Введение к работе
Актуальность темы. Истощение лесного фонда в Европейской части России приводит к уменьшению годового объема лесозаготовок на предприятиях Центрального региона Российской Федерации и увеличению процентной доли древесины, заготовленной по сортиментной технологии. Использование мно-гооперационньгх машин на лесозаготовках, помимо других особенностей, приводит к формированию отходов в скоплениях, специфическим образом расположенных на территории лесосек. Для оценки доступного к переработке объема отходов и их дальнейшего использования требуются специальные методы, оборудование и техника. Энергетическая безопасность предприятий и поселков, занимающихся лесозаготовками с малым объемом, может быть обеспечена за счет организации специализированных малых предприятий по сбору, транспортировке и использованию отходов в качестве биотоплива.
Резкое изменение цен на ископаемые энергоносители и экологические проблемы, вызванные сжиганием этих энергоносителей, привели в 90 гг. 20-го века к бурному росту биоэнергетики, в том числе, на основе древесного сырья. Например, в Финляндии и Швеции более 20% всей потребляемой энергии получают из побочных древесных ресурсов, включая лесосечные отходы.
По данным финского НИИ леса (METLA), с одного гектара елового леса при сортиментной заготовке в Финляндии получают до 100 м3 древесных отходов, из которых 60 м3 без ущерба для леса можно использовать для получения 120 МВт-час энергии. Дополнительно можно получить еще 80-120 МВт-час энергии из отходов лесопиления. Этот энергетический потенциал сегодня интенсивно осваивается во все возрастающих объемах.
Сдерживающим фактором в развитии биоэнергетики на основе лесосечных отходов в России является цена топливной щепы. Однако, совершенствование технологии сбора и переработки лесосечных отходов вместе с неизбежным ростом цен на ископаемые энергоносители, повышает интерес к биоэнергетике в лесных регионах, где древесина является традиционным источником энергии.
Преимущества древесного топлива - экологичность и возобновляе-мость, что позволяет гарантировать стабильность цен на эти энергоносители и устойчивость энергоснабжения потребителей. Это важно для местной энергетики, которая особенно чувствительна к росту цен на энергоносители.
Таким образом, совершенствование технологических процессов по переработке лесосечных отходов для нужд местной энергетики актуально.
Методы исследований включают проведение в производственных условиях экспериментов, построение математических и алгоритмических моделей и проведение на них вычислительных экспериментов.
Пель работы. Теоретическая, методическая и практическая разработка способа оценки объемов лесосечных отходов, полученных при сортиментной заготовке и доступных для дальнейшей переработки, совершенствование тех-
нологических процессов переработки отходов лесопромышленных предприятий для нужд местной энергетики. Научная новизна:
обоснована возможность использования статистического метода линейных пересечений для оценки объема доступных лесосечных отходов, образующихся при работе харвестеров, включая математический аппарат, позволяющий количественно оценить древесные ресурсы на основе данных их прямого учета на лесосеке;
создана математическая модель функционирования систем машин в различных вариантах технологических процессов по сбору, переработке и доставке потребителям лесосечных отходов для нужд местной энергетики;
выявлены зависимости и получены уравнения регрессии, определяющие эффективные варианты технологических процессов и систем машин для освоения лесосечных отходов для нужд местной энергетики.
Практическая значимость. Результаты исследований могут быть использованы лесозаготовительными предприятиями, работающими по сорти-ментной технологии, для количественной оценки лесосечных отходов и разработки на этой основе технологических процессов переработки этих отходов для нужд местной энергетики.
Разработана научно обоснованная методика, реализованная в виде комплекса компьютерных программ, по выбору эффективных технологических процессов освоения лесосечных отходов на основе количественных данных, полученных разработанным в диссертации статистическим способом.
Обоснованность и достоверность результатов исследований.
Подтверждается статическим материалом, обработкой и оценкой данных при помощи программных сред Statistica и Excel, удовлетворительной сходимостью теоретических и экспериментальных зависимостей, а так же проверкой полученных результатов на отдельных предприятиях отрасли.
Место проведения исследований. Работа выполнена на кафедре "Технологии и оборудования лесопромышленного производства" Московского государственного университета леса.
Апробация результатов работы. Основные положения диссертационной работы обсуждались на конференциях Московского государственного университета леса за период 2001-2008 гг., на международном симпозиуме «Надежность и качество» (Пенза, 2007), на научно-технической конференции в рамках выставки-ярмарки «Российский лес» в 2007 году в г. Вологда.
Публикации. Основные результаты работы изложены в 8 печатных работах.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, приложений, протоколов технических совещаний и списка использованных источников из 116 наименований. Основная часть работы изложена на 130 страницах и включает _5_ таблиц и _55_ рисунков.
