Переработка низкокачественной древесины на лесозаготовительных предприятиях Центрального региона России

Россия — крупнейшая лесная держава. Площадь лесного фонда Российской федерации составляет почти 12 млн. км2. Более 25% мировых запасов древесины на корню сосредоточено в России.

Все леса по хозяйственному и функциональному назначениям распределены на 3 группы. Распределение площадей лесного фонда центрального региона Российской Федерации по группам лесов, тыс. га показано в табл. 1. приложение I.

Из таблицы видно, что центральный регион России по своим хозяйственным и функциональным назначениям отнесён к I и II группе лесов, которые характеризуются ограниченной эксплуатацией.

Основными лесообразующими породами в центральном регионе являются берёза, сосна, ель, осина. В табл. 2 приложения I показано распределение запаса древесины по основным лесообразующим породам, млн. м3.

В центральном регионе преобладают лиственные породы, примерно 72%, в частности берёза. За последние 5 лет еловые насаждения погибли на общей площади более 20 тыс. га. Негативная тенденция увеличения площади лиственного хозяйства объясняется низким спросом на такую древесину, и, как следствие, ведёт к сокращению использования расчётной лесосеки.

В насаждениях хвойных пород 50% площади занимают спелые и перестойные древостой. Динамика возрастной структуры лесов, % показана в табл. 3. приложения I.

Общее старение еловых древостоев, особенно на площадях, где лесопользование ограничено или практически отсутствует привело к широкому распространению корневых и комлевых гнилей.

Среди основных проблем использования лесов центрального региона России, как и всех лесов первой и второй групп, выделяется недостаточный уровень лесопользования:

— расчётная лесосека используется менее чем на 50%;

— накопление перестойных одновозрастных древостоев, связанное с ним снижение эффективности выполнения экологических функций лесов и потеря качества древесины;

— накопление малоценных мягколиственных насаждений, особенно перестойных;

— ив целом снижение экологического и ресурсного потенциала лесов.

При современном уровне ведения лесного хозяйства уже к 2010 году из-за потери товарного качества древесины в связи с перестойностью насаждений объём лесопользования снизится на 0,56 млн. м3. Кроме того, главным нерешённым вопросом остаётся ограниченное потребление лиственной древесины.

Средний возраст насаждений за последние 30 лет увеличился в 1,5 раза: с 36 лет в 1966 г. до 54-х лет, в том числе по хвойным породам — на 15 лет, твёрдолиственным — на 21 год, мягколиственным — 19 лет [40].

Динамика структуры земель лесного фонда, породного состава лесов за последние десятилетия свидетельствуют о приоритетном использовании лесов в качестве источника сырьевых ресурсов. В то же время снижение размера пользования древесиной, исключение из главного пользования 50% лесных земель запретных категорий защитности (лесопарковая хозчасть и др.) и отсутствие мощностей в области по переработке низкокачественной мягко-лиственной древесины приводят к нерациональному использованию лесных ресурсов, замедлению темпов улучшения качественного состава лесного фонда.

Таким образом, следует отметить, что в лесах центрального региона имеется значительный объём перестойной древесины низкого качества с преобладанием мягколиственных пород.

Рациональное использование лесных ресурсов является важной задачей, стоящей перед лесозаготовительными предприятиями. Кроме правильного проведения рубок главного и промежуточного пользования по лесоводческим требованиям существует необходимость эффективного использования низкокачественного древесного сырья.

Целью работы является обоснование области эффективности производства технологической щепы из низкокачественной древесины с одновременным получением пиломатериалов в условиях лесозаготовительных предприятий.

Для исследования выделенных особенностей по переработке низкокачественного сырья были сформулированы следующие задачи диссертационной работы:

— выявить особенности переработки низкокачественного сырья с учётом схем раскроя сырья, лесопильного оборудования;

— провести анализ размерно-качественных характеристик низкокачественной древесины;

— разработать математическую модель технологического процесса по переработке низкокачественного сырья на пиломатериалы и технологическую щепу в общем лесопильном цехе;

— провести эксперименты с математической моделью лесопильного цеха, для того чтобы выявить, в каких случаях целесообразно получать из низкокачественной древесины пиломатериалы и технологическую щепу, а в каких только технологическую щепу;

— провести экспериментальную распиловку низкокачественного сырья на пилопродукцию с целью выявления зависимости выхода пиломатериалов от степени поражения сырья гнилью;

— провести сравнительный анализ показателей экономической эффективности основных вариантов переработки низкокачественного сырья;

— разработать рекомендации по использованию низкокачественного сырья для дозагрузки технологического потока лесообрабатывающего цеха.

В результате анализа размерно-качественных характеристик низкокачественного сырья было выявлено, что на лесозаготовительных предприятиях имеется в значительном объёме низкокачественное сырьё пригодное для переработки на пилопродукцию. При применении предлагаемой технологии решается вопрос о переработки низкокачественного сырья, в том числе лиственных пород на пиломатериалы и технологическую щепу. Лесозаготовительные предприятия могут получить дополнительную прибыль используя переработку технологического сырья в общих технологических потоках сократив при этом затраты на содержание и эксплуатацию специализированных цехов, освободив тем самым производственные площади.

В ходе исследования по распиловке низкокачественного сырья были выделены следующие схемы раскроя: вразвал, круговая, сегментно-тангентальная. Так же проведён анализ лесопильного оборудования. Для предлагаемого технологического процесса целесообразно применение лен-точнопильных станков.

Экспериментальная распиловка низкокачественного сырья на пиломатериалы выявила зависимости выхода пилопродукции от степени поражения сырья гнилью.

Эксперименты с математической моделью позволили решить вопрос о переработке низкокачественного сырья на технологическую щепу и пиломатериалы в общем технологическом потоке. Получена граница степени поражения сырья гнилью, при которой решается вопрос в каких случаях производить распиловку низкокачественного сырья на пиломатериалы, а в каких выпиливать гниль и из качественных остатков получать технологическую щепу.

Сравнительный анализ показателей экономической эффективности переработки низкокачественного сырья показал, что предприятия могут получить дополнительную прибыль от внедрения данной технологии.

Основные положения диссертационной работы обсуждались на научно-технических конференциях Московского государственного университета леса за период 2000;2004 гг. и отражены в 4 опубликованных статьях.

Разработанные рекомендации могут применяться при реорганизации, реконструкции и проектировании технологических процессов лесообрабатывающих цехов с дополнительной распиловкой низкокачественного сырья на пилопродукцию и технологическую щепу, а так же в учебном процессе.

Выводы:

В результате моделирования получен выход пиломатериалов и щепы из низкокачественной древесины в зависимости от относительного содержания гнили в брёвнах.

Проведена производственная проверка теоретических разработок по распиловке низкокачественной древесины. В результате экспериментальной распиловке получены значения выхода пиломатериалов в зависимости от схем раскроя и степени поражения сырья гнилью. После обработки данных получены уравнения регрессии. Таким образом, экспериментальная распиловка подтвердила не только возможность, но и необходимость получения пило-продукции из низкокачественной древесины.

Исследован вопрос о дозагрузке оборудования, тем самым, лесозаготовительные предприятия могут дополнительно получать прибыль от выхода пилопродукции полученной от распиловки низкокачественного сырья, отпускная цена на которую выше, чем цена на технологическую щепу.

Компьютерная программа математической модели технологического процесса по распиловке низкокачественного сырья в общем лесопильном потоке FANG-04 написана в Visual Basic, распечатка указана в приложении V.

ГЛАВА V. ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПЕРЕРАБОТКИ НИЗКОКАЧЕСТВЕННОЙ ДРЕВЕСИНЫ НА ПИЛОМАТЕРИАЛЫ И ЩЕПУ В ОБЩЕМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ПОТОКЕ.

Как уже отмечалось, критерием оптимальности является максимум удельной прибыли. Заключительным этапом построения математической модели является определение экономической эффективности предлагаемой технологии.

Расчёт экономической эффективности организации производства в лесообрабатывающем цехе основан на удельных показателях прибыли и приведённых затрат на 1 м³ обрабатываемого сырья.

Прибыль рассчитывается по формуле (2.9). Приведённые затраты по принятым положениям [46,47] рассчитываются по формуле:

3 = С + ЕИК, (5.1) где С — удельные эксплуатационные затраты на обработку принятого объёма сырья, руб/м3;

Е — нормативный коэффициент эффективности капитальных вложенийК — удельные капитальные вложения, необходимые для обработки принятого объёма сырья, руб./м3.

В связи с тем, что при изменении соотношения объёмов древесины от разных видов пользования изменяется и общий годовой объём переработки, в состав производственной себестоимости товарного выпуска, в соответствии с Методическими рекомендациями по планированию, учёту и калькуляции себестоимости продукции лесопромышленного комплекса от 2002 г. [47], включены следующие статьи:

— затраты на оплату труда производственных рабочих;

— единый социальный налог;

— расходы на содержание и эксплуатацию;

— цеховые расходы;

— общехозяйственные расходы;

— прочие расходы.

По правилам определения эксплуатационных затрат [47] все приведённые статьи расходов были приняты на 1 м³ сырья.

Разработанная математическая модель даёт возможность определить, в каких случаях целесообразно получать из низкокачественного сырья пило-продукцию, а в каких технологическую щепу. На рисунках 5.1−5.3 показаны графики зависимости удельной прибыли и удельной себестоимости от относительного содержания гнили в брёвнах (а) для лесопильного и щепового цехов. Зависимости указаны для трёх схем раскроя.

Пересечение удельного значения прибыли и удельной себестоимости даёт точку — оптимальное условие разное для щепового и лесопильного цехов. Для определения размерно-качественных характеристик сырья, которые необходимы для получения пиломатериалов из низкокачественной древесины в лесопильном цехе надо, чтобы значения показателя, а лежали до точки пересечения, если значения попадают за пределы этой точки — выпиливать гниль и из качественных остатков получать технологическую щепу. Для щепового цеха имеется ограничение 0,5 < а < 0,6. Таким образом, брёвна имеющие показатель а>0,6 не имеют возможность для дальнейшей переработки, т.к. затраты на производство щепы превышают значение возможной прибыли.

Таким образом, при, а < 0,3 — 0,6 в зависимости от схемы раскроя, целесообразно проводить распиловку низкокачественного сырья на пилопродук-цию, при значении, а > 0,6 — выпиливать гниль из брёвен и из качественных остатков получать технологическую щепу в общем потоке.

Предприятия могут получать дополнительную прибыль от переработки низкокачественной древесины не только на технологическую щепу, но и от распиловки сырья на пиломатериалы. Дополнительная прибыль от переработки на щепу может составить 84- 176 руб./м3. При загрузке основного лесопильного потока низкокачественным сырьём прибыль может достичь от.

25−32%, в зависимости от схем раскроя и степени загрузки от 0,1−0,9. При различных схемах раскроя наблюдается изменение удельной себестоил мости от 280 руб./м — 375 руб./м. Приведённые данные сгруппированы в таблице 5.1.

1200 юоо 800 600.

200 о.

— 200 а Удельная прибыль по щеповому цеху ¦ Удельная прибыль по лесопильному цеху —*—Удельная себестоимость по щеповому цеху —X— Удельная себестоимость по лесопильному цеху.

Рис. 5.1. График зависимости удельной прибыли и удельной себестоимости от показателя а, при круговой распиловки.

2 Ю.

I4 ю а.

1200 1000 800 600 400 200 0 -200 х- -К- -к- -х- -X «' ¦ ^ х- -X.

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 а.

Удельная прибыль по лесопильному цеху Удельная себестоимость по лесопильному цеху Удельная прибыль по щеповому цеху Удельная себестоимость по щеповому цеху.

Рис. 5.2. График зависимости удельной прибыли и удельной себестоимости от показателя а, при распиловке вразвал.

2 Ю.

I4 ю >" а.

1000 800 600 400 200 0 -200.

X- -К- -х- -*- -к- -к.

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7.

—з.

— Удельная прибыль по лесопильному цеху ¦Удельная прибыль по щеповому цеху ¦Удельная себестоимость по щеповому цеху ¦Удельная себестоимость по лесопильному цеху.

Рис. 5.3. График зависимости удельной прибыли и удельной себестоимости от показателя а, при сегментно-тангентальной распиловки.

Итоговые данные по главе V. Рекомендации по раскрою низкокачественного сырья в зависимости от здоровой зоны древесины.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Проведённый анализ размерно-качественных характеристик низкокачественной древесины на лесозаготовительных предприятиях выявил возможности для переработки этого сырья на пиломатериалы и технологическую щепу. Имеется резерв низкокачественной древесины в значительном объёме, около 76%, для получения не только технологической щепы, но и качественной пилопродукции.

В ходе анализа по выбору оборудования для распиловки низкокачественного сырья следует отметить выгодность применения ленточнопильных станков. Невысокая производительность ленточнопильных станков компенсируется низким уровнем отходов и возможностью быстрой сменой схем раскроя в зависимости от степени поражённости сырья гнилью.

Лесозаготовительные предприятия могут получить дополнительную прибыль, распиливая низкокачественную древесину в общих технологических потоках, сократив при этом затраты на содержание и эксплуатацию специализированных цехов, освободив тем самым производственные площади и повысив загрузку оборудования.

Проведена экспериментальная распиловка низкокачественного сырья на пиломатериалы, которая подтвердила теоретические расчёты выхода пилопродукции из низкокачественной древесины в зависимости от схем раскроя и степени поражения сырья гнилью. Приведены регрессионные уравнения зависимости выхода пиломатериалов от степени поражения сырья гнилью. Экспериментальная распиловка подтвердила не только возможность, но и необходимость получения пилопродукции из низкокачественной древесины.

Разработана математическая модель технологического процесса по переработке низкокачественного сырья в общем лесопильном потоке, позволяющая определить, в каких случаях необходимо получать из низкокачественного сырья только технологическую щепу, а в каких пилопродукцию и технологическую щепу.

Также рассмотрена возможность дозагрузки оборудования низкокачественной древесиной.

Расчёт экономической эффективности организации производства в лесообрабатывающем цехе основан на удельных показателях прибыли и приведённых затрат обрабатываемого сырья.

Установлено: при а<0,3−0,6 целесообразно проводить распиловку низкокачественного сырья на пилопродукцию, при значении а>0,6 — выпиливать гниль из брёвен и из качественных остатков получать технологическую щепу. Таким образом, предприятия могут получать дополнительную прибыль от распиловки низкокачественной древесины не только на пиломатериалы, но и на технологическую щепу. Дополнительная прибыль от переработки на щепу может составить от 84 руб./м3 до 176 руб./м3.

При распиловке низкокачественной древесины в отдельном потоке выход пиломатериалов, в зависимости от схем раскроя, может составить 8−40%, при этом удельная прибыль достигает 25−30%. При распиловке низкокачественной древесины в общем потоке, в качестве сырья для дозагрузки оборудования, можно достичь увеличения прибыли до 80%.