LIETUVOS ŢEMĖS ŪKIO UNIVERSITETAS

ŢEMĖS ŪKIO INŢINERIJOS FAKULTETAS

Šilumos ir biotechnologijų inţinerijos katedra

Donatas Bušma

MEDIENOS PJAUSTINIO SAVAIMINIO KAITIMO

TYRIMAI

Magistrantūros studijų baigiamasis darbas

Studijų sritis: technologijos

Studijų kryptis: mechanikos inţinerija

Studijų programa: ţ. ū. produktų laikymo

ir perdirbimo inţinerija

Akademija, 2010

2

Magistrantūros baigiamųjų darbų ir egzaminų vertinimo komisija:

(Patvirtinta Rektoriaus 2010 kovo 17 d. įsakymu Nr. 60 - Kb)

Pirmininkas: Prof. habil. dr. Bronius Kavolėlis, Europos inţinierių sąjungos narys.

Nariai:

1. Doc. dr. Vidmantas Butkus, Lietuvos ţemės ūkio universitetas;

2. Doc. dr. Henrikas Novošinskas, Lietuvos ţemės ūkio universitetas;

3. Prof. habil. dr. Juvencijus Deikus, Lietuvos ţemės ūkio universitetas;

4. Prof. habil. dr. Gvidonas Labeckas, Lietuvos ţemės ūkio universitetas;

5. Doc. dr. Egidijus Šarauskis, Lietuvos ţemės ūkio universitetas;

6. Prof. habil. dr. Juozas Padgurskas, Lietuvos ţemės ūkio universitetas.

Mokslinis vadovas doc. dr. Egidijus Zvicevičius, Lietuvos ţemės ūkio universitetas

Recenzentas prof. habil. dr. Algirdas Raila, Lietuvos ţemės ūkio universitetas

Katedros vedėjas doc. dr. Rolandas Bleizgys, Lietuvos ţemės ūkio universitetas

Oponentas doc. dr. Juozas Eičinas, Lietuvos ţemės ūkio universitetas

3

LIETUVOS ŢEMĖS ŪKIO UNIVERSITETAS

ŢEMĖS ŪKIO INŢINERIJOS FAKULTETAS

ŠILUMOS IR BIOTECHNOLOGIJŲ INŢINERIJOS KATEDRA

Magistratūros studijų baigiamasis darbas

Medienos pjaustinio savaiminio kaitimo tyrimai

Autorius: Donatas Bušma

Vadovas: Egidijus Zvicevičius

Kalba ‒ lietuvių

Darbo apimtis ‒ 57 p.

Lentelių skaičius – 2.

Paveikslų skaičius – 32.

Naudota informacijos šaltinių ‒ 42.

Priedų skaičius ‒ 2.

Santrauka

Darbo tikslas ‒ ištirti drėgnio įtaką susmulkinto gluosninio ţilvičio savaiminiam kaitimui

ir šilumos sklaidai pjaustinio sampile.

Atlikti tyrimai ir literatūros analizė leidţia teigti, kad didelis drėgmės kiekis lemia

pjaustinio biologinį aktyvumą, taip pat jo tankį, poringumą ir kitas savybes. Susidaro palankios

sąlygos pjaustinio savaiminio kaitimo procesui, kuris siejamas su medienos audinių kvėpavimu,

grybų ir bakterijų veikla, biodegradacijos proceso intensyvumu bei medienos pjaustinio

savaiminio uţsiliepsnojimo rizika.

Atlikus tyrimus nustatyta, jog didţiausiu biologiniu aktyvumu (800 ÷ 340 W/(t·h))

pasiţymi nuo 50 % iki 33 % drėgnio gluosninio ţilvičio pjaustinys. Jam dţiūstant toliau,

išskiriamas šilumos srautas intensyviai maţėja ir išdţiūvus iki 12 % drėgnio, tampa visiškai

biologiškai neaktyvus.

Nustatyta, jog medienos pjaustinio temperatūrinis laidis nevienodas įvairuojant jo

drėgniui. Temperatūrinio laidţio maksimali vertė 21,6 m2/s fiksuota, kai gluosnių pjaustinio

drėgnis siekė 30 %.

Reikšminiai ţodţiai: gluosniniai ţilvičiai, pjaustinys, biologinis aktyvumas, savaiminis

kaitimas, šilumos sklaida.

4

LITHUANIAN UNIVERSITY OF AGRICULTURE

FACULTY OF AGRICULTURAL ENGINEERING

DEPARMENT OF HEAT AND BIOTECHNOLOGICAL ENGINEERING

Master theses

Research of self‒heating process of osier willows chops

Author: Donatas Bušma

Supervizor: Egidijus Zvicevičius

Language ‒ Lithuanian

Pages ‒ 57 p.

Tables – 2.

Pictures – 32.

Sources of literature ‒ 42.

Annexes ‒ 2.

Summary

The aim of this paper is to explore the influence of humidity to self‒heating and thermal

dissipation pile chaff to cut Salicaceae osier.

Performed research and analysis of literature suggests that high moisture content

determines the biological activity of carving its density, porosity and other properties. It creates

favourable conditions for self‒heating process of carving, which is associated with the wood

tissue of breath, fungi and bacteria activity, biodegradation process, the intensity of wood

carving and the risk of spontaneous ignition.

The investigation revealed that the highest biological activity (800 ÷ 340 W/(t·h)) have

between 50 % and 33 % of humidity Oyster osier chops. Further drying, heat flow decreases

intensively and drying up to 12 % humidity, it is completely becoming biological inactive.

It was found that the conductivity of wood carving temperature difference of unequal

moisture. Thermal conductivity maximum value of 21,6 m2/s fixed, the willow carving moisture

content was 30 %.

Keywords: Salicaceae osier, carving, biological activity, self‒heating, heat diffusion.

5

TURINYS

SIMBOLIŲ AIŠKINAMASIS ŢODYNAS .................................................................................... 6

ĮVADAS .......................................................................................................................................... 7

1. LITERATŪROS APŢVALGA................................................................................................... 8

1.1. Alternatyvus biokuras ir jo ištekliai ..................................................................................... 8

1.2. Gluosninių ţilvičių plantacijų auginimas .......................................................................... 10

1.2.1. Gluosnių organų morfologiniai ypatumai ................................................................... 10

1.2.2. Gluosnių medienos anatominė sandara ...................................................................... 12

1.2.3. Vietos gluosninių ţilvičių plantacijai parinkimas ir sodinimo technologijos ............. 14

1.2.4. Energetinių augalų plantacijos prieţiūra .................................................................... 16

1.2.5. Gluosninių ţilvičių apsauga nuo ligų ir vabzdţių – kenkėjų ...................................... 17

1.3. Gluosnių pjaustinio gamyba ir sandėliavimas ................................................................... 18

1.3.1. Gluosninių ţilvičių sandėliavimas .............................................................................. 22

1.4. Gluosninių ţilvičių deginimo technologijos ...................................................................... 25

1.5. Tyrimų tikslas ir uţdaviniai ............................................................................................... 29

2. TYRIMŲ METODIKA ............................................................................................................. 30

2.1. Medienos pjaustinio paruošimas ......................................................................................... 30

2.1.1. Medienos pjaustinio frakcinės sudėties tyrimas ........................................................... 31

2.1.2 Medienos pjaustinio drėgnio nustatymas ...................................................................... 32

2.2. Medienos pjaustinio tankio nustatymas .............................................................................. 32

2.3. Medienos pjaustinio biologinio aktyvumo nustatymas ...................................................... 34

2.4. Medienos pjaustinio sampilo šilumos laidumo matavimai ................................................. 36

3. TYRIMŲ REZULTATAI ......................................................................................................... 39

3.1. Gluosnių pjaustinio frakcinė sudėtis ................................................................................... 39

3.2. Tikrojo ir sampilo tankių tyrimų rezultatai ......................................................................... 41

3.3. Pjaustinio biologinis aktyvumas ......................................................................................... 45

3.4. Gluosnių pjaustinio sampilo šiluminių savybių tyrimų rezultatai ...................................... 47

IŠVADOS ...................................................................................................................................... 52

LITERATŪRA .............................................................................................................................. 53

MOKSLINIO DARBO APROBACIJA ........................................................................................ 56

PRIEDAI ....................................................................................................................................... 57

6

SIMBOLIŲ AIŠKINAMASIS ŢODYNAS

ω – medienos pjaustinio drėgnis %;

mb ‒ bendra medienos masė g;

mo ‒ sausos medienos masė g;

t – medienos rąstelių tikrasis tankis kg/m3;

mi ‒ sausos medienos masė kg;

Vo ‒ medienos pjaustinio tūris m3;

ε – medienos pjaustinio sampilo poringumas %;

mr ‒ medienos rąstelių masė kg;

Vr – medienos rąstelių tūris m3;

pm – į eksikatorių įdėto medienos pjaustinio masė kg;

Voro – oro tūris, esantis eksikatoriuje m3;

Veks – eksikatoriaus tūris m3;

2COV anglies dioksido uţimamas tūris eksikatoriuje m

3;

CO2% ‒ anglies dvideginio koncentracija eksikatoriuje %;

2COm anglies dioksido masė eksikatoriuje kg;

2CO anglies dioksido tankis kg/m

3;

*

1m medienos pjaustinio laikymo eksikatoriuje metu išsiskyręs CO2 kiekis mg/(kg∙h);

2com pjaustinio išskirta CO2 masė mg;

pjaustinio laikymo eksikatoriuje trukmė val;

kq biologinio aktyvumo sukurtas šilumos srautas W/(kg ∙ h);

medienos šilumos laidis W/(m∙K);

Q – šilumos srautas pratekėjęs per medienos pjaustinio sampilą W/m2;

ϧ – medienos pjaustinio sampilo aukštis m;

t1 – temperatūra stendo laisvoje erdvėje virš pjaustinio °C;

t2 – kaitinimo elemento temperatūra °C;

c – savitoji medienos šiluma J/(kg∙K);

a ‒ medienos temperatūrinis laidis m2/s;

seM skirtumo tarp duomenų vidurkių paklaida arba dispersija;

ba nn , pirmojo ir antrojo variantų pakartojimų skaičius.

7

ĮVADAS

Atsinaujinančioji energija gaunama iš natūralioje aplinkoje esančių nuolatinių ar

periodinių energijos srautų [6]. Biomasė energijai naudojama nuo tų laikų, kai ţmogus įkūrė

ugnį. Ji pasiţymi labai didele augalų rūšių, savybių ir panaudojimo būdų įvairove. Dabartiniais

laikais atsirado didesni poreikiai ir galimybės naudoti biomasę įvairiomis energijos formomis:

šildyti patalpas, gaminti elektros energiją ar degalus automobiliams [2]. Šiuo metu augalinė

biomasė padengia apie 14 % pasaulinių pirminės energijos poreikių – apie 55 EJ. Biomasės

energinis potencialas, nedarant neigiamos įtakos aplinkai ir maisto produktų rinkai, siekia 800 EJ

[14]. Todėl biomasės energetika įvairių pasaulio šalių energetikos plėtroje laikoma viena

svarbiausių ir patikimiausių.

Augalinė biomasė (mediena, šiaudai, energetiniai augalai) yra vienas svarbiausių

atsinaujinančiosios energijos šaltinių taip pat ir Lietuvoje. Ji jau dabar sudaro gana didelę

vietinio kuro dalį [1]. Vietinis kuras plačiau buvo pradėtas naudoti įgyvendinant Nacionalinę

energijos vartojimo efektyvumo didinimo programą, parengtą 1992 metais [40]. Lietuvoje

bendras energetinėms reikmėms sunaudojamas atsinaujinančių energijos išteklių kiekis visą laiką

didėjo ir 2007 m. jų sunaudota 2,5 karto daugiau nei 1990 m. Šiuo metu Lietuvoje

atsinaujinančios energijos dalis sudaro apie 11,2 % (2009 metų duomenimis) [17]. Atnaujintoje

Nacionalinėje energetikos strategijoje 2007 metais tarp svarbiausių uţdavinių įvardytas siekis

„atsinaujinančių energijos išteklių dalį bendrame šalies pirminės energijos balanse 2025 m.

padidinti ne maţiau kaip iki 20 %“ [28, 39]. Siekiant įgyvendinti Nacionalinėje energetikos

strategijoje numatytų įsipareigojimų: Lietuvoje 2015 metais energetinėms reikmėms numatoma

patiekti apie 45 tūkst. tne, o 2025 metais – apie 70 tūkst. tne biomasės iš energetinių augalų [7,

39]. Plantaciniai miško ţeldiniai Europoje siejami su naujų darbo vietų sukūrimu ne miesto

vietovėse, apleistų ţemių ekonominio efektyvumo kėlimu. O taip pat energetinių plantacijų

plėtra ypatingai svarbi globaliniu lygmeniu, ‒ maţinant klimato atšilimo pavojų, rūgščių kritulių,

saugant gamtinius išteklius, prisidedant prie šalių darnaus vystymosi tikslų [12].

Vieni iš perspektyviausių trumpos apyvartos energetinių augalų rūšių yra gluosniniai

ţilvičiai (Salix viminalis). Vienas hektaras gerai priţiūrėtos šių augalų plantacijos per metus gali

duoti iki 20 tonų sausos masės derliaus. Tačiau išauginta ir nuimta smulkintų gluosninių ţilvičių

biomasė – netinkama ilgalaikiam saugojimui. Didelis drėgnis ir biologinis aktyvumas lemia

intensyvų savaiminio kaitimo procesą, dėl ko menkėja pjaustinio kokybė ir didėja medienos

pjaustinio savaiminio uţsiliepsnojimo rizika.

8

1. LITERATŪROS APŢVALGA

1.1. Alternatyvus biokuras ir jo ištekliai

Saulės energijos kaupimas augalų ir gyvūnų biomasėje yra vienas vertingiausių ir

universaliausių energijos mainų ţemėje [2]. Fotosintezės metu, augalų ląstelių mitochondrijose

esantis chlorofilas absorbuoja regimojo spektro, 400 ÷ 700 nm ilgio bangas, saulės spinduliuotę

ir jos energiją uţfiksuoja cheminėse jungtyse. Įvyksta daug tarpinių procesų ir cheminių reakcijų,

kol susintetinamas cukrus, o iš jo kiti produktai – krakmolas ir kiti angliavandeniai, riebalai,

baltymai ir t.t. Vykstant atvirkštiniam procesui – degimui arba oksidacijai, augaluose sukaupta

saulės energija išskiriama šilumos pavidalu. Pagrindiniai energijos nešėjai yra anglis ir

vandenilis, kurių absoliučiai sausoje augalų masėje yra vidutiniškai 45 % ir 6 %. Jiems jungiantis

su deguonimi išskiriama augaluose sukaupta saulės energija šilumos pavidalu.

Energijai gauti vertingiausia daug celiuliozės arba angliavandenių, o taip pat

hemiceliuliozės ir lignino – medţiagų, kuriose yra daug anglies ir vandenilio, sukaupusi augalinė

biomasė. Tai trumpos rotacijos miškai (gluosniai, tuopos, eukaliptai); ţoliniai lignino‒celiuliozės

turtingi augalai (miscanthus); cukringi augalai (cukriniai runkeliai, cukranendrės, saldusis

sorgas, Jeruzalės artišokai); krakmolingi augalai (kukurūzai, kviečiai, mieţiai); aliejiniai augalai

rapsai, saulėgrąţos); medienos atliekos (kirtimų atliekos, medienos; apdirbimo įmonių atliekos,

statybų atliekos); ţemės ūkio atliekos (šiaudai, gyvulių mėšlas ir t. t.); komunalinių atliekų

organinė dalis; nuotekų dumblas; pramonės atliekos (pvz., maisto ir popieriaus pramonės

atliekos) [27]. Visi šie ištekliai turi savitas charakteristikas ir gali būti naudojami tam tikrų kuro

ir degalų rūšių gamybai. Jų ţaliavų kiekis, energetinis potencialas, prieinamumas ir

aplinkosauginis efektyvumas yra skirtingi tiek lokaliai, tiek globaliai [2].

Iš visos biomasės rūšių Lietuvoje šiuo metu plačiausiai naudojama mediena ir jos atliekos

(pjuvenos, atraiţos). 92 % energijos iš atsinaujinančių šaltinių gaunama kūrenant medieną [17].

Šiuo metu Lietuvoje kietasis biokuras – miško ir medienos atliekos – vis labiau populiarėja ir

sudaro apie 10,5 % viso Lietuvoje sunaudojamo kuro centralizuotai tiekiamos šilumos gamybai

[28]. Svarbiausios miško kuro dalys yra malkinė mediena ir kirtimo atliekos [11]. Metinės miško

kirtimo apimtys Lietuvoje siekia 6,3 mln. m3. Malkoms naudojama mediena tai stiebų dalys,

kurios netinka perdirbimui dėl puvinių, stiebų kreivumo ar kitų ydų. Ji šiuo metu sudaro apie 15

% nuo iškertamo tūrio – 0,9 ÷ 1,0 mln. m3 per metus [23]. Metiniai kirtimo atliekų kiekiai

priklauso nuo kirtimo apimčių ir galimybių jas naudoti energetinėms reikmėms. Kirtimo atliekų

kiekiai siekia 1,5 ÷ 2,6 mln. m3. Realiai paimama ir panaudojama – nuo 400 iki 800 tūkst. m

3.

Biokurui galima naudoti ne daugiau kaip 1 mln. m3 [7]. Miško kirtimo atliekos yra iki šiol

9

maţiausiai naudojamas medienos kuro šaltinis. Kirtimo atliekas sudaro nukirstų stiebų viršūnės,

nelikvidinės šakos (jų skersmuo < 5 cm), smulkių medţių stiebai (skersmuo 1,3 m aukštyje ≤ 5

cm) ir kelmai [11].

Taip pat Lietuvos miškuose yra apie 23 m3/ha negyvos medienos: savaime iškritę, ţuvę

medţiai, jų stiebai, šakos, taip pat kelmai, viršūnės, neracionaliai panaudotų stiebų dalys ir

panašiai. Savaime iškritusių medţių stiebų, tinkamų bent kurui, yra apie 8,1 m3/ha, t.y. Lietuvos

miškuose kasmet savaime iškrintančių medţių stiebų tūris – daugiau kaip 3 mln. m3. Tik maţa

dalis (23 %) šios medienos paimama iš miško, visa kita lieka supūti miške [8, 38].

Lietuvoje medienos kuro sunaudojimas ėmė sparčiai augti, kai mediena pradėtos kūrenti

rajoninės šiluminės katilinės. Mediena kūrenamų naujų ir rekonstruotų katilinių galia 2006 m.

siekė apie 500 MW [2]. Taip pat medienos poreikis išaugo sparčiai vystantis medienos plokščių

pramonei, briketų ir granulių gamybai. Visa tai padidino medienos paklausą ir būdų jos

poreikiams patenkinti plėtrą: medienos importo didėjimą, racionalesnį jos turimų išteklių

panaudojimą bei energetinių augalų veisimą [27].

Nenaudojamuose ţemės plotuose energetinėms reikmėms būtų galima auginti tradicines,

Lietuvoje gerai augančias gyvulių pašarui naudojamas ţoles (geriausia varpines) ir netradicinius

ţolinius augalus (topinambų, saulėgrąţų stiebus) [1]. Tradicinių ţolių auginimo ir derliaus

nuėmimo energijos sąnaudos yra 1,7 karto maţesnės uţ topinambų stiebų ir 1,3 karto maţesnės

uţ saulėgrąţų stiebų kurui paruošti reikalingas sąnaudas [21, 22]. Taip pat netradicinių augalų

auginimą lemia mūsų klimato sąlygos, nes šie augalai gerai auga tik esant pakankamai šiltam

aplinkos orui ir yra neatsparūs šalčiams. Ţolinių augalų panaudojimas energijos gamybai

galimas, tačiau iki šiol sumedėjusių augalų naudojama daugiausia. Sumedėjusių augalų

naudojimą energetinėms reikmėms, lyginant su ţoliniais, skatina keletas prieţasčių. Pirmiausia

jie yra daugiamečiai augalai, kurių nereikia kiekvienais metais iš naujo sėti. Sumedėję augalai

pakankamai produktyvūs ‒ hektaras našaus miško kasmet produkuoja 7 – 12 t sausos biomasės.

Taip pat mediena pasiţymi gera energetine verte, ją ne tik patogu transportuoti ir laikyti, bet jos

kuras pasiţymi geru energijos balansu. Santykis tarp iš kuro gautos energijos ir energijos

sunaudotos augimui, derliaus nuėmimui bei transportavimui naudojant energetiniams tikslams

medienos pjaustinį, gautą iš miško kirtimo atliekų yra 3 kartus didesnis, nei naudojant pievų ţolę

[2, 22].

Veisiant plantacijas medienai išauginti, daţniausiai naudojamos greitai augančios rūšys –

tuopos, eukaliptai, berţai, maumedţiai, alksniai. Pastaruoju metu plantaciniams miškams veisti

pradedami naudoti genetiškai modifikuoti medţiai, pasiţymintys ne tik geru augimu, bet ir

atsparumu kenkėjams bei ligoms [8]. Plantacinių miškų auginimo apyvarta 2 – 3 kartus

trumpesnė nei įprastų miškų, tokiu būdu biomasė gaunama per trumpesnį laiką [12]. Pagrindinė

10

trumpos apyvartos miško ţeldinių plantacijų rinka: celiuliozės, faneros, plokščių pramonės rinka;

malkų, skiedrų rinka (gauti elektros ar šilumos energijai, reikalingai tiek individualiems

vartotojams, tiek atskiriems miestams ar rajonams). Platus antraeilis pritaikymas kuolams,

tvoroms, pynimui [12, 38].

Nenaudojami ţemės plotai sėkmingai gali būti uţsodinami trumpos apyvartos miško

ţeldiniais [2, 38]. Vieni iš perspektyviausių trumpos apyvartos energetinių augalų rūšių yra

gluosniai. Gluosniai uţaugina didelį kiekį biomasės per trumpą laiką ir yra vieni iš greičiausiai

augančių medingų augalų rūšių Šiaurės Europoje [9]. Labiausiai populiarūs gluosniai ţilvičiai (S.

viminalis), ilgalapiai gluosniai (S. dasyclados), blindės (S. caprea) bei kai kurie karklai (S.

burjtica, S. mollisima ir kt). Perspektyvūs ir Salix genties medţių – baltojo, trapiojo, maudinio ir

kt. – hibridai. Labiausiai gamybinėse plantacijose paplitusios karklo ţilvičio metinis

produktyvumas yra apie 10 – 12 t/ha sausos biomasės [12]. Esant palankioms sąlygoms,

gluosniai auga labai greitai – per ketverius metus gali išaugti iki 6 ar 7 metrų aukščio. Dėl savo

greito augimo ir daugybės skirtingų formų, be produkcijos energijai, jie tinkami formuojant

kraštovaizdį, ţaliąsias erdves, tinka industrinėse vietovėse, sąvartynuose kur siekiama greito

padengimo, vizualinės taršos sumaţinimo. Kraštovaizdyje gluosnių plantacijos uţima tarpinę

padėtį tarp tradicinių ţemės ūkio pasėlių ir miško naudmenų.

1.2. Gluosninių ţilvičių plantacijų auginimas

1.2.1. Gluosnių organų morfologiniai ypatumai

Medţiams ir krūmams būdinga didelė gyvenimo formų įvairovė. Gluosniai pagal savo

gyvenimo formas skirstomi į 4 grupes: medţius, medţiakrūmius, krūmus ir krūmokšnius.

Lietuvos natūralioje floroje auga 18 gluosnių rūšių [9]. Jos yra tokių gyvenimo formų: medţiai –

2 rūšys, arba 11,1 %; medţiakrūmiai – 7 rūšys arba 38,8 %. (Salix. caprea, dasyclados,

viminalis, daphniodes, acutifolia, pentarda, triandra); aukšti krūmai – 4 rūšys, arba 22,2 %;

ţemi krūmai – 4 rūšys arba 22,2 %; labai ţemi – 1 rūšis, arba 5,5 % [10].

Geriausiai išsivysčiusį stiebą ir kamieną turi medinės gluosnių rūšys. Tačiau ir medţio

gyvenimo formos gluosnių rūšys daţniausiai trumpakamienės, smarkiai šakotos, plataus vainiko.

Krūminės gluosnių rūšys – tai augalai su keliais maţdaug vienodo storio ir aukščio

daugiamečiais stiebais [9]. Daţnai sunku nustatyti, kuris iš stiebų yra pagrindinis. Stiebų skaičius

krūme priklauso nuo rūšies ir augimvietės sąlygų. S. Myrsinifolia krūme stiebų daţniausiai būna

nuo 3 – 10, o S. Cinerea krūme jų daugiau [9, 29]. Krūmai, kurie auga gluosnyno pakraštyje,

stiebų turi daugiau negu augantieji gluosnyno viduje [10].

11

Tiek medinės, tiek krūminės gluosnių rūšys gana gausiai šakojasi. Gluosniams būdinga

lajos formų įvairovė. Lapais medţiai kvėpuoja, be to, per juos išgarina drėgmės perteklių.

Gluosnių lajos pramoninė vertė nedidelė, o stiebai ir šakos vartojamos technologinių skiedrų

gamybai [16].

Gluosnių stiebų, šakų ir metūglių ţievės pobūdis, išorinė ir vidinė (luobo) spalva

įvairuoja. Suaugusių medţių ţievėje galima skirti du sluoksnius: išorinį vadinamą ţiauberiu, ir

vidinį – luobą (karnieną). Ţiauberio paskirtis – saugoti gyvuosius kamieno audinius nuo staigių

temperatūros pokyčių, grybų, bakterijų, mechaninių paţeidimų, neleisti garuoti drėgmei. Luobas

praleidţia lapuose susidariusias organines medţiagas ir kaupia maisto medţiagų atsargas.

Priklausomai nuo medţių rūšies, amţiaus ir augimo sąlygų ţievė gali sudaryti nuo 10 % iki 20 %

stiebo tūrio. Medţiui storėjant, ţievės procentas maţėja. Prie pat kelmo ţievė gali sudaryti 30 %

kamieno tūrio, 1,5 m aukštyje 20 %, o kamieno viduryje – 13,5 % [16]. Jaunų gluosnių medţių

ir krūmų ţievė lygi, daţniausiai ţalsvai pilkos spalvos. Ant senesnių medţių, kai kurių

medţiakrūmių (S. Alba, S. Fragilis) susiformuoja ţiauberis, kuris stiebo ţemutinėje dalyje

daţniausiai išilgai suaiţėja. Senstant krūminėms gluosnių rūšims, jų pilka spalva įgyja vis

tamsesnį atspalvį [9].

Nulupus ţievę, gluosnių mediena yra balta, baltai ţalsva arba gelsva. Mediena kartu su

šerdimi uţima 90 ÷ 95 % suaugusio medţio skerspjūvio ploto ir 80 ÷ 90 % stiebo apimties.

Augančio medţio mediena, jos atskiri elementai atlieka ir tam tikras fiziologines funkcijas:

praleidţia vandenį iš šaknų į lapus ir kaupia maisto medţiagų atsargas [16]. Dţiūdama, kai kurių

rūšių mediena darosi rusva. Daugelio rūšių ji lygi, tačiau ant kai kurių rūšių medienos paviršiaus

matyti įvairaus ilgio ir tankumo rumbeliai.

Šaknų sistema. Gluosnių šaknų sistemos pobūdį sąlygoja rūšies biologiniai ypatumai ir

ekologinės sąlygos [9]. Krūminės gluosnių rūšys pagrindinės šaknies iš viso neturi [10]. Gylis,

kurį pasiekia gluosnių šaknys, daţniausiai priklauso nuo augimvietės sąlygų. Gausiai

drėkinamuose dirvoţemiuose, sumaţėjus deguonies kiekiui dirvoje, gluosnių šaknys išsidėsto

dirvos paviršiuje ir jų augimas susilpnėja. Ypač stiprią šaknų sistemą smėlingose dirvose išvysto

smėlinės gluosnių rūšys, jų pagrindinė šaknis sminga gilyn, kartais iki vandens horizonto, o

šoninės šaknys nuo pagrindinės eina horizontalia kryptimi ir siekia nuo 1 m iki 10 m [9].

Gluosnių šaknys sudaro mikrozę su grybais. Kai kuriose auginamose senesnėse gluosnių

plantacijose rudenį vaisiakūnius išaugina ne maţiau kaip 10 kepurėtųjų grybų. Taip pat grybiena

susidaro ne tik šaknų paviršiuje, bet ir prozenchimoje [29].

12

1.2.2. Gluosnių medienos anatominė sandara

Medienos sandara paprastai tiriama kamieno skersiniame ir išilginiuose pjūviuose (1.1

pav.). Skersiniu vadinamas pjūvis, statmenas kamieno išilginei ašiai. Išilginiu vadinamas pjūvis,

einantis išilgai kamieno ir sutampantis su medienos pagrindinių ramstinių ir apytakos audinių

ilgąja ašimi. Skiriami du išilginiai pjūviai: spindulinis ir tangentinis.

1.1 pav. Sumedėjusio stiebo sandaros schema: I – skersinis; II – išilginis radialinis; III –

tangentinis pjūviai

Spinduliniu (anksčiau buvo vadinamas radialiniu) laikomas išilginis, per šerdį einantis ir

statmenas rievės liestinei pjūvis. Tangentiniu laikomas išilginis, bet kuriuo atstumu nuo šerdies

einantis pjūvis, sutampantis su kuria nors rievės liestine. Skersiniame pjūvyje galima nurodyti

spindulinę ir tangentinę kryptis, o išilginiuose – kryptį „išilgai pluošto“ it tangentinę arba

spindulinę kryptį [16]. Kamieno skersiniame pjūvyje aiškiai matomas pagrindinės jo anatominės

dalys: šerdis, mediena ir ţievė. Tarp medienos ir ţievės dar yra plonas plika akimi neįţiūrimas

brazdo sluoksnis [10, 16].

Salix L., kaip ir kitų sumedėjusių augalų, mediena yra kompleksinis audinys. Jis

sudarytas iš apytakos, ramstinių ir parenchiminių audinių. Svarbūs yra antrinės medienos

struktūriniai elementai – apytakos audiniai, praleidţiantys vandenį vertikalia stiebo kryptimi.

Medienoje yra ir specializuoti ramstiniai elementai – libriformo plaušai, o taip pat gyvos

parenchiminės ląstelės atliekančios įvairias kitas funkcijas [16].

Gluosnių vegetatyvinių ūglių vidinės sandaros pagrindiniai komponentai yra ţievė,

mediena ir šerdies parenchima. Vienamečių atţalinių ūglių ţievės, medienos ir šerdies plotis

skirtingų gluosnių rūšių yra nevienodas. Šerdis skersiniame kamieno pjūvyje yra maţdaug apie

kamieno vidurį, kuri atrodo kaip nedidelė tamsi dėmelė. Daţniausiai ji būna ne pačiame kamieno

centre, o šiek tiek pasislinkusi į šoną. Didţiausias šerdies plotis yra Vimen sekcijos rūšių (Salix

viminalis – 4838,4 µm, Salix dasyclados – 2050,8 µm.) [10]. Šerdį sudaro minkšti, purūs

audiniai, jos tankis – 0,18 ÷ 0,24 g/cm3.

13

Skersiniame kamieno pjūvyje rievės atrodo kaip koncentriški ţiedai. Kiekviena rievė

susidaro per vienerius metus. Kuo rievė arčiau medţio šerdies tuo ji senesnė. Rievių skaičius

skersiniuose kamieno pjūviuose, padarytuose įvairiuose aukščiuose nuo ţemės, yra skirtingas: į

viršų jis maţėja [16].

Rievės plotis yra nepastovus dydis. Jis priklauso ne tik nuo medţio rūšies, bet ir nuo jo

amţiaus, klimato, augimo sąlygų. Taigi vienų medţių rievės yra plačios iki 10 mm, kitų siauros

iki 1 mm nors augimo sąlygos būtų ir labai geros [9].

Kiekviena rievė susideda iš dviejų dalių: vidurinės dalies, esančios šerdies pusėje,

minkštesnės, kartais šviesesnės spalvos, vadinamos ankstyvąja mediena, ir išorinės dalies,

esančios ţievės pusėje, kartais tamsesnės ir kietesnės, vadinamos vėlyvąja mediena. Ankstyvoji

susidaro pavasarį, o vėlyvoji mediena – vasaros gale [10, 16]. Augančio medţio rievių

ankstyvąja mediena iš šaknų į viršų teka vanduo (kylantysis srautas). Vėlyvoji mediena atlieka

mechanines funkcijas. Ankstyvosios ir vėlyvosios medienos santykis labai svyruoja. Gluosnio

genčiai būdingas laipsniškas perėjimas iš pavasarinės medienos į rudeninę [10].

Antrinės medienos struktūrinių elementų procentinė sudėtis yra nevienoda. Mediena

sudaryta iš libriformo plaušų (47,0 ÷ 76,0 %), medienos parechimos (10,2 ÷ 18,6 %) ir vandens

indų (13,8 ÷ 36,6 %). Didţiausią procentinę medienos dalį sudaro ramstiniai elementai –

libriformo plaušai. Daugiausia libriformo plaušų yra S. purpurea ir S. viminalis (76,0 %)

medienoje [9, 10].

Gluosnio medienoje parechima dviejų tipų: susidaranti brazdo sluoksnyje ir šerdies

spinduliuose [10]. Augančio medţio šerdies spinduliais horizontalia kryptimi teka vanduo ir

maistingosios medţiagos. Pastarosios, be to, čia ir sukaupiamos ţiemai.

Šerdies spinduliai skirstomi į pirminius ir antrinius. Pirminiais spinduliais vadinami

ilgieji spinduliai, einantys nuo šerdies iki ţievės. Antriniais spinduliais – vadinami spinduliai,

kurie prasideda tam tikru atstumu nuo šerdies ir eina iki pat ţievės. Šerdies spinduliai uţima iki

15 % lapuočių medienos tūrio. Taigi šerdies spindulių skaičius priklauso ne tik nuo rūšies, bet ir

nuo augimo sąlygų. Medţių turėjusių geresnes apšvietimo sąlygas medienoje šerdies spindulių

būna kur kas daugiau, negu medţių, išaugusių tankmėje [10, 16].

Vieni svarbiausių antrinės medienos struktūrinių elementų yra vandens indai. Indai –

medienos sandaros elementai, kuriuos turi tik lapuočiai medţiai. Indai tai įvairaus dydţio

vamzdelio formos audiniai, gana aiškiai matomi kai kurių lapuočių skersiniame pjūvyje smulkių

skylučių pavidalo. Daugiausia vandens indų rasta S. dasyclados (36,3 %) ir S. viminalis (34,2 %)

medienoje. Vandens indai netvarkingai išsidėsto visoje metinėje rievėje. Metinis prieauglis

lygus, medienos rievės ryškios. Gluosnio genties rūšių medienoje gausūs vieno tipo vandens

14

indai. Daţniausiai jie pavieniai, rečiau sudaro radialines grupeles po 2 – 6 indus [9]. Pavieniai

indai – tai primityvumo poţymis [10].

Didţiausias vandens indų skaičius metinėje rievėje yra S. viminalis ir S. purpurea rūšių,

atitinkamai 106,2 ir 92,0. Grupuoti vandens indai yra geriau pasiskirstę intensyviam vandens

tiekimui. Gluosnių taksonų antrinėje medienoje daugiausia grupuotų indų turi S. viminalis –

34,7, S. acutifolia – 26,3, S. purpurea – 25,3. Pavienių vandens indų vidinio kanalo forma apvali,

ovali ar kampuota, o grupuotų – deformuota. Indai vieni su kitais susisiekia tarpindinėmis

perforacijomis. Jos išsidėsto tangentinėse ar įstriţose indų sienelėse. Toks išsidėstymas trukdo

vandens tiekimui, nes kylanti srovė turi nuolat keisti kryptį. Tai vienas iš poţymių, rodančių

antrinės medienos primityvumą ir kai kurių genties rūšių prisitaikymą augti drėgname

dirvoţemyje.

1.2.3. Vietos gluosninių ţilvičių plantacijai parinkimas ir sodinimo technologijos

Augavietė yra vienas svarbiausių veiksnių, apsprendţiančių vietovės potencialą

plantaciniams ţeldiniams, tačiau ne maţiau įtakos turi ir piktţolių kontrolė, tręšimas, t.y. maţiau

palankios gamtinės sąlygos gali būti kompensuojamos per tinkamą plantacijos prieţiūrą [12].

Vienas esminių reikalavimų įveisiant energetines plantacijas yra atstumas tarp įveistų ţeldinių ir

produkcijos (skiedrų) naudotojo [8].

Pirmenybė plantacijoms veisti teikiama ariamose ţemėse ir pagerintose pievose. Idealios

vietos plantaciniams miško ţeldiniams ‒ pakankamai lėkštos (su ne didesniu kaip 7 %

nuolydţiu), kad būtų galima pilnai mechanizuoti atliekamas operacijas [12, 15].

Tarpukalniai, daubos, kitos ţemos vietovės yra netinkamos gluosnių plantacijoms dėl

didelio šalnų pavojaus. Maţi, netaisyklingos formos laukai yra nepatogūs derliaus nuėmimui

[12]. Taip pat maţai tinkami ir laukai, apsupti miškų, kuriuose gausu kanopinų ţvėrių. Veisiant

energetinius augalus netoli miškų, tikslinga ţvėrių kiekio kontrolė. Apsauginės tvoros tvėrimas

šiuo atveju paprastai būna per brangus [3]. Augalų paţeidimo pavojus visuomet yra didesnis

pirminiame plantacijos auginimo etape (po įveisimo), vėlesniais etapais paaugusių, tankių bei

aukštų plantacijų viduje gyvūnai maţiau lankosi, jie ganosi tik plantacijos pakraščiais [12].

Tačiau vietovėse, kur yra laukinių triušių, tikslinga plantacijas aptverti. Švedijoje daugumoje (80

– 95 %) plantacijų paţeidimai dėl ţvėrių, vabzdţių, grybinių ligų, vandens deficito ar šalnų

nesiekia 10 %, tačiau neatsakingas plantacijos vietos parinkimas gali ţenkliai pabloginti situaciją

[4]. Taip pat siekiant sumaţinti transportavimo išlaidas, plantaciniai miško ţeldiniai turėtų būti

veisiami ne didesniu atstumu kaip 100 km nuo stambaus vartotojo (celiuliozės įmonių, rajono

energetikos jėgainių, katilinių) ir 10 – 15 km nuo vietinio vartotojo [12].

15

Gluosnių ţilvičių (S. viminalis) plantacijų veisimui tinka įvairūs dirvoţemiai: smėlio,

priesmėlio, molio, priemolio. Dirvos pH lygis turėtų svyruoti nuo 5,5 iki 7,5 [3]. Gluosniai

sparčiai augs, jei gruntinis vanduo nebus giliau nei 1,0 m nebent plantacija bus papildomai

drėkinama. [3, 15]. Aukštesnio derlingumo (našumo) dirvoţemiai garantuoja didesnį plantacijų

prieaugį, todėl prieš veisiant plantacijas nederlingose ţemėse reikia gerai pasverti ekonominį

efektą: daţniausiai toks pasirinkimas esti nuostolingas. Gluosninio ţilvičio plantacijas galima

veisti laikinai pavasarį uţliejamuose laukuose, kadangi šis augalas mėgsta drėgmę [10].

Durpiniai dirvoţemiai sunkiai išlaiko pakankamą drėgmės kiekį sausringu laikotarpiu, todėl

nepatartina gluosnių sodinti grynuose durpynuose. Sunkios, molingos ţemės gali būti ypatingai

našios, ypač jei esama daug organinių medţiagų. Tiesa, auginimo pradţioje sunkiuose

dirvoţemiuose gluosnių šaknys silpniau vystosi bei sunkiame molyje gali nušalti – o tai stabdo

gluosninių ţilvičių prigijimą. Tačiau vėliau krūmai įsitvirtina bei sparčiai auga, nes tokios dirvos

išlaiko pakankamai daug drėgmės [15].

Gluosniai gali augti ir prastesnėse, drėgnesnėse vietose nei kiti augalai. Siekiant panaudoti

maţiau derlingus dirvoţemius, gluosnių energetinių ţeldinių veisimui pagal augimviečių sąlygas

atrenkami dirvoţemio derlingumui maţiau reiklūs klonai [26]. Tuomet sodinant augalus

blogesniame dirvoţemyje pirmiausia reikia padidinti humuso kiekį, kalkinti ir tręšti. Tam gali

būti sėkmingai panaudotos vandenvalos nuosėdos. Prieš sodinimą dirva suariama ir gerai

įdirbama.

Gluosnius geriausiai sodinti geguţės pirmoje pusėje, kol ţemėje dar netrūksta drėgmės, o

oro temperatūra sparčiai kyla. Sodinti anksčiau nepatartina dėl daţnai besikartojančių pavasario

šalnų. Jei dirvoje pakanka drėgmės, galima gluosnių plantaciją veisti net ir birţelio pradţioje

[12].

Sodinama 20 – 25 cm ilgio, ne maţiau kaip 8 mm skersmens gyvašakės – vienmečių

stiebų atkarpos [3]. Tačiau netgi senesni stiebai gali būti taikomi kaip sodinimo medţiaga, bet

tuomet naudojama tik ta dalis, kuri yra vienerių metų senumo. Dvejų metų senumo medis gali

turėti kelis pumpurus, kurie iš karto išsprogsta tik pasodinus, kiti pumpurai sprogsta dar vėliau ir

tai sudaro sąlygas piktţolėms [4]. Sodinimo metu kiekvienas stiebas vertikaliai įspaudţiamas į

dirvą iki 90 % savo ilgio, kad geriau įsisavintų drėgmę. Gali uţtekti ir trumpesnių stiebų

drėgnuoju augimo sezonu, tačiau tokiu atveju kyla pavojus augalams, jei dirvos paviršius labai

greitai išdţiūsta. Plonesnių nei 8 mm stiebų taip pat nerekomenduojama naudoti, kadangi

plonesni stiebai lengviau paţeidţiami sodinimo metu bei sunkiau atsilaiko sausros periodu [1].

Siekiant išvengti didelių ligų ir kenkėjų nuostolių, vienoje plantacijoje sodinami kelių klonų

sodinukai [2]. Sodinama pavasarį daugiaeilėmis sodinimo mašinomis. Sodinimo tankumas – apie

20 tūkst./ha sodinukų. Paskutiniai moksliniai tyrimai rodo, kad naudingiau yra didinti sodinukų

16

tankį [10]. Blokų ilgis ir plotis turi įtakos derliaus nuėmimo operacijoms. Tarpai tarp plantacijų

paprastai paliekami sunkveţimiams privaţiuoti [8]. Dvigubose eilėse atstumas tarp eilių turi būti

0,75 m, o tarp dvigubų eilių (lysvių) – 1,5 m. Eilėse tarpas tarp sodinukų turėtų būti apie 0,60 ÷

0,65 m. Vienam hektarui apsodinti tokiu atveju reikia maţdaug 15,000 gyvašakių. Lauko galuose

reikia palikti 7 – 8 m pločio neapsodintą plotą traktoriui, kombainui ar kitoms mašinoms

apsisukti.

1.2.4. Energetinių augalų plantacijos prieţiūra

Pirmaisiais metais plantacijos sodinukai saugomi nuo ţolių, naudojant mechanines ir

chemines apsaugos priemones, nes naujai pasodinti gluosnių sodinukai negali konkuruoti su

dauguma piktţolių, todėl piktţolių naikinimas yra ypač svarbus [2]. Prieš gluosnių sodinimą

piktţolėms leidţiama sudygti, o tuomet jos naikinamos herbicidais arba kultivuojant dirvą.

Herbicidai paprastai naudojami rudenį ir prieš pat sodinimą pavasarį. Po gluosnių sodinimo,

prieš sudygstant piktţolėms, herbicidai gali būti pakartotinai purškiami, tokiu būdu paskleisti ant

dirvos paviršiaus jie išnaikina bedygstančias piktţoles. Vėliau atsiradus piktţolių, gali tekti dar

kartą purkšti sodinukus. Toks purškimas turi būti atliekamas iki tol kol nepasirodė ţali gluosnių

pumpurai [3]. Nes galima paţeisti lapus. Jie pagelsta. Nors augalas paprastai neţūsta, bet auga

daug lėčiau. Suţaliavus gluosniams, piktţolių naikinimui tarpueiliuose naudojami juostiniai

purkštuvai su guminėmis uţuolaidomis. Ypač atsakingai purškimas turi būti atliekamas lengvose

dirvose pirmaisiais gluosnių auginimo metais [8, 29]. Be herbicidų naudojimo sunku įveisti

gluosninių ţilvičių plantacijas. Gilus arimas padeda uţversti ţemėmis piktţolių sėklas, tačiau kai

kuriuose dirvoţemiuose tai nėra praktiška. Po pasodinimo galima akėti tarpueilius, tačiau

piktţolės toliau auga ir lieka nepaliestos pačiose eilėse. Plastiko, mulčiaus, popieriaus atliekų ar

pjuvenų naudojimas yra efektyvi, tačiau neekonomiška priemonė plantacijų apsaugai nuo

piktţolių [1].

Trąšų normos priklauso nuo dirvoţemio ir plantacijos eksploatavimo laiko. Tręšimas

pirmais metais po augalų įveisimo yra nerekomenduojamas. Trąšas galima naudoti antraisiais metais

po įveisimo, tačiau daţnai buvusiose ţemės ūkio naudmenose maistmedţiagių pilnai uţtenka visai

pirmai plantacijos rotacijai [12]. Tačiau derlinguose, bet netręštuose dirvoţemiuose, energetinių

plantacijų augalai nepasiekia tokių matmenų kaip maţiau derlinguose, bet tręštuose [2].

Greito poveikio trąšos paprastai nenaudojamos pirmųjų metų augalams, nes skatina

piktţolių augimą [15]. Plantacijų tręšimui gali būti panaudojamas vandenvalos dumblas

(nuosėdos). Dumblas, dėl subalansuotos augalams naudingų medţiagų sudėties gali iš dalies ar

net pilnai pakeisti mineralines trąšas. Didelė organinių medţiagų koncentracija dumble didina

17

dirvos purumą, padeda išlaikyti optimalų dirvoţemio drėgnumą. Paprastai komunaliniame

dumble būna gausu azoto ir fosforo, tačiau kalio kiekis daţnai būna nepakankamas, todėl būtina

organizuoti papildomą tręšimą mineralinėmis kalio trąšomis. Dumble esantis organinis azotas

išsiskiria lėtai ir augalai juo apsirūpina dar kelis metus po jo iškratymo [3, 12]. Daţniausiai

naudojamos nedidelės tręšimo normos (iki 40 t/ha), bet kai siekiama utilizuoti dumblą,

orientacinė pirminio tręšimo dozė derlingo priesmėlio dirvoţemiuose gali būti 100 – 300 t/ha, o

durpiniuose (išeksploatuotuose durpynuose) priklausomai nuo liekaninio durpių sluoksnio – net

iki 400 – 600 t/ha (sausos medţiagos) [2]. Dumblo panaudojimas vertingas ne tik tuo, kad

gaunama papildoma biomasės produkcija, bet ir dalinai išsprendţiama dumblo utilizavimo

problema. Yra sukurtos gluosnių veislės, kurios pasiţymi, tuo kad savo biomasėje kaupia

sunkiuosius metalus. Tokie gluosniai ypač vertingi, jei vandenvalos dumblas uţterštas

sunkiaisiais metalais [10]. Sunkiųjų metalų patekimas į gluosnių audinius yra sudėtingas,

kiekvienam metalui individualus procesas ir priklauso nuo to kokiuose junginiuose jų yra [24].

Visais atvejais, tręšiant tiek mineralinėmis trąšomis, tiek vandenvalos dumblu, būtina

paisyti aplinkosaugos reikalavimų [2]. Taigi, taip tręšiant augalus, galima auginti palyginti švarią

medieną – didţioji dalis metalų sulaikoma šaknyse arba su lapija grįţta į plantaciją. Tačiau reikia

atkreipti dėmesį į tai, kad, naudojant karklų plantacijas kaip filtrato išgarinimo bei valymo

metodą, būtina numatyti šaknų pašalinimą iš plantacijos bei uţteršto grunto rekultivaciją [25,

30]. Reikia nepamiršti, jog gluosninių ţilvičių sunkiųjų metalų kaupimas yra vykdomas iki

biologinio prisotinimo ribos [24]. Dėl to dumblas turi būti ištirtas ir įsitikinta, kad jame nėra

viršijamos sunkiųjų metalų koncentracijų normos ar organiniai lakūs junginiai nepateks ir

neuţterš dirvos, o vėliau – deginant skiedras šie junginiai nepateks į aplinką [8].

Kartais dirvos rūgštingumui sumaţinti gali būti naudojama stabilizuotas kalkėmis

nuotekų dumblas ar po deginimo likę gluosnių pelenai, tokiu būdų grąţinant į dirvą fosforą, kalio

karbonatus ir mikroelementus [1]. Kalkių trąšos paskleidţiamos prieš sodinimą ar iškart po

energetinių augalų derliaus nuėmimo [15].

Švedijoje rekomenduojamos gluosninių ţilvičių trąšų normos: (N) azoto 60 ÷ 80 kg·ha-1

,

(P) fosforo – 10 kg·ha-1

, (K) kalio ‒ 35 kg·ha-1

. Toks trąšų kiekis atstato maisto medţiagų

balansą išveţus stiebų biomasę iš lauko [3].

1.2.5. Gluosninių ţilvičių apsauga nuo ligų ir vabzdţių – kenkėjų

Sudėtinga ir brangiai kainuojanti yra šių ţeldinių apsauga nuo ţvėrių, vabzdţių, grybinių

ligų paţeidimų, gaisrų, kitų stichinių gamtos veiksnių. Esant dideliam plantacijų tankumui,

apsauga nuo grybinių ligų ir vabzdţių antpuolių yra sudėtingesnė nei tradiciniame miškų ūkyje.

18

Neretai čia susidaro ypač palankios sąlygos (sumaţėjusi oro cirkuliacija, aukštas santykinis oro

drėgnumas) atskiroms grybų ir vabzdţių kenkėjų rūšims. Biomasės nuostoliai dėl ţvėrių,

vabzdţių, grybinių ligų, vandens deficito ar šalnų paţeidimų gali siekti iki 50 % [12]. Todėl

plantacijų apsaugai rekomenduojama taikyti integruotą kenkėjų kontrolės sistemą. Visiškas

kenkėjų ir ligų pašalinimas nėra pageidaujamas ir ekonomiškai nėra pagrįstas [4]. Sparti

plantacinių miško ţeldinių plėtra gali sudaryti palankias sąlygas vabzdţių - kenkėjų veisimuisi ir

plitimui, todėl kartais insekticidų naudojimas yra būtinas ir neišvengiamas. Vabalai, pjūklelių

lervos ir amarai paprastai grauţia gluosnių stiebus, nedidelis jų kiekis neturi lemiamos įtakos

galutiniam produktui [8]. Tačiau 90 % lapijos nugrauţimas gali sumaţinti plantacijos prieaugį

net iki 40 % [10]. Jei suaugusių vabalų skaičius nupurčius 1 m2 ţemės paviršiaus uţdengiantį

gluosnio šakų plotą pasiekia 100 vnt., būtina nupurkšti insekticidais arba pavienius pavojingus

ţidinius, arba visą plantaciją, jei vabalai yra gausiai išplitę visame plote. Vabzdţių ‒ kenkėjų

daromai ţalai sumaţinti taip pat taikomas rūšių ar formų bei klonų mišrinimas [12].

Svarbiausios gluosninių ţilvičių ligos: gluosninis rauplėgrybis (Fusicladium

saliciperdum, Pollacia radiosa, Venturia saliciperda), Phomopsis salicina, ir rūdligės, miltligės

ir kt. Visos šios ligos labiausiai paţeidţia gluosnių ūglius, lapus, atţalas. Todėl augalai purškiami

fungicidais, o uţkrėsti lapai, šakos naikinami neleidţiant grybams ar ligoms plisti plantacijoje.

Taip pat norint sumaţinti šių ligų daromą ţalą, rekomenduojama vengti monokultūrų auginimo

didesniuose plotuose: patariama naudoti bent 5 skirtingų rūšių ar tos pačios rūšies formų, klonų

mišrinimą [12].

1.3. Gluosnių pjaustinio gamyba ir sandėliavimas

Gluosniai turi būti nupjauti, išveţti iš lauko ir pristatyti vartotojui. Derlius paprastai būna

per maţas apdoroti įprastinėmis miškų ūkio mašinomis, tačiau per gausus apdoroti įprastomis

ţemės ūkio mašinomis [2].

Taikomos dvi pagrindinės derliaus nuėmimo technologijos: derliaus nuėmimas ir

smulkinimas vienu metu ir derlių nuimant pilno ilgio stiebais arba juos rišant į ryšulius ir

susmulkinant vėliau [1].

Derliaus nuėmimas kirtimo ir pjaustymo būdu. Gluosnių nuėmimo laikotarpis yra ţiema

– Šiaurės Europoje nuo lapkričio iki vasario mėnesio, tai yra tuo laikotarpiu, kai jau nukritę

lapai, o nauji pumpurai dar neišsprogę. Greitai augančių gluosnių derlius nuimamas

modifikuotais kombainais, skirtais kukurūzams nuimti [18]. Smulkinimo kertant sistemoje

gluosnių skiedros išpilamos tiesiai į priekabą traukiamą šalia ar uţ kombaino arba kaupiamos

kombaino bunkeryje. Didelės savaeigės mašinos, tokios kaip ţolės smulkinimo ir cukranendrių

19

kombainai, taip pat plačiai naudojamos [8]. Gauta smulkinta mediena iš karto veţama į katilines

arba supilama į krūvas lauko pakraščiuose arba pakelėse. Kombainas per 1,5 valandos nupjauna

vieną hektarą. Kompaktiškoje teritorijoje vieno kombaino uţtenka beveik 1000 hektarų [5]. Šios

modifikuotos nuėmimo mašinos nesunkiai gali sukapoti gluosnius į maţus gabalėlius, tačiau jų

dydis ir forma ne visada idealiai atitinka energijos konversijos įrenginius [3]. Derliaus nuėmimo

mašina turi:

atpjauti stiebą 50 – 100 mm virš ţemės paviršiaus;

nukirsti bet kokio skersmens stiebus;

palikti lygų nukirstą paviršių.

Gluosniams ir kitiems trumpos rotacijos energetiniams augalams nupjauti ir smulkinti

derliaus nuėmimo mašinose naudojami apskriti pjūklai [4]. Pjaunant spragilų tipo kirstuvais ir

atbukintais dantytais diskiniais pjūklais paţeidţiamas išsišakojusio kelmo kamienas ir

suskaldomi stiebai ţemiau nupjovimo linijos, o tai maţina augalų atsparumą ligoms. Pjaunant

stiebus per aukštai gali būti palikti apiplėšyti kelmai, nes stiebai gali lengvai palinkti nuo kirtimo

mechanizmo [15].

Derliaus nuimamas palaidais stiebais. Plantacija pjaunama (kertama) ţiemą, nukritus

lapams. Nupjauti karklai iš karto nesmulkinami, o paliekami paskleisti ar surenkami į ryšulius

specialiu pjovimo – rinkimo agregatu, ir paliekami išdţiūti [8]. Įrenginiai, pjaunantys gluosnių

derlių viso ilgio stiebais, būna nuo prikabinamų padargų iki savaeigių mašinų, kurių pagrindas –

derliaus nuėmimo kombaino vaţiuoklė. Tokio tipo gluosnių kirtimo sistemos našumas yra

maţesnis uţ tiesioginį smulkinimą kertant. Bet kokia derliaus nuėmimo mašina, kuri veţa viso

ilgio gluosnių stiebus horizontalia padėtimi, būna ilga ir jai reikia plačių pakraščių apsisukimams

[1, 4, 8].

Derliaus dorojimui naudojamos suspaustų ryšulių mašinos, kurios suspaudţia ir suriša

stiebus į vienodo skersmens ir supjausto į vienodo ilgio ryšulius [8]. Rišimas į ryšulius yra maţai

sąnaudų reikalaujanti technologija, skirta stiebus surinkti nuo lauko. Rinkimas atskirų ryšulių

krautuvu ar rankomis – neintesyvus ir lėtas [15]. Vienas iš alternatyvių būdų yra stiebų

nupjovimas ir suveţimas į galulaukes, kur stiebai surišami į ryšulius. Tačiau pilno ilgio stiebų

rišimas netinka standartinėms kelių transporto priemonėms, nes ryšulių ilgis priklauso nuo pilno

augalo ilgio. Ryšuliai yra įvairios formos ir dėl to juos sunku sukrauti į krūvą [14]. Vidutinio

dydţio ir smulkiuose ūkiuose gluosnių stiebus tikslinga nupjauti ir rišti į ryšulius ir tik vėliau

smulkinti ruošiant kurą. Vėlesniam gluosnių stiebų smulkinimui naudojami prie kombainų

prikabinami arba stacionarūs medienos smulkintuvai [1]. Medienos smulkinimas yra svarbi

operacija, gamybos grandinėje nustatanti visos technologijos tipą ir itin lemianti skiedrų

kainodarą. Gluosninių ţilvičių stiebų smulkinimo mechanizmai – tai vienaoperacinės mašinos,

20

kurios stiebus pjausto skersai arba įstriţai plaušų [11]. Smulkintuvų pasirinkimas yra gana

platus, jie gali būti gaminami su įvairiomis pavaromis ir gali būti montuojami ant įvairių

transporto priemonių. Smulkintuvai pagal konstrukciją skirstomi į diskinius, būgninius,

sraigtinius ir mentinius [8].

Diskinis smulkintuvas. Darbinė diskinio smulkintuvo dalis yra sunkus, gerai

subalansuotas plieno diskas (1.2 pav.), prie kurio radialiai tvirtinami nuo 2 iki 16 peilių. Disko

sūkių daţnis – 300 – 2400 min-1

[8].

1.2 pav. Diskinis smulkintuvas

Reguliuojant atstumą tarp peilių ir priešpeilio, skiedrų dydį galima keisti nuo 12 mm iki

35 mm. Mediena paduodama įstriţai arba statmenai diskui. Gluosnių kamienai paduodami į

smulkintuvą rankiniu būdu arba naudojant manipuliatorių. Diskinio smulkintuvo privalumai yra

paprasta konstrukcija, maţas energijos suvartojimas. Todėl tai yra plačiausiai energetinėse

plantacijose naudojamas smulkintuvas. Kadangi pjovimo kampas yra fiksuotas, gaunamų skiedrų

dydis yra vienodesnis negu kitų smulkintuvų atveju. Trūkumas – šio smulkintuvo jautrumas

priemaišoms, dideli matmenys ir maţa padavimo anga [11].

Būgninis smulkintuvas. Šio smulkintuvo dalis – 250 – 2000 mm skersmens būgnas su 2

arba 4 peiliais (1.3 pav.).

1.3 pav. Būgninis smulkintuvas

21

Mediena paduodama statmenai būgno sukimosi ašiai, paprastai ritininiu arba grandininiu

transporteriu, o skiedras pašalina vamzdţiu ventiliatorius [8]. Panašiai kaip ir diskinis

smulkintuvas, būgninis smulkintuvas leidţia keisti skiedrų dydį, reguliuojant atstumą tarp

priešpeilio ir peilių. Būgninio smulkintuvo privalumas, kad, nepaisant maţų smulkintuvo

matmenų, jo tiekimo anga yra didelė, dėl to galima smulkinti net ir kreivus stiebus. Trūkumai –

jautrumas priemaišoms ir didelė kaina. Lyginant su diskiniu smulkintuvu, būgninio smulkintuvo

energijos sąnaudos nuo 50 % iki 75 % didesnės, o skiedrų dydţiai gali būti labai skirtingi,

kadangi pjovimo kampas priklauso nuo kamieno skersmens. Būgninis smulkintuvas labiau tinka

miško atliekų smulkinimui negu diskinis smulkintuvas [11].

Sraigtinis smulkintuvas. Įrenginio darbinė dalis – besisukantis sraigtinis peilis, veikiantis

kaip tiekimo mechanizmas (1.4 pav.), su kieto lydinio ašmenimis.

1.4 pav. Sraigtinis smulkintuvas

Kartu su pjovimu sraigtinis peilis traukia medį per smulkintuvą, o tai ypač patogu, kai

paduodama rankiniu būdu. Skiedrų dydis priklauso nuo darbinės dalies. Skiedros, pagamintos

sraigtiniu smulkintuvu, būna nevienodo dydţio ir paprastai stambesnės negu pagamintos diskiniu

ar būgniniu smulkintuvu [11]. Ašmenų galandimui reikalingi specialūs įrankiai, tačiau jų maţas

galios poreikis ir paprasta konstrukcija [8].

Mentinis smulkintuvas. Šie smulkintuvai skirti stambioms medienos skiedroms gaminti.

Jų darbinė dalis besisukančios mentys. Medienos stiebai tiekiami statmenai rotoriaus sukimosi

ašiai [18].

Priklausomai nuo smulkintuvo funkcijos ir našumo, gali būti naudojamos įvairios

pavaros. Maţos galios įrenginiai paprastai yra sukami traktoriaus galios nuėmimo veleno.

Stambesniesiems smulkintuvams naudojamas atskiras variklis. Toks įrenginys gali būti

montuojamas arba stacionariai, arba ant įvairių platformų, pvz., medienveţės ar sunkveţimio

[11]. Pasirenkant įrenginį, atsiţvelgiama į ţaliavos kiekį ir kokybę, technologiją, kuri bus

naudojama, reikalavimus skiedrų kokybei, logistiką, poreikį reorganizavimui ir daugelį kitų

aspektų [2, 8]. Energetinių augalų plantacijoms labiau tinka paprasti smulkintuvai su rankiniu

22

padavimu ir su pavara nuo traktoriaus galios nuėmimo veleno. Esant didelėms gamybos

apimtims, gali būti ekonomiškai tikslinga naudoti kilnojamuosius smulkintuvus – medveţes [11].

Smulkintos medienos perveţimui naudojami medienveţiai skiedroms transportuoti, kurie

turi kėbulą su paaukštintomis sienomis arba konteinerius [8].

Sunkveţimiai su priekaba gali transportuoti 70 ÷ 80 m3 skiedrų, o su puspriekabe – 80 ÷

100 m3

[18]. Taip pat šiam tikslui gali būti pritaikoma siloso sutankinimo priekaba. Priekabos

priekinė dalis nustumiama atgal ir taip skiedros suspaudţiamos, vėliau atstumiama atgal ir

skiedrų pripildoma į priekį papildomai po to operacija kartojama. Iškrovimo metu skiedrų

išstūmimo mechanizmas ištuština priekabą be išvertimo, todėl tokia sistema gali būti taikoma

keičiamose konteineriuose. Biomasės nustūmimas atgal ir masės koncentravimas ant priekabos

galinės ašies ratų gali sumaţinti sukibimą su šlapia dirva ar apledijusiu keliu [1, 3, 8].

Maţos gluosninių ţilvičių plantacijos atveju sunkveţimiai gali veţti biomasę tiesiai iš

plantacijos lauko į katilinę. Didelių plantacijų atveju paprastai reikalingas papildomas biomasės

tvarkymas, kurio metu biomasė saugoma plantacijos ūkyje, o tik vėliau perveţama į katilinę [1].

1.3.1. Gluosninių ţilvičių sandėliavimas

Išauginta ir nuimta biomasė dėl didelio drėgnio, uţterštumo mikromicetų pradais yra

netinkama ilgalaikiam saugojimui [2, 31, 35]. Sandėliuojant tokius augalininkystės produktus, jų

sluoksnyje susidaro palankios sąlygos biocheminiams ir mikrobiologiniams procesams, yra

naudojamos sukauptos organinės medţiagos ir išsiskiriamas anglies dvideginis, vanduo ir

šiluma. Kylant temperatūrai sandėliuojamo pjaustinio sluoksnyje, intesyvėja mikroorganizmų bei

fermentų, skatinančių biocheminius procesus, veikla, menkėja produkto kokybė ir vertė [2, 35].

Švieţiai nupjautų gluosninių ţilvičių stiebų drėgnis gali svyruoti nuo 30 % iki 60 %,

priklausomai nuo metu laiko, kuriuo nuimamas derlius. Šaltuoju metų laiku gluosnių drėgnis

svyruoja nuo 30 % iki 40 %, o vegetacijos metu – nuo 40 % iki 60 % [9, 16, 36]. Nuimtą

augalinę biomasę nedelsiant reikia konservuoti arba kitais būdais valdyti nepageidautinus

procesus. Gluosnių stiebai gali būti dţiovinami natūraliai saugojimo metu. Įprastomis Europos

sąlygomis drėgmės kiekis stiebuose sumaţėja iki 15 ÷ 25 %, jei stiebai pakartotinai nemirkomi

lietaus [1, 36, 37]. Šiam tikslui gluosninių ţilvičių stiebai sukraunami į rietuves, kurios

patalpinamos į laikinuosius sandėlius ar sandėliavimo aikšteles dengtas stogu. Ryšuliai ar stiebų

rulonai taip pat gali būti sandėliuojami atvirose pastogėse, be didelių masės pablogėjimų,

kadangi tokios stiebų krūvos yra pakankamai pralaidţios orui, natūraliai aušinasi ir vėdinasi [3,

37]. Tačiau tokiu būdu išdţiovintų gluosninių ţilvičių stiebų smulkinimui sunaudojama daugiau

energijos, negu smulkinant stiebus, kurie švieţiai nupjauti [4].

23

Taikant derliaus nuėmimą kirtimo ir pjaustymo būdu (1.5 pav.), gaunamas gluosninių

ţilvičių pjaustinys, kurio drėgnis gali svyruoti kaip ir nuimamų stiebų nuo 30 % iki 60 %

priklausomai nuo metų laiko, kuriuo nuimamas derlius. Susmulkinto medienos pjaustinio

sandėliavimas yra gana problematiškas, todėl šiam procesui reikia atsakingo planavimo ir geros

vadybos sistemos.

1.5 pav. Gluosninių ţilvičių derliaus nuėmimas kirtimo pjaustymo būdu

Kuro skiedros pagamintos iš stambių gluosninių ţilvičių šakų turi daugiau smulkių

dalelių, o iš jaunų šakų ir lanksčių šakelių gaunama daugiau ilgų dalelių, bei ţievės atplaišų [8,

34]. Sandėliuojant smulkintą medieną, smulkioji frakcija, priemaišos (ţemės, ţievės atplaišos)

sudaro palankias sąlygas medienos pjaustinio savaiminiam kaitimui. Ţievės atplaišos ir kitos

priemaišos turi nemaţai maistingųjų medţiagų, kurios skatina grybelių ir įvairių mikroorganizmų

veiklą [31, 34]. Sandėliuojant smulkintą medieną susiduriama su pagrindine problema –

savaiminiu kaitimu, kuris nekontroliuojamas gali pasibaigti savaiminiu uţsiliepsnojimu – gaisru.

Todėl sandėliuojant medienos pjaustinį ilgesnį laiką būtina stebėti sampilo temperatūrą.

Medienos pjaustinys pagamintas iš nenuţievintų stiebų yra labiau linkęs savaiminiam kaitimui,

nei nuţievintų stiebų pjaustinys [2, 34, 35].

Sandėliuojant smulkintą medieną išsiskiria šiluma. Šis procesas siejamas su medienos

audinių kvėpavimu, grybų ir bakterijų veikla. Vien tik dėl šios prieţasties sampile temperatūra

gali pakilti iki 60 ÷ 70 °C [8, 31, 33]. Temperatūrai viršijus 70 °C, prasideda pirolizės ir

cheminės oksidacijos procesai, kurių metu temperatūra sampile kyla toliau. Jei temperatūra

pasiekia medţiagos uţsiliepsnojimo taško temperatūrą, medienos pjaustinys pradeda smilkti, o,

suintensyvėjus oro cirkuliacijai ir patekus didesniam deguonies kiekiui, gali uţsiliepsnoti [33,

31, 35]. Uţsiliepsnojusi ar smilkstantį gluosninių ţilvičių pjaustinį uţgesinti labai sunku.

24

Savaiminio kaitimo pradţią sunku pastebėti, ypač tuomet, kai medienos pjaustinys ir jame

esančios priemaišos yra sausos [32, 33].

Pjaustinio saugojimo sąlygas lemia skiedrų dydis ir drėgnis. Jei medienos pjaustinys yra

labai drėgnas (> 45 %), tuomet savaiminio kaitimo procesas tampa maţai tikėtinu, nes dalis

medienos audinių kvėpavimo šilumos sunaudojama drėgmės garinimui, o likusi šilumos dalis dėl

didelio drėgnos medienos šiluminio laidumo, lengvai išsisklaidoma sampile arba nuvedama į

aplinką [31, 35, 36].

Jei medienos pjaustinys yra sausas (< 25 %), tuomet medienos audiniai yra maţai

gyvybingi, o mikroorganizmų veikla, dėl vandens trūkumo, prislopinta.

Jei drėgmės kiekis svyruoja tarp 25 % ir 45 %, tuomet yra labai didelė tikimybė, jog

medienos pjaustinys savaime uţsiliepsnos.

Kontroliuojamas medienos pjaustinio kaitimas, gali būti teigiamas bei pageidautinas

procesas, kurio metu sampile esančios medţiagos gali išdţiūti iki tam tikro drėgnio priklausomai

nuo vyraujančių sąlygų. Tokiu būdu švieţiai nukirstų ir apdorotų stiebų drėgmės kiekis gali

nukristi iki 7 % per 3 – 5 savaites [33].

Kitu atveju skiedros po nupjovimo yra dţiovinamos ir tik po to sausos saugomos krūvose.

Grūdų dţiovinimo technologijos gali būti sėkmingai pritaikytos gluosninių ţilvičių pjaustiniui

dţiovinti. Smulkintų stiebų sluoksnis nėra toks tankus kaip grūdų, o dėl medienos dalelių

šiukštumo bei formos yra maţai birus [15, 36]. Gluosninių ţilvičių stiebų pjaustinio natūralus

byrėjimo kampas siekia nuo 37 ° iki 45 °, o griūties kampas – nuo 70 ° iki 82 ° [20]. Taip pat

biologiniai procesai vykstantys dţiovinamos medienos pjaustinio sluoksnyje ir jų kontrolė didele

dalimi priklauso nuo medienos pjaustinio sampilo aerodinaminių savybių. Dţiovinant aktyviąja

ventiliacija su pašildytu oru arba sausu garu, pašalinės priemaišos, ţievės atplaišos didina

smulkintos medienos aerodinaminį pasipriešinimą. Medienos pjaustinio sampilo aerodinaminis

pasipriešinimas priklauso nuo jo storio, poringumo, oro filtracijos. Skirtingos medienos

pjaustinio dalelės, sudaro kliūtis oro tekėjimui sampilu, todėl naudojant aktyviąją ventiliaciją gali

būti sunku uţtikrinti tolygų medienos pjaustinio ventiliavimą [19, 32]. Dėl dţiovinimui

reikalingų nemaţų energijos sąnaudų, jis didelės galios katilinėse arba jėgainėse taikomas gana

retai [8]. Tačiau ši sistema gali būti sėkmingai naudojama, siekiant sumaţinti pelijimą ir sausos

masės nuostolius. Ventiliacijos sistemoje, oras tekėdamas per produkciją šyla ir išgarina nemaţai

drėgmės, tokiu būdu išdţiovinami apatiniai produkcijos sluoksniai ir dalinai likviduojami

savaiminio kaitimo ţidiniai. Sukrovus medienos skiedras ant ventiliuojamų grindų, esant

natūraliai aplinkos temperatūrai, per 3 savaites skiedrų drėgnis sumaţėja nuo 50 % iki 15 %.

Naudojant stipresnius oro srautus ir aukštesnę temperatūrą (iki 40 °C), galima medienos pjaustinį

išdţiovinti per 1 – 2 dienas [1].

25

Taip pat medienos pjaustinio dţiovinimui yra naudojamos aukštos temperatūros būgninės

ir konvejerinės dţiovyklos. Būgnines dţiovyklas tikslinga naudoti auginant dideles energetinių

augalų plantacijas, tačiau neekonomiška maţuose ūkiuose. Konvejerinės dţiovyklos gali būti

nesunkiai pritaikomos gluosninių ţilvičių dţiovinimui (1.6 pav.).

1.6 pav. Konvejerinė medienos pjaustinio dţiovykla

Tačiau lakūs organiniai junginiai gali sukelti oro taršą ir suformuoti melsvus dūmus, tais

atvejais, kai biokuras dţiovinamas aukštesnėje kaip 100 °C temperatūroje [2, 4, 8].

Iš visų gluosninių ţilvičių biokuro gamybos operacijų, 40 % energijos sąnaudų sudaro

biomasės laikymas ir dţiovinimas. Tačiau, nors mediena smulkinimas iš karto nuimant derlių ir

jos sandėliavimas išdţiovinus iki saugaus drėgnio, susijęs su didelėmis energetinėmis

sąnaudomis, vis dėl to tai našesnė ir efektyvesnė biokuro ruošimo technologija, nei pirmiausia

nukirstą medieną išdţiovinti ir tik po to smulkinti [8].

1.4. Gluosninių ţilvičių deginimo technologijos

Deginimas yra paprastai ekonomiškiausias būdas gaminti šilumą iš biomasės. Ši

energijos mainų technologija yra labiausiai paplitusi. Biomasės medţiagos uţdegimui reikalinga

aukšta temperatūra, todėl sudėtingiausia degimo proceso dalis yra jo pradţia [15]. Nepaisant

proceso paprastumo, degimas yra kompleksinis procesas. Didelis reakcijos greitis ir didelis

šilumos išsiskyrimas, daugybė dalyvaujančių medţiagų ir reakcijų tarpusavyje susijusios. Jam

priklauso augalo deginimas su tam tikru deguonies kiekiu, kurio uţtenka paversti beveik visą

medţiagą į anglies dioksidą ir vandenį [8].

Naudojami du biomasės deginimo būdai: nejudančiame arba verdančiame sluoksnyje.

Nejudančio sluoksnio deginimo sistemos suskirstomos pagal ardyno tipą ir kuro tiekiamą į

kūryklą [5].

26

Nejudančio sluoksnio kūryklos pagal kuro tiekimo sistemą skirstomos į rankinio tiekimo

ir mechanizuotas. Pagal ardyno tipą: su horizontaliu ar nuoţulniu ardynu, kuris gali būti

stacionarus arba judantis. Verdančio sluoksnio sistemos paprastai būna burbuliuojančio arba

cirkuliuojančio tipo [8, 13, 42].

Plačiausiai biomasės deginimui naudojami katilai su nejudančiu ardynu – grotelėmis

Tokią sistemą sudaro nejudantis ardynas, esantis degimo kameroje. Pirminis oras kuro deginimui

yra tiekiamas pro grotelių apačia. Antrinis oras lakiųjų dujų deginimui tiekiamas iš viršaus. Ant

grotelių degančios anglys tiekia šilumą ant anglių naujai paduodamo kuro pirolizei. Degimo

temperatūra nejudančių grotelių sistemoje kinta nuo 850 °C iki 1400 °C. Biomasės deginimo

kūryklose dėl palyginti didelio lakiųjų medţiagų kiekio virš grotelių reikalinga didesnė degimo

kamera. Dėl šios prieţasties, priešingai nei angliai deginti skirtose kūryklose, intensyvesnis yra

pirminio, o ne antrinio oro tiekimas [8].

Kūryklose su nuoţulniomis grotelėmis kuras paduodamas viršuje ir degimo proceso metu

juda ţemyn (1.7 pav.).

1.7 pav. Katilas su judančiu ardynu

Pelenai pašalinami apačioje. Šiose kūryklose kuro dalelių išbuvimo laikas iš dalies

priklauso nuo grotelių judėjimo greičio. Jose yra ribojamas kuro dalelių dydis. Šiose sistemose

galima išskirti daugiau šilumos iš grotelių ploto vieneto, todėl jų konstrukcija yra

kompaktiškesnė. Modernesnėse versijose atskiri degimo proceso etapai vyksta skirtingose

zonose, valdymas tampa geresnis ir galima naudoti drėgnesnį kurą [8].

Dar maţesnė kūryklos talpa reikalinga deginant į dulkes smulkintą biomasę spiraliniame

degiklyje. Vienas šio degiklio trūkumų – jam reikalingas didelis perteklinio oro kiekis, vadinasi,

gaunamas santykinai maţas efektyvumas [14].

27

Sraigtinių tiektuvų sistemos sukurtos maţoms ir vidutinio dydţio kuro dalelėms. Šiuo

atveju kuras stumiamas į degimo zonos centrą, o pelenai rankiniu būdu arba automatiškai

pašalinami per šonus [8].

Biomasės kuras daţniausiai turi daug drėgmės, todėl išeinančiose dujose (dūmuose) būna

gausiai vandens garų, kuriuose sukauptas didelis kiekis energijos. Šiluma, gauta iš išeinančių

dujų, naudojama ţemos temperatūros procesuose – centralizuoto šilumos tiekimo vandens

šildymui. Išeinančių dujų kondensatas yra chemiškai aktyvus, kondensavimo įrenginiuose turi

būti naudojamos specialios medţiagos – nerūdijantis plienas ir plastmasė. Dabartinėse sistemose

išeinančių dujų aušinimas kombinuojamas kartu su dujų valymu naudojant dujų piltuvą, kuris

pašalina arba neutralizuoja didţiąją dalį dujose esančių chemiškai aktyvių teršalų. Tokiose

sistemose gaunama net iki 25 % didesnė šilumos galia [8].

Verdančio sluoksnio sistemos (1.8 pav.). Verdančio sluoksnio degimo kamerose kuras

deginamas karštame (paprastai nuo 700 °C iki 1000 °C) smėlio, klinčių ar kitame nedegios

medţiagos sluoksnyje, kuris ventiliatoriais palaikomas turbulencinės suspensijos būsenoje.

1.8 pav. Verdančio sluoksnio kūrykla

Sistema sudaryta iš degimo kameros su smėlio sluoksniu, kuris perduoda šilumą kurui.

Sluoksnio virimo įspūdis sukuriamas pučiant orą per perforuotą dugną, smėlis pakyla aukštyn ir

susiformuoja vandens virimą imituojantis sluoksnis. Priklausomai nuo oro greičio sukuriamas

burbuliuojantis verdantis sluoksnis arba cirkuliuojantis verdantis sluoksnis. Burbuliuojančiame

verdančiame sluoksnyje reaktorius yra padalintas į zoną, turinčią laisvai judančių smėlio dalelių,

palaikomų į viršų kylančio oro (sudarančio verdančio skysčio įspūdį) ir viršutinę zoną, esančią

virš verdančio sluoksnio.

28

Dėl verdančio sluoksnio intensyvaus maišymosi vyksta intesyvūs šilumos mainai ir dėl to

gali būti pasiekiamas pilnas degimas, esant maţiems perteklinio oro koeficientams.

Svarbiausi biokuro deginimo verdančiame sluoksnyje privalumai [8, 42]:

• prisitaikyti prie biokuro savybių, dydţio ir formos pokyčių;

• naudoti kurą, kurio drėgnis siekia iki 60 %;

• naudoti kurą, kurio peleningumas siekia iki 50 % ar net didesnis.

Verdančio sluoksnio sistemos turi ir kitų privalumų:

• kompaktiška konstrukcija, kurios dėka vyksta aktyvūs šilumos mainai ir reakcijos dėl

intensyvaus sluoksnio maišymosi;

• ţemas perteklinio oro koeficientas (nuo 1,2 iki 1,4), lemiantis maţus pro kaminą

išeinančių dujų šilumos nuostolius

• kompaktiška pakura;

• maţos emisijos, aplinkai draugiška energijos gamyba iš prastos kokybės kuro.

Cirkuliacinė verdančio sluoksnio sistema pavaizduota 1.9 paveiksle.

1.9 pav. Cirkuliacinio verdančio sluoksnio kūrykla

Dėl didelių oro greičių cirkuliacinėse verdančio sluoksnio degimo sistemose

turbulencinis maišymasis yra intensyvesnis, negu burbuliuojančiose verdančio sluoksnio

sistemose. Šilumos mainų poţiūriu cirkuliacinės verdančio sluoksnio sistemos yra pranašiausios

[8, 42].

Verdančio sluoksnio sistemų veikimo pobūdţio išeinančios dujos yra intensyviai

maišomos su dulkėmis ir kietomis dalelėmis. Dėl to kietų dalelių ir dulkių pašalinimas iš

išeinančių dujų yra svarbiausia verdančio sluoksnio sistemų problema. Cirkuliacinės verdančio

sluoksnio sistemos turi vieną ar daugiau ciklonų, kurie skirti sunkių dalelių (kuro ir sluoksnio

medţiagos) pašalinimui iš išeinančių dujų srauto. Burbuliuojančio verdančio sluoksnio

įrenginiuose pirminiam dulkių pašalinimui iš išeinančių dujų naudojami ciklonai. Galutiniam

29

išvalymui naudojami filtrai. Taikant išeinančių dujų recirkuliaciją, gaunamos ţemos NOx

emisijos į aplinką [8]. Taip pat taikomos antrinės priemonės NOx pašalinimui iš dūmų. Antriniam NOx

kiekio sumaţinimui į dūmus įpurškiama amoniako, karbamido ar kito komponento, kuris gali reaguoti su

azoto oksidais ir redukuoti juos iki molekulinio azoto. Antrinio NOx kiekio sumaţinimo metodo

pranašumas tame, kad suderinamas su kitais pirminio NOx sumaţinimo metodais [42].

********************

Vieni iš perspektyviausių trumpos apyvartos energetinių augalų rūšių yra gluosniniai

ţilvičiai (Salix viminalis). Tai krūmais augantys gluosniai, kurie uţaugina didelį kiekį (20 t/ha)

biomasės per trumpą laiką ir yra vieni iš greičiausiai augančių medingų augalų rūšių Šiaurės

Europoje. Gluosninius ţilvičius ruošiant kurui, jų kamienai kertami, kas ketveri metai. Šaltuoju

metų laiku gluosnių drėgnis svyruoja nuo 30 % iki 40 %, vegetacijos metu – nuo 40 % iki 60 %.

Toks didelis drėgmės kiekis lemia pjaustinio biologinį aktyvumą, taip pat jo tankį, poringumą ir

kitas savybes. Todėl išauginta ir nuimta smulkintų gluosninių ţilvičių biomasė dėl didelio

drėgnio yra netinkama ilgalaikiam saugojimui. Juos sandėliuojant, pjaustinio sluoksnyje susidaro

palankios sąlygos formuotis savaiminio kaitimo ţidiniams. Šis šilumos išsiskyrimas siejamas su

medienos audinių kvėpavimu, grybų ir bakterijų veikla, kuri kylant temperatūrai intensyvėja bei

skatina biodegradacijos procesus, todėl menkėja produkto kokybė ir didėja rizika medienos

pjaustinio savaiminiam uţsiliepsnojimui.

1.5. Tyrimų tikslas ir uţdaviniai

Darbo tikslas ‒ ištirti drėgnio įtaką susmulkinto gluosninio ţilvičio savaiminiam kaitimui

ir šilumos sklaidai pjaustinio sampile.

Šiam tikslui nustatyti reikia išspręsti šiuos uţdavinius:

Nustatyti tyrimuose naudojamo gluosninio ţilvičio pjaustinio fizines savybes: drėgnį,

frakcinę sudėti, tankį ir poringumą.

Ištirti skirtingo drėgnio medienos pjaustinio biologinį aktyvumą.

Įvertini drėgnio įtaką šilumos sklaidos pjaustinio sluoksnyje intensyvumui ir jo sampilo

šiluminėms savybėms.

30

2. TYRIMŲ METODIKA

2.1. Medienos pjaustinio paruošimas

Eksperimentiniai tyrimai atlikti naudojant greitai augančio augalo – gluosninio ţilvičio

(Salix viminalis), pjaustinį. Tyrimų eiga pavaizduota 2.1 paveiksle. 2,5 ÷ 3 m aukščio gluosnių

kamienai buvo kertami lapkričio mėnesį. Pašalinus šakas su lapais, jų kamienai atveţti į Šilumos

ir biotechnologijų inţinerijos katedros laboratoriją. Atsitiktinai pasirenkant iš skirtingų kamienų

vietų atpjauta trisdešimt 12 ÷ 20 cm ilgio rąstelių ir suformuoti trys ėminiai gluosnių medienos

tikrajam tankiui nustatyti. Likę kamienai laboratorijoje sukrauti į rietuvę ir palikti natūraliai

dţiūti 5 ÷ 15 ºC temperatūros aplinkoje. Periodiškai iš rietuvės buvo atrenkami įvairaus

stambumo kamienai ir paruošiama tolimiems tyrimams 12 ÷ 15 litrų pjaustinio. Kamienai

smulkinami diskiniu smulkintuvu AL‒KO New Tec 2400R (2400 W/2800 min-1

). Tuomet

pjaustinys padalinamas į keturis ėminius:

pirmas: faktiniam pjaustinio drėgniui nustatyti 0,5 kg pjaustinio;

antras: pjaustinio biologinio aktyvumo tyrimams. Apie 2 kg pjaustinio;

trečias: frakcinei sudėties ir sampilo tankio tyrimams. Apie 2 ÷ 4 kg pjaustinio;

ketvirtas: ėminys pjaustinio šiluminio laidumo tyrimams. Apie 3 kg pjaustinio.

2.1 pav. Tyrimų eigos schema

31

Baigus tyrimų ciklą, atrenkami nauji kamienai. Jie ilgiau gulėjo rietuvėje ir yra sausesni

nei anksčiau paimti. Atrinkti kamienai susmulkinami ir taip paruošiamas maţesnio drėgnio

pjaustinys, kuris vėl dalinamas į keturis ėminius: drėgniui, biologiniam aktyvumui, frakcinei

sudėčiai, sampilo tankiui nustatyti ir šiluminiam laidumui ištirti.

Pjaustinio ruošimo ir tyrimų ciklas buvo kartojami tol, kol gluosninio ţilvičio kamienai

natūraliai išdţiūvo iki 12 % drėgnio.

2.1.1. Medienos pjaustinio frakcinės sudėties tyrimas

Gluosninio ţilvičio kamienų pjaustinio frakcinei sudėčiai įvertinti taikytas rūšiavimas

pagal stambumą. Sietų komplektas pasirinktas pagal Didţiosios Britanijos standarto CEN/TS

19961 reikalavimus: sietai su apvaliomis 3,15 mm, 8 mm, 16 mm, 45 mm ir 63 mm skersmens

skylutėmis. Sietų skersmuo 400 mm (2.2 pav.).

2.2 pav. Sietų komplektas

Frakcinės sudėties nustatymui iš paruošto medienos pjaustinio suformuojamas maţesnis

kaip 3 kg ėminys, kuris pasveriamas 0,1 g tikslumu. Tuomet dalis smulkintos medienos tolygiai

paskleidţiama ant pirmojo sieto ne storesniu kaip 3 cm sluoksniu. Sietų komplektą sukant į vieną

ir kitą pusę horizontalioje plokštumoje, medienos pjaustinys pradedamas sijoti. Šio proceso metu

vyksta savaiminis išsirūšiavimas ir sijojimas. Jeigu sijojimo metu dalelės įstringa sieto skylutėse,

tai jos pridedamos prie tos frakcijos, kurios liko ant sieto. Plonesnės dalelės, kurios yra ilgesnės

nei sieto skylutės prabyrėjo pro jas ţemyn, paliekamos toje frakcijoje, kurioje nusėdo. Tačiau jei

pjaustinio dalelių dydis siekia daugiau nei 100 mm, jos išrenkamos ir dedamos į atskirą frakciją.

Baigus sijojimą ant sietų likusi masė pasveriama nustatant įvairaus smulkumo frakcijų

masę. Tyrimai analogiškai kartojami su likusiu pjaustiniu, kol persijojamas visas ėminys.

Tuomet sudedamos kiekvieno sijojimo metu gautos to paties smulkumo stambesnės nei 100 mm,

32

63 ÷ 100 mm, 45 ÷ 63 mm, 16 ÷ 45 mm, 8 ÷ 16 mm, 3,15 ÷ 8 mm ir < 3,15 mm frakcijų masės ir

apskaičiuojamos jų santykinės dalys procentais, o pasinaudojant Microsoft Office Excel

programa braiţoma histograma.

2.1.2 Medienos pjaustinio drėgnio nustatymas

Medienos pjaustinio drėgnį nustatome dţiovinimo iki pastovaus svorio metodu pagal

Lietuvos standarto LST EN 13183-1:2003/AC:2004 rekomendacijas. Drėgnio nustatymui

paimamas nedidelis kiekis medienos pjaustinio, susmulkinamas ţirklėmis ir įdedamas į prieš tai

pasvertą metalinį indelį su dangteliu. Sveriama 0,001 g tikslumu svarstyklėmis KERN ABJ 120

– 4M. Dţiovinamas dţiovinimo spintoje 105 2°C temperatūroje iki pastovaus svorio, kuris

nustatytas atlikus kelis kontrolinius svėrimus. Jei tarp gretimų svėrimų per dvi valandas

rezultatai skiriasi maţiau kaip 0,002 g, skaitoma, kad mediena yra absoliučiai sausa. Prieš

kiekvieną svėrimą metalinis indelis su dangteliu uţdengiamas, išimamas ir ataušinamas sausame

ore įdėjus į eksikatorių iki kambario temperatūros. Nustatant medienos pjaustinio drėgnį,

lygiagrečiai tyrimai atliekami su dešimčia indelių, t.y. atliekama 10 pakartojimų.

Drėgnis apskaičiuojamas 0,1 % tikslumu, nuo bendros pjaustinio masės pagal formulę:

%1000

b

b

m

mm , (1)

čia mb – bendra medienos masė g;

m0 – sausos medienos masė g.

Gauti duomenys apdoroti kompiuteriu panaudojant Mirosoft Office Excel programą,

nustatyta vidutinė drėgnio reikšmė ir pasikliautinasis intervalas.

2.2. Medienos pjaustinio tankio nustatymas

Tiriamas medienos pjaustinio sampilo tankis ir medienos tikrasis tankis.

Gluosninių ţilvičių tikrasis tankis nustatomas voliumetriniu būdu pagal bandinio išstumto

skysčio tūrį (2.3 pav.). Tikrojo tankio nustatymui naudojami 3 ėminiai po 10 dvylikos –

dvidešimties centimetrų ilgio iš skirtingų kamieno vietų išpjautų rąstelių. Pasvėrus analizinėmis

svarstyklėmis SCALTEC SPO 62 gluosninių ţilvičių medienos ėminius išmatavome jų masę mr,

0,01 g tikslumu. O ląstelienos tūris Vr nustatytas panardinus rąstelių ėminius į skystį, išstumto

skysčio tūris lygus medienos ląstelienos tūriui. Iš vandens ištraukti rąsteliai paliekami toliau

33

dţiūti laboratorijoje arba dţiovinimo spintoje (25 ºC temperatūroje) iki kito matavimo po 48 ÷ 72

valandų.

2.3 pav. Voliumetras. 1 – medienos cilindrinės formos bandinys; 2 – vandens pripildytas

indas; 3 – specialus indas į kurį įteka vandens paviršius; 4 – matavimo indas.

Tuomet rąstelių ėminiai vėl sveriami ir nardinami į vandenį. Tyrimai kartoti tol, kol

rąsteliai išdţiūvo iki 5 ÷ 10 % drėgnio.

Medienos pjaustinio sampilo tankis nustatytas naudojant 19,1 cm skersmens, 26 cm

aukščio, 7450 cm3 tūrio cilindras, kuris neslegiant, laisvai beriant medienos pjaustinį pripildomas

iki viršutinės briaunos. Tuomet pjaustinys su indu pasveriamas analizinėmis svarstyklėmis,

Aversy Berkel FX 220, 0,1 g tikslumu ir atėmus indo masę (1,22 kg) apskaičiuojamas sampilo

tankis.

Medienos pjaustinio ir tikrąjį tankį apskaičiuojame pagal formules:

0

0

0V

mm i ; (2)

r

rt

V

m , (3)

čia t – medienos rąstelių tikrasis tankis kg/m3;

o – medienos pjaustinio tankis kg/m3;

m0 – medienos pjaustinio masė kg;

mr – medienos rąstelių masė kg;

mi – cilindrinio indo masė kg;

V0 – medienos pjaustinio tūris m3;

Vr – medienos rąstelių tūris m3.

Po to smulkinta mediena iš cilindro išpilama, permaišoma ir bandymas kartojamas. Viso

atliekama 10 pakartojimų.

34

Nustačius medienos pjaustinio tikrąjį tankį ir sampilo tankį, apskaičiuojamas sampilo

poringumas, tai yra nustatoma, kokią sampilo tūrio dalį uţima oras:

%1001

t

o

, (4)

čia ε – medienos pjaustinio sampilo poringumas %.

Gauti duomenys apdorojami kompiuteriu panaudojant Microsoft Office Excel programą.

2.3. Medienos pjaustinio biologinio aktyvumo nustatymas

Medienos pjaustinio išskiriamas šilumos srautas nustatomas netiesioginiu būdu, pagal

išskiriamą CO2 kiekį, kurio koncentracija eksikatoriuje tam tikrais intervalais matuojama dujų

analizatoriumi KANE International Auto 4 – 2.

Kvėpavimo intensyvumui nustatyti pirmiausia techninėmis svarstyklėmis, kurių markė

Aversy Berkel FX 220, pasveriami 0,1 g tikslumu, du po 600 ÷ 1000 g medienos pjaustinio

ėminiai. Pasvertos masės talpinamos į eksikatorius ir sandariai uţdaromos. Kiekvieno

eksikatoriaus dangtyje yra įtaisytas sandarus kamštis su dviem ţarnelėmis orui iš eksikatoriaus

siurbti ir grąţinti atgal. Sandariai uţdarius dangtį, ţarnelės uţspaudţiamos specialiais

spaustukais ir uţfiksuojamas laikas, o eksikatoriai su medienos pjaustiniu patalpinami į

dţiovinimo spintą, kurioje palaikoma 25 °C temperatūra.

Po kurio laiko, prie eksikatoriaus ţarnelių, jas neatkemšant, prijungiamas dujų

analizatorius KANE International Auto 4 – 2 anglies dvideginio koncentracijai indo viduje

išmatuoti (2.4 pav.).

2.4 pav. Medienos pjaustinio biologinio aktyvumo nustatymas

35

Fiksuojamas laikas, atkemšamos ţarnelės ir išmatuojamas anglies dvideginio kiekis

eksikatoriuje. Geresniam oro maišymuisi ir tikslesniems matavimams, oro siurbimo ir grąţinimo

ţarnelės eksikatoriaus viduje yra skirtingo ilgio. Viena ţarnelė nuleidţiama iki dugno ir siurbia

orą iš eksikatoriaus apačios, o kita ţarnelė yra tik 3 – 4 cm ilgio ir grąţina orą virš pjaustinio

sluoksnio. Tokiu būdu nustatoma, kiek anglies dvideginio medienos pjaustinio masė išskyrė per

ţinomą laikotarpį kiekviename eksikatoriuje laikytame 25 °C temperatūros aplinkoje. Viso

atliekame ne maţiau 8 matavimų.

Anglies dioksido masei 2COm rasti, apskaičiuojame eksikatoriuje esančio oro tūrį, m

3:

,t

p

eksBeksoro

mVVVV

(5)

čia VB – bandinio tūris m3;

pm – į eksikatorių įdėto medienos pjaustinio masė kg;

Voro – oro uţimamas tūris eksikatoriuje m3;

Veks – eksikatoriaus tūris m3.

Ţinodami anglies dvideginio kiekį eksikatoriuje procentais, apskaičiuojame anglies

dioksido tūrį eksikatoriuje:

,100

%2

2

COVV oroCO (6)

čia 2COV anglies dioksido uţimamas tūris eksikatoriuje m

3;

CO2% ‒ anglies dvideginio koncentracija eksikatoriuje %.

Apskaičiuojame anglies dioksido masę:

,106

222 COCOCO Vm (7)

čia 2COm anglies dioksido masė eksikatoriuje kg;

2CO anglies dioksido tankis 25 ºC temperatūroje ‒ 753,63 kg/m

3.

Medienos pjaustinio masės vieneto išskiriamam šilumos srautui apskaičiuoti pirmiausia

nustatome kvėpavimo metu išskirtą lyginamąją CO2 masę mg/(kg∙h):

p

co

m

mm 2*

1 , (8)

čia *

1m lyginamoji medienos pjaustinio CO2 dujų emisija mg/(kg∙h);

2com pjaustinio išskirto CO2 masė eksikatoriuje mg;

36

čia pjaustinio laikymo eksikatoriuje trukmė val.

Apskaičiuojame kvėpavimo metu išskiriamą šilumos srautą:

,00298,0*

1 mqk (9)

čia kq biologinio aktyvumo sukurtas šilumos srautas W/(kg ∙ h).

Gauti duomenys apdorojami kompiuteriu panaudojant Microsoft Office Excel programą,

apskaičiuojama vidutinė reikšmė, nustatoma vidurkio pasikliautinasis intervalas.

2.4. Medienos pjaustinio sampilo šilumos laidumo matavimai

Medienos pjaustinio šiluminiam laidumui nustatyti naudojamas specialiai sukurtas

stendas, kurio principinė schema pateikta 2.5 paveiksle. Šis stendas buvo suprojektuotas ir

pagamintas Šilumos ir biotechnologijų inţinerijos katedros laboratorijoje. Tyrimų stendas

pagamintas iš poliesterinio putplasčio plokščių EPS 100/M20 ir 100/M50. Išpjauti lakštai

sutvirtinti hermetiniais klijais. Stendo priekinėje dalyje sumontuotas plastikinis tinklelis, kurio

skylučių matmenys 10 x 10 mm. Tyrimų stendo dangtis, sandarumui uţtikrinti, iš vidinės pusės

išklijuotas 2 mm storio porolono sluoksniu.

2.5 pav. Medienos pjaustinio šiluminio laidumo tyrimų stendas: 1 – NiCr termojutikliai -

6 vnt.; 2 – stendo sienos (gaubiantieji paviršiai); 3 – kaitinimo elementas; 4 – stendo dugnas; 5 –

stendo dangtis; 6 – plastikinis tinklelis; 7 – medienos droţlių plokšte

37

Galinėje stendo sienelėje, temperatūrai pjaustinio sampile matuoti, kas 2 cm įstatomos

termojutikliai (2.6 pav.). Naudojame nikelio – chromo metalų lydinio, atviro tipo termojutiklius,

kurie sujungiami su mikroprocesorine duomenų apdorojimo ir kaupimo sistema ALMEMO 3290

– 8. Stendo dugne įstatomas kaitinimo elementas.

2.6 pav. Termojutiklių montavimas: 1 – NiCr termojutikliai; 2 – kaitinimo elementas

Surinktas tyrimų stendas patalpinamas į klimatinę kamerą FEUTRON KPK 600, kurioje

palaikoma 5 °C temperatūra. Po to įjungiamas kaitinimo elementas ir palaipsniui keliama jo

temperatūra iki 25 ºC. Nusistovėjus kaitinimo elemento temperatūrai, stendas uţpildomas

medienos pjaustiniu tolygiai paskleidţiant ir išlyginant. Medienos pjaustinio sampilo aukštis 130

mm. Prie mikroprocesorinio duomenų kaupiklio ALMEMO 3290 – 8 prijungiami likę šilumos

srauto bei aplinkos oro parametrus fiksuojantys jutikliai. Uţdaroma klimatinė kamera,

fiksuojamas laikas ir tyrimų stendas su medienos pjaustiniu laikomas 24 valandas, periodiškai –

kas 15 minučių fiksuojant jutiklių parametrus. Kas valanda, nuėmus tyrimų stendo dangtį

nufotografuojama šilumos sklaida medienos pjaustinio sampile termovizoriumi FLUKE Tr 55.

Tyrimų duomenys iš mikroprocesorinio duomenų kaupiklio ALMEMO 3290 – 8 perkeliami ir

apdorojami kompiuteriu.

Remiantis gautais tyrimų rezultatais, apskaičiuojamas medienos pjaustinio šilumos laidis:

)( 12 tt

Q

, (10)

čia medienos šilumos laidis W/(m∙K);

Q – šilumos srautas pratekėjęs per medienos pjaustinio sampilą W/m2;

ϧ – medienos pjaustinio sampilo aukštis m;

t1 – temperatūra stendo laisvoje erdvėje virš pjaustinio °C;

t2 – kaitinimo elemento temperatūra °C.

38

Kaip greitai pakinta temperatūra esant nepastoviai šilumos kaitai, parodo temperatūrinis

laidis, kuris apskaičiuojamas pagal formulę:

tc

a

, (11)

čia c – savitoji medienos šiluma J/(kg∙K);

a ‒ medienos temperatūrinis laidis m2/s.

39

3. TYRIMŲ REZULTATAI

3.1. Gluosnių pjaustinio frakcinė sudėtis

Eksperimentiniams tyrimams naudotas gluosninio ţilvičio (Salix viminalis) pjaustinys.

Tirti dešimties skirtingų drėgnių medienos pjaustiniai: 50 %, 47 %, 46 %, 42 %, 40 %, 38 %, 30

%, 24 %, 15 % ir 12 %. Frakcinės sudėties tyrimams atlikti panaudotas 400 mm skersmens, su

apvaliomis 3,15 mm, 8 mm 16 mm, 45 mm ir 63 mm skersmens skylutėmis sietų komplektas

(2.2 pav.). Atlikus tyrimus nustatyta, kad daugiausia medienos dalelių susikaupia ant sieto, kurio

skylučių skersmuo 8 mm, 48,96 % ± 3,51 sijojamos masės (3.1 pav.).

3.1 pav. Medienos pjaustinio frakcinė sudėtis

Gluosninių ţilvičių smulkinimo ir sijojimo metu nebuvo gautos frakcijos, kuriose

medienos dalelių dydis siekia daugiau nei 100 mm. Taip pat neţymiai buvo stambesnės nei 45

63 mm ir 63 100 mm stambumo frakcijos, atitinkamai 0,27 % ± 3,51 ir 0,15 % ± 3,51.

Vidutiniškai 95 % sijojamos skirtingo drėgnio medienos pjaustinio masės susikaupdavo

ant 3,15 mm, 8 mm, 16 mm sietų (3,1 lentelė). Siekiant išsiaiškinti ar drėgnis turėjo įtakos

smulkinto gluosninio ţilvičio frakcinei sudėčiai, palyginti skirtumai tarp skirtingo drėgnio

pjaustinių kiekių, pasiskirsčiusių ant 3,15 mm, 8 mm, 16 mm sietų. Duomenų statistinis

įvertinimas atliktas panaudojant MS Exel vieno faktoriaus dispersinę analizę.

40

3.1 lentelė. Medienos pjaustinio frakcinės sudėties rezultatai

Frakcinė sudėtis, % 46 % 47 % 46 % 40 % 38 % 30 % 24 % 15% 12%

3

sietas,

16

mm

1 pakartojimas 10,95 8,43 10,27 19,6 16,68 22,83 20,18 22,2 4,08

2 pakartojimas 12,16 9,08 11,39 18,96 17,77 22,84 20,59 20,6 3,66

3 pakartojimas 12,74 10,69 11,5 19,48 16,02 24,56 22,26 24,1 3,9

4

sietas,

8 mm

1 pakartojimas 51,39 53,38 51,04 44,85 55,88 54,23 58,23 52,2 35,1

2 pakartojimas 51,86 54,55 51,03 43,54 53,45 52,02 54,36 50,2 33,9

3 pakartojimas 52,63 51,34 49,62 44,28 54,98 52,78 56,98 51 34,2

5

sietas,

3,15

mm

1 pakartojimas 35,72 30,96 35,38 29,02 24,5 19,89 20,17 22,9 44,6

2 pakartojimas 33,32 35,98 33,78 28,04 27,58 21,76 18,68 20,3 42,2

3 pakartojimas 29,64 34,57 34,3 27,3 24,54 19,98 18,61 21,8 43,9

3 sieto, bandymų

pakartojimų suma 98,1 92,8 96,7 93,5 97,1 9,.0 98,6 97,2 83,8

4 sieto, bandymų

pakartojimų suma 97,3 99,6 96,2 90,5 98,8 96,6 93,6 91,1 79,8

5 sieto, bandymų

pakartojimų suma 95,0 96,6 95,4 91,1 95,5 97,3 97,9 96,9 82,0

Vidurkis 96,8 96,3 96,1 91,7 97,1 97,0 96,7 95,1 81,9

Nustatytas maţiausias patikimas skirtumas tarp frakcijų, kai medienos pjaustinio drėgnis

buvo 47 %, 46 %, 42 %, 40 %, 38 %, 30 %, 24 %, 15 % ir 12 %:

ba

selentnn

MtR11

05,0 , (12)

čia seM skirtumo tarp duomenų vidurkių paklaida arba dispersija gaunama iš kompiuterinės

programos MS Exel skaičiavimo paketo Anova lentelių;

ba nn , pirmojo ir antrojo variantų pakartojimų skaičius.

Gautas skirtingų drėgnių medienos pjaustinio frakcijų duomenų maţiausias patikimas

skirtumas siekė 3,74 %. Skirtumai tarp skirtingo drėgnio medienos pjaustinio kiekių, likusių ant

sietų, kurių skylučių skersmenys: 3,15 mm, 8 mm, 16 mm, pateiktas 3.2 lentėlėje.

3.2 lentelė. Skirtumai tarp skirtingo drėgnio gluosninio ţilvičio pjaustinio frakcinių sudėčių

Drėgnis, % 46 % 47 % 46 % 40 % 38 % 30 % 24 % 15 % 12 %

Vidurkis 96,80 96,33 96,10 91,69 97,13 96,96 96,69 95,08 81,85

46% 96,80 0,00 -0,48 -0,70 - 5,11 0,33 0,16 -0,12 -1,73 - 4,95

41

3.2 lentelės tęsinys

Drėgnis, % 46 % 47 % 46 % 40 % 38 % 30 % 24 % 15 % 12 %

Vidurkis 96,80 96,33 96,10 91,69 97,13 96,96 96,69 95,08 81,85

47% 96,33 0,00 -0,22 - 4,64 0,81 0,64 0,36 -1,25 - 4,47

46% 96,10 0,00 - 4,41 1,03 0,86 0,58 -1,03 - 4,25

40% 91,69 0.00 5,44 5,27 5,00 3,39 - 9,84

38% 97,13 0,00 -0,17 -0,45 -2,06 - 5,28

30% 96,96 0,00 -0,28 -1,89 - 5,11

24% 96,69 0,00 -1,61 -4,83

15% 95,08 0,00 - 3,22

12% 81,85 0.00

Pastaba: paryškintos duomenų reikšmės viršija maţiausią patikimą skirtumą.

Maţiausias patikimas skirtumas 3,74 % viršijamas tik tais atvejais, kai lyginame 40 % ir

12 % drėgnių smulkintos medienos masės kiekį, susikaupusios ant 3,15 mm, 8 mm, 16 mm sietų,

ar ant šių sietų pasiskirsčiusių kito drėgnio pjaustiniu. O lyginant tarpusavyje likusių septynių

drėgnių pjaustinius esminio skirtumo nepastebime. Todėl galime teigti, jog skirtingo drėgnio

gluosninių ţilvičių smulkinta masė yra homogeniška.

3.2. Tikrojo ir sampilo tankių tyrimų rezultatai

Gluosninių ţilvičių tikrasis tankis nustatomas voliumetriniu būdu pagal bandinio išstumto

skysčio tūrį (2.3 pav.). Tikrojo tankio nustatymui buvo naudojami 3 ėminiai po 10 dvylikos –

dvidešimties centimetrų ilgio iš skirtingų kamieno vietų išpjautų rąstelių. Pradinis gluosnių

drėgnis siekė 50 %, o tyrimai kartoti kas keletą dienų, kol rąsteliai išdţiūvo iki 7 ÷ 10 % drėgnio.

Kaip kito medienos rąstelių masė ir tūris kintant jų drėgniui galime matyti 3.2 ir 3.3

paveiksluose.

42

3.2 pav. Gluosninių ţilvičių rąstelių masės pokytis

Eksperimento metu rąstelių drėgniui maţėjant nuo 50 % iki 7 %, jų masė beveik tolygiai

pasikeitė nuo 869 g iki 351 g. Buvo stebima neţymi eksponentinė rąstelių mases priklausomybė

nuo drėgnio. Tūrio pokytis intensyviausiai vyko, kai medienos drėgnis kito nuo 50 % iki 35 %.

Rąsteliams dţiūstant toliau tūris stabilizavosi ties 0,0007 m3 ir kito neţymiai.

3.3 pav. Gluosninių ţilvičių rąstelių tūrio pokytis

43

3.4 pav. Medienos pjaustinio masės pokytis kintant drėgmės kiekiui

Medienos pjaustinio, telpančio į 0,00745 m3 tūrio talpą, masė maţėjant drėgniui taip pat

sumaţėjo (3.4 pav.) nuo 3,22 kg iki 2,32 kg, t.y. 27 %. Ţinant ţilvičio rąstelių masę bei

pjaustinio masę, bei tūrį, buvo apskaičiuotas ţilvičio medienos tikrasis tankis ir jo sampilo

tankis. Kaip jie kito priklausomai nuo drėgnio pavaizduota 3.5 paveiksle.

3.5 pav. Gluosninių ţilvičių tikrasis tankis ir sampilo tankis

Maţėjant gluosninių ţilvičių stiebų drėgniui nuo 50 % iki 35 % medienos rąstelių tūris

bei masė maţėja proporcingai ir tikrasis tankis išliko apie 800 kg/m3. Medienos rąsteliams

dţiūstant toliau skirtumas tarp jų tūrio ir masės pokyčio didėja. Pasiekus 35 % drėgnį jie

44

praktiškai nustoja trauktis, kinta tik jų masė ir tikrasis tankis sumaţėja iki 760 kg/m3. Išdţiūvus

gluosninių ţilvičių rąstelių drėgniui iki 7 %, tikrasis tankis pasiekia 590 kg/m3. Medienos tikrasis

tankis priklauso ne tik nuo jos drėgnio, bet ir nuo medţio rūšies, augimo sąlygų, bei vietos

kamiene, iš kurios buvo paimtas bandinys. Literatūroje teigiama, kad medienos tankio

nevienodumas įvairiose stiebo vietose yra paveldimas tos rūšies bruoţas. Tam tikrą įtaką tos

pačios rūšies medţių tankiui turi ir plantacijos, kurioje augo medţiai, geografinė vieta (dirvos

ypatumai, kritulių kiekis, vegetacinio sezono trukmė, aukštis virš jūros lygio ir kt.) [8, 16]. Todėl

netgi tos pačios rūšies medienos tankis kai kada gali skirtis 10 ÷ 20 % [16].

Medienos pjaustinio sampilo tankis nustatytas naudojant 7450 cm3 tūrio cilindrą, kuris

neslegiant, laisvai beriant medienos pjaustinį pripildomas iki viršutinės briaunos. Medienos

pjaustinio sampilo tankio, priešingai nei tikrojo tankio, ţymiausias kitimas stebimas ribose nuo

50 % iki 35 % drėgnio (3.5 pav.). Smulkintos medienos dalelių forma ir jų paviršius didţiąja

dalimi lemia šių paviršių trinties koeficiento dydį. Dėl šios prieţasties smulkintos medienos

dalelės laisvai beriamos į sampilą, nesukrenta ir nesusislegia, o sampilo tankis sumaţėja 6,25 %

nuo 400 kg/m3 iki 375 kg/m

3. 12 % drėgnio smulkintų gluosninių ţilvičių sampilo tankis maţėjo

1,17 karto. Sumaţėjus skiedrų drėgniui – maţėjo medienos dalelių paviršiaus trinties kampas,

todėl beriamas į sampilą labiau susislėgdavo, tačiau dėl masės pokyčio tankis siekė 320 kg/m3.

Medienos drėgnis, dalelių forma ir jų paviršiaus trinties kampas lemia taip pat gluosninių ţilvičių

pjaustinio poringumą. O nuo sampilo porų didumo ir formos priklauso pjaustinio sorbcinės

savybės, temperatūrinis laidumas bei pasipriešinimas oro srautui. Tyrimų metu nustatyta, kad

didţiausias pjaustinio poringumas 0,54 fiksuotas, kai gluosniniai ţilvičiai buvo apie 38 %

drėgnio (3.6 pav.).

3.6 pav. Gluosninių ţilvičių pjaustinio poringumas

45

Matome, jog tiek drėgniui maţėjant, tiek didėjant, ţilvičių pjaustinio poringumas maţėjo.

Ţenkliausias pokytis stebimas gluosnių drėgniui didėjant: ţaliavos drėgniui padidėjus nuo 38 %

iki 50 %, poringumas sumaţėjo 0,86 karto. Spėjama, kad lemiamą įtaką procesui turėjo didesnė

pjaustinio masė, kuri lėmė tankesnio sampilo susiformavimą. Sausėjant gluosninių ţilvičių

ţaliavai procesas tampa atvirkščiu minėtam ir poringumas esant 12 % skiedrų drėgniui siekia

0,51.

3.3. Pjaustinio biologinis aktyvumas

Medienos pjaustinio išskiriamas šilumos srautas nustatomas netiesioginiu būdu, pagal

išskiriamą CO2 kiekį. Biologiniam aktyvumui nustatyti panaudota 50 %, 47 %, 46 %, 42 %, 40

%, 38 %, 30%, 24 %, 15 % ir 12 % drėgnio gluosninio ţilvičio pjaustiniai. Iš kiekvieno jų buvo

formuojami du po 600 ÷ 1000 g medienos pjaustinio ėminiai, kurie supilti į eksikatorius buvo

laikomi dţiovinimo spintoje 25 °C temperatūroje ir periodiškai (vidutiniškai kas 2 val.)

ištraukiami CO2 koncentracijai pamatuoti. Skirtingo drėgnio gluosninių ţilvičių pjaustinio

biologinis aktyvumas pavaizduotas 3.8 paveiksle, o deguonies ir anglies dvideginio

koncentracijų pokytis eksikatoriuose įvairuojant pjaustinio drėgniui ‒ 3.7 paveiksle.

3.7 pav. Deguonies ir anglies dvideginio koncentracijos matavimo rezultatai

Nustatyta, kad anglies dioksido koncentracija sausėjant pjaustiniui palaipsniui maţėja, o

deguonies kiekis proporcingai didėja. Medienai išdţiūvus iki 12 % drėgnio, anglies dioksido

koncentracija siekia tik 0,1 %, o deguonies – 19,74 %. Pastebėta, jog ţymiausi pokyčiai įvyksta

46

tiriant 30 % ir 38 % drėgnio pjaustinio biologinį aktyvumą: staigus O2 dujų koncentracijos

sumaţėjimas nuo 16,32 % iki 4,2 % pjaustiniui drėkstant ir staigus CO2 dujų koncentracijos

sumaţėjimas nuo 14,3 % iki 1,8 % eksikatoriuje pjaustiniui dţiūstant.

3.8 pav. Medienos pjaustinio biologinis aktyvumas

3.8 paveiksle matome, jog skirtingo drėgnio medienos pjaustinio biologinis aktyvumas

yra nevienodas. Didţiausią, 800 W/(t·h), šilumos srautą išskyrė 50 % drėgnio pjaustinys. Ant

plaušėjančio medienos paviršiaus nusėda ir uţsilaiko daugybė biologinių medienos ardytojų,

todėl šis šilumos išsiskyrimas siejamas su medienos audinių kvėpavimu, grybų ir bakterijų

veikla. Medienos paviršiuje atsirandantys grybeliai ir pelėsių sporos ardo medieną, maţina jos

tūrį ir tankį išskirdami į aplinką metabolinius produktus. Tyrimų metu pastebėta, jog nuo

atmosferos ir pelėsių poveikio mediena keičia savo išorinį vaizdą, galima stebėti medienos

pamėlynavimus, patamsėjimus. Medienos pamėlynavimas reiškia, kad mediena paţeista

pelėsinio grybo, o medienos pagrindinė sudedamoji dalis – celiuliozė virtusi gliukoze, kuri yra ir

kitų mikroorganizmų maisto medţiaga [31, 41]. Tačiau gluosninių ţilvičių pjaustinio drėgniui

sumaţėjus iki 33 %, buvo fiksuotas išskiriamo šilumos srauto sumaţėjimas iki 340 W/(t·h), tai

yra 2,19 kartų. Gluosninių ţilvičių pjaustiniui išdţiūvus iki 12 % drėgnio, jis tapo biologiškai

neaktyviu. Vadinasi, vienas iš pagrindinių veiksnių, nuo kurių priklauso medienos pjaustinyje

mikroorganizmų vystymasis ir biologinio proceso efektyvumas, yra drėgmė. Ji tiesiogiai lemia

medienos pjaustinio biologinį aktyvumą, mikroorganizmų populiacijų augimą ir jų aktyvumą

[31, 41].

47

3.4. Gluosnių pjaustinio sampilo šiluminių savybių tyrimų rezultatai

Tirtas 50 %, 47 %, 46 %, 42 %, 40 %, 38 %, 30 %, 24 %, 15 % ir 12 % drėgnio gluosnių

pjaustinio šiluminis laidumas ir temperatūrinis laidumas. Šiluminiam laidumui nustatyti

panaudotas specialiai sukurtas stendas, kurio principinė schema pateikta 2.5 paveiksle. Pjaustiniu

uţpildytas stendas buvo talpinamas į klimatinę kamerą, kurioje palaikoma 5 °C temperatūra.

Stendo kaitinimo elemento temperatūra 25 ºC. Taigi buvo sukuriamas 20 ºC skirtumas.

Gluosninių ţilvičių pjaustinio sampilo aukštis stende – 130 mm. Kiekvieno bandymo metu kas

valandą, nuėmus tyrimų stendo dangtį, buvo fotografuojama šilumos sklaida medienos pjaustinio

sampilo paviršiuje termovizoriumi FLUKE Tr 55 (3.9 ir 3.10 pav.).

3.9 pav. Šilumos sklaida smulkintos medienos paviršiuje, kai pjaustinio drėgnis 46 %

3.10 pav. Šilumos sklaida smulkintos medienos paviršiuje, kai pjaustinio drėgnis 24 %

48

3.9 ir 3.10 paveiksluose matome, kaip pasiskirstė skirtingų temperatūrų zonos 46 % ir 24

% drėgnio pjaustinių sluoksnyje po 1, 2, 3, 4, 5, 6 ir 24 val. Drėgnesnės ţaliavos sluoksnis kaito

lėčiau. Net po 6 val. nuo tyrimų pradţios procesas dar nebuvo nusistovėjęs. Tuo metu 24 %

drėgnio sampile termovaizdai po 5, 6 ir 24 val. iš esmės jau nesiskyrė. Tačiau drėgnesnio

pjaustinio sampile aukštesnės temperatūros (> 17 °C) zona pakilo 6,3 karto aukščiau nei 24 %

drėgnio pjaustinio sluoksnyje.

Taip pat tyrimų metu buvo fiksuojama temperatūra termojutikliais skirtingame sampilo

aukštyje bei matuojamas pratekantis šilumos srautas per 130 mm medienos pjaustinio sluoksnį.

Nustatyta, kad temperatūra palaipsniui maţėja tolstant vertikaliai aukštyn nuo šilumos šaltinio.

Kaip tai vyko pavaizduota 3.11 paveiksle.

3.11 pav. Šilumos sklaida medienos pjaustinyje

Taip pat iš 3.11 paveikslo matome, kad ties 70 ÷ 100 mm atstumu nuo kaitinimo

elemento pastebimas temperatūros pakilimas, kurio prieţastimi gali būti vandens garų esančių

aplinkoje kondensacija. Šis procesas gali vykti dėl sukuriamo temperatūrų skirtumo tarp

pjaustinio apatinio ir viršutinio sluoksnių bei drėkimo zonos susiformavimo. Stendo apačioje,

arčiau karšto paviršiaus esančių medienos dalelių išgaravusiai drėgmei kylant į viršų ir jai

susidūrus su vėsesniu oro srautu pjaustinio viršutiniuose sluoksniuose, garas kondensacijos

procese atiduoda šilumą gautą garinimo procese. Kondensato susidarymo vietoje, kurį galima

buvo stebėti vizualiai, temperatūra pakildavo vidutiniškai 0,8 °C. Gluosninių ţilvičių pjaustinio

drėgnio įtaka vykusių šiluminių procesų intensyvumui ir jų trukmei vaizduojama 3.12, 3.13, 3.14

paveiksluose.

49

3.12 pav. Skirtingo drėgnio medienos pjaustinio perkaitimo trukmė

Esant sausesniam gluosninių ţilvičių pjaustiniui šiluminių procesų pusiausvyra buvo

pasiekiama greičiau (3.12 pav.). Persilauţimas įvyko, kai medienos drėgnis viršijo apie 35 %.

Temperatūros kilimo greitis sumaţėjo, o sampilo perkaitimo trukmė pailgėjo: 50 % drėgnio

medienos pjaustinio 130 mm aukščio sampilas perkaito per 19,75 valandos ir pasiekė vidutinę

13,8 °C temperatūrą. Tai truko 2,32 karto ilgiau nei esant 15 % drėgnio sampilui. 15 % drėgnio

medienos pjaustinio sampile vidutinė temperatūra siekė 14,6 °C. Tuo metu temperatūrinio lauko

persislinkimo greitis, gluosninių ţilvičių pjaustinio drėgniui padidėjus nuo 15 % iki 50 %

sumaţėjo 56,9 % (3.14 pav.).

3.14 pav. Temperatūrinio lauko kilimo greitis medienos pjaustinio sampile

50

Medţiagos įšilimo (atšalimo) greitį, t.y. temperatūrinio lauko sklidimo intensyvumą,

lemia jos temperatūrinis laidis a. Kuo jis didesnis, tuo susidaro maţesnis temperatūrų skirtumas

tarp skirtingų sluoksnių. Kaip gluosninio ţilvičio pjaustinio temperatūrinis laidis priklauso nuo

drėgnio, pavaizduota 3.15 paveiksle.

3.15 pav. Medienos pjaustinio temperatūrinio laidţio priklausomybė nuo drėgnio

Temperatūrinio laidţio maksimumas 21,56 m2/s fiksuotas, kai gluosnių drėgnis siekė 30

%. Drėgniui toliau didėjant, temperatūrinis laidis pradeda maţėti ir pasiekus 50 % siekia 13,69

m2/s.

Šilumos srauto matavimais nustatyta, kad šilumos srautas taip pat intensyviausias buvo,

kai medienos pjaustinio drėgnis siekė 30 ÷ 35 %. Tačiau vėliau tiek pjaustinio drėgniui maţėjant,

tiek didėjant šilumos srautas sumaţėjo (3.16 pav.). Todėl, galime teigti, jog 30 ÷ 35 % drėgnis

ţymi ribą zonų, kuriose šilumos srautui dominuojančią įtaką turi vienu atveju gluosninių ţilvičių

pjaustinio drėgnis ir jo garavimo intensyvumas, o kitu atveju sampilo ‒ porose esantis oras ir jo

drėgnumas.

51

3.16 pav. Šilumos sklaida smulkintos medienos pjaustinyje

Pirmuoju atveju esant drėgnesnei gluosninių ţilvičių pjaustinio masei, neišvengiame

drėgmės garavimo, kadangi esant drėgnesnei masei, daugiau pratekančios šilumos sunaudojama

drėgmės garinimui, todėl gluosninių ţilvičių pjaustinio sampilo viršų pasiekiantis šilumos srautas

yra maţesnis. O esant medienos pjaustiniui 35 % ir maţesnio drėgnio, gluosninių ţilvičių

pjaustinio šilumos laidumas didţiąja dalimi priklauso nuo jame esančio oro drėgnumo, kuris

maţėjant drėgniui maţėja, o tuo pačiu maţėja medienos pjaustinio šiluminis laidis (3.17 pav.) ir

per jį pratekantis šilumos srautas.

3.17 pav. Medienos pjaustinio šilumos laidumo priklausomybė nuo drėgnio

Didţiausia šiluminio laidţio reikšmė 0,15 W/mK gluosninių ţilvičių pjaustiniui būdinga,

kai jis yra 30 ÷ 38 % drėgnio. Drėgniui sumaţėjus iki 15 % šilumos laidis sumaţėja iki 0,06

W/mK, o padidėjus drėgniui iki 50 % sumaţėja iki 0,08 W/mK.

52

IŠVADOS

1. Nustatyta, jog didţiausiu biologiniu aktyvumu (800 ÷ 340 W/(t·h)) pasiţymi nuo 50 % iki

33 % drėgnio gluosninio ţilvičio pjaustinys. Jam dţiūstant toliau, išskiriamas šilumos

srautas intensyviai maţėja ir išdţiūvus iki 24 % tesiekia 80 W/(t·h). Išdţiūvęs iki 12 %

pjaustinys, tampa visiškai biologiškai neaktyvus.

2. Gluosniniam ţilvičiui išdţiūvus nuo 50 % iki 12 % drėgnio, tikrasis tankis sumaţėjo 25 % ‒

nuo 800 kg/m3 iki 600 kg/m

3, o iš jo paruošto pjaustinio tankis sumaţėjo 20 % – nuo 400

kg/m3 iki 320 kg/m

3.

3. Atliktais tyrimais ir skaičiavimais įrodyta, kad didţiausias poringumas (0,54), šilumos laidis

(0,15 W/mK) ir temperatūros laidis (21,56 m2/s) būdingas 30 ÷ 38 % drėgnio gluosninio

ţilvičio pjaustiniui. Pjaustinio drėgniui tiek padidėjus, tiek sumaţėjus, jų reikšmės taip pat

sumaţėja: 50 % drėgnio pjaustinio atitinkamai 12,96 % (iki 0,47), 46,7 % (iki 0,08 W/mK)

ir 36,4 % (iki 13,69 m2/s), o 12 ÷ 15 % drėgnio pjaustinio ‒ 3,7 % (iki 0,52), 60 % (iki 0,06

W/mK) ir 53,2 % (iki 10,1 m2/s).

53

LITERATŪRA

1. Jasinskas A., Zvicevičius E. Biomasės gamybos inžinerija. Kaunas, Akademja. – 2008 m. –

97 psl.

2. Raila A., Navickas K. Biomasės inžinerija. Kaunas: Akademija, 2008 - I tomas – 220 psl.

3. Jasinskas A., Scholz V. Augalų biomasės nuėmimo ir ruošimo kurui technologijos ir jų

vertinimas. Kaunas, Raudondvaris, MILGA. - 2008 m. – 71 psl.

4. Jasinskas A., Liubarskis V. Energetiniai augalai ir jų naudojimo technologijos. Kaunas. –

Technologija. – 2003 m. – 96 psl.

5. Liubarskis V. Biokuras kūrykloms. Kaunas, Raudondvaris. – MILGA.- 2006 m. – 43 psl.

6. Genutis A., Gulbinas A., Navickas K., Šateikis I. Atsinaujinantys energijos šaltiniai.

Kaunas, Akademija. – 2008 m. – 95 psl.

7. Markevičius A., Perednis E., Vrubliauskas S., Savickas J., Tamašauskienė M., Marčiukaitis

M. Energijos gamybos apimčių iš atsinaujinančių energijos išteklių 2008 – 2025 m. Studijos

parengimas. Kaunas. – 2007 m. – 128 psl.

8. Navickas K., Zinkevičius R. Medienos ruošos mašinos ir energetika. Kaunas. – Akademija:

2008 m. – 283 psl.

9. Navasaitis M., Ozolinčius R., Smaliukas D., Balevičiūtė J. Lietuvos dendoflora. – Kaunas:

Lututė, 2003. – 576 p.

10. Smaliukas D. Lietuvos gluosniai (Salix L.) (taksonomija, biologija, fitocenologija,

biocheminės savybės ir ištekliai). Monografija. VPU leidykla. – Vilnius. 1996 m – 256 psl.

11. Vares V., Kask U., Muiste P., Pihu T., Soosar S. Biokuro naudotojo žinynas. Leidykla

„Ţara“- Vilnius: 2007 m. – 151 p.

12. Lygis V., Matelis A., Statkevičienė E., Šimėnas J. Plantacinių miškų veisimo, auginimo ir

panaudojimo rekomendacijų parengimas. Mokslinio – taikomojo darbo ataskaita. - Vilnius:

2006. – 70 p.

13. Navickas K., Venslauskas K. Bioenergetikos teoriniai pagrindai / Laboratorinių darbų ir

pratybų metodiniai patarimai. Akademija, Kaunas. – 2008 m. – 32 p.

14. Jasinskas A., Liubarskis V. Energetinių augalų auginimo ir naudojimo kurui technologijos.

Kaunas, LŢŪU Ţemės ūkio inţinerijos institutas: 2005. – 86 p.

15. Jasinskas A. Gluosnių auginimas kurui. Raudondvaris, Kaunas. – 2006 m. – 51 p.

16. Jakimavičius Č. Medienotyra. Kaunas, Technologija: 1998. – 247 p.

54

17. Aleinikovas M., Sadauskienė L., Mizaraitė D. Medienos kuro sunaudojimo kaimo vietovėse

tyrimas. Lietuvos miškų institutas. Miško išteklių, ekonomikos ir politikos skyrius. Kauno r.

Girionys: 2009. P 47.

18. Mizaras S., Ruseckas J., Miškys V. Baltalksnynų, naudojamų biokuro gamybai, resursų,

tiekimo technologinių galimybių analizė ir rekomendacijų dėl baltalksnynų racionalaus

naudojimo teisinio reglamentavimo parengimas. Kaunas, Girionys: 2006 m. P 60.

19. Ciganas N., Raila A., Zvicevičius E., Novošinskas H. Research of physical properties of

osier willow chops. - Biosystem engineering and enviroment. Rural Development 2009, P 294 –

299.

20. Jasinskas A. Gluosnių stiebų ir jų pjaustinio fizikinių – mechaninių savybių įvertinimas.

LŽŪU ŽŪI Instituto ir LŽŪ Universiteto mokslo darbai. Raudondvaris, Kauno raj.: 2007, 39 (2),

P 81–91.

21. Jasinskas A., Rutkauskas G., Martinkus M. Stambiastiebių augalų dţiūvimo įvertinimas.

LŽŪU ŽŪI Instituto ir LŽŪ Universiteto mokslo darbai. Raudondvaris, Kauno raj.: 2006, 38 (3),

P 22–31.

22. Jasinskas A. Energetinių augalų auginimo ir ruošimo kurui technologijų vertinimas.

Technologijos mokslai. LŽUU Mokslo darbai. 2009 m . Nr. 85 (38 p.).

23. Kasperavičius A., Kuliešius A. Medţių tūrio kintamumo Lietuvos miškuose priklausomybės

nuo aplinkos sąlygų ir apskaitos barelių ploto tyrimai. Aplinkos tyrimai, inžinerija ir vadyba.

Kaunas: 2001 m. Nr.3 (17), P 56–66.

24. Čepanko V. Gluosninių ţilvičių (Salix dasyclados) tręšimo fermentuotu atliekų filtrate

tyrimai. Aplinkos apsaugos inžinerija. VGTU. Vilnius: 2008 m, P 237–247.

25. Kaunelienė V., Mačiulytė L. Sunkiųjų metalų kaupimasis karklų ţilvičių (Salix viminalis),

laistomų sąvartyno filtrate, audiniuose. Aplinkos tyrimai, inžinerija ir vadyba. KTU. Kaunas:

2003 m. Nr. 3 (25) , P 62–70.

26. Skuodienė L., Gradeckas A. Skirtingomis sąlygomis augančių gluosnių fiziologinė būklė.

Lietuvos moklsų akademija. Ekologija. Kaunas, Girionys: 2004, Nr. 2, P 1–7.

27. Čepanko V., Baltrėnas P. Naujų biokuro rūšių naudojimo energetikos ūkyje galimybės.

Aplinkos apsaugos inžinerija. VGTU. Vilnius: 2007 m, P 10.

28. Erlickytė R., Savickas J. Kietosios biomasės kuro išteklių kitimas vietinės taršos zonoje.

Lietuvos mokslų akademija: Energetika. 2008. T. 54, Nr. 1, P 52–57.

29. Alakangas E. Properties of wood fuels used in Finland. Technical Research Centre of

Finland, VTT Processes, Project report PRO2/P2030/05. Jyvaskyla 2005, P 90.

55

30. Kaunelienė V., Mačiulytė L. Sunkiųjų metalų kaupimasis karklų ţilvičių (Salix viminalis),

laistomų sąvartyno filtrate, audiniuose. Aplinkos tyrimai, inžinerija ir vadyba. Kaunas: 2003, Vol

25, Nr.3, P 62–70.

31. Micheal R. T. Isolation of fungi from self‒heated, industrial wood chips pile. Micologia

Sociaty of America. Mycologia. 1971, Vol. 63, Nr. 3, P 537–547.

32. Jirjis R. Storage and drying of wood fuel. Biomass and Bioenergy. 1995, Vol. 9, Issues 1 –

5, P 181–190.

33. Jirjis R. Effects of particle size and pile height on storage and fuel quality of comminuted

Salix viminalis. Biomass and Bioenergy. 2005, Vol. 28, Issue 2, P 193–201.

34. Adler A., Verwijsta T., Aronssona P. Estimation and relevance of bark proportion in a

willow stand. Biomass and Bioenergy. 2005, Vol 29, P 102–113.

35. Pettersson M., Nordfjell T. Fuel quality changes during seasonal storage of compacted

logging residues and young trees. Biomass and Bioenergy 2007, Vol 31, P 782–792.

36. Giglera J.K., Loonb van W.K.P., Vissersb M.M., Bota G.P.A. Forced convective drying of

willow chips. Biomass and Bioenergy 2000, Vol 19, P 259‒270.

37. Giglera J.K., Loonb van W.K.P., Vissersb M.M., Bota G.P.A., Sonnevelda C., Meerdinkc G.

Natural wind drying of willow stems. Biomass and Bioenergy 2000, Vol 19, P 153‒163.

38. Atskirų žemės ūkio produktų gamybos pokyčiai 2004 – 2006 m. Prieiga per:

http://www.zum.lt/min/index.cfm?fuseaction=displayHTML&attributes.file=File_3288.cfm&lan

gparam=LT

39. Nacionalinė energetikos strategija (Valstybės ţinios, 2007-01-26, Nr. 11-430 ). Prieiga per:

http://www3.lrs.lt/pls/inter3/dokpaieska.showdoc_l?p_id=291371

40. Nedzinskas A., Nedzinskienė L. Gluosnių auginimas kurui. Mano ūkis 2006/4. Prieiga per:

http://eko.laei.lt/index.php?option=com_content&task=view&id=702&Itemid=38

41. I.Kriščiūno firma „IGIS“. Pelėsiai, grybeliai, kerpės, samanos. Prieiga per:

http://www.igis.lt/lt/literatura/pelesiai_grybeliai_kerpes_samanos/

42. Biofuel-fired boiler plant using bubbling fluidised bed (BFB) combustion. Prieiga per:

http://www.power-technology.com/projects/ornskoldsvik/

56

MOKSLINIO DARBO APROBACIJA

Tyrimų rezultatai paskelbti mokslinėje konferencijoje:

D. Bušma, E. Zvicevičius. Gluosninių ţilvičių pjaustinio savybių tyrimas. Studentų mokslinė

konferencija. „Jaunasis mokslininkas 2010“. LŢŪU, 2010 04 22.

Tyrimų rezultatai paskelbti leidiniuose:

D. Bušma, E. Zvicevičius. Gluosninio ţilvičio pjaustinio savybių tyrimai. Agroinžinerija ir

energetika. 2010, Nr. 15, P 7-11.

Mokslinio straipsnio kopija pateikta 2 priede.

57

PRIEDAI