ispltaИзвестия Санкт-Петербургской лесотехнической академииIzvestia Sankt-Peterburgskoj lesotehniceskoj akademii2079-43042658-5871СПбГЛТУ10.21266/2079-4304.2024.247.240-251isplta-279Research ArticleТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ЛЕСОЗАГОТОВОКTECHNOLOGY AND EQUIPMENT OF LOGGING INDUSTRIESОптимальное планирование работы комплекса установок для производства топливной щепыOptimal planning of the operation of a complex of wood chippers for the production of fuel chipshttps://orcid.org/0009-0004-9567-6421ВороноваА. М.VoronovaA. M.

ВОРОНОВА Анна Михайловна – доцент кафедры прикладной математики и кибернетики

185910, пр. Ленина, д. 33, г. Петрозаводск, Республика Карелия, Россия

VORONOVA Anna M. – PhD (Technical), Associate Professor of Department of Applied Mathematics and Cybernetics

185910. Lenina av. 33. Republic of Karelia. Petrozavodsk

voronova_am@petrsu.ruФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Петрозаводский государственный университет»РоссияFederal State Budgetary Educational Institution of Higher Education «Petrozavodsk State University»Russian Federation2024140420241247240251Copyright © Воронова А.М., 20242024Воронова А.М.Voronova A.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://izvestiya-lta.spbftu.ru/jour/article/view/279

В статье рассматривается проблема использования отходов лесозаготовительной отрасли для производства топливной щепы. Топливная щепа по сравнению с углем и мазутом является более экологичным видом топлива. При ее сжигании выделяется небольшое количество углекислого газа. Переход на топливную щепу предпочтителен для регионов, где осуществляется добыча леса и имеется много отходов лесопереработки, которые необходимо рационально использовать, например, для отопления лесных поселков, лесоперерабатывающих предприятий и близлежащих населенных пунктов. Для этого необходимо решать задачу своевременной подготовки топливной щепы в тех пунктах, где она в дальнейшем будет использоваться для отопления. В статье приведена математическая модель транспортной задачи составления согласованного графика движения нескольких передвижных рубительных установок между котельными пунктами с учетом производительности установок и потребностей обслуживаемых пунктов. Математическая модель предназначена для долгосрочного планирования работы передвижных установок на весь отопительный сезон с сентября по май и период подготовки к отопительному сезону (август) – время, в течение которого рубильные машины посетят все котельные пункты столько раз, сколько это необходимо согласно потребностям котельных пунктов. Модель учитывает производительность установок, запасы топлива в котельных пунктах и расстояние между пунктами. Приведен пример работы двух передвижных установок для обслуживания четырех котельных пунктов. Внедрение полученных математических моделей на практике позволит регионам перейти на местные виды топлива и тем самым уменьшить стоимость тепловой энергии, и при этом решить проблему переработки древесных отходов.

The article deals with the problem of using logging residues of the logging industry for the production of fuel chips. Fuel chips are a more environmentally friendly type of fuel compared to coal and fuel oil. When it is burned, a small amount of carbon dioxide is released. Switching to fuel chips is preferable for regions where timber is harvested and there is a lot of logging waste that needs to be rationally used, for example, for heating forest villages, timber processing enterprises and nearby settlements. To do this, it is necessary to solve the problem of timely preparation of fuel chips at those points where it will be used for heating in the future. The article presents a mathematical model of the transport task of compiling an agreed schedule for the movement of several mobile chipping plants between boiler stations, taking into account the performance of the plants and the needs of the serviced points. The mathematical model is intended for long-term planning of the operation of mobile units for the entire heating season from September to May and the period of preparation for the heating season (August) – the time during which the chippers will visit all boiler stations as many times as necessary according to the needs of boiler stations. The model takes into account the productivity of installations, fuel reserves in boiler points and the distance between points. An example of the operation of two mobile units for servicing four boiler stations is given. The implementation of the obtained mathematical models in practice will allow the regions to switch to local fuels, and thereby reduce the cost of thermal energy and at the same time solve the problem of processing wood waste.

щепащепорубительная установкаматематическая модельоптимизацияпереработка отходовотоплениеэкологичное топливоwood chipswood chippermathematical modeloptimizationwaste processingheatingeco-friendly fuelReferencesБулатов А.Ф. и др. Оптимизация в планировании и управлении предприятиями регионального лесопромышленного комплекса. Петрозаводск: ПетрГУ, 2001. 217 с.Bulatov A.F. et al. Optimization in planning and management of enterprises of the regional timber industry. Petrozavodsk: PetrSU, 2001. 217 р. (In Russ.)Васильев С.Б. Техника и технология производства щепы в леспромхозе. Петрозаводск: ПетрГУ, 2001. 97 с.Gerasimov Yu., Karjalainen T. Availability of energy wood resources and delivery costs in the North-West of Russia. Scandinavian Journal of Forestry Research, 2013, vol. 28, no. 7, рр. 689–700.Герасимов Ю.Ю., Соколов А.П., Сюнёв В.С. Optimization of industrial and fuel wood supply chain associated with cut-to-length harvesting // Системы. Методы. Технологии. 2011. № 3(11). C. 118–124.Gerasimov Yu., Karjalainen T. Energy resources of wood in the North-West of Russia. Biomass and Bioenergy, 2011, no. 35, pp. 1655–1662.Суханов Ю.В. Система моделирования лесозаготовок с учетом потребностей биоэнергетики // Вестник Московского государственного университета леса «Лесной Вестник». 2013. № 1. С. 152–157.Gerasimov Yu.Yu., Sokolov A.P., Syunyov V.S. Optimization of the supply chain of business and fuel wood for cut-to-length harvesting. Systems. Methods. Technologies, 2011, no. 3(11), pp. 118–124. (In Russ.)Суханов Ю.В., Герасимов Ю.Ю., Селиверстов А.А., Соколов А.П. Технологические цепочки и системы машин для сбора и переработки древесной биомассы в топливную щепу при сплошнолесосечной заготовке в сортиментах // Системы. Методы. Технологии. 2011. № 4. C. 101–107.Laitila J., Väätäinen K. Freight transport and chipping performance of whole trees and delimbed fuelwood in Finland. Croatian Journal of Forest Engineering, 2012, no. 33(2), pp. 199–210.Шегельман И.Р., Щукин П.О., Морозов М.Н. Место биоэнергетики в топливно-энергетическом балансе лесопромышленного региона // Наука и бизнес: пути развития. 2011. № 6. С. 151–154.Shchegoleva L.V. Methodology for the formation of technological chains, including the production of wood chips for energy purposes. Resources and Technology, 2010, vol. 8, pp. 169–171. (In Russ.)Шукин П.О., Шегельман И.Р., Морозов М.А. Ресурсные вызовы в области региональной биоэнергетики и пути их преодоления // Инженерный вестник Дона. 2012. Т. 20. №. 2.Shchegoleva L.V. The method of alternative technological scheme of timber industry with the use of secondary resources. Resources and Technology, 2005, no. 5, pp. 150–152. (In Russ.)Щеголева Л.В. Задача построения графика работы нескольких передвижных установок // Ученые записки Петрозаводского государственного университета. Биологические науки. 2010. №. 8 (113). С. 93–98.Shchegoleva L.V. The task of constructing a schedule for the operation of several mobile units. Uchenye zapiski Petrozavodskogo gosudarstvennogo universiteta. Biological Sciences, 2010, no. 8 (113), pp. 93–98. (In Russ.)Щеголева Л.В. Метод оптимизации технологической схемы лесопромышленного производства с использованием вторичных ресурсов // Resources and Technology. 2005. №. 5. С. 150–152.Shegelman I.R., Schukin P.O., Morozov M.N. The place of bioenergy in the fuel and energy balance of the timber industry region. Science and business: ways of development, 2011, no. 6, pp. 151–154. (In Russ.)Щеголева Л.В. Методика формирования технологических цепочек, включающих производство щепы энергетического назначения // Resources and Technology. 2010. Т. 8. C. 169–171.Shukin P.O., Shegelman I.R., Morozov M.A. Resource challenges in the field of bioenergetics and ways to solve them. Inzhenerny Bulletin of the Don, 2012, vol. 20, no. 2. (In Russ.)Gerasimov Y., Karjalainen T. Energy wood resources availability and delivery cost in Northwest Russia // Scandinavian Journal of Forest Research. 2013. Vol. 28, no. 7. Р. 689–700.Sukhanov Yu.V. The system for assessing logging taking into account bioenergy. Bulletin of the Moscow University of Forests «Forest Bulletin», 2013, no. 1, pp. 152–157. (In Russ.)Gerasimov Y., Karjalainen T. Energy wood resources in Northwest Russia // Biomass and Bioenergy. 2011. No. 35. P. 1655–1662.Sukhanov Yu.V., Gerasimov Yu.Yu., Seliverstov A.A., Sokolov A.P. Technological chains and systems of machines for the collection and processing of wood biomass into fuel chips during clear-cutting harvesting in assortments. Systems. Methods. Technologies, 2011, no. 4, pp. 101–107. (In Russ.)Laitila J., Väätäinen K. Truck transportation and chipping productivity of whole trees and delimbed energy wood in Finland // Croatian Journal of Forest Engineering. 2012. No. 33(2). P. 199–210.Vasiliev S.B. Equipment and technology for the production of wood chips in the timber industry. Petrozavodsk: PetrSU, 2001. 97 р. (In Russ.)Voronova A., Kunickaya O., Burmistrova D., Storodubtseva T., Chzhan S., Nikiforova V., Shvetsova V., Kalita E. Mobile Chipper scheduling in the production of fuel chips // Mathematical Modelling of Engineering Problems. 2022. Vol. 9, no. 2, P. 425–430.Voronova A., Kunitskaya O., Burmistrova D., Storodubtseva T., Zhang S., Nikiforova V., Shvetsova V., Kalita E. Planning a mobile chipper in the production of fuel chips. Mathematical modeling of engineering problems, 2022. vol. 9, no. 2, pp. 425–430.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.