Повышение эффективности производстващепы энергетического назначениямобильными машинами для территориальнораспределенных потребителей
На основании полученных нормативов образования лесосечных отходов и дровяной древесины сформирована электронная база данных ресурсов древесного сырья энергетического назначения в Карелии по районам, древесным породам и видам сырья.
Исследование коэффициентов полнодревесности проводилось на промплощадках ОАО «Пяозерский леспромхоз» и ОАО «Карелия ДСП» для штабелей из еловых (4,25; 6,0 м), сосновых (4,25 м), осиновых (6,0 м), березовых (4,0 м) и смешанных еловых и сосновых (3,0; 4,0; 6,0 м) сортиментов, заготовленных в Лоухском и Пудожском районах.
Использованы два метода определения переводных коэффициентов: метод диагоналей и при определении переводных коэффициентов для лесоматериалов, погруженных на автомобили, – отношение геометрического объема штабеля на автомобиле к расчетному объему сортиментов в этом штабеле (таблица 2).
Таблица 2
Коэффициенты полнодревесности для условий Республики Карелия
Порода | Длина, м | Фактический коэффициент | Коэффициент по ОСТ 13-43-79 | Отклонение, % | |
осина | 6 | 0,66 | 0,61 | 7,6% | |
ель | 6 | 0,64 | 0,61 | 4,7% | |
ель и сосна (смесь) | 3 | 0,67 | 0,6 | 10,4% | |
ель и сосна (смесь) | 4 | 0,66 | 0,56 | 15,2% | |
ель и сосна (смесь) | 6 | 0,62 | 0,53 | 14,5% | |
ель | 4,25 | 0,67 | 0,63 | 6,0% | |
сосна | 4,25 | 0,67 | 0,63 | 6,0% | |
береза | 4 | 0,57 | 0,56 | 1,8% |
Исследования объема полезной древесины проводились для еловых, сосновых, осиновых, а также не сортированных по породам лесоматериалов в штабелях на промышленной площадке ОАО «Карелия ДСП» и на территории хранения дровяной древесины у котельной в пос. Пряжа.
а) | б) |
Рисунок 2 – Исследования объема полезной древесины в штабелях
Объем полезной древесины в штабелях лесоматериалов, предназначенных для энергетической переработки, рассчитывается по формуле:
, (9)
где Vобщ – общий объем древесины в штабеле, м3; knол – коэффициент содержания полезной древесины, рассчитанный по формуле:
, (10)
где – средняя площадь гнили, см; nгн – количество бревен с гнилью в штабеле лесоматериалов, шт; – средняя площадь бревен, см; n – количество бревен в штабеле лесоматериалов, шт;
Таблица 3
Характеристики объема полезной древесины
энергетического назначения
Порода | Зависимость | Порода | Зависимость |
Ель | ![]() | Осина | ![]() |
Сосна | ![]() | Смесь | ![]() |
На основании результатов исследований дан прогноз образования объемов отходов лесозаготовок и дров до 2020 года в разрезе районов Карелии.
Таблица 3
Фрагмент прогноза образования древесины энергетического
назначения по Республике Карелия до 2020 года
Тыс. м3
Порода | Дровяная древесина | Отходы лесозаготовок | Всего |
сосна | 562,7 | 505,5 | 1068,2 |
ель | 328,4 | 759,4 | 1087,8 |
лиственные | 555,1 | 386,1 | 941,2 |
всего | 1446,2 | 1651,0 | 3097,2 |
При анализе объемов потребления и образования древесины энергетического назначения в среднесрочной перспективе до 2020 года, выделены категории районов, представленные на рисунке 4.
– районы, испытывающие дефицит в древесине энергетического назначения;
– районы, обеспеченные древесиной энергетического назначения, при использовании отходов лесозаготовок;
– районы, обеспеченные древесиной энергетического назначения и обеспечивающие потребность дефицитных районов.
Рисунок 3 – Категория районов Карелии по обеспеченности древесиной
энергетического назначения в среднесрочной перспективе до 2020 года
В четвертом разделе приведены результаты экспериментальных исследований работы ПРМ УРП-600, экспериментальная апробация математической модели, описывающей функционирование ПРМ для производства ЩЭН территориально распределенным потребителям.
Рисунок 4 – Работа ПРМ УРП-600 в пос. Кварцитный
Экспериментальные исследования работы ПРМ УРП-600 проведены в пос. Кварцитный Прионежского района при производстве ЩЭН из смеси сосновой, еловой и осиновой дровяной древесины длиной 6 м.
Установлена тесная связь между объемом древесины в пачке (Vпч), перерабатываемой за один цикл рубки (tц), между временем ожидания и числом обрабатываемых бревен (zпч):
(11)
Рисунок 5 – Поверхность отклика, построенная по уравнению (11)
В результате апробации математической модели:
1. Определены рациональные режимы работы ПРМ, имеющихся в ГУ РК «Лестоппром» для действующих котельных на ЩЭН.
2. Определены перспективные схемы развития сети потребителей ЩЭН в системе ЖКХ Карелии при переводе котельных на древесные энергетические ресурсы с учетом эффективных режимов работы ПРМ.
Для решения задачи построения графика ПРМ в условиях оперативных изменений была разработана программная система (рисунок 6).
Рисунок 6 – Внешний вид программной системы
Период: 04.11.2007 - 17.11.2007
Петрозаводск Салми (177 км) Пряжа (132 км) Кварцитный (110 км) Петрозаводск (65 км) (длина пути = 484 км) Затраты – 100241.80 руб. |
Рисунок 7 – Фрагмент результата работы программной системы
По результатам исследований даны рекомендации по формированию комплектов ПРМ, их дислокации и рациональные режимы работы ПРМ в системе ЖКХ Карелии.
– районы Карелии функционирования 1-го комплекта ПРМ;
– районы Карелии функционирования 2-го комплекта ПРМ;
– районы Карелии функционирования стационарной рубильной машины;
– пункт дислокации ПРМ;
– потребитель ЩЭН со стационарной рубильной машиной;
– существующие потребители ЩЭН;
– перспективные потребители ЩЭН;
Рисунок 8 – Схема развития сети потребителей ЩЭН в системе ЖКХ Карелии
Установлено, что в среднем ЩЭН, произведенная ПРМ УРП-600 больше на 11 % по длине, на 42 % по ширине и на 36 % по толщине, чем щепа, произведенная ПРМ УРП-500.
В пятом разделе рассмотрены технологические схемы подготовки биомассы дерева для ее переработки на ЩЭН, а также выполнен инвестиционный анализ рассматриваемых схем (таблица 4, 5).
Таблица 4
Технологические схемы производства щепы
№ | Делянка | Тр | Вверх склад | Тр | Потребитель | |||||
оп | техника | оп | техника | оп | техника | оп | техника | оп | техника | |
1 | В | МЛ-119А | Д | ТБ-1М-15 | С, Ос, Р, Пщ | ЛО-120, УРП-600 | Щ | ТМ-47 | ||
2 | В | МЛ-119А | Д | ТБ-1М-15 | Од | КрАЗ-6437+ГКБ-9362-010 | Ос, Р, Пщ | ЛО-120, УРП-600 | ||
3 | В | МЛ-119А | Д | ТБ-1М-15 | С, Ос, Р, Пщ | СМ-33, УРП-600 | Щ, Хдел | ТМ-47 МАЗ-630308-226+МАЗ-83782 | ||
4 | В | МЛ-119А | Д | ТБ-1М-15 | С, Ос, Р, Пщ | ЛО-120, УРП-600 | Щолз, Сдр, Сдел | ТМ-47 МАЗ-630308-226+МАЗ-83782 | Пщ | УРП-600 |
5 | В | МЛ-119А | Д | ТБ-1М-15 | С, Ос, Р | Олз, Сдр, Сдел, | ТМ-47 МАЗ-630308-226+МАЗ-83782 | Пщ | УРП-600 |
Сокращения: Оп - операции, В – валка, Тр – транспортировка, С – сортировка, Ос – обрезка сучьев, Р – раскряжевка, Пщ – производство щепы, Щ – щепа, Д – деревья, Од – отрезки деревьев, Хдел – хлысты деловые, Щолз – щепа из отходов лесозаготовок, Сдр, С дел – сортименты дровяные, деловые
Установлено, что экономически эффективно производство ЩЭН ПРМ УРП-600 при подготовке древесной биомассы комплектами машин в сочетании с ВПМ типа МЛ-119А, трелевочной машины типа ТБ-1М-15, сучкорезно-раскряжевочной машины типа ЛО-120 (таблица 5).
Таблица 5
Экономические показатели инвестиционного анализа технологических схем производства ЩЭН комплектами машин
Показатель | Технологические схемы | ||||
1 схема | 2 схема | 3 схема | 4 схема | 5 схема | |
Объем заготовки, тыс. м3 | 200 | 200 | 200 | 200 | |
Объем круглых лесоматериалов, тыс. м3 | 108,8 | 108,8 | 108,8 | 108,8 | 108,8 |
Объем производства щепы, тыс. м3 | 91,2 | 91,2 | 54,4 | 78,4 | 78,4 |
Капитальные вложения, млн. руб. | 60,9 | 77,3 | 58,6 | 62,5 | 69,2 |
Себестоимость производства круглых лесоматериалов, млн. руб. | 101,9 | 111,9 | 106,7 | 103,7 | 111,2 |
Себестоимость производства щепы, млн. руб. | 15,3 | 8,4 | 9,1 | 13,5 | 7,9 |
Прибыль, млн. руб. | 7,9 | 4,7 | 39,0 | 41,4 | 37,3 |
Чистый денежный доход, млн. руб. | 20,3 | 1,9 | 119,6 | 125,6 | 106,1 |
Индекс доходности | 1,04 | 0,75 | 3 | 3 | 2,5 |