3.3.2.5Производство щепы. Щепа может вырабатываться как поштучная продукция при основной и дополнительной обработке лесоматериалов, а также и специальными рубительными машинами.

Производство щепы является одним из главных направлений улучшения использования древесного сырья на основе малоотходных технологических процессов. Щепой называются древесные частицы, получаемые в результате измельчения древесного сырья рубительными машинами или специальными режущими устройствами в составе технологических линий. Различают щепу технологическую, зеленую и топливную.

Технологическая щепа – древесные частицы в виде косоугольного параллелепипеда с острым углом 30…60°, заданной длины и толщины, предназначенные для производства целлюлозы, гидролизных производств.

Топливная щепа – измельченное древесное сырье, которое по своему качеству может быть использовано только как топливо.

Зеленая щепа – древесные частицы, содержащие примеси коры, хвои и листьев, получаемых при измельчении целых тонкомерных деревьев, лесосечных отходов, сучьев и ветвей. Зеленую щепу используют в виде добавок в производстве древесных плит, гидролизных продуктов, а также как топливо.

Сырьем для производства щепы в условиях лесозаготовительных предприятий является: пневокорневая древесина, сучья и целые тонкомерные деревья, круглые и колотые лесоматериалы, отходы лесообрабатывающих цехов.

Отходы лесопиления и шпалопиления, используемые в качестве сырья для выработки технологической щепы, представляют собой в основном горбыли и рейки, длина которых примерно равняется или несколько меньше длины пиловочных бревен, а толщина и ширина зависят от диаметра распиливаемых бревен и схемы постава. При распиловке неокоренных бревен горбыли содержат 20…25 % коры. Окорка горбылей весьма трудоемка, поэтому производство технологической щепы из отходов лесопиления становится эффективным только при предрамной окорке пиловочника и поступлении на переработку окоренных горбылей и реек или при использовании дополнительных установок по облагораживанию щепы. Таким образом, выработка технологической щепы из отходов лесопиления заключается в основном только в ее измельчении, а иногда и в облагораживании щепы.

Низкокачественную древесину и отходы перерабатывают в щепу на рубительных машинах путем резания ножами. Рубительные машины делят на дисковые – с ножами, расположенными на торцовой стороне диска, и барабанные – с ножами, расположенными по образующим барабана.

Дисковая рубительная машина (рис. 120, а) состоит из вертикально расположенного стального диска 1 диаметром от 1 до 3 м, вращающегося с угловой скоростью ω = 16…53 рад/с (150…500 об/мин). На диске закреплено от 3 до 16 прямых ножей 3, имеющих угол заточки β = 30…45°. Ножи располагают по радиусам диска или несколько смещают относительно них. Необходимый выпуск ножей h над поверхностью диска обеспечивается установкой специальных подкладок. В теле диска вдоль режущей кромки каждого ножа имеется сквозная прорезь (подножевая щель) 6, служащая для прохода отрубленной щепы. Диск закрыт кожухом 2. Измельчаемый материал подается к диску по питательному желобу (патрону) 4. На дне патрона помещены упорные ножи 5.

Для подачи материала под действием силы тяжести патрон устанавливают наклонно к горизонту под углом a₁ = 45…50°. По отношению к оси вала диска патрон смещается в плане на угол а₂= 15…50°. Подлежащее измельчению полено, скользя по дну патрона, упирается торцом в поверхность вращающегося диска, и ножи, производя торцово-продольно-поперечное резание, отрезают от него шайбы, которые уже в момент рубки распадаются на более мелкие частицы (щепу). Щепа сквозь подножевые щели проходит на другую сторону диска и падает на транспортер, расположенный под ним, или подхватывается лопастями, закрепленными на ободе диска, и гонится по трубопроводу в циклон.

Барабанная рубительная машина (рис. 120, б) состоит из массивного стального барабана 5 диаметром от 0,3 до 1 м, вращающегося с угловой скоростью 63…95 рад/с (600…900 об/мин). На поверхности барабана по его образующим закреплено от 2 до 12 прямых ножей 4, выступающих над поверхностью барабана на величину h.

Участки поверхности барабана между ножами очерчиваются кривой переменного радиуса или окружностью, центр которой смещен относительно оси вращения барабана. Благодаря этому перед ножами образуются углубления. Подлежащий измельчению материал подается к барабану по патрону 1, имеющему упорные ножи 2 и расположенному под углом а₁ к горизонту и а₂ к плоскости, перпендикулярной оси барабана. Отрубленная щепа поступает во впадины 3, расположенные на поверхности барабана перед ножами, и под действием центробежных сил выбрасывается из них в желоб 6. В некоторых барабанных рубительных машинах (рис. 120, в) щепа сквозь подножевые щели 2 поступает внутрь пустотелого ножевого барабана 1 и удаляется, из него через открытый торец по направляющему лотку.

В цехе для выработки технологической щепы из низкокачественной древесины производительностью 60 м³ сырья в смену (рис. 121) коротье длиной от 0,3 до 1,2 м, подсортированное по породам, через тарельчатый питатель 1 и ленточный транспортер 2 поштучно подается на гидроколун 3 (КГ-8), которым раскалывается на четыре или шесть частей так, чтобы максимальная ширина сечения расколотого полена не превышала 20 см. Колотые поленья транспортером 4, расположенным под колуном, подаются в загрузочную воронку 5, откуда поступают в окорочный барабан непрерывного действия 6 (КБ-6). На транспортер 4 и далее в барабан 6 поступают также тонкомерные поленья, которые не захватываются питателем колуна. Вышедшие из барабана окоренные поленья по ленточному транспортеру 8 (под которым установлен металлоискатель 7) подаются в рубительную машину 10 (МРНП-30). Плохо окоренные поленья с ленточного транспортера через лоток 16 сбрасываются на транспортер 17, возвращающий их в загрузочную воронку для вторичного пропуска через окорочный барабан. Из рубительной машины щепа через циклон 15 подается на верхнее сито плоской сортировочной установки 14 (СЩ-1М). Отсортированная кондиционная щепа через шлюзовой питатель 12 поступает в пневмопровод 11 пневмотранспортной установки ПНТУ-2М и доставляется на склад готовой продукции. Воздушный напор в пневмопроводе создается вентилятором высокого давления 13. Крупные щепки и мелочь, выделенные на сортировочной установке, а также отходы из-под окорочного барабана выносятся из цеха ленточным транспортером 9.

На рис. 122 приведена схема цеха по производству щепы для плитного и гидролизного производства в объеме 20 тыс. м³ в год. Установка УПЩ-15 (рис. 123) предназначена для переработки на щепу отходов лесозаготовок и тонкомерных хлыстов диаметром до 80 см.

Скорость движения транспортера 1 превышает скорость транспортера 2, благодаря чему на последнем может формироваться пачка из последовательно поступающих тонкомерных лесоматериалов, что способствует получению однородной по размерам щепы и улучшению процесса резания древесины. Полученная щепа сбрасывается через проем станины на скребковый транспортер 4, который подает ее в щепосортировочную установку СЩ-120.

На крупных предприятиях целесообразна для применения система машин для переработки низкокачественной древесины и фаутных хлыстов на технологическую щепу, имеющая производительность 50…75 тыс. м³ щепы в год при работе в одну смену.

Производство щепы из лесосечных отходов, так называемой зеленой щепы, может производиться как в условиях лесосеки, так и на нижнем лесопромышленном складе. Схема производства зеленой щепы на нижнем складе при вывозке деревьев представлена на рис. 124.

При создании складов технологической щепы необходимо учитывать комплекс факторов: неравномерность подачи и отгрузки щепы, качественные потери в щепе в связи с продолжительным хранением, интенсивности потоков щепы и др.