Šumarski fakultet Beograd - Peletiranje · koja se delimično, u skladu sa životnim ciklusom biljaka, deponuje kao fosilno gorivo. Fotonaponski i termoelektrični ili veštački

Šumarski fakultet Beograd

ENERGETIKA U DRVNOJ INDUSTRIJI

Gradimir Danon

Energetika u drvnoj industriji2

SADRŽAJ

1. Uvod ............................................................................................................................31.1 Energija kao činilac društvenog razvoja ..............................................................31.2 Primarni pojavni oblici energije na zemlji ...........................................................31.3 Nosioci energije i energetske transformacije........................................................41.4 Energetski resursi ................................................................................................51.5 Energetika u drvnoj industriji ..............................................................................5

2. Potrebe za energijom u drvnoj industriji .................................................................7

3. Drvni ostatak u preradi drveta ..................................................................................93.1 Vrste otpadaka u preradi drveta ...........................................................................93.2 Bilans otpadaka pilanske prerade drveta ............................................................103.3 Bilans otpadaka u proizvodnji furnira i furnirskih ploča ....................................103.4 Bilans otpadaka u proizvodnji ploča iverica.......................................................123.5 Bilans otpadaka u proizvodnji ploča vlaknatica ................................................123.6 Bilans otpadaka u finalnoj preradi drveta...........................................................123.7 Bilans korišćenja drveta u hemijskoj preradi drveta ...........................................13

4. Drvo kao gorivo ........................................................................................................144.1 Vlažnost drveta u mehaničkoj i hemijskoj preradi drveta ...................................164.2 Sagorevanje drveta ............................................................................................184.3 Koncentracija štetnih materijala u dimnim gasovima .........................................194.4 Odlaganje i priprema drvnog otpatka za loženje ................................................21

4.4.1 Priprema drvnih otpadaka- usitnjavanje krupnog drvnog otpatka...........234.4.2 Briketiranje piljevine – iverja ................................................................234.4.3 Priprema kore za loženje .......................................................................24

4.5 Ložišta kotlova koja koriste drvni otpadak kao gorivo .......................................254.5.1 Loženje na rešetki .................................................................................254.5.2 Loženje sa uduvavanjem .......................................................................264.5.3 Loženje sa donjom propulzijom ............................................................274.5.4 Gorionik prašine ...................................................................................274.5.5 Loženje sa pužastom rešetkom ..............................................................284.5.6 Jamsko loženje......................................................................................29

4.6 Kotlovska postrojenja (deo izmenjivača toplote) za loženje drvima ...................304.6.1 Jednostrujni plamenocevni kotao...........................................................304.6.2 Trostrujni dimnocevni kotao .................................................................314.6.3 Trostrujni vodocevni kotao....................................................................324.6.4 Vodocevni kotao ...................................................................................324.6.5 Kotlovi sa termo uljem..........................................................................32

4.7 Uređaji za prečišćavanje dimnih gasova ............................................................334.8 Dimnjaci ...........................................................................................................344.9 Odstranjivanje pepela ........................................................................................354.10 Upravljanje postrojenjima koja su ložena drvima i njihovo podešavanje .........35

Energetika u drvnoj industriji 3

1. UvodU prošlosti su se problemi proizvodnje, snabdevanja i korišćenja nosilaca energije rešavali u

okviru različitih struka. Tako se smatralo da se iscrpljivanje odredjenih energetskih resursa odnosisamo na odredjenu vrstu, odnosno lokaciju i sasvim se zanemarivala mogućnost globalnogiscrpljivanja resursa u srazmerno bliskoj budućnosti. Racionalno korišćenje energije razmatrano jesamo u okviru datog procesa preko njegovog stepena korisnosti, dok je odlučujući kriterijum zaprimenu bio minimum troškova proizvodnje. Pokazalo se da je sistem čovek-okolina protivrečan.Čovek se opredelio za neograničeni rast stanovništva i svojih potreba dok čovekovo okruženje sadruge strane je ograničeni izvor potrebnih sirovina i recipijent otpadnih materija i otpadne energije.

Energetika je relativno nova oblast tehnike. Zasniva se na različitim disciplinama čiji je zadatak unajširem smislu da prati razvoj potreba čoveka i obezbedi racionalno iskorišćenje energetskihresursa, u skladu sa razvojem čovečanstva. U užem smislu ova nauka se bavi predvidjanjem iplaniranjem budućih potreba za energijom pojedinih društvenih zajednica.

1.1. Energija kao činilac društvenog razvojaSvaki robni proizvod se sastoji od tri komponente i to su: SUPSTANCA; ENERGIJA i

LJUDSKI RAD. Supstanca (ili gradjevni materijal) potiče iz prirodne sredine i predstavlja ulaz uprizvodni proces. U organizovanim sistemima proces proizvodnje deli se na proizvodne linije asvaka od linija na sukcesivne faze. U svakoj od faza na ulazu imamo polufabrikat ili reprodukcionimaterijal, u stvari proizvod prethodne faze ili drugih linija proizvodnog procesa. U toku procesaproizvodnje troši se i odredjena količina energije koju nosi odgovarajuća količina nosilaca energije.Proizvodnja nosilaca energije obavlja se na posebnim proizvodnim linijama i koji se takodje sastojeod supstance, energije i ljudskog rada. Nosioci energije su univerzalni repromaterijal i ne postojinijedan vid proizvodnje bez utroška energije. Što se tiče ljudskog rada postoji trajna tendencija dase čovek u procesu proizvodnje koristi više kao kreativna a što manje kao mehanička snaga. Ubudućnosti sve poslove u direktnoj proizvodji obavljaće automati i roboti. Ljudski rad će bitiograničen samo na kreativne delove proizvodnje: projektovanje, razvoj,pripremu,... Iz svega ovogasledi da je za odredjeni priraštaj društvenog proizvoda (povećani obim prozvodnje dobara) potrebani odgovarajući priraštaj korisne potrošnje energije. Veličina utrošene energije vezana je za rastdruštvenog proizvoda, i zavisi od proizvodne strukture privrede i uspešnosti privrede umedjunarodnoj razmeni. Enegetika je integralni deo sistema društvene reprodukcije i razmatranja uoblasti energetike imaju smisla samo ako se vrše u sklopu razmatranja razvoja ukupne privrede. Ististav važi prenesen na nivo radne organizacije ili pogona. U sklopu planiranja razvoja radneorganizacije veoma važnu stavku čini obezbedjenje svih vrsta energije.

1.2. Primarni pojavni oblici energije na zemljiOsnovni pojavni oblici energije na Zemlji su: - energija veze atomskih jezgara koja se oslobadja

pri procesima fuzije i fisije, - gravitaciona i rotaciona energija nebeskih tela, - hemijska energijakoja se u vidu toplote oslobadja pri hemijskim transformacijama. Sunce je izvor energijeelektromagnetnog zračenja koje nastaje pri fuziji lakih atomskih jezgara. Pod dejstvom energijeSunca na Zemlji je iz vode i neorganske supstance nastala organska supstanca. Procesi fotosintezesu, u kasnijim fazama razvoja života na Zemlji, stvorili dovoljno kiseonika u atmosferi i omogućilinastanak biljaka i životinja. Tako su pored minerala (primarne rude) u Zemljinoj kori počele da senagomilavaju i fosilne supstance (sekundarne rude). Ove supstance imaju svojstvo da prisjedinjavanju sa kiseonikom oslobadjaju energiju akumliranu u procesu stvaranja. To su osnovniizvori energije koje čovek, sa unapredjivanjem svojih uslova života na Zemlji, sve više koristi iiscrpljuje. Sunce je posredno i izvor snage vetrova i vodenih tokova. Ovim izvorima mehaničkesnage treba dodati snagu morskih talasa (koji su posledica vetra), kao i snagu plime i oseke koja su


posledica gravitacionih efekata Zemlje i Meseca. Sunčana energija može se i direktno koristiti uzpomoć prirodnih (bioloških) prijemnika i veštačkih (toplotnih) prijemnika. Prirodni prijemnici,korišćenjem procesa fotosinteze, transformišu energiju Sunca i akumuliraju je u organskoj materiji,koja se delimično, u skladu sa životnim ciklusom biljaka, deponuje kao fosilno gorivo.Fotonaponski i termoelektrični ili veštački pretvarači sunčeve energije u električnu energiju imajuza sada, zbog niza praktičnih nedostataka,samo ograničenu primenu u energetici. Nuklearnaenergija se se u vidu toplote i zračenja dobija fisijom atomskih jezgara uranijuma i torijuma ilifuzijom deuterijuma i litijuma. Zemljina kora se takodje javlja kao izvor toplote koja se zovegeotermalna energija.

1.3. Nosioci energije i energetske transformacijePo fizičkoj suštini razlikuje se pet vrsta energije odnosno enegetskih stanja. Nosioci ovih stanja

su materijalni pojavni oblici koji se nazivaju NOSIOCI ENERGIJE. Oni su pogodni za korišćenje, aneki od njih i za dopremu do mesta upotrebe. Tako su i nastali uslovni nazivi: proizvodnja, prenos idistribucija energije. U tablici 1 pokazane su vrste energetskih stanja i odgovarajući nosiocienergije. Od navedenih nosilaca energije za drvnu industriju su interesantni samo neki. Oni su dati utablici 2. Obično se pri transformacijama posmatraju parovi dominantnih vrsta energije, a ostalevrste koje nastaju smatraju se "izgubljenom energijom". Za pet energetskih vrsta goriva postojidvadeset dominantnih transformacija, kao što su: transformacija mehaničke u toplotnu energiju,toplotne u mehaničku, mehaničke u električnu, električne u mehaničku itd. Odnos energije u koju sedominantna energija transformiše i dominantne energije naziva stepenom korisnosti transformacije.Stepen korisnog dejstva energetske transformacije ( ) je najčešće manji od jedinice.

Tabela 1.1: Nosioci energije u prirodi

Energija Nosilac energije

EE Elektricitet električni napon i struja, elektromagnetsko polje

TO Toplota čvrsto, tečno ili gasovito telo

EV Energija veze a. Molekulske veze čvrsto,tečno ili gasovito gorivo;b. Fazni prelazi: pare tečnosti, disocirani gasovi, plazma;c. Nuklearne veze: fisiono nuklearno gorivo, fuziono nuklearno

gorivoME Mehanička a. Potencijalna: gravitaciono, magnetsko polje, napon, pritisak;

b. Kinetička: plima, vetar, vodotokovi, zamajac i klatno, zvuk iultrazvuk;

ZE Energija zračenja Nuklearna energija, elektromagnetna energija.

U drvnoj industriji potrebe za energijom zadovoljavaju se korišćenjem električne energije izdistributivne mreže, za pogon motora i uredjaja i sagorevanjem fosilnih goriva i biomase usopstvenim energetskim postrojenjima, za dobijanje toplotne energije. U pojedinačnim slučajevimadeo proizvedene toplotne energije koristi se za proizvodnju električne energije, za zadovoljavanjesopstvenih potreba. Nosioci energije koji su zastupljeni u drvnoj industriji su:

Tabela 1.2: Nosioci energije zastupljeni u preradi drveta


Energija Nosilac energije

EE Elektricitet Električna struja;

TO Toplota Vlažan vazduh, topla voda, vrela voda, vodena para, termo ulje;

EV Energija veze Vodena para

ME Mehanička Sabijen vazduh, hidrauličko ulje

ZE Energija zračenja Nuklearna energija, elektromagnetna energija.

Od nekih dvadeset mogućnosti transformacije dominantnih energija iz jedne u drugu vrstu za nas suinteresantne samo neke Ove transformacije su date u tablici 1.3.

Tablica 1.3: Transformacija energije

Transformacija Efikasnost Napomena

TO→ME (+TO) =ME/TO Stepen korisnog dejstva toplotnih mašinaME→TO 1 Pri čistom trenjuME→EE (+TO) =EE/ME Stepen korisnog dejstvaEE→ME (+TO) =ME/EE Stepen korisnog dejstva elektromotoraEE→ TO 1 Elektrootporni grejačiTO→EE (+TO) =EE/TO Termoelektrični pretvaračiME→EV EV=ME Energija elastične deformacije

1.4. Energetski resursiUobičajeno je da se energetski resursi dele na neobnovljive i obnovljive. Neiscrpni obnovljivi

resursi su: sučano zračenje, hidroenergija, plima, talasi i vetar. Ostali obnovljivi resursi su samouslovno neiscrpni, tojest samo u služaju da je brzina trošenja manja od brzine obnavljanja. Misli sena biomasu ili na neke vidove geotermalne energije. Neobnovljivi energetski resursi su fosilnagoriva: ugalj, nafta ,prirodni gas, bitumenski škriljac... i nuklearna goriva Za ove resurse jekarakteristično da je brzina stvaranja daleko manja od brzine trošenja na sadašnjem nivou razvoja.Da bi se neki resurs mogao koristiti potrebno je prethodno uložiti odredjenu količinu energije da bise on mogao privesti korisnoj upotrebi. Osnovni uslov primenjivosti energetskog resursa je da seostvari neto energetski efekat. Energija oslobodjena sagorevanjem goriva treba da je veća odenergije uložene u dobijanje i pripremu goriva. Generalno gledano ovaj uslov ispunjavaju samofosilna goriva i nuklearna goriva.

1.5. Energetika u drvnoj industrijiDrvna industrija i energetsko privređivanje su tesno međusobno povezani: drvo nije samo

sirovina ove industrijske grane, drvo je uz to još i potencijalni nosilac energije. Ostaci proizvodnjeindustrije obrade i prerade drveta su oduvek korišćeni za proizvodnju potrebne toplote za procesrada i za grejanje prostorija. Do takozvane energetske krize u 1973. godini, snabdevanje energijomu drvnoj privredi je manje više imalo sporednu ulogu. Nije se previše obraćala pažnja na utrošakenergije. Još pre samo 10 godina dr Gene Vengert je, poznati američki stručnjak, kao najvećuprepreku povećanju energetske efikasnosti i većem korišćenju obnovljivih izvora energije u drvnojindustriji, označio jeftinu energiju iz neobnovljivih izvora. To je tada u SAD i većem delurazvijenog sveta bilo tako, ali to nije sprečilo stručnjake da, gledajući dalje u budućnost, predloženiz kratkoročnih i dugoročnih mera za povećanje energetske efikasnosti u preradi drveta. Promene,


koje su se u međuvremenu dogodile u svetskoj ekonomiji, učinile su vezu između energetske iekonomske efikasnosti veoma čvrstom i dokazale njihovu dalekovidost.

Mogućnosti za smanjenje potrošnje energije u pogonima za preradu drveta ima puno. Uštede bi semogle ostvariti na grejanju, osvetljenju, potrošnji elektromotora i kompresora, u tehnogijamaprerade drveta i na kraju, ali možda je trebalo na prvom mestu, efikasnijim radom kotlova, sušara iparionica. Kako je to moguće ostvariti? To se može rešiti na dva načina: Unapređenjem energetske efikasnosti postojećih procesa. Uvođenjem novih, energetski efikasnijih procesa.

Oba pristupa zahtevaju dosta vremena, novca i angažovanja uprave i radnika i obično se kombinujupri rešavanju konkretnih situacija. Međutim, pre bilo kakvih investicija neophodno je staviti podpotpunu kontrolu sve vidove potrošnje energije, pratiti i kontrolisati utroške energije, izvoresnabdevanja i finansijske izdatke za energiju.

Pored toga što kod nas nije do sada bilo ozbiljnijih studija u ovoj oblasti, može se predpostaviti daje situacija u Srbiji, u pogledu energetske efikasnosti u preradi drveta, lošija nego u ostalimevropskim zemljama. Stara oprema i orijentacija na električnu energiju sada predstavljaju preprekuza uključivanje drvne industrije na evropsko i svetsko tržište.


2. Potrebe za energijom u drvnoj industrijiU industriji za preradu drveta uglavnom se koristi električna energija, toplotna energija i

pogonsko gorivo. Energije se troši za tri osnovne namene: obradu i rukovanje materijalom; hidrotermičku obradu rezane građe i poluproizvoda i servisne potrebe: snabdevanje sabijenim vazduhom, grejanje prostorija i osvetljenje.

Električna energija se koristi za pogon motora i za osvetljenje. Ovaj vid energije se ponegde koristii kao izvor toplotne energije, ali bi to trebalo izbegavati. Električna energija se obezbeđuje se izelektodistributivne mreže. Proizvodnja električne energije na licu mesta uz pomoć generatora natečna goriva ili parnih turbo-generatora je kod nas više izuzetak nego pravilo. Primenakoogeneracije energije, u našem slučaju kombinovanje proizvodnje električne i toplotne energije, jena samom početku.

Toplotna energija se dobija sagorevanjem nafte, uglja, prirodnog gasa ili otpadaka od drveta. Na tajnačin se obezbeđuje potrebna energija za grejanje pogona, veštačko sušenje, parenje, tople prese, ...i za konverziju toplotne energije u druge sekundarne oblike energije. U tabeli 2.1 su navedenetehnologije u preradi drveta kod kojih se toplotna energija koristi u značajnijim količinama.

Tabela 2.1: Pregled korišćenja toplotne energije u tehnološkim procesima u preradi drveta

Tehnologija prerade drveta Tehnološki proces

Pilanska preradasušenje rezane građeparenje rezane građe

Izrada furnira i furnirskih pločaKondicioniranje furnirskih trupacasušenje furniratoplo presovanje

Proizvodnja ploča ivericasušenje iverjapriprema lepkatoplo presovanje

Finalna prerada drvetasušenje obradakafurniranje pločasušenje lakiranih površina

Kao nosioci toplote koriste se topla ili vrela voda, vodena para, vlažan vazduh i termo ulje. Postoje itehnologije direktnog grejanja plamenom ili dimnim gasovima, namenjene najviše za sušenjefurnira i iverja. Sekundarni oblici energije mogu se dobiti različitim postupcima uz pomoć: parnih turbogeneratora; parnih i turbo mašina i dizel i benzinskih motora

Kao i u drugim industrijama utrošak svih oblika energije po jedinici proizvoda varira od fabrike dofabrike. On zavisi od velikog broja različitih faktora, kao što su: veličine pogona, korišćenjakapaciteta, vrsta i karakteristike opreme, stanja i stepena amortizovanosti, stepena finalizacije,


primenjenog postupka sušenja, cene energije, primene mera za uštedu energije i kvalitetaodržavanja opreme.U tabeli 2.2 dati su podaci, prema OECD-u, koji se odnose na potrebe za energijom za najvažnijetehnologije u primarnoj preradi drveta. U razmatranje su uzeti pilanska prerada drveta (sa i bezveštačkog sušenja drveta), izrada furnirskih ploča i izrada ploča iverica. Podaci predstavljajuprosečne vrednosti za veći broj zemalja u razvoju koje su bogate šumom. Utrošak energije jeraščlanjen na: električnu energiju, toplotnu energiju i pogonsko gorivo (dizel i motorni benzin) isveden na m3 gotovog proizvoda.

Tabela 2..2: Potrošnja energije u tehnologijama primarne prerade drveta (OECD) po jedinicizapremine gotovog proizvoda

Tehnologijaprimarne prerade

Električna energija Toplotna energija Motorno gorivokWh/m3 GJ/m3 l/m3

Pilanska preradaPrirodno sušenje- tvrdi lišćari- meki lišćari,četinari

Veštačko sušenje- tvrdi lišćari- meki lišćari,četinari

3020

4525

--

2,51,5

54

54

Izrada plemenitog furnira 56-85 10 -

Izrada furnirskih ploča- tvrdi lišćari- meki lišćari,četinari

230150

6,04,0

43

Izrada ploča iverica- tvrdi lišćari- meki lišćari,četinari

16020

3,02,0

33

U sva tri spomenuta procesa najveći deo utrošene energije čini toplotna energija. Toplotni tretmani(veštačko sušenje, parenje, tople prese) su najveći potrošači toplotne energije. U pilanskoj preradi seza ove namene troši od 82 do 87% od ukupne energije, u izradi furnira više od 95%, kod furnirskihploča 87%, a u izradi ploča iverica od 61 do 62%.

U fabrikama primarne prerade električna energija se troši najviše za pogon elektro motora mašina iuređaja, unutrašnji transport i ostale namene gde spadaju osvetljenje, grejanje, proizvodnja idistribucija sabijenog vazduha i pogon mašina za održavanje.

Pogonsko gorivo se uglavnom koristi za pogon motornih vozila unutrašnjeg transporta nastovarištima.


3. Drvni ostatak u preradi drvetaIndustrija prerade drveta koristi drvo u oblom (trupci, oblice) i cepanom obliku. Prema nameni

drvo za preradu deli se na: drvo za mehaničku preradu i drvo za hemijsku preradu drveta. U Srbijiima preko 1500 preduzeća koja se bave primarnom i finalnom preradom i trgovinom drvetom. Brojpreduzeća koja se bave hemijskom preradom je daleko manji, ali se radi o velikim pojedinačnimkapacitetima.

Mehanička prerada drveta podrazumeva vrstu prerade kod koje se na prvom mestu menjaju oblik idimenzije drveta uz upotrebu mehaničkih sredstava (pila, noževa i sl.). Smatra se da hemijskasvojstva drveta pri tome ostaju nepromenjena. Ulazni materijali za mehaničku preradu su trupci zapiljenje, trupci za izradu furnira, oblice i cepanice. Proizvodi mehaničke prerade drveta dele se nadve velike grupe: proizvodi primarne mehaničke prerade drveta i proizvodi finalne mehaničkeprerade drveta. U primarnoj preradi oblovina se prerađuje u pravougane - bazirane oblike. To suproizvodi koji predstavljaju osnovni materijal za izradu finalnih proizvoda (daske, planke, letve,grede, gredice, furnir, ploče i sl.). Pod finalnom mehaničkom preradom podrazumevamo preraduprimarno obrađenog drveta u predmete namenjene direktnoj upotrebi (nameštaj, ambalaža,građevinska stolarija i sl.)

Hemijska prerada drveta obuhvata postupke kojima se menjaju i hemijski sastav i svojstva drveta.Sirovinu za hemisku preradu čine oblice, cepanice i deo otpadaka iz šumarstva i prerade drveta.Proizvodi hemijske prerade drveta se mogu svrstati u četiri odvojene grupe: proizvodi dobijeni termičkim razlaganjem drveta kao što su: drveni ugalj, generatorski gas i

sl., proizvodi dobijeni dejstvom različitih hemikalija: celuloza i sl., proizvodi ekstracije drveta kao što su: terpentinska ulja, štavne materije i sl. i drvnoplastične mase: lignoston, lignofol i sl..

3.1. Vrste otpadaka u preradi drvetaUpotrebljeni termin ”otpadak” odnosi se na onaj deo drveta koji se ne može koristiti u daljoj

preradi za iste svrhe. Međutim, drvo ima toliko različitih primena gde se ovaj ostatak možeiskoristiti, tako da se termin ”otpadak” može samo uslovno koristiti. Otpadak - ostatak u preradidrveta delimo prema veličini na :

a) Krupan Odrubci (pri kraćenju trupaca) Okrajci (sa boka trupaca pri piljenju) Odsečci (pri obradi daska po dužini) Porupci (pri obradi dasaka po širini)

b) Sitan Iverje (nastaje pri tesanju, piljenju ili glodanju) Šuška

krupnija ( nastaje pri ručnom struganju) sitnija (nastaje glodanjem, bušenjem ili sl.)

Piljevina ( nastaje pri struganju - piljenju) Prašina Drveno brašno

c) Kora


Kora se pojavljuje kao nemereni otpadak. Ako se trupci prerađuju zajedno sa korom ona povećavazapreminu krupnog i sitnog otpatka svuda gde se trupci prerađuju. Ako su trupci pre primarneprerade oguljeni, onda je kora posebno na raspolaganju , što olakšava njenu eventualnu primenu.

Drvni otpaci se javljaju i u fabrikama hemijske prerade drveta. Otpaci mogu biti u čvrstom, tečnomi gasovitom stanju. Oni nastaju i u postupku pripreme sirovine i u samom procesu prerade. U fazipripreme drvo se guli i usitnjava pa se otpadak pogodan za korišćenje, ako se uopšte pojavljuje,javlja u vidu kore, iverja ili šuški ujednačenih dimenzija. U samom procesu javljaju se lug iisparenja.

Svaka mehanička ili hemijska prerada usmerena je na proizvodnju određenih sortimenata i proizvoda iima svoj bilans proizvodnje, odnosno bilans korišćenja ulazne sirovine.

3.2. Bilans otpadaka pilanske prerade drvetaTrupci, dovezeni iz šume, najčešće se pre piljenja okoravaju. Glavni proizvod pilanske prerade je

rezana građa. Učešće, karakteristike i struktura otpatka u preradi zavisi od vrste drveta i zahtevakupaca, odnosno plana rezanja. Građa se pre isporuke, ukoliko za to postoji zahtev ili potreba,hidrotermički obrađuje (pari i suši).

U tabeli 3.1 dati su odvojeno bilansi zapreminskog korišćenja dve različite grupe drveća. u prvu grupusu svrstani tvrdi lišćari, a u drugu meki lišćari i četinari.

Tabela 3.1: Bilans utrošenog drveta u pilanskoj preradi

Ulazna sirovina Procentualno učešćepilanski trupci Tvrdi lišćari Meki lišćari i četinari

Glavni proizvod: Rezana građa 50 65Otpadak:

Krupni 24 12piljevina 16 14Prašina 3 2utezanje* 5 5greške pri merenju** 2 2

Ukupno otpatka 50 35Sveukupno (rezana građa i otpadak) 100 100Kora 14 14

* Trupci se mere i prerađuju u sirovom stanju, a piljena građa u prosušenom stanju. Izrađeni sortimenti se pre daljeprerade prirodno ili veštački suše. Pri sušenju drvo se uteže i pri tome mu se zapremina smanjuje. Utezanje zavisi odvrste drveta, dimenzija sortimenata i konačne vlage.**Sirovina za preradu drveta ima nepravilan oblik koji otežava merenja. Greške se javljaju i pri merenjima gotovihsortimenata. Smatra se da pozitivne greške uglavnom potiru negativne i da uticaj grešaka merenja ne prelazi 2%.

Krupan otpadak, ukoliko je bez kore i zdrav, može se iskoristiti u proizvodnji ploča iverica ilivlaknatica. Ostatak, piljevina, prašina, kora i krupan otpadak sa korom, se upotrebljava za loženje.

3.3. Bilans otpadaka u proizvodnji furnira i furnirskih pločaPri izradi furnira koriste se dve međusobno različite tehnologije: sečenje i ljuštenje furnira.

Sečenjem se dobija plemenit furnir i za tu namenu koriste se tvrdi lišćari (hrast, orah, bukva,voćkarice...) i to najkvalitetniji tzv. furnirski trupaci. Trupci se pre obrade pile u oblik pogodan zasečenje i hidrotermički pripremaju (parenja). Sečeni furnir se nakon izrade suši, seče u formate i


pakuje, prema određenom planu, u pakete spremne za isporuku. Koristi se za oplemenjivanje drvenihpovršina i ploča na bazi drveta. Za izradu ljuštenog furnira koriste se uglavnom bukovi trupci, za kojije bilans prikazan u tabeli 3.2, ali i druge vrste kao što su topola, breza, jela, smrča i sl. Trupci se preljuštenja mogu, ali i ne moraju hidrotermički pripremati. Neke vrste drveta, na primer topola, ako sudovoljno vlažne i na temperaturi okoline imaju dobra plastična svojstva.

Tabela 3.2: Zapreminski bilans utrošenog drveta u proizvodnji furnira

Ulazna sirovina Zapreminsko učešće [%]furnirski trupci Sečeni furnir Ljušteni furnir

hrast orah bukvaGlavni proizvod: Furnir 39,7 36,2 55,0Otpadak

krupni kod pripreme 11,0 20,0 5,0krupni pri sečenju, ljuštenju 18,6 23,6 24,0furnira pri krojenju 23,6 14,5 10,0utezanje 7,1 5,7 6,0

Ukupno otpatka 60,3 63,8 45,0Sveukupno (furnir i otpadak) 100,0 100,0 100,0

Kora 16,0 14,0 14,0

Ljušteni furnir je namenjen za oblaganje neizloženih površina kod nameštaja i za izradu furnirskihploča. Bilans iskorišćenja osnovne sirovine kod izrade ploča je niži nego kod ljuštenog furnira (55 %prema 41 %).

Tabela 3.3: Bilans utrošenog drveta u proizvodnji furnirskih ploča

Ulazna sirovina: furnirski trupci Zapreminsko učešće [%]Glavni proizvod : Furnirske ploče 41,0Otpadak

krupni kod pripreme 5,0krupni pri ljuštenju 24,0krupni pri krojenju furnira u formate 10,0krupni kod pripreme formata za ploče 4,0krupni pri formatiranju ploča 5,0sitni pri brušenju ploča 5,0utezanje 6,0

Ukupno otpatka 59,0Sveukupno (furnirske ploče i otpaci) 100,0

Kora 14,0

Krupni otpadak od trupaca i furnira može se koristiti za izradu ploča iverica, vlaknatica i celuloze uzuslov da su bez kore i zdravi. Ostatak, koji nije za dalju preradu, je na raspolaganju za energetskesvrhe.


3.4. Bilans otpadaka u proizvodnji ploča ivericaOsnovna sirovina za izradu ploča iverica je "prostorno" drvo i krupni otpadak iz mehaničke prerade

drveta. U tabeli 3.4 dat je bilans utroška drveta u proizvodnji ploča iverica. Za izradu m3 potrebno je2,0 - 2,2 m3 topolovog drveta ili 1,1 - 1,3 m3 bukovog drveta. Utrošci za ostale navedene vrste nalazi senegde između ovih vrednosti.

Tabela 3.4: Zapreminski bilans utrošenog drveta u proizvodnji ploča iverica

Vrsta drveta Topola Smrča Bor Joha Hrast Bukva

Potrošnja drveta u m3/m3 2,0-2,2 1,6-1,8 1,5-1,7 1,2-1,4 1,1-1,4 1,1-1,3

Ploče iverice se u Srbiji izrađuju isključivo od bukovog drveta. Prosečan otpadak-gubitak iznosi 23 %,od čega 7 % čini utezanje ivera pri sušenju, a 15,3 % prašina od brušenja i mlevenja, te krupan otpadakkod formatiranja ploča. Drvo se pre iveranja obično ne okorava, obzirom da se u pločama ivericamatoleriše učešće kore od 7 % do 10 %. Kod drugih vrsta drveća ti odnosi su nešto drugačiji i u korelacijisu sa gustinom drveta u apsolutno suvom stanju.

Deo nastalih otpadaka u procesu izrada iverastih ploča se vraća u proces, a ostatak je na raspolaganjuza energetske potrebe.

3.5. Bilans otpadaka u proizvodnji ploča vlaknaticaZa izradu 1 t ploča vlaknatica potrebno je 1,1 do 1,25 t sirovine i iskorišćenje zavisi od vrste

drveta. Najveći deo otpatka se javlja u vidu luga, dok je količina čvrstog otpatka beznačajna. Lug setaloži i čvrsti ostatak se odlaže ili sagoreva. Korišćenje luga vezano je za probleme zaštite životnesredine.

3.6. Bilans otpadaka u finalnoj preradi drvetaU finalnoj preradi drveta se osušena rezana građa odgovarajućim postupcima pretvara u finalni

proizvod. Bilans utrošenog materijala i otpatka-ostatka se menja i zavisi od vrste proizvoda ikarakteristika primenjene tehnologije. U tabeli 3.5 dat je bilans utroška drveta za uslovni proizvodtipičan za domaću finalnu preradu.

Tabela 3.5: Zapreminski bilans utrošenog drveta u finalnoj preradi drveta

Ulazna sirovina: piljena građa Zapreminsko učešće [%]Uslovni proizvod 35,0Otpadak

pri krojenju 35,0Baziranje i prizmiranje 22,0završna obrada 3,0Odbačeni proizvodi 5,0

Ukupni otpadak 65,0Sveukupno (proizvod i otpaci) 100,0

Ulazni materijal je rezana građa merena u m3. Od ukupne količine 35,8 % otpada na krupan otpadak,18,0 % na šušku i 11,2 % na piljevinu i drvnu prašinu. Gubitaka na utezanje nema jer je drvo prefinalne obrade osušeno na konačnu vlagu.


3.7. Bilans korišćenja drveta u hemijskoj preradi drvetaProizvode hemijske prerade drveta delimo, kako je to već ranije rečeno, na četiri odvojene grupe

(termičko razlaganje drveta, hemijsko razlaganje drveta, ekstrakcije drveta i izrada drvnoplastičnihmasa). Kao sirovina za preradu koristi se "prostorno" drvo i otpaci iz mehaničkih prerada drveta.Otpaci se u tehnologijama hemiske prerade mogu podeliti na čvrste, tečne i gasovite. Ovde će pažnjabiti usmerena na količinu i strukturu čvrstih otpadaka. Tečna i gasna faza otpadaka rešavaju se u okviruosnovne tehnologije prerade i neće biti predmet naših razmatranja.

Termičkim razlaganjem drveta dobijaju se proizvodi (drveni ugalj, generatorski gas i sl.) koji sunamenjeni za energetske potrebe, tako da raspoloživog ostataka praktično i nema. U proizvodnjiekstraktivnih sastojaka iz drveta glavni proizvodi su različite organske materije koje se koriste uhemijskoj i farmaceutskoj industriji. Posle tretmana, usitnjeno drvo se može koristiti za energetskepotrebe. Ekstrahovano drvo u principu ima manju zapreminsku masu i nižu toplotnu moć od polaznogdrveta.

Tehnologijom delovanja hemikalijama dobijaju se celuloza, papir i sl. Kao sirovine za preradu koristese okorano i usitnjeno drvo. Kao čvrsti otpadak ostaje kora i to do 10 % od prerađene zapreminedrveta. Problem otpadnih voda, koje u sebi sadrže neizreagovane hemikalije, derivate lignina icelulozna vlakanca, rešava se u okviru osnovne tehnologije.

Ostale tehnologije su veoma malo zastupljene i njihovi bilansi korišćenja drveta nisu od važnosti zarazmatranu problematiku.


4. Drvo kao gorivoTradicionalno, drvo se koristi u domaćinstvima i za proizvodnju toplotne energije u pogonima

drvne industrije. Osnovna prednost drveta kao goriva je u tome da se radi o obnovljivom izvoru išto ga u fabrikama za preradu drveta imamo u dovoljnim količinama. Takođe, drvo ima veomanizak procenat pepela (<1%, što je mnogo niže nego kod ugljeva) i u sebi ne sadrži sumpor ilidruge, kod fosilnih goriva uobičajene, zagađujuće i korodivne materije.

Ostala svojstva drveta nemaju komparativne prednosti u odnosu na druga goriva. Raspoloživaenergija po jedinici zapremine je prilično mala. Drvo je "kabasto" za transport i umerene toplotnemoći. Sastoji se od približno 50% masenih delova ugljenika, 44% kiseonika i 6% vodonika.Isparljive frakcije (volatili) drveta čine približno 80% ukupne mase. Volatili sagorevaju prvi iosnovni su izvor aerozagađenja u slučaju da je sagorevanje nepotpuno. Gornja toplotna moć drvetaje 18-22 MJ/kg i zavisi od vrste drveta. Više vrednosti se odnose na vrste drveta koje u sebi sadrže iodređenu količinu smole.

Drvo obavezno sadrži u sebi i određenu količinu vlage i za njeno isparavanje se troši značajan deotoplote oslobođene sagorevanjem (tabela 4.8). Važno je napomenuti da se pri sagorevanju vlažnogdrveta snižava temperatura, što dovodi do nepotpunog sagorevanja i nižeg termičkog koeficijentaiskorišćenja. Smanjenje raspoložive tolote sa povećanjem procenta vlage nastaje zbog potrebe davoda iz drveta ispari i pregreje se do temperature dimnih gasova.

Tabela 4.1: Donja toplotna moć drveta u funkciji sadržaja vlage u drvetu

Sadržaj vlage u odnosu na apsolutno suvo [%] Donja toplotna moć [MJ/kg]*

0 18,2

15 15,4

30 13,5

45 11,9

60 10,5

100 8,5

Vrednosti u tabeli 4.1 se odnose na lišćare. Kod četinara, zbog postojanja smolastih materija i većegučešća lignina, toplotna moć je nešto viša. Toplotna moć kore je obično viša od toplotne moćidrveta i to zavisi od učešća i karaktera ekstraktiva.

U tabeli 4.2 date su izmerene gornje toplotne moći ksilema domaćih vrsta drveća. Upotrebnavrednost drveta kao goriva može se dobro proceniti ukoliko se poznaje njegova gornja toplotnamoć. Gornja toplotna moć drveta se eksperimentalno određuje pomoću kalorimetra, ili seproračunava na osnovu elementarnog ili hemijskog sastava drveta.


Tabela 4.2: Gornje toplotne moći ksilema najrasprotranjenijih domaćih vrsta drveća

Vrsta drveta Gornja toplotna moć [MJ/kg](u apsolutno suvom stanju)

Prosečne vrednosti zapremiskemase [kg/m3]

Bukva 18,82 720

Hrast 18,36 690

Crna topola 17,26 450

Smrča 19,66 470

Jela 19,46 450

Bor 21,21 520

U tabeli 4.3 dati su rezultati merenja gornje toplotne moći za pet domaćih vrsta drveća i to odvojeno zarazličite delove stabla i koru. Rezultati merenja ukazuju da gornja toplotna moć bukve opada od centraprema periferiji stabla. Najvišu toplotnu moć ima srčevina, a najnižu kora bukve.

Tabela 4.3: Izmerene vrednosti gornje toplotne moći domaćih vrsta drveća svedene na apsolutno suvostanje

Vrsta drvetaGornja toplotna moć (apsolutno suvo stanje) [MJ/kg]

Srčevina Beljika Kora

Bukva 20,6 19,3 17,9

Hrast 19,7 21,3 19,7

Topola - 18,0 18,2

Bor 20,7 20,0 22,2

Smrča - - 21,2

Drvo u apsolutno suvom stanju sastoji se od ugljenika, vodonika i kiseonika. Osim ovih osnovnihelemenata u sastav drveta u manjem procentu ulazi i odredjen broj drugih elemenata kao što su azot,sumpor i mikroelementi, koji se pojavljuju kao sastojci pepela nakon sagorevanja drveta.

Tabela 4.4: Hemijski sastav nekih domaćih vrsta drveća

Vrsta drveta Elementarni hemijski sastav (%)C H O

Bukva 48,5 6,3 45,2Hrast 49,4 6,1 44,5

Topola - P.robusta 49,7 6,3 44,0

Smrča 49,6 6,4 44,0Jela 50,0 6,4 43,6Bor 49,9 6,3 43,8

Koristeći podatke o elementarnom sastavu drveta (tabela 4.4) moguće je uz pomoć korigovanogVDI obrasca sračunati gornju toplotnu moć drveta:

H C HO

SkJkgg

339 1430

10105( ) .


U drvetu, koje je organska supstanca složene strukture, ugljenik, vodonik i kiseonik se nalaze u okviruugljovodoničnih jedinjenja. Vodonik, čije je prisustvo utvrđeno elementarnom analizom, pored togašto ulazi u sastav ugljovodonika i uvek prisutne vlage, ulazi i u hidroksilne (OH) grupe. Takođe, deokiseonika, vezan je sa ugljenikom, odnosno azotom, a deo je i u slobodnom stanju. Osnovnekomponente koje čine strukturu drveta su celuloza, hemiceluloza, i lignin. Procentualno učešćepomenutih komponenata u drvnoj supstanci menja se od vrste do vrste, ali i od dela stabla koje seanalizira. U suvom drvetu lišćara celuloza prosečno učestvuje sa 43-45%, lignin sa 19-26%, heksozana3-6% i pentozana 21-26 %. Kod četinara celuloze ima između 53-54%, lignina 26-29 %, heksozana13% i pentozana 10-12%. Drvo sadrži i male količine ekstraktiva, ali oni mogu imati velikog uticaja natoplotnu vrednost drveta. Na [umarskom fakultetu su analizirani drvo i kore lišćarskih i četinarskihvrsta zastupljenih u šumskom fondu Srbije. Deo dobijenih rezultata dati su u tabeli 4.5.

Tabela 4.5. Hemijski sastav ksilema i kore domaćih vrsta drveća

KsilemVrsta drveta Pepeo [%] Celuloza [%] Lignin*[%] Ekstraktivi [%]

Bukva (Fagus moesiaca) 0.53 50.26 24.80 1.72Hrast (Quercus petraea) 0.36 47.29 26.27 4.90Smrča (Picea abies) 0.22 52.87 28.31 1.58Crni bor (Pinus sylvestris) 0.31 47.53 27.82 4.25

KoraVrsta drveta Pepeo [%] Celuloza [%] Lignin* [%] Ekstraktivi [%]

Bukva (Fagus moesiaca) 1.99 24.72 25.12 14.23Hrast (Quercus petraea) 6.89 22.31 16.19 17.36Smrča (Picea abies) 1.15 29.46 22.76 19.28Crni bor (Pinus sylvestris) 0.77 29.86 25.10 12.07

*Klasonov + kiselo-rastvorni lignin.

Na osnovu rezultatima hemijske analize drveta, odnosno procentualnog učešća u prvom redu celuloze,lignina i ekstraktiva, gornja toplotna moć drveta se može izračunati kao:

Hg= Hgc. (Pc/100) + Hgl . (Pl/100) + Hge . (Pe/100) [kJ/kg]

gde su: Hgc, Hgl i Hge - gornje toplotne moći celuloze i njoj sličnih jedinjenja, lignina, i ekstraktivarespektivno; Pc - procentulano učešće celuloze i njoj sličnih jedinjenja ; Pl - procentulalno učešćelignina; Pe - procentualno učešće ekstraktiva.

4.1. Vlažnost drveta u mehaničkoj i hemijskoj preradi drvetaStvarni energetski efekti, koji bi se dobili sagorevanjem, su uvek manji od energetskog potencijala i

zavise od više faktora. Na prvom mestu je svakako vlažnost drveta. Drvo u proizvodnom procesu možeda ima : Spoljnu navlaženost, ako je ležalo u vodi, ili je zalivano vodom,snegom ili ledom. Ova

navlaženost se rešava otapanjem i ceđenjem. Obično se primenjuje ceđenje pod dejstvomgravitacije.

Sopstvenu vlažnost u kojoj razlikujemo , vodu u lumenima i sudovima ćelija tzv. slobodnu vodui vodu higroskopno vezanu za zidove ćelije tzv, vezanu vodu. Sopstvena vlažnost se otklanjaprirodnim ili industrijskim sušenjem. Obe vrste sušenja imaju svoje prednosti i mane. Konačnavlažnost drveta zavisi od mesta upotrebe. Mana prirodnog sušenja je vreme potrebno za sušenje,a industrijskog značajne količine energije koja se ulaže za sušenje.


Uobičajeno je da se relativno učešće vlage u drvetu računa u odnosu na suvu materiju:u= (mvl-mas)/mas

. 100 [%]gde je: mvl - masa vlažnog drveta; mas - masa apsolutno suvog drveta sušenog na 103 0C.

Vlažnost nastalog otpatka-ostatka zavisi od dela procesa u kome je otpadak nastao, odnosno odvlažnosti sirovine u momentu obrade: Pilanski otpaci imaju vlažnost koja odgovara vlažnosti trupaca i kreće se između 40 % i 50 %

vlage; Furnirski otpaci imaju:

u fazi mokrog tretmana 60 % do 70 % vlage i u fazi suvog tretmana 8 % do 10 % vlage;

Otpaci pri izradi ploča iverica imaju od 7 % do 9 % vlage; Otpaci u finalnoj preradi:

u proizvodnji nameštaja od 6 % do 9 % vlage i u proizvodnji građevinske stolarije oko 12 % vlage;

U hemijskoj preradi drveta: u mehaničkoj pripremi vlaga se kreće između 40 % i 50 % i posle pranja, koranja i ceđenja vlažnost kore može biti i viša od 100%.

Drvo povećane vlažnosti ima nižu toplotnu moć i manju efikasnost pri sagorevanju. Vlaga prisagorevanju predstavlja nekoristan sastojak koji još i smanjuje toplotnu moć drveta. Deo toploteoslobođene sagorevanjem drveta koristi se za isparavanje vlage i pregrevanje vodene pare dotemperature u ložištu. U stvarnosti u drvetu uvek postoji određen procenat vlage. U ložištu kotla trošise približno 2500 kJ/kg za isparavanje vode i nešto manja količina toplote za njeno pregrevanje. Naovu količinu oslobođene vode treba dodati i vodu nastalu sagorevanjem vodonika. Na sve ovo trebadodati i toplotu, potrebnu za oslobađanje vezane vode iz drveta, koja prema Dunlapu, iznosi 314 kJ/kgisparene vode. Suviše vlažan otpadak (preko 60%) mora se pre upotrebe obavezno sušiti, jer uprotivnom neće doći do njegovog paljenja. Donja topotna moć goriva Hd realnije odražava energetskipotencijal goriva. Obrazac za donju topotnu moć drveta koji uzima u obzir sve navedene gubitke glasi:

d g1 u 9 H kJH H 2500u 100 kg1100

gde je: u- vlažnost drveta u procentima; H- procentualno maseno učešće vodonika u elementarnomhemijskom sastavu drveta.

U tabeli 4.6 uporedo su dati podaci o količini toplote koja se realno može iskoristiti iz 1 kg drvetarazličite vlažnosti. Pri tome su uzeti u obzir i vlažnost drveta i odgovarajući stepen iskorišćenja ložištapri sagorevanju drveta.

Tabela 4.6: Uticaj vlažnosti na energetski efekat drveta

Gorivo Vlažnost Hd Stepen iskorišćenjaložišta

Korisnatoplota

% kJ/kg % kJ/kg

Drvo

0 19,8 80 15,810 17,8 78 13,940 14,5 74 12,170 12,0 72 8,6


Kada se loži apsolutno suvi otpadak, čija je gornja tolotna moć 19,8 MJ/kg, iskorišćena-korisnatoplota iznosi 15,8 MJ/kg uz stepen iskorišćenja ložišta od 80 %. Ukoliko se loži vlažan otpadak (u=70 %) korisna toplota iznosi svega 8 MJ/kg, a stepen iskorišenja u ložištu opada sa 80 % na 72 %.Korišćenje drveta sa većom vlažnošću zahteva specijalne konstrukcije ložišta.

4.2. Sagorevanje drvetaOsnovni cilj sagorevanja, kako je već rečeno, je da se oslobodi što veća količina toplotne

energije. Prvi preduslov za ovo je "potpuno sagorevanje goriva". Pri tome kroz dimnjak treba daizađu samo neškodljivi produkti sagorevanja (vodena para i ugljendioksid). Nesagorljive materijekoje sačinjavaju drvnu supstancu (osnovno gorivo u fabrikama za preradu drveta), a dobijene su izzemljišta na kome je drvo raslo, ostaju kao pepeo na rešetki. Sagorevanje drveta se može raščlanitiu tri odvojene faze:

1. faza - sušenje: Zagrevanje drvnog otpatka i sušenje pri temperaturi od oko 120°C. U ovoj fazitroši se značajna količina toplote na isparavanje vode iz goriva. Veća količina vlage u drvnomotpatku značajno smanjuje neto efekte sagorevanja.

2. faza - piroliza: Drvo samo po sebi ne gori, već samo gasovi, koji se oslobađaju delovanjemtoplote. Iznad 150oC raspadaju se sastojci drveta na svim slabim vezivnim mestima. Oslobađajuse na prvom mestu lako zapaljivi gasovi, kao što su CO i H2, koji ukoliko je količina kiseonika uvazduhu dovoljna odmah sagorevaju podižući temperaturu okoline (od 400oC - 500oC). Masenoučešće volatila (isparljivih materija) u drvetu je 85%.Osim ovih oslobađaju se i teško zapaljivi tzv. katranski gasovi. Oni se ne smeju pustitinesagoreli kroz dimnjak u atmosferu. Razlozi su ekonomske (smanjenje procenta iskorišćenjahemijske energije iz goriva) i ekološke prirode. Kao ostatak u ložištu, nakon završene druge faze,ostaje drveni ugalj.

3. faza - frakcionisanje i sagorevanje: Teško zapaljivi katranski gasovi se, na temperaturamaiznad 450°C, raspadaju u lakše zapaljive gasove, koji uz dovoljno snabdevanje vazduhom(sekundarni vazduh) sagorevaju u zoni za dogorevanje. Na temperaturi preko 800°C prevodi se ugasovito stanje i drveni ugalj i započinje njegovo sagorevanje. Temperatura u ložištu od 900°C jedovoljna za potpuno sagorevanje drveta.


Slika 4.1: Prikaz reakcija sagorevanja drveta

U ložištu ove faze nisu vremenski i prostorno razdvojene i teku paralelno ili se preklapaju. Drvniotpadak u različitim delovima ložišta se nalazi u različitim fazama sagorevanja. Takođe dok jeunutrašnjost delića drveta u fazi sušenja na njegovoj površini već dolazi do pojave izdvajanjavolatila. Na slici 4.1 sažeto su izložene opisane reakcije.

4.3. Koncentracija štetnih materijala u dimnim gasovima4.3.1. Uslovi za pravilno sagorevanje drveta

Da bi drvo sagorelo uz što manje štetnih gasova, potrebno je obezbediti dovoljno dugoreakciono vreme i odgovarajuću reakcionu temperaturu, kako bi kompleksni ugljeni hidrati sadržaniu ćelijskoj građi, mogli u potpunosti da pređu u gasovitu fazu. Rezultat je utoliko bolji, ukoliko jezona sagorevanja gasova u ložištu bolje razdvojena od samog prostora gorenja, odnosno ukoliko je


gorivo homogenije (granulacija i vlažnost) i ukoliko se temperatura u prostoru za sagorevanjegasova može održavati ravnomernom.

4.3.2. Ravnomerno mešanje volatila sa vazduhomVolatili koji se izdvajaju iz piljevine odn. komadnog drveta u zoni sagorevanja gasova, koji suglavni nosioci energije drvnog goriva, mogu se potpuno sagoreti samo ukoliko im se dovededovoljna količina kiseonika, najmanje ona dobijena korišćenjem formule za potpuno sagorevanje.Toj količini kiseonika odgovara, na osnovu sastava naše atmosfere, određena količina vazduhapotrebnog za sagorevanje.

Obezbeđivanje dovoljne količine kiseonika nije dovoljno. Istovremeno je potrebno osigurati ihomogenu mešavinu gorljivih gasova i vazduha. Ukoliko to ne uspe, onda će se samo deo kiseonikaiz vazduha utrošiti za sagorevanje, odnosno oksidaciju, drugi deo kiseonika će otići iz ložištaneutrošen, zajedno sa dimnim gasovima i nesagorelim volatilima, u atmosferu. Posledice suprekomerna koncentracija CO i tamni dim neprijatnog mirisa.

Kako se idealna mešavina vazduha i gorljivih gasova nikada ne može postići, to se kotlovi, koji selože drvetom, u cilju smanjenja emisije štetnih materija, obavezno snabdevaju većom količinomvazduha od minimalno potrebne. U praksi se nastoji da ovaj višak vazduha bude što manji. Sapovećanjem viška vazduha opada stepen korisnog dejstva sagorevanja, smanjuje se temperatura uprostoru za gorenja, pa samim tim i kvalitet sagorevanja. Dobro sagorevanje uz mali višak vazduhase može postići zadržavanjem smeše u vrućem prostoru za gorenje i/ili vrtloženjem.

Na slikama 4.2 i 4.3 pokazane su koncetracije CO i NOX u funkciji od koeficijenta viška vazduha zaodređeni vid loženja. Prikazane relacije kvalitativno važe za sva postrojenja za loženje drveta.

Slika 4.2: Emisija CO u dimnim gasovima postrojenja za loženje drveta u zavisnosti od koeficijentaviška vazduha ( - lambda)

Količina NOx raste sa povećanjem koeficijenta viška vazduha. Maksimalne vrednosti se dostižuza x počinje da opada (slika 4.3). Za koncentraciju oksida azotau dimnim gasovima važi još i to, da temperaturu prostora sagorevanja treba održavati ispod 1200OC, jer se na višim temperaturama intenzivno se odvija reakcija N2+O2 = 2 NO.


Slika 4.3: Oksid azota - emisija u dimnim gasovima postrojenja za loženje drvetau zavisnosti od koeficijenta viška vazduha ()

4.4. Odlaganje i priprema drvnog otpatka za loženje

Drvni otpadak u preradi drveta stvara se ravnomerno tokom cele godine. Odstupanja ima samo utoku letnjih meseca (remonti i godišnji odmori) i zimi ako temperatura padne značajno ispod nule.Sa druge strane, potrošnja goriva osciluje u širokim granicama u zavisnosti od godišnjeg doba, vrstei obima proizvodnje i karakteristika tehničkih potrošača (slika 4.4). Iz ovog nepoklapanje stvaranja ipotrošnje drvnih otpadaka proizilazi potreba za odlaganjem viška otpadaka, koji bi se koristili uvreme vršnih potreba.

Slika 4.4: Dijagram uporednih potreba toplote i učešća gorivana primeru jednog drvno - industrijskog pogona


Piljevinu i drvnu prašinu je najbolje odlagati u silosima od čelika ili betona. Prednost imajubetonski silosi, koji se liju na licu mesta ili isporučuju u elementima i montiraju na gradilištu.Prilikom gradnje silosa za piljevinu mora se voditi računa o važećim normativima i odredbamazaštite na radu, koji se odnose na obezbeđenje od udesa za silose i bunkere, gromobranskeinstalacije, uređaje za gašenje požara, kao i zaštitu od pada i odronjavanja predmeta.

Za dopremu, odnosno unošenje piljevine u silos postoji više mogućnosti, a izbor zavisi odkonkretne situacije: preko u silosu ili na silosu ugrađenih filtera ili pomoću ciklonskog separatora pneumatske instalacije za transport usitnjenog otpadaka iz

pogona za obradu drveta.

Komadni krupni otpadak se odlaže u prikladnim kontejnerima ili jednostavno baca na gomilu.Ovaj otpadak se pre loženja mora usitniti, odnosno preraditi u sečku, koja se odmah može koristitiza loženje ili odložiti u poseban silos.

Kvalitet iznošenja piljevine iz silosa ima bitan značaj ,odnosno uticaj, na sagorevanje. Stoga, upraksi bi trebalo usmeriti pažnju na izbor ovih komponenta i nastojati da ispune sledeće uslove: rad uređaja, bez smetnji i zastoja, potpuno automatizovan, u trajanju od više dana, po mogućstvu pražnjenje u jednakim, ravnomernim količinama, rad bez prašine, da rešenja omogućuju lako održavanje i popravke (lak pristup svim habajućim delovima, s

tim da se ne prazni lagerovani materijal), ekonomičan rad uređaja (mala potrebna energija i mali troškovi održavanja).

Najednostavniji način uređaja za iznošenje piljevine iz silosa prikazan je na slici 4.5. Ovde jeprimenjen tzv. njihajući puž, čija je funkcija da piljevinu u donjem delu silosa isprva rastrese uzistovremeno iznošenje. Ovakvi uređaji se mogu bez daljeg koristiti za suve materijale (suvapiljevina) i za silose do 5,0 m prečnika.

Slika 4.5: Uređaj za iznošenje piljevine sa tzv. klatnim pužem


Slika 4.6: Pokretni puž

Kod vlažne piljevine i kod bunkera sa većim prečnicima koristiti se tzv. pokretni puž na podusilosa, čiji je zadatak da zaštiti središni deo postrojenja od prevelikog opterećenja (slika 4.6).

4.4.1. Priprema drvnih otpadaka- usitnjavanje krupnog drvnog otpatka

Svi drvni otpaci nisu takavog oblika da se mogu koristiti u automatskom postrojenju za loženje.U takvim slučajevima otpadak bi trebalo prethodno pripremiti za loženje. Na tržištu se nude brojnai različita rešenja.

Učinak mašina za usitnjavanja kreće se od 250 kg/h do preko 5000 kg/h. Utrošak pogonskeenergije za usitnjavanje komadnog otpatka se kreće između 30 i 60 kWh za tonu prerađenogmaterijala bez energije potrebne za odsisavanje. Potrošnja zavisi od vrste ulaznog materijala ikonstrukcije postrojenja.

4.4.2. Briketiranje piljevine - iverja

Specijalni vid izrade i pripremu drvnih otpadaka za loženje predstavlja briketiranje piljevine iprašine od brušenja. Postupak se zasniva na povećanju gustine piljevine (oko 10 do 15 puta), da bise lakše čuvala i jednostavnije sa njom manipulisalo pri loženju. Pritisak se ostvaruje dejstvomvaljaka, klipa ili pužne zavojnice. Usled dejstva visokog pritiska i visokih temperatura dolazi dotermoplastičnih deformacija lignoceluloznog materijala i njegovog vezivanja i bez dodatkavezivnog materijala.

Da bi se biomasa mogla pretvoriti u u formu briketa neophodno je obezbediti: vlažnost sirovineizmeđu 10% i 18% (mereno na apsolutno suvo) i granulaciju otpadaka ne veću od 10 mm.

Na tržištu danas postoje brojni sistemi za briketiranje različitih konstrukcija, kao što su: Klipne prese: Materijal, čija je vlažnost od 18 % (atro) se dovodi do jedne cilindrične cevi, u

kojoj se kreće klip. Kretanje klipom se ostvaruje mehaničkim pogonom preko krivaje sazamajnom masom, odnosno hidraulički. U svakom hodu klipa potisne se nova količinamaterijala na već sabijeni, tako se dobija cilindrični briket, koji izlazi u ritmu udaraca klipa.Pritisci presovanja dostižu i 1200 bar. Usled trenja o zidove cevi i sabijanja drvni otpadak se


zagreva i do 200oC, što zahteva hlađenje prese. Učinak ovih presa je od 50 kg/h do 2.500kg/h, a potrošnja električne energije između 50 i 70 kWh po toni izrađenog briketa.

Ekstruder prese za briketiranje: Pored klipnih presa na tržištu se mogu naći i prese kod kojihse sabijanje ostvaruje pužem umesto klipom. Piljevina se doprema ravnomerno pužu gde sepod velikim pritiskom sabija.

Presa sa komorom: Kod tehnike presovanja sa komorama materijal se sabija u dva koraka. uprvom se obavlja tzv. predpresovanje i tek nakon toga se materijal dovodi u komoru - kalupradi konačnog sabijanja. Po okončanju presovanja kalup se prazni, pa sledi novo punjenje.Pogon prese je hidraulički. Prednost ovog postupka je u smanjenoj potrošnji električneenergije koja ne prelazi 20 kWh/t izrađenog briketa. Briketi su pravougaonog preseka štoolakšava slaganje i transport.

Slika 4.7: Asortiman briketa izrađenih od drveta i kore

Na slici 4.7 dat je asortiman različitih briketa urađenih od drveta i kore različitim sistemima.

4.4.3. Priprema kore za loženje

U pogonima primarne prerade drveta, uz drvni otpadak, javlja se i velika količina otpadne kore.Jedino racionalno je da se odbačena kora iskoristiti kao gorivo za kotlove. Način pripreme kore založenje zavisi od vrste i konstrukcije kotla, odnosno ložišta kotla. Kod kotlova sa ložištem kora semeša sa ostalim drvnim otpatkom i sagoreva.

Ako kotao ne raspolaže ložištem sa rešetkama, kora se pre loženja mora prosejati (odvojitikamenčiće i pesak), usitniti i po potrebi i sušiti. Za ovo nema gotovih sistema. Problemi su različiti odslučaja do slučaja. Svaki put treba individualno planirati, kako bi se pronašlo najbolje rešenje.

Na slici 4.8 prikazana je jedna varijanta rešenja za ovu namenu. Za sušenje kore koristi se toplotadimnih gasova iz postrojenja za loženje: Na slici oznake znače sledeće: 1. bunker za koru 2. sito 3.mlin za krupni materijal 4. kontejner za nesagorljivi otpadak 5. međubunker 6. sušara za koru 7.izdvajanje piljevine 8. kamin 9. bunker za piljevinu 10. kotao za loženje s donjom propulzijom 11.izdvajanje prašine iz dimnih gasova 12. kontejner za pepeo.


Slika 4.8: Priprema kore za loženje

4.5. Ložišta kotlova koja koriste drvni otpadak kao gorivo

4.5.1. Loženje na rešetki

Kod kotlovskih postrojenja koja koriste drvni otpadak najviše se primenjuje loženje na rešetki. Priloženju na rešetki moguće je sagorevati neusitnjene krupne komade otpatka i veoma vlažno gorivo(slika 4.9).Ovakva postrojenja zahtevaju veliki prostor za gorenje iznad rešetke. U odnosu na drugesisteme za loženje drveta, ložište sa rešetkom je dva do tri puta skuplje. Teškoće se javljaju prikorišćenju veoma finog otpatka i suvog goriva (pojava kašaste mase, oštećenja rešetki, propadanja upepelište nesagorelog goriva). U tom smislu potrebno je brižljivo odabrati prikladne oblike rešetke imehaničkog pogona, kao i sistema za odstranjivanje pepela.

Slika 4.9: Loženje na rešetki sa trostrujnim kotlom i dopremom goriva dizalicom


4.5.2. Loženje sa uduvavanjem

Loženje sa uduvavanjem je dugi niz godina važilo kao idealno tehničko rešenje za loženje piljevinei drvne prašine. Gorivo se uduvava neposredno na čeličnu rešetku u plamenoj cevi, odnosno (ukolikose istovremeno koristi i komadni otpadak), u ložište ispod nivoa poda.

Kod obe varijante su se pojavili slični problemi u vezi sa pooštravanjem uslova zaštite životnesredine. Ovde dolazi do nepotpunog sagorevanja goriva usled visokog učešća vazduha za uduvavanje i"hladnog" prostora za loženje.

Na slici 4.10 je data osnova gradnje jednog savremenog postrojenja sa uduvavanjem goriva, kojeradi potpuno automatski i bez nadzora. Učinak se obezbeđuje stepenastom regulacijom dopremegoriva, uz stalno merenje količina i regulaciju broja obrtaja ventillatora za dopremu potrebnog vazduhaza sagorevanje.

Slika 4.10: Loženje uduvavanjemsa izdvojenom komorom od gasovau kombinaciji sa vodenim kotlom

1. primarni vazduh,2. dovođenje piljevine (iverja),3. izdvajanje gasova i delimično

sagorevanje,4. dovođenje dimnih gasova,5. izdvajanje pepela,6. dovođenje sekundarnog vazduha,7. dovođenje tercijarnog vazduha8. vodocevni kotao.

Pri korišćenju suve piljevine, velike toplotne moći (oko 18.000 kJ/kg), odnosno iverja od iver -ploča, od velike važnosti je mogućnost ograničavanja gornje temperature u prostoru za loženjehlađenjem leđne površine kotla i vraćanjem dela dimnih gasova. Ukoliko bi temperatura porasla iznadtemperature topljenja pepela (preko 1250C) u ložištu bi došlo do formiranja šljake (zgure) iprevremenog oštećenja šamotne obloge ložišta.


4.5.3. Loženje sa donjom propulzijom

Postrojenja za loženje sa donjom propulzijom koriste se zadnjih dvadesetak godina i u odnosu napostrojenja za loženje sa uduvavanjem i postrojenja sa rešetkama, predstavljaju značajan tehnološkinapredak.

Ovaj način loženja koristi se za krupnozrnasta i ne previše vlažna goriva (do 60%), kao i za manjetoplotne učinke (do oko 5 MW). Mana loženja s donjom propulzijom u odnosu na loženje narešetkama je teško uklanjanje pepela, koje se najčešće obavlja manuelno. Ponekad nastaju problemiprilikom korišćenja veoma suve piljevine (visoka toplotna moć), jer usled prekoračenja temperature uložištu dolazi do formiranja šljake (zgure).

Slika 4.11: Kombinovano loženje na rešetki sa donjom propulzijom

S dopunskom rešetkom ove mane se mogu delimično ublažiti. Da bi se ispunio zahtev za dovoljnodugo zadržavanje gasova u prostoru gorenja, nužno je povećati "vrući" prostor za gorenje. Posebnupažnju treba obratiti na regulaciju loženja s donjom propulzijom, odnosno omogućiti kontinulanepromene broja obrtaja puža. Korita se kod vlažnog goriva najčešće izrađuju od keramičkog materijala,dok pri upotrebi suve piljevine korita se izrađuju od livenog gvožđa.

4.5.4. Gorionik prašine

Poseban način loženja drveta predstavlja gorionik za drvnu prašinu, kojim se mogu spaljivati samočestice ne veće od 0,5 mm dužine. Ovaj gorionik radi najčešće sa centrično postavljenim plamenom zapaljenje i održavanje plamena (lož ulje, gas). Ovi agregati se već godinama koriste i u potpunostiodgovaraju posebnim zahtevima u pogledu goriva, kako po ceni tako i po tehničkim rešenjima. Na slici4.12 prikazan je uređaj za sušenje iverja sa gorionikom za drvnu prašinu.


Slika 4.12: Shema uređaja za loženje prašine postavljenog na sušari za iverje1. doprema mokrog iverja; 2. sušara; 3. otprema iverja; 4. ventilator za usisni vazduh; 5. ciklon;6. gorionik (za prašinu i gas); 7. bunker za drvnu prašinu; 8. dozator; 9. pneumatski transport drvneprašine; 10.ventilator za ulazni vazduh; 11. ventilatori vazduha za sagorevanje; 12. priključak za gas;13. komora gorionik.

Drvna prašina se iz bunkera (7) transportuje pneumatskim transportom u gorionik (6). Potrebnuenergiju za transport obezbeđuje ventilator (10). Količina goriva se dozira uz pomoć uređaja (8).Istovremeno sa drvnom prašinom u gorionik se doprema i određena količina gasa (12). Gas služi zapaljenje gorionika i održavanje plamena. Vazduh potreban za sagorevanje doprema se uz pomoćventilatora (11). Mešavina gasa i drvne prašine sagoreva u komori (13) i dimni gasovi struje u sušaru(2). Dimni gasovi se koriste za sušenje vlažnog ivera koji se u sušaru (2) doprema kroz otvor (1).Cirkulaciju produkata sagorevanja i osušenog iverja obezbeđuje ventilator (4). Osušeni iver se otpremakroz otvore (3), a ohlađeni dimni gasovi oćišćeni od krupnih čestica, kroz ciklon odlaze u atmosferu.

4.5.5. Loženje sa pužastom rešetkom

Loženje pužastom rešetkom je poseban način loženja i nalazi primenu kod homogenog i ne previšesitnog goriva (slika 8.13). Prednost ovakvog ložišta u odnosu, recimo, na ložišta sa donjompropulzijom sa koritom, leži u automatskom uklanjanju pepela, pomoću pužaste rešetke, koja se obrćeu celom prostoru za loženje.

Slika 4.13: Shema loženja pužastom rešetkom:1. doprema piljevine, 2. puž rešetke, 3. odvođenje pepela.


Vazduh za sagorevanje se uduvava u prostor za loženje vratilom puža i iznutra izdubljenim krilcimapuža (nije reč o spirali puža). Ovim se postiže dobro mešanje mešavine gorivog gasa i vazduha založenje i ujedno se obezbeđuje hlađenje puža. Loženje pužastom rešetkom je nepodesno za materijaleneujednačene vlažnosti, pošto se puž - rešetka može postaviti optimalno samo za neki određenidijapazon vlažnosti i dimenzije drvnog otpatka (piljevina, iverje).

4.5.6. Jamsko loženje

Jamsko loženje sa sagorevanjem goriva odozdo omogućava, pri pravilnoj koncepciji i izvedbispaljivanje komadnih drvnih otpadaka , na način kako to zahteva zaštita životne sredine. U jami zapunjenje, koja se puni preko preklopne ustave, odvija se gasifikacija. Na donjem kraju jame se nalazizona gorenja.

Slika 4.14: Shema jamskog loženja:1. vazduh za sagorevanje,2. donje sagorevanje goriva,3. doprema goriva.

U nastavku je prostor za gorenje sa potpritiskom, kojim se omogućava i obezbeđuje uvlačenje svihgasova u zonu gorenja i tu se mešaju sa kiseonikom, koji struji kroz rešetku. Problematična jeregulacija pri malim / niskim rasterećenjima.

Prednost jamskog loženja leži u uštedama jer nije potrebno usitnjavanje krupnih otpadaka. Za malekapacitete (počev od 50 kW) ovako rešenje ložišta je često i jedino rešenje.

Na slici 4.15 prikazana je shema kotla koji se loži odozdo, odnosno kotla sa jamskim loženjem.Krupni otpaci se ubacuju kroz otvor (1) u jamu (2). U jami dolazi do karbonifikacije drvnog otpatka.Temperaratura potrebna za karbonifikaciju obezbeđuje se dovođenjem vrelih gasova iz ložišta krozkanal (3). Sagorevanje u ložištu se obezbeđuje dovođenjem primarnog vazduha. Dotok vazduha semože regulisati klapnom (5). îšćenje ložišta se vrši pomeranjem rešetke (7). Pomeranje rešetke se vršipolugom (4). Pepeo iz ložišta pada u pepeljaru (8). Za sagorevanje volatila dovodi se dopunskakoličina vazduha kroz otvor (9). Za paljenje kotla i održavanje minimalnog režima koristi se prirodnigas (11). Produkti sagorevanja predaju toplotu radnom telu u izmenjivaču toplote (14). Promaja u kotluse reguliše uz pomoć preklopnika (13), kojim se otvara i zatvara direktna veza sa dimnjakom.


Slika 4.15: Kotao sa sagorevanjem goriva odozdo1. poklopac jame, 2. jama, 3. kanal karbonizacije, 4. poluga za pokretanje rešetke, 5. preklop -klapnaza dovod primarnog vazduha, 6. klizna rešetka, 7. pokretna rešetka, 8. komora za pepeo, 9. mešač gasai glava mešača, 10.dopunske površine loženja, 11. priključak gorionika, 12. zone stvaranja kovitlaca, 13.preklopnik udarne promaje, 14. izmenjivač toplote. 15. otvor za čišćenje.

4.6. Kotlovska postrojenja (deo izmenjivača toplote) za loženje drvima

4.6.1. Jednostrujni plamenocevni kotao

Ranije, na početku razvoja kotlovskih postrojenja za drvnu industriju, korišćeni su jedino plamenocevni kotlovi, valjanih cevi, sa veoma slabim stepenom iskorišćavanja dobijene toplote gorenjem odsvega 50 do 60%. Nizak stepen korisnosti je posledica visoke temperature produkata sagorevanja (od300 do 400C) i velikog procenta kiseonika u dimnim gasovima. Kotao prikazan na slici 4.16 sastoji seod ložišta (1) i plamenih cevi (2) koje prolaze kroz vodeni prostor (3). Dimni gasovi u atmosferuodlaze kroz dimljak (4). Mada su još i danas takvi kotlovi u radu, ipak se poslednjih decenija osetnorazvila tehnika u korist efektivnijeg rada postrojenja.

Slika 4.16: Jednostrujni plamenocevni kotao1. ložište, 2. plamene cevi, 3. vodeni prostor, 4. dimnjak


4.6.2. Trostrujni dimnocevni kotao

Trostrujni dimnocevni kotao iskorišćava toplotu dimnih gasova optimalno, pošto gasovi prostruje triputa kroz kotao na putu do dimnjaka. Prva struja prolazi kroz cev kao što je plamena cev velikogprečnika (preko 500 mm), dok one druge dve struje, koje slede, prolaze kroz znatno uže cevi, oko kojihse nalazi voda i čiji je prečnik oko 80 mm (slika 4.17).

Karakteristično za ovu vrstu kotlova predstavlja prednja i zadnja komora za skretanje dimnihgasova i dobra pristupačnost prilikom čišćenja (postoje vrata na komorama za skretanje i kroz koja sečiste cevi dugačkim četkama).

Slika 4.17: Trostrujni dimnocevni kotao

Trostrujni kotlovi se isporučuju kao kotlovi niskog pritiska (toplovodni kotlovi) i kao parnikotlovi visokog pritiska. Granica korišćenog pritiska kod trostrujnog kotla se kreće od 30 do 32bara. Ovaj tip se najčešće koristi u drvnoj industriji, jer je robustan i ekonomičan.Njegovu prednostpredstavlja velika zapremina vode i samim tim relativna neosetljivost (stabilnost) u odnosu naoscilacije opterećenja. Trostrujni kotao se, zbog velike inercije, sporo pali i teško reguliše.

Slika 4.18: Trostrujni vodocevni kotao sa loženjem sa donjom propulzijom, u podužnom i poprečnompresek


4.6.3. Trostrujni vodocevni kotao

Kod trostrujnog vodocevnog kotla, koji se koristi za niske pritiske i za male kapacitete, voda senalazi u cevima, a dimni gasovi struje okolo cevi (slika 4.18). Ovaj tip kotla je veoma kompaktan saintegrisanim ložištem i pogodan je za montažu u malim prostorima. Mana mu je otežano čišćenjeizmenjivača toplote.

4.6.4. Vodocevni kotao

Jedna druga varijanta kotlova, koja se često koristi u drvnoj industriji je klasični vodocevni kotao savertikalno postavljenim cevima natopljenih vodom, u svojstvu površina za izmenu toplote (slika 4.19).Ovaj vid kotla se već decenijama posebno dobro pokazuje, naroćito u slučajevima gde su potrebnipritisci preko 30 bara, a loži se drvima. Bitni nedostatak, u odnosu na trostrujni kotao, su visoke cene iosetljivost prema većim oscilacijama opterećenja, što je posledica relativno malog sadržaja vode usistemu.

Slika 4.19: Vodocevni kotao u kompaktnojizradi

4.6.5. Kotlovi sa termo uljem

Termo ulje, kao toplotni medij, je našlo široku primenu i u drvnoj industriji. Jedan od razloga jevisoka tačka ključanja (preko 350 C). Koristi se za zagrevanje presa u proizvodnji ploča iverica .

Slika 4.20: Kotao sa termo uljem montiran u pogonudrvne industrije


4.7. Uređaji za prečišćavanje dimnih gasova

Nove oštrije odredbe zaštite životne sredine zahtevaju uvođenje, kod mnogih postojećih i svihnovih postrojenja, koji rade sa drvetom kao gorivom, odgovarajućih uređaja za prečišćavanjedimnih gasova.

Uređaje za prečišćavanje možemo podeliti prema funkciji i prema konstrukciji. Prema funkcijirazlikujemo prečistače za redukciju količine prašine u dimnim gasovima, uređaje za dehloridizacijui uređaje za odstranjivanje azotnih jedinjenja.

U prvu grupu prečistača (za redukciju količine prašine u dimnim gasovima) spadaju: ciklonski/centrifugalni prečistači - jednostavni i jeftini; uz uslov da je sagorevanje potpuno sa

ovim filterima je moguće obezbediti zakonom propisane vrednosti prašine u dimnim gasovima(< 50 mg/m3);

tekstilni prečistači - koriste se u drvnoj industriji za odsisavanje drvne prašine kod mašina;obezbeđuju zadovoljenje zakonom propisane vrednosti; nedostaci su: mala mehanička čvrstoća,slaba otpornost na paljenje i hemijsko delovanje dimnih gasova, velika potrošnja električneenergije;

elektrofilteri - sastoje se iz brojnih tzv. iskrajućih elektroda pod visokim naponom i uzemljenihkondenzatorskih elektroda (elektrolitskih elektroda). êstice prašine se prilikom ulaska u filternaelektrišu i skreću prema omotu separatora; sa ovim filterima se postižu zadate vrednosti od50 mg prašine u m3 dimnih gasova; troškovi za investicije su nešto viši nego što su kodtekstilnih filtera, ali su zato troškovi eksploatacije, po pravilu niži;

šljunčani filteri - rade na principu elektrostatičkog naboja. êstice prašine u dimnim gasovima seprethodno negativno naelektrišu i nakon toga propuštaju kroz sloj šljunka sa pozitivnimelektričnim nabojem; prašina se taloži po šljunku; šljunak se sa nataloženom prašinomkontinuirano odvodi iz filtera, prečišćava i očišćen vraća u korito filtera. Prema podacimaproizvođača ostatak prašine u prečišćenom gasu iznosi ispod 20 mg/Nm3.Količina hlorida u dimnim gasovima ne može da se reguliše načinom loženja. Ona je uslovljena

sastavom korišćenog goriva. Ograničenje prema nemačkim propisima za hlorovodonične materije udimnim gasovima iznosi 30 mg/m3. Ovu vrednost je teško ostvariti ako u gorivu ima više od 0,03%PVC-a, koji se javlja u otpacima nastalim obradom oplemenjenih ploča.

Pri kritičnim vrednostima potrebno je prvo obratiti pažnju na redukciju udela PVC u gorivu. Toje moguće postići separatnim odsisavanjem PVC- ostataka ili njihovim odgovarajućim uklanjanjem.Sekundarne mere treba realizovati samo onda kada nije moguće, ili je samo delimično mogućeizvesti odvojeno otklanjanje PVC-a. Za ovu namenu postoje sledeći postupci: dodavanje kreča gorivu - jednostavno je za realizaciju (doziranje kreča je automatski u zavisnosti

od goriva). Kreč radi sa malim hemijskim dejstvom, pa su usled toga potrebne velike količine,što može da dovede do problema deponovanja povećane količine pepela;

doziranje kreča u dimne gasove - što se realizuje u kombinaciji sa tekstilnim filterom; pranje krečom -mokra dehloridizacija putem kupke kalcijumhidroksida daje najbolju i

najuspešniju dehloridizaciju, ali je skopčana sa problemima korozije i uklanjanja otpadnih voda.

Oksidi azota u dimnim gasovima ne predstavljaju problem za savremena postrojenja sagorevanjasve dok se u njima loži piljevina masivnog drveta. Ukoliko se u ložištu sagoreva iverje iz preradeploča iverica situacija je komlikovanija. U ivericama ima određeni procenat azota (od 3 do 3,5%)koji sagoreva pored azota iz vazduha. Azot samo delimično oksidira. Najnovija iskustva pokazujuda se kod izvedenih proba sa problematičnim gorivima ne prekoračuju vrednosti od oko 300mg/m3, ukoliko temperatura prostora gorenja ne prelazi mnogo preko 1000C. Pouzdanoograničavanje ove vrednosti se postiže naknadnim hlađenjem prostora sagorevanja i / ili vraćanjemdimnih gasova u ložište.


4.8. Dimnjaci

Politika visokih dimnjaka, princip ravnomernog raspoređivanja štetnih materija, koje nastaju prisagorevanju, davala je industrijskim preduzećima drvne industrije obeležje u vidu i do 100 mvisokih zidanih dimnjaka. Savremeni pristup rešavanju ovih problema je drugačiji. Bolje jesmanjiti koncentraciju štetnih materija u dimnim gasovima pre izlaska u atmosferu u kom slučajudimnjaci i ne moraju biti tako visoki.

Strana iskustva govore da propisane granične vrednosti emisija, uz korišćenje postrojenja zaprečišćavanje visoke efikasnosti, zahtevaju dimnjake visine od 20 do 30 m. Ovo omogućavakorišćenje mnogo jeftinijih slobodno stojećih čeličnih dimnjaka.

Slika 4.21: Shema upravljanja procesom za kotao ložen iverjem i piljevinom

.


4.9. Odstranjivanje pepela

Odstranjivanje pepela, koji se dobija pri loženju drvnog otpatka ne pričinjava veće probleme.Ovaj pepeo nije toksičan, te se može koristi za poboljšanje kvaliteta zemljišta, umesto da se odlažena komunalne deponije. Problemi se mogu javiti usled podizanja prašine prilikom pražnjenjakontejnera sa pepelom, što se rešava vlaženjem pepela prilikom punjenja.

4.10. Upravljanje postrojenjima koja su ložena drvima i njihovo podešavanje

Iz ekonomskih i ekoloških razloga trebalo bi nastojati da se obezbedi puna automatizacija radasvih kotlova, pa i onih koja se lože drvnim otpatkom. Rukovalac kotla nije u stanju da manuelnokontroliše brojne faktore koji utiču na pravilno sagorevanje. Dosadašnji pokušaji sa modernomtehnikom upravljanja procesom, ukazuju da se kotlovska postrojenja mogu voditi ekonomičnije i uzbolju zaštitu životne sredine. Može se očekivati, da će se automatizacijom procesa upravljanjakotlovskim postrojenjem (slika 4.21) kod novih investicija uticati na smanjenje troškova nabavke zamehanička postrojenja.

Documents

Šumarski fakultet Beograd - Peletiranje · koja se delimično, u skladu sa životnim ciklusom biljaka, deponuje kao fosilno gorivo. Fotonaponski i termoelektrični ili veštački