Введение к работе
Актуальность темы. В большинстве субъектов Северо-Запада России отсутствуют запасы ископаемых видов топлива, поэтому энергетика регионов, десятилетиями ориентированная на потребление этих видов топлива, в настоящее время является остродефицитной. В тоже время значительный объем древесины (обломки стволов, валежник, дрова), которая является полноценным заменителем ископаемых видов топлива, не используется.
В этой связи, вовлечение в переработку древесины энергетического назначения становиться одним из приоритетных направлений работы лесопромышленного комплекса Северо-Западного Федерального округа и предполагает значительный эффект от замены угля и мазута местными видами древесного топлива.
Традиционные рекомендации по выбору технологии и состава оборудования для подготовки биомассы дерева к переработке на щепу энергетического назначения (далее - ЩЭН) носят зачастую разноречивый характер, не учитывают региональные особенности жилищно-коммунального хозяйства (далее - ЖКХ), территориальную разобщенность потребителей и заготовителей энергетического сырья.
Все это предопределяет необходимость ускоренной разработки технических решений, повышающих эффективность использования древесной биомассы путем совершенствования сквозных технологических процессов ее подготовки и переработки на ЩЭН с использованием передвижных рубильных машин (далее - ПРМ) для территориально распределенных потребителей (в настоящее время в Карелии в системе ЖКХ 467 потребителей топлива (котельных), только 15 из них работают на ЩЭН, а поставка сырья осуществляется на расстоянии 10... 100 км).
Работа соответствует приоритетным направлениям, определенным Указом Президента РФ от 04.06.2008 г. № 889 «О некоторых мерах по повышению энергетической и экологической эффективности российской экономики».
Цель исследований. Разработка технических решений, повышающих эффективность использования древесной биомассы, основанных на совершенствовании сквозных технологических процессов ее подготовки и переработки на щепу энергетического назначения для территориально распределенных потребителей с использованием комплектов ПРМ.
Объекты исследований. Региональные лесосырьевые потоки низкокачественной древесины и отходов лесозаготовок, потребители ЩЭН системы ЖКХ Карелии, технологические процессы заготовки, транс-
портировки биомассы дерева и ее переработки на ЩЭН ресурсы древесного сырья для производства ЩЭН.
Научная новизна. Математическая модель, описывающая процессы функционирования ПРМ для производства ЩЭН для территориально распределенных потребителей с учетом формирования запасов энергетической древесины при использовании её в сфере ЖКХ. Новые данные, характеризующие эксплуатационные показатели древесины энергетического назначения, в т. ч. коэффициенты полнодревесности и коэффициент содержания полезной древесины в штабелях для энергетической переработки для условий Карелии. Электронная база данных ресурсов древесного сырья для производства ЩЭН в Карелии по районам, видам сырья и древесным породам. Технические решения для формирования рациональных процессов производства ЩЭН.
Научные положения, выносимые на защиту. Математическая модель, описывающая процесс функционирования ПРМ для производства ЩЭН для территориально распределенных потребителей в лесопромышленном регионе с учетом формирования запасов древесного сырья и щепы для использования в сфере ЖКХ. Методика определения ресурсов древесного сырья Карелии, используемого для производства ЩЭН и база данных этих ресурсов. Новые эксплуатационные характеристики древесного сырья, используемого для производства ЩЭН для условий Карелии, включая коэффициенты полнодревесности и коэффициент содержания полезной древесины в штабелях лесоматериалов для энергетической переработки. Прогноз образования древесного сырья для производства ЩЭН в Карелии на период до 2020 года. Результаты исследований функционирования ПРМ УРП-600. Рекомендации по выбору рациональных сквозных технологических процессов производства ЩЭН и режимов работы ПРМ.
Практическая значимость. Результаты исследования являются научной основой для принятия решений в области формирования систем машин и выбора технологических процессов производства ЩЭН, позволяя снизить потери сырьевых, финансовых и материальных ресурсов при реализации предлагаемых решений.
Обоснованные технические решения и результаты исследований используются Госкомитетом Республики Карелия по реформированию ЖКХ, использованы при разработке РЦП «Активное вовлечение местных топливно-энергетических ресурсов в топливно-энергетический комплекс Республики Карелия» и в учебном процессе лесоинженерного факультета ПетрГУ.
Достоверность научных исследований подтверждается значительным статистическим материалом, полученным в реальных природно-производственных условиях Республики Карелия, адекватностью разработанных моделей, внедрением результатов исследований.
Апробация работы. Основные результаты исследований, обоснованные положения и рекомендации доложены на Международных конференциях: «Биоэнергетика в России и в мире» (Санкт-Петербург, 2006), «Древесные пеллеты, щепа и торф» (Петрозаводск, 2006), «Новые информационные технологии в целлюлозно-бумажной промышленности и энергетике» (Петрозаводск, 2006); на республиканских конференциях: «Ресурсосберегающие технологии лесного комплекса (Петрозаводск, 1998), «Актуальные проблемы лесного комплекса» (Петрозаводск, 1999), «Инвестиционный климат и предпринимательство в регионах России» (Петрозаводск, 2005), «Структурная перестройка лесного комплекса Республики Карелия» (Петрозаводск, 2008); на заседаниях кафедры технологии и оборудования лесного комплекса и КарНИИЛПК ПетрГУ.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 18работ, в т.ч. 1 в издании, входящем в перечень ВАК.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 разделов, основных выводов и рекомендаций, списка литературы и приложений. Общий объем работы 165 с, в т.ч. 46 рис., 41 табл., 1 приложение. Список литературы содержит 111 наименования.
