Спосіб забезпечення деревним паливом об’єктів теплопостачання, оснащених твердопаливним теплогенеруючим устаткуванням з ручною та механічною системою подачі деревного палива

1. Спосіб забезпечення деревним паливом об'єктів теплопостачання, оснащених твердопаливним теплогенеруючим устаткуванням з ручною та механічною системою подачі деревного палива, який передбачає, що з масиву зрубаної деревини, яку видобувають на довільних ділянках лісового господарства під час планових та позапланових рубок, відокремлюють ділову та технологічну деревину, а паливні дрова та порубкові залишки складають безпосередньо в місцях рубок та витримують до досягнення ними вологості не більше 30%, після чого порубкові залишки подрібнюють на тріску і транспортують на склади короткочасного зберігання при об'єктах теплопостачання в об'ємі, достатньому для покриття потреби у паливі протягом 1-4 діб, а решту транспортують на склади тривалого зберігання, паливні дрова зберігають безпосередньо на місцях рубок і за потребою перетворюють на тріску та транспортують на склади короткочасного зберігання при об'єктах теплопостачання з механічною системою подачі деревного палива, в об'ємі, достатньому для покриття потреби у паливі протягом 1-4 діб, а решту залишають у штабелях, паливні дрова, призначені для об'єктів теплопостачання з ручною системою подачі деревного палива, транспортують на ці об'єкти у вигляді колод в об'ємі, достатньому для покриття потреби у паливі протягом 1-4 діб, а решту залишають у штабелях. U 2 (19) 1 3 подачею деревного палива, та газовими котлами, які використовують газ, одержаний у газогенераторах, що працюють на деревному паливі і обладнані системою механічної подачі такого палива. Також, корисна модель відноситься до галузі лісового господарства, зокрема, до заготівлі лісопродуктів. На території України близько 11% лісів належать до категорії стиглих, в яких, згідно з правилами лісовпорядкування проводять рубки головного користування з метою отримання ділової деревини. Решта лісового масиву належить до категорії молодих, нестиглих, та напівстиглих лісів, що входять до складу державних лісових господарств, які потребують довготривалої цілеспрямованої діяльності людини з лісовирощування (Державна програма лісовирощування 2002-2015р., КМУ 29.03.2002р., Київ). Базовим способом штучного вирощування лісу є насадження на одиницю площі певної кількості саджанців, зазвичай декількох тисяч (5-8 тисяч на гектар в залежності від кліматичних та ґрунтових особливостей місцевості), з наступним тривалим та періодичним вирубуванням дерев до досягнення кількості зрілих дерев 300-700 на один гектар через 80-100 років (Справочник лесничего. Москва. 1964г.). Таким чином, раціональне лісовирощування у масиві лісів, які відносяться до категорії молодих, нестиглих, та напівстиглих лісів передбачає: планові регулярні рубки догляду за лісом, на планово обраних ділянках, у об'ємах, які визначаються довгостроковими завданнями лісовирощування та позапланові санітарні рубки, які проводять на ділянках лісу, уражених лісовими пожежами, буреломами, хворобами та діяльністю шкідників лісового господарства. В результаті сукупності таких рубок отримують ліквідні лісопродукти, а саме передбачуваний об'єм ліквідних лісопродуктів, у вигляді ділової деревини (сировина для дерев'яних виробів первинної обробки - меблі і конструкції з дерева), технологічної деревини (сировина для хімічної промисловості, целюлозно-паперової промисловості, дерев'яних виробів вторинної обробки - меблів і конструкції з пресованої дерев'яної стружки), паливних дров, які за потребою, у довільних об'ємах, реалізують населенню; відносно передбачуваний (тобто похідний від об'єму ліквідних лісопродуктів) об'єм порубочних залишків неліквідних відходів деревини у вигляді хворосту (частини стовбурів вирублених дерев діаметром менше 3см) хмизу (гілки вирублених дерев) та пнів; також отримують непередбачуваний об'єм порубочних залишків - відходів деревини, що утворюється внаслідок лісових пожеж буреломів, хвороб та діяльності шкідників лісового господарства. Необхідно зазначити, що на відміну від рубок головного користування, видобування ділової, технологічної деревини та паливних дров не є головною метою планових рубок догляду за лісом та позапланових санітарних рубок, які повністю підпорядковані завданням лісовирощування та санітарного догляду, а отримані ліквідні лісопродукти є побічним корисним наслідком таких рубок. З отриманої в результаті сукупності планових та позапланових рубок загальної маси деревини, 48790 4 відокремлюють масу ліквідних лісопродуктів, яку в подальшому використовують за основним призначенням, причому паливні дрова транспортують на дров’яні склади безпосередньо з місць рубок, а порубочні залишки - неліквідні відходи деревині (хмиз, хворост, пні) витрильовують (транспортують волоком) спеціальними транспортними засобами на найближчі прийнятні галявини, де їх збирають у купи, об'єм, яких залежить від вимог протипожежної безпеки на конкретній ділянці лісу і може бути легко визначений фахівцем в галузі лісового господарства, в подальшому після досягнення відповідного об'єму, зазначені купи відходів деревини знищують методом спалювання, додатково, частина відходів, яку не встигають спалити, піддається природній деструкції шляхом вигнивання. Така ліквідація порубочних залишків призводить до викидання продуктів згоряння і емісії парникових газів в атмосферу. Як було вказано вище, отримані під час планових рубок догляду за лісом та позапланових санітарних рубок паливні дрова реалізують з спеціалізованих дров'яних складів у роздрібну продаж населенню у довільних обсягах, які залежать від потреби у такому паливі. На дров'яних складах паливні дрова зберігають у вигляді нестандартизованих за довжиною колод, середня довжина яких становить приблизно 2-3 метри, довжина обумовлена зручністю транспортування колод на склади. Користувачі придбають колоди у зазначеному вигляді та самостійно розпилюють їх на придатні до вживання дрова довільних розмірів. Оскільки паливні дрова утворюються як корисний, проте побічний продукт планових та позапланових рубок, то обсяг заготовлених дров, зазвичай, суттєво перевищує попит на них у населення, особливо у випадку, якщо найближчий (найближчі) до лісового господарства населений пункт (населені пункти) має нечисленне населення. Паливні дрова практично не знаходять попиту на об'єктах комунальної та промислової теплоенергетики, через низьку ергономічність використання нестандартизованих за довжиною дров у котельнях, обладнаних котлами з ручною подачею твердого палива та повну непридатність паливних дров для використання як палива для котлів та газогенераторів з механічною системою подачі твердого палива. Транспортування твердого палива у вигляді дров до місць споживання, що відстоять більше, ніж на декілька десятків кілометрів (20-30 не є раціональним з точки зору логістики тому, що у порівнянні з іншими видами твердого палива (кам'яне та деревне вугілля, паливні гранули-пелети з деревної тріски), дрова займають відносно більший об'єм і потребують відносно більших затрат на транспортування. Отже, значний залишковий обсяг паливних дров, які не знаходять попиту у користувачів, за потребою, знищуються шляхом спалювання або природної деструкції, що додатково підвищує забруднення атмосфери продуктами згоряння і парниковими газами. Основним недоліком описанного вище способу ліквідації порубочних залишків та утилізації паливних дров способу є те, що отримані внаслідок 5 лісовирощування ресурси деревини не використовуються в повному обсязі, як природне тверде паливо, внаслідок чого відбувається подвійне забруднення атмосфери продуктами згоряння і підвищення емісії парникових газів, що є результатом, з одного боку, знищення порубочних залишків деревини, з іншого боку, внаслідок використання на об'єктах комунальної та промислової теплоенергетики у найближчих до лісового господарства населених пунктах паливної сировини іншого походження, наприклад природного газу чи палива на основі викопних продуктів, таким чином, атмосфера забруднюється, як продуктами згоряння або природної деструкції порубочних залишків так і, в той же час, продуктами згоряння газового (природний газ), твердого (вугілля, тощо) та рідкого (нафтопродукти) палива. Іншим недоліком існуючого способу є те, що використання природного газу або копалин чи нафтопродуктів потенційно менш рентабельне у місцях з розвиненим лісовим господарством, ніж використання деревного палива, чия собівартість в даних місцях наближується надзвичайно низька. Таким чином в основі корисної моделі покладено способ забезпечення об'єктів комунальної та промислової теплоенергетики у найближчих до лісового господарства населених пунктах дешевим, економічно вигідним деревним паливом на основі поновлюваних ресурсів, яке попередньо підготовлене для такого використання, в об'ємах, що дозволить замістити паливо на основі природного газу і інших викопних продуктів високої собівартості, причому утилізація порубочних залишків і паливних дров в такий спосіб дає можливість зменшити локальне забруднення атмосфери продуктами згоряння і емісію парникових газів. Реалізація способу, що покладено в основу корисної моделі передбачає впровадження нових технологічних заходів, які забезпечують 1) відбір паливних дров та порубочних залишків з масиву деревини, яку отримують внаслідок планових рубок догляду за лісом і позапланових санітарних рубок; 2) підготовку отриманих паливних дров та порубочних залишків для використання в якості твердого деревного палива на об'єктах теплопостачання комунальної та промислової енергетики найближчих до лісового господарства населених пунктів; 3) Забезпечення об'єктів теплопостачання комунальної та промислової енергетики найближчих до лісового господарства населених пунктів твердим деревним паливом належної якості, у обсягах, що задовольняють їх потреби в сталій роботі 4) створення умов безпечного зберігання запасів підготовленого твердого палива для забезпечення безперебійного функціонування об'єктів теплопостачання комунальної та промислової енергетики найближчих до лісового господарства населених пунктів; 5) Утилізація залишків твердого деревного палива, які перевищують потребу об'єктів теплопостачання комунальної та промислової енергетики найближчих до лісового господарства населених пунктів у твердому деревному паливі. Відбір паливних дров та порубочних залишків з масиву деревини, яку отримують внаслідок планових рубок догляду за лісом і позапланових сані 48790 6 тарних рубок проводять відповідно до потреб у твердому деревному паливі об'єктів теплопостачання комунальної та промислової енергетики найближчих до лісового господарства населених пунктів, місткості складів короткочасного та тривалого зберігання твердого палива, ці данні, в свою чергу, корелюють із статистичними даними лісового господарства щодо річного обсягу заготівлі паливних дров та отримання порубочних залишків, відповідно до планів лісо вирощування. Також, враховують особливості теплогенеруючого устаткування об'єктів теплопостачання комунальної та промислової енергетики найближчих до лісового господарства населених пунктів, а саме кількість котелень, оснащених котлами з ручною системою подачі твердого деревного палива у вигляді дров і кількість котелень, оснащених газогенераторами і котлами з механічною системою подачі твердого деревного палива у вигляді деревної тріски. Підготовка твердого деревного палива, включає збирання і витрильовування до найближчих до місць рубок галявин, дров’яних колод та порубочних залишків у вигляді хворосту, хмизу та пнів, де витримують до досягнення ними значення вологості 30%, яке є оптимальним для використання деревини у якості твердого палива (Справочник лесничего. Москва. 1964г.). 3 метою забезпечення оптимальних умов досягнення зазначеної вологості і захисту від псування внаслідок осадів, паливні дрова розпилюють на колоди довжиною 1м і збері3 гають у штабелях, об'єм штабелів становить 1м для дров, які призначені для подальшого використання у котлах з ручною системою подання твердого палива у вигляді колод (довжина колод не більше 1м, що забезпечує оптимальні ергономічні умови ручної подачі); дрова, які призначені для подальшого використання у котлах з механічною системою подання твердого палива, розпилюють на колоди довжиною 2-3м і витримують у штабе3 лях об'єм яких становить 2-3м , причому висота і глибина штабелів становить 1м, що забезпечує оптимальні умови витримування до досягнення значення вологості не більше 30%, а довжина становить 2-3м, для зручності фіксації колод фіксаторами технічних засобів, що проводять в подальшому подрібнення даних колод на тріску; порубочні залишки у вигляді хворосту та хмизу розкладують безпосередньо на землі у 1-3 шари, що забезпечує досягнення оптимального значення вологості 30% і, з іншого боку, дозволяє уникнути перегнивання хворосту та хмизу під час витримування під впливом осадів; пні збирають у купи, 3 об'ємом не більше 1м і витримують до досягнення значення вологості 30%. Після досягнення необхідного значення вологості, колоди паливних дров довжиною 1м транспортують на склади короткочасного зберігання при об'єктах теплопостачання комунальної та промислової енергетики, оснащених котлами з ручною системою подачі твердого деревного палива у вигляді дров, причому обсяг дров, які транспортують, повинен задовольняти потребу цих об'єктів у твердому паливі на протязі 1-4 діб, краще 1-2 діб, решту паливних дров призначених для постачання в котельні з котлами, оснащеними ручною систе 7 мою подачі твердого палива, зберігають у штабе3 лях об'ємом 1м і постачають їх у котельні за потребою. Порубочні залишки у вигляді хворосту, хмизу, пнів та паливні дрова, призначені для використання в якості твердого деревного палива на об'єктах теплопостачання комунальної та промислової енергетики, оснащених котлами та газогенераторами з механічною системою подачі твердого деревного палива у вигляді тріски, далі, подрібнюють на тріску відомим мобільними дробілками безпосередньо на місці витримування, завантажують у транспортні засоби і транспортують на склади короткочасного зберігання при об'єктах теплопостачання комунальної та промислової енергетики, оснащених котлами та газогенераторами з механічною системою подачі твердого деревного палива у вигляді тріски, причому обсяг дров, які транспортують, повинен задовольняти потребу цих об'єктів у твердому паливі на протязі 1-4 діб, краще 1-2 діб. Решту тріски транспортують на захищені від опадів склади тривалого (до одного року) зберігання і зберігають для подальшого її використання у разі потреби на об'єктах теплопостачання комунальної та промислової енергетики. Склади тривалого зберігання споруджують, або на території лісового господарства, або на території найближчого населеного пункту. Непередбачений обсяг тріски, що отримують з порубочних залишків, що утворилися внаслідок позапланових санітарних рубок, який поступає на склади тривалого зберігання, зберігають для подальшого використання на об'єктах теплопостачання комунальної та промислової енергетики найближчого населеного пункту, а вивільнений передбачений обсяг тріски з більш якісної деревини, яку отримують під час рубок догляду, перетворюють на паливні гранули - пелети і реалізують за межі найближчого до лісового господарства населеного пункту. Для реалізації способу забезпечення деревинним паливом об'єктів комунальної та промислової теплоенергетики у найближчих до лісового господарства населених пунктах, згідно даної корисної моделі, необхідною передумовою є утворення партнерства між лісовим господарством і споживачами тепла - відповідними об'єктами теплопостачання: органами комунальної теплоенергетики або промисловими підприємствами. Основою такого партнерства є договори між лісовим господарством та об'єктами теплопостачання, де лісове господарство приймає на себе зобов’язання визначити на основі планів ведення лісового господарства, очікуваний об'єм деревинного палива, погодити дану інформацію з споживачем, виробити деревине паливо в відповідному об’ємі та належної якості і поставити на договірних засадах споживачеві у гарантованому обсязі деревине паливо у вигляді тріски та паливних дров відповідної якості, а відповідні об’єкти теплопостачання-споживачі беруть зобов’язання переобладнати котельні комунальної та/або промислової теплоенергетики комерційне доступним твердопаливним теплогенеруючим устаткуванням (котлами) з ручною або механічною подачею твердого деревного палива наступним чином: застарілі кот 48790 8 ли малої потужності (до 0,5МВт) замінюють котлами на дровах з ручною подачею такої самої потужності; застарілі котли високої потужності (більше 0,5МВт) та з ККД меньше 90%, з метою запобігання надмірному використанню ручної праці замінюють твердопаливними котлами такої самої потужності, оснащеними бункерами - живильниками, що забезпечують механізовану подачу деревного палива у вигляді тріски; сучасні газові котли, які мають ККД не менш 90% оснащують газогенераторами, придатними для використання деревного палива у вигляді тріски з механізованою подачею та комерційне доступними спеціалізованими пальниковими пристроями. Також партнерство між лісовим господарством і споживачами тепла - відповідними об'єктами теплопостачання передбачає спорудження при котельнях об'єктів теплопостачання захищених від опадів складів короткочасного зберігання деревного палива, розрахованих на термін роботи відповідного об'єкту теплопостачання протягом 1-4 діб, краще 1-2 діб, а на території лісового господарства або населеного пункту, де розташований об'єкт теплопостачання, споруджують захищений від опадів склад довготривалого зберігання деревного палива у вигляді тріски. Площу складу розраховують з урахуванням можливості зберігання планових обсягів тріски протягом року, та резервують додаткові складські площі для збереження тріски утвореної із непередбачених порубочних залишків деревини, видобутої внаслідок позапланових санітарних рубок. Додаткову складську площу розраховують на основі ретроспективних статистичних даних про обсяг деревини, утвореної внаслідок санітарних рубок у відповідних лісових господарствах. Склади довготривалого зберігання деревного палива у вигляді тріски обладнують комерційне доступним технологічним обладнанням, відомим фахівцям у даній галузі, яке дозволяє виробляти з тріски товарне паливо у вигляді паливних гранул (пелет), для подальшої ринкової реалізації за межами найближчих до лісового господарства населених пунктів, причому для виробництва пелет використовують тріску отриману внаслідок переробки деревини від планових рубок, обсяг тріски, яку перетворюють на пелети є еквівалентним за сухою масою обсягу тріски, отриманої від переробки горілої деревини, що утворюється внаслідок позапланових санітарних рубок, сама горіла деревина не може бути використана для виробництва зазначених пелет, проте вона є повноцінним деревним паливом для твердопаливних котлів та газогенераторів об'єктів теплопостачання. Таким чином за рахунок заміщення тріски, яку використано для виготовлення пелет, тріскою, виготовленою з порубочних залишків, отриманих в результаті позапланових санітарних рубок, загальний обсяг тріски на складах довготривалого зберігання, призначеної для використання в якості палива залишається сталим. З метою забезпечення деревним паливом об'єктів теплопостачання, оснащених твердопаливним теплогенеруючим устаткуванням, згідно даної корисної моделі, з деревини, яку видобувають на обраних ділянках лісового господарства під час 9 планових та позапланових рубок проводять наступні операції з метою отримання деревинного палива, необхідної для реалізації данного способу якості: На першому етапі відокремлюють ділову та технологічну деревину, яку транспортують на відповідні підприємства для подальшого використання за основним призначенням. Далі, решту деревини сортують на паливні дрова та порубочні залишки у вигляді хворосту, хмизу та пнів, після сортування паливні дрова та порубочні залишки складають безпосередньо в місті рубок і витримують до досягнення значення вологості не більше 30%, яке є максимальним значенням вологості прийнятним для цілей використання деревини, як палива. Значення вологості перевіряють відомим фахівцям в даній галузі ваговим способом (ГОСТ СССР 17231-78 «Лесоматериалы круглые и колотые, методы определения влажности» Москва. 1978г.). Після досягнення значення вологості 30%, порубочні залишки у вигляді хворосту, хмизу та пнів витрільовують (транспортують волоком) до найближчих відкритих місць, де подрібнюють на тріску за допомогою комерційне доступної, відомої фахівцям мобільної подрібнювальної техніки і, одночасно, завантажують тріску у вантажні транспортні засоби і транспортують на склади короткочасного зберігання при об'єктах теплопостачання, оснащених теплогенеруючим устаткуванням з механічною подачею деревного палива, в обсязі достатньому для покриття потреби даного об'єкту у паливі протягом 1-4 діб, більш переважно 1-2 діб. Решту тріски транспортують на централізовані склади довготривалого (не меньше одного року) зберігання для подальшого використання за потребою, у разі коли обсяг тріски, що планово доставляють на склади короткочасного зберігання буде недостатнім для забезпечення потреби котельних об'єкту теплопостачання у паливі протягом 1-4 діб, більш переважно 1-2 діб. Паливні дрова, після досягнення ними значення вологості 30% зберігають у вигляді штабелів безпосередньо на місцях рубок і за потребою транспортують безпосередньо на об'єкти теплопостачання оснащені теплогенеруючим устаткуванням з ручною подачею деревинного палива в обсязі, достатньому для покриття потреби даного об'єкту у паливі протягом 1-4 діб, більш переважно 1-2 діб. Решту дров витрільовують (транспортують волоком) до найближчих відкритих місць, де подрібнюють на тріску, яку в свою чергу за потребою транспортують на склади короткочасного зберігання при об'єктах теплопостачання, оснащених теплогенеруючим устаткуванням з механічною подачею деревинного палива, в обсязі достатньому для покриття потреби данного об'єкту у паливі протягом 1-4 діб, більш переважно 1-2 діб. Залишок паливних дров, який перевищує потребу об'єктів теплопостачання у паливі на протязі 1-4 діб, більш переважно 1-2 діб, зберігають у вигляді штабелів безпосередньо в місцях рубок до виникнення потреби в їх використанні. Одна з реалізацій даної корисної моделі передбачає, що паливні дрова, які призначені для 48790 10 об'єктів теплопостачання, оснащених теплогенеруючим устаткуванням з ручною подачею деревинного палива в місцях рубок розпилюють на колоди довжиною 1м, що забезпечує оптимальні ергономічні властивості при ручній подачі, і скла3 дають у штабелі об'ємом 1м . При розробці даної корисної моделі емпірично встановлено, що таке витримування забезпечує оптимальні строки досягнення значення вологості 30% і в той же час перешкоджає перегниванню паливних дров внаслідок осадів під час витримування, Інша реалізація даної корисної моделі передбачає, що паливні дрова, які призначені для подальшого подрібнення на тріску, яку використовують як паливо для об'єктів теплопостачання, оснащених теплогенеруючим устаткуванням з механічною подачею деревинного палива, в місцях рубок розпилюють на колоди довжиною 2-3м, переважно 2м, (це забезпечує оптимальні технологічні властивості для фіксації колод спеціальними захватами - фіксаторами відповідних технічних засобів, які в подальшому транспортують дрова до місць витримування і подрібнення на тріску) і складають 3 дрова у штабелі об'ємом 2-3м , (1м в висоту, 1м в 3 глибину, 2-3м в довжину), переважно 2м . При розробці даної корисної моделі емпірично встановлено, що таке витримування забезпечує оптимальні строки досягнення значення вологості 30% і в той же час перешкоджає перегниванню паливних дров внаслідок осадів під час витримування. В іншій реалізації даної корисної моделі хворост та хмиз розкладають безпосередньо на землі в один - три шари. При розробці даної корисної моделі емпірично встановлено, що таке витримування порубочних залишків у вигляді хворосту та хмизу, забезпечує оптимальні строки досягнення значення вологості 30% і в той же час перешкоджає перегниванню хворосту та хмизу внаслідок осадів під час витримування, тобто при складанні в 1-3 шари, навіть під впливом осадів, хворост і хмиз просушують до необхідного значення вологості 30%, при гарантованому усуненні небезпеки перегнивання. Ще в одній реалізації даної корисної моделі, для забезпечення можливості механізованої екстракції пнів під час рубок догляду, рубки проводять у вигляді коридорів завширшки 4м поперек рядів дерев з залишенням смуг завширшки від 3 до 6м, переважно 3м, що обумовлене технологічними вимогами техніки, яку використовують для корчування пнів механізованим способом, наприклад (але не обмежуючись) трактор ТЛТ-100А або Т130 з корчувателями КТ-01 чи МП-18. Рубки проводять в два прийоми з інтервалом часу між рубками 3-5 років і вирубкою за один прийом 21% дерев, що відповідає нормам ведення рубок догляду (Справочник лесничего. Москва. 1964г.). Впровадження способу та його окремих реалізацій за даною корисною моделлю, як в основній, так і в окремих реалізаціях, дозволяє утилізувати найбільш повною мірою як деревне тверде паливо, паливні дрова і порубочні залишки, які видобуті під час планових рубок догляду і позапланових рубок, отримати деревне тверде паливо належної якості і забезпечити ним об'єкти теплопостачання 11 48790 комунальної і промислової енергетики. В свою чергу, це дає можливість перевести об'єкти теплопостачання на споживання твердого палива низької собівартості, зменшити споживання палива на Комп’ютерна верстка О. Рябко 12 основі природного газу та інших копалин і, як наслідок, зменшити емісію парникових газів і забруднення атмосфери за рахунок зменшення загального обсягу продуктів, що спалюються. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601