Доставка и складирование сырья

Доставка древесины на целлюлозно-бумажные предпри­ятия может осуществляться разными способами:

- по воде;

- сухопутными видами транспорта;

- воздушным и подводным транспортом.

Доставка древесины по воде требует, как правило, наи­меньших материальных затрат. Различают следующие способы водной доставки:

- молевой сплав;

- сплав в виде плотов;

- перевозка в баржах.

При молевом способе бревна сплавляются россыпью по несудоходным рекам. При этом значительное количество древе­сины тонет, вызывая со, временем гибель реки. Сейчас молевой сплав повсеместно запрещен. Выполненная в ряде случаев рас­чистка русел позволила возродить к жизни реки, по которым был прекращен молевой сплав.

Формирование плотов, пучков, сигар, самосплавных или буксируемых катерами по рекам и озерам, исключает утоп, но не решает природоохранных задач в полной мере. Некоторые водноэкстрактивные вещества древесины и особенно коры (фенольные соединения, органические кислоты, пектиновые, ду­бильные и красящие вещества) загрязняют водоемы и наносят ущерб их фауне и флоре. Тем не менее, этот способ транспорти­ровки древесины сейчас широко распространен.

Баржи могут использоваться для перевозки любых видов сырья - длинника, коротья, щепы. Хотя стоимость доставки при этом возрастает, дополнительные затраты окупаются сохранени­ем чистоты водоемов.

Серьезным недостатком водного транспорта является его сезонность и связанные с этим технические и организационные трудности:

- необходимость установки мощного оборудования для первичной обработки поступающей древесины (выгрузки, рас­пиловки, складирования и т.п.) только в период навигации;

- необходимость хранения больших количеств древесины для обеспечения работы предприятия в межнавигационном пе­риоде;

- привлечение сезонных рабочих.

Сухопутными видами транспорта - железнодорожным и автомобильным - доставляется все большее количество сырья не только в виде технологической щепы, но также в виде длинника и коротья. Этому способствует развитие сети дорог и преимуще­ства, связанные с круглогодичной поставкой древесины и минимальным загрязнением окружающей среды.

Воздушный и подводный транспорт пока не нашел практического применения для перевозки древесины, однако ис­следования и разработки этих новых технологий ведутся. Спе­циалисты считают, что в некоторых случаях могут оказаться экономически приемлемыми следующие варианты:

- использование дирижаблей для доставки сырья из труднодоступных местностей с гористым и сильно пересеченным ландшафтом и неразвитой сетью дорог;

- использование подводных лодок для транспортировки древесины на дальние расстояния под арктическими льдами.

Складирование и хранение древесного сырья осуще­ствляется на складах, называемых лесными биржами. Применя­ются следующие способы складирования:

- в виде штабелей балансов;

- в виде куч балансов;

- в виде куч щепы;

- в воде.

В штабелях обычно хранят неокоренный или окоренный длинник с параллельной укладкой бревен. Длина одного штабе­ля может достигать 200 м, высота - 14 м, ширина равна средней длине укладываемых бревен. Количество древесины в штабеле Q (в м³) вычисляется по формуле

Q = kHLB, (1.5)

где Н - средняя высота штабеля, м; L - длина штабеля, м; В -ширина штабеля, м; k - коэффициент плотности кладки, или ко­эффициент полнодревесности.

Коэффициент плотности кладки показывает, какая доля геометрического объема штабеля (или вообще любого объема, заполненного древесиной) приходится на плотную древесину, он может быть выражен в долях единицы или в процентах. Величи­на коэффициента зависит от способа укладки, длины и толщины балансов, наличия или отсутствия коры и т. п. Для толстых и средних неокоренных балансов коэффициент плотности кладки обычно находится в диапазоне от 0,65 до 0,72.

Наиболее характерная особенность штабельного хранения - хорошая вентиляция штабелей. Окоренные, балансы при хра­нении в летнее время просушиваются до воздушно-сухого со­стояния за 30...40 дней. При этом из древесины удаляется, наря­ду с влагой, терпентинная часть смолы, а смоляные и жирные кислот частично окисляются. В результате смола становится хрупкой, менее липкой, значительно снижаются смоляные за­труднения при последующей переработке.

Штабельное хранение, распространенное до 50-х годов прошлого века, в настоящее время используется значительно реже по следующим причинам:

- для укладки штабелей требуется уникальное дорого­стоящее оборудование (такое, как кабельные краны грузоподъ­емностью до 30 т и с пролетом до 700 м);

- велика доля ручного труда из-за низкой степени автома­тизации;

- низкая эффективность использования площади биржи;

- как следствие перечисленных особенностей – высокая стоимость складирования и хранения древесины.

Кучевое хранение балансов, напротив, в настоящее время широко используется целлюлозно-бумажными предпри­ятиями. Обычно в кучах хранят баланс в виде коротья длиной 1,25...1,5 м. Куча имеет форму треугольной призмы, оканчи­вающейся с двух сторон полуконусами. Длина одной кучи дос­тигает 400 м, высота - 30 м, ширина основания - 90 м, угол ес­тественного откоса к горизонту (для окоренного коротья) со­ставляет 30...32°. Количество плотной древесины Q в куче можно вычислить по формуле

Q = 0,5 kBH(L-В+ 0,167πВ), (1.6)

где H - высота кучи, м, L - полная длина кучи, м; В - ширина ос­нования кучи, м; k - коэффициент плотности кладки, равный 0,48...0,52 для окоренного коротья. Противопожарными прави­лами допускается максимальное количество древесины в одной куче Q = 250 000 м³.

Особенностью куч является очень плохая их вентиляция и, как следствие, неравномерное высыхание древесины. Вблизи поверхности древесина подсыхает до влажности 20...30 %, тогда как в центре кучи её влажность в течение длительного времени может оставаться равной 50...60 %. Высокая влажность способ­ствует быстрому загниванию, особенно в присутствии коры, по­этому на длительное хранение в кучи закладывают только око­ренную древесину.

Из достоинств, обеспечивших предпочтение кучевому хра­нению балансов перед штабельным хранением, следует от­метить:

- более эффективное использование площади биржи;

- более высокую степень механизации и автоматизации производственных процессов;

- применение относительно простого и недорогого обору­дования;

- как следствие - меньшие затраты на складирование и хранение единицы сырья.

Кучевому способу хранения' балансов присущ и ряд недос­татков:

- необходимость считаться с неравномерной влажностью древесины, подаваемой в производство;

- невозможность длительного хранения лиственной древе­сины из-за её склонности к загниванию;

- при сезонной поставке древесины - неэффективное использование оборудования для распиловки и окорки, которое в этом случае работает только при поступлении сырья, а в другое время года простаивает;

- увеличение вероятности смоляных затруднений при пе­реработке смолистых пород древесины.

Кучевое хранение щепы в сочетании с пневмотранс­портом дает возможность существенно упростить операции погрузки, разгрузки, транспортировки и складирования, повысить уровень механизации и автоматизации, снизить затраты на лесобиржевое хозяйство. Этот прогрессивный способ стал приме­няться с 50-х годов прошлого века. Первоначально его исполь­зовали для складирования привозной технологической щепы. Позднее получила распространение система OCSS (Outside Chip-Storage System), при которой поступающая на предприятие ба­лансовая древесина сразу подвергается окорке и рубке, и произ­веденная щепа направляется на кучевое хранение. Имеются предприятия, на которых хранится более 1 млн. м³ щепы.

Кучи формируются объемом до 150...250 тыс. м³ и высотой до 25...30 м, с углом естественного откоса 40...45°. Форма осно­вания кучи может быть вытянутой прямоугольной (с овальными торцами), круглой или подковообразной. Величина уплотнения щепы зависит от способа укладки. При пневмоотсыпке коэффи­циент плотности кладки равен 0,41...0,42, при конвейерной от­сыпке - 0,32...0,34.

В процессе хранения происходит саморазогревание щепы в результате деятельности дереворазрушающих микроорганизмов. Скорость разогрева зависит от ряда факторов: породы и влажно­сти древесины, плотности кладки и др. Обычно температура внутри кучи повышается со скоростью 1...2° в сутки и спустя 15...20 дней после засыпки достигает 50...60 °С. Выделяемое тепло создает конвективный поток воздуха, направленный вверх. Свежий воздух проникает в кучу снизу. Постепенно на­греваясь, он увлекает влагу и летучие компоненты смолы, пере­нося их к верхним слоям щепы и в атмосферу. В результате это­го влажность щепы несколько снижается и выравнивается по объему кучи, а содержание смолы в древесине уменьшается на 50...75 %. Как показывает практика, оставшаяся смола легче удаляется при варке и не создает смоляных затруднений. Через 2...3 месяца температура в середине и внизу кучи устанавлива­ется на уровне 35.. .40 °С.

При длительном хранении в кучах щепа поражается плесе­нью. Особенно склонна к загниванию лиственная древесина. В течение первого месяца хранения она интенсивно буреет. В по­следующие 2...3 месяца развитие гниения продолжается более интенсивно, цвет становится желтоватым, а щепа - ломкой и хрупкой. Рекомендуется хранить лиственную древесину в от­крытых кучах в течение не более 2 месяцев; при этом расход древесины на выработку волокнистых полуфабрикатов увеличи­вается примерно на 3 %, содержание смолы снижается на 35.. .40 %, прочностные свойства полуфабрикатов почти не меняются. После полугодового хранения потери древесины могут соста­вить 10 % и более.

Ускоренному гниению способствует присутствие коры и опилок. При этом температура внутри кучи может подняться до 80... 100 °С, в результате чего происходит обугливание и даже самовозгорание древесины.

Хранение в воде древесины, доставляемой водным пу­тем, при соблюдении ряда условий оказывается значительно бо­лее дешевым, чем хранение на суше, так как сокращает число перевалок и позволяет организовать круглогодичную распилов­ку и окорку балансов. Древесина в воде почти не гниет и посту­пает в производство с повышенной, но равномерной и стабиль­ной влажностью. Однако организация биржи требует большой водной площади и спокойной акватории. Для незамерзающего рейда необходима глубина водоема не менее 4 м. В зимнее время температуру воды можно повысить сбросом производственных сточных вод.

На целлюлозно-бумажных предприятиях России, водное хранение большого распространения не получило.

Раскряжевка бревен

Раскряжевкой называется поперечное разрезание ствола де­рева на части. На целлюлозно-бумажные предприятия балансо­вая древесина поступает обычно в виде длинника. Необходи­мость ее раскряжевки обусловлена следующими причинами: оп­тимальные условия окорки в большинстве современных окорочных барабанов достигаются при длине баланса 2...2,5 м; ос­новным оборудованием для измельчения древесины пока ос­таются рубительные машины с наклонным патроном, на кото­рых переработка длинника невозможна или неудобна.

Раскряжевка может быть произведена одним из перечислен­ных ниже способов:

- распиловка;

- фрезерование;

- разрезание.

При распиловке рабочими органами служат пилы.

Наиболее употребительным устройством является много­пильный слешер с вращающимися дисковыми пилами. Бревна надвигаются на пилы поперечным цепным транспортером со скоростью до 0,2 м/с. Число пил соответствует числу разрезов и определяется длиной бревен и требуемой длиной чурок.

Пильные диски, изготовляются диаметром от 150 до 2200 мм. Так как с, диаметром дисков связана ширина пропила и коли­чество опилок, его целесообразно подбирать в зависимости от диаметра бревен:

D_П = 2d_Б + d_Ш + a, (1.7)

где D_П - диаметр пильного диска, мм; d_Б - диаметр распиливае­мых бревен, мм; d_Ш - наружный диаметр шайб, между которыми пильный диск крепится к валу, мм; а - запас на сточку пильного диска, равный 50...75 мм.

Расчетная толщина пильного диска S₀ вычисляется по эмпи­рической формуле

S₀=D_П/К, (1.8)

где К - коэффициент, зависящий от диаметра пилы:

D_П, мм 1000 1200 1500

К............................................................ 250 275 300

Полученную расчетную толщину пильного диска округляют до ближайшей по калибру, причем для твердых пород, а также сухой и мерзлой древесины принимают ближайший больший но­мер по калибру, а для мягких пород, влажной и талой древесины - ближайший меньший. Соотношение между толщиной и калиб­ром диска:

So 6,04 5,59 5,15 4,57 4,19 3,76 3,40 3,05 2,77 2,41 2,11 1,83 1,65

Калибр 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Зубья пильных дисков для поперечной распиловки имеют косую заточку. Угол заточки по отношению к плоскости пилы составляет для древесины твердых пород 60...80°, для мягких пород 45...60°. Заточка производится через 1...2 суток непре­рывной работы.

Потери древесины в виде опилок определяются числом резов и шириной пропила, которая зависит от разводки зубьев и может быть принята равной 1,5 толщины диска. Например, для дисковых пил диаметром 1500 мм и толщиной 6 мм ширина про­пила составляет около 9 мм. При раскряжевке шестиметрового баланса на коротье длиной 1,25.. .1,5 м производится 3...4 пропи­ла, и в опилки превращается 27...36 мм длины бревна, что соот­ветствует потерям древесины в 0,5 %.

Поиски путей сокращения потерь древесины в виде опилок привели к созданию ряда новых устройств для безотходной рас­кряжевки.

Фрезерование внешне похоже на распиловку, но произ­водится дисковыми фрезами большого диаметра со сменными ножами. При раскряжевке этими устройствами древесина в месте разреза превращается не в опилки, а в щепу. Образовавшаяся ще­па пригодна для переработки в волокнистые полуфабрикаты со­вместно со щепой, изготовленной обычным способом.

Разрезание бревен на части производится ножами без об­разования опилок. Наиболее перспективные считается устройст­во гильотинного типа, в котором движущийся нож разрезает древесину, прижимая ее к упору. В одной из описанных конструкций нож в форме стальной пластины толщиной 5 мм, заточенной с одной стороны, перерезает бревно диаметром 400 мм за 0,2 с.

Окорка баланса