Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně

Bakalářská práce – Využití odpadů z pilnice v Radostíně nad Oslavou

Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Lesnická a dřevařská fakulta Ústav základního zpracování dřeva

Využití odpadů z pilnice v Radostíně nad Oslavou. Bakalářská práce

2011/2012 Jiří Štegner, LDF MZLU, UZZD v Brně

Jiří Štegner


Jiří Štegner, LDF MZLU, UZZD v Brně


Prohlášení Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma využití odpadů z pilnice v Radostíně nad Oslavou zpracoval sám a uvedl jsem všechny použité prameny. Souhlasím, aby moje diplomová práce byla zveřejněna v souladu s § 47b Zákona č. 111/1998 Sb., o vysokých školách a uložena v knihovně Mendelovy zemědělské a lesnické univerzity v Brně, zpřístupněna ke studijním účelům ve shodě s Vyhláškou rektora MZLU o archivaci elektronické podoby závěrečných prací. Autor kvalifikační práce se dále zavazuje, že před sepsáním licenční smlouvy o využití autorských práv díla s jinou osobou (subjektem) si vyžádá písemné stanovisko univerzity o tom, že předmětná licenční smlouva není v rozporu s oprávněnými zájmy univerzity a zavazuje se uhradit případný příspěvek na úhradu nákladů spojených se vznikem díla dle řádné kalkulace.

V Brně, dne: 30.4.2012

Podpis studenta:



Poděkování Rád bych poděkoval vedoucímu mé bakalářské práce Ing. Karlu Janákovi, CSc. za odborné vedení, metodickou pomoc a cenné rady, které mi poskytl při zpracování mé bakalářské práce. Také si dovolím poděkovat Panu Ing. Pavlu Poulovi vedoucímu pily Radostín nad Oslavou za umožnění získání cenných údajů, neocenitelných rad a pomoc při jejich zpracování.


Bakalářská práce – Využití odpadů z pilnice v Radostíně nad Oslavou Jméno: Jiří Štegner Název bakalářské práce: Využití odpadů z pilnice v Radostíně nad Oslavou Abstrakt: Práce rozebírá výrobu, technologické uspořádání a z provozních údajů stanovuje strukturu a objemy odpadů a využití pilin pro sušárnu, energetickou náročnost sušárny, nevyužité množství pilin zbylé z výroby řeziva a jejich možné způsoby přetvoření na prodejnější komoditu a možné směry využití odřezků. Klíčová slova:piliny, dřevní odpad, sušárna, zpracování odpadu, pila Radostín nad Oslavou

Autor: Jiří Štegner The title of the bachelor work: Utilization of wastes from sawmill in the Radostín nad Oslavou Abstract: The work analyzes the production, technological organization and of the information provides structure and volumes of waste and the use of sawdust for drying room, its energy demands, the unused amount of sawdust remaining from lumber production and their possible methods for possible conversion into the marketable commodity and possible trends of utilization of scraps. Key words: sawdust, wood waste, drying room, waste treatment, sawmill Radostín nad Oslavou



Obsah 1. ÚVOD

-1-

2. CÍL PRÁCE

-2-

3. METODIKA

-2-

4. VÝROBNÍ CHARAKTERISTIKA

-4-

4.1 Vyráběný sortiment

-11-

4.2 Zastoupení jednotlivých vyráběných sortimentů

-12-

5. KLASIFIKACE A KVANTIFIKACE DŘEVNÍCH ODPADŮ

-14-

5.1 Definice pilin, hoblin a odřezků vycházející z normy ČSN 83 8250

-14-

5.2 Napadení škůdci, plísněmi, hnilobou a cizopasnými rostlinami

-14-

5.3 Obsah nebezpečných látek

-14-

5.4 Množství dřevních odpadů

-15-

5.5 Pravidla pro stanovování objemu sypkých hmot

-15-

5.6 Stanovení vlhkosti

-16-

5.7 Místa vzniku dřevních odpadů

-17-

6. SUŠÁRNY

-19-

6.1 Rozdělení základních typů sušáren

-20-

6.2 Sušárna v provoze

-21-

6.3 Vybavení sušící komory

-22-

6.4 Kotelna

-24-

7. SUŠENÍ

-25-

7.1 Přirozené předsoušení

-25-

7.2 Sortiment rozměrů a druhů sušeného řeziva

-26-

7.3 Proces teplovzdušného sušen

-27-

7.4 Časový sušící řád

-29-

8. SPOTŘEBA PALIVA A ENERGIE SUŠÁRNOU

-30-

8.1 Spotřeba elektrické energie

-30-

8.2 Vysvětlení hlavních pojmů

-31-

8.3 Spotřeba tepla

-31-

8.4 Výpočet získané energie a spotřebované množství pilin

-32-

9. DALŠÍ MOŽNOSTI VYUŽITÍ ODPADU 9.1 Návrh doplnění zařízení 10. DISKUSE


-34-34-37-

Bakalářská práce – Využití odpadů z pilnice v Radostíně nad Oslavou 11. ZÁVĚR

-39-

12. SUMMARY

-41-

13. POUŽITÁ LITERATURA

-42-

14. PŘÍLOHY

-43-



1. ÚVOD Potřeby společnosti se neustále mění a s nimi i možnosti využívání přírodních zdrojů. Výjimkou tedy není ani zpracování dřeva a následné využití vzniklého odpadu. Zatímco v minulosti veškerý odpad sloužil jako otop pro domácnost, dnes se možnosti jeho využití znatelně rozšířily. A to především do oblasti průmyslu, kde je odpad po zpracování kulatiny dále upravován například pro výrobu briket, pelet, aglomerovaného materiálu či je pouze spalován jako palivo v sušících zařízeních. Ačkoli se v dnešní společnosti projevuje snaha o co nejvyšší výtěž, odpad vzniká při každém zpracování kulatiny. Jeho množství však také závisí na mnoha aspektech. Patří mezi ně vybavení pilnice a s tímto související i způsob zpracování. Je třeba však počítat s tím, že kromě pilin vzniká také kusový odpad, který je náročný na skladování. Pro zpracování tohoto druhu odpadu vyplývá například použití štěpkovače nebo jiných dezintegračních zařízení. Je tedy štěpka ekonomicky výhodnější než prodej odřezků? Nelze se však zmiňovat pouze o odpadu. Je třeba vzít v úvahu i řezivo a jeho sušení a použitelné zdroje pro krytí energetických potřeb. S jakým množstvím pilin podnik hospodaří a jakým způsobem je používá nebo by mohl použít? Kolik energie je nutné použít pro vysušení potřebného objemu řeziva? Pro zisk základních informací použitých v práci jsem zvolil malý pilařský podnik v Radostíně nad Oslavou. Zde jsem také získal data pro potřebné výpočty a poroovnání.

1



2. CÍL PRÁCE Cílem mé bakalářské práce je definovat aktuální koncepci provozu, tj. reálný pořez, výtěž, druhy řeziva a množství a kvalita odpadů. Dále jsou zjištěny skutečné možnosti a technologie, které provoz využívá při zpracování řeziva. Kromě různých typů sušáren je popsáno také konkrétní sušící zařízení umístěné v podniku, skutečné množství sušeného řeziva a procentuální vyjádření sušeného sortimentu, výpočet doby trvání jednoho sušícího cyklu a počtu cyklů ročně. Dále se zabývám tím, jaké je potřebné množství pilin, které je dostačující pro tepelné potřeby sušícího zařízení. Práce také přináší možné návrhy využití prozatím nevyužitých odpadů. Pro přehlednost, obsahuje práce potřebné definice odpadů a sušáren a některých zařízení, která jsou spojena s výrobou.

3. METODIKA Pro zhotovení práce je nutné si zvolit postup. To představuje seznámení s podnikem, technologického toku výroby, technickým vybavením a shromáždění potřebných informací pro sestavení práce: 

Charakteristika provozu a jeho výrobního sortimentu



Klasifikace a kvantifikace dřevních odpadů



Současné využití dřevního odpadu pro sušení



Spotřeba energii



Další možnosti využití odpadů



Diskuse

Charakteristika provozu a jeho výrobního sortimentu Seznámení se vlastním podnikem, technologii, sortimentem výroby, zakreslení celkové situace provozu, které upřesní umístění jeho základních částí. Na základě rozboru výroby bude stanoven hlavní respondent výroby, který reprezentuje výtěž a s tím spojené odpady.

2



Klasifikace a kvantifikace dřevních odpadů Tato část práce je výhradně spojená s definicí odpadu jako samotného celku. Je vycházeno z příslušné normy, která definuje vlastnosti, strukturu, složení dřevního odpadu. Množství a možnosti využití dřevního odpadu. V této fázi jsou definována a ukázána místa vzniku odpadů a jejich uložení v prostorách provozu. Stanovení druhů a množství odpadů. Dále je váhovou zkouškou zjištěn aktuální stav vlhkosti spalovaného materiálu.

Současné využití dřevního odpadu pro sušení V tomto místě práce je stručně definováno umělé sušení, přehled hlavních druhů sušáren a vlastní definice používané sušárny s přilehlou kotelnou. Definuje proces sušení pro převládající sušený sortimnet.

Spotřeba energii Určuje kolik tepelné a elektrické energie spotřebovává sušárna a z toho vycházející množství pilin, které spotřebuje a které zůstane.

Další možnosti využití odpadů Určení a navrhnutí možných řešení pro sledovaný prvoz.

Diskuse Porovnání zjištěných hodnot, jejich klady a zápory, možné kolísání objemu odpadů. Na závěr posouzení aktuálního stavu pilnice a využívání odpadů, popř. doporučení možných úprav v rámci podmínek pily v Radostíně nad Oslavou.

4. VÝROBNÍ CHARAKTERISTIKA Pila Radostín nad Oslavou zahájila činnost roku1993 a hospodaří na ploše o rozloze přibližných 13 500 m2 přičemž na celou provozovnu a dvůr podniku připadá asi 1/3 celkové plochy, zbytek připadá na skládku řeziva ležící přes silnici a na které je dlouhodoběji uloženo řezivo. Už od prvopočátku se provoz úzce specializoval na zpracovávání suroviny pro průmyslové, truhlářské, tak stavební užití. V průběhu 3


Bakalářská práce – Využití odpadů z pilnice v Radostíně nad Oslavou činnosti byly do závodu doplňovány stroje a to především zkracovací pila, omítací pila, dopravník kulatiny a v neposlední řadě také sušárna řeziva, která byla doplněna do provozu minulého roku. Došlo také k rozšíření o druhou skládku pilin, ze které je zejména odebíráno palivo pro sušárnu. Pilařský provoz zpracovává 3 000 m3 kulatiny, z toho tvoří asi 95% jehličnatá kulatina. Součástí výrobní kapacity je i sušící komora s průměrným objemem 10m3, při tloušťce 50 mm řeziva na jednu zavážku. Kulatinu podnik dováží vlastním nákladním vozem. Dodavatelem jsou z převážné části Lesy a rybářství Velké Meziříčí, s.r.o., Lesní družstvo obcí Přibyslav a minoritní část tvoří místní dodavatelé. Řezivo je dodáváno tuzemským odběratelům a velmi dobře také funguje místní prodej drobným spotřebitelům a místním firmám v regionu. Je dodáváno jak surové, tak i sušené řezivo. Pilařský provoz se skládá z následujících částí: 

Sklad kulatiny a výřezů



Pilnice



Adjustační prostor



Sklad řeziva



Sklad paliva



Sušárna (viz kapitola 6.2 Sušárna v Provoze)



Kotelna (viz kapitola 6.4 Kotelna)

Dovoz kulatiny je prováděn výhradně po silnici. Vykládka je prováděna pomocí ruky nákladního automobilu a doprava v rámci závodu je prováděna vysokozdvižným vozíkem. V případě převozu většího množství kulatiny z vedlejšího skladu podnik používá zapůjčený kolový nakladač VOLVO LM841. Přejímka Kulatina dopravená do závodu prochází fyzickou kontrolou, kde je podle daných požadavků na řezivo roztříděna, popsána a zkontrolováno dodané množství. Parametry jsou zaznamenány a zkontrolovány s dodacím listem. Účel značení spočívá hlavně v jednotné a přehledné evidenci o stavu a způsobu použití výřezů. Parametry třídění: 4


Bakalářská práce – Využití odpadů z pilnice v Radostíně nad Oslavou 

čepová tloušťka (je měřena na tenčím konci výřezu a je limitujícím faktorem pro zařazování dříví do daného sortimentu)



délka (je nejkratší vzdáleností mezi čely výřezu)



jakost (je jedním z rozhodujících parametrů, který určuje využití jednotlivých částí kmene pro různé způsoby zpracování, je definována hlavně pomocí třídících znaků)



druh dřeviny



kov

Obrázek 1: Značení čel výřezů D- plné označení kulatiny, E- označení délkou a středovou tloušťkou Podnik využívá toto jednoduché značení, přičemž občas zaznamená na vybrané kusy odběratele následného řeziva. Sklad kulatiny a výřezů Uložení kulatiny pro téměř okamžitou spotřebu je provedeno na suché skládce uvnitř objektu. Podklad skládky tvoří vyasfaltovaná plocha. Dlouhodobější skladování nebo větší objemy kulatiny jsou naváženy na přilehlý pozemek. Kulatina je ukládána na provizorní podklady, které jsou tvořeny nevyhovující kulatinou nebo jinými zbytky. Tím je zajištěno potřebné větrání a na kulatinu se nenabaluje zemina. Relativní vlhkost řeziva je udržována na přiměřené úrovni hlavně z důvodu toku řeky v bezprostředním okolí a poloze pod svahem a lesem kde řezivo není po většinu dne vystaveno slunečnímu záření. Pokud možnosti dovolují a není nečekaná odstávka nebo zakázka vyžadující přednostní vyřízení, tak je kulatina zpracovávána kontinuálně a rychle, takže 5


Bakalářská práce – Využití odpadů z pilnice v Radostíně nad Oslavou nedochází k výraznému poškození kulatiny. Viz (Obrázek 1). Poznámka: Areál podniku a suchá skládka je vlevo, přes silnici na pravé straně je pak vidět druhá suchá skládka.

Obrázek 2: Letecký pohled na podnik Pilnice Základ výrobní pilařské technologie tvoří rámové pily G71 německé výroby se světlostí rámu 710 mm a rychloběžná rámová pila G 45 se světlostí rámu 450 mm, (viz. Obr 3). O pohon se stará elektrický motor o výkonech 50 kW u větší a 30 kW u menší rámové pily. Přenos energie zabezpečuje pět klínových řemenů a velký plochý řemen přenášející energii přímo na řemenici rámové pily.

Obrázek 3: Kolejové vozíky s dopravníkem Přísun, nastavení polohy a navedení výřezů do rámových pil zajišťují příčné dopravníky a vstupní kolejové vozíky. Výřezy jsou zavezeny podle dané zakázky a 6


Bakalářská práce – Využití odpadů z pilnice v Radostíně nad Oslavou pokynů mistra na příčný řetězový dopravník jako mezi zásoba, pro plynulejší chod zařízení rámové pily. Předák rámové pily provádí dávkování jednotlivých výřezů, polohování a navádění do řezu. Při pořezu deskového řeziva je řezivo odváženo na omítací zařízení. Při dvojitém pořezu jsou prismy opět zavezeny na vstup do rámové pily.

Obrázek 4: Rámová pila G45 Adjustace Po omítání nebo přímo po pořezu mají pracovníci za úkol provádět adjustaci tj. jakostní ohodnocení a zatřídění daného řeziva dle smluvených norem, případné vykrácení konců řeziva, vykrácení vad na zkracovací kotoučové pile. Jednotlivé kusy jsou následně zatřiďovány do jednotlivých hrání, zapáskovány, popsány a odvezeny do skladu řeziva nebo přímo do sušárny.

7



Obrázek 5: Omítací zařízení s dvoukotoučovou pilou a zkracovací pila Veškeré operace (pokud si zákazník vyžádá pořez na ostro, dvojitý pořez, prismování nebo chce, aby řezivo bylo omítnuto, či neomítnuto) jsou závislé na přání zákazníka tzn., že technologický tok zpracovávané suroviny může být odlišný od popsaného postupu. Sklad řeziva Sklad řeziva je umístěn podél silnice, je zastřešen ale ze tří stran otevřen pohybu vzduchu a zbylé dvě strany jsou pro manipulaci s řezivem. Ukládá se do něj veškeré deskové řezivo, které není po zpracování odváženo zákazníkem.

Obrázek 6: Sklad deskového řeziva

8


Bakalářská práce – Využití odpadů z pilnice v Radostíně nad Oslavou Sklad paliva Denně je vyprodukováno určité množství odpadů. Odpady ve formě zbytků jsou celkem pravidelně odváženy spotřebiteli, ale množství pilin je třeba někde skladovat. Pravidelnost vyvážení je přibližně 1 týdně. Za 1 týden vznikne 9,5 m3 odpadu ve formě zbytků a 7,7 m3 odpadu ve formě pilin. Hlavní účel skladování pilin tkví ve snížení jejich vlhkosti a tím zlepšení jejich vlastností jako paliva. Skládka pilin Piliny, které vznikají při pořezu, jsou z čási používány na topení a jsou skladovány v hlavní oboustranně otevřené hale o velikosti 30x5 metrů. Druhá hala u malé rámové pily slouží také jako sklad pilin a její velikost činí přibližně 12x10 metrů.

Obrázek 7: Skládka pilin Skládka odřezků Odřezky, krajinky a další drobný odpad (pokud je možné jej zarovnat do balíku) jsou ihned po vyjetí z rámové pily rovnány na vozík a po vyrovnání plného vozíku je balík zapáskován a odvezen ven na malou skládku uvnitř dvora před budovu. Vzhledem k relativně malému množství tohoto odpadu a pravidelné expedice zákazníkům, postačuje skládce relativně malý prostor.

9



Obrázek 8: Skládka odřezků Expedice odpadů Je organizována dle zaplnění a možnosti odběratelů. Nakládka je prováděna smykem řízeným nakladačem UNC 061. Skládka odřezků je vyvážena podle aktuální poptávky zákazníků. Skládka pilin je vyvážena pravidelně do zásobníku kotle pro sušárnu a zbytek je prodáván.

Obrázek 9: Smykem řízený nakladač UNC 061 Nutno podotknout, že provoz je velmi malý a veškeré dílčí manipulace jsou prováděny ručně nebo strojními zařízeními podle daných podmínek. Podnik postrádá odkorňovací zařízení. Naproti tomu vlastní brusírnu nástrojů, díky níž šetří nemalé prostředky na broušení. Expedice řeziva ze závodu je prováděna kamionovou dopravou nebo odvozem soukromých osob z objektu.

10


Bakalářská práce – Využití odpadů z pilnice v Radostíně nad Oslavou Prostorové uspořádání objektu

Obrázek 10: Prostorové uspořádání provozu

4.1 Vyráběný sortiment Rámové pily zpracovávají kulatinu do průměru 450 (710) mm a délky do 14 (12) metrů. Pila vyrábí všechny základní druhy řeziva (deskové, hraněné, polohraněné) a to jak omítané tak neomítané. Vedlejším produktem jsou piliny a krajinky. Piliny jsou používány jako otop pro sušárnu a zbytek je prodáván zájemcům. Krajiny jsou prodávány jako palivo. Kulatina je dodávána do provozu v délkách od 4 až do 14metrů a následně je přizpůsobena požadavkům pilnice. Převážné zastoupení tvoří jehličnatá kulatina, listnatá není zpracovávaná a skladovaná ve větším množství.

11



4.2 Zastoupení jednotlivých vyráběných sortimentů 1. středové řezivo: 

tloušťky 20 až 100 mm



šířky minimálně 100 mm



hranoly - tloušťka/šířka- 50/50 – 180/220 mm



délky

- jehličnaté 3 – 6 m -listnaté 2 – 5 m -hranoly maximálně 14 m

2. boční řezivo: 

tloušťky 18, 22, 24 a 27 mm



šířky 80 a více mm



délky

- jehličnaté - 2 – 6 m -listnaté - 2 – 5 m



kratina do 2 m

3. střešní latě: 

profily 24x50, 30x50, 35x50, 40x60, 50x50, 50x80 mm



na přání možnost i jiných rozměrů



délky 3 až 5 m

4. odpad: 

piliny



kusový odpad

Hlavní zastoupení zpracovávaného sortimentu tvoří: (jde o dlouhodobé pozorování ze strany majitele provozu) 

středové řezivo tl. 45-55mm

35%



boční řezivo tl. 23-27 mm

30% 12



hranoly různých rozměrů

10%



ostatní druhy

25%

Z výchozích převládajících sortimentů vychází průměrná výtěž 

středového řeziva

43%



bočního řeziva

25%



piliny

13%



odřezky

16%



ztráty

3%

kůra je navíc a tvoří 5-10%

Obrázek 11: Příkladové pořezové schéma

13



5. KLASIFIKACE A KVANTIFIKACE DŘEVNÍCH ODPADŮ V následující kapitole jsou popsány metody hodnocení dřevních odpadů, skutečné množství odpadu z pořezu dvěma rámovými pilami a zjištěná vlhkost vzorku pilin z druhé skládky hmotnostní zkouškou

5.1 Definice pilin, hoblin a odřezků vycházející z normy ČSN 83 8250 Piliny, hobliny a odřezky vznikají při primárním zpracování dřeva (manipulace, pořez na manipulačním skladě, následné opracování řeziva. Jsou zahrnuty všechny dostupné jehličnaté a listnaté dřeviny. Kůra je dovolenou příměsí ale pouze do limitu 10%. Obsah vody je přímo závislý na obsahu vody ve výchozí surovině. Tabulka 1:Geometrické vlastnosti druhů odpadů Druh částice

Velikost (měří se nejdelší rozměr) v mm

Piliny

1-10

Hobliny

10-50

Odřezky dřeva

50-200

5.2 Napadení škůdci, plísněmi, hnilobou a cizopasnými rostlinami Podíl hmyzu, hub, parazitních rostlin, poškození ptactvem a živočichy na pilinách, hoblinách a odřezcích poškozeného dřeva může být součástí výrobku a není omezen.

5.3 Obsah nebezpečných látek Příměs nebezpečných látek, barev, laků, lepidel, popř. ropných látek v pilinách, hoblinách a odřezcích určených pro spalování, musí být nulová. Nesmí být spalovány piliny, hobliny a odřezky dřeva z třískových desek, dřeva ošetřená impregnačními látkami, barvami a laky, anebo dřeva, která při výrobním procesu nebo skladování přišla s těmito látkami do styku.

14



5.4 Množství dřevních odpadů Na pile vznikají dva druhy odpadů. Piliny, drobný kusový odpad a odřezky vznikající při pořezu. Každý odpad má jiné využití i vlastní objem. Z údajů o výrobě z předešlého období vyplývá průměrná výtěž 68% (středové 43 a boční 25). Samozřejmě se změnou řezaného sortimentu a velikosti kulatiny se výtěž mění v řádu několika procentních bodů. Množství odpadu ve formě pilin je cca 13%. Množství odpadu ve formě odřezků a různých zbytků činí přibližně 16%. A k tomu lze přiřadit 8-10% kůry. V přehledné tabulce (Tab. 2) jsou rozepsány jednotlivé produkty výroby, jejich procentuální zastoupení a určení množství v závislosti na čase. Hodnoty vycházejí z minulého období. 1 den: 1 směna po 350 minutách (5,8 hodiny) 1 měsíc: průměrně 20 pracovních dní 1 rok: 242 pracovních dní Tabulka 2:Množství vytvářených produktů v čase % Pořez (m3)

1 den

1 měsíc

1 rok

11,9

250

3000

Řezivo (m3)

68

8,1

170

2040

Kusový odpad (m3)

16

1,9

40

480

Piliny (m3)

13

1,55

32,5

390

Ztráty (m3)

3

0,36

7,5

90

5.5 Pravidla pro stanovování objemu sypkých hmot Objem dezintegrovaného dříví nebo jiných sypkých hmot se udává v prostorových mírách (PRM) a vypočte se dle vzorce pro výpočet objemu kvádru: V=š x l x v

15


Bakalářská práce – Využití odpadů z pilnice v Radostíně nad Oslavou Takto vypočtený objem v PRM se převede pomocí převodních čísel stanovených dohodou mezi dodavatelem a odběratelem na objem v m3 bez kůry s přesností na 0,01. Příklady převodních čísel některých druhů suroviny. 1prm pilařské odřezky vázané

0,50-0,65 m3

1prm piliny volně sypané

0,30-0,36 m3

1prm štěpka sypaná

0,30-0,40 m3

5.6 Stanovení vlhkosti Pravidla pro stanovování vlhkosti hmotnostní zkouškou. Sušina analytického vzorku se určuje z hmotnosti vzorku v čerstvém stavu a hmotnosti vzorku v suchém stavu. Proces sušení probíhá za normálního atmosférického tlaku a trvá minimálně 10 hodin nebo tak dlouho, dokud je úbytek hmotnosti mezi měřeními stěží měřitelný. Teplota je udržována na 105°C ±2°C. Ihned po vysušení se vzorek po stanovení sušiny opět zváží. Minimální hmotnost zkoušeného vzorku činí 200 g. Hodnota sušiny je pak vyjádření podílu hmotnosti vzorku v suchém stavu a hmotnosti vzorku v čerstvém stavu. V tabulce jsou uvedeny zjištěné hodnoty během hmotnostní zkoušky. Tabulka 3: Hmotnostní úbytek sušeného vzorku Hmotnost vzorku (g)

Čas (Σh)

279

0

268

1

255

3

247

6

226

17

219

23

215

28

16


Bakalářská práce – Využití odpadů z pilnice v Radostíně nad Oslavou wr= wr= Z naměřených hodnot, následně spočítaných podle vzorce pro relativní vlhkost vychází vlhkost přibližně 30%. Vlhkost odpadu se může lišit podle řezaného sortimentu místních klimatických podmínek a době uložení na skládce. Skládka pilin je průběžně obměňována. Jeden cyklus trvá přibližně 4 měsíce. Během této doby dojde k razantnímu snížení vlhkosti odpadu, který je používán jako palivo do kotle v sušárně řeziva.

5.7 Místa vzniku dřevních odpadů Piliny jsou odpadem při řezání na pilnici jednak rámovými pilami a omítacím strojem, tak i drobnými druhotnými stroji, jako je třeba zkracovací či motorová pila. S pilinami se obchoduje v prostorových metrech (prm). Aktuální cena: 1 prm = 0,33 m3 = 150 Kč Tabulka 4: Množství pilin a prodejní cena Piliny

1 den

1 měsíc

1 rok

Objem (m3)

1,55

32,5

390

Objem (PRM)

5,1

107,25

1 287

Prodejní cena (Kč)

765

16 087

193 050

Obrázek 12: Piliny 17


Bakalářská práce – Využití odpadů z pilnice v Radostíně nad Oslavou Kusový odpad a odřezky jsou rovněž produktem při pořezu rámovou pilou a úpravou omítacím zařízením. Jde především o odpad: 

prkna maximální šíře 120 mm a max. délky 1 metr



krajinky jakékoliv



hranolky, kratší 1 metr, deskové řezivo, odřezky,



kořenové náběhy Celkově tento druh odpadu je vhodný pro prodej drobným spotřebitelům, hlavně

na otop nebo pro firmy, jež se zabývají výrobou dřevotřískových desek. S odřezky se též obchoduje v prostorových metrech (PRM). Aktuální cena: 1 PRM = 0,33 m3 = 150 Kč Tabulka 5: Množství kusového odpadu a prodejní cena Kusový odpad

1 den

1 měsíc

1 rok

Objem (m3)

1,9

40

480

Objem (PRM)

6,3

132

1 584


945

19 800

237 600

Obrázek 13: Kusový odpad

18



6. SUŠÁRNY Provoz využívá vlastní odpady pro výrobu tepla, které je následně používáno pro sušení řeziva v komorové sušárně. Na úvod uvedu základní koncepce nejpoužívanějších typů sušáren. Nadále je rozvedení používané sušárny o její vlastní konstrukci a vybavení a nedílnou součástí je i kotelna, ze které vychází sušící zařízení.

6.1 Rozdělení základních typů sušáren Hlavní používané typy sušáren. Slouží především k objasnění základních principů fungování.

Komorové sušárny 

Sublimační

– 30 (– 40) oC



Nízkoteplotní

0 až 40 (50) oC



Teplovzdušné

40 (50) až 100 oC



Vysokoteplotní

100 až 130 oC

Velice zjednodušeně lze říci, že tyto 4 druhy sušáren pracují na stejné konstrukci. Rozdíl je pouze v používané teplotě, a tím v možnosti nasytit vzduch párou. (nižší teplota= delší doba sušení). Průměrná spotřeba vzduchu na 1m3 řeziva při rychlosti vzduchu 1,5 m.s-1 je asi 1000 m3 za hodinu.

Obrázek 14: Komorová sušárna

19



Kondensační sušárny Jsou modifikací nízkoteplotního sušení řeziva při normálním atmosférickém tlaku vzduchu založena na principu ochlazování sušícího prostředí na rosný bod. Kondenzací vzdušné vlhkosti na chladné části tepelného čerpadla je využíváno teplo, které by jinak odcházelo s vlhkým vzduchem z komory sušárny. Teploty sušícího prostředí jsou poměrně nízké, plus 50°C. Zdrojem tepla je tepelné čerpadlo

Vakuové sušárny Vakuové sušení řeziva je založeno na vytvoření podtlaku (hrubé vakuum),(30 až 80 kPa) v bezprostředním okolí vysoušeného řeziva. Základ tvoří hermeticky uzavřená nádoba (komora), ve které je uloženo vysoušené řezivo. 

Difúze (pohyb) vlhkosti dřevem je potom 2 až 5- krát vyšší.



Čas sušení je vzhledem k teplovzdušným suškám až 6-ti násobně kratší.



Teplota sušícího prostředí se pohybuje okolo 40 až 60oC.



Doporučuje se pro sušení tvrdých dřev a dřev větší tloušťky.

Dielektrické sušárny Dielektrický ohřev je založen na transformaci energie střídavého elektromagnetického pole na tepelnou energii v dielektrických materiálech. Teploty se pohybují v rozsahu od nižších až po teploty okolo 100 a více °C. dielektrický ohřev zahrnuje: 

mikrovlnný (MV) ohřev



vysokofrekvenční ohřev (VF)

Tunelové sušárny Tunelové sušárny řeziva jsou vhodné pro velká množství dřeva jednoho druhu, rozměru a počátečních parametrů. Plnění a vyprazdňování se na rozdíl od běžných sušáren uskutečňuje v kontinuálně (v taktech). Vzniklá kvalita je horší, zejména pro stavebně truhlářské výrobky a dřevostavby. 20



6.2 Sušárna v provoze Sušárna patří do skupiny komorových teplovzdušných sušáren s teplotou prostředí 50- 100°C. •

Sušení probíhá v tepelně izolované komoře při teplotách, které odpovídajících

danému sušícímu řádu, který je daný druhem řeziva. •

Přenos tepla je uskutečňován konvekcí (prouděním) sušícího prostředí mezi

jednotlivými vrstvami řeziva. •

Sušícím prostředím je vzduch o určité teplotě, relativní vlhkosti a rychlosti.

•

Pohyb vzduchu zabezpečují ventilátory a jeho ohřev radiátory. Sušárna je umístěna v budově v areálu. Ve vedlejší místnosti je kotelna spalující

piliny a před kotelnou je v další místnosti vybudován zásobník na palivo. Doprava paliva je zabezpečena šnekovým dopravníkem. Zavážka sušárny je umisťována vysokozdvižným vozíkem na kolejový vozík a následně zavezena do sušárny. Sušárna je atypická. Byla sestavena od více dodavatelů a zabudována do objektu. Objem sušárny při zavezení deskovým řezivem o tloušťce 50 mm činí přibližně 10 m3 řeziva. Základní konstrukce je vychází z čelního zavážení dvou hrání pomocí dvou kolejových vozíků, na kterých jsou přesně uloženy hráně řeziva. Komora je celohliníkové konstrukce s tepelnou izolací a s tepelným odporem 2.9 m2K/W. Komora je osazena dvoukřídlými dveřmi. V zadní části sušící komory je umístěn energetický blok, ve kterém jsou instalovány 2 axiální ventilátory, 2 vyhřívací výměníky a vzduchotechnika automatického odvětrání komory. V komoře je dvěma ventilátory zajištěno vhodné nucené horizontální proudění, které výrazně podporuje rovnoměrné a plynulé sušení řeziva. Na povrch zadní stěny komory je vyvedeno napojení topné a studené vody, vnitřní el. rozvody a propojení měřících a regulačních prvků je na boční stěně. Pro zavážení řeziva jsou do sušárny zavedeny koleje se dvěma vozíky o délce 4 metry. Koleje před sušárnou mají délku 5 m. Na jeden kolejový vozík je možné naložit hráň řeziva o rozměru: délka 4 m, šířka 1,2 m, výška 2,1m. Uložení kolejiště uvnitř

21


Bakalářská práce – Využití odpadů z pilnice v Radostíně nad Oslavou komor je konstrukčně vyřešeno tak, aby bylo možné podlahu v sušárně tepelně odizolovat, čímž se citelně sníží kondenzování vody na podlaze a tepelné ztráty. Základní rozměry vnitřní: 

výška-2500 mm



šířka- 3500 mm



šířka otvoru pro zavezení- 2700 mm



délka- 4100 mm



šířka kolejového vozíku- 1200 mm


6.3 Vybavení sušící komory Podává přehledně standardní vybavení komorové sušárny. Měření vlhkosti sušeného dřeva Dvě základní veličiny sušícího vzduchu (teplota a relativní vlhkost) jsou měřeny v sušícím prostoru komory. V komoře je v průběhu sušení měřena vlhkost dřeva pomocí odporových sond. Napojení těchto sond na řídicí systém je provedeno prostřednictvím kabelů svedených do svorkovnice. Počet je minimálně 2.

22



Obrázek 16: Sonda na měření vlhkosti Výměník tepla Teplosměnný výměník hliník, dvouřadé provedení, výkon 35 kW, celkové rozměry: délka 1830, výška 750, hloubka 110 mm zajišťuje přenos veškeré tepelné energie dodané kotlem.

Obrázek 17: Výměník tepla Měření teploty a vlhkosti vzduchu Programovatelný snímač relativní vlhkosti, teploty a rosného bodu. Snímač je určen pro měření okolní teploty a relativní vlhkosti vzduchu. Teplota rosného bodu je vypočtena z těchto naměřených veličin. Naměřené a vypočtené hodnoty jsou zobrazovány na dvouřádkovém LCD displeji. Displej může být v případě potřeby zcela vypnut.

23



Obrázek 18: Psychrometr Řídící jednotka Kompaktní rozměry, alfanumerická klávesnice, grafický LCD displej, 2 sériové porty. Představuje hlavní hardware pro řízení procesu sušení. Je umístěn vně komory. Jednotka obsahuje předprogramované sušící cykly, do kterých je možné zasahovat.

Obrázek 19:Řídící jednotka

6.4 KOTELNA Kotelna tvoří technologický základ pro vlastní sušárnu, poskytuje výchozí informace týkající se druhu použitelného paliva a kotle z čehož se zjišťují hodnoty pro spotřebu paliva. Je umístěna ve vedlejší místnosti hned vedle sušárny. S kotelnou je šnekovým dopravníkem spojený zásobník paliva. Šnek dopravuje palivo do násypky, která průběžně doplňuje kotel. Základ kotelny tvoří teplovodní kotel G 50 spalující dřevní odpady. Veškeré další informace spojené s kotlem jsou obsaženy v následující tabulce. 24


Bakalářská práce – Využití odpadů z pilnice v Radostíně nad Oslavou Tabulka 6: Technické údaje kotle

Obrázek 20: Vlastní kotel s násypkou

7. SUŠENÍ Kapitola určuje a vysvětluje způsob sušení pro sušící zařízení a vyjadřuje skutečné množství, sušené sortimenty a postup sušení. Do sušení lze také zahrnout zdroj tepelné energie, v tomto případě kotelnu na tuhá paliva. Proces umělého sušení byl vypočten podle normy ON 49 0651Umělé sušení řeziva. ÚNM Praha 1989

7.1 Přirozené předsoušení Podnik využívá přirozeného předsoušení, především z důvodu snížení relativní vlhkosti před sušícím cyklem. Přirozeným předsoušením se rozumí:

25



uskladňování čerstvého řeziva nebo přířezů na volném prostranství, případně pod vzdušnými kůlnami, podle určitých pravidel a zásad tak, aby nedošlo k poškození skladovaného materiálu.



snižování vlhkosti skladovaného materiálu



úprava hráně musí být přesná, hlavně z důvodu bezproblémového zavezení do sušárny. Tzn.

-hráň nesmí být větší, než jsou maximální povolené rozměry -prokladky nesmí být kratší než je šířka hráně, ale zároveň nesmí přesahovat dovolenou šířku.

Je dobré předsoušet: 

kvalitní listnaté řezivo



jehličnaté řezivo velkých dimenzí

Přirozeným předsušováním významně klesá relativní vlhkost v sušeném materiálu. Ovšem doba předsoušení se pohybuje v řádu několika málo týdnů, takže rozložení vlhkosti v průřezu je nerovnoměrné. V sušícím řádu se definuje předsoušené řezivo o jeden vlhkostní stupeň výše. Ale vzhledem k výraznému snížení volné vody je celý sušící cyklus mnohem rychlejší.

7.2 Sortiment rozměrů a druhů sušeného řeziva Vzhledem k velikosti sušící komory lze sušit délky do 4 metrů. 1. středové řezivo: 

tloušťky 20 až 100 mm



šířky minimálně 100 mm

2. boční řezivo: 

tloušťky 18, 22, 24 a 27 mm



šířky 80 a více mm

3. střešní latě: 

profily 24x50, 30x50, 35x50, 40x60, 50x50, 50x80 mm



na přání možnost i jiných rozměrů

26


Bakalářská práce – Využití odpadů z pilnice v Radostíně nad Oslavou Podle požadavků trhu a zákazníků se mění v průběhu roku převažující zastoupení vysoušeného sortimentu. Vzhledem k omezení délky sušeného materiálu nelze sušit jakékoli řezivo delších rozměrů. Z tohoto omezení plyne, že se nesuší hranoly ani prismy. Podle zkušeností provozovatele převládá v sušeném sortimentu smrk a borovice

buk, dub

tl. 45- 55 mm

50 %

tl. 25- 27 mm

30 %

tl. 45 mm

10 %

tl. 25mm

10 %

Počáteční vlhkost je rozdílná. Má na ni vliv jednak roční období, lokalita, doba a způsob uskladnění kulatiny. Pokud jsou vhodné podmínky, tak podnik využívá přirozeného předsušení na dvoře. Konečná vlhkost vysoušení je upravována na 8-10 % relativní vlhkosti.

7.3 Proces teplovzdušného sušení Ohřev Při ohřevu se teplota sušícího prostředí zvýší na teplotu odpovídající vlhkostnímu stupni podle průměrné počáteční vlhkosti řeziva a zvoleného sušícího řádu. Na 1cm tloušťky řeziva připadá při konvekčním ohřevu v teplovzdušné sušárně přibližně 1 hodina na ohřevu. Pokud by bylo dřevo zmrzlé, bylo by nutné plánovat dvojnásobný čas na ohřev řeziva.

To = 45.0,1 To = 4,5 hod Vlastní sušení Při vlastním sušení dochází ke snižování vlhkosti dřeva z počáteční na konečnou. (následuje po fázi ohřevu) Při vlastním sušení se změny prostředí řídí podle: –

vlhkosti sušících vzorků (vlhkostní sušící řády) nebo 27


Bakalářská práce – Využití odpadů z pilnice v Radostíně nad Oslavou –

času, dle tabulek (časové sušící řády – čas, po který se udržuje předepsaná

teplota a psychrometrický rozdíl). K- součin opravných součinitelů K= kd . km . kt . kv . kr . kp (jednotlivé opr. součinitele viz tabulky v normě) kd – součinitel dřeviny

1,0

km – součinitel tvrdosti sušení

1,1

kt – součinitel teploty sušícího prostředí

1,0

kv – součinitel rychlosti proudění vzduchu

0,89

kr – součinitel rozměrů materiálu

1,0

kp – součinitel provozu sušení podle směnnosti

1,0

K=1*1,1* 1*0,89*1*1=0,979 (pro teploty do 80 oC) Vyjádřený koeficient K=0,979 vyjadřuje hodnotu, kterou jsou opraveny základní časy během sušení. Konečné ošetření Je hydrotermická úprava dřeva zpravidla následující po vlastním sušení, která slouží k vyrovnání konečné vlhkosti, vlhkostního spádu a odstranění nebo zmírnění zbytkových napětí v jeho struktuře. 

Egalizace dřeva – Hydrotermická úprava dřeva umožňující vyrovnání konečné

vlhkosti mezi jednotlivými kusy řeziva. 

Zlahodnění dřeva – Hydrotermická úprava dřeva umožňující eliminaci nebo

odstranění vnitřních napětí ve struktuře dřeva. Tko = 8 hod Ochlazení Tento čas se rovná přibližně času ohřevu. Rozdíl mezi teplotou vyvezeného řeziva a teplotou prostředí by však neměl být větší jak 30oC!. Toch = 45.0,1= 4,5 hod Klimatizace (aklimatizace) dřeva 28


Bakalářská práce – Využití odpadů z pilnice v Radostíně nad Oslavou Je vyrovnání a udržování vlhkosti dřeva na požadované hodnotě – rovnovážné vlhkosti dřeva (RVD), která odpovídá požadovaným podmínkám při zpracování nebo dalším užívání dřeva. Doba klimatizace je pro jehličnaté řezivo 24 hodin, pro listnaté 48 hodin a začíná po vyvezení hráně ze sušárny.

7.4 Časový sušící řád Řezivo SM tl. 45 mm Tabulka 7: Časový sušící řád pro nejsušenější řezivo Vlastní

Vlhkostní

Ts

Tm

Pr.

T´´

T

sušení

stupně %

°C

°C

°C

hod

hod

Ohřev

-----------

50

46

4

-

4,5

Vlastní sušení

nad 60

50

46

4

-

4,5

60-40

50

46

4

15

14,7

40-30

60

55

5

11

10,8

30-25

60

54

6

6,5

6,4

25-20

60

52

8

6,5

6,4

20-15

70

57

13

10

9,8

15-10

80

61

19

13,5

13,2

10-8

80

55

25

7,5

7,3

KO- egalizace

-

-

-

-

-

-

KO- zlahodnění

8

80

75

5

-

8

Ochlazení

8

-

-

-

-

4,5

Čas celkem

90,1 hodin (3,75 dne)

Doba sušení jedné vsázky potrvá 90,1 hodin. Zjištění množství hodin při zahrnutí údajů o procentuálním zastoupení nejčastěji sušeného sortimentu. Sušený sortiment byl předsušen na volném prostranství. 29


Bakalářská práce – Využití odpadů z pilnice v Radostíně nad Oslavou Tabulka 8: Skutečná doba sušení dřevina

Procentuální zastoupení

Čas sušení jedné vsázky (h)

SM 45 mm

50

90

SM 25 mm

30

42

BK (DB) 45 mm

10

276

BK (DB) 25 mm

10

128

Průměrná doba

98,5

Vypočtený výsledek reprezentuje průměrný čas sušení, který činí 98,5 hodiny. Interval pro manipulaci s řezivem od ukončení po začátek nového cyklu trvá dle zkušeností průměrně 4 hodiny. Zařízení pracuje ve 3 směnném provozu s využitím sobot a neděl. Tímto způsobem sušení, vychází využití času na přibližných 7400 hodin/rok, což představuje celkově 44 týdnů. Počet sušících cyklů za rok pak bude:

Při průměrném objemu zavezeného řeziva 10m3/cyklus se jedná o roční sušící kapacitu: V=10x72=720 m3/rok

8. SPOTŘEBA PALIVA A ENERGIE SUŠÁRNOU 8.1 Spotřeba elektrické energie Max. el. příkon sušárny jsou 3 kW pro dva axiální ventilátory o příkonu 2x1,5 kW a 0,81 pro zařízení na spalování dřevního odpadu. Spotřeba na cyklus: Sc=3,81x98,5=375,3 kWh/cyklus 30


Bakalářská práce – Využití odpadů z pilnice v Radostíně nad Oslavou Spotřeba elektrické energie za rok: Sr=375,3x72=27 020 kWh/rok

8.2 Vysvětlení hlavních pojmů Spalné teplo Je množství tepla, které se vyvine dokonalým spálením jednotkového množství (kg, m3) paliva, jestliže se spaliny ochladí na původní teplotu paliva a voda po spálení zůstane v kapalném stavu. Udává se v kJ nebo MJ na 1 kg nebo na m3 paliva. Výhřevnost Je množství tepla, které vznikne dokonalým spálením jednotkového množství (kg, m3) jestliže se spaliny ochladí na teplotu paliva a voda po spálení zůstane v plynném stavu. Udává se v kJ nebo MJ na 1 kg nebo na m3 paliva. Palivo (odpad) Je schopné samostatného hoření pouze v případě, že obsahuje dostatečný podíl hořlaviny. Pokud však významně roste podíl nespalitelných součástí paliva, tedy popela a vlhkosti na úkor hořlaviny, není takové palivo již schopné dodávat potřebné množství tepla nebo již není schopné vlastního hoření. Teplo uvolněné hořlavinou je nedostatečné k odpaření vlhkosti paliva a k ohřátí popelovin na spalovací teplotu.

8.3 Spotřeba tepla Vzhledem k obtížnosti a technické náročnosti zjišťování spotřeby tepla pro danou sušárnu pomocí měřících zařízení nebo pomocí výpočetních metod jsem zvolil pouze určení spotřeby tepla pomocí spotřebovaného množství paliva. Spotřeba tepla danou sušárnou je od výrobce udávána v průměru 1,1 GJ na 1m3 sušeného řeziva. Spotřeba tepla za minulé období na jednu průměrnou zavážku činila přibližně 9,519 GJ energie. Tento údaj je pouze orientační a vychází opět z průměrných loňských hodnot.

31


Bakalářská práce – Využití odpadů z pilnice v Radostíně nad Oslavou Spotřeba paliva kolísá. Nicméně v průměru se množství spáleného odpadu pohybuje v intervalu od 55 000 do 60 000 kg za rok. Zjištění získané energie z paliva je v následující kapitole. Například při sušení jehličnatého deskového řeziva využívá kotel 100% své kapacity přibližně po desetinu času a zbytek času pracuje na poloviční výkon, tak při sušení listnatého řeziva, kdy doba sušení výrazně stoupá, je nejvyšší spotřeba opět pouze na počátku, kdy dochází hlavně k ohřevu veškerého vybavení a hráně řeziva s vodou a potom dochází jen k udržování sušících podmínek přibližně polovinou tepelného výkonu. Množství spotřebovávaného tepla hlavně ovlivňují tyto aspekty: 

druh zavážky



počáteční a konečná vlhkost



tloušťka sušeného sortimentu



konstrukce, velikost a tepelný odpor sušící komory



množství vyměňovaného vzduchu



aktuální klimatické podmínky

8.4 Výpočet získané energie a spotřebovaného množství pilin Vychází ze zkušeností, technických údajů kotle a paliva a skutečných hodnot dosahovaných v minulém období.

Výkon kotle P= 50 kW Účinnost kotle ῃk= 86 % Výhřevnost piliny při 30 % vlhkosti Qi=12,2 MJ/kg Výpočet spotřeby paliva kotlem. ῃ

32


Bakalářská práce – Využití odpadů z pilnice v Radostíně nad Oslavou 0,004765kg/skg/h Kotel spotřebovává při plném zatížení 17,1 kg/h při relativní vlhkosti 30%. Celková doba sušení 98,5 hodiny je rozdělena na 7,5 hodiny, kdy probíhá ohřev a 86 hodin, kdy probíhá vlastní sušení. Zbylých 5 hodin připadá na ochlazování, tj. kdy již není dodáván tepelný výkon. Celková spotřeba paliva na sušící cyklus: mc=to* m+ts* m/2 kg mc=7,5*17+86*8=815,5 kg Energetický zisk ze spáleného paliva e= Qi *mcMJ e= 12,2 *855,5=9949,1 MJ= 9,95 GJ energie Počet cyklů za rok n=72 Odhadovaná spotřeba paliva sušárnou za rok C=mc*n kg C=815,5*72=58 716 kg hustota smrkového dřeva ρ=460 kg/m3 Roční zásoba pilin c1=390 m3 Celková hmotnost pilin vyprodukovaných za 1 rok mz= c1* ρkg mz =390*460 =179 400 kg Množství pilin, které zůstane po odpočtu na sušárnu Z= mz -C kg Z=179 400-58 716 =120 684 kg 33


Bakalářská práce – Využití odpadů z pilnice v Radostíně nad Oslavou Zůstatek procent O=120 684/ 179 400* 100= 67% Z výpočtů vyplývá, že podniku stále zůstává z odpadů ve formě pilin 67% což znamená, že spotřebuje pro přidruženou výrobu sušeného řeziva přibližně 33% z vyprodukovaných pilin.

9. DALŠÍ MOŽNOSTI VYUŽITÍ ODPADU 9.1 Návrh doplnění zařízení Vzhledem k velkému množství odpadu ve formě kusového odpadu by bylo na místě doplnit technologii o štěpkovací stroj. Ten by vzhledem k neustále se měnícímu zájmu o kusový odpad a možnému momentovému nezájmu vytvořil další možnost jak prodávat surovinu na trhu. Jako návrh bych uvedl štěpkovací stroj ESCHLBOCK bobr 3, nebo podobný ekvivalent. Vzhledem k faktu, že podnik vlastní traktor PROXIMA 7440, který disponuje dostatečným výkonem je tato volba na místě. Stroj dokáže dezintegrovat materiál do tloušťky 12 cm, čímž by bylo možné použít většinu kusového odpadu a vytvořit mnohem žádanější a prodejnější palivo. Dalším hlediskem by bylo použití pro krytí vlastních energetických nároků. Aktuální cena: 1 PRM = 0,37 m3 = 350 Kč Tabulka 9: Množství využitelných štěpek a prodejní cena 1rok Kusový odpad (m3)

480

Štěpka při využití 90% kus. odpadu

432

Objem (PRM)

1 175


411 250

Tímto způsobem by bylo možné přiměřeně využít kusový odpad, čímž by vznikl hrubý zisk cca 411 000 Kč naproti 237 000 při prodeji zbytků. Nutno zohlednit také náklady spojené s provozem, které činí celkem reálných 56 000 za rok. Čistý zisk bez 34


Bakalářská práce – Využití odpadů z pilnice v Radostíně nad Oslavou zohlednění nákupu kusového odpadu činí asi 355 000 Kč. Což znamená zvýšení zisku asi o 33%. Prodejní cena navrhovaného štěpkovače z druhé ruky by dle opotřebení činila přibližně 250 000 Kč. Čili návratnost vložených investic by byla do jednoho roku. Výroba pelet Pelety jsou vysoce stlačené výlisky válcovitého tvaru, nejčastěji vyráběny v průměru 6 mm a různorodé délce 5 – 40 mm. Pelety jsou vyráběny z dřevních zbytků, obvykle z pilin a hoblin. Dřevní pelety mohou dosahovat různé barvy v závislosti na použitém druhu dřeva, na kvalitě suroviny ovlivněné vlhkostí nebo příměsi kůry apod. a použitém technologickém procesu výroby. Dřevní pelety mají stabilní a nízkou vlhkost (obsah vody obvykle kolem 8 %) a nízký obsah popele (kolem 1 %). Pelety se vyrábějí protlačováním vstupní vysušené suroviny (pilin) na prstencové nebo ploché matrici bez dalších přídavných směsí, pojiv nebo lepidel. Pro výrobu pelet použiji peletovací lis SILESIA o kapacitě 250 kg/h a pořizovací ceně 60 000Kč. Hmotnost pilin činí 120 000 kg. Toto množství zpeletuje za 80 dní. Při jednosměnném provozu (délka jedné směny je 8 hodin). Náklady bez odpočtu na piliny činí přibližně 120 900 Kč (33900 el. energie, 48 000 mzda jednoho dělníka, nová peletovací matrice 39 000 měněná jednou za 8 měsíců) . Hrubý zisk z prodeje pelet za cenu 5300 Kč/t činí 636 000. Čistý zisk=515 100Kč. Návratnost investice by mohla být do 3 měsíců. Výroba briket Brikety jsou vyráběny lisováním např. ze suchého dřevního prachu, drtě, pilin, kůry, jemných hoblin nebo rostlinných zbytků do tvaru válečků, hranolů nebo šestistěnů, o průměru 40 až 100 mm a délky do 300 mm. Pro výrobu briket použiji briketovací lis START XL o kapacitě 60 kg/h a pořizovací ceně 407 000Kč. Množství pilin zbriketuje za 250 dní, při jednosměnném provozu. 35


Bakalářská práce – Využití odpadů z pilnice v Radostíně nad Oslavou Náklady na provoz bez odpočtu na piliny činí přibližně 166 700 Kč (51 700 el. energie, 100 000 mzda jednoho dělníka, údržba 15 000). Hrubý zisk z prodeje briket (při uvažované ceně 5500Kč/t) činí 660 000Kč. Čistý zisk= 493 300Kč Návratnost investice je předpokládaná do 1 roku. Dosažené výsledky definují přibližnou realitu a vypočtené hodnoty nejsou přesné ale jsou dostatečně směrodatné. Náklady představují přibližné množství spotřebované elektrické energie, náklady na obsluhu, která doplňuje piliny, odebírá a naskladňuje vyrobený sortiment a náklady na údržbu. Případně mohou být zahrnuty náklady na skladování. Prodej pilin Pro srovnání vedu předpokládaný zisk z prodeje pilin. Prodejem pilin o ceně 150 Kč/PRM=450Kč/m3 při hustotě dřeva 460 kg/m3 vzniká zisk pouhá 1 Kč na kilogram což v konečném důsledku bez odpočtu nákladů na pořízení pilin představuje: Čistý zisk= 118 060Kč

36



10. DISKUSE V současné době se již poměrně dost rozmohl způsob využití dopadů, kdy pilnice spalují vlastní přebytky odpadů a ekonomicky využívají teplenou energii pro sušení řeziva a vytápění objektů provozu. Vlastní spalování by bylo vhodné vylepšit o přidanou štěpku, alespoň částečně a zbytek by se prodával. Zlepšila by se výhřevnost a klesla spotřeba paliva. Z bilance odpadu, který vzniká při pořezu vyplynulo, že vlastní sušárna spotřebovává pouze 33% z celkového objemu pilin, zbytek podnik prodává drobným odběratelům a provádí nepravidelné dodávky do zpracovatelských závodů pro výrobu aglomerovaných materiálů, popřípadě pro výrobu pelet nebo briket. Z předešlých výpočtů o dalším možném zpracování vyplynulo, že zisk z prodeje kusového odpadu činí 237 600 Kč. Naproti tomu zisk z prodeje štěpky ponížený o 10% (neseštěpkovatelný materiál) a provozní náklady činí 355 000 Kč. Což představuje nárůst zisku o 33%. Při ceně použitého štěpkovače kolem 220 000 Kč by se investice vrátila do jednoho roku a byl by zajištěn odbyt rentabilnější podoby odpadu. Z rozboru dalších možností využití pilin vyplynulo, že zisk z prodeje zbylých pilin činí pouze 118 060 Kč, naproti tomu zisk z peletování je 515 100 Kč a briketování 493 300. Doba návratnosti by byla u peletovacího stroje kolem 3 měsíců a briketovacího stroje přes jeden rok. Nutno doplnit, že zisk v prvním roce bude výrazně nižší pro briketovací stroj, jehož cena je mnohonásobně vyšší než cena peletovacího stroje a také není uvažováno s různorodou vlhkostí pilin, ale při dostatečně dlouhé venkovní expozici a případném dosušení lze nadále pracovat s dostatečným ziskem. Ze zjištěných údajů lze s jistotou říci, že jak briketování, tak peletování je ziskovější než jednoduchý prodej surových pilin. Ekonomika provozu sušárny je úměrně problematičtější a není o ní v této práci pojednáváno. Jedním z hlavních cílů bylo zjistit energetickou náročnost stávající sušárny a porovnání se zjištěnými údaji. Výpočty bylo zjištěno, že volba kotle je správná a zařízení není poddimenzované. Výpočtem sušících řádů, jejich časové náročnosti, počtu cyklů a s tím spojené skutečné době provozu kotle vznikl údaj, jenž vypovídá o spotřebě paliva na průměrný sušící cyklus a rok. Vzhledem k blízkosti administrativní budovy ke kotelně, bych uvažoval o zavedení teplovodního potrubí do budovy. Dostatečné dimenze kotle (hlavně během 37


Bakalářská práce – Využití odpadů z pilnice v Radostíně nad Oslavou udržování teploty) jsou dostačující pro výhřev několika málo místností. Pak již by nebyly potřeba dodatečná kamínka a určitě by se zjednodušila dodávka tepla.

38



11. ZÁVĚR Je potřebné sledovat technický pokrok, aby bylo možné stále obnovovat a vylepšovat stávající zařízení v podniku. Stoje, které mohou pracovat rychleji nebo na jiných principech, stroje, které ulehčí fyzickou námahu, zlepší energetickou efektivitu, či umožní zvyšování produkce. Tato malá pila prozatím nepotřebuje významné investice do zařízení, některá zařízení a vybavení jsou již na hranici životnosti, ale pokud by byla potřeba ze strany vedení něco vylepšit, byla by nutná významná investice do modernizace a změny struktury podniku aby bylo možné do procesu zpracování dřeva zahrnout další stroje, které by urychlily pohyb kulatiny, její přípravu, zpracování a následné roztřídění. V práci jsou předloženy základní typy sušáren a popsána sušárna, která je přímo používána pro sušení. Pro zjištění a porovnání údajů z minulých období bylo nutné zjistit převládající zastoupení sušeného sortimentu a k němu spočítat modelový sušící řád, ze kterého byla stanovena průměrná doba sušení počet cyklů za rok a skutečné množství paliva, jež je potřebné pro vysušení jedné dávky řeziva a po dosazení počtu cyklům skutečné množství, které je spáleno za rok. Z výpočtů o spotřebě tepelné energie vyplynulo v porovnání s tepelným údajem od výrobce, že topné zařízení je dostatečně dimenzované. Nakonec je uvedena kapacita pilin, které jsou použity pro spalovací proces a kapacita pilin, které jsou nadále nevyužity pro spalování. Z hodnot o nespotřebované surovině vyplynulo, že stávající způsob využití přebytečných pilin je nehospodárný a technologie by se dala rozvinout o peletovací, či briketovací stroj, jenž by byl vhodný do momentálního uspořádání. Viděl bych využití prostor ve skladu technologického zařízení, jenž by se dal upravit, nebo rozšířit. Pozitivní na tomto způsobu zpracování je fakt, že takto upravený materiál je prostorově nenáročný vzhledem ke komprimační metodě zpracování pilin a drobných frakcí štěpky a samozřejmě je dobře prodejný z hlediska stále více se rozšiřujících kotlů na biopaliva se zásobníky pro plynulou dodávku paliva a to jak v rodinných domech, tak u větších dodavatelů tepla. Nevýhodou se zdá být fakt, že pro zpracování pilin na formu pelet a briket by musel podnik dosoušet vstupní suroviny. Vzhledem k přímo k nabízející se možnosti zpracování kusového odpadu na štěpku by provozovatel získal přibližně o 50% financí navíc z prodeje žádanějšího 39


Bakalářská práce – Využití odpadů z pilnice v Radostíně nad Oslavou sortimentu. A vyhnul by se případnému problému s prodejem kusového odpadu, který nemusí být v budoucnu tak žádaným sortimentem. Dalším kladným aspektem je nižší náročnost štěpky na prostory skládky. Jako nevýhodu zpracování kusového odpadu na formu štěpky je poměrně vysoká energetická náročnost a vyšší náklady na údržbu zařízení. Vzhledem k blízkosti administrativní budovy ke kotelně, bych uvažoval o zavedení teplovodního potrubí do budovy. Dostatečné dimenze kotle (hlavně během udržování teploty) jsou dostačující pro výhřev několika málo místností. Pak již by nebyly potřeba dodatečná kamínka a určitě by se zjednodušila dodávka tepla.

40



12. SUMMARY In the work the basic types of dryers and dryer directly used for drying are presented. For detection and comparison of information from previous years it was necessary to find predominant representation of dried assortment and count the model drying procedure. Consequently, the average drying time, the number of cycles per year and real dried amount of lumber were determined. There was also calculated the quantity of fuel needed for drying one dose of lumber. After putting the number of cycles there was released the real amount of fuel burned each year. Finally there is stated the capacity of sawdust, which is used for combustion process, and the capacity of sawdust, which isn’t still used for combustion. From the values of unused raw material was shown that the present method of using the surplus sawdust is uneconomical and technology could be developed for pelletizing or briquetting machine, which would be suitable for momentary arrangement. I would see the use of space in warehouse of technological equipment, which could be adjusted or extended. The fact that this adjusted material is space-saving is positive for this type of processing due to the compression method of processing sawdust and small wood chip’s fractions. Of course there is well marketable in terms of expansion of biofuel boilers with reservoirs for fluently supply of fuel. This could be in family houses and also in the larger suppliers of heat. Processing sawdust on the form pellets and briquettes would have to complete drying of feedstock seems to be as a disadvantage. The operator would receive about 50% extra finances from the sale of more welcomed assortment due to the possibility offering treatment of waste peace to wood chips. He would also avoid the potential problem with sale of waste piece that doesn’t need to be so demanded assortment in future. The lower intensity of wood’s chips for dump space is another positive aspect. The relatively high energetic intensity and higher maintenance cost is a disadvantage of utilization waste piece for the form of wood chips.

41



13. POUŽITÁ LITERATURA DEJMAL, A., 1995. Základy hydrotermické úpravy a ochrany dřeva. 1. vyd. Brno, Mendelova zemědělská a lesnická universita v Brně, 192 s. ISBN 80-7157-163-6. Filip J., Oral J., 2003. Odpadové hospodářství 2, 1. vyd. Brno, Mendelova zemědělská a lesnická universita v Brně, 78 s. ISBN 80- 7157-682-4. ČSN 83 8250: Piliny, hobliny a odřezky dřeva pro přímé spalování, ČNI Praha 2005. ON49 0651 Umělé sušení řeziva, ÚNM Praha 1989. Podklady pilnice a sušárny v Radostíně nad Oslavou. www.elbez.cz www.amtek.cz www.unitronics.cz www.comet.cz www.befi.cz www.katres.cz www.samata.cz www.biom.cz www.malotraktorysilesia.cz www.biber.cz

42



14. PŘÍLOHY Seznam použitých zkratek C1

m3

roční kapacita pilin prostorový metr

PRM To

h

doba ohřevu dřeva

Tvs

h

Čas vlastního sušení

Tz-

základní doby jednotlivých úseků vlastního sušení

K-

součin opravných součinitelů

kd –

součinitel dřeviny

km –

součinitel tvrdosti sušení

kt –

součinitel teploty sušícího prostředí

kv –

součinitel rychlosti proudění vzduchu

kr –

součinitel rozměrů materiálu

kp –

součinitel provozu sušení podle směnnosti

Tko

h

Čas konečného ošetření

Toch

h

Čas ochlazení Počet sušících cyklů za rok

n V

m3

Roční sušící kapacita

Sc

kWh

Spotřeba el. energie na cyklus

Sr

kWh

Spotřeba elektrické energie za rok

P

kW

Potřebný tepelný příkon

ῃk

% 

Účinnost kotle

Qi

MJ/kg

Výhřevnost paliva

mc

kg 

Celková spotřeba paliva na sušící cyklus

m

kg/s

Spotřeba paliva za hodinu

e

MJ

Energetický zisk ze spáleného paliva

C

kg

Odhadovaná spotřeba paliva sušárnou za rok

ρ

kg/m3

hustota smrkového dřeva

Vp

Přepočet na prostorový metr

mz

kg

Hmotnost zásoby pilin

Z

kg

Zůstatek pilin 43


Bakalářská práce – Využití odpadů z pilnice v Radostíně nad Oslavou O

% 

Zůstatek procent

Seznam obrázků Obrázek 1: Značení čel výřezů

-5-

Obrázek 2: Letecký pohled na podnik

-6-

Obrázek 3: Kolejové vozíky s dopravníkem

-6-

Obrázek 4: Rámová pila G45

-7-

Obrázek 5: Omítací zařízení s dvoukotoučovou pilou a zkracovací pila

-8-

Obrázek 6: Sklad deskového řeziva

-8-

Obrázek 7: Skládka pilin

-9-

Obrázek 8: Skládka odřezků

-10-

Obrázek 9: Smykem řízený nakladač UNC 061

-10-

Obrázek 10: Prostorové uspořádání provozu

-11-

Obrázek 11: Příkladové pořezové schéma

-13-

Obrázek 12: Piliny

-17-

Obrázek 13: Kusový odpad

-18-


-19-


-22-

Obrázek 16: Sonda na měření vlhkosti

-23-

Obrázek 17: Výměník tepla

-23-

Obrázek 18: Psychrometr

-24-

Obrázek 19:Řídící jednotka

-24-

Obrázek 20: Vlastní kotel s násypkou

-25-

Seznam tabulek Tabulka 1:Geometrické vlastnosti druhů odpadů

-14-

Tabulka 2:Množství vytvářených produktů v čase

-15-

Tabulka 3: Hmotnostní úbytek sušeného vzorku

-16-

Tabulka 4: Množství pilin a prodejní cena

-17-

Tabulka 5: Množství kusového odpadu a prodejní cena

-18-

Tabulka 6: Technické údaje kotle

-25-

44


Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně

Recommend Documents