляционный и конструктивно-теплоизоляционный в малоэтажном строительстве. Технология производства королита аналогична технологии производства арболита и сто можно выпускать на том же оборудовании.
При использовании коры в качестве удобрения урожайность повышается на 20—40%. Использование коры в качестве топлива может быть оправданным в ближайший период, поскольку могут быть высвобождены опилки и кусковые отходы. Экономическая эффективность — 1,7 руб. на 1 м3 сырой коры при высвобождении опилок.
Осуществление указанных направлении позволит увеличить комплексное использование пиловочного сырья с учетом использования коры до 94%.
Отходы лесозаготовок. В СССР многочисленными исследованиями установлена зависимость между общим количеством вывезенной древесины и количеством образующихся отходов. Практически в леспромхозах перерабатывают на технологическую щепу в основном кусковые отходы деревьев, образующиеся на нижних складах или на погрузочных пунктах.
Расследования показывают, что при вывозке деревьев на нижние склады поступает в среднем 7,5% (от вывезенной древесины) вершин и сучьев и около 2,5% откомлевок и козырьков. В холодное время, особенно при очень низких температурах, количество оставшихся на стволе сучьев уменьшается до 4—5%, в летнее — увеличивается до 11—12%. В СССР вывозка деревьев составляет около 5% общего объема вывозки древесины, однако в последующие годы такая технология будет шире распространяться.
В зависимости от породы и условий произрастания сучья имеют различные размеры.
Ветви и сучья составляют у ели 18%, сосны 14, осины — 8, березы 6% объема ствола в коре. Кора сучьев и вершин содержит до 90% луба и только 10% опробковевшего слоя. Относительный объем коры на сучьях в 1,5—2 раза больше, чем на стволе.
Основные направления использования низкокачественного древесного сырья и отходов лесозаготовок следующие:
- переработка на технологическую щепу для целлюлозно-бумажного производства, в том числе сульфитной варки, производства древесных плит, арболита и другой продукции;
- переработка на короткомерные пиломатериалы (тару, черновые мебельные заготовки, клепку) с использованием кусковых отходов для выработки технологической щепы;
- переработка на колотые балансы и дрова.
В ряде лесозаготовительных объединений организована переработка зеленой части кроны на хвойно-витаминную муку, пихтовое масло и другую продукцию.
Важнейшие задачи отрасли в области комплексного использования заготовляемой древесины заключаются в необходимости обеспечения опережающих темпов развития производства
эффективных заменителей деловой древесины, таких как древесные плиты, картон, бумага, исходным сырьем для выработки которых является технологическая щепа. На десятую пятилетку и на более отдаленную перспективу одними из основных направлений в решении проблемы комплексного использования заготовляемой древесины являются дальнейшее повышение эффективности и увеличение объемов переработки древесины низких сортов и древесных отходов на технологическую щепу. Сохранят свое значение и такие направления использования древесины низких сортов, как переработка на короткомерную пилопродукцию, заготовки, колотые балансы и др., обеспечивающие более высокий общий выход продукции и позволяющие существенно улучшить использование заготовляемой древесины.
Около 10 млн. м3 древесины, преимущественно хвойной, перерабатывается в нашей стране на шпалы и брусья. Получаемые одновременно шпальные вырезки и горбыли используются не полностью в связи с гем, что существующие шпалорезные цехи специализированы лишь на выпуске шпал и большинство из них не имеют технологических потоков по вторичной переработке этого вида сырья. Научно-исследовательскими институтами отрасли создается специализированное оборудование для переработки этого вида сырья на товарную продукцию.
Производство технологической щепы. Одно из важнейших направлений использования древесины низких сортов — производство технологической щепы. В лесозаготовительной и деревообрабатывающей отраслях нашей страны в зависимости от характера перерабатываемого сырья определились два основных вида вырабатываемой щепы: технологическая щепа для целлюлозно-бумажной промышленности и технологическая щепа для выработки древесных плит, картона и арболита.
На предприятиях отрасли проводится значительная работа по организации-переработки древесины низких сортов и древесных отходов на технологическую щепу, отвечающую требованиям целлюлозно-бумажной промышленности.
Научно-исследовательскими и проектно-конструкторскими институтами в содружестве с машиностроительными заводами созданы системы машин НЩ-1, НЩ-2, НЩ-3 и НЩ-4 с комплектами оборудования для производства технологической щепы производительностью соответственно 5, 10 и 20 тыс. м3 в год.
Система машин ШЦ-1 (производительность 5 тыс. пл. м3 щепы в год) предназначена для переработки древесины низких сортов и отходов в виде древесных отрезков, вершинок и толстых сучьев на лесных складах, располагающих древесиной низких сортов для переработки на щепу в объеме не менее 7 тыс. пл. м3 в год.
В систему машин НЩ-1 входят: гидроколун ЛО-40, предназначенный для расколки толстых чураков на два-четыре и шесть поленьев с максимальной линией раскола торна до 20—22 см; корообдирочный барабан цикличного действия КБ-3 с растаскивающим пятицепным конвейером; ленточный конвейер; дисковая рубильная машина МРНП-10, сортировочная машина СШМ-60; пневмотранспортно-погрузочная установка для перемещения и погрузки щепы ПНТУ-2М с трехпозиционным переключателем трубопроводов.
При работе системы машин древесина низких сортов подается цепным конвейером непосредственно в корообдирочный барабан КБ-3. Толстые чуреки раскалываются на гидроколуне, а затем также поступают в корообдирочный барабан. Емкость барабана заполняется на 50—60% его объема. После загрузки цепной транспортер останавливают и включают корообдирочный барабан.
При вращении барабана поленья вследствие взаимного трения и взаимодействия с ножами барабана, расположенными стационарно на внутренней поверхности, очищаются от коры и частично от гнили. Измельченная кора и гниль через разгрузочные окна-люки, расположенные по периферии барабана, высыпаются на ленточный транспортер для уборки отходов. При окорке поленьев на 85—90% барабан останавливают и открывают разгрузочный шибер барабана. Затем барабан снова включают на 0,5—1 мин и окоренные поленья ссыпают на транспортер-растаскиватсль. Шибер закрывают и загружают барабан очередной партией сырья.
Транспортер-растаскиватель равномерно подает поленья на ленточный транспортер для направления их в рубильную машину. Измельченная древесина из рубильной машины по щепопроводу через циклон поступает на сортировку щепы. После сортировки технологическая щепа самотеком ссыпается в питатель установки ПНТУ-2М. При пневмоподаче щепы направление ее движения изменяется трехпозиционным переключателем трубопроводов, управляемым дистанционно. В зависимости от конкретных условий нижнего склада технологическая щепа подается в емкости (контейнеры, бункера) для промежуточного хранения или же непосредственно в автощеповозы для транспортирования потребителю. Все оборудование линии обслуживают четыре рабочих. Производительность по технологической щепе — 20 пл. м3/смену.
Система машин НЩ-2 (производительностью 10 тыс. пл. м3 щепы в год при работе в одну смену) предназначена для переработки древесины низких сортов и отходов в виде стволовых отрезков длиной не менее 0,2 м и диаметром от 3 до 18 см на лесных складах и лесоперевалочных биржах, располагающих древесиной низких сортов для переработки на щепу в объеме не менее 25—30 тыс. м3 в год.
В систему машин НЩ-2 входят полуавтоматическая линия ЛО-34, предназначенная для раскряжевки древесины низких сортов и раскалывания толстых чураков; корообдирочный барабан непрерывного действия КБ-6А; ленточный транспортер с металлоискателем ЭМИ-64П; рубильная машина МРНП-30; сортировочная машина для щепы СЩ-1М; пневмотранспортно-погрузочная установка ППТУ-2М.
При работе системы машин древесина низких сортов с разделочных эстакад подастся цепным конвейером к полуавтоматической линии ЛО-34 для раскряжевки на коротье и расколки толстых чураков на поленья. Раскряжевка древесины низких сортов производится автоматической пилой, расколка — гидроколуном ЛО-46. Тонкомерное коротье длиной от 0,3 до 1,5 м после пилы АЦ-ЗАС перемещается цепным конвейером в корообдирочный барабан, минуя гидроколун ЛО-46. Поленья после гидроколуна вместе с тонкомерной древесиной подаются этим же конвейером в корообдирочный барабан, в котором они очищаются от коры и гнили, и через разгрузочное окно равномерно ссыпаются на ленточный транспортер, который подает их для измельчения в рубильную машину. Не полностью окоренные поленья с цепного транспортера сбрасываются на повторную обработку в корообдирочный барабан. Измельченная древесина из рубильной машины М. РНП-30 поступает на плоскую сортировку СЩ-1М для отсева мелких и крупных частиц древесины.
Технологическая щепа от сортировки пневмотранспортной установки подается в пункты ее хранения (открытый склад, галерею, контейнеры) или отгрузки. Подача технологической щепы с открытого склада хранения и погрузка ее в железнодорожные полувагоны и щеповозы производится пневмопогрузчиком щепы ВО-59, а в речные суда и баржи — пневмопогрузчиком щепы типа ЛТ-67.
Систему машин типа НЩ-2 обслуживают пять рабочих. Сменная производительность — 40 пл. м3 технологической щепы. Для обеспечения высокой производительности корообдирочных барабанов в зимний период в полость барабана рекомендуется подавать горячий воздух или пар.
По мере концентрации и специализации лесозаготовительных предприятий и лесных складов в основных лесозаготовительных районах страны системы машин НЩ-1 и НЩ-2 будут заменены более высокопроизводительными и эффективными установками по производству технологической щепы из целых фаутных хлыстов и тонкомерной древесины с комплексной выработкой до 6 тыс. пл. м3 щепы в год на одного рабочего. Установки этого типа представлены системой машин НЩ-3.
Система машин НЩ-3 (производительностью 50—70 тыс. пл. м3 щепы в год при работе в одну смену) предназначена для производства технологической щепы из древесины низких сортов и фаутных хлыстов. Технико-экономические расчеты показывают, что систему машин НЩ-3 целесообразно применять на крупных предприятиях, перерабатывающих всю древесину на пиломатериалы и технологическую щепу.
Организация производства технологической щепы на базе систем машин НЩ-3 позволит полнее использовать древесное сырье. Внедрение машин НЩ-3 обеспечит по сравнению с системой НЩ-2 повышение комплексной выработки на одного рабочего в цехах по производству технологической щепы в 3—4 раза.
Второе направление выработки щепы связано с быстрым ростом производства древесных плит, значительную часть щепы для которого целесообразно вырабатывать на лесозаготовительных предприятиях из тонкомерной древесины и отходов лесозаготовок (ветвей, вершин и сучьев). Щепа из отходов лесозаготовок — ценное сырье для производства древесных плит. Кора сучьев практически не снижает прочности древесноволокнистых плит и только придает им более темную окраску. Имеется положительный опыт производства и древесностружечных плит с использованием щепы из отходов лесозаготовок.
Выработка технологической щепы для производства древесных плит осуществляется системой машин НЩ-4. Система машин НЩ-4 предназначена для переработки в лесу тонкомерной: древесины от рубок ухода и сучьев на верхних лесных складах на технологическую щепу, отвечающую требованиям производства древесноволокнистых и древесностружечных плит. Система машин НЩ-4 разработана на базе трактора ТБ-1 и автощеповоза щепы ЛТ-7 с учетом условий работы на Украине, в Прибалтике, европейской части СССР и в странах СЭВ.
Система машин НЩ-4 на базе самоходных установок по производству щепы в лесу способствует более полному комплексному использованию древесных отходов и обеспечению сырьем производства древесностружечных и древесноволокнистых плит и арболита.
Типоразмерный ряд систем машин обусловлен грузооборотом существующих нижних лесных складов и наличием на них соответствующих объемов сырья для переработки.
В целях повышения эффективности производства технологической щепы из отходов лесозаготовок и древесины низких сортов в СССР отработаны режимы работы основного оборудования, разработано и используется во всех производственных объединениях руководство по производству щепы в леспромхозах, применяются линия расколки сырья ЛО-73, пневмотранспортная установка ПНТУ-2М, пневмопогрузчик щепы ВО-59, учетчик щепы ЛВ-132, теплогенератор ЛВ-150. В промышленности эксплуатируется свыше 540 установок различной производительности.
Опыт эксплуатации оборудования по производству технологической щепы показал достаточно надежную его работу. Качество вырабатываемой щепы отвечает требованиям ГОСТ. Для лучшей организации и освоения производства щепы в леспромхозах необходимо сокращение сроков ввода оборудования в эксплуатацию и повышение производительности установок, уменьшение трудоемкости подготовки сырья и улучшение качества щепы при работе в зимнее время, обеспечение установок нужным количеством режущих ножей рубильных машин и вспомогательным оборудованием (металлоискателями, заточными станками, устройствами для учета). Для этого потребуется
дальнейшее совершенствование существующего оборудования и поиск новых технических решений в целях увеличения объемов выработки щепы и повышения ее качества.
На основании научных исследований, технико-экономического анализа и обобщения производственного опыта разработаны: специальное оборудование, необходимое для комплектации систем машин линиями подготовки сырья ЛО-73 на базе гидравлических колунов, пневмопогрузчика ЛТ-67 для погрузки щепы в речные суда, теплогенератор ЛВ-150 для подогрева древесины при низких температурах, учетчик щепы ЛВ-132. Для производства щепы на береговых складах в СССР создан пневмопогрузчик щепы в речные суда ЛТ-67. Усовершенствуются корообдирочные барабаны, создается специальная малоножевая рубильная машина ЛО-79. Все это позволит в десятой пятилетке в 1,5—2 раза повысить производительность установок и улучшить качество технологической щепы. Для крупных комплексных и специализированных предприятий разрабатываются технологические линии производительностью 100 тыс. м3 щепы в год. Строительство таких цехов позволит значительно повысить комплексную выработку на одного работающего, снизить удельные капиталовложения и себестоимость выработки 1 м3 щепы в 2,5—3 раза.
Для переработки сучьев и ветвей деревьев на нижних лесных складах (при вывозке деревьев) на технологическую щепу для производства древесных плит, арболита, гидролиза или использования в качестве топлива разработаны стационарные рубильные машины ДУ-2А и ЛО-56. Разрабатывается принципиально новая простая и экономичная машина МР-3Б. До 30% щепы из сучьев могут использоваться как добавка при производстве плит без снижения их качества.
Производство короткомерных пиломатериалов. Одно из важных направлений эффективного использования древесного сырья в СССР — переработка древесины низких сортов на короткомерную пилопродукцию. Разработаны оптимизированные технологические процессы, в соответствии с которыми в Гузерипльском ЛПХ построен цех переработки крупномерной и дровяной древесины мощностью 67 тыс. м3 в год, в Крестецком — лесопильно-раскроечный цех мощностью 180 тыс. м3 в год с экспериментальным тарным потоком. На предприятиях лесозаготовительной отрасли в последние годы значительно возросли объемы переработки древесины низких сортов на короткомерную пилопродукцию (детали тары, клепку и др.).
Сложившаяся структура производства короткомерной пилопродукции по своей технологии и оборудованию весьма многообразна. Для оценки существующих технологических схем цехов проведен сравнительный анализ наиболее характерных из них. В качестве критерия оценки схем принят показатель перспективности, который отражает степень использования сырья и основных фондов, учитывает производительность труда, уровень механизации, а также экономическую эффективность производства.
Анализ существующих цехов переработки древесины низких сортов по показателю перспективности выявил, что цехи с малым годовым объемом производства (до 20 тыс. м3 сырья) являются неперспективными. Наиболее высокий показатель перспективности и уровень механизации труда имеет схема с головным ленточнопильным станком, околостаночной механизацией и поточной линией.
Операции сортировки, торцовки пиломатериалов и укладки готовой продукции в транспортные или сушильные пакеты по трудоемкости составляют 30—35% всего объема трудозатрат по всему циклу, исключая сушку. С целью механизации этих операций разработано новое оборудование для перспективных цехов. Технологические схемы, создаваемые на базе современного модернизированного и нового оборудования, обеспечивают:
- наиболее полное и комплексное использование низкокачественного сырья за счет применения рациональных методов и схем раскроя;
- наибольшую производительность потоков при соблюдении требований по качеству продукции благодаря более совершенному оборудованию и организации труда;
- полную механизацию основных и особенно вспомогательных накопительных транспортных операций;
- специализацию технологических потоков по виду продукции, качеству и сечению заготовок;
- повышение производительности на операциях сортировки, торцовки и укладки заготовок в пакеты за счет создания специальных установок.
Новыми перспективными направлениями использования древесины низких сортов, отходов лесозаготовок и деревообработки являются: производства арболита, паркета, технологической стружки, королита и другой продукции. Для лесозаготовительных предприятий важное значение имеет проблема использования некондиционных древесных отходов на топливо. С этой целью разрабатываются системы оборудования для автоматизированных котельных, работающих на древесных отходах, не находящих технологического применения.
Повышение эффективности использования лесных ресурсов, в том числе всех видов древесного сырья, связано с необходимостью совершенствования форм организации лесопромышленного и лесохозяйственного производства.
В результате специальных исследований изучены вопросы комбинирования лесозаготовок и лесопильно-деревообрабатывающих производств в отношении повышения их общей народнохозяйственной эффективности.
Анализ данных о предприятиях различного профиля позволил сделать вывод об экономической целесообразности всемерного развития организованной на современном техническом уровне переработки свежесрубленного древесного сырья на различную пилопродукцию, технологическую щепу, древесные плиты, паркетные щиты, арболит и др. в тесном взаимодействии с лесозаготовительным производством. Успешная производственная деятельность Крестецкого, Мостовского, Гузерипльского опытных леспромхозов ЦНИИМЭ в значительной мере объясняется тем, что они не только применяют новую технику и технологию, но и являются комплексными лесными предприятиями. Возможность маневрирования рабочей силой и техникой, наличие мощной ремонтно-технической и энергетической базы, сети лесных дорог для освоения древесины от рубок главного и промежуточного пользования, независимость от многочисленных поставщиков сырья создают комплексным предприятиям благоприятные условия для их многогранной производственной деятельности.
Современные комплексные предприятия являются прообразом лесозаготовительных предприятий будущего. Основными отличительными особенностями их являются:
- комбинирование, специализация и кооперирование производств;
- постоянство действия и оптимальное лесопользование;
- вывозка и переработка древесины на один нижний склад (биржу сырья) ;
- максимальный уровень механизации работ и машинизации труда на базе новых систем машин и прогрессивных технологических процессов;
- применение автоматизированных систем управления производством и технологическими процессами (АСУ и АСУТП) и передовых форм организации труда;
- строительство поселков городского типа, применение вахтового метода организации работ и использование на доставке рабочих в лес воздушного транспорта.
В ближайшие годы будет значительно развита заготовка технологической щепы, особенно при освоении низкотоварных древостоев, непосредственно на лесосеке с поставкой ее на перерабатывающие предприятия (европейский Север и Центр) или даже на экспорт (Дальний Восток).