Структура баланса объемов древесного сырья при его подготовке перед обработкой

• Share

В любом технологическом процессе обработки древесины можно выделить три основные стадии (этапа): подготовка древесного сырья к обработке, изготовление полуфабрикатов, изготовление продукта. Между этими стадиями нет жесткой технологической связи. Напротив, нормальное функционирование всей технологической цепи предполагает наличие между стадиями производства определенных буферных запасов полуфабрикатов.
К основным подготовительным технологическим операциям относят раскрой длинномеров на сортименты, сортирование, окорку бревен и их первичную обработку (оцилиндровывание бревен, переработка части сырья на щепу).

• Share

Структурная схема технологического процесса подготовки древесного сырья перед обработкой изображена на рис. 1. В технологический процесс подготовки сырья перед обработкой входят: поштучная подача хлыстов (бревен) на продольный транспортер; сканирование и определение геометрических характеристик хлыста (бревна); поперечный раскрой хлыста и сортирование; окорка бревен; оцилиндровывание бревен.
Рассмотрим вариант, когда на стадии подготовки древесного сырья к обработке получают оцилиндрованное бревно, щепу (технологическую и топливную). Кроме того, внебалансовая часть древесного сырья (кора) также может быть использована либо в качестве вторичного сырья, либо в качестве продукта, предназначенного для реализации.
Для оценки структуры баланса объемов древесного сырья при его подготовке перед обработкой к изучению принят имитационный раскрой хлыстов лиственницы даурской, поскольку данная порода является доминирующей в лесах дальневос­точного региона 73%. Выполнение имитации вариантов раскроя хлыс­тов осуществляли с использованием разработанного программного комплекса автоматизированного расчета прогнозной оценки структуры типоразмеров древесного сырья при его первичной обработке.
В результате выполнения имитационного раскроя установлено, что хлысты диаметром от 12 до 18 см имеет смысл не подвергать раскрою на лесоматериалы круглые. Рационально предусмотреть окорку хлыс­тов и последующую их переработку на щепу. Определено, что хлысты с диаметрами в интервале от 20 до 28 см имеют наибольший объемный выход пиловочного сырья (50…90%), а из хлыстов с диаметрами 30…38 см предпочтительнее вырабатывать фанерное сырье, выход которого для данных групп диаметров составляет 60…80 %.
Проведенные исследования поз­волили установить следующее: несмотря на то, что объемный выход опилок в плотном объеме не превышает 0,3%, однако для отдельных хлыстов и соответствующих схем их раскроя выход опилок в насыпном объеме составляет 1,4…1,8%. Средневзвешенный выход опилок, образующихся при раскрое хлыстов, составил 1,05% от объема раскраиваемого сырья. Таким образом, при раскрое 1000 м3 хлыстов образуется 10,5 м3 опилок (в насыпном объеме), что по массе составляет около 2000 кг (относительная влажность опилок — 50…60%).
Исследования зависимости изменения относительного объема коры по длине ствола лиственницы даурской позволили установить, что относительный объем коры снижается от комля до 0,3 доли ствола. При этом в интервале от 0 до 0,15 доли ствола относительный объем коры больше среднего значения (за среднее значение принят относительный объем коры, определенный как отношение объема коры всего ствола к объему древесины ствола). В интервале от 0,3 до 0,8 долей ствола относительный объем коры увеличивается, при этом в интервале от 0,3 до 0,6 долей ствола относительный объем коры меньше среднего значения, а в интервале от 0,6 до 0,8 долей ствола — больше среднего значения.
Установлено, что бревна, имеющие одинаковый вершинный диаметр, но выпиленные из различных частей различных стволов, отличающихся своим отношением к ступени толщины, имеют различный объем коры. При этом средневзвешенный выход коры по всей группе хлыстов с учетом их распределения по диаметрам составил 20,1% от объема древесины. Следует так же отметить, что процент содержания коры изменялся от 17% для комлевых бревен до 34% для вершинных бревен.
Определение выхода щепы показало, что, при переработке всего объема хлыста на щепу, ее кондиционный выход составляет около 86% от объема хлыста. Суммарный объем щепы, получаемой при оцилиндровке лесоматериалов круглых и измельчении балансовой части хлыста, с учетом отсева составляет от 10 до 22% от его объема.
Рациональность схем раскроя хлыстов обеспечивает выход оцилиндрованных лесоматериалов в интервале от 67 до 87%. При этом для хлыстов с диаметрами от 28 до 38 см выход оцилиндрованных чурок составляет 40…70 %.

• Share

На рис. 2 изображена диаграмма структуры баланса объемов древесного сырья при его подготовке перед обработкой, которая иллюстрирует наличие значительных объемов вторичного сырья, образующегося при раскрое хлыстов и подготовке круг­лых лесоматериалов к обработке.
Из диаграммы видно, что насыпные объемы щепы и коры сопоставимы с объемами круглых лесоматериалов, подготовленных к обработке.

• Share

Выводы
Хлысты диаметром от 12 до 18 см в целях снижения трудоемкости работ можно не раскраивать, рационально предусмотреть окорку хлыстов и последующую их переработку на щепу.
Средневзвешенный выход опилок насыпного объема, образующихся при раскрое хлыстов, составил 1,05% от объема раскраиваемого сырья. Таким образом, при раскрое 1000 м3 хлыстов образуется 10,5 м3 опилок (в насыпном объеме), что по массе составляет около 2000 кг.
Использование коэффициента формы бревна позволяет прог­нозировать возможные объемы древесины и коры в процессе подготовки древесного сырья к обработке.
Предложенный подход определения объемов коры позволил установить, что средневзвешенный выход коры в плотном объеме по всей группе хлыстов с учетом их распределения по диаметрам составил 20,1%.
Оценка структуры баланса объемов древесного сырья при его подготовке перед обработкой дает основание полагать, что применение рациональных режимов раскроя хлыстов и подготовки круг­лых лесоматериалов к обработке с применением оцилиндровывания способствует концентрации значительного количества отходов (вторичных древесных ресурсов).

С.П. Исаев, к. т. н., доцент, Тихоокеанский государственный университет, Хабаровск.
По материалам доклада на III Международном евразийском симпозиуме «Деревообработка: технологии, оборудование, менеджмент XXI века» в рамках I Евро-Азиатского лесопромышленного форума, 30 сентября — 3 октября 2008 г., г. Екатеринбург, РФ