Технология первичной переработки круглых лесоматериалов

Часть II

Технология  первичной переработки круглых            лесоматериалов

1.Общие сведения о технологии первичной               переработки круглых лесоматериалов

1.1.Значение  и особенности организации первичной      переработки на нижних складах

В последние годы в условиях перехода нашей страны вместо плановых к рыночным отношениям изменения форм собственности и т.п. лесозаготовительные предприятия и их нижние лесные склады все в большей и большей степени становятся предприятиями по промышленной переработке заготовленного древесного сырья на потребительские изделия, пользующиеся спросом на внутреннем и внешнем рынке.

Действует  много объективных факторов, вызывающих необходимость увеличения объемов и углубления переработки леса.

Некоторые из них: 

1. значительное увеличение  железнодорожных и других транспортных тарифов делают практически невозможным перевозку потребителям многих лесоматериалов в круглом виде. Особенно это касается лиственных, низкосортных и низкокачественных лесоматериалов, дров;
2. Первичная переработка круглого леса позволяет поднять рентабельность производства и обеспечить во многих случаях его прибыльность;
3. организация первичной переработки позволяет создать новые  рабочие места, что особенно важно для лесных поселков. Не имеющих зачастую других производств;
4.    при наличии цехов по первичной переработке, т.е. цехов, перерабатывающих те или иные круглые лесоматериалы механическим путем на ту или иную продукцию (в основном пилопродукцию) возможна организация на нижних лесных складах деревообрабатывающих производств, использующих готовую продукцию цехов по первичной переработке леса как сырье.

Организация первичной  переработки леса на большинстве  нижних складов лесозаготовительных  предприятий имеет свои значительные особенности по сравнению со специализированными лесопильно-деревообрабатывающими предприятиями, на которых также ведется  первичная переработка круглого леса. Отдельными видами первичной переработки: шпалопилением, переработкой низкосортного сырья на пилопродукцию, производством балансов и рудничной стойки, на этих предприятиях просто не занимаются. Другие виды, например, лесопиление – ведутся, как правило, в значительно больших объемах.

Основными видами первичной  переработки круглого леса являются: окорка круглых лесоматериалов, окорка и разделка балансового и рудничного долготья на рудничную стойку и балансы, шпалопиление, переработка низкокачественного сырья на короткомерную продукцию, лесопиление.

Первичная переработка  леса ведется как в специализированных цехах, предназначенных для обработки только одного вида сырья, так и в комбинированных, где обрабатываются несколько видо сырья.

Выбор типа лесоперерабатывающего  цеха зависит от от грузооборота нижнего  склада, общей его технологической  схемы, состава и объема сортиментов, подлежащих обработке, возможности рационального размещения цеха, его сырьевого склада и склада готовой продукции и т.д. В каждом случае организация специализированного или комбинированного цеха должна подтверждаться технологической и экономической целесообразностью, возможностью полной загрузки оборудования цеха, лучшим использованием складского оборудования и т.п.

Специализированные цехи, как правило, предусматривают изготовление готовой продукции одного наименования и ограниченной спецификации. Это дает возможность создать устойчивый технологический процесс, который не подвержен изменениям, обеспечивает стабильные условия для механизации и автоматизации транспортно-переместительных и околостаночных операций.

На нижних лесных складах   лесозаготовительных предприятий работают специализированные цеха лесопиления, шпалопиления, по выработке балансов, рудничной стойки, технологической щепы и дров и др. Однако создание специализированных лесоперерабатывающих цехов в условиях нижних лесных складов связано с рядом трудностей:

1.Породный и сортиментный  состав поступающего сырья не  является стабильным, поэтому выход  сортиментов по объему и качеству  изменяется в течение всего  срока службы предприятия. 

2.Большинство лесозаготовительных  предприятий  не специализируются на выпуске определенной продукции, вид и спецификация готовой продукции цехов устанавливаются в    зависимости от потребности рынка в лесных материалах.

3. Часто оборудование  специализированного цеха не  может быть полностью загружено  из-за отсутствия необходимого объема и качества сырья. Это вынуждает перерабатывать в цехе другие сортименты, что ведет либо к нерациональному использованию сырья, либо к уменьшению выхода готовой продукции и ухудшению технико-экономических показателей.

4.Специализация первичной обработки леса требует создания на нижнем лесном складе нескольких обособленных цехов, что вызывает значительные трудности в их размещении на территории склада и ведет к увеличению капитальных затрат на строительство.

            В  комбинированных лесоперерабатывающих цехах часто создаются более благоприятные условия для комплексной переработки древесины, в том числе низкокачественного сырья и отходов. Это ведет к лучшему использованию оборудования его, более рациональному размещению цеха на складе, сокращению объема складских транспортных операций и т.д. Как показывает опыт, устройство комбинированных цехов целесообразно в следующих случаях:

1.При однотипном составе  технологических операций на  обработке разных сортиментов. 

2.Если продукция или отходы одного цеха являются исходным сырьем для другого.

3.При небольшом объеме  переработки каждого вида сырья  и невозможности в связи с этим полностью загрузить оборудование специализированных цехов.

В зависимости от породных, размерно-качественных характеристик

и объемов сырья возможны следующие основные типы комбинированных  цехов:

- шпало-тарный цех,  предназначенный для выработки,  шпал, переводных брусьев, а также черновых заготовок различного назначения, деталей ящичной тары, обапола и других пиломатериалов;

- лесопильно-тарный цех,  назначение которого является  распиловка пиловочного сырья  на обрезные и необрезные пиломатериалы  с использованием отходов лесопиления для выработки короткомерной пилопродукции;

- лесопильно-шпало-тарный  цех, представляющий собой сочетание лесопильно-тарного и шпало-тарного цехов;

- дрово-тарный цех, назначением которого является разделка дровяного  долготья, раскалывание чураков и переработка части сырья, как правило, технологических дров, на короткомерную пилопродукцию;

- балансово-рудстоечный  цех, в котором осуществляется  окорка и разделка балансового и рудничого долготья.

Цех комплексной переработки  низкокачественного сырья. Готовой  продукцией данного цеха является различного вида и назначения пилопродукция: мебельные, строительные и другие заготовки, пиленая клепка, детали ящичной тары и другие короткомерные пиломатериалы, а также технологическая щепа.

Возможны и иные варианты комбинирования цехов по переработке  леса, в том числе с окорочными цехами, цехами по производству бревен, срубов,  цехами по подготовке сырья для выработки технологической щепы и т.д.

1.2.Краткая характеристика сырья, готовой продукции и отходов.

Характеристика  сырья. В процессе обработки древесного сырья получаются круглые, пиленые и колотые лесоматериалы, которые можно подразделить на полуфабрикаты, готовую продукцию и отходы. Полуфабрикаты или заготовки представляют собой лесоматериалы первичного раскроя сырья, поступающие для последующей обработки в этом же лесоперерабатывающем цехе. В отличие от них готовая продукция (лесоматериалы или пиломатериалы) не подлежат дальнейшей обработке в цехе и выпускаются для реализации. К отходам относятся те виды лесоматериалов или пиломатериалов, которые по своим размерам и качеству не соответствуют действующим стандартам на готовую продукцию и поступают в утилизацию.

В зависимости от назначения цеха, состава оборудования и степени  обработки одни и те же по виду лесоматериалы могут быть и полуфабрикатами, и готовой продукцией, и даже отходами. Например, горбыли, получаемые в шпалорезном цехе, могут реализовываться как готовая продукция, служить полуфабрикатами для переработки на короткомерную пилопродукцию или как отходы шпалопиления дробиться в технологическую

щепу.

Основным сырьем для лесоперерабатывающих цехов служат  деловые и дровяные круглые лесоматериалы, а также некоторые виды отходов лесозаготовок и первичной обработки леса.

Как сырье деловые  круглые лесоматериалы (бревна, кряжи)

предназначаются:

-для продольной  распиловки и строгания; 

-для выработки балансов;

-для использования  в круглом виде.

Дровяные и  низкокачественные лесоматериалы (технологические  дрова), а также некоторые виды отходов служат сырьем для выработки  деталей ящичной тары, короткомерных заготовок, технологической щепы, дров для отопления, углежжения и сухой перегонки.

Краткая характеристика основных круглых лесоматериалов хвойных  пород согласно ГОСТ 9463-88, используемых как сырье в лесоперерабатывающих цехах, приведена в таблице 1.1.

В таблице 1.2 приводится характеристика круглых  лесоматериалов лиственных пород ГОСТ 9462-88, используемых как сырье в лесоперерабатывающих цехах.

Качество древесины  лесоматериалов хвойных и лиственных пород должно соответствовать ГОСТ 2140-81.

Характеристика  дровяного и низкокачественного сырья, поступающего в лесоперерабатывающие цехи, приведена в таблице 1.3.

Таблица 1.1

Краткая характеристика круглых лесоматериалов хвойных пород

Таблица 1.2

Краткая характеристика круглых лесоматериалов лиственных пород

Продолжение таблицы 1.2

Таблица 1.3

Краткая характеристика дровяного и низкокачественного сырья

Требования  к качеству дровяного и низкокачественного сырья должны соответствовать ГОСТ 3243-88 “Дрова. Технические условия ”; ОСТ 13-234-87 “Низкокачественная древесина технологического значения”; ТУ 13-0273685-404-89 “Дровяная древесина для технологических нужд”; ГОСТ 23827-79 “Сырье древесное, тонкомерное”.

В дровах для отопления допускаются все пороки древесины, кроме наружной трухлявой гнили и поражения домовыми грибами. Внутренняя гниль ограничена и не должна занимать более 65% площади торца. В     сырье для технологической переработки внутренняя гниль в зависимости от вида, размера и назначения допускается в пределах от 1/3 до 1/2 диаметра, а кривизна до 8%. Для сырья, предназначенного для целлюлозно-бумажного производства, введены ограничения на количество и размер табачных сучков, а на сырье для распиловки еще и на червоточину и здоровые сучки. По данным экспериментальных наблюдений внутренняя гниль является основным пороком низкокачественного сырья. 85% всех дров переводятся в дрова из-за внутренней стволовой гнили, недопустимой для деловых лесоматериалов. Качественные зоны хлыста в зависимости от относительных          размеров внутренней стволовой гнили показаны на рис. 1.1, где d_б- диаметр бревна, d_г- диаметр внутренней стволовой гнили. При d_г/d_б ≥0,8 древесина идет на отходы лесозаготовок., при 0,5<d_г/d_б≤0,8 – на дрова, при 0,33<d_г/d_б≤0,5 - на  технологические дрова, при d_г/d_б до 0,33– деловая древесина.

Рис.1.1.Качественные зоны хлыста в зависимости от относительных  

       размеров внутренней стволовой  гнили. 

Характеристика продукции лесоперерабатывающего производства. К основным видам готовой продукции цехов по первичной переработке круглого леса, относится следующая продукция (рис 1.2):

Пиломатериалы: доски (обрезные, необрезные, одностороннеобрезные), брусья и бруски (двух- ,трех- и четырехкантные), шпалы (необрезные, полуобрезные и обрезные), пластины, черновые заготовки, клепка, планки, а также горбыли и рейки.

Размеры и качество пиломатериалов хвойных пород общего назначения должны соответствовать ГОСТ 8486-86, лиственных пород  ГОСТ2695-83.

Досками (рис 1.1е,ж,з,и,к,л) и брусками (рис 1.2м) называются обрезные и необрезные пиломатериалы толщиной до 75 ... 100 мм, причем если ширина пиломатериала менее двойной толщины, то их относят к брускам. Доски имеют ширину, превышающую толщину более чем в 2 раза.

Рис. 1.2 Основные виды пилопродукции:

а - брус двухкантный; б - брус трехкантный; в - брус четырехкантный; г - брус многокантный (фигурный); д-  шпала; е - доска необрезная; ж - доска обрезная с кромками, обрезанными параллельно продольной оси; з - доска обрезная с тупым обзолом;            и - доска обрезная с острым обзолом; к - доска обрезная с кромками, обрезанными по сбегу; л - доска односторонне-обрезная; м - брусок; н - обапол дощатый; о - обапол горбыльный.

Брусьями (рис 1.2а,б,в,г) называются пиломатериалы толщиной и шириной более 100 мм, в двух,- трех - и четырехкантных брусьях соответственно пропилены две, три или четыре стороны.

Шпалы (рис 1.2д)- двухкантные, трехкантные или четырехкантные брусья специальных размеров по ГОСТ 78-89, переводные брусья по ГОСТ 8816-70,

Пластины получаются при продольной распиловке круглого леса по диаметру поперечного сечения.

Дощечки и  планки - это пиломатериалы малого поперечного сечения.

Клепкой называют доски или дощечки, предназначенные для производства бочек, она может быть прямоугольная и сферическая (цилиндрическая).

Черновые заготовки- доски и бруски, имеющие припуски по толщине, ширине и длине для дальнейшей переработки и производства тех или иных деталей: паркета, мебели, столярных изделий и др.

Горбыли и  рейки также относятся к пиломатериалам. У горбылей одна сторона пропилена по всей длине, а вторая полностью или частично сохраняет форму бревна. Пиломатериалы, срезанные с боковых сторон        необрезных  досок, имеющие одну непропиленную сторону, называются рейками.

Обапол (рис 1.2н,о)- прирезанная по длине пиленая продукция, полученная из боковой части бревна и имеющая одну пропиленную, а другую непропиленную или частично пропиленную поверхность.

Технические условия  на пиломатериалы, клепку, тарную дощечку, черновые заготовки и т.д. определяются действующими стандартами  в зависимости от их назначения.

В последние  годы в связи со все более широким  применением в цехах по первичной  переработке круглых лесоматериалов фрезерных и фрезерно-пильных станков начали производить новые виды продукции: фасонные элементы строительного назначения, профильные детали обшивки стеновых панелей, оцилиндрованные строительные бревна и т.д.

Рудничная стойка и балансы. Балансы получают путём поперечного деления балансового долготья на балансы определённых размеров.

Рудничная стойка получается путём поперечного деления  рудничного долготья. Выпиливается длиной от 0,5 до 3,5. Есть определённое соотношение между длиной и диаметром (по ГОСТ).

Кроме того, рудничная  стойка может поставляться в неокоренном  и окоренном виде.

Для отдельных  потребителей рудничную стойку готовят  по особым размерным спецификациям. Технические условия на рудничную  стойку должны соответствовать ГОСТ 616-72.

Балансы или  лесоматериалы для выработки  целлюлозы и древесной массы имеют размеры, приведённые в таблицах 1 и 2. Как видно из этих таблиц, размеры зависят от назначения балансов и способа их химической переработки. Балансы желательно поставлять чистоокоренными, хотя допускается поставка и неокоренных балансов.

Технологическая щепа. Качественная и размерная характеристика технологической щепы для целлюлозно-бумажного производства регламентируется ГОСТ 15815-83 и изготовляется трех марок Ц-1, Ц-2, Ц-3.

Технологическая  щепа  для  гидролизного  производства вырабатывается согласно того же ГОСТа трех марок ГП-1, ГП-2, ГП-3 и для производства древесных плит двух марок ПВ и ПС.

Дрова. Дрова для отопления, сухой перегонки и углежжения могут иметь длину 0,25; 0,33; 0,50; 0,75; 1,00 м и, кроме того, 1,25 м - для углежжения. Крупные поленья должны быть расколоты, при толщине от 15 до 25 см - на две части, при толщине от 26 до 36 см - на четыре части, а толщиной более 36 см - на 6 ... 8 частей.

Опилки - это мелкие древесные частицы, образующиеся в результате

деления древесины  пилами.

Лесоперерабатывающее  производство является основным источником образования древесных опилок, выход которых составляет от 5 до 20 % в зависимости от вида распиливаемого сырья и готовой продукции.

В зависимости от организации  технологического процесса на предприятиях опилки могут быть отходами производства или при рациональном подходе к их использованию могут рассматриваться как дополнительные материальные ресурсы в экономике предприятия.

В простейшем случае опилки могут использоваться в качестве топлива в сыпучем виде или в виде брикетов с более высокой теплотворной способностью. Кроме того, брикеты являются транспортабельным видом топлива и наиболее целесообразны для применения в гидролизном производстве. Без дополнительной обработки опилки лиственных пород используются при выделке меховых шкурок.

1.3. Способы и методы раскроя сырья

В зависимости от вида и назначения сырья и готовой продукции существуют различные способы обработки леса:

1. Готовая продукция  сохраняет форму и размеры  сырья (столбы, рудничная стойка).

2. Сырьё раскраивается  на части .

Деление сырья  происходит в определенной технологической  последовательности, называемой схемой раскроя.

Схемы раскроя  подразделяются в зависимости от направления раскроя (поперечный, продольный), от последовательности раскроя, по способам раскроя.

При поперечном раскрое длинномерные лесоматериалы  делятся на более короткие (балансовое долготьё и балансы).

При продольном раскрое сырьё имеет одинаковую длину с продукцией (шпальный кряж и шпалы).

По последовательности раскроя (формирования размеров готовой  продукции) способы раскроя делят на продольно-поперечный и поперечно-продольный.

При продольно-поперечной схеме сначала осуществляется продольный раскрой, а затем поперечный. Такая схема целесообразна для раскроя лесоматериалов, имеющих большую продольную протяженность с дефектами. Этот способ дает больший выход длинномерной прдукции.

При поперечно-продольной: сначала формируется длина полуфабриката, а потом - вдоль. Данный способ рекомендуется применять при раскрое лесоматериалов, имеющих локальные дефекты (кривизна, гниль и т.д.)

Продольный  раскрой сырья характеризуется  геометрическими схемами расположения плоскостей деления сырья, т.е. способом деления. Схемы продольного раскроя могут быть обычными и ориентированными.

При ориентированных схемах раскроя сырье разделяется в плоскостях, соответствующим образом расположенных по отношению к волокнам и годичным слоям древесины. Различаются радиальные и тангентальные схемы продольного раскроя; а также параллельно образующей боковой поверхности бревна или кряжа. При радиальной схеме плоскости деления направлены преимущественно по радиусам годичных слоев древесины, а при тангентальной - по касательным к ним. В том случае, когда ориентированный раскрой ведется по образующей сырья, плоскости деления направлены параллельно его боковой поверхности. В отличие от ориентированных схем в обычных схемах продольного раскроя плоскости деления занимают промежуточное положение. В зависимости от последовательности деления сырья раскрой как при продольной, так и при поперечной схеме раскроя может осуществляться следующими методами:

1. индивидуальный метод раскроя позволяет получить готовую продукцию или полуфабрикаты путем последовательного деления каждой единицы сырья одним режущим инструментом. Этот метод дает возможность лучше использовать размерные и качественные особенности сырья, учитывать спецификацию готовой продукции, а также скрытые дефекты, которые обнаруживаются в процессе деления.

Индивидуальный  метод раскроя может применяться:

в шпалопилении при выпиловке шпал, пиломатериалов и т.д.

при переработке  низкокачественного сырья, а также  отходов лесо- и шпалопиления на пилопродукцию.

2. программный метод даёт возможность после оценки геометрических размеров и качества сырья назначить одну из программ деления его, заложенных в систему управления станком.

3. обезличенный метод заключается в делении сырья на готовую продукцию и полуфабрикаты одного определённого размера.

Продольный  раскрой сырья характеризуется  геометрическими схемами расположения плоскостей деления КЛМ на поперечных сечениях     сырья, т.е. способами деления.

Существуют  следующие основные способы деления: вразвал, с брусовкой, секторный, сегментный, круговой (рис.1.3).

Рис.1.3.Основные способы деления круглых лесоматериалов:

а - вразвал; б- с  брусовкой; в - сегментный; г - круговой; д - секторный.

Способы деления  вразвал (рис.1.3.а.) характеризуется тем, что оно делится по параллельным плоскостям одним или несколькими режущими инструментами. Этот способ может применяться при групповом и индивидуальном раскрое.

Деление сырья  с брусовкой (рис.1.3.б.) применяется в том случае, когда преобладающее количество готовой продукции должно иметь определенные размеры поперечного сечения. При этом способе вначале из бревна получают один или несколько брусьев определенной толщины, которые затем поодиночно или совместно делят на готовую продукцию требуемой ширины.

Сегментный  способ (рис.1.3.в.) характеризуется делением сырья на пластины, имеющие в поперечном сечении вид сегментов или близкий к ним. При ориентированных схемах раскроя этот способ подразделяется на сегментно-тангентальный и сегментно-радиальный , а при обычных - на сегментно-развальный и сегментно-брусковый.

При некоторых  видах обработки леса применяется  круговой способ деления сырья (рис.1.2.г.). Применяется индивидуальный метод раскроя одной единицей режущего инструмента. Позволяет получить максимально возможный выход.

Секторный способ применяется в тех случаях, когда нужно получить пиломатериалы с требуемым расположением годичных слоёв по отношению к пластям пиломатериала:

а) радиальной распиловки: столярно-строительные изделия, мебель, клееные изделия и т.д.

б) тангентальной распиловки: лыжи, обивка транспортеров и т.д. Более износоустойчивые на трение.