О ВЛИЯНИИ СВОЙСТВ ИСХОДНОГО СЫРЬЯ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА ДРЕВЕСНЫХ ПЕЛЛЕТ

ABOUT INFLUENCE OF FEEDSTOCK PROPERTIES ON PRODUCTION EFFICIENCY OF WOOD PELLETS соискатель Зотова E.B.1 декан лесопромышленного факультета, доктор технических наук, профессор Сафонов А.О.1

PhD, профессор Чжоу Динггуо2 PhD, профессор Чжан Ян2 студентка группы ТД2-093-ОС Похиленко М.В.1 студентка группы ТД2-093-ОС Лазарева В.А.1 1 - ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия» 2- Нанкинский лесной университет (Нанкин, Китайская народная республика)

Zotova E.V., Safonov А.О., Zhou Dingguo, Zhang Yang, Pokhilenko M.V.,

Lazareva V.A.

  • 1 - FSBEIHPE «Voronezh State Academy of Forestry and Technologies»
  • 2 - Nanjing Forestry University (Nanjing, People's Republic of China) Этот адрес e-mail защищен от спам-ботов. Чтобы увидеть его, у Вас должен быть включен Java-Script , Этот адрес e-mail защищен от спам-ботов. Чтобы увидеть его, у Вас должен быть включен Java-Script , Этот адрес e-mail защищен от спам-ботов. Чтобы увидеть его, у Вас должен быть включен Java-Script DOI: 10Л2737/3002

Abstract. Species composition and physical and mechanical properties of wood, humidity values and size of wood particles determine the technical and economic efficiency of the production of wood pellets.

Keywords: biofuel, density, feedstock, importance, pellet, processing, property, strength, wood.

Физико-механические свойства сырья оказывают значительное влияние на технико-экономическую эффективность технологий производства многих древесных композиционных материалов различного назначения [1]. Эти свойства определяются не только состоянием древесины, ее влажностью, температурой, по и природным составом, особенностями строения, обусловленными породой. Одним из основных показателей, характеризующих физико- механические свойства является плотность той или иной древесной породы, которая имеет достаточно широкие интервалы варьирования, давно известные в научно-технической литературе, но не являющиеся постоянными величинами.

Непостоянство показателей плотности древесины одной породы объясняется как условиями произрастания (климат, характеристика почвы), так и местом определения в пределах одного бревна по длине или диаметру (ядро, заболонь, вершина, серединная часть, комлевая часть). Большое влияние на этот показатель оказывает влажность древесины, поэтому для сравнения значений плотности различных пород древесины необходимо приводить полученные значения к условию постоянства влагосодержания. Усредненные значения плотности древесных пород, наиболее часто используемых в деревопереработке, имеющих промышленное назначение приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Усредненные значения плотности основных промышленных древесных пород при влажности 15 %

№ п/п

Порода

Плотность р 15 кг/м3

1

Лиственница

670

2

Сосна обыкновенная

510

3

Ель

450

4

Кедр (сосна кедровая)

440

5

Пихта сибирская

380

6

Дуб

700

7

Акация белая

810

8

Груша

720

9

Клен

700

10

Ясень обыкновенный

690

11

Бук

680

12

Береза

640

13

Орех грецкий

600

14

Ольха

530

15

Осина

500

16

Липа

500

17

Тополь

460

18

Вяз

660

19

Граб

810

Обычно с увеличением плотности древесины увеличиваются физико- механические показатели. Однако, имеются исключения из этого правила. Так предел прочности при статическом изгибе древесины дуба, имеющего большую плотность по сравнению с древесиной бука меньше этого показателя у бука, соответственно 107, 5 и 108,5 МПа. Для каждой технологии важное значение имеет определенный набор физико-механических показателей сырья. Так для производства древесных пеллет наиболее существенным свойством древесных пород, определяющих эффективность производства, износ применяемого оборудования, затраты энергии, качество продукции является предел прочности древесины при сжатии вдоль и поперек волокон, таблица 2.

Таблица 2 - Пределы прочности древесины влажностью 15 % при сжатии вдоль и поперек волокон

№ п/п

Порода

Вдоль волокон, МПа

Поперек волокон, МПа

1

Лиственница

53,94

4,32

2

Сосна

40,70

3,33

3

Граб

51,98

14,4

4

Клен

51,00

11,00

5

Дуб

50,02

7,45

6

Ясень

49,04

8,83

7

Бук

46,58

7,65

8

Береза

45,60

6,37

9

Вяз

39,72

5,00

10

Осина

36,78

3,53

При прессовании сырья в технологии производства пеллет частицы находятся в хаотическом расположении, и говорить о строгой направленности волокон к каткам или матрице не целесообразно. Экспериментальным путем установлено, что для снижения затрат энергии прессования лучше использовать сырье малой плотности древесины сосны, ели, пихты, можжевельника, кедра, ольхи, тополя, ивы, липы, осины. Сырьем могут быть все хвойные породы и мягкие лиственные. При этом для получения качественных пеллет необходимо контролировать содержание лигнина в сырье. Твердые породы приведут к высокому износу оборудования, преждевременному выходу из строя матрицы и катков, являющихся очень важными узлами оборудования. Плотность древесного сырья для производства пеллет влияет на не только на энергозатраты прессования, но и на производительность. Чтобы спрессовать материал, имеющий более высокие физико-механические показатели, требуется снизить количество подаваемого сырья, частоты вращения катков или матрицы. В противном случае произойдет повышенная нагрузка на эти узлы, приводящая к преждевременному износу или поломке.

Другим немаловажным свойством сырья, определяющим эффективность технологии производства древесных материалов является содержание влаги [2].

Конечно, усилия, прилагаемые при прессовании, с повышением влажности уменьшаются, это могло бы стать потенциалом повышения производительности оборудования. Однако, при повышении влажности более 16 % сложно проводить технологический процесс, так как получаемые пеллеты буквально «выстреливают» из матрицы. Если влажность сырья, подаваемого в пресс составляет 12 - 15 %, то готовые пеллеты получаются рыхлыми, непрочными и не могут считаться качественным готовым продуктом. При влажности сырья менее 7 % получаемые пеллеты так же не обладают необходимыми прочностными характеристиками, так как недостаточно связующей влаги для лигнина, чтобы образовалось достаточно прочное соединение [3].

Фракционный состав сырья главным образом влияет на производительность технологического процесса. Чем мельче фракция на входе, тем выше производительность. Для достижения номинальной производительности размер частиц на входе в линию сушки должен быть не более 25x25x1 мм, а на входе в пресс - гранулятор - 2x1x1 мм. Для этого предусматриваются молотковые дробилки для измельчения и доизмельчения поступающих отходов.

Таким образом, свойства исходного сырья оказывают определяющее влияние на технико-экономическую эффективность технологии древесных пел- лет. Правильный выбор режимов его подготовки дает возможность проводить процесс с наименьшими затратами энергии, максимальной производительностью, требуемого качества.

Библиографический список

  • 1. Сафонов А.О Состояние и перспективы производства новых видов древесного биотоплива / А.О. Сафонов, Зотова Е.В. - Сборник научных трудов по материалам международной заочной научно-практической конференции, - 2013. - № 5 (5). - С. 320-324.
  • 2. Сафонов А.О. Применение энергосберегающей автоматизированной системы управления для сушки дисперсных материалов в агрегатах барабанного типа // Проблемы машиностроения и автоматизации, - 2003. - № 3, С. 93 - 95.
  • 3. Сафонов А.О. Автоматизация управления прессом-гранулятором для производства пеллет из древесных отходов [Электронный ресурс] / Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ). - Краснодар: КубГАУ, 2011. - № 74(10). С. 1 - 8. - URL: http://ej.kubagro.ru/201 l/10/pdf/2l.pdf (дата обращения 07.02.2014).

УДК674.08:662.818

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >