Комплексная переработка древесного сырья

Общеинженерные вопросы лесопромышленного комплекса

231

УДК 674.02

Н. А. Кошелева, кандидат технических наук, профессор (УГЛТУ, Россия); О. Н. Чернышев, кандидат технических наук, старший преподаватель (УГЛТУ, Россия);

А. В. Новоселов, кандидат технических наук, доцент

КОМПЛЕКСНАЯ ПЕРЕРАБОТКА ДРЕВЕСНОГО СЫРЬЯ

Рассмотрен вариант комплексного подхода к переработке древесного сырья. Предложены варианты производств и распределение объемов сырья по видам производства и выпуска различных видов продукции.

The option of an integrated approach to processing of wood raw materials is considered. Options of productions and distribution of volumes of raw materials by types of production and release of different types of production are offered.

Введение. Основной стратегической целью организации любого промышленного производства является создание высокорентабельного бизнеса, ориентированного на выпуск конкурентоспособной продукции и получение максимальной отдачи от вложенных средств.

Приоритетным направлением в современном развитии лесопромышленного комплекса является углубленная переработка древесины и комплексное использование лесных ресурсов, то есть создание лесопильно-деревообрабатывающих предприятий полного цикла - от лесозаготовки до выпуска готовой продукции в виде домов, клееного бруса и щита, поддонов и т. д.

Основная часть. Изменение структуры экспорта лесопродукции в пользу готовых продуктов, увеличение глубины переработки древесины и производство продукции с высокой добавочной стоимостью, а также оснащение предприятий высокопроизводительным технологическим оборудованием будет способствовать подъему и ускоренному развитию лесо-пильно-деревообрабатывающих предприятий.

Главная задача, которая ставится перед такими предприятиями, - это комплексная переработка и использование всей заготовленной древесины, которые должны производится в местах произрастания данного сырья. И в самом деле, легче перевезти готовую продукцию, чем везти для переработки на далекие расстояния лес в круглом виде и нести при этом большие транспортные расходы.

Масштаб объема и стоимость решения этой задачи напрямую зависят прежде всего от размера производства и объемов потребления материалов, сырья и комплектующих, необходимых для бесперебойной работы. Нужно учитывать их резервный запас даже при регулярных поставках и отсутствии дефицита на рынке.

Не менее значимыми являются номенклатура и количество выпускаемой продукции. Необходимо проанализировать динамику спроса на нее, его сезонность, а также моду на использование тех или иных материалов. При широкой

номенклатуре продукции необходимо предусматривать высокую гибкость производства, позволяющую корректировать производственную программу и расширение ассортимента выпускаемой продукции без дополнительных затрат. На рис. 1 представлена общая структурная схема переработки древесного сырья, которая может быть реализована на относительно небольшом по объему производства лесоперерабатывающем предприятии, расположенном в непосредственной близости к лесным ресурсам, комплексно использующем всю заготовленную древесину и выпускающем различные виды продукции.

Каждый технологический этап производства рассматривается и разрабатывается как отдельное производство качественной готовой продукции, которая либо направляется на дель-нейшую переработку, либо как уже готовый товар может быть реализована на рынке.

Проектируемое лесоперерабатывающее предприятие предназначено для комплексной переработки всего заготавливаемого древесного сырья и получения различной товарной продукции. В состав предприятия входит лесозаготовительное производство, лесопиление, сушка, деревообработка. Планируемый годовой объем заготовки составляет 65 тыс. м3.

Склад хлыстов может находиться на лесозаготовительном участке или непосредственно на производственной площадке лесоперерабатывающего предприятия. На складе происходит раскряжевка хлыстов на пиловочное сырье, его сортировка и хранение. С учетом регулярной доставки сырья автотранспортом склад рассчитан на хранение 30-дневного запаса - примерно 8 тыс. м3. Площадь склада сырья, обслуживаемого рельсовым манипулятором, составит 2000...3000 м2.

Нижний склад - склад бревен рассчитан на хранение 30-дневного запаса сырья, занимает площадь примерно 2000 м2 с учетом транспортных проездов и противопожарных разрывов. На складе производится сортировка бревен

по размерам, качеству, назначению, окорка бревен выполняется непосредственно перед подачей их в лесопильный цех.

Общее количество круглого леса (40 тыс. м3) распределяется следующим образом:

- хвойное сырье - 28 тыс. м3, в том числе на домостроение из оцилиндрованного бревна -3,5 тыс. м3 и на лесопиление 24,5 тыс. м3, дополнительно перерабатывается тонкомерное сырье после раскряжевки - 10 тыс. м3;

- лиственное сырье (береза) 12 тыс. м3 (самое сложное и «капризное» в обработке), в том числе на лесопиление - 6 тыс. м3 и реализуется как фанерный кряж 6 тыс. м3.

Березовый тонкомер после раскряжевки (8 тыс. м3) используется для получения древесного угля, топлива для собственной котельной и реализуется как дрова для населения.

Лесопиление. Общее количество пиловочного сырья составляет 30,5 тыс. м3, в том числе:

- хвойный пиловочник - 24,5 тыс. м3, из которого вырабатывается около 14 тыс. м3 пиломатериалов;

- березовый пиловочник - 6 тыс. м3, из него получается примерно 3,42 тыс. м3 пиломатериалов.

При работе лесопильного цеха в одну смену (250 рабочих смен в год) распиливаться будет примерно 120 м3/смену. Лесопильный цех предлагается организовать в нескольких вариантах на базе одноэтажных лесопильных рам и различных круглопильных станков отечественного и импортного производства с межстаночной механизацией, начиная с подачи бревна в цех и заканчивая сортировкой пиломатериалов и удалением на переработку отходов лесопиления. Площадь лесопильного цеха может быть от 600 до 1000 м2.

Тонкомерное хвойное пиловочное сырье (10 тыс. м3), из которого можно получить 4 тыс. м3 пиломатериалов, перерабатывается на отдельном технологическом потоке, состоящем из круглопильных станков отечественного производства.

Общее количество получаемых пиломатериалов составит 21,42 тыс. м3. Часть пиломатериалов, особенно низкокачественных, реализуется в сыром виде или после атмосферной сушки, а также используется для изготовления продукции, не требующей применения сухих пиломатериалов

Домостроение из оцилиндрованного бревна. Оцилиндровка бревен диаметром 22-26 см. для домостроения (срубов) будет производится на двух потоках, в состав которых входят станки отечественного производства: универсальный оцилиндровочный, торцовочный, чашконарезной,

многопильный. На одном потоке возможно также получение как бруса, так и пиломатериалов. Производительность двух потоков - около 250 срубов размером 6*6 м, расход пиловочного сырья -3500 м3. Площадь цеха - около 800 м2.

Общее количество пиломатериалов, поступающих на сушку, составляет 16,2 тыс. м3/год, в том числе 3,6 тыс. м3 из тонкомерных пиломатериалов. Условно принято, что 50% хвойных пиломатериалов высушивается до транспортной влажности 20-22% и 50% - до влажности 8-10%. Для сушки указанного количества пиломатериалов потребуется 2 камеры объемом 60 м3 и 6 камер по 30 м3 каждая камера.

Для сушки березовых пиломатериалов (3078 м3) до влажности 8-10% потребуется 2 камеры объемом по 30 м3.

Чтобы высушить 19 278 м3 пиломатериалов и обеспечить тепловой энергией сушильные камеры, необходимо сжечь в котельной от 8 до 12 тыс. м3древесных отходов в зависимости от начальной влажности пиломатериалов и влажности отходов. Количество отходов только от лесопиления составляет 19 тыс. м3

Постоянным спросом пользуются качественные профильные детали для строительства (доски и бруски пола, обшивка (вагонка), дверные коробки, блокхауз, фальшбрус, наличник, плинтус и т. д.). Производительность одного технологического потока, в который входит линия сращивания, круглопильный, четырехсторонний и другие станки, составляет примерно 2000 м3/год, на что потребуется 3350 м3 пиломатериалов влажностью 10-12% (максимум 16%). Установленная мощность оборудования 150-180 кВт. Количество рабочих - 12 человек.

Оконный трехслойный клееный брус толщиной 78-92 мм применяется для изготовления деревянных окон со стеклопакетом, более экологичных и теплосберегающих, чем пластиковые. Технологический процесс изготовления бруса частично является продолжением технологического процесса изготовления погонажа. Производительность составит 1400 м3/год, на что потребуется 3500 м3 хвойных пиломатериалов влажностью 8-10%. К качеству древесины для оконного бруса предъявляются повышенные требования. Производственная площадь цеха - 500-600 м2. Установленная мощность оборудования - 180-200 кВт. Количество рабочих - 14 человек.

Строительный многослойный брус различной толщины (80-240 мм) применяется для домостроения (стены, балки, колонны). Он намного прочнее и формоустойчивее цельного бруса, может изготавливаться параллельно с оконным брусом в небольшом количестве и на соответствующем оборудовании.

Щепа

Топливо

Уголь

Дрова

Бризолит, арболит

Рынок

Рынок

. Рынок

Отходы раскряжовки

и 0

00 (Ч

с4-

О

г-

Щ

Я И

О £

Склад сырья Сортировка Раскряжовки

Склад сырья круглого леса 40 тыс. м3

Окорка

Сортировка круглого леса 40 тыс. м3

Рынок

Кора-топливо 5% 2000 м3

Кусковые

Отходы

Сыпучие

Рынок

1

Дрова

Сухие

Сырые

Топливо

Сухие

Рынок

Сушка

Измельчение

Бризолит Арболит

Рынок

Пеллеты

Сырые

»4 Н

<м

о т се со

и &

С.-х. предприятиям

и населению

Сушка

Домостроение 8,8% 3500 м3

. Рынок

Дома

Рынок

ГШ 57% 14 тыс. м3 сырые

Сортировка п/м

Лесопиление хвойные 61,2% 24,5 тыс. м"

П/М 40% 4 тыс. м3 сырые

Пиломатериалы сырые 5% от 14 тыс. 700 м3

Рынок

Сушка —

12600 м3 м

сухие п/м о и

Тонкомер хвойные Лесопиление 10 тыс. м3

Сортировка п/м

Пиломатериалы низкого качества 5% от 14 тыс. 700 м3

Рынок

Тонкомер береза 8 тыс. м3

Топливо Дрова

Рынок

Уголь

Пиломатериалы сырые 5% от 4 тыс. 200 м3

Рынок е

в

е

Фермы стропильные

Рынок Дома

Погонаж Строительные детали

Клееный брус

оконный, строительный! рьшо^

Клееный щит~* ^

Рынок >

хвойный

Поддоны

Рынок

Рынок _^ома

Рынок

Окна Двери Дома

Двери Панели

Рынок —

Дома

Строительные детали

Рынок —

Штакетник, архитектурные формы

Рынок —

Рынок —

Пиломатериалы _

низкого НРыноКг

качества 5% от 4 тыс. 200 м3

Рынок

Тонкомер береза 8 тыс. м3

Сортировка 3420 м3 Сырые 57% от 6 тыс

Рынок

Фанерный

кряж 6 тыс. м3

Рынок —

Сушка 3600 м3 сухие п/м

Пиломатериалы низкого качества 10% -4 тыс. 200 м3

Сушка 3078 м3 сухие п/м

Поддоны

Погонаж

Рынок —

Рынок —

Строительные детали

Рынок

Архитектурные формы

Рынок —

Рынок

Погонаж Заготовки

Рынок —

Мебель ТИП

Рынок

Щит клееный

Рынок —

Общая схема технологического процесса переработки древесины

1ч> и> и>

Для нормального производства необходим отдельный технологический поток со специализированным оборудованием. Качественные требования к древесине для строительного бруса намного ниже, чем для оконного.

Производительность одного технологического потока составит около 3000 м3/год, если брус длиной 6 м, или 6000 м3/год, - при длине бруса 12 м. Соответственно сухих пиломатериалов потребуется 4500, или 9000 м3/год.

Производственная площадь цеха при изготовлении бруса длиной 12 м составит около 1800 м2. При установке дополнительного оборудования возможен выпуск комплектов домов, готовых к сборке, а также стропильных конструкций и ферм. Установленная мощность оборудования -около 300 кВт. Количество рабочих - 12 чел.

Клееные щиты из древесины хвойных и лиственных пород применяются для изготовления экологически чистых изделий (мебели, дверей, панелей, лестниц и т. д.). Это очень трудоемкая и материалоемкая продукция.

Производительность одного технологического потока составит в зависимости от толщины щита, в среднем 1250-1600 м3/год, на что потребуется: или хвойных пиломатериалов влажностью 8-10% - 3750 м3/год, или березовых пиломатериалов 5650 м3/год.

Площадь цеха составит 900 м2. Установленная мощность оборудования - 230 кВт. Количество рабочих - 23 человека.

Поддоны для транспортировки и хранения продукции изготавливаются из низкокачественных пиломатериалов сухих или после атмосферной сушки, имеющих низкую товарную стоимость. Технологический поток состоит из универсальных круглопильных станков и рабочих столов. Производительность одного потока с двумя сборочными столами составляет 24 000 поддонов в год, на что потребуется 1600 м3 пиломатериалов.

Тара, покрытия щитовые для пола. Тара ящичная деревянная в настоящее время не пользуется особым спросом (если только на заказ и большой партией), так как все больше заменяется картонной или пластмассовой.

Щитовые покрытия для пола в виде паркетных досок или щитов из-за низкой твердости

хвойной древесины и березы, высокой трудоемкости изготовления также почти не производятся на деревообрабатывающих предприятиях Урала, и новые производства точно не создаются.

Для изготовления мебели, столярно-строи-тельных изделий (окна, двери), различных предметов для домашнего использования, промышленного назначения можно организовывать небольшой столярный цех площадью 300400 м2 с универсальным деревообрабатывающим оборудованием.

Для получения древесного угля может использоваться около 25 тыс. м3 древесины, в том числе отходов раскряжевки - 17 тыс. м3, тонкомер березовый - 4 тыс. м3, а также крупные отходы лесопиления, дрова любого качества -4 тыс. м3. Производительность одной средней модульной пиролизной установки отечественного производства составляет 360 т/год. На получение одной тонны угля необходимо 8-10 м3 древесины. Таким образом, из имеющегося количества отходов можно получить примерно 2500 т/год угля и потребуется 7 пиролизных установок, которые устанавливаются на открытой площадке, а избыточное тепло от пиролиза может использоваться для отопления, горячего водоснабжения, сушки пиломатериалов. Необходимая площадь для 7 установок - 350-400 м2.

Хранение угля в бумажных мешках под навесом. Отходы деревообработки и лесопиления могут использоваться для изготовления древесного угля, как топливо для собственной котельной, продаваться населению в виде дров. При дополнительной обработке из них возможно получить строительные материалы (арболит, бри-золит), топливные брикеты или пеллеты. Все зависит от потребности в этой продукции и количества отходов, то есть мощности производства.

Заключение. Создание комплексного перерабатывающего предприятия в регионе, богатейшем лесными ресурсами, позволит снизить затраты на производство качественной и востребованной на рынке продукции, создать дополнительные рабочие места для местного населения, стабильно увеличить объем производства.

Поступила 28.02.2014