При использовании биомассы
Логистика использования древесной биомассы включает в себя планирование, организацию и материально-техническое снабжение производственного процесса, т е. управление движением потока древесного топлива от пня до объекта конечного пользования. логистика направлена на повышение оперативности производственного процесса и технической готовности оборудования, используемого в системе поставки древесного топлива.
основные элементы логистики процесса производства лесного древесного топлива включают:
• управление процессом транспортировки;
• хранение буферных и резервных запасов;
• приемку и погрузочно-разгрузочные операции.
Факторы, учитываемые при разработке логистики. Большая часть издержек по поставке лесного древесного топлива относится к транспортировке в лесу и по лесовозной дороге. Поэтому главной задачей при разработке схем логистики является обеспечение управления процессом транспортировки. Преобразование биомассы в форму груза, пригодного для транспортировки, с помощью рубительной машины, дробилки или пакетирующей машины также является одним из основных элементов системы логистики, так как щепа перегружается из рубительной машины непосредственно на лесовоз или в контейнер. Зависимость между рубительной машиной и лесовозом является ахиллесовой пятой традиционной технологии. По ряду причин организация крупномасштабного производства лесной древесной щепы представляет собой весьма сложную задачу с точки зрения логистики. главными причинами являются:
• большое число лесосек, из которых осуществляется отгрузка биомассы, условия заготовки и хранения древесины на верхнем складе обычно определяются требованиями, предъявляемыми к заготовке деловой древесины, так как биомасса является только низкосортным побочным продуктом промышленных лесозаготовительных операций;
• малые размеры лесосек и низкий выход древесины с лесосеки. это означает необходимость частого перемещения машин с лесосеки на лесосеку и направления подрядчиков на новые лесосеки, а также является причиной недостаточного использования грузового потенциала лесовозного автотранспорта;
• территориальная разбросанность лесосек, из-за того, что транспортировка до предприятий заказчиков осуществляется на различные расстояния, постоянно изменяется соотношение показателей производительности выполнения последующих операций производственного процесса. необходимо также уделить надлежащее внимание таким вопросам, как концентрация лесосек и составление графика движения автотранспорта;
• изменение свойств биомассы. сырьевая база включает тонкомерные деревья, лесосечные отходы, пни и корни. каждый источник биомассы может требовать применения специализированных машин, а топливо, получаемое при их переработке, может иметь различные свойства. необходимо обеспечить однородность свойств полученной щепы;
• изменение характеристик качества. качество измельченного древесного топлива резко ухудшается во время хранения, в то время как подсушивание и очистка уложенной в кучи неизмельченной пневой и корневой древесины повышает ее качество. вид и продолжительность хранения должны обеспечивать надлежащее качество щепы;
• малые объемы запасов. в связи с возможностью ухудшения характеристик качества осуществляется хранение малых объемов буферных (межоперационных) запасов щепы. Биомасса, предназначенная для использования зимой в период максимального спроса, хранится на верхнем или нижнем складе в неизмельченном виде;
• смешение различных видов топлива. Щепа редко поставляется в объемах, полностью удовлетворяющих потребности в топли-
ве крупных предприятий. В этом случае может производиться совместное сжигание щепы, например с корой, опилками или торфом. следует использовать имеющее постоянный состав смешанное топливо, с тем чтобы обеспечить эффективное использование оборудования, полноту сгорания топлива и контроль за выбросами. также необходимо составить соответствующий график прибытия грузовых автомобилей с топливом. реализация преимуществ эффекта масштаба производства представляет собой весьма сложную задачу. интеграция процесса производства лесного древесного топлива в деятельность организаций, осуществляющих поставки древесины, создает благоприятные возможности для осуществления закупок биомассы, получения информации о местных условиях, применения имеющегося оборудования для выполнения требуемых работ и осуществления контроля за производством работ. Этими процессами целесообразно управлять с помощью информационных технологий.
С целью снижения издержек, связанных с поставкой древесного топлива, в настоящее время в Финляндии выполняются исследования, направленные на повышение эффективности разработки и оптимизацию схем логистики. Получены следующие представляющие интерес результаты [Vos, J., 2006].
• Перенос операции измельчения на объект конечного пользования или нижний склад является эффективной мерой, позволяющей повысить надежность системы поставки. Использование тюков лесосечных отходов позволяет оптимизировать логистику производственного процесса, снизить его уязвимость, устранить простои оборудования, повысить эффективность хранения древесины в зимний период и облегчить осуществление контроля за всеми этапами производственного процесса. Технология пакетирования лесосечных отходов может эффективно использоваться только при крупномасштабном производстве, при этом необходимым условием является наличие дробилки на объекте конечного пользования. использование дробилки позволяет также перерабатывать пневую и корневую древесину, что расширяет сырьевую базу и увеличивает объем поставок топлива. Для совместной или раздельной транспортировки насыпных лесосечных отходов, тюков с лесосечными отходами, неочищенных от сучьев отрезков деревьев, пневой и корневой древесины разработаны лесовозные автопоезда грузовместимостью 150 м3.
• Тем не менее более распространенным остается метод доставки древесного топлива на предприятие в виде щепы. При транс-
портировке на короткие расстояния, загруженности нижнего склада или ограниченной приемке грузов на предприятии грузовой автомобиль используется без прицепа. в этом случае максимальная грузовместимость автомобиля составляет 60 м3. в остальных случаях используют автопоезда грузовместимостью 100-130 м3.
• Ожидание в очереди грузовых автомобилей, осуществляющих транспортировку древесного топлива, является нежелательным фактором, подлежащим устранению. Очереди могут образовываться на крупных предприятиях, в особенности в холодную погоду в зимний период, когда возрастает спрос на топливо. Пик прибытия автомобилей обычно приходится на утренние часы. Для ликвидации очередей необходимо устранить недостатки в системе приемки и составить график прибытия транспорта.
• Использование действующей через сеть Интернет универсальной системы контроля логистики с применением передвижных терминалов может повысить эффективность производственного процесса.
• во многих случаях не обеспечена в достаточной степени совместимость оборудования, применяемого при поставке лесной щепы. причина недостаточной совместимости оборудования заключается в том, что условия производства лесосечных работ различны на различных этапах рубок — от первых непромышленных рубок прореживания до рубок главного пользования, а также в недостаточной разработанности технологии производства. в настоящее время используется несколько производственных схем, и оборудование, применяемое в одних схемах, не всегда совместимо с оборудованием, применяемым в других схемах. Эти различия создают проблемы в практической деятельности, ограничивая гибкость действий подрядчиков и повышая риск инвестиций в условиях, когда технология не позволяет перейти с одной производственной схемы на другую. При этом рынок оборудования разрознен, невозможно организовать серийное производство машин, остаются высокими цены на оборудование. Поэтому заготовку и транспортировку лесной биомассы по возможности следует осуществлять с использованием оборудования обычного типа. этот подход принят также и в Беларуси. Вместе с тем на многих этапах производственного процесса требуется и применение специализированного оборудования.
Хранение буферных и резервных запасов. Система поставок лесного древесного топлива должна предусматривать меры, позволяющие устранять как предполагаемые, так и непредвиденные нарушения процесса поставки. чем интенсивнее поток поставляемого древесного топлива и чем выше его доля в составе смешанного топлива, используемого предприятием, тем более важную роль играют такие факторы, как точность и надежность поставок. нарушения процесса поставки могут быть вызваны рядом причин [Vos, J., 2006]. потребность в топливе повышается в зимний период, когда снежно-ледяной покров затрудняет производство щепы и может вызывать поломки техники.
• объемы запасов коры опилок и лесосечных отходов могут снижаться в периоды экономического спада в лесопильной промышленности. выход лесосечных отходов также уменьшается во время праздников.
• Мелкие поставщики топлива, заготовляемого с использованием одной машины, особенно уязвимы к последствиям болезней, трудовых конфликтов или поломок техники.
• повышенная влажность щепы вызывает снижение КЦД оборудования и повышает уровень выбросов. Щепа может помещаться на хранение для снижения и выравнивания содержания влаги.
Устойчивость системы поставок топлива к воздействию негативных факторов может быть повышена посредством организации хранения краткосрочных, сезонных и долгосрочных запасов топлива, имеющих следующее назначение [Vos, J., 2006 ].
• Краткосрочные буферные запасы создаются с целью обеспечения бесперебойной поставки топлива в ночное время, в выходные дни, во время праздников, при неблагоприятных погодных условиях и при поломках техники.
• Сезонные буферные запасы создаются с целью регулирования содержания влаги в лесном древесном топливе, предназначенном для сжигания в зимнее время, а также переноса работ с зимнего периода с неблагоприятными условиями производства работ на более благоприятный летний период.
• Долгосрочное резервное хранение древесного топлива (для стратегических целей, как, например, нефти) не предусматривается.
Приемка и погрузочно-транспортные операции. Древесное топливо отличается от торфа и угля тем, что оно имеет другие свойства, определяющие методы погрузочно-транспортных операций, иной гранулометрический состав, объемную плотность, влажность и текучесть. Такие различия существуют и между древесными видами топлива. например, характеристики щепы отличаются от характеристик отходов окорки. при планировании производственного процесса необходимо учитывать различия в характеристиках применяемых видов топлива. неподготовленность предприятия к применению имеющих различные свойства видов древесного топлива и использованию щеповозов может осложнять приемку, погрузочно-транспортные операции, операции смешения и подачи топлива. к сожалению, это обстоятельство не всегда учитывается.
по результатам проведенного в финляндии исследования по выявлению узких мест в системе погрузочно-транспортных операций на ряде крупных установок комбинированного производства тепловой и электрической энергии были сделаны следующее выводы [Vos, J., 2006].
• Приемочный пункт должен иметь оборудование, обеспечивающее оперативную беспрепятственную разгрузку щеповозов. недостаточная разгрузочная способность приемочного пункта повышает время разгрузки, что приводит к созданию очередей и увеличению издержек.
• Стационарная дробилка. устанавливаемая на предприятии стационарная дробилка должна обеспечивать измельчение всех видов поставляемой на предприятие биомассы: насыпных и пакетированных лесосечных отходов, не очищенных от сучьев отрезков деревьев, утилизированной древесины и пневой и корневой древесины. использовать дробилку, приобретение которой требует инвестиций в размере 1-2 млн евро, могут себе позволить только крупные предприятия.
• Дисковое сито с дробилкой используются для отделения крупных частиц и их измельчения до требуемых размеров с целью повышения характеристик текучести топлива и предотвращения поломки и заклинивания транспортера. Котельные установки малой мощности, не всегда имеющие сито с дробилкой, вынуждены закупать более дорогостоящую высококачественную щепу.
• Склад для хранения буферного запаса топлива требуется для обеспечения поставок топлива в выходные дни и в других необходимых случаях. Он может размещаться в прямоугольном здании, круглом бункере или на открытой местности. Крытый склад обычно имеет объем, достаточный для хранения запасов щепы на 10-20 час. работы установки.
• Опыт показывает, что необходимо надлежащим образом учитывать свойства щепы и эксплуатационные характеристики щеповозов. в противном случае возможны нарушение бесперебойности поставок топлива и снижение эксплуатационной готовности предприятия. при замене устаревшего оборудования или монтаже установки на древесном топливе в планировании работ должна принимать участие организация, которая будет осуществлять поставку щепы.