Энергоемкость прессования древесного сырья при производстве биотоплива

Топливные брикеты из древесного сырья нашли широкое применение в хозяйстве, брикеты являются экологически чистым источником энергии. Технологический процесс их производства включает в себя несколько операций, основные из которых – транспорт, сушка, измельчение и непосредственно брикетирование (прессования) сырья. Современные исследователи изучают вопросы производства топливных брикетов не только из древесных опилок, но и из коры, ветвей, корневой. В этой связи возникает вопрос об оценке показателей эффективности производства биотоплива, включая энергоемкость. Статья посвящена развитию подхода к теоретической оценке затрат энергии на стадии прессования подготовленного древесного сырья. Исследование строится на анализе результатов, полученных ранее в области математического моделирования прессования упрочняющихся древесных материалов. В качестве основы использовано нелинейное уравнение прессования древесного материала, учитывающее увеличение предела пластичности материала брикета. Расчеты в статье выполнены с использованием методов приближенного решения дифференциальных уравнений в системе компьютерной математики Maple. Выполнена оценка энергоемкости и силовых параметров прессования хвойных древесных опилок. Результаты проведенных расчетов показали, что затраты энергии, вызванные прессованием материала брикета, практически линейно связаны с плотностью формируемого брикета. Для получения брикета из хвойных древесных опилок плотностью 1 т/м3 рабочий орган пресса совершает работу ориентировочно 40 кДж; для получения брикета 1,2 т/м3 – ориентировочно 55 кДж. По теоретической оценке, усилие рабочего органа в конце процесса прессования достигает 700 кН (70 тс).

1. Бирман А.Р., Хитров Е.Г., Угрюмов С.А., Власов Ю.Н. Совершенствование производства круглых топливных брикетов из древесных опилок // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2020. № 1. С. 41–46.

2. Власов Ю.Н., Григорьев И.В., Куницкая О.А., Хитров Е.Г. Анализ исследований по тематике прессования древесных отходов // Resources and Technology. 2020. Т. 17. № 2. С. 1–22.

3. Григорьев И.В., Хитров Е.Г., Никифорова А.И., Григорьева О.И., Куницкая О.А. Определение энергоемкости продуктов лесопользования в рамках методики оценки экологической эффективности лесопользования // Вестник Тамбовского университета. Серия: Естественные и технические науки. 2014. Т. 19. № 5. С. 1499–1502.

4. Коршак А.В., Бирман А.Р., Онегин В.И., Хитров Е.Г. Брикетирование опилок на прессах ударного типа // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2011. Вып. 197. С. 175–181.

5. Куницкая О.А., Помигуев А.В., Бурмистрова Д.Д., Тихонов Е.А. Теоретический анализ процесса брикетирования измельченных древесных материалов в условиях лесного терминала // Ремонт. Восстановление. Модернизация. 2021. № 9. С. 25–33.

6. Михеевская М.А., Бурмистрова Д.Д., Стородубцева Т.Н., Швецова В.В., Рябухин П.Б. Теоретическое исследование брикетирования древесных отходов с учетом нелинейного упрочнения сырья // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2022. Вып. 240. С. 175–181.

7. Помигуев А.В., Куницкая О.А., Тихонов Е.А., Чжан С.А. Математическая модель брикетирования измельченных древесных материалов на лесных терминалах // Системы. Методы. Технологии. 2021. № 3(51). С. 129–134.

8. Хитров Е.Г., Власов Ю.Н., Угрюмов С.А. Топливные брикеты из древесных опилок и математическое описание процесса их брикетирования // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2019. № 10. С. 34–40.

9. Чибирев О.В., Куницкая О.А., Григорьев М.Ф. Расчет потребного давления прессования опилок при формировании брикета // Ремонт. Восстановление. Модернизация. 2019. № 2. С. 22-25.

10. Чибирев О.В., Куницкая О.А., Давтян А.Б. Анализ исследований процесса брикетирования отходов лесопереработки на гидравлическом прессовом оборудовании // Resources and Technology. 2019. Т. 16. № 2. С. 97–118.

11. Vlasov Ju., Khitrov E., Khakhina A., Gigorev G., Dmitrieva I. Theoretical effect of moulding speed and processing time on sawdust briquettes density // Soils; Forest ecosystems: 19th International Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM 2019. Conference proceedings. Sophia, 2019. P. 861–868.