Обоснование эффективных путей использования ресурсов древесных отходов на примере муниципальных образований республики Коми

ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ДЕРЕВООБРАБОТКА

не, при условии, что в составе распиливаемого сырья наибольшей будет доля поставных бревен.

Но устойчивую перспективу развития ЛПК Сибири может обеспечить только значительное сокращение или полное исключение экспорта наиболее ценной древесины в круглом виде. В настоящее время на внешних рынках цена высококачественных пиломатериалов в 5-6 раз и более превышает цены на пиловочное сырье. Поэтому заготовка качественного пиловочного сырья не для экспортных целей, а на собственные нужды страны обеспечит значительный рост валютного потенциала, необходимого для развития и совершенствования процессов лесопильного комплекса Сибири. В настоящее время у нас успешно идет борьба с незаконными частными рубками лесных насаждений, ущерб от которых исчисляется миллионами рублей. А ущерб, который фактически имеет место, когда свои лесозаготовители в целях выживания вынуждены осуществлять в ценных древос-тоях «рубки в законе» для экспорта высококачественной круглой древесины, почему-то не подсчитывается.

Библиографический список

1. Ветшева, В.Ф. Совершенствование организации раскроя бревен на лесопильных предприятиях / В.Ф. Ветшева, А.Н. Сычев // Проблемы химиколесного комплекса : сб. тез. докладов студентов и молодых ученых. - Красноярск : СибГТУ, 1998.

- С. 102.

2. Ветшева, В.Ф. Влияние длины бревен на расход древесины в лесопилении / В.Ф. Ветшева,

A. Н. Сычев // Проблемы химико-лесного комплекса : сб. тез. докладов студентов и молодых ученых.

- Красноярск : СибГТУ, 1998. - С. 89.

3. Ветшева, В.Ф. Исследование влияния непоставной подачи бревен на расход древесины / В.Ф. Ветше-ва, О.Г. Семкин, А.Н. Сычев // Проблемы химиколесного комплекса : сб. тез. докладов студентов и молодых ученых. - Красноярск : СибГТУ, 1997.

- Ч. 1. - С. 88.

4. Ветшева, В.Ф. Комплексный расчет поставов на ЭВМ / В.Ф. Ветшева, С.А. Черепанова. - Лесоси-бирск, 1995. - 15 с.

5. Ветшева, В.Ф. Совершенствование нормирования расхода древесины в производстве пиломатериалов /

B. Ф. Ветшева, С.А. Черепанова // «Деревообрабатывающая пром-сть». - М., 1997. - № 1. - С. 12-14.

6. Ветшева, В.Ф. Критерии рациональности поставов при комплексной переработке круглых лесоматериалов / В.Ф. Ветшева // «Деревообрабатывающая пром-сть». - М., 2001. - № 5. - С. 9-11.

ОБОСНОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНЫХ ПУТЕЙ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

ресурсов древесных отходов на примере муниципальных образований республики коми

К.П. РУКОМОЙНИКОВ, доц. МарГТУ, канд. техн. наук,

С.Е. АНИСИМОВ, доц. МарГТУ, канд. техн. наук

rukomojnikovkp@marstu.net, anisimovse@marstu.net фективность и рекомендации по применению на территориях муниципальных образований в Республике Коми».

В ходе выполнения работы составлена методическая схема качественно-количественной оценки образования древесных отходов в рамках муниципального района, рассмотрены различные варианты направлений теплоэнергетического использования древесных отходов, проведена качественно-количественная оценка образования древесных отходов в рамках МОМР «Усть-Куломский», проанализирована характеристика тепло-

Летом 2011 г. научным коллективом ФГБОУ ВПО МарГТУ выполнена научно-исследовательская работа в рамках контракта с департаментом ЛПК Минпромэнерго Республики Коми по теме: «Количественная и качественная оценка ресурсов древесных отходов лесопромышленных предприятий, рекомендуемые технологии их утилизации с максимально возможным теплоэнергетическим направлением использования. Анализ существующих и рекомендуемых промышленных котельных установок, работающих на древесных отходах, их экономическая эф-

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2/2013

59

ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ДЕРЕВООБРАБОТКА

снабжения района, внесены предложения по использованию древесных отходов на территории МОМР «Усть-Куломский» и мерам регионального стимулирования использования древесных отход ов в Республике Коми.

В рамках темы составлены программы в MS Excel для проведения укрупненного расчета объема остающейся на лесосеке фитомассы древостоя и отходов лесосечных работ, пригодных к использованию, а также для обоснования потребности котельных в различных видах топлива.

Функционирование деревообрабатывающих предприятий Усть-Куломского района, даже несмотря на выпуск ограниченного ассортимента продукции (в основном пиломатериалов), сопровождается получением значительного объема отходов виде кусковых отходов и опилок. Объемы отходов лесопиления большинства деревообрабатывающих предприятий района составляют около 50 % от объема, поступающего в обработку сырья. В частности, огромные объемы отходов деревообработки расположены на территории предприятия ИП «Белый» (рис. 1), ООО «Комилесбизнес», ООО «Оптима Лес» и ряде других предприятий.

Руководители предприятий озабочены не столько возможностью реализации полученных отходов, сколько необходимостью их утилизации. Отходы деревообработки реализуются местному населению в качестве дров для отопления помещений, коммунальным службам в качестве топлива для коммунальных котельных на территории МО МР «Усть-Куломский», но потребляемые ими объемы отходов не могут исправить сложившуюся ситуацию. Большинство котельных в районе используют для работы в качестве топлива мазут и уголь. По этой же причине не дает ощутимого эффекта попытка ООО «ДЕКО (Технолес)» организовать производство топливных брикетов из полученных древесных отходов. Несмотря на реализацию продукции практически по себестоимости, рынок сбыта продукции является недостаточным и не дает в полной мере развить это направление использования отходов. В настоящее время наиболее приемлемыми, с точки зрения руко-

водителей деревообрабатывающих предприятий района, вариантами утилизации отходов деревообработки в районе являются закапывание их в землю либо сбор в кучи и сжигание. Но, несмотря на все усилия, объемы неутилизированных отходов продолжают расти, а все используемые варианты их уничтожения требуют дополнительных финансовых затрат, ухудшают экологию района и могут привести к возникновению неконтролируемых очагов возгорания.

Учитывая проведенный анализ изменения объемов лесопиления в районе и выявленные ежегодные тенденции к увеличению объемов производства пиломатериалов, а следовательно, объемов отходов лесозаготовки и деревообработки, делаем вывод о необходимости принятия срочных решений по поиску вариантов использования или утилизации накапливаемых на территории района отходов [1, 2].

Кроме этого, есть еще и проблема с топливом. Проведенный анализ котельных показывает, что в настоящее время значительная часть котельных в Усть-Куломском районе работает на угле и мазуте, которые приходится везти до потребителей сотни километров. А свои ресурсы просто-напросто гниют! Для того чтобы привести энергетическое хозяйство муниципалитетов в приемлемое техническое состояние, увеличить эффективность их работы, нельзя обойтись без значительного обновления парка оборудования, и в первую очередь котлов. Как показал проведенный анализ, большинство используемых в Усть-Куломском районе котлов уже устарели не только физически, но и морально, их обслуживание обходится недопустимо дорого. Естественно, что в подобной ситуации ощущается дефицит энергии. А если уж придется менять котлы, то есть смысл подумать и переориентироваться на местное топливо.

В Усть-Куломском районе слабо используется имеющийся потенциал использования древесины в качестве энергетического топлива. При этом основное количество древесины сжигается в печах населением и на различных муниципальных объектах. На фоне постоянного увеличения стоимости вырабатываемой тепловой энергии при исполь-

60

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2/2013

ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ДЕРЕВООБРАБОТКА

Рис. 1. Объемы еженедельного получения опилок в результате функционирования предприятия ИП «Белый»

Рис. 2. Программа для обоснования перевода котельной с ископаемого топлива на древесное

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2/2013

61

ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ДЕРЕВООБРАБОТКА

зовании традиционных видов топлива напрашивается вывод о необходимости нового комплексного решения в области технологии производства тепла в районе. Таким решением может стать использование в качестве альтернативного топлива отходов лесопереработки [3], которые в настоящий момент используются очень ограниченно, а свалки этих отходов все больше становятся серьезной экологической проблемой.

Для модернизированных котельных в качестве топлива предлагается использовать древесные отходы, которые уже имеются на местных лесоперерабатывающих предприятиях [4, 5]. Их не требуется завозить из других регионов. При сжигании древесины с низкой влажностью и зольностью эффективность работы топочного оборудования - как по производительности, так и по КПД - приближается к эффективности котлоагрегатов, работающих на каменном угле. Внедрение усовершенствованных технологий переработки опилок и древесных отходов может сделать деревообрабатывающее производство безотходным и экологически чистым. Тем самым местные лесоперерабатывающие предприятия будут решать для себя проблему по утилизации отходов.

Например, уже сейчас готовность поставки отходов лесопиления в котельную в с. Помоздино при переводе ее на древесное топливо в виде щепы выразили наиболее крупные деревообрабатывающие предприятия района: ООО «Комилесбизнес», ООО «Оптима Лес». В переводе центральной котельной в пст. Югыдъяг на отходы деревообработки заинтересовано предприятие ИП «Белый В.В.» на территории которого уже накоплены огромные объемы данного вида топлива. Объемы поставок, которые могут обеспечить данные предприятия, в несколько раз перекрывают потребность в топливе вышеназванных котельных. Значительные резервы образующихся в лесу отходов лесозаготовительного производства могут быть использованы при необходимости увеличения объемов производимого древесного топлива [6].

В Республике Коми изготовлением современных котельных агрегатов, работаю-

щих на древесном топливе, занимается ООО «Научно-производственная компания «Технополис» (г. Сыктывкар). В настоящее время выпускаются котлы серии 50 кВт (теплопроизводительность 20, 50 и 70 кВт), а также налаживается серийный выпуск котлов серии 500 кВт (200, 500 и 1000 кВт). Котлы серии 50 кВт работают в режиме одноразовой загрузки, в режиме длительного горения; подача топлива в топку производится вручную. Котлы серии 500 кВт автоматизированы. Для обеспечения эффективной работы котлоагрегатов необходимо использовать дрова влажностью не более 30 %, которую древесина приобретает после естественной сушки в течение 1-1,5 лет.

Одним из объектов, где используются котлы ООО «НПК «Технополис»», является школа в поселке Кузьель Койгородского района. Замена старых котлов на угле на два котла мощностью 70 кВт и тепловых сетей была проведена в 2004 г. Эксплуатация данных котлов показала его высокую эффективность, надежность и производительность.

Реализация мероприятий по переводу котельных на древесное топливо позволит не только уменьшить энергопотребление и повысить качество теплоснабжения, а также получать экологический и экономический эффекты. За счет внедрения энергосберегающих мероприятий сокращаются выбросы вредных веществ в атмосферу.

В рамках работы над проектом составлена программа обоснования потребности котельных в различных видах топлива.

На примере центральной котельной с. Помоздино видно, что при переводе котельной с каменного угля на щепу требуется 4235 м3 за отапливаемый период. Обосновывая качественно-количественную характеристики древесных отходов в рамках МОМР «Усть-Куломский» можно сделать вывод, что только лишь ООО «Комилесбизнес» и ООО «Оптима Лес», являющиеся ближайшими поставщиками древесного сырья (суммарные объемы отходов которых составили в предыдущий год 6282,3+3664,6=9946,9 м3 и из года в год продолжают расти), полностью обеспечат потребность в древесном топливе данной котельной.

62

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2/2013

ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ДЕРЕВООБРАБОТКА

Аналогичные расчеты проведены для остальных котельных и найдены близрасположенные поставщики древесного топлива.

Современные цены приобретения ископаемого топлива весьма различаются в зависимости от региона, дальности доставки, поставщика, объемов и длительности сроков поставки и т.д. Кроме того, эти цены колеблются во времени, и изменения их иногда так интенсивны и резки, что вызывают потрясения мировой экономики. Заключения об эффективности энергетического использования древесины справедливы не вообще, а для конкретных экономических условий [7, 8].

Нами составлена программа в среде MS Excel, которая позволяет определить целесообразность перевода котельной с ископаемого топлива на древесное и рассчитать экономию (убыток) от замены мазута или каменного угля топливом, произведенным из древесных отходов, для условий конкретной котельной.

Исходными данными является цена заменяемого ископаемого топлива и цена (себестоимость) древесного топлива (рис. 2). Результатом расчета является критерий эффективности перевода котельной с ископаемого топлива на древесное с экономией на один м3 древесного топлива.

Расчеты адаптированы для условий МО МР «Усть-Куломский» Республики Коми. Применение данной программы позволит проводить предварительные расчеты при принятии решения о переводе котельной на древесное топливо.

Произведем оценку целесообразности перевода котельной с каменного угля на древесное топливо на примере котельной с. По-моздино. В отопительном сезоне 2010-2011 гг. цена каменного угля для котельной с. Помоз-дино с учетом доставки составила 3800 руб.

Анализ рынка древесного топлива Усть-Куломского района позволяет сделать вывод, что в сложившихся условиях использование топливных брикетов и пеллет нецелесообразно. Расчеты показывают, что производство брикетов в этих условиях эффективно лишь при их цене не более 2850 руб/т, топливных пеллет при цене не более 3000 руб./т.,

щепы и дров при их цене не более 1680 руб./т. Экономические расчеты эффективности организации производства пеллет и брикетов свидетельствуют, что реализация произведенной продукции по таким ценам экономически не целесообразна. Таким образом, использование древесного топлива в районе эффективно лишь в виде дров и топливной щепы.

Основные факторы, обуславливающие целесообразность замены угольных котельных на котельные, использующие щепу в качестве топлива.

a) Технические факторы:

- значительный износ котельной, делающий нецелесообразным дальнейшее ее использование;

- недостаточная мощность котельной, не гарантирующая обеспечение всех потребителей тепловой энергией в периоды значительного понижения температуры окружающей среды либо не дающая возможности увеличения присоединенной к котельной нагрузки.

b) Экологические факторы:

- наличие вблизи котельной источника образования значительного объема отходов деревообрабатывающей промышленности, требующих утилизации и создающих угрозу окружающей природной среде.

c) Экономические факторы:

- наличие вблизи котельной одного или нескольких крупных деревообрабатывающих предприятий, готовых осуществлять переработку отходов лесопиления на щепу и гарантирующих постоянное, бесперебойное удовлетворение потребности котельной в щепе в полном объеме и в течение всего периода функционирования;

- стоимость щепы с учетом ее доставки до котельной должна быть экономически выгодна как для продавца, так и для потребителя (котельной), т.е соответствует критерию экономической эффективности перевода котельных с ископаемого топлива на щепу.

Проведенный анализ котельных и деревообрабатывающих предприятий Усть-Куломского района позволил выявить целесообразность замены на первом этапе ряда котельных и перевода их на древесное топ-

ЛЕСНОИ ВЕСТНИК 2/2013

63

ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ДЕРЕВООБРАБОТКА

Таблица

Анализ удовлетворения котельных в щепе при переводе

их с ископаемого топлива на щепу

Наименование поселения, в котором перевод существующей котельной на древесное топливо в виде щепы признан целесообразным Существующая присоединенная нагрузка, Гкал/ч Проектная присоединенная нагрузка с учетом перспективы увеличения тепловой нагрузки и потерь тепла в трубопроводе, Гкал/ч Годовая потребность котельных в щепе с учетом перспективы увеличения тепловой нагрузки и потерь тепла в трубопроводе, т Наиболее вероятные поставщики древесного топлива и их возможные объемы производства щепы по результатам производственной деятельности в 2010 г., т Удовлетворение потребности котельных в щепе, %

пст. Югыдъяг 0,72 0,95 2565 ИП «Белый В.В» (8363 т) 126

с. Усть-Нем 0,12 0,95 2565

с. Мыелдино 0,45 0,59 1512

с. Деревянск 0,64 0,84 2268 ООО «ДЕКО (Технолес)» (4244 т) 110

с. Дон 0,226 0,3 810

пст.Паспом 0,23 0,30 810

с. Помоздино 1,33 1,76 4752 ООО »Комилесбизнес», ООО »Помоздинский лесхоз», ООО »Оптима Лес» (9977 т) 157

с.Пожег 0,45 0,59 1593

Итого 17793 22585 127

ливо в виде щепы согласно перечисленным факторам.

a) С учетом технических факторов:

- целесообразна замена котельных в с.с. Деревянск (по причине износа 65 %), Н.Воч (по причине износа 60 %), Мыелдино (по причине износа 80 %), пст.Паспом (по причине износа 70 %);

- наиболее загруженными и не дающими возможности значительного увеличения присоединенной к котельным нагрузки (с учетом КПД котлов и их износа) являются котельные в с.с. Мыелдино, Деревянск, Помоз-дино. Данное замечание само по себе в отдельности не свидетельствует о необходимость срочной замены котельного оборудования в с. Помоздино, так как износ котельной лишь 35 %, но с учетом выявленных ниже факторов является серьезным основанием для более детального анализа возможности ее перевода на другой вид топлива.

b) С учетом эколого-экономических факторов:

- огромные объемы отходов постоянно накапливаются и требуют обязательной утилизации вблизи п.Югюдъяг, д.Пузла, п.Ягкодж. Руководство предприятий, расположенных в данных поселениях, готово осу-

ществлять производство щепы и ее доставку по приемлемым ценам до котельных, что будет способствовать повышению котельными, которые более других экономически заинтересованы в использовании расположенных поблизости источников сырья для производства тепловой энергии являются котельные в следующих поселениях: в п. Югыдъяг, с.с. Усть-Нем, Мыелдино, Дон (для перечисленных котельных наиболее целесообразно использование щепы, поставляемой предприятиями ИП «Белый В.В.», ООО «ДЕКО (Технолес)»); в с.с. Помоздино, Пожег (для перечисленных котельных наиболее целесообразно использование щепы, поставляемой предприятиями ООО »Комилесбизнес», ООО »Помоздинский лесхоз», ООО »Оптима Лес»).

С учетом выявленных выше факторов можно сделать вывод о целесообразности полной замены котельного оборудования в с.с.Мыелдино, Н.Воч, Деревянск, пст.Паспом (рис. 3) в связи с тем, что перечисленные котельные имеют значительный накопленный износ котельного оборудования. Изношенность котельного оборудования в п.Югыдъяг, с.Усть-Нем, составляющая 50 %, также делает нецелесообразными попытки лишь час-

64

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2/2013

ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ДЕРЕВООБРАБОТКА

Рис. 3. Карта-схема размещения котельных, рекомендуемых для перевода на древесное топливо

тичнои модернизации данных котельных при переводе их на щепу. Котельная в с. Помозди-но хотя и не имеет значительного износа ко-

тельного оборудования, но, как показали проведенные ранее исследования, не может быть частично модернизирована при переводе ее

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2/2013

65

ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ДЕРЕВООБРАБОТКА

на щепу в связи высоким коэффициентом ее использования, выявленным низким КПД котельного оборудования и неизбежной потерей мощности при переводе на древесное топливо, что в конечном итоге не даст возможности обеспечения тепловой энергией всех присоединенных к ней потребителей. Котельные в с.с. Пожег и Дон требуют детального сравнительного экономического анализа затрат на частичную модернизацию котельной и затрат на ее замену, не являющегося целью настоящего исследования.

Для окончательного решения о возможности перевода вышеперечисленных котельных на щепу определим потребность данных котельных в щепе с учетом существующей присоединенной к ним тепловой нагрузки и возможности ее увеличения. Для расчета используем предложенную программу обоснования потребности котельных в различных видах топлива. Полученные результаты занесены в табл. 1.

Село Н. Воч расположено вдали от крупных деревообрабатывающих предприятий, выразивших заинтересованность в установке рубительных машин для производства щепы. В связи с этим целесообразен перевод данной котельной на дрова.

Применение котельных установок, работающих на местном древесном топливе, позволит:

- значительно повысить эффективность децентрализованного теплоснабжения;

- уменьшить вредное экологическое воздействие на окружающую среду;

- сократить бюджетные расходы на приобретение и доставку угля;

- повысить эффективность лесозаготовительного и деревообрабатывающего производства в районе за счет использования отходов и некондиционной древесины.

Ввиду выявленной эффективности использования отходов лесопромышленного производства в качестве щепы и дров в дальнейших исследованиях творческого коллектива основной упор сделан на развитие технических и технологических решений, связанных с получением этого вида топлива при поиске вариантов организации проведе-

ния комплексного освоения участков лесного фонда.

В настоящее время рассмотренные в статье материалы положены в основу новых исследований по использованию отходов лесосечных работ при проведении комплексного освоения участков лесного фонда на территории других районов РФ в рамках научно-исследовательской деятельности ФГБОУ ВПО «Марийский государственный технический университет» по заданию Министерства образования и науки РФ в 2012 г. N° 7.1846.2011. по теме «Разработка основных технико-технологических подходов к внедрению и реализации промышленной технологии освоения лесных участков на базе комплексного решения задач технологического процесса лесосечно-лесовосстановительных работ с совмещенным лесовосстановлением».

Библиографический список

1. Суханов, В.С. Роль биоэнергетики в повышении эффективности работы лесопромышленного комплекса России / В.С. Суханов // Вестник МГУЛ-Лес-ной вестник. - М. : МГУЛ. - 2010. - № 4. - С. 5.

2. Головков, С.И. Энергетическое использование древесных отходов / С.И. Головков, И.Ф. Коперин, В.И. Найденов - М.: Лесн. пром-сть, 1987 - 224 с.

3. Чемоданов, А.Н. Лес и лесопродукция. Справочные материалы / А.Н. Чемоданов, Е.М. Царев. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2002 - 304 с.

4. Левин, А.Б. Энергетический потенциал топливного ресурса лесной биоэнергетики РФ / А.Б. Левин, В.С. Суханов, Д.В. Шереметьев // Вестник МГУЛ-Лесной вестник. - М.: МГУЛ, 2010. - № 4 - С. 37.

5. Алексеева, Л.В. Образование и оценка объемов отходов в лесопилении / Л.В. Алексеева, А.Н. Де-снев // Вестник МГУЛ-Лесной вестник. - М.: МГУЛ, 2010. - № 4 - С. 51.

6. Холодков, В.С. Определение ресурсов древесного топлива, образующихся при рубках главного пользования / В.С. Холодков // Вестник МАНЭБ. - Том. 13. - № 2. - СПб.: СПбГЛТА, 2008. - С. 63-67.

7. Пэй Яньчжао. Экономическое обоснование энергетического использования вторичных древесных ресурсов: дисс. ... канд. экон. наук: 08.00.05 / Пэй Яньчжао.- СПб., 2006.

8. Скрипкина, Л.Е. Методические подходы к оценке перспектив использования местных возобновляемых природных энергоресурсов в системе энергообеспечения региона (На примере Новгородской области): дисс. ... канд. экон. наук : 08.00.05 / Л.Е. Скрипкина. - Великий Новгород, 2006. - 162 с. РГБ ОД, 61:06-8/2002.

66

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2/2013