Купчасте зберігання тріски і дрібних дерев'яних відходів

Склади між-сезонного зберігання дрібних деревних відходів повинні передбачати обсяги збереженої матеріалу, що обчислюються тисячами, а в деяких випадках десятками тисяч насипних кубометрів. Природно, що при таких великих обсягах зберігання будівництво закритих складів зажадає величезних капітальних витрат, які можуть істотно знизити економічну ефективність будівництва і впровадження складів між-сезонного зберігання. У зв'язку з цим між-сезонне зберігання деревних відходів повинно здійснюватися у відкритих складах при мінімальних витратах на їх будівництво з використанням великого досвіду, накопиченого в цій області на целюлозно-паперових підприємствах по зберіганню технологічної тріски.

Зберігання технологічної тріски у великих купах на відкритому повітрі стали вперше широко застосовувати в 30-х роках у зв'язку з широким використанням для виробництва целюлози і паперу відходів лісопиляння і деревообробки. Цей спосіб зберігання тріски дозволяє знизити виробничі витрати на лісових біржах целюлозно-паперових підприємств і отримує в даний час все більш широке поширення при виробництві технологічної тріски в лісопромислових підприємствах.

Зберігання деревної тріски на відкритому повітрі у великих купах, призводить до виникнення всередині їх обсягу зовсім нових умов, в корені відрізняються від умов зберігання різного роду круглих сортиментів деревини і великих кускових відходів.

Подібно іншим рослинним матеріалами (вугіллю, торфу, сіна, зерна і т. п.) великі маси деревної тріски, складеної в купи, мають здатність до мимовільного нагрівання. Як встановлено, для рослинних матеріалів спонтанне нагрівання їх при зберіганні у великих купах є результатом життєдіяльності бактерій і грибків.

Нагрівання дрібної деревини в купах, мабуть, також обумовлено діяльністю грибків і мікроорганізмів, у всякому разі на самому початку процесу розігріву. Загальновідомо, що такі матеріали, як зерно і сіно, розігріваються в купах тільки в тому випадку, якщо їх вологість перевищує якусь певну величину. Сухе сіно та зерно можуть зберігатися в купах необмежений час навіть без ознак нагрівання. За даними деяких учених, які займалися вивченням процесів, що відбуваються в купах технологічної тріски, зростання грибків припиняється за межами вологості деревини від 22 до 55%.

Таким чином, коли поверхня деревини досягне значення, близького до вологості повітряно-сухої деревини, грибки, що викликають нагрівання деревини, впадають у стан анабіозу, в якому і знаходяться до тих пір, поки вологість деревини не збільшиться до величини, сприятливої ​​для їх життєдіяльності.

Якщо поверхня частинок деревини омивається атмосферним повітрям, то вони за порівняно короткий термін підсихають, і умови існування на цій поверхні грибків стають для них несприятливими, зростання їх припиняється, незважаючи на те, що внутрішні шари деревних частинок мають велику вологість, при якій можлива активна життєдіяльність грибків.

При укладанні деревних частинок в купу повітря, що знаходиться в зазорах між частинками всередині купи, швидко насичується вологою, випаровування вологи з поверхні частинок припиняється і поверхня частинок порівняно швидко набуває вологість, близьку до середньої вологості частинки. Підвищення вологості поверхні деревних частинок всередині купи створює сприятливі умови для життєдіяльності грибкових утворень і мікроорганізмів. У результаті відбувається порівняно швидке розігрівання внутрішнього об'єму купи.

Науковими співробітниками СевНІІП вивчався вплив відкритого купчастого зберігання на якість тріски. Протягом серпня-грудня була закладена досвідчена купа соснової щепи.

Майданчики для складування тріски засипали деревними відходами та шаром шлаку завтовшки 15 см. Довжина купи складала 50 м, висота 10 ... 12 м, ширина підстави 20 м і ширина вершини купи 6 ... 8 м, об'єм купи 7,5 тис. м3. На 10-й день зберігання на висоті 6,6 м від основи температура всередині купи досягла 55 ° С. До кінця 3-го місяця зберігання температура почала знижуватися по всьому об'єму купи і приблизно через 5 ... 6 міс склала 40 ° С.

Треба думати, що зниження температурного рівня купи збереженої тріски має місце внаслідок двох причин. По-перше, температура всередині купи досягає такого високого рівня, при якому грибки і мікроорганізми гинуть. По-друге, зниження температури по всьому об'єму купи може бути обумовлено зниженням вологості деревини в центральній частині купи, при якій зростання грибків призупиняється. По всій ймовірності, можливо також одночасна дія обох факторів з різною інтенсивністю для різних видів мікроорганізмів і грибків. У купах розігрітій тріски були виявлені термофільні види бактерій, що витримують температуру до 60 ° С. При цьому зареєстровані випадки підвищення температури до 67 ... 88 ° С. Це не може бути пояснено життєдіяльністю живих організмів. По-видимому, в нагрітій трісці у присутності водяної пари кисню і вуглекислоти відбуваються хімічні реакції, що протікають з виділенням тепла.

Найбільш вірогідними є реакції окислення смолистих речовин, лігніну і целюлози, а також реакції деаці - телірування геміцеллюлоз, що супроводжуються виділенням оцтової кислоти.

Для вивчення впливу тривалості зберігання тріски на її якість в штаті Джорджія (США) були закладені досвідчені купи соснової щепи в кінці травня (річна купа) і в середині грудня (зимова купа). Одночасно із зимовою купою був закладений досвідчений штабель з необкорованих балансів. Тріску складували на майданчику 30 × 15 м, висота купи 2,74 м, ширина штабеля по підставі 12 м з природним кутом нахилу бічних поверхонь. Виміри температури на глибині 0,92 м від вершини купи річного зберігання показали, що протягом перших 2 тижнів. температура підвищилася до 60 ° С, в продовження наступних 2 тижнів. знизилася до 49 ° С, а потім повільно знизилася до кінця 5-місячного терміну зберігання до 38 ° С. Температура навколишнього повітря майже не впливає на температуру всередині купи.

У центрі купи зимового зберігання температура також швидко підвищується до 61 ° С протягом перших 2 тижнів. Помітний вплив у подальшому на температуру всередині купи надає температура навколишнього повітря. Вологість тріски в центрі купи як зимового, так і літнього зберігання в продовження першого місяця зменшується до Wv = 40%. Вологість необкорованих балансів знизилася за 12 міс зберігання з 48 до 33%.

При зберіганні тріски в купах протягом 4 ... 6 міс. втрати деревини становлять у середньому близько 5%. Показники зберігання тріски з ялинової деревини аналогічні показникам зберігання соснової щепи. При зберіганні березової тріски, температура підвищується швидше і доходить до 70 ° С.

Цікаві результати були отримані Г. М. Михайловим по купчастому зберіганню тріски з відходів лісозаготівель в Крестецьком ліспромгоспі. Тріска, отримана з відходів лісозаготівель (гілок, сучків, вершин), містить домішки зеленої маси у вигляді хвої і листя, значний відсоток кори, а також частки  пагонів, що відрізняє її від тріски з стовбурної деревини . Для дослідження купчасті зберігання тріски на території Крестецкого ліспромгоспу було закладено п'ять куп з не сортованої тріски, отриманої на барабанній рубальній машині. Купи закладали висотою від 2 до 4 м на земляній, бетонній або дерев'яній підставі (з відходів лісопиляння товщиною 0,5 м).

Тріска мала приблизно наступний склад: хвої і хвойних лапок 15%, кори 25, деревини 58, мінеральних включень 2%. Найбільша температура на початку зберігання тріски була на глибині від 50 до 150 см від вершини купи і досягала 65 ° С. Вологість тріски в зовнішньому шарі товщиною 25 ... 60 см спочатку підвищувалася до W, p = 65 ... 70,% і потім стабілізувалися на цьому рівні. Підвищення вологості у верхньому шарі пояснюється впливом атмосферних опадів і переміщенням вологи з нижніх шарів до верхніх в результаті розігріву щепи в нижній центральній частині купи. На глибині 1,2 ... 1,5 м вологість тріски зменшується в процесі сушіння до Wp = 18 ... 22%, тобто приблизно відповідає вологості повітряно-сухої деревини.

Перші ознаки появи грибків виявлені після 3 місячного зберігання на глибині 10 .. .50 См від поверхні. Візуальний огляд показав, що поверхнева тріска волога  має бурий колір, а внутрішня, суха - світла. Зі збільшенням терміну зберігання сприятливі умови для розвитку грибків поширюються на велику глибину, обсяг тріски, ураженої грибками, збільшується. Після 2-річного зберігання майже весь поверхневий шар тріски товщиною 50 ... 60 см був вражений грибками.

Для визначення характеру процесів зберігання тріски з лісосічних відходів у великих купах в квітні-вересні була закладена купа заввишки 8 м, довжиною 120 м і шириною біля основи 15 ... 25 м. Формували купу, наїжджаючи на неї автосамоскидами, а потім розрівнюючи і ущільнюючи тріску бульдозером . У процесі формування купи вели систематичні спостереження за температурою тріски, яка на глибині 1,5 м від вершини купи доходила до 80 ° С.

У грудні біля підніжжя купи була помічена проталина на снігу, потім пішов дим і з'явилося полум'я. Це місце було залито водою і зарито бульдозером. На наступний день в тому ж місці помічено полум'я, а з більшої частини купи йшов дим. Купу довелося розібрати бульдозером. Під час розбирання тріска місцями спалахувала при зіткненні з атмосферним повітрям. Температура на окремих ділянках купи складала 70 ... 90 ° С, а в центрі купи доходила до 260 ° С. У березні був зроблений розріз залишилася частини купи, температура тріски в якій була в межах 75 ... 90 ° С. Тріска в купі була в різних станах, а на розрізі розрізнялися окремі її шари: заморожена, свіжа, підсохлу (вологість Wp = 17%), світло - бура (вологість Wp = 7,4%), темно-бура (вологість == 52,5%), бура (вологість W * = 62,8%).

По-видимому, самозаймання тріски з лісосічних відходів у великій купі протікає в наступному порядку: початкове нагрівання тріски відбувається за рахунок життєдіяльності грибків та інших мікроорганізмів, при підвищенні температури вище допустимого для грибків межі продовжують свою діяльність тільки термофільні бактерії. Подальший підйом температури відбувається в результаті окислювальних реакцій і реакції розпаду деревини, що протікають з виділенням тепла.

Для того щоб визначити заходи, необхідні для попередження самозаймання тріски з відходів лісозаготівель при її тривалому зберіганні в купах на відкритому повітрі, слід встановити попередньо умови, що сприяють самозайманню тріски.

На загальну думку, у відповідності з даними експериментів, наявність в трісці домішок зеленої маси у вигляді хвої, листя,  пагонів і кори сприяє більш швидкому зростанню температури всередині купи трісок, а також досягненню більш високої кінцевої температури. На цій підставі можна зробити висновок, що домішки зеленої маси збільшують ймовірність самозаймання. .

Не сортована тріска з наявністю дуже дрібних часток деревини, тріска в суміші з тирсою і стружкою більш схильна до самозаймання, ніж сортована тріска. Це, мабуть, зумовлено тим, що за наявності в трісці дрібниці істотно збільшується поверхня частинок, укладених в одиниці об'єму, що свідчить про збільшення області дії грибків і мікроорганізмів в одиниці об'єму і, отже, про підвищений тепловиділенні і збільшенні кінцевої температури внутрішнього шару тріски. Ступінь ущільнення тріски в купах при зберіганні робить на процеси, які там відбуваються, вельми складний суперечливий вплив. З одного боку, при ущільненні тріски поверхню частинок її, укладених в одиниці об'єму, збільшується, що безумовно сприяє підвищенню температури всередині купи. З іншого боку, проникнення кисню в ущільнену тріску утруднюється, що знижує темп окислювальних реакцій і життєдіяльність мікроорганізмів, більшість з яких є аеробними. У зв'язку із зазначеним ймовірність самозаймання ущільненої тріски знижується. Загальновідомо, що з метою зменшення можливості самозаймання торфу вживають усіх заходів, щоб не допустити по можливості проникнення кисню всередину його штабелів, закладених на зберігання.

Неприпустимо при формуванні куп, що укладаються на зберігання, попадання в них металевих предметів. Метали надають каталітичний вплив на екзотермічні процеси, що відбуваються в купах тріски, сприяють місцевим підвищенням температури і самозаймання куп трісок. Неприпустимо на складах між-сезонного зберігання застосування будь - яких металевих конструкцій, постійно стикаються з тріскою.

Купчасті зберігання тирси. При купчасто зберіганні тирси, як і при зберіганні тріски, спостерігається мимовільне нагрівання внутрішніх шарів купи тирси. Найвища температура в купах тирси спостерігається на 4 ... 6-й міс зберігання.

Таким чином, максимальна температура має місце в місцях, найбільш віддалених від поверхні купи. Після 4 ...... 6 міс зберігання температура постійно знижується. Уповільнення процесів розігрівання тирси в порівнянні з темпами нагрівання тріски обумовлено, по всій вірогідності, більш поганою проникністю шару для повітря - брак кисню лімітує протікання процесів розігріву внутрішніх шарів тирси, що зберігаються в купах.

Пожежна безпека. У виробничих умовах технологічна тріска зберігається в купах, що досягають по висоті 30 м на площі до 100 тис. м2 і мають об'єм до 1 млн. м3. Тому питання пожежної безпеки зберігання технологічної тріски мають велике практичне значення і спеціально вивчалися як зарубіжними фірмами, так і радянськими фахівцями.

Досліди з визначення небезпеки виникнення загоряння тріски в купах проводилися Канадської фірмою «Фрезер». Займання тріски від загоріння сухої трави на території складу імітувалося підпалом сухої стружки, покладеному по периметру купи товщиною 30 см, шириною 1,8 ... 2,4 м. купа підпалювана з навітряної сторони, і місце горіння додатково обдувається вентилятором, який включався при достатньому розвитку вогню.

Можливість займання тріски від випадкового потрапляння в купу палаючих предметів (іскор електрозварювання, негайних сірників і т. п.) вивчалася підпалом тріски розпеченими брикетами вугілля. Умови виникнення пожежі від розливу на купі горючих рідин створювалося шляхом розливу на трісках 22 л рідкого палива і 1,8 л мастила. Для прискорення процесу займання ділянку тріски було додатково окроплено бензином. Для визначення можливості самозаймання тріски зсередини купи було встановлене електричне джерело тепла, яке знаходилося в металевій сітці разом із сухою стружкою.

У всіх випадках після достатнього розвитку полум'яного горіння тріски проводилися досліди по гасінню пожежі при подачі води через шланги з об'ємною швидкістю 0,7 ... 6 л / с. Час гасіння пожежі не перевищувало 3 хв.

Досліди показали, що поверхня тріски може зайнятися від зовнішніх джерел вогню. Ступінь поширення вогню по поверхні залежить від швидкості вітру і вологості тріски. При вологості тріски, яка була в досвідчених купах, вогонь поширювався по поверхні дуже повільно і проникав на глибину всього 2,5 ... 5 см. При гасінні вогню при поверхневому горінні тріски витрачається менше води, ніж при гасінні штабелів круглих лісоматеріалів.

Досліди по займання тріски електронагрівальними пристроями, розташованими всередині купи, показали, що кількості кисню всередині купи недостатньо для підтримки вогню.

У Росії досліди з вивчення пожежної небезпеки купчасто зберігання технологічної тріски проводилися на Сокальському ЦПК. Для проведення їх були підготовлені купи соснової щепи об'ємом 42 м3 і ялинової тріски об'ємом 392 м3. Тріска засипалася в купи за 10 діб до проведення дослідів. Швидкість вітру при дослідах була 1,1 м / с. За час вільного горіння тріски протягом 105 хв поверхню обгорілої тріски склала 30 м2, глибина прогорання 2 ... 5 см, максимальна температура під час горіння склала 940 ° С. Час гасіння пожежі було 11 хв при подачі води 0,056 л/м2-с.

Друга купа тріски була використана для визначення інтенсивності горіння і вибору способу гасіння пожежі, спричиненої займанням дизельного палива при перекиданні бульдозера. За купі тріски вологістю 60% було розлито 150 кг дизельного палива і 50 кг бензину. Швидкість вітру при досвіді була 6 м / с. За 130 хв вільного горіння площа обгорілої тріски склала 70 м2, глибина пригоряння в місцях розливу дизельного палива була 30 ... 50 см, а на інших ділянках 2 ... 5 см. При інтенсивності подачі води на палаючу ділянку 0,03 л/м2 * з часом гасіння пожежі склала 17 хв.

За результатами цих досліджень можна зробити висновок, що купи технологічної тріски не є особливо пожежонебезпечними, оскільки вологість поверхневого шару тріски залишається приблизно рівною 60%. Успішне гасіння палаючої зовні тріски досягається застосуванням розпорошених водяних струменів. Обмежувати обсяг куп технологічної тріски через пожежонебезпеки немає необхідності.

Більш пожежонебезпечними є купи паливної тріски з відходів лісозаготівель, схильні до самозаймання зсередини купи. Висота куп несортовані тріски, тирси, стружки за умовами пожежної безпеки, повинна бути не більше 4 ... 5 м.