автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.01, диссертация на тему:Повышение эффективности производства щепы энергетического назначения мобильными машинами для территориально распределенных потребителей

На правах рукописи

Полежаев Константин Владимирович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОИЗВОДСТВА ЩЕПЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ МОБИЛЬНЫМИ МАШИНАМИ ДЛЯ ТЕРРИТОРИАЛЬНО РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ

05.21.01 - Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства

Автореферат диссертации на соискание «

кандидата технических нí

109

Петрозаводск - 2009

003478968

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Петрозаводский государственный университет»

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Шегельман Илья Романович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Васильев Сергей Борисович

кандидат технических наук Паничев Геннадий Павлович

Ведущая организация Санкт-Петербургская государственная

лесотехническая академия им. С. М. Кирова

Защита диссертации состоится октября 2009 г. в /^ часов на

заседании диссертационного совета Д 212.190.03 в Петрозаводском государственном университете (185910, Республика Карелия, Петрозаводск, пр. Ленина, д. 33).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Петрозаводского государственного университета.

Автореферат разослан ^ ^ ^^'<^¿«-2009 г,

Ученый секретарь ^

диссертационного совета

Поляков В. В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

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.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, показана научная новизна выполненных исследований, сформулированы цель и основные научные положения, выносимые на защиту.

В первом разделе выполнен анализ исследований в области освоения и использования топливно-энергетических ресурсов, а также состояние исследований и механизации вопросов использования ПРМ.

Процессы энергетического использования биомассы дерева исследовали Г. А. Борисов, И. С. Гелес, С. И. Головков, Ф. И. Зыков, И. Ф. Коперин, Г. И. Липе, И. К. Савин, Г. И. Сидоренко, X. И. Стассен,

B. Саволайнен, Н. Т. Хаккарайнен и др. ученые. Процессы подготовки биомассы дерева к переработке на щепу исследовали И. Алябьев,

C. П. Бойков, Н. М. Вальщиков, С. Б. Васильев, В. В. Коробов, Э. М. Лаутнер, В. Д. Никишов, Г. П. Паничев, А. А. Пижурин, Н. П. Рушнов, М. Н. Симонов, И. Р. Шегельман, Ю. В. Шелгунов и др.

Проблемы системного комплексного подхода к обоснованию технологий и комплектов машин в отрасли исследовали В. А. Александров В. И. Алябьев, Ю. Ю. Герасимов, Г. М. Анисимов, А. В. Воронин, М. В. Иевинь, С. А. Кильпеляйнен, В. В. Коробов, А. К. Редькин, В. И. Патякин, В.С.Петровский, С.Ф.Орлов, В. С. Сюнев, Э. О. Сал-минен, А. М. Цыпук, И. Р. Шегельман, В. Н. Шиловский и др.

Однако результатов известных работ недостаточно для разработки новых технических решений, повышающих эффективность использования древесной биомассы, основанных на совершенствовании сквозных технологических процессов ее подготовки и переработки на щепу энергетического назначения с использованием ПРМ для территориально распределенных потребителей.

В соответствии с целью работы и, исходя из проведенного анализа состояния вопроса, поставлены следующие основные задачи:

- разработать математическую модель, описывающую процессы функционирования ПРМ для производства ЩЭН для территориально распределенных потребителей с учетом формирования запасов энергетической древесины в сфере ЖКХ;

-дать оценку территориальной разобщенности потребителей ЩЭН по районам Карелии;

- обосновать прогноз образования древесного сырья для производства ЩЭН в Карелии до 2020 года;

- проанализировать ресурсы древесного сырья Карелии для производства ЩЭН и сформировать электронную базу данных этих ресурсов по районам, видам сырья и древесным породам;

-получить данные, характеризующие эксплуатационные показатели древесины энергетического назначения для условий Карелии, в т. ч. коэффициенты полнодревесности и коэффициент содержания полезной древесины в штабелях лесоматериалов для энергетической переработки; -разработать и обосновать технические решения для формирования рациональных процессов производства ЩЭН.

Во втором разделе разработана математическая модель, описывающая процесс функционирования ПРМ для производства ЩЭН территориально распределенным потребителям с учетом обеспечения всех пунктов (котельных) необходимым количеством щепы на рассматриваемый период времени (в зависимости от сезона), с минимальными затратами на производство ЩЭН и передвижение ПРМ.

Имеется несколько ПРМ (п), обслуживающих несколько населенных пунктов (т), в которых расположены котельные. Для каждого пункта (1) известны ежедневные (суточные) потребности в щепе для

различных сезонов работы в течение года Для каждой ПРМ (к) известны производительность (1\), время, необходимое для выполнения пуско-наладочных работ (Рк), затраты на производство щепы (С\), затраты на 1 км передвижения ПРМ (СРк). Известны средняя скорость передвижения ПРМ (УаУ8) и расстояния между всеми пунктами и между каждым пунктом и местом дислокации ПРМ

Результатом решения задачи, основанной на математической модели является график работы ПРМ с учетом обеспечения всех пунктов (котельных) необходимым количеством ЩЭН на рассматриваемый период времени (в зависимости от сезона) с минимальными затратами на производство этой щепы.

Неуправляемыми факторами задачи являются: ш - количество пунктов, п - количество ПРМ, Тс - период планирования работы ПРМ (сутки), Тр - период работы ПРМ (час), 5 - количество рабочих часов в день (час), V,Я1Ж - средняя скорость перемещения ПРМ (км/час), Рк -производительность ПРМ к (м3/час), Тк - время на выполнение пуско-наладочных работ ПРМ к (ч), (Ук — затраты на производство 1 м3 щепы ПРМ к (руб./пл. м3), С к - затраты на перемещение ПРМ к (руб./км), А0,-или А,о - расстояние от пункта / до места дислокации ПРМ (км), А у -расстояние от пункта / до пункта у (км), IV/ — суточная потребность в щепе для пункта г (м3), И7*,- - объем щепы на начало периода в пункте г (м3), IVе, - объем щепы на конец периода в пункте г (м3).

Управляемыми факторами задачи являются: тк - количество пунктов, обслуживаемых ПРМ к, к=\..п; я,* - номер пункта по порядку г в маршруте ПРМ к, к=\..п, г=1 ..пц\ // — момент прибытия ПРМ к в пункт иД к=\...п, 1=\..тк

Ограничения задачи: -количество пунктов, обслуживаемых ПРМ к не должно превышать общее количество пунктов: тк < т,к=\..п\ (1)

-номер пункта в маршруте ПРМ к не должен превышать количество пунктов, обслуживаемых ПРМ к: и* < т ,к=\..п,1=\..тк\ (2)

- в каждый пункт прибывает ровно одна ПРМ:

££/(/£ =й) = 1,й=1 -т- (3)

Ы 1=1

- прибытие ПРМ в пункт должно быть не позднее, когда от первоначального запаса ЩЭН в пункте останется не менее суточного запаса:

<_Ь.5,А=1..и,М.л»*; (4)

- прибытие ПРМ в первый пункт маршрута должно быть равно времени на перемещение ПРМ из места дислокации в первый пункт:

/,* >-^,Л=1..и; (5)

V

- прибытие ПРМ в следующий пункт маршрута должно быть позднее, когда ПРМ произведет необходимое количество ЩЭН в текущем пункте, включая время, потраченное на пуско-наладочные работы, плюс время на перемещение машины из текущего пункта в следующий пункт:

т.IV , + 1Ге, - IVА , , (6)

Р * V

'к * avg

для /и*>0, к=\..п,

- прибытие ПРМ в конечный пункт маршрута должно быть такое, чтобы до окончания периода планирования ПРМ успела произвести необходимый объем ЩЭН в пункте и вернуться на место дислокации:

+ ¡г * - г; Ап1 пл

"-1 р « V р

Гк У

для т{> 0, к=\..п\

- т*, пД 1,к - целые, неотрицательные.

Целевая функция минимизирует суммарные затраты на перемещение ПРМ и затраты на производство ЩЭН в каждом пункте:

п п тк~ 1 п тк / \

Е^СГ 0С> ^тт (8)

М *=1 (=1 1=1

Алгоритм решения задачи предусматривает, что работа идет ежедневно при пятидневном рабочем режиме; период планирования продлевается до первого рабочего дня; все интервалы времени, затрачиваемые на работу ПРМ и ее передвижение, округляются до часа в большую сторону; маршрут движения каждой ПРМ начинается из пункта, где находится место дислокации, и заканчивается в этом же пункте; если перемещение ПРМ в следующий пункт требует больше времени, чем оставшееся рабочее время в течение текущего дня, то ПРМ остается в текущем пункте до начала следующего рабочего дня; каждый пункт обслуживается только одной ПРМ; каждая ПРМ перемещается независимо от маршрутов передвижения других ПРМ; ПРМ должна прибыть в пункт до того момента, когда в пункте останется запас ЩЭН менее, чем на сутки. Если этот момент времени приходится на выходные дни, то он отодвигается назад до первого рабочего дня.

Рисунок 1 - Блок-схема алгоритма решения задачи

В третьем разделе выполнены исследования для обоснования прогноза образования ресурсов древесного сырья энергетического назначения в Карелии, и эксплуатационных показателей этого сырья, включая обоснование нормативов их образования, оценку коэффициентов пол-нодревесности, определение коэффициентов объема полезной древесины в штабелях лесоматериалов для переработки на ЩЭН (таблица 1).

Таблица 1

Нормативы образования лесосечных отходов и дровяной древесины по Республике Карелия, (%)

Состав отходов Потенциальные Экономически доступные

сосна ель листв. сосна ель листв.

обломки стволов 1,9 3,5 2,7 1,9 3,5 2,7

поврежденный тонкомер, сучья, ветви, вершинки 8,2 12,3 8,2 3,4 9,2 5,3

пни и корни 16,6 22,2 18,3 — — —

дровяная древесина 11,5 9,1 19,4 11,5 9,1 19,4

всего 26,7 38,0 29,2 5,3 12,7 8,0

На основании полученных нормативов образования лесосечных отходов и дровяной древесины сформирована электронная база данных ресурсов древесного сырья энергетического назначения в Карелии по районам, древесным породам и видам сырья.

Исследование коэффициентов полнодревесности проводилось на промплощадках ОАО «Пяозерский леспромхоз» и ОАО «Карелия ДСП» для штабелей из еловых (4,25; 6,0 м), сосновых (4,25 м), осиновых (6,0 м), березовых (4,0 м) и смешанных еловых и сосновых (3,0; 4,0; 6,0 м) сортиментов, заготовленных в Лоухском и Пудожском районах.

Использованы два метода определения переводных коэффициентов: метод диагоналей и при определении переводных коэффициентов для лесоматериалов, погруженных на автомобили, - отношение геометрического объема штабеля на автомобиле к расчетному объему сортиментов в этом штабеле (таблица 2).

Таблица 2

Коэффициенты полнодревесности для условий Республики Карелия

Порода Длина, м Фактический коэффициент Коэффициент по ОСТ 13-43-79 Отклонение, %

осина 6 0,66 0,61 7,6%

ель 6 0,64 0,61 4,7%

ель и сосна (смесь) 3 0,67 0,6 10,4%

ель и сосна (смесь) 4 0,66 0,56 15,2%

ель и сосна (смесь) 6 0,62 0,53 14,5%

ель 4,25 0,67 0,63 6,0%

сосна 4,25 0,67 0,63 6,0%

береза 4 0,57 0,56 1,8%

Исследования объема полезной древесины проводились для еловых, сосновых, осиновых, а также не сортированных по породам лесоматериалов в штабелях на промышленной площадке ОАО «Карелия ДСП» и на территории хранения дровяной древесины у котельной в пос. Пряжа.

а) б)

Рисунок 2 - Исследования объема полезной древесины в штабелях

Объем полезной древесины в штабелях лесоматериалов, предназначенных для энергетической переработки, рассчитывается по формуле:

удрев =к у

пол пол общ' Vу /

где У0бщ - общий объем древесины в штабеле, м3; к„ол - коэффициент

содержания полезной древесины, рассчитанный по формуле:

п )

к =1--ср г" , (Ю)

1(5 «) гн ср

где - средняя площадь гнили, см; пг„ - количество бревен с гнилью в

штабеле лесоматериалов, шт; Я ~ средняя площадь бревен, см; п - количество бревен в штабеле лесоматериалов, шт;

Таблица 3

Характеристики объема полезной древесины энергетического назначения

Порода Зависимость Порода Зависимость

Ель удрев = 0 85() у пол оощ Осина удрев = 0 820 у пол общ

Сосна удрев = 0 834 у пол оощ Смесь удрев = 0 833 у пол общ

На основании результатов исследований дан прогноз образования объемов отходов лесозаготовок и дров до 2020 года в разрезе районов Карелии.

Таблица 3

Фрагмент прогноза образования древесины энергетического назначения по Республике Карелия до 2020 года

Тыс. м3

Порода Дровяная древесина Отходы лесозаготовок Всего

сосна 562,7 505,5 1068,2

ель 328,4 759,4 1087,8

лиственные 555,1 386,1 941,2

всего 1446,2 1651,0 3097,2

При анализе объемов потребления и образования древесины энергетического назначения в среднесрочной перспективе до 2020 года, выделены категории районов, представленные на рисунке 4.

Лоухсмш район

Костомукшсииг

■'У// ■/'///г, к. <> -Вело морс к) 111 район

М/терсгми'район

Суояршскнй ра'ио£

1йжс К1 Ги'р а ион.///// / ¿^пудожский

№ го «///У/- - -

Сортавальсюш; рамонеВЙ!

Лахденпо'хс'тн' райЯн»

:Пшкяраншс1м] "рано»

Рисунок 4 - Работа ПРМ УРП-600 в пос. Кварцитный

- районы, испытывающие дефицит в древесине энергетического назначения;

^^^ - районы, обеспеченные древесиной энергетического назначения, при использовании отходов лесозаготовок;

У-¿УЛ - районы, обеспеченные древесиной энергетического назначения и обеспечивающие потребность дефицитных районов.

Рисунок 3 - Категория районов Карелии по обеспеченности древесиной энергетического назначения в среднесрочной перспективе до 2020 года

В четвертом разделе приведены результаты экспериментальных исследований работы ПРМ УРП-600, экспериментальная апробация математической модели, описывающей функционирование ПРМ для производства ЩЭН территориально распределенным потребителям.

Экспериментальные исследования работы ПРМ УРП-600 проведены в нос. Кварцитный Прионежского района при производстве ГЦЭН из смеси сосновой, еловой и осиновой дровяной древесины длиной 6 м.

Установлена тесная связь между объемом древесины в пачке (К„ч), перерабатываемой за один цикл рубки между временем ожидания и числом обрабатываемых бревен (гпч)\

I = 22,45 -V + ю(0'37 г»--0'02 2-:) (П)

■И 12.399 17.483 ГП 22.567 Г~] 27.650 СП 32,734 ¡ТТЛ 37.817

— 42,901

— 4 7,984 ят 53.063 НШ аЬоуе

Рисунок 5 - Поверхность отклика, построенная по уравнению (11)

В результате апробации математической модели:

1. Определены рациональные режимы работы ПРМ, имеющихся в ГУ РК «Лестоппром» для действующих котельных на ЩЭН.

2. Определены перспективные схемы развития сети потребителей ЩЭН в системе ЖКХ Карелии при переводе котельных на древесные энергетические ресурсы с учетом эффективных режимов работы ПРМ.

Для решения задачи построения графика ПРМ в условиях оперативных изменений была разработана программная система (рисунок 6).

по производству ще пи

Исходные дажые | Результат | Структург исходных ва^ых Вьйор Котельные Установки

7 ц*>

Период_

15 дней двквбрь-Фверл 1Ь

15 агрепя-15 октября

периода

Лага

Количество дней Коплество рабоч« дней

[м 11.2007 А

|1711.2007 А

|И

|10

Загчск 1

Рисунок 6 - Внешний вид программной системы

Установка "УРП 500" № 1 (длина пути - 484 км)

Дата Населенный пункт Времн в дороге (час) Время работы (час)

05.1 1.2007 Салми 3 13

06.11.2007 Салми 0 16

07.11.2007 Салми 0 16

08.1 1.2007 Салми 0 16

09.11.2007 Пряжа 3 13

12.11.2007 Пряжа 0 16

13.11.2007 Пряжа 0 1

13.11.2007 Кварцитный 2 13

14.11.2007 Кварцитный 0 8

14.11.2007 Петрозаводск 2 0

Петрозаводск —* Салми (177 км) • Пряжа (132 км) —» Кварцитный (110 км) - Петрозаводск (65 км) (длина пути = 484 км)

Затраты - 100241.80 руб._

I ■ ! - районы Карелии функционирования 1-го комплекта ПРМ; [ I - районы Карелии функционирования 2-го комплекта ПРМ; I I районы Карелии функционирования стационарной рубильной машины;

ПИ ~ пункт дислокации ПРМ;

/\ - потребитель ЩЭН со стационарной рубильной машиной;

- существующие потребители ЩЭН;

ф - перспективные потребители ЩЭН;

Установлено, что в среднем ЩЭН, произведенная ПРМ УРП-600 больше на 11 % по длине, на 42 % по ширине и на 36 % по толщине, чем щепа, произведенная ПРМ УРП-500. 14

Рисунок 7 - Фрагмент результата работы программной системы

По результатам исследований даны рекомендации по формированию комплектов ПРМ, их дислокации и рациональные режимы работы ПРМ в системе ЖКХ Карелии.

Схема развития сети потребителей ЩЭН в системе ЖКХ Карелии

Рисунок 8

В пятом разделе рассмотрены технологические схемы подготовки биомассы дерева для ее переработки на ЩЭН, а также выполнен инве-

стиционный анализ рассматриваемых схем (таблица 4, 5).

Таблица 4

_Технологические схемы производства щепы _

№ Делянка Тр Вверх склад Тр Потребитель

оп техника оп техника оп техника оп техника оп техника

1 В УЛ-119А 3 ГБ-1М-15 Ос, э, Пщ Г10-120, /РП-600 ГМ-47

2 В ИЛ-119А ч ГБ-1М-15 Эд <рАЗ-64Э7+ГКБ-Э362-010 Ос, Р, ПЩ 10-120, /РП-600

3 В Ш1-119А в ГБ-1М-15 2, Ос, 3, Пщ ЗМ-ЗЗ, /РП-600 щ. Хдел ГМ-47 МАЗ-630308-226+МАЗ-8Э782

4 в МЛ-119А д ГБ-1М-15 ос, э, Пщ 10-120, /РП-600 Цолз, :др, "дел ГМ-47 МАЗ-630308-226+МАЗ-8Э782 /РП-600

5 в МЛ-119А а ТБ-1М-15 С, Ос, Р Олз, Сдр, Сдел, ГМ-47 ИАЗ-630308-226+МАЭ-83782 Пщ /РП-600

Сокращения: Оп - операции, В - валка, Тр - транспортировка, С - сортировка, Ос -обрезка сучьев, Р - раскряжевка, Пщ - производство щепы, Щ - щепа, Д - деревья, Од - отрезки деревьев, Хдел - хлысты деловые, Щолз - щепа из отходов лесозаготовок, Сдр, С дел - сортименты дровяные, деловые

Установлено, что экономически эффективно производство ЩЭН ПРМ УРП-600 при подготовке древесной биомассы комплектами машин в сочетании с ВПМ типа МЛ-119А, трелевочной машины типа ТБ-1М-15, сучкорезно-раскряжевочной машины типа Л0-120 (таблица 5).

Таблица 5

Экономические показатели инвестиционного анализа технологических схем производства ЩЭН комплектами машии

Показатель Технологические схемы

1 схема 2 схема 3 схема 4 схема 5 схема

Эбъем заготовки, тыс. м"1 200 200 200 200 200

Эбъем круглых лесоматериалов, тыс. м^ 108,8 108,8 108,8 108,8 108,8

Эбъем производства щепы, тыс. м1* 91,2 91,2 54,4 78,4 78,4

<апитальные вложения, млн. руб. 60,9 77,3 58,6 62,5 69,2

Себестоимость производства круглых песоматериалов, млн. руб. 101,9 111,9 106,7 103,7 111,2

Себестоимость производства щепы, млн. руб. 15,3 8,4 9,1 13,5 7,9

Прибыль, млн. руб. 7,9 4,7 39,0 41,4 37,3

Чистый денежный доход, млн. руб. 20,3 1,9 119,6 125,6 106,1

Индекс доходности 1,04 0,75 3 3 2,5

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Использование дровяной древесины и отходов лесозаготовок на ЩЭН является актуальной задачей комплексного использования всей биомассы дерева, что обуславливает необходимость разработки технических решений, направленных на совершенствование сквозных технологических процессов подготовки и переработки древесной биомассы на ЩЭН с использованием комплекта ПРМ для территориально распределенных потребителей с учетом распределения объемов сырья, потребности потребителей и транспортных связей.

2. Разработанная математическая модель, описывая процессы функционирования ПРМ для производства ЩЭН, позволяет формировать рациональные решения, включая количество территориально распределенных потребителей, с учетом формирования запасов энергетической древесины при использовании её в сфере ЖКХ.

3. Сформированная электронная база данных ресурсов древесного сырья Карелии для производства ЩЭН по районам, видам сырья и древесных пород рекомендуется для формирования комплектов машин для подготовки и переработки биомассы древесины в энергетических целях.

4. Дан прогноз образования древесины энергетического назначения до 2020 года в объеме 3097,12 тыс. м3, в том числе: сосна - 1068,15 тыс. м3, ель - 1087,72 тыс. м3, лиственные породы - 941,25 тыс. м3. В соответствии с прогнозом определены категории районов Карелии: районы, испытывающие дефицит в древесине энергетического назначения (Сор-тавальский, Лахденпохский, Пряжинский, Олонецкий); районы, обеспеченные древесиной энергетического назначения, при использовании отходов лесозаготовок (Кемский, Сегежский, Медвежьегорский, Кон-допожский, Прионежский, Питкярантский); районы, обеспеченные древесиной энергетического назначения и обеспечивающие потребность дефицитных районов (Лоухский, Беломорский, Калевальский, Муезер-ский, Суоярвский, Пудожский, Костомукшский ГО).

5. Полученные коэффициенты полнодревесности лесоматериалов в штабелях целесообразно использовать для определения объема дровяной древесины (таблица 2).

6. Полученные зависимости объемов полезной древесины лесоматериалов в штабелях целесообразно использовать для определения реальных объемов древесины энергетического назначения (таблица 3).

7. Получено уравнение функционирования ПРМ УРП-600, описывающее зависимость времени цикла рубки древесины (Гч) от объема пачки (У„ч) и количества бревен (гпч) (11).

8. Установлено, что существующую сеть котельных в системе ЖКХ Карелии способна обслуживать 1 ПРМ УРП-бООс загрузкой в 67 %; действующие ПРМ способны обеспечить работу 15 котельных ЖКХ Карелии; для перспективной схемы развития сети потребителей ЩЭН в системе ЖКХ Карелии при использовании древесных энергетических ресурсов в 22 котельных необходимо 3 ПРМ, в том числе УРП-500 -1 ед., УРП-600 - 2 ед.; для перспективной схемы развития сети котельных в системе ЖКХ Карелии, целесообразно обеспечить 2 пункта дислокации ПРМ - в г. Петрозаводске для УРП-500 и УРП-600 и в пос. Боровой для УРП-600; для обеспечения тепловой энергией г. Пудож, при переводе котельной на использование ЩЭН, целесообразно установить стационарную рубильную машину.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В РАБОТАХ

Статьи

1. Щеголева Л. В., Полежаев К. В. Задача оптимизации функционирования передвижной рубительной машины для производства щепы в топливно-энергетическом комплексе Республики Карелия / Известия СПб ГЛТА, вып 178: СПб, 2006 г. - С. 120-125. (доля участия 50 %).

2. Биотопливо: Состояние и перспективы использования в теплоэнергетике Республики Карелия: Монография // И. Р. Шегельман, К. В. Полежаев, Л. В. Щеголева, П. О. Щукин, - Петрозаводск: ПетрГУ, 2006. - 88 с. (доля участия 25 %).

3. Шегельман И. Р., Полежаев К. В., Васильев А. С. Анализ конструктивных и технологических особенностей оборудования для групповой окорки лесоматериалов. (Рук. деп. в ВИНИТИ 22.06.99 № 2042-В99), 1999. - 19 с. (доля участия 32 %).

4. Полежаев К. В. Изучение сопротивления коры разрушению при групповой окорке / Современные методы обработки древесного сырья: сборник научных трудов. Петрозаводск: КарНИИЛП. 1999. -С. 18-24.

5. Полежаев К. В. Оценка коэффициента полнодревесности при учете круглых лесоматериалов в штабелях / Известия лесоинженерного факультета: Сб. науч. трудов. Петрозаводск, 2006. - С. 100-105 (Деп. в ВИНИТИ 21.07.2006 г., № 984-В2006).

6. Васильев А. С., Полежаев К. В. Методика и результаты исследования коэффициента полнодревесности круглых лесоматериалов в ус-

ловиях Республики Карелия. (Рук. деп. в ВИНИТИ 21.11.2007 г., № 1084-В2007), 2007. - 7 с. (доля участия 50 %).

7. Васильев А. С., Полежаев К. В. Эксплуатационные параметры круглых лесоматериалов для производства топливной щепы. (Рукопись деп. в ВИНИТИ 21.11.2007 г., № 1085-В2007), 2007. - 5 с. (доля участия 50 %).

8. Полежаев К. В., Бакланин В. Н., Будник П. В., Щукин П. О. Исследования параметров щепы энергетического назначения, произведенной передвижными рубильными установками. (Рукопись деп. в ВИНИТИ 19.01.2009 г. № 20-В2009), 2009. - 22 с. (доля участия 23 %).

Тезисы и материалы конференций:

9. Полежаев К. В. Анализ процессов подготовки древесины к переработке на щепу / Ресурсосберегающие технологии лесного комплекса: тез. докл. респ. науч.-практ. конф. Петрозаводск, 1998.-С. 35-36.

10. Лапатин А. Ю., Полежаев К. В., Васильев А. С. Совершенствование процессов групповой окорки лесоматериалов / Актуальные проблемы лесного комплекса: тез. докл. науч.-практ. конф. Петрозаводск, 1999. - С. 26-27. (доля участия 33 %).

11. Лапатин А. Ю., Полежаев К. В. К построению математических моделей процессов групповой окорки круглых лесоматериалов / Научно-методическое обеспечение лесного комплекса Карелии: тез. докл. науч.-практ. конф. ЛИФа ПетрГУ. Петрозаводск, 1999. - С. 24-25. (доля участия 50 %).

12. Полежаев К. В. Некоторые решения проблемы подготовки нетрадиционных ресурсов древесины для использования в качестве биотоплива / Инвестиционный климат и предпринимательство в регионах России: Материалы респ. науч.-практ. конф. Петрозаводск, 2005. — С. 32-33.

13. Полежаев К. В. Характеристика древесных топливно-энергетических ресурсов Карелии / Инвестиционный климат и предпринимательство в регионах России: Материалы науч.-практ. конф. Петрозаводск,

2005.-С. 45-46.

14. Полежаев К. В., Галактионов О. Н. Влияние вторичных ресурсов биомассы дерева на ее топливный потенциал / Вузовская наука -региону: Материалы 4-й всероссийской конф. Вологда, ВоГТУ,

2006. - С. 110-112. (доля участия 50 %).

15. Шегельман И. Р., Полежаев К. В., Щукин П. О. Ресурсное обеспечение Республики Карелия местным топливом / Новые информационные технологии в целлюлозно-бумажной промышленности и энерге-

тике: Материалы VII межд. науч.-техн. конф. Петрозаводск, 2006. -С. 91. (доля участия 33 %).

16. Полежаев К. В., СкрыпиикВ. И. Моделирование процессов функционирования автотранспорта при заготовке и переработке биомассы дерева / Вузовская наука - региону // Материалы 4-й всероссийской конф. Вологда, ВоГТУ, 2006. - С. 112-115. (доля участия 50 %).

17. Полежаев К. В. Проблемы перехода на экологически безопасные виды топлива / Структурная перестройка лесного комплекса Республики Карелия: Материалы науч.-практ. конф. Петрозаводск, 2008.-С. 32-33.

18. Шегельман И. Р., Полежаев К. В., Щукин П. О. Пути интенсификации вовлечения в топливно-энергетический комплекс Карелии местных топливно-энергетических ресурсов / Структурная перестройка лесного комплекса Респ. Карелия: Материалы науч.-практ. конф. Петрозаводск, 2008. - С. 41-АЪ. (доля участия 33 %).

Подписано в печать 22.09.2009. Формат 60x84 '/,6. Бумага офсетная. Уч.-изд. л. 1. Тираж 100 экз. Изд. № 216.

Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования ПЕТРОЗАВОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Типография Издательства ПетрГУ 185910, г. Петрозаводск, пр. Ленина, 33

Введение.

1. Состояние проблемы освоения и переработки древесной биомассы энергетического назначения.

1.1. Анализ исследований в области освоения и использования топливно-энергетических ресурсов.

1.2. Состояние исследований и механизации вопросов использования передвижных рубильных машин.

1.3. Выводы по главе.

2. Математическая модель оптимизации функционирования передвижных рубильных машин для производства щепы энергетического назначения территориально распределенным потребителям.

2.1. Построение математической модели оптимизации функционирования передвижных рубильных машин для производства щепы энергетического назначения территориально распределенным потребителям.

2.2. Выводы по главе.

3. Экспериментальные исследования ресурсов и эксплуатационных показателей древесного сырья энергетического назначения.

3.1. Исследование ресурсов древесины энергетического назначения

3.2. Исследование коэффициента полнодревесности древесины.

3.3. Исследование топливного потенциала отходов лесозаготовок.

3.4. Исследование объемов полезной древесины в штабелях лесоматериалов, предназначенных для производства топливной щепы.

3.5. Прогноз образования и потребления древесины энергетического назначения на среднесрочную перспективу.

3.6. Выводы по главе.

4. Экспериментальные исследования функционирования передвижных рубильных машин.

4.1. Экспериментальные исследования процесса производства щепы энергетического назначения.

4.2. Экспериментальное исследование математической модели.

4.3. Исследования геометрических параметров щепы энергетического назначения, выработанной передвижными рубильными машинами УРП-500 и УРП-600.

4.4. Выводы по главе.

5. Исследование технологических процессов заготовки и переработки биомассы дерева на щепу энергетического назначения.

5.1. Анализ сквозных процессов заготовки биомассы дерева и ее переработки на щепу энергетического назначения.

5.2. Технико-экономический анализ технологических схем подготовки и переработки биомассы дерева на щепу энергетического назначения.

5.3. Выводы по главе.

В большинстве субъектов Северо-Запада России отсутствуют запасы ископаемых видов топлива, поэтому энергетика регионов, ориентированная на потребление этих видов топлива, особенно в сфере ЖКХ, в настоящее время является остродефицитной. В тоже время значительный объем древесины (обломки стволов, валежник, дрова), которая является полноценным заменителем ископаемых видов топлива, сконцентрирована в лесах России.

В этой связи заготовка биомассы дерева и ее переработка на щепу энергетического назначения, с учетом научных обоснований современных технологических процессов, становиться одним из приоритетных направлений работы лесопромышленного комплекса СЗФО и предполагает значительный эффект от замены угля и мазута местными видами древесного топлива.

Анализ состояния научных исследований в области обоснования, разработки и выбора, как отдельных операций, так и сквозных технологических процессов подготовки древесного сырья для энергетического использования показал, что исследуемая проблема носит многогранный характер, так как связана с комплексом технологических операций, смещенных во времени и пространстве и требующих учета природно-производственных условий регионов, интересов территориально распределенных заготовителей и потребителей биомассы древесины.

Процессы энергетического использования биомассы дерева исследовали С. И. Головков [30, 31], И. Ф. Коперин [30], В. Г. Кочегаров [46], В. И. Найденов [30], И. К. Савин [11], И. С. Гелес[11, 27], Г. А. Борисов [15, 71], Г. И. Сидоренко [15, 71], Н. Т. Хаккарайнен [11] и др. ученые. Процессы подготовки биомассы дерева к переработке и производства щепы исследовали Г. П. Али-кин [4],. В. И. Алябьев [5], С. П. Бойков [13], Н. М. Вальщиков [18], С. Б. Васильев [19-21], В. В. Коробов [44-45], Р. Е. Калитеевский [42], Ф. И. Коперин [30], Э. М. Лаутнер [49], Э. П. Лицман [18], В. Я. Матюнин[51], В. Д. Никишов [53], А. А. Пижурин [58], В. Г. Питеев [59], В. С. Петровский [57],

Н. П. Рушнов [45], М. Н. Симонов [73], В. С. Суханов [76-77], А. С. Торопов [80], И. Р. Шегельман [47-48, 85-87, 91-95, 109-110], Ю. В. Шелгунов [96] и др. Проблемы системного подхода к обоснованию технологий и комплектов машин в отрасли исследовали В. А. Александров [1-2], В. Н. Андреев [6], Г. М. Анисимов [7-8], Б. М. Большаков [7], А. Ф. Булатов [14, 92, 102-103], А. В. Воронин [24], И. К. Иевинь [39], В. В. Коробов [44-45], И. Ф. Копреин [40], В. Д. Никишов [53], Г. П. Паничев [56] В. И. Патякин [21, 47], В. С. Петровский [57], С. Ф. Орлов [54], А. К. Редькин [69], В. С. Сюнев [28, 78, 106], А. М. Цыпук [83], И. Р. Шегельман [24, 47-48, 67, 88-90, 109-110], Ю. А. Ширнин [97] и др.

Однако данных известных работ недостаточно для разработки новых технологических и технических решений, позволяющих эффективно использовать биомассу дерева в энергетическом назначении.

Результаты известных исследований, традиционные рекомендации по выбору технологии и составу оборудования для подготовки биомассы дерева к переработке на щепу энергетического зачастую носят разноречивый характер, не достаточно учитывают основные факторы, определяющие технологическую эффективность названных процессов, необходимость оптимизации потоков сырья от лесосеки до потребителя и рациональному использованию биомассы дерева на всех стадиях технологических процессов. Отсутствуют математические модели, позволяющие адекватно описывать функционирование передвижных рубильных машин с учетом формирования запасов топлива. Требуют уточнения нормативы образования древесного сырья для производства щепы энергетического назначения. Недостаточно учитываются принципы природной специфичности регионов, мало внимания уделяется совершенствованию взаимосвязей заготовителей и потребителей древесины.

Обоснованный выбор сквозных технологических процессов производства и переработки древесного сырья для производства щепы энергетического назначения, в том числе при принятии стратегических и тактических решений при переводе котельных на древесное топливо, сдерживается в связи с недостаточной эффективностью функционирования существующих передвижных рубильных машин в системе жилищно-коммунального хозяйства и отсутствием прогноза образования древесины энергетического назначения.

Все вышеизложенное обуславливает актуальность темы диссертации: «Повышение эффективности производства щепы энергетического назначения мобильными машинами для территориально распределенных потребителей».

Цель работы: 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 комплекта передвижных рубильных машин.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: разработать математическую модель, описывающую процессы функционирования передвижных рубильных машин для производства щепы энергетического назначения для территориально распределенных потребителей с учетом формирования запасов энергетической древесины при использовании её в сфере жилищно-коммунального хозяйства; дать прогноз образования древесного сырья для производства щепы энергетического назначения в Карелии на период до 2020 года; проанализировать ресурсы древесного сырья Карелии, используемого для производства щепы энергетического назначения и сформировать электронную базу данных этих ресурсов для Республики Карелия в разрезе районов, видов сырья и древесных пород; получить данные, характеризующие коэффициенты полнодревесности древесного сырья и коэффициент содержания полезной древесины в штабелях лесоматериалов для энергетической переработки для условий Карелии; разработать технические решения для формирования рациональных процессов производства щепы энергетического назначения.

В первом разделе дан анализ отечественного, зарубежного и республиканского потребления древесного сырья для энергетических целей, в том числе щепы энергетического назначения в общем балансе потребления топливноэнергетических ресурсов и применяемых при производстве щепы энергетического назначения передвижных рубильных машин, как базового оборудования.

Второй раздел посвящен разработке математической модели, описывающей процесс функционирования передвижной рубильной машины для производства щепы энергетического назначения территориально распределенным потребителям с учетом формирования запасов энергетической древесины.

В третьем разделе выполнены исследования для прогноза ресурсов древесного сырья энергетического назначения, и эксплуатационных показателей древесины энергетического назначения в Карелии, включая обоснование нормативов, оценку коэффициентов полнодревесности в Карелии, а также полезный объем древесины в штабелях лесоматериалов, предназначенных для переработки на щепу энергетического назначения.

В четвертом разделе приведены результаты экспериментальных исследований работы передвижной рубильной машины УРП-600 и экспериментальная апробация математической модели, описывающей функционирование передвижных рубильных машин для производства щепы энергетического назначения для территориально распределенных потребителей в Карелии и исследования геометрических параметров щепы энергетического назначения.

В пятом разделе рассмотрены технологические схемы подготовки биомассы дерева для ее переработки на щепу энергетического назначения, а также выполнено технико-экономическое обоснование рассматриваемых технологических схем.

Научные положения, выносимые на защиту: - математическая модель, описывающая процесс функционирования передвижных рубильных машин для производства щепы энергетического назначения для территориально распределенных потребителей с учетом формирования запасов топлива древесного сырья и щепы для использования в сфере жилищно-коммунального хозяйства;

- методика определения ресурсов древесного сырья Карелии, используемого для производства щепы энергетического назначения и база данных этих ресурсов;

- новые эксплуатационные характеристики древесного сырья, используемого для производства щепы энергетического назначения, включая коэффициенты полнодревесности и коэффициент содержания полезной древесины в штабелях лесоматериалов для энергетической переработки для условий Карелии;

- прогноз образования древесного сырья для производства щепы энергетического назначения в Карелии на период до 2020 года;

- результаты исследований функционирования передвижной рубильной машины УРП-600;

- рекомендации по выбору рациональных сквозных технологических процессов производства щепы энергетического назначения и режимы работы передвижных рубильных машин;

Обоснованные технические решения и результаты исследований используются Государственным комитетом Республики Карелия по реформированию жилищно-коммунального хозяйства и Министерством лесного комплекса Республики Карелия.

6. ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Разработка ресурсосберегающих решений повышения эффективности процессов заготовки и переработки биомассы дерева на топливную щепу должна осуществляться на основе учета природно-производственных условий лесосеки, оптимизации потоков сырья от лесосеки до потребителя, учитывать региональные особенности ЛПК и ориентироваться на сквозные процессы, увязывающие в едином потоке от заготовки биомассы дерева на лесосеки и ее транспортировки до производства топливной щепы.

2. Использование дровяной древесины и отходов лесозаготовок на щепу энергетического назначения является актуальной задачей комплексного использования всей биомассы дерева, что обуславливает необходимость разработки технологических решений, основанных на совершенствовании сквозных технологических процессов подготовки древесной биомассы и переработки на щепу энергетического назначения с использованием комплекта передвижных и стационарных рубильных машин для территориально распределенных потребителей.

3. Математическая модель (2.1-2.8) позволяет оптимизировать процесс функционирования передвижной рубильной машины для производства щепы энергетического назначения территориально распределенным потребителям с учетом формирования запасов энергетической древесины при использовании её в сфере жилищно-коммунального хозяйства.

4. Математическая модель (2.1-2.8) может быть использована при решении задач выбора комплекта рубильных машин, зону их действия, режимы работы, пункты их дислокации на уровне лесопромышленного региона или интегрированной лесопромышленной структуры в условиях территориально распределенных потребителей.

5. Сформирована электронная база данных ресурсов древесного сырья Карелии, используемого для производства щепы энергетического назначения в разрезе районов, видов сырья и древесных пород.

6. Дан прогноз образования древесины энергетического назначения в Республике Карелия до 2020 года в объеме 3097,12 тыс. м3, в том числе: сосна — о о п

1068,15 тыс. м , ель — 1087,72 тыс. м , лиственные породы — 941,25 тыс. м . В соответствии с прогнозом определены категории районов Карелии: районы, испытывающие дефицит в древесине энергетического назначения (Сорта-вальский, Лахденпохский, Пряжинский, Олонецкий); районы, обеспеченные древесиной энергетического назначения, при использовании отходов лесозаготовок (Кемский, Сегежский, Медвежьегорский, Кондопожский, Прионеж-ский, Питкярантский, Петрозаводский ГО); районы, обеспеченные древесиной энергетического назначения и обеспечивающие потребность дефицитных районов (Лоухский, Беломорский, Калевальский, Муезерский, Суоярв-ский, Пудожский, Костомукшский ГО).

7. Измерения коэффициентов полнодревесности лесоматериалов в штабелях рекомендуется производить при изменении природных и производственных условий. Полученные коэффициенты полнодревесности лесоматериалов в штабелях существенно отличаются от рекомендованных ОСТ 13-43-79 на1,8.15,2 %, поэтому целесообразно использовать для определения объема дровяной древесины полученные коэффициенты полнодревесности: осина с корой длиной 6,0 м — 0,69, без коры — 0,66; ель длиной 6,0 м — 0,69, без коры - 0,64; хвойная древесина длиной 3,0 м - 0,67; хвойная древесина длиной 4,0 м — 0,66; хвойная древесина длиной 6,0 м — 0,62; ель длиной 4,0 — 4,25 м — 0,67; сосна длиной 4,0 — 4,25 м — 0,67; береза длиной 4,0 м — 0,57;

8. Полученные зависимости объемов полезной древесины лесоматериалов в штабелях целесообразно использовать для определения реальных объемов древесной биомассы энергетического назначения: v древ = 0 850 v

- ель — пол общ ;

- сосна- =0.834-Vобщ . °™™~ГпоГ =°-820-уобщ ; у^рев = 0 833-Г

- смесь — пол общ .

9. Разработана и апробирована на примере Карелии методика экспериментальных исследований функционирования передвижных рубильных машин при производстве щепы энергетического назначения.

10. Получено уравнение функционирования ПРМ УРП-600 (4.7), описывающее зависимость времени цикла рубки древесины (t4) от объема пачки (V„4) и количества бревен (z„4).

11. Для повышения производительности передвижной рубильной машины УРП-600 в процессе производства щепы энергетического назначения целесообразно единовременно захватывать не более 1-2 бревен.

12. Разработанная математическая модель функционирования передвижной рубильной машины для производства щепы энергетического назначения территориально распределенным потребителям позволяет принимать рациональные управленческие решения как на этапе формирования систем потребления и производства топливной щепы, так и в процессе функционирования этих систем.

13. Для решения задач по определению рациональных режимов функционирования передвижных рубильных машин для производства щепы энергетического назначения территориально распределенным потребителям разработана программная система.

14. Существующую сеть котельных в системе ЖКХ Карелии способна обслужить 1 передвижная рубильная машина УРП-600 с загрузкой в 67 %.

15. Определены рациональные режимы функционирования передвижных рубильных машин для действующих в настоящее время котельных на щепе энергетического назначения в системе ЖКХ Карелии при различной степени потребления щепы энергетического назначения: в период с 1 декабря по 28 февраля функционирует передвижная рубильная машина УРП-600 с односменным 10™ часовым режимом работы; в период с 15 октября по 30 ноября и с 1 марта по 15 апреля функционирует передвижная рубильная машина УРП-600 с односменным 9Ш часовым режимом работы; в период с 16 апреля по 14 октября функционирует передвижная рубильная машина УРП-500 с односменным 10™ часовым режимом работы;

16. Определена перспективная схема развития сети потребителей щепы энергетического назначения в системе ЖКХ Карелии при переводе котельных на древесные энергетические ресурсы для 22 потребителей. Для обеспечения эффективных режимов работы передвижных рубильных машин в перспективной схеме необходимо 3 передвижных рубильных машин, в том числе УРП-500 — 1 ед., УРП-600 — 2 ед. с двумя пунктами дислокации передвижных рубильных машин - в г. Петрозаводске для УРП-500 и УРП-600 и в пос. Боровой для УРП-600 с рекомендуемыми режимами работы (табл. 4.13).

17. Геометрические параметры щепы энергетического назначения, произведенной рубильной машиной УРП-600 больше, чем геометрические параметры щепы энергетического назначения, произведенной передвижной рубильной машиной УРП-500: по длине на 11 %, по ширине на 42 % и по толщине на 36%. Распределение геометрических параметров щепы энергетического назначения, произведенной рубильными машинами УРП-500 и УРП-600 подвержено закону нормального распределения.

18. Производство щепы энергетического назначения из отходов лесозаготовок является перспективным направлением комплексного использования древесины. Особую актуальность использование отходов лесозаготовок в энергетическом направлении возникнет после развития производств из низкокондиционной древесины, преимущественно плитных.

19. Экономически эффективно производство щепы энергетического назначения передвижной рубильной машиной УРП-600 при подготовке древесной биомассы комплектами машин в сочетании с ВПМ типа МЛ-119А, трелевочной машины типа ТБ-1М-15, сучкорезно-раскряжевочной машины типа JIO-120.

20. Дальнейшие исследования будут направлены на обработку предложенных решений в широком диапазоне природно-производственных условий Северо-Запада Российской Федерации.

1. Александров В. А. Механизация лесосечных работ в России / В. А. Александров. СПб., 2000. - 286 с.

2. Александров В. А. Моделирование технологических процессов лесных машин / В. А. Александров. — М.: Экология, 1995. 256 с.

3. Алексеева Е. Развитие рынка биотоплива в России / Е. Алексеева // Биоэнергетика. 2005. — №1. — С. 6-7.

4. Аликин Г. П. К оценке энергоемкости производства щепы / Г. П. Аликин // Лесная промышленность. 1982. - №11. - С. 24- 27.

5. Алябьев В. И. Оптимизация производственных процессов на лесозаготовках / В. И. Алябьев. — М.: Лесная промышленность, — 1977. -232 с.

6. Андреев В. Н. Повышение качества и надежности манипуляторного оборудования лесных машин при проектировании / В. Н.Андреев, Ю. Ю.Герасимов. Петрозаводск: ПетрГУ, 1995. — Ч. 1. — 120 с.

7. Анисимов Г. М. Новые концепции теории лесосечных машин / Г. М. Анисимов, Б. М. Большаков. СПб.: СПбЛТА, 1998. - 116 с.

8. Анучин Н. П. Сортиментные и товарные таблицы / Н. П. Анучин. — М.: Лесная промышленность, 1981. — 536 с.

9. Березин В. И. Древесные отходы в топливный баланс / В. И. Березин // Лесная промышленность. 1986. - № 11. - С. 13.

10. Биотопливо: Состояние и перспективы использования в теплоэнергетике Республики Карелия / И. Р. Шегельман, К. В. Полежаев, JI. В. Щеголева, П. О. Щукин. — Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2006. 88 с.

11. Бойков С. П. Теория процессов очистки древесины от коры / С. П. Бойков. Л.: ЛГУ, 1980. -152 с.

12. Борисов Ю. Древесная гранула: Россия-Дания — 2004 / Ю. Борисов // Леспроминформ. № 3. - 2004. - С. 8-10.

13. Вальщиков Н. М. Рубительные машины / Н. М. Вальщиков, Э. П. Лицман. — М.: Лесная промышленность, 1980. —96 с.

14. Васильев С. Б. Технологическая щепа как предмет труда при производстве щепы / С. Б. Васильев // Современные проблемы лесного комплекса: Сб. науч. трудов КарНИИЛПа. Петрозаводск: КарНИИЛП, 1999. - с. 41-46.

15. Васильев С. Б. Формирование технологических процессов для производства технологической щепы / С. Б. Васильев, И. Р. Шегельман. Петрозаводск: Каельская инженерная академия, 2000. - 52 с.

16. Васильев С. Б. Техника и технология производства щепы в леспромхозе / С. Б. Васильев, В. И. Патякин, И. Р. Шегельман. — Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2001.-100 с.

17. Венецкий И. Г. Теория вероятностей и математическая статистика: учебное пособие для студентов экономических специальностей ВУЗов., Изд. 3-е, перераб. и доп. / И. Г. Венецкий, Г. С. Кильдишев. — М.: «Статистика», 1975 г. 264 с.

18. Виногоров Г. К. Технология лесосечных работ / Г. К. Виногоров. — М.: Лесная промышленность, 1986. — 68 с.

19. Воронин А. В. Интегрированные структуры в лесной промышленности / А. В. Воронин, И. Р. Шегельман. С.П6: Изд-во СПб ГЛТА, 2003. - 160 с.

20. Галактионов О. Н. Использование отходов лесозаготовок для энергетических целей / О. Н. Галактионов, В. И. Скрыпник // Лесная промышленность. №4. - 2005. - С. 23-25.

21. Гарабаджиу А. В. Биотопливо с неисчерпаемым потенциалом / А. В. Га-рабаджиу // Лесная Россия. №4. - 2008. — с. 14-17.

22. Гелес И. С. Древесная биомасса и основы экологически приемлемых технологий ее химико-механической переработки / И. С. Гелес. — Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2001.-382 с.

23. Герасимов Ю. Ю. Экологическая оптимизация технологических процессов и машин на лесозаготовках / Ю. Ю. Герасимов, В. С. Сюнев. — Иоэнсуу (Финляндия): Изд-во ун-та Йоэнсуу, 1998. — 178 с.

24. Голицина П. Северо-Запад — центр биоэнергетики. / П. Голицина // Де-рево.ги. №2. - 2005. - С. 28-29.

25. Головков С. И. Энергетическое использование древесных отходов / С. И. Головков, И. Ф. Коперин, В. И. Найденов. М.: Лесная промышленность, 1987.-224 с.

26. Головков С. И. К вопросу влияния влажности щепы на процесс газификации древесных отходов / С. И. Головков, JI. Т. Опомах // Труды ЦНИИМЭ.- М.: Химки, 1966. № 70. - С. 11-13.

27. Грабар В. Подумаем о климате или почему входят в моду древесные гранулы. / В. Грабар, М. Гитарский. — Леспроминформ. — №1. — 2006. — С. 30-31.

28. Гришкова Л. Утилизация отходов деревообрабатывающих и лесопильных производств / Л. Гришкова // Леспроминформ. №11. - 2003. — С. 4647.

29. Гришкова Л. Перспективы развития производства биотоплива в России / Л. Гришкова // Леспроминформ. — № 8 2004. - С. 86-88.

30. Губарев А. Биотовливная ассоциация создана в России / А. Губарев // Леспроминформ № 3. - 2004. - С. 12-13.

31. Дмитриева Н. П. Биоэнергетика в России и мире / Н. П. Дмитриева // Биоэнергетика: Межд. специализированное издание. — № 3. — 2006. — С. 20-29.

32. Ершова Е. Преодоление барьеров освоения ВИЭ в России/ Е. Ершова // Биоэнергетика. — № 3. 2006. - С. 4-13.

33. Жигунов А. В. Энергетические плантации / А. В. Жигунов // Биоэнергетика. № 3. - 2006. - С. 36-37.

34. Заготовка сортиментов на лесосеке. Технология и машины / А. В. Жуков, И. К. Иевинь, А. С. Федоренчик, Ю. И. Провоторов, К. К. Демин. М.: Экология, 1993.-311 с.

35. Использование низкокачественной древесины и отходов лесозаготовок: Справочник / Под ред. Ф. И. Коперина. М.: Лесная промышленность, 1970.- 247 с.

36. Исследование объемного выхода древесины свежих сосновых пней: Научный отчет по теме № 12 / И. Р. Шегельман. КарНИИЛП: Петрозаводск, 1975. 23 с.

37. Калитеевский Р. Е. Автоматизация производственных процессов в лесопилении / Р. Е. Калитеевский. — М.: Лесная промышленность, 1979. -336 с.

38. Кистерная 3. Н. Влияние многоперационных машин и скандинавской технологии на лесные насаждения / 3. Н. Кистерная, В. С. Федулов. — Лесное хозяйство. -№2. 1997. - с. 23-25.

39. Коробов В. В. Основные направления развития технологии и техники в лесозаготовительной отрасли / В. В. Коробов // Лесная промышленность. — № 2.-2001.-С. 2-5.

40. Коробов В. В. Переработка низкокачественного древесного сырья: Проблемы безотходной технологии / В. В. Коробов, Н. П. Рушнов. — М.: Экология, 1991.-288 с.

41. Кочегаров В. Г. Технология и машины лесосечных работ / В. Г. Кочегаров, Ю. А. Бит, В. Н. Меньшиков. М.: Лесная промышленность. - 1990. — 390 с.

42. Кузнецов В. А. Оценка технологических процессов лесозаготовок с применением математических методов и ПЭВМ / В. А. Кузнецов, В. И. Патякин, И. Р. Шегельман. СПб: СПбЛТА, 1998. - 60 с.

43. Кузнецов В. А. Математическое моделирование при планировании и организации лесозаготовок / В. А. Кузнецов, И. Р. Шегельман. — КРИА: Петрозаводск, 1998. -125 с.

44. Лаутнер Э. М. Основы теории получения технологической щепы и разработка нового поколения дисковых рубительных машин. Науч. доклад на соискание уч. степени докт. техн. наук. — СПб: СПбЛТА, 1996. — 52 с.

45. Марков В. Швеция хочет стать первой страной, которая откажется от нефти / В. Марков // Лесная газета. — № 21. 2006.

46. Матюнин В. Я. Повышение эффективности производства щепы из низкокачественной щепы и древесных отходов: Обзорная информация / В. Я. Матюнин // ВНИПИЭИлеспром (Лесоэксплуатация и лесосплав). — 1985.-38 с.

47. Михайлов Г. М. Пути улучшения использования вторичного древесного сырья / Г. М. Михайлов, Н. А. Серов. — М.: Лесная промышленность, 1988.-224 с.

48. Никишов В. Д. Комплексное использование древесины / В. Д. Никишов. М.: Лесная промышленность, 1985. — 264 с.

49. Орлов С. Ф. Лесосечные работы без ручного труда / С. Ф. Орлов. М.: Лесная промышленность, 1973. — 160 с.

50. Парика М. Древесное топливо — энергетический ресурс для завтрашней Европы электронный ресурс. / М. Парика // Шведский Университет сельскохозяйственных наук (SLU), Кафедра Биоэнергетики. Режим доступа к ст. http ://www.rapp.ru.

51. Паничев Г. П. Подготовка операторов лесных машин в Финляндии / Г. П. Паничев // Моделирование процессов в лесной промышленности: Сб. науч. трудов. Петрозаводск: КарНИИЛП, 2001. - С. 30-31.

52. Петровский В. С. Оптимальная раскряжевка лесоматериалов / В. С. Петровский. — М.: Лесная промышленность, 1985. —287 с.

53. Пижурин А. А. Основы моделирования и оптимизации процессов деревообработки / А. А. Пижурин, М. С. Розенблит. М.: Лесная промышленность, 1988.-296 с.

54. Питеев В. Г. Совершенствование машин манипуляторного типа для сор-тиментной заготовки древесины: Автореф. дис. . канд. техн. наук. Воронеж: ВГЛТА, 1995.-23 с.

55. Полежаев К. В. Анализ процессов подготовки древесины к переработке на щепу / К. В. Полежаев // Ресурсосберегающие технологии лесного комплекса: тезисы докладов научно-практической конференции. 1998. — С. 35.

56. Полежаев К. В. Изучение сопротивления коры разрушению при групповой окорке / К. В. Полежаев // Современные методы обработки древесного сырья: сборник научных трудов. — Петрозаводск: КарНИИЛП, 1999. — С. 18-24.

57. Постановление Правительства РФ «О Федеральной целевой программе

58. Энергоэффективная экономика на 2002-2005 годы и на перспективу до 2010 года"» от 17.11.2001 № 796.

59. Проведение исследований, определение выхода спелого осмола и разработка норм выработки при механизированной заготовке / И. Р. Шегельман // Научный отчет по теме № 12е. — Петрозаводск: КарНИИЛП, 1974. — 38 с.

60. Программа освоения месторождений торфа и его использования в Республике Карелия на период до 2010 года. — Петрозаводск: Лестоппром, 2004.-38 с.

61. Продажи пеллетса ожидания и реальность // Р1Юлес. - №4. - 2004. — С. 111-116.

62. Производство древесных топливных гранул: технологии, оборудование, экономика, перспективы // Woodworking news. №4. - 2004. — Cll.

63. Разработка техники и оборудования для освоения нетрадиционных ресурсов древесного сырья: сб. науч. трудов КарНИИЛП / Под ред. Шегельма-на И. Р. Петрозаводск: КарНИИЛП, 1993. - 64 с.

64. Реймес Н. Ф. Природопользование / Н. Ф. Реймес. М.: Мысль, 1990. -637 с.

65. Редькин А. К. Основы моделирования процессов лесозаготовок / А. К. Редькин. М.: Лесная промышленность, 1988. — 255 с.

66. Республиканская целевая программа «Реформирование и модернизация жилищно-коммунального хозяйства Республики Карелия на 2004-2010 годы» от 21.10.2004 г. N 1420-III ЗС.

67. Ресурсы и эффективность использования возобновляемых источников энергии в России / Коллектив авторов. СПб: Наука, 2002. - 314 с.

68. Санников Ю. Г. Таксация смолистой древесины и технология ее заготовки / Ю. Г. Санников, А. А. Смоленков, В. П. Карасев. — М.: Лесная промышленность, 1988.-224 с.

69. Симонов М. Н. Окорочные станки: Устройство и эксплуатация / М. Н. Симонов, Г. И. Торговников. — М.: Лесная промышленность, 1990. — 182 с.

70. Справочник: вторичные материальные ресурсы лесной и деревообрабатывающей промышленности / коллектив авторов. — М.: Экономика 1983. — 224 с.

71. Справочник потребителя биотоплива / Под ред. В. Вареса. Таллинн: Изд.-во Таллиннского технического ун-та, 2005. — 183 с.

72. Суханов В. С. Малоотходные технологические процессы производства щепы на рубках главного пользования: Автореф. дис. . докт. техн. наук. М.: МЛТИ, 1994. 39 с.

73. Суханов В. С. О повышении эффективности работы ЦБК за счет снижения затрат на производство сырья / В. С. Суханов // ЛесПромИнформ. — 2005. — № 3. — С. 62-64.

74. Тиайнен В. С. Преимущества прессованного биотоплива: топливные гранулы и брикеты. / В. С. Тиайнен // Леспроминформ. — № 11. — 2003. — С. 42-45.

75. Торопов А. С. Интенсификация производственных процессов поперечной распиловки пиломатериалов: Автореф. дис. . докт. техн. наук. Л.: ЛТА, 1993.31 с.

76. Уголев Б. Н. Древесиноведение и лесное товароведение / Б. Н. Уголев. -М.: Экология, 1991.-256 с.

77. Хакарайнен А. Лесозаготовки в Финляндии: скандинавская технология уборки леса в конце 80-х годов./ А. Хакарайнен. Раума-Репола, 1987. — 4 с.

78. Цыпук А. М. Технология комплексного освоения лесных площадей. Лесосечные, лесоскладские работы и транспорт леса./ А. М. Цыпук,

79. A. Э. Эгипти, И. Р. Шегельман. Л.: ЛТА, 1989. - С. 43-45.

80. Чернецкий В. И. Математические модели динамических систем /

81. B. И. Чернецкий. — Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 1996. — 430 с.

82. Шегельман И. Р. Концепция развития технологических процессов лесозаготовок с комплексным использованием древесины / И. Р. Шегельман // Труды ЛИФа ПетрГУ. 2001. Вып. 3. - С. 102-104.

83. Шегельман И. Р. Концепция управления процессами подготовки древесных отходов / И. Р. Шегельман // Современные методы обработки древесного сырья: Сб. науч. трудов. — КарНИИЛП: Петрозав. 1999. С. 8-24.

84. Шегельман И. Р. Ресурсы биомассы дерева для производства технологической щепы / И. Р. Шегельман // Повышение эффективности процессов производства технологической щепы: Сб. науч. трудов. -Петрозаводск: КарНИИЛП, 1999. -С. 3-12.

85. Шегельман И. Р. Региональная стратегия развития лесопромышленного комплекса / И. Р. Шегельман, Ю .И. Пономарев. Петрозаводск: Издательство ПетрГУ, 2004. - 160 с.

86. Шегельман И. Р. Лесные трансформации (XV-XXI вв.) / И. Р. Шегельман. — Петрозаводск:Издательство ПетрГУ, 2008. — 240 с.

87. Шегельман И. Р. Комплексное использование лесных ресурсов / И. Р. Шегельман, И. В. Скадорва. Петрозаводск: ПетрГУ, 2000. - 40 с

88. Шегельман И. Р. Передвижные рубильные машины: обоснование параметров и технологические расчеты / И. Р. Шегельман, С. Б. Васильев, А. Ю. Лапатин. Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 1998. — 43с.

89. Шегельман И. Р. Экономико-математические методы исследования операций при организации лесозаготовок / И. Р. Шегельман, В. А Кузнецов. — Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 1999. — 64 с.

90. Шегельман И. Р. Обоснование технологических и технических решений для перспективных технологических процессов подготовки биомассы дерева к переработке на щепу. Автореф. дисс. . докт. техн. наук, СПб.: СПбЛТА, 1997. 36 с.

91. Шегельман И. Р. Функционально-технологический анализ: Методология и приложения / Шегельман И. Р. — М: Изд-во ИПиИ, 2000. — 96 с.

92. Шелгунов Ю. В. Технология и оборудование лесопромышленных предприятий / Ю. В. Шелгунов, Г. М. Кутуков, Г. П. Ильин. — М.: Лесная промышленность, 1997. — 589 с.

93. Ширнин Ю. А. Технология и машины лесосечных работ при вывозке сортиментов / Ю. А. Ширнин. — Йошкар-Ола: Изд-во МарГТУ, 1996. — 148 с.

94. Щеголева Л. В. Программное обеспечение для поддержки принятия решений в региональном ЛПК / Л. В. Щеголева // Структурная перестройка лесного комплекса Республики Карелия: материалы респ. науч.-прак. конф. -Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2008. С. 46-47.

95. Щеголева Л. В. Задача оптимизации функционирования передвижной рубительной машины для производства щепы в топливно-энергетическом комплексе Республики Карелия / Л. В. Щеголева, Полежаев К. В. // Известия СПб ГЛТА, вып 178. СПб, 2006 г. - С. 120-125.

96. Экономика использования вторичных древесных ресурсов / Коллектив авторов. — М.: Лесная промышленность, 1990. 240 с.

97. Bulatov A. F. Mathematical models of wood resources for chips production / New information technologies in pulp and paper and energy industry: IV international dcitntific-technical conference: Conference papers. Petrozavodsk: PetrGU, 2000. P. 29.

98. Gordon Couch. Fuel peat word recourses and utilization/ IEA Coal Research, 1993,London.

99. Forerunner in bio-fuels / Coastline, 2008 p.64.

100. Gerasimov, Y., Siounev, V., Chikulaev, P., Pechorin, V., Dyakonov, V., Komkov, V., Sikanen, L.& Karjalainen,2005Analisis of logging companies in the Republic of Karelia/ Working Papers of the Finnish Forest Research Institute 16. 39 p.

101. Going for green energy / Coastline, 2008 p.45

102. Peat and Forest Biomass as an Energy Source Finnish Experience / Finnish Ministry of Trade and Industry and Technical Research Centre of Finland. Helsinki, 1988 .40 p.

103. Shegelman I. R. Functional-tecnological analysis of logging equipment / New information technologies in pulp and paper and energy industry: IV international dcitntific-technical conference: Conference papers. Petrozavodsk: PetrGU, 2000. P. 51.

104. UNFCCC, 1997 Kyoto Protocol of the United National Framework Convention on Climate Change. Document FCCC/CP/1997/7/Add.l http//www.unfccc.de.1. УТВЕРЖДАЮ:

105. Председатель Государственного комитета Республики Карелия по реформированию ЖКХ К(|рягинЛЗ. К.01 ^июня 200б г.1. АКТоб использовании результатов научных исследований Полежаева Константина Владимировича

106. Главный специалист Государственного комитета Республики Карелия J По реформированию ЖКХ

107. Аспирант кафедры TOJIK ПетрГУ

108. Морозов М. А. Полежаев К. В.