Применение большегрузных плавучих контейнеров для нужд лесной биоэнергетики

БИОЭНЕРГЕТИКА И БИОТЕХНОЛОГИИ

новного элемента мобильных гидротехнических сооружений (плотин, дамб, полузапруд и т.п.) наполняемого типа. В ходе опытов в широких пределах изменяются геометрические параметры, осадка, скоростной режим буксировки, а также ориентация в потоке.

Для коэффициентов сопротивления воды движению одиночных цилиндрических емкостей получены следующие уравнения регрессии:

- при продольном перемещении

Cr = 3,57 - 3,26 Fr - 3,02 T/ D +

+ 1,54 Fr2 + 0,0015

- при поперечном перемещении

Cr = 1,79 + 0,02 L / T- 3,46Fr + 0,0024 Fr2 .

В формулах (7, 8) параметр T / D - отношение осадки цилиндрической емкости к ее диаметру. Данные зависимости были получены для условия безграничного потока, т.е. без учета влияния дна и берегов. При использовании таких емкостей для создания временных гидротехнических сооружений (плотин, полузапруд и т.п.) на малых реках влияние мелководья и сужения потока должно быть учтено.

Библиографический список

1. Камусин, А.А. Водный транспорт леса: учебник для вузов / А.А. Камусин и др. Под ред. В.И. Патя-кина. - М.: МГУЛ. 2007. - 432 с.

ПРИМЕНЕНИЕ БОЛЬШЕГРУЗНЫХ ПЛАВУЧИХ КОНТЕЙНЕРОВ

для нужд лесной биоэнергетики

А.Н. КОМЯКОВ, доц. каф. транспорта леса МГУЛ, канд. техн. наук,

С.П. КАРПАЧЕВ, проф. каф. транспорта леса МГУЛ, д-р техн. наук

Экономическая целесообразность использования отходов лесозаготовок и остающейся на корню низкокачественной древесины в качестве топлива для биоэнергетики в значительной степени определяется транспортными затратами. Опыт Швеции и Финляндии показывает, что доставка лесосечных отходов в виде измельченной древесины или топливных пакетов на ТЭЦ автомобилями экономически оправдана на расстояние транспортировки не более 100-150 км по дорогам круглогодового действия с твердым покрытием. Поэтому данный вид топлива при вывозке автомобилями применим только для нужд местной биоэнергетики, т.е. для обеспечения тепловой и электрической энергией предприятий и населенных пунктов в непосредственной близости от мест лесозаготовок.

В условиях России препятствиями для развития местной биоэнергетики на основе лесосечных отходов являются слаборазвитая сеть автомобильных дорог в местах лесозаготовок и отсутствие соответствующей инфраструктуры (специализированные ТЭЦ, склады для хранения топлива и т.п.). При этом потенциально доступное количество лесосеч-

akomyakov@mail.ru

ных отходов и неиспользуемой низкокачественной древесины значительно превышает потребности местной энергетики и промышленности в силу низкой плотности населения и ограниченных потребностей местных предприятий и организаций в энергии.

Большинство лесных массивов Европейского Севера, Урала и Сибири примыкают к пригодным для лесосплава и судовых перевозок водным путям. Увеличить экономически оправданное расстояние транспортировки лесосечных отходов до мест их использования, в том числе и для нужд энергетики, позволит применение технологий водного транспорта лесных грузов. Водный транспорт является самым экономичным из всех видов транспорта лесных грузов. Известно, что потребная мощность на перемещение одинакового по массе груза по водному пути вследствие использования энергии потока в 60-80 раз меньше, нежели по железнодорожному пути, и в сотни раз меньше, чем по грунтовым дорогам [1]. В 1980-х годах к водным путям в СССР доставлялось около 75 % всей заготавливаемой древесины. Многие предприятия, в т.ч. энергетичес-

104

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 4/2010

БИОЭНЕРГЕТИКА И БИОТЕХНОЛОГИИ

кие, расположены вблизи водоемов и могут принимать сырье и топливо, поступающее водным путем. В настоящее время разрабатываются проекты мобильных тепло- электростанций на плавучем основании для энергоснабжения производственных и жилых объектов, примыкающих к водным путям. Доставка древесного топлива для них также может осуществляться водным транспортом. Однако в настоящее время водная доставка таких грузов еще не получила широкого распространения.

Причина неудовлетворительного использования древесных отходов в лесах, примыкающих к водным путям, отсутствие надежного и экономически оправданного способа транспортирования измельченной древесины или топливных пакетов. Малые глубины, короткие периоды судоходства, низкая концентрация отходов на лесосплавных объектах существенно ограничивают распространение судовых перевозок щепы. Применение сухопутных видов транспорта часто оказывается невозможным по экономическим соображениям.

Вопросами доставки измельченного древесного сырья по водным путям с удаленных труднодоступных лесозаготовительных предприятий кафедра транспорта леса МГУЛ активно занималась в 1980-90-х годах. Были разработаны конструкции мягких герметичных и водопроницаемых контейнеров и транспортно-технологические схемы доставки щепы с береговых складов, оборудованных стационарными цехами щепы, передвижными рубительными машинами; а также от плавучих цехов щепы, размещаемых на акваториях лесосплавных рейдов [2, 3]. Все предложенные технологии прошли производственную апробацию на предприятиях ПО «ДВИНОСПЛАВ». Эти производственные опыты показали техническую возможность и, при определенных условиях, экономическую целесообразность контейнерной доставки измельченной древесины по водным путям. Однако существенным недостатком применявшихся в этих опытах плавучих контейнеров был их небольшой объем (1-3 м3), несоразмерный с возможными объемами выработки технологической щепы из

отходов и низкокачественной древесины на береговых складах.

В развитие идеи контейнерного лесосплава в МГУЛ предложена технология, которая позволяет создавать в условиях затопляемых плотбищ береговых складов большегрузные плавучие контейнеры (БПК) емкостью сотни и тысячи м3. Способ формирования и конструкция такого БПК защищены патентом (патент RU Патент: RU 2153456 C1). Эта технология базируется на отлично зарекомендовавшей себя и привычной для лесосплавных предприятий транспортно-технологической схеме с использованием зимней береговой сплотки.

Переработка древесных отходов в щепу и изготовление БПК производятся в зимний межнавигационный период (с ноября по март). На предварительно подготовленном участке затопляемого плотбища устанавливается съемная опалубка по габаритам изготавливаемого БПК, внутри которой расстилается гибкий водонепроницаемый материал в виде полотнища прямоугольной формы. Роль опалубки в целях экономии материалов могут выполнять снежные валы с выровненной вертикальной внутренней поверхностью. Они также будут способствовать сохранению качества щепы и формы контейнера до момента водосъема и начала транспортировки.

Внутрь изготовленной таким образом формы насыпается щепа. Технология загрузки БПК может быть различной в зависимости от применяемого на береговых складах оборудования, к примеру, непосредственно от передвижной рубительной машины. С помощью некоторых технических решений в днище и по бортам БПК создается намороженный слой из щепы с водой. Этот слой служит для придания нужной формы БПК и сохранения этой формы в процессе транспортировки. Наличие намороженного слоя значительно снижает нагрузки на оболочку со стороны сыпучего материала и обеспечивает за счет льда необходимый запас плавучести на случай повреждения оболочки при транспортировке. Ниже проведены результаты натурных экспериментов по определению скорости таяния льда в таких контейнерах и проведено их сравнение с теоретической оценкой в одной из моделей таяния.

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 4/2010

105

БИОЭНЕРГЕТИКА И БИОТЕХНОЛОГИИ

Укладка оболочки.Установка щитов и стоек.Намораживание днища.

Формирование и намораживание бортов.Заполнение щепой

1 вариант

Полное заполнение щепой и закрытие контейнера

2 вариант

Частичное заполнение щепой и пакетами.Закрытие контейнера

Рис. 1. Технологическая последовательность формирования БПК

Рис. 2. Производственные опыты формирования БПК, п. Жешарт, Республика Коми

В конструкции БПК предусмотрена дренажная система для удаления воды из намороженного слоя и замедления процесса его таяния. Поверх намороженного слоя укладывается сухая щепа, которая, являясь хорошим теплоизолятором, способствует сохранению намороженного слоя и формы БПК в целом.

При обеспечении БПК необходимых плавучести, остойчивости и прочности на-

мороженного слоя в его верхней части может быть оборудована грузовая площадка для транспортировки других лесных и прочих грузов (например, пакетов пиломатериалов или топливных пакетов).

После заполнения БПК укрывается сверху свободными краями оболочки и стягивается специальным такелажем из синтетических канатов.

106

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 4/2010