Комплексное использование древесины

Раздел: Учебники

Состав технологических операций в производстве щепы включает подготовку древесного сырья, его измельчение, сортировку, доизмельчение крупных частиц, очистку, складирование, хранение, погрузочно-разгрузочные и транспортные работы. Высокое качество щепы обеспечивают:

сортировка древесного сырья по породам с обязательным выделением древесины ели и пихты;

тщательная окорка лесоматериалов до такой степени чистоты поверхности, которая гарантирует получение щепы с допускаемой стандартом засоренностью корой;

удаление гнили из дровяной древесины, подвергаемой предварительно раскалыванию на части и обработке в окорочных барабанах;

гидротермическая обработка древесного сырья, которая облегчает процессы окорки и измельчения, сокращает потери древесины.

По видам перерабатываемого древесного сырья технологические процессы производства щепы условно образуют пять групп, которые существенно отличаются составом применяемого оборудования. В первую группу относят процессы, предназначенные для производства щепы из древесного сырья низкого качества, которое образуется в лесозаготовительном производстве. Ко второй относят процессы производства щепы из отходов лесообрабатывающих производств, к третьей — процессы производства щепы из пнево-корневой древесины. Четвертую и пятую группы образуют перспективные технологические процессы, разрабатываемые для переработки на щепу и сортименты целых хлыстов, а также для переработки в щепу древесины, теряемой при сплаве.

Технология производства щепы из древесного сырья низкого качества разработана для переработки крупных (диаметром более 3 см) сучьев, вершин, обломков, отрезков, дров и целых стволов, которые по своему качеству непригодны для выработки круглых деловых лесоматериалов. Оборудование для выработки щепы из такого сырья поставляют лесозаготовительным предприятиям комплектно, в составе установок различной мощности, которые непрерывно совершенствуются.

Первое поколение установок УПЩ-3, УПЩ-6 и УПЩ-12 позволило отработать технологический процесс производства высококачественной щепы в условиях лесозаготовительного производства.

Установки второго поколения УПЩ-ЗА и УПЩ-6А были усовершенствованы главным образом разработкой новых унифицированных рубительных машин.

Цех по производству щепы на базе установок УПЩ-ЗА ( 57) имеет в своем составе узел подготовки древесного сырья 5, в котором осуществляются распиловка долготья и раскалывание лесоматериалов какой-либо одной породной группы. Далее древесное сырье цепным конвейером подается в окорочный барабан 6 периодического действия КБ-ЗА. После загрузки на 50—60 % объема включают привод окорочного барабана, а цепной конвейер подает сырье в накопитель 5. При достижении заданной чистоты окорки сырья барабан останавливают и открывают разгрузочный шибер. В открытом состоянии барабан снова включают на 30—60 с, благодаря чему окоренные лесоматериалы выгружаются на приемный стол 5. После выгрузки барабан останавливают, закрывают шибер и вновь заполняют сырьем. Пятицепной конвейер, которым оборудован приемный стол, равномерно подает окоренное сырье на ленточный конвейер 4 или в накопитель 3. Плохо окоренные лесоматериалы возвращаются на доокорку в барабан цепным конвейером 19. Чистоокоренная продукция со скоростью 0,6 м/с подается ленточным конвейером в рубительную машину 17 типа МРНП-10. Отсюда измельченная древесина по трубопроводу поступает в циклон и равномерно ссыпается в сортировочную установку 2 типа СЩМ-60. После сортировки щепа поступает в питатель 1 пневмотранспортной установки ПНТУ-2М и далее по трубопроводу 16 через трехпозиционный переключатель 15 в открытые кучи 11 или вагон 10. Одна из куч предназначена для хранения хвойной щепы, другая — лиственной. Для погрузки щепы предусмотрен пневмопогрузчик 12.

Отходы окорки и некондиционные частицы перемещаются ленточными конвейерами 7 и 18 в бункер 14, откуда по мере накопления вывозятся в котельную. Затраты сырья на выработку 1 м3 щепы составляют в среднем 1,4—1,5 м3, поэтому количество отходов при выработке щепы довольно значительно. Эти отходы целесообразно использовать не только в энергетических целях, но и для удобрения лесных почв. Некондиционные частицы (отсев) могут быть использованы в составе щепы для производства плит.

Средняя сменная производительность цеха составляет 20 пл. м3 щепы. Продолжительность окорки сырья в барабане вместе с операциями по выгрузке и загрузке колеблется от 80 до 130 мин, а измельчение окоренной древесины происходит всего за 16—20 мин. Для устойчивой работы цеха, реальная производительность которого редко достигает проектной, необходимо создавать резервные запасы как неокоренной, так и: окоренной древесины. Для более эффективной загрузки рубительной машины, имеющей значительные резервы производительности, на некоторых предприятиях дополнительно устанавливают второй окорочный барабан, монтируемый параллельна первому и примыкающий к удлиненной части ленточного транспортера 4. Для интенсификации окорки используют устройства 13 для гидротермической обработки. Если по тем или иным причинам не удается выполнить указанные мероприятия, резервную мощность рубительной машины можно использовать для выработки щепы из неокоренного сырья. Такая щепа поставляется древесноплитным и некоторым гидролизным предприятиям.

Цех по производству щепы на базе установок УПЩ-6А ( 58) имеет узел подготовки древесного сырья 1. Раскряжевка дровяного долготья производится автоматической пилой АЦ-ЗС. Для раскалывания лесоматериалов предусмотрен гидроколун ЛО-46 или КГ-8А. Колотые и тонкомерные лесоматериалы загрузочным цепным конвейером 2 подаются в окорочный: барабан непрерывного действия 3 типа КБ-6. После окоркет лесоматериалы из выгрузочного конуса барабана с шиберным устройством 4 попадают на ленточный конвейер 5 и далее в рубительную машину 8 типа МРНП-30. Плохо окоренные лесоматериалы сбрасываются на цепной конвейер 6 и возвращаются на доокорку в барабан. На леточном конвейере 5 установлен металлоискательу сблокированный с его приводом. Щепа из рубительной машины выбрасывается в циклон, откуда равномерно ссыпается на приемный лоток сортировочной машины 9 типа СЩ-1М.

Кондиционная щепа ссыпается в питатель 10 пневмо- транспортной установки ПНТУ-2М и перемещается на склад. Отходы окорки и сортировки щепы ленточным конвейером 11 выносятся в бункер-накопитель 7. Средняя сменная производительность установки 40 пл. м3 щепы. Для устойчивой работы цеха необходимо создавать буферный запас сырья.

Третье поколение установок для производства щепы, начало которому положено выпуском линии ЛТ-8, имеет в комплекте оборудования заводской узел подготовки древесного сырья ( 59) с тарельчатым питателем 4 и гидроколуном 5. Часовая производительность установки 8 пл. м3 щепы. На базе таких установок разработаны не только однопоточные типовые проекты цехов, но также и двух-трехпоточные [4]. По своей мощности они могут удовлетворить потребности лесного склада практически любого грузооборота. Преимуществом такой компоновки цеха является возможность независимой раздельной переработки древесного сырья одновременно хвойных и лиственных пород. В цех короткомерные лесоматериалы поштучно выдаются тарельчатым питателем и поступают на конвейер <?, а далее на приемный стол 6. Отсюда тонкомерные лесоматериалы сбрасываются на подающий лесотранспортер 2, который загружает их в модернизированный окорочный барабан. Кора и гниль из барабана просыпаются через прорези на ленточный сдвоенный конвейер 1 и выносятся в бункер или скиповый погрузчик.

Лесоматериалы большого диаметра, которые не проходят по сечению в патрон рубительной машины, а также с гнилью предварительно раскалываются гидроколуном 5, после чего сбрасываются на подающий лесотранспортер 2. Далее технологический процесс производства щепы протекает так же, как и на установке УПЩ-6А.

Более совершенная установка УПЩ-6Б имеет в своем составе рубительную машину МРНП-40-1.

В состав обязательных технологических операций необходимо включать доизмельчение частиц крупной фракции, которые в значительном количестве образуются при измельчении тонкомерного сырья и отходов в лесопильно-шпалорезных цехах. Потери древесины из-за отсева крупных частиц в отходы достигают 15% количества вырабатываемой щепы. Возврат крупной фракции на доизмельчение осуществляется установкой дополнительного ленточного конаейера между рубительной и сортировочной машинами. Выход кондиционной щепы в результате доизмельчения увеличивается на 8—10%. Помимо основного технологического оборудования все установки по производству щепы должны иметь металлоискатели, учетчики и анализаторы щепы, ножеточные станки и шаблоны. Установка металло- искателей перед рубительной машиной обязательна, так как случайное попадание металлических предметов выводит из строя комплект ножей.

Дальнейшее совершенствование установок направлено на улучшение условий труда рабочих, снижение шума и запыленности в цехах. Улучшению качества выпускаемой щепы и снижению потерь древесины способствует выпуск установок с оборудованием для подготовки сырья. Они обеспечивают сортировку, создание резервного запаса, поштучную выдачу и гидротермическую обработку лесоматериалов. Операции по подготовке сырья являются «узким» местом в большинстве действующих установок по производству щепы.

Лесоматериалы могут быть переработаны в щепу не только в установках с окорочными барабанами. По данным исследований ЦНИИМЭ, из всего объема стволовой древесины, поступающей в цехи щепы, 84—87 % сырья может быть окорено в роторных окорочных станках. Хотя производительность окорки несколько снижается из-за пороков формы ствола, применение роторных станков рентабельно даже при малых объемах выработки щепы.

Технологический процесс цеха щепы ( 60, а) включает окорку древесного сырья двумя роторными окорочными станками 1 и 12 типа ОК-35М и QK-66M. После окорки долготье подвергается поперечной распиловке пилой 11 типа АЦ-ЗС и далее направляется на измельчение в рубительную машину 8 типа МРНП-30. Древесину с гнилью раскалывают на колуне 10 и обрабатывают на станке 9 типа Н-10, где выкалывают гниль. После измельчения сырья щепа подвергается сортировке в машине 5 типа СЩ-1М. Кондиционная щепа конвейром 7 подается в бункерную галерею 6, крупная — конвейером 4 на доизмельчение, а мелкая по системе конвейеров 2 вместе с отходами окорки подается в бункер 3.

Другая двухпоточная технологическая схема цеха разработана для переработки тонкомерных хлыстов ( 60, б). Из разобщителя 7 хлысты направляются в роторный окорочный станок б, после окорки они подаются лесотранспортером 5 к рубительной машине 1 с горизонтальной подачей, откуда готовая щепа выбрасывается в циклон 3. После сортировки в машине 4 кондиционная щепа перемещается на склад пневмотранспортной установкой 9, а мелкая — конвейерами 8. Крупная фракция щепы с помощью передвижного ленточного конвейера 2 возвращается в рубительную машину на доизмельчение.

Технология производства щепы из отходов лесообрабатывающих производств включает обязательную окорку пиловочника и шпальника с предварительной гидротермической обработкой сырья. Горбыли, рейки и оторцовки поступают на сборный конвейер 1 ( 61). Далее загрузочным конвейером 2, привод которого сблокирован с металлоискателем 3, отходы направляются в рубительную машину 4. В цехах лесо- и шпалопиления преимущественно используют рубительные машины с горизонтальной подачей, которые удобнее для измельчения длинных горбылей и реек. Такие машины имеют дополнительный загрузочный патрон с наклонной подачей, который используется для измельчения коротких отходов и крупной фракции щепы от сортировочной установки 7. Раздельное измельчение коротких и длинных отходов позволяет более эффективно использовать рубительную машину. Так, часовая производительность машины МРГ-40 возрастает до 45 пл. м3 щепы. После измельчения отходов щепа поступает на сортировку в установку 7. Если рубительная машина имеет нижний выброс щепы, то загрузка сортировки осуществляется специальным конвейером 5. После сортировки крупные частицы направляются конвейером 8 на доизмельчение, а мелкая фракция и кондиционная щепа конвейерами 6 выносятся из цеха в бункер или на открытый склад. Выход щепы из отходов составляет 85 %.

Более перспективной является технология получения щепы из тонкомерных бревен одновременно с пиломатериалами, брусом или шпалами, для которой разработаны типовые схемы. В фре- зерно-брусующей линии ФБЛ ( 62, а) окоренные и рассортированные по диаметру бревна лесотранспортером 1 подаются на загрузочный конвейер 2 и далее в фрезерно-брусующий модуль 3, где перерабатываются на брус и щепу. Полученный двух- кантный брус по роликовому конвейеру 4 подается в механизм ориентации и подачи 5 многопильного модуля 7, где распиливается на обрезные доски. Возможен вариант установки в линии второго фрезерно-брусующего модуля 6 для получения четырехбитного бруса. Щепа от ФБЛ направляется в бункер-накопитель, а доски с продольного конвейера 8 передаются на поперечный конвейер 9, где в станке 10 проходят торцовку и поступают на выносной конвейер 11. Линию ФБЛ обслуживают оле- ратор и помощник. Наиболее эффективна она при переработке тонкомерных бревен диаметром 8—15 см.

Линия агрегатной переработки бревен (ЛАПБ) более эффективна при переработке пиловочника диаметром 14—18 см. Окоренный и рассортированный по четным диаметрам пиловочник ( 62, б) подается лесотранспортером 1 в лесонакопитель 2, откуда поштучно подается в механизм ориентации и подачи бревен 3 комбинированного фрезерно-пильного станка 4. Здесь бревна в фрезерном модуле перерабатываются цилиндрическими фрезами на брус фигурного профиля и технологическую щепу, которая направляется в бункер. Пильный модуль, состоящий из блока циркульных пил, раскраивает фигурный брус на обрезные пиломатериалы. Боковые доски роликовым разделительным конвейером 5 передаются на поперечный конвейер 6, где на пиле 7 проходят предварительную торцовку, и далее поступают на выносной конвейер 8. Центральные доски конвейером 9 подаются на участок формирования пакетов. Обслуживают линию оператор и помощник. ЛАПБ рекомендуется применять при годовом объеме переработки тонкомерного сырья не менее 50 тыс. м3.

В фрезерно-пильной линии (ФПЛ) окоренный и рассортированный по диаметрам пиловочник ( 62, в) подается лесо- транспортером 1 в механизм ориентации и подачи 2 головного фрезерно-пильного станка 3, где вырабатываются двухкантный брус и щепа. Одновременно при помощи плавающих круглых пил отпиливаются боковые необрезные доски. Пиломатериалы поступают на роликовый конвейер 4У с которого доски подаются на поперечный конвейер 5 и далее в фрезерно-обрезной станок 6. Двухкантный брус поступает в механизм ориентации и подачи 7 фрезерно-пильного станка 8 второго ряда. Отсюда боковые необрезные доски разделительным роликовым конвейером 9 и поперечным конвейером 10 направляются к фрезерно- обрезному станку 11. Центральные обрезные доски и доски от станка 11 поступают на выносные транспортеры 12 и 13. Щепа от фрезерно-пильных и фрезерно-обрезных станков направляется в бункер. Пунктиром на схеме показан вариант установки дополнительных фрезерно-обрезных станков. Для улучшения условий работы ФПЛ пиловочник может пройти калибровку комлевой части на оцилиндровочном станке ОЦ-40М. Обслуживают линию оператор, помощник и два станочника на фрезерно-обрезных станках. Рекомендуется применять ФПЛ при объеме переработки тонкомерного сырья не менее 70 тыс. м3 в год. В ЧССР подобная линия успешно используется для выработки шпал, досок и щепы.

Технология производства щепы из пнево-корневой древесины разработана в двух вариантах. По одному из них щепу вырабатывают на специальных заводах. Здесь пни и корни предварительно проходят полный цикл окорки и очистки от минеральных примесей, затем измельчаются. По другому варианту пни и корни вначале измельчаются в щепу на лесных складах, а стадию очистки щепа проходит у потребителя.

Технологический процесс переработки пнево-корневой древесины в щепу, схема которого представлена на  63, а, осуществлен на заводе одной из шведских фирм [29]. Пневую древесину доставляют на завод и выгружают под траверсой 6. Траверса с помощью специального захватного устройства поднимает и подает пни и корни на загрузочный конвейер 7, с которого они поступают в барабаны для очистки сырья 8 и 9. В первом барабане производится сухая обработка сырья. Тонкие корни и песок отделяются и подаются в отходы проходящей внизу лентой конвейера 5. В барабане 9 происходит водная обработка. Отходы от барабана по желобу поступают в бассейн для отстаивания 4, откуда конвейером подаются в кучу, где смешиваются с отходами от барабана 8. Из барабанов сырье поступает в сплавной бассейн 3, а очищенные пни в устройство 10, где их раскалывают и освобождают от вросших камней. Расколотая пневая древесина проходит еще через один сплавной бассейн 2, где отделяются камни. Очищенное и обезвоженное сырье конвейером 11 подается в измельчитель 1. Далее щепа поступает на сортировочное устройство, где проходит через два сита 12 и 13. Крупные частицы измельчаются повторно. Затем щепа отправляется на целлюлозный завод. Мелкую щепу используют в качестве топлива. Производительность установки 100 м3/ч.

В нашей стране разработана установка для измельчения пней ( 63, б) с последующей очисткой щепы у потребителя. Пни и корни скребковым транспортером 6 подаются в загрузочный лоток 4 приемного бункера 2. С помощью толкателя 3, приводимого в действие гидроцилиндром 5, пнево- корневая древесина подается к барабанной рубительной машине 1. Ножевой ротор диаметром 1390 мм и длиной 2000 мм имеет 16 ножей. Частота вращения ротора 300 мин-1. Общая установленная мощность 123 кВт. Установка позволяет за 1 ч перерабатывать 10 т пней любых размеров.

Перспективные процессы производства щепы разрабатывают для многолесных районов, примыкающих к целлюлозно-бумажным предприятиям, пунктам экспортных поставок щепы и сплавным водным путям. На  64, а приведена технологическая схема переработки хлыстов на щепу и сортименты на линии с годовой производительностью 100 тыс. м3 сырья. Предварительно рассортированные по группам пород хлысты поступают на эстакаду 1. Разгрузочно-растаскивающим устройством 2 типа РРУ-10М пачка хлыстов разделяется на мелкие партии, которые подаются к манипулятору 3 для поштучной подачи их в раскряжевочную установку ЛО-ЗОС. Затем хлысты пилой 4 раскряжевываются на лесоматериалы длиной от 3 до 6,5 м. В зависимости от кривизны хлыста и его качества выпиливаются один-два особо ценных сортимента, например пиловочник, а также лесоматериалы для производства щепы и дров, которые из-за большого содержания гнили не пригодны для выработки щепы. После раскряжевки сортименты и дрова поступают на выносной транспортер 5 и сбрасываются в лесонакопитель 6. С помощью сортировочного устройства 7 манипуляторного типа сортименты и дрова укладывают в шаблоны 5, где из них формируют транспортный пакет.

Лесоматериалы, подлежащие переработке в щепу, с выносного транспортера 5 сбрасываются в разобщитель бревен 9 типа ЛО-Ю8. Отсюда они поштучно поступают в роторный окорочный станок 10 типа ОК-ЮО. Окоренные лесоматериалы накапливаются во втором разобщителе бревен 9 и транспортером 11 подаются в рубительную машину 12. Тонкомерная древесина формируется манипулятором сортировочного устройства в пачки. Чтобы исключить операцию по раскалыванию сырья, целесообразно использовать многорезцовую рубительную машину МРГМ-01. После сортировки в установке СЩ-120 кондиционная щепа перемещается на склад открытого хранения пнев- мотранспортной установкой 13. Линия разработана для сырьевых баз, где для производства щепы может быть использовано от 50 до 90 % всего древесного сырья.

Другая перспективная технология разрабатывается для переработки в щепу топляка, теряемого при сплаве. Плавучий цех щепы 6 смонтирован на плашкоуте 1 ( 64, б). В состав цеха входят топлякоподъемный агрегат 2, окорочный станок 7, рубительная машина 8, сортировочная установка для щепы 9 и пнев- мопогрузчик 10. Плавучий цех устанавливают вблизи берега, на котором с помощью трактора 4 собирают и сталкивают в воду разнесенные при аварии плотов и выброшенные на берег бревна 5. Часть такой древесины по качеству пригодна для отправки потребителю в круглом виде. Некондиционная древесина и обломки бревен накапливаются в дворике 3, откуда поступают на переработку.

Топлякоподъемный агрегат 2, смонтированный на другом плашкоуте У, ведет очистку русла реки от бревен, утонувших при сплаве. Среди топляка могут быть бревна 12, пригодные для использования в круглом виде, обломки и некондиционные лесоматериалы для выработки щепы.

В процессе переработки древесины, потерянной при сплаве, необходима очистка ее от ила и минеральных примесей обмывом бревен струями воды. Окорка такой древесины не представляет трудностей, так как кора большей частью уже потеряна при длительном пребывании бревен в воде или трении их друг о друга у берега.

Щепа из плавучего цеха поступает непосредственно в судно- щеповоз 11. Отходы окорки и некондиционную щепу собирают в контейнеры для перевозки на берег. Переработка в щепу древесного сырья, утонувшего при сплаве, разбросанного по берегам рек при авариях плотов или по другим причинам, способствует не только очистке водного бассейна, но и сохранению лесных ресурсов страны, вовлечению в сферу промышленного использования дополнительного древесного сырья.