Обзор способов использования и переработки низкокачественной древесины и отходов лесообрабатывающих предприятий

ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО

лая относительная погрешность показывает адекватность модели реальному физическому процессу.

Одной из наиболее эффективных оценок адекватности регрессивной модели, мерой качества уравнения регрессии, характеристикой прогностической силы анализируемой регрессионной модели является коэффициент детерминации R2. Коэффициент детерминации рассматриваемой модели R2 = 0,93, что указывает на сильную зависимость между входным и выходным параметром. Таким образом, результат не является случайным.

Для оценки эффективности или информационной ценности полученной многофакторной регрессионной модели вычислено Аи-наблюдаемое. Регрессионная модель считается эффективной, так как F = 57,47 > (3 - 5).

Завершающим этапом регрессионного анализа является интерпретация уравнения, т.е. перевод его с языка статистики и математики на язык экономики. Всякая интерпретация начинается со статистической оценки уравнения регрессии в целом и оценки значимости входящих в модель факторных признаков, т.е. с выяснения, как они влияют на величину результативного признака. Чем больше величина коэффициента регрессии, тем значительнее влияние данного признака на моделируемый.

С целью расширения возможностей экономического анализа используются частные коэффициенты эластичности, определяемые по формуле

Э = аг

где х. - среднее значение соответствующего

факторного признака;

у. - среднее значение результативного

признака;

а - коэффициент регрессии при соответствующем факторном признаке.

Коэффициент эластичности показывает, на сколько процентов в среднем изменится значение результативного признака при изменении факторного признака на 1 %. При расчете коэффициента эластичности по исходным данным зависимости между количеством подроста (а) и его высотой (h), степенью минерализации почвы f), запасом древостоя на 1 га (W) и средним объемом хлыста (V) вырубаемого древостоя получены следующие результаты:

1) при увеличении высоты подроста на 1 % количество подроста снизится на 0,23 %;

2) при увеличении степени минерализации почвы на 1 % количество подроста снизится на 0,39 %;

3) при увеличении объема хлыста срубаемого древостоя на 1 % количество подроста снизится на 1,32 %;

4) при увеличении запаса древостоя на 1 % количество подроста снизится на 1,57 %.

Библиографический список

1. Герасимов, Ю.Ю. Экологическая оптимизация технологических процессов и машин для лесозаготовок / Ю.Ю. Герасимов, В.С. Сюнев. - Финляндия: Издательство университета ЙОЭНСУУ. - 1998.

ОБЗОР СПОСОБОВ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ И ПЕРЕРАБОТКИ НИЗКОКАЧЕСТВЕННОЙ ДРЕВЕСИНЫ И ОТХОДОВ ЛЕСООБРАБАТЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИй

А.А. КАЛИНИН, асп. каф. технологии оборудования лесопромышленных предприятий МГУЛ

В структуре лесов наряду с хвойными породами и березой, пользующимися устойчивым спросом в сферах традиционного применения деловой древесины, много низкокачественной и практически не находящей сбыта древесины осины и ольхи.

При существующей практике сплошных рубок затраты на заготовку малоценных пород древесины не только не окупаются, но

и увеличивают себестоимость заготовки ценных пород. Поскольку правилами лесопользования запрещается оставлять вырубленный лес на делянке, у заготовителей возникают дополнительные проблемы и затраты, связанные с очисткой делянок. Нередки случаи, когда низкокачественная древесина так и остается гнить в лесу. Сотни тысяч кубических метров низкокачественной древесины засо-

68

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2007

ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО

ряют делянки или сжигаются, значительно увеличивая опасность лесных пожаров.

Однако в последние годы стала очевидной необходимость углубления переработки заготавливаемой древесины, максимально возможного использования низкокачественной древесины и разнообразных древесных отходов.

Низкая степень освоения лесного фонда и, как следствие, преобладание перестойных лесов являются причиной ухудшения качества леса, в частности образования ядровой гнили, прикорневой губки. Пораженная губкой древесина может быть использована только на дрова. Вследствие этого около

3-4 % объема годовой заготовки приходится на дровяную древесину, которая пользуется крайне ограниченным спросом.

Вместе с тем эта древесина имеет значительную калорийность (удельную теплоту сгорания). Если технически грамотно переработать ее в щепу, то ее энергетическая ценность составит около 2,9 млн Гкал (12,15 млн ГДж), что достаточно для работы более 500 котлов тепловой мощностью по 1,2 МВт (котельная, оснащенная одним таким котлом, способна обогревать 100-120-квартирный дом).

Большой объем древесных отходов (опилки, кора, шлифовальная пыль, пораженная гнилью и другими пороками древесина и т.д.), образующихся на деревообрабатывающих и лесозаготовительных предприятиях, не может быть использован в производстве или из-за своих свойств, или из-за чрезмерной дороговизны транспортирования к месту переработки.

В таких случаях может оказаться целесообразной устилка на трелевочные волока сучьев, небольших обломков и хвороста, что позволит увеличить сроки трелевки древесины с лесосеки. Также есть вариант использования измельченной древесины в качестве подстилки на животноводческих фермах. Сжигание отходов в топках сушилок, паровых и водогрейных котлов обеспечит существенную экономию энергоносителей (сжигание 5 т древесных отходов позволит сберечь 1 т мазута или 1000 м3 газа). Известен способ термической переработки биомассы в газо-

генераторе с получением газообразного топлива, практически свободного от активных примесей (смол и кислот). Он может использоваться без сложной дополнительной очистки в топках паровых и водогрейных котлов, в различных технологических установках для нагрева и сушки, в стационарных двигателях внутреннего сгорания с получением электроэнергии, в коммунально-бытовом хозяйстве для нагрева воды и обогрева помещений. Исходным сырьем для газогенератора могут быть любые углеродсодержащие отходы: древесина, щепа, кора, сельскохозяйственные отходы. Получаемый газ имеет высокую калорийность (8,5 м3 генераторного газа эквивалентно 1 кг мазута). По сравнению с прямым сжиганием твердого топлива использование генераторного газа является в экологическом отношении значительно более чистым процессом. Однако сложность заключается в том, что для широкого внедрения такого эффективного метода утилизации необходимо решение целого ряда проблем: создание модульных мобильных газогенераторных установок малой производительности (так как транспортирование древесных отходов с лесосек, отдельно стоящих складов и скоплений биомассы затруднительно и требует специальной подготовки по величине куска и влажности), транспортирование полученного при переработке модульными установками газа или электроэнергии.

Наряду с прямым сжиганием и газификацией биомассы может быть использован пиролиз, который представляет собой процесс термического разложения органических соединений без доступа кислорода при относительно низких температурах (500-800 °С) по сравнению с процессами газификации (800-1300 °С) и горения (900-2000 °С). Пиролиз является эффективным методом термохимической переработки биомассы промышленных и бытовых отходов и одновременно одной из наименее развитых технологий ее энергетического использования. Первичными продуктами пиролиза могут быть жидкость, твердое углистое вещество и газы в зависимости от вида и параметров процесса, вторичными - энергия, топливо и химические продукты.

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2007

69

ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО

Недостаток метода заключается в необходимости стационарного базирования установки, специальной подготовки пиротоплива и трудностях транспортирования получаемых пиропродуктов. В то же время пиролиз может быть использован как конечный этап переработки древесных и растительных отходов, подготовленных методом окускова-ния или измельчения.

В настоящее время представляются перспективными развивающиеся биотехнологии, в основе которых лежит использование микроорганизмов, культур клеток, грибов и других продуцентов биологически активных соединений и технически важных веществ. При этом решаются не только проблемы производства ценных биопрепаратов и технических средств, но и экологические проблемы, в том числе утилизация отходов различных производств, связанных с переработкой биологического сырья или с использованием химических веществ в технологических процессах. Особый интерес представляет биоконверсия непищевого целлюлозного сырья, которая предусматривает микробиологическую и ферментативную переработку его в ценные биопрепараты и технически важные продукты и развивается в настоящее время в двух основных направлениях: твердофазная ферментация сырья (ТФФ) и ферментативный гидролиз целлюлозы (ФГЦ).

ТФФ включает выращивание дереворазрушающих грибков на целлюлозных отходах (опилки, стружки, кора), в результате чего получаются кормовые добавки для животноводства, обогащенные грибным белком, витаминами, жирами и легкоусваиваемыми углеводами (в первую очередь глюкозой) -продуктами деструкции целлюлозы и сопутствующих полисахаридов.

ФГЦ достигается культивированием на отходах целлюлозно-бумажного производства микроорганизмов - продуцентов ферментов-целлюлаз с целью получения глюкозы - ценного продукта, потребность в котором до сих пор не удовлетворена в нашей стране.

Результаты, полученные при изучении биоконверсии целлюлозного сырья, открывают перспективу для создания малоотходных

и экологически выгодных производств биопрепаратов и кормовых добавок на основе продуктов переработки древесины.

Несмотря на наличие перспективных научных и технических разработок по глубокой переработке древесных отходов, анализ современного состояния промышленности и экономики России позволяет определить в качестве основного метод окускования древесных отходов в экструдерных брикетных прессах и получения высокоэффективного топлива для коммунально-бытового сектора страны. С одной стороны, это обусловлено уровнем технической и технологической подготовки промышленности, с другой - фактически не снижающейся потребностью жилищно-коммунального хозяйства страны в эффективном и экологически чистом топливе.

По оценке ряда ведущих ученых топливно-энергетической отрасли, в частности специалистов Института горючих ископаемых, в России вплоть до 2005 г. при годовой потребности жилищно-коммунального сектора в кусковом топливе в объеме 40-50 млн т сохранится устойчивый дефицит примерно в 10 млн т. Покрытие этого дефицита без существенного увеличения уровня добычи твердых горючих ископаемых может быть обеспечено только за счет брикетирования (таблетирования и производства пеллет) вторичного углеродсодержащего сырья.

В качестве компонентов для подготовки брикетной смеси могут быть использованы практически любые углеродсодержащие отходы производства и жизнедеятельности человека (донные шламы, древесный опил, стружка и т.д.), а также не востребованные сегодня в полной мере горючие полезные ископаемые (торф, горючий сланец, сапропель).

Однако проблема переработки древесных отходов не может быть решена только созданием передовых технологий и соответствующих им технических средств. Реально это возможно только при комплексном подходе, включающем еще и организационные решения, которые при этом играют едва ли не главенствующую роль. Необходимо разработать:

- нормативы допустимых нагрузок на леса регионов и законодательно закрепить их;

70

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2007