Šumarski fakultet Beograd
ENERGETIKA U DRVNOJ INDUSTRIJI
Gradimir Danon
Energetika u drvnoj industriji
2
SADRŽAJ
1. Uvod............................................................................................................................3
1.1 Energija kao činilac društvenog razvoja ..............................................................3
1.2 Primarni pojavni oblici energije na zemlji ...........................................................3
1.3 Nosioci energije i energetske transformacije........................................................4
1.4 Energetski resursi................................................................................................5
1.5 Energetika u drvnoj industriji ..............................................................................5
2. Potrebe za energijom u drvnoj industriji .................................................................7
3. Drvni ostatak u preradi drveta ..................................................................................9
3.1 Vrste otpadaka u preradi drveta ...........................................................................9
3.2 Bilans otpadaka pilanske prerade drveta ............................................................10
3.3 Bilans otpadaka u proizvodnji furnira i furnirskih ploča ....................................10
3.4 Bilans otpadaka u proizvodnji ploča iverica.......................................................12
3.5 Bilans otpadaka u proizvodnji ploča vlaknatica ................................................12
3.6 Bilans otpadaka u finalnoj preradi drveta...........................................................12
3.7 Bilans korišćenja drveta u hemijskoj preradi drveta ...........................................13
4. Drvo kao gorivo ........................................................................................................14
4.1 Vlažnost drveta u mehaničkoj i hemijskoj preradi drveta ...................................16
4.2 Sagorevanje drveta ............................................................................................18
4.3 Koncentracija štetnih materijala u dimnim gasovima .........................................19
4.4 Odlaganje i priprema drvnog otpatka za loženje ................................................21
4.4.1 Priprema drvnih otpadaka- usitnjavanje krupnog drvnog otpatka...........23
4.4.2 Briketiranje piljevine – iverja ................................................................23
4.4.3 Priprema kore za loženje .......................................................................24
4.5 Ložišta kotlova koja koriste drvni otpadak kao gorivo .......................................25
4.5.1 Loženje na rešetki .................................................................................25
4.5.2 Loženje sa uduvavanjem .......................................................................26
4.5.3 Loženje sa donjom propulzijom ............................................................27
4.5.4 Gorionik prašine ...................................................................................27
4.5.5 Loženje sa pužastom rešetkom ..............................................................28
4.5.6 Jamsko loženje......................................................................................29
4.6 Kotlovska postrojenja (deo izmenjivača toplote) za loženje drvima ...................30
4.6.1 Jednostrujni plamenocevni kotao...........................................................30
4.6.2 Trostrujni dimnocevni kotao .................................................................31
4.6.3 Trostrujni vodocevni kotao....................................................................32
4.6.4 Vodocevni kotao ...................................................................................32
4.6.5 Kotlovi sa termo uljem ..........................................................................32
4.7 Uređaji za prečišćavanje dimnih gasova ............................................................33
4.8 Dimnjaci ...........................................................................................................34
4.9 Odstranjivanje pepela ........................................................................................35
4.10 Upravljanje postrojenjima koja su ložena drvima i njihovo podešavanje .........35
Energetika u drvnoj industriji
1.
3
Uvod
U prošlosti su se problemi proizvodnje, snabdevanja i korišćenja nosilaca energije rešavali u
okviru različitih struka. Tako se smatralo da se iscrpljivanje odredjenih energetskih resursa odnosi
samo na odredjenu vrstu, odnosno lokaciju i sasvim se zanemarivala mogućnost globalnog
iscrpljivanja resursa u srazmerno bliskoj budućnosti. Racionalno korišćenje energije razmatrano je
samo u okviru datog procesa preko njegovog stepena korisnosti, dok je odlučujući kriterijum za
primenu 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 sa
druge 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 u
najširem smislu da prati razvoj potreba čoveka i obezbedi racionalno iskorišćenje energetskih
resursa, u skladu sa razvojem čovečanstva. U užem smislu ova nauka se bavi predvidjanjem i
planiranjem budućih potreba za energijom pojedinih društvenih zajednica.
1.1.
Energija kao činilac društvenog razvoja
Svaki 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 u
prizvodni proces. U organizovanim sistemima proces proizvodnje deli se na proizvodne linije a
svaka od linija na sukcesivne faze. U svakoj od faza na ulazu imamo polufabrikat ili reprodukcioni
materijal, u stvari proizvod prethodne faze ili drugih linija proizvodnog procesa. U toku procesa
proizvodnje 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 sastoje
od supstance, energije i ljudskog rada. Nosioci energije su univerzalni repromaterijal i ne postoji
nijedan vid proizvodnje bez utroška energije. Što se tiče ljudskog rada postoji trajna tendencija da
se čovek u procesu proizvodnje koristi više kao kreativna a što manje kao mehanička snaga. U
budućnosti sve poslove u direktnoj proizvodji obavljaće automati i roboti. Ljudski rad će biti
ograničen samo na kreativne delove proizvodnje: projektovanje, razvoj,pripremu,... Iz svega ovoga
sledi da je za odredjeni priraštaj društvenog proizvoda (povećani obim prozvodnje dobara) potreban
i odgovarajući priraštaj korisne potrošnje energije. Veličina utrošene energije vezana je za rast
društvenog proizvoda, i zavisi od proizvodne strukture privrede i uspešnosti privrede u
medjunarodnoj razmeni. Enegetika je integralni deo sistema društvene reprodukcije i razmatranja u
oblasti energetike imaju smisla samo ako se vrše u sklopu razmatranja razvoja ukupne privrede. Isti
stav važi prenesen na nivo radne organizacije ili pogona. U sklopu planiranja razvoja radne
organizacije veoma važnu stavku čini obezbedjenje svih vrsta energije.
1.2.
Primarni pojavni oblici energije na zemlji
Osnovni 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 energija
koja se u vidu toplote oslobadja pri hemijskim transformacijama. Sunce je izvor energije
elektromagnetnog zračenja koje nastaje pri fuziji lakih atomskih jezgara. Pod dejstvom energije
Sunca na Zemlji je iz vode i neorganske supstance nastala organska supstanca. Procesi fotosinteze
su, u kasnijim fazama razvoja života na Zemlji, stvorili dovoljno kiseonika u atmosferi i omogućili
nastanak biljaka i životinja. Tako su pored minerala (primarne rude) u Zemljinoj kori počele da se
nagomilavaju i fosilne supstance (sekundarne rude). Ove supstance imaju svojstvo da pri
sjedinjavanju sa kiseonikom oslobadjaju energiju akumliranu u procesu stvaranja. To su osnovni
izvori energije koje čovek, sa unapredjivanjem svojih uslova života na Zemlji, sve više koristi i
iscrpljuje. Sunce je posredno i izvor snage vetrova i vodenih tokova. Ovim izvorima mehaničke
snage treba dodati snagu morskih talasa (koji su posledica vetra), kao i snagu plime i oseke koja su
Energetika u drvnoj industriji
4
posledica gravitacionih efekata Zemlje i Meseca. Sunčana energija može se i direktno koristiti uz
pomoć 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 imaju
za sada, zbog niza praktičnih nedostataka,samo ograničenu primenu u energetici. Nuklearna
energija se se u vidu toplote i zračenja dobija fisijom atomskih jezgara uranijuma i torijuma ili
fuzijom deuterijuma i litijuma. Zemljina kora se takodje javlja kao izvor toplote koja se zove
geotermalna energija.
1.3.
Nosioci energije i energetske transformacije
Po 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, a
neki od njih i za dopremu do mesta upotrebe. Tako su i nastali uslovni nazivi: proizvodnja, prenos i
distribucija energije. U tablici 1 pokazane su vrste energetskih stanja i odgovarajući nosioci
energije. Od navedenih nosilaca energije za drvnu industriju su interesantni samo neki. Oni su dati u
tablici 2. Obično se pri transformacijama posmatraju parovi dominantnih vrsta energije, a ostale
vrste koje nastaju smatraju se "izgubljenom energijom". Za pet energetskih vrsta goriva postoji
dvadeset dominantnih transformacija, kao što su: transformacija mehaničke u toplotnu energiju,
toplotne u mehaničku, mehaničke u električnu, električne u mehaničku itd. Odnos energije u koju se
dominantna 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
a. Molekulske veze čvrsto,tečno ili gasovito gorivo;
b. Fazni prelazi: pare tečnosti, disocirani gasovi, plazma;
c. Nuklearne veze: fisiono nuklearno gorivo, fuziono nuklearno
gorivo
a. Potencijalna: gravitaciono, magnetsko polje, napon, pritisak;
b. Kinetička: plima, vetar, vodotokovi, zamajac i klatno, zvuk i
ultrazvuk;
EV Energija veze
ME Mehanička
ZE Energija zračenja
Nuklearna energija, elektromagnetna energija.
U drvnoj industriji potrebe za energijom zadovoljavaju se korišćenjem električne energije iz
distributivne mreže, za pogon motora i uredjaja i sagorevanjem fosilnih goriva i biomase u
sopstvenim energetskim postrojenjima, za dobijanje toplotne energije. U pojedinačnim slučajevima
deo proizvedene toplotne energije koristi se za proizvodnju električne energije, za zadovoljavanje
sopstvenih potreba. Nosioci energije koji su zastupljeni u drvnoj industriji su:
Tabela 1.2: Nosioci energije zastupljeni u preradi drveta
Energetika u drvnoj industriji
Energija
5
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 su
interesantne samo neke Ove transformacije su date u tablici 1.3.
Tablica 1.3: Transformacija energije
Transformacija
TO→ME (+TO)
ME→TO
ME→EE (+TO)
EE→ME (+TO)
EE→ TO
TO→EE (+TO)
ME→EV
1.4.
Efikasnost
=ME/TO
1
=EE/ME
=ME/EE
1
=EE/TO
EV=ME
Napomena
Stepen korisnog dejstva toplotnih mašina
Pri čistom trenju
Stepen korisnog dejstva
Stepen korisnog dejstva elektromotora
Elektrootporni grejači
Termoelektrični pretvarači
Energija elastične deformacije
Energetski resursi
Uobičajeno 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 samo
uslovno neiscrpni, tojest samo u služaju da je brzina trošenja manja od brzine obnavljanja. Misli se
na biomasu ili na neke vidove geotermalne energije. Neobnovljivi energetski resursi su fosilna
goriva: ugalj, nafta ,prirodni gas, bitumenski škriljac... i nuklearna goriva Za ove resurse je
karakteristično 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 bi
se on mogao privesti korisnoj upotrebi. Osnovni uslov primenjivosti energetskog resursa je da se
ostvari neto energetski efekat. Energija oslobodjena sagorevanjem goriva treba da je veća od
energije uložene u dobijanje i pripremu goriva. Generalno gledano ovaj uslov ispunjavaju samo
fosilna goriva i nuklearna goriva.
1.5.
Energetika u drvnoj industriji
Drvna 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 proizvodnje
industrije obrade i prerade drveta su oduvek korišćeni za proizvodnju potrebne toplote za proces
rada i za grejanje prostorija. Do takozvane energetske krize u 1973. godini, snabdevanje energijom
u drvnoj privredi je manje više imalo sporednu ulogu. Nije se previše obraćala pažnja na utrošak
energije. Još pre samo 10 godina dr Gene Vengert je, poznati američki stručnjak, kao najveću
prepreku povećanju energetske efikasnosti i većem korišćenju obnovljivih izvora energije u drvnoj
industriji, označio jeftinu energiju iz neobnovljivih izvora. To je tada u SAD i većem delu
razvijenog sveta bilo tako, ali to nije sprečilo stručnjake da, gledajući dalje u budućnost, predlože
niz kratkoročnih i dugoročnih mera za povećanje energetske efikasnosti u preradi drveta. Promene,
6
Energetika u drvnoj industriji
koje su se u međuvremenu dogodile u svetskoj ekonomiji, učinile su vezu između energetske i
ekonomske efikasnosti veoma čvrstom i dokazale njihovu dalekovidost.
Mogućnosti za smanjenje potrošnje energije u pogonima za preradu drveta ima puno. Uštede bi se
mogle ostvariti na grejanju, osvetljenju, potrošnji elektromotora i kompresora, u tehnogijama
prerade drveta i na kraju, ali možda je trebalo na prvom mestu, efikasnijim radom kotlova, sušara i
parionica. 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 kombinuju
pri rešavanju konkretnih situacija. Međutim, pre bilo kakvih investicija neophodno je staviti pod
potpunu kontrolu sve vidove potrošnje energije, pratiti i kontrolisati utroške energije, izvore
snabdevanja i finansijske izdatke za energiju.
Pored toga što kod nas nije do sada bilo ozbiljnijih studija u ovoj oblasti, može se predpostaviti da
je situacija u Srbiji, u pogledu energetske efikasnosti u preradi drveta, lošija nego u ostalim
evropskim zemljama. Stara oprema i orijentacija na električnu energiju sada predstavljaju prepreku
za uključivanje drvne industrije na evropsko i svetsko tržište.
Energetika u drvnoj industriji
2.
7
Potrebe za energijom u drvnoj industriji
U 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 koristi
i kao izvor toplotne energije, ali bi to trebalo izbegavati. Električna energija se obezbeđuje se iz
elektodistributivne mreže. Proizvodnja električne energije na licu mesta uz pomoć generatora na
tečna goriva ili parnih turbo-generatora je kod nas više izuzetak nego pravilo. Primena
koogeneracije energije, u našem slučaju kombinovanje proizvodnje električne i toplotne energije, je
na samom početku.
Toplotna energija se dobija sagorevanjem nafte, uglja, prirodnog gasa ili otpadaka od drveta. Na taj
način 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 navedene
tehnologije 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 prerada
sušenje rezane građe
parenje rezane građe
Izrada furnira i furnirskih ploča
Kondicioniranje furnirskih trupaca
sušenje furnira
toplo presovanje
Proizvodnja ploča iverica
sušenje iverja
priprema lepka
toplo presovanje
Finalna prerada drveta
sušenje obradaka
furniranje ploča
sušenje lakiranih površina
Kao nosioci toplote koriste se topla ili vrela voda, vodena para, vlažan vazduh i termo ulje. Postoje i
tehnologije direktnog grejanja plamenom ili dimnim gasovima, namenjene najviše za sušenje
furnira 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 do
fabrike. On zavisi od velikog broja različitih faktora, kao što su: veličine pogona, korišćenja
kapaciteta, vrsta i karakteristike opreme, stanja i stepena amortizovanosti, stepena finalizacije,
Energetika u drvnoj industriji
8
primenjenog postupka sušenja, cene energije, primene mera za uštedu energije i kvaliteta
održavanja opreme.
U tabeli 2.2 dati su podaci, prema OECD-u, koji se odnose na potrebe za energijom za najvažnije
tehnologije u primarnoj preradi drveta. U razmatranje su uzeti pilanska prerada drveta (sa i bez
veštačkog sušenja drveta), izrada furnirskih ploča i izrada ploča iverica. Podaci predstavljaju
prosečne vrednosti za veći broj zemalja u razvoju koje su bogate šumom. Utrošak energije je
raščlanjen na: električnu energiju, toplotnu energiju i pogonsko gorivo (dizel i motorni benzin) i
sveden na m3 gotovog proizvoda.
Tabela 2..2: Potrošnja energije u tehnologijama primarne prerade drveta (OECD) po jedinici
zapremine gotovog proizvoda
Tehnologija
primarne prerade
Pilanska prerada
Prirodno sušenje
- tvrdi lišćari
- meki lišćari,četinari
Veštačko sušenje
- tvrdi lišćari
- meki lišćari,četinari
Izrada plemenitog furnira
Izrada furnirskih ploča
- tvrdi lišćari
- meki lišćari,četinari
Izrada ploča iverica
- tvrdi lišćari
- meki lišćari,četinari
Električna energija
kWh/m3
Toplotna energija
GJ/m3
Motorno gorivo
l/m3
30
20
-
5
4
45
25
2,5
1,5
5
4
56-85
10
-
230
150
6,0
4,0
4
3
160
20
3,0
2,0
3
3
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 se
za ove namene troši od 82 do 87% od ukupne energije, u izradi furnira više od 95%, kod furnirskih
ploča 87%, a u izradi ploča iverica od 61 do 62%.
U fabrikama primarne prerade električna energija se troši najviše za pogon elektro motora mašina i
uređaja, unutrašnji transport i ostale namene gde spadaju osvetljenje, grejanje, proizvodnja i
distribucija sabijenog vazduha i pogon mašina za održavanje.
Pogonsko gorivo se uglavnom koristi za pogon
stovarištima.
motornih vozila unutrašnjeg transporta na
Energetika u drvnoj industriji
3.
9
Drvni ostatak u preradi drveta
Industrija 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 Srbiji
ima preko 1500 preduzeća koja se bave primarnom i finalnom preradom i trgovinom drvetom. Broj
preduzeća koja se bave hemijskom preradom je daleko manji, ali se radi o velikim pojedinačnim
kapacitetima.
Mehanička prerada drveta podrazumeva vrstu prerade kod koje se na prvom mestu menjaju oblik i
dimenzije drveta uz upotrebu mehaničkih sredstava (pila, noževa i sl.). Smatra se da hemijska
svojstva drveta pri tome ostaju nepromenjena. Ulazni materijali za mehaničku preradu su trupci za
piljenje, trupci za izradu furnira, oblice i cepanice. Proizvodi mehaničke prerade drveta dele se na
dve velike grupe: proizvodi primarne mehaničke prerade drveta i proizvodi finalne mehaničke
prerade drveta. U primarnoj preradi oblovina se prerađuje u pravougane - bazirane oblike. To su
proizvodi koji predstavljaju osnovni materijal za izradu finalnih proizvoda (daske, planke, letve,
grede, gredice, furnir, ploče i sl.). Pod finalnom mehaničkom preradom podrazumevamo preradu
primarno 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 drveta
Upotrebljeni 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 može
iskoristiti, tako da se termin ”otpadak” može samo uslovno koristiti. Otpadak - ostatak u preradi
drveta 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
10
Energetika u drvnoj industriji
Kora se pojavljuje kao nemereni otpadak. Ako se trupci prerađuju zajedno sa korom ona povećava
zapreminu krupnog i sitnog otpatka svuda gde se trupci prerađuju. Ako su trupci pre primarne
prerade 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, tečnom
i gasovitom stanju. Oni nastaju i u postupku pripreme sirovine i u samom procesu prerade. U fazi
pripreme 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 i
isparenja.
Svaka mehanička ili hemijska prerada usmerena je na proizvodnju određenih sortimenata i proizvoda i
ima svoj bilans proizvodnje, odnosno bilans korišćenja ulazne sirovine.
3.2.
Bilans otpadaka pilanske prerade drveta
Trupci, 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 zahteva
kupaca, 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 grupu
su svrstani tvrdi lišćari, a u drugu meki lišćari i četinari.
Tabela 3.1: Bilans utrošenog drveta u pilanskoj preradi
Ulazna sirovina
pilanski trupci
Glavni proizvod: Rezana građa
Otpadak:
Krupni
piljevina
Prašina
utezanje*
greške pri merenju**
Ukupno otpatka
Sveukupno (rezana građa i otpadak)
Kora
Procentualno učešće
Tvrdi lišćari
Meki lišćari i četinari
50
65
24
16
3
5
2
50
100
14
12
14
2
5
2
35
100
14
* Trupci se mere i prerađuju u sirovom stanju, a piljena građa u prosušenom stanju. Izrađeni sortimenti se pre dalje
prerade prirodno ili veštački suše. Pri sušenju drvo se uteže i pri tome mu se zapremina smanjuje. Utezanje zavisi od
vrste drveta, dimenzija sortimenata i konačne vlage.
**Sirovina za preradu drveta ima nepravilan oblik koji otežava merenja. Greške se javljaju i pri merenjima gotovih
sortimenata. 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 ili
vlaknatica. Ostatak, piljevina, prašina, kora i krupan otpadak sa korom, se upotrebljava za loženje.
3.3.
Bilans otpadaka u proizvodnji furnira i furnirskih ploča
Pri 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 za
sečenje i hidrotermički pripremaju (parenja). Sečeni furnir se nakon izrade suši, seče u formate i
Energetika u drvnoj industriji
11
pakuje, prema određenom planu, u pakete spremne za isporuku. Koristi se za oplemenjivanje drvenih
površina i ploča na bazi drveta. Za izradu ljuštenog furnira koriste se uglavnom bukovi trupci, za koji
je bilans prikazan u tabeli 3.2, ali i druge vrste kao što su topola, breza, jela, smrča i sl. Trupci se pre
ljuštenja mogu, ali i ne moraju hidrotermički pripremati. Neke vrste drveta, na primer topola, ako su
dovoljno 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
bukva
39,7
36,2
55,0
krupni kod pripreme
11,0
20,0
5,0
krupni pri sečenju, ljuštenju
18,6
23,6
24,0
furnira pri krojenju
23,6
14,5
10,0
utezanje
7,1
5,7
6,0
Ukupno otpatka
60,3
63,8
45,0
100,0
100,0
100,0
16,0
14,0
14,0
Glavni proizvod: Furnir
Otpadak
Sveukupno (furnir i otpadak)
Kora
Ljušteni furnir je namenjen za oblaganje neizloženih površina kod nameštaja i za izradu furnirskih
ploča. 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
Glavni proizvod : Furnirske ploče
Otpadak
krupni kod pripreme
krupni pri ljuštenju
krupni pri krojenju furnira u formate
krupni kod pripreme formata za ploče
krupni pri formatiranju ploča
sitni pri brušenju ploča
utezanje
Ukupno otpatka
Sveukupno (furnirske ploče i otpaci)
Kora
Zapreminsko učešće [%]
41,0
5,0
24,0
10,0
4,0
5,0
5,0
6,0
59,0
100,0
14,0
Krupni otpadak od trupaca i furnira može se koristiti za izradu ploča iverica, vlaknatica i celuloze uz
uslov da su bez kore i zdravi. Ostatak, koji nije za dalju preradu, je na raspolaganju za energetske
svrhe.
Energetika u drvnoj industriji
12
3.4.
Bilans otpadaka u proizvodnji ploča iverica
Osnovna 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 je
2,0 - 2,2 m3 topolovog drveta ili 1,1 - 1,3 m3 bukovog drveta. Utrošci za ostale navedene vrste nalazi se
negde 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 otpadak
kod formatiranja ploča. Drvo se pre iveranja obično ne okorava, obzirom da se u pločama ivericama
toleriše učešće kore od 7 % do 10 %. Kod drugih vrsta drveća ti odnosi su nešto drugačiji i u korelaciji
su sa gustinom drveta u apsolutno suvom stanju.
Deo nastalih otpadaka u procesu izrada iverastih ploča se vraća u proces, a ostatak je na raspolaganju
za energetske potrebe.
3.5.
Bilans otpadaka u proizvodnji ploča vlaknatica
Za 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 se
taloži i čvrsti ostatak se odlaže ili sagoreva. Korišćenje luga vezano je za probleme zaštite životne
sredine.
3.6.
Bilans otpadaka u finalnoj preradi drveta
U 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 i
karakteristika primenjene tehnologije. U tabeli 3.5 dat je bilans utroška drveta za uslovni proizvod
tipičan za domaću finalnu preradu.
Tabela 3.5: Zapreminski bilans utrošenog drveta u finalnoj preradi drveta
Ulazna sirovina: piljena građa
Uslovni proizvod
Otpadak
pri krojenju
Baziranje i prizmiranje
završna obrada
Odbačeni proizvodi
Ukupni otpadak
Sveukupno (proizvod i otpaci)
Zapreminsko učešće [%]
35,0
35,0
22,0
3,0
5,0
65,0
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 pre
finalne obrade osušeno na konačnu vlagu.
Energetika u drvnoj industriji
3.7.
13
Bilans korišćenja drveta u hemijskoj preradi drveta
Proizvode hemijske prerade drveta delimo, kako je to već ranije rečeno, na četiri odvojene grupe
(termičko razlaganje drveta, hemijsko razlaganje drveta, ekstrakcije drveta i izrada drvnoplastičnih
masa). 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 pažnja
biti usmerena na količinu i strukturu čvrstih otpadaka. Tečna i gasna faza otpadaka rešavaju se u okviru
osnovne tehnologije prerade i neće biti predmet naših razmatranja.
Termičkim razlaganjem drveta dobijaju se proizvodi (drveni ugalj, generatorski gas i sl.) koji su
namenjeni za energetske potrebe, tako da raspoloživog ostataka praktično i nema. U proizvodnji
ekstraktivnih sastojaka iz drveta glavni proizvodi su različite organske materije koje se koriste u
hemijskoj i farmaceutskoj industriji. Posle tretmana, usitnjeno drvo se može koristiti za energetske
potrebe. Ekstrahovano drvo u principu ima manju zapreminsku masu i nižu toplotnu moć od polaznog
drveta.
Tehnologijom delovanja hemikalijama dobijaju se celuloza, papir i sl. Kao sirovine za preradu koriste
se okorano i usitnjeno drvo. Kao čvrsti otpadak ostaje kora i to do 10 % od prerađene zapremine
drveta. Problem otpadnih voda, koje u sebi sadrže neizreagovane hemikalije, derivate lignina i
celulozna vlakanca, rešava se u okviru osnovne tehnologije.
Ostale tehnologije su veoma malo zastupljene i njihovi bilansi korišćenja drveta nisu od važnosti za
razmatranu problematiku.
Energetika u drvnoj industriji
14
4.
Drvo kao gorivo
Tradicionalno, 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 i
što ga u fabrikama za preradu drveta imamo u dovoljnim količinama. Takođe, drvo ima veoma
nizak procenat pepela (<1%, što je mnogo niže nego kod ugljeva) i u sebi ne sadrži sumpor ili
druge, kod fosilnih goriva uobičajene, zagađujuće i korodivne materije.
Ostala svojstva drveta nemaju komparativne prednosti u odnosu na druga goriva. Raspoloživa
energija po jedinici zapremine je prilično mala. Drvo je "kabasto" za transport i umerene toplotne
moći. 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 i
osnovni su izvor aerozagađenja u slučaju da je sagorevanje nepotpuno. Gornja toplotna moć drveta
je 18-22 MJ/kg i zavisi od vrste drveta. Više vrednosti se odnose na vrste drveta koje u sebi sadrže i
određenu količinu smole.
Drvo obavezno sadrži u sebi i određenu količinu vlage i za njeno isparavanje se troši značajan deo
toplote oslobođene sagorevanjem (tabela 4.8). Važno je napomenuti da se pri sagorevanju vlažnog
drveta snižava temperatura, što dovodi do nepotpunog sagorevanja i nižeg termičkog koeficijenta
iskorišćenja. Smanjenje raspoložive tolote sa povećanjem procenta vlage nastaje zbog potrebe da
voda 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 većeg
učešća lignina, toplotna moć je nešto viša. Toplotna moć kore je obično viša od toplotne moći
drveta i to zavisi od učešća i karaktera ekstraktiva.
U tabeli 4.2 date su izmerene gornje toplotne moći ksilema domaćih vrsta drveća. Upotrebna
vrednost drveta kao goriva može se dobro proceniti ukoliko se poznaje njegova gornja toplotna
moć. Gornja toplotna moć drveta se eksperimentalno određuje pomoću kalorimetra, ili se
proračunava na osnovu elementarnog ili hemijskog sastava drveta.
Energetika u drvnoj industriji
15
Tabela 4.2: Gornje toplotne moći ksilema najrasprotranjenijih domaćih vrsta drveća
Bukva
Gornja toplotna moć [MJ/kg]
(u apsolutno suvom stanju)
18,82
Prosečne vrednosti zapremiske
mase [kg/m3]
720
Hrast
18,36
690
Crna topola
17,26
450
Smrča
19,66
470
Jela
19,46
450
Bor
21,21
520
Vrsta drveta
U tabeli 4.3 dati su rezultati merenja gornje toplotne moći za pet domaćih vrsta drveća i to odvojeno za
različite delove stabla i koru. Rezultati merenja ukazuju da gornja toplotna moć bukve opada od centra
prema 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 suvo
stanje
Vrsta drveta
Gornja 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 osnovnih
elemenata 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
Bukva
Hrast
Topola - P.robusta
C
48,5
49,4
49,7
Elementarni hemijski sastav (%)
H
6,3
6,1
6,3
O
45,2
44,5
44,0
Smrča
Jela
Bor
49,6
50,0
49,9
6,4
6,4
6,3
44,0
43,6
43,8
Vrsta drveta
Koristeći podatke o elementarnom sastavu drveta (tabela 4.4) moguće je uz pomoć korigovanog
VDI obrasca sračunati gornju toplotnu moć drveta:
H g  339  C  1430  ( H 
 kJ
O
)  105  S  .
10
 kg
Energetika u drvnoj industriji
16
U drvetu, koje je organska supstanca složene strukture, ugljenik, vodonik i kiseonik se nalaze u okviru
ugljovodoničnih jedinjenja. Vodonik, čije je prisustvo utvrđeno elementarnom analizom, pored toga
što ulazi u sastav ugljovodonika i uvek prisutne vlage, ulazi i u hidroksilne (OH) grupe. Takođe, deo
kiseonika, vezan je sa ugljenikom, odnosno azotom, a deo je i u slobodnom stanju. Osnovne
komponente koje čine strukturu drveta su celuloza, hemiceluloza, i lignin. Procentualno učešće
pomenutih komponenata u drvnoj supstanci menja se od vrste do vrste, ali i od dela stabla koje se
analizira. U suvom drvetu lišćara celuloza prosečno učestvuje sa 43-45%, lignin sa 19-26%, heksozana
3-6% i pentozana 21-26 %. Kod četinara celuloze ima između 53-54%, lignina 26-29 %, heksozana
13% i pentozana 10-12%. Drvo sadrži i male količine ekstraktiva, ali oni mogu imati velikog uticaja na
toplotnu vrednost drveta. Na [umarskom fakultetu su analizirani drvo i kore lišćarskih i četinarskih
vrsta 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
Ksilem
Vrsta drveta
Bukva (Fagus moesiaca)
Hrast (Quercus petraea)
Smrča (Picea abies)
Crni bor (Pinus sylvestris)
Pepeo [%]
0.53
0.36
0.22
0.31
Celuloza [%]
50.26
47.29
52.87
47.53
Lignin*[%]
24.80
26.27
28.31
27.82
Ekstraktivi [%]
1.72
4.90
1.58
4.25
Pepeo [%]
1.99
6.89
1.15
0.77
Celuloza [%]
24.72
22.31
29.46
29.86
Lignin* [%] Ekstraktivi [%]
25.12
14.23
16.19
17.36
22.76
19.28
25.10
12.07
Kora
Vrsta drveta
Bukva (Fagus moesiaca)
Hrast (Quercus petraea)
Smrča (Picea abies)
Crni bor (Pinus sylvestris)
*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 ekstraktiva
respektivno; Pc - procentulano učešće celuloze i njoj sličnih jedinjenja ; P l - procentulalno učešće
lignina; Pe - procentualno učešće ekstraktiva.
4.1.
Vlažnost drveta u mehaničkoj i hemijskoj preradi drveta
Stvarni 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 može
da 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 dejstvom
gravitacije.
 Sopstvenu vlažnost u kojoj razlikujemo , vodu u lumenima i sudovima ćelija tzv. slobodnu vodu
i vodu higroskopno vezanu za zidove ćelije tzv, vezanu vodu. Sopstvena vlažnost se otklanja
prirodnim ili industrijskim sušenjem. Obe vrste sušenja imaju svoje prednosti i mane. Konačna
vlažnost drveta zavisi od mesta upotrebe. Mana prirodnog sušenja je vreme potrebno za sušenje,
a industrijskog značajne količine energije koja se ulaže za sušenje.
Energetika u drvnoj industriji
17
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 od
vlažnosti 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 pri
sagorevanju predstavlja nekoristan sastojak koji još i smanjuje toplotnu moć drveta. Deo toplote
oslobođene sagorevanjem drveta koristi se za isparavanje vlage i pregrevanje vodene pare do
temperature u ložištu. U stvarnosti u drvetu uvek postoji određen procenat vlage. U ložištu kotla troši
se približno 2500 kJ/kg za isparavanje vode i nešto manja količina toplote za njeno pregrevanje. Na
ovu količinu oslobođene vode treba dodati i vodu nastalu sagorevanjem vodonika. Na sve ovo treba
dodati i toplotu, potrebnu za oslobađanje vezane vode iz drveta, koja prema Dunlapu, iznosi 314 kJ/kg
isparene vode. Suviše vlažan otpadak (preko 60%) mora se pre upotrebe obavezno sušiti, jer u
protivnom neće doći do njegovog paljenja. Donja topotna moć goriva Hd realnije odražava energetski
potencijal goriva. Obrazac za donju topotnu moć drveta koji uzima u obzir sve navedene gubitke glasi:
Hd 
u  9  H   kJ 

 H  2500 
 
u  g
100   kg 
1
100
1
gde je: u- vlažnost drveta u procentima; H- procentualno maseno učešće vodonika u elementarnom
hemijskom sastavu drveta.
U tabeli 4.6 uporedo su dati podaci o količini toplote koja se realno može iskoristiti iz 1 kg drveta
različite vlažnosti. Pri tome su uzeti u obzir i vlažnost drveta i odgovarajući stepen iskorišćenja ložišta
pri sagorevanju drveta.
Tabela 4.6: Uticaj vlažnosti na energetski efekat drveta
Gorivo
Drvo
Vlažnost
Hd
%
0
10
40
70
kJ/kg
19,8
17,8
14,5
12,0
Stepen iskorišćenja
ložišta
%
80
78
74
72
Korisna
toplota
kJ/kg
15,8
13,9
12,1
8,6
Energetika u drvnoj industriji
18
Kada se loži apsolutno suvi otpadak, čija je gornja tolotna moć 19,8 MJ/kg, iskorišćena-korisna
toplota 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 drveta
Osnovni 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 da
izađu samo neškodljivi produkti sagorevanja (vodena para i ugljendioksid). Nesagorljive materije
koje sačinjavaju drvnu supstancu (osnovno gorivo u fabrikama za preradu drveta), a dobijene su iz
zemljišta na kome je drvo raslo, ostaju kao pepeo na rešetki. Sagorevanje drveta se može raščlaniti
u tri odvojene faze:
1. faza - sušenje: Zagrevanje drvnog otpatka i sušenje pri temperaturi od oko 120°C. U ovoj fazi
troši se značajna količina toplote na isparavanje vode iz goriva. Veća količina vlage u drvnom
otpatku značajno smanjuje neto efekte sagorevanja.
2. faza - piroliza: Drvo samo po sebi ne gori, već samo gasovi, koji se oslobađaju delovanjem
toplote. Iznad 150oC raspadaju se sastojci drveta na svim slabim vezivnim mestima. Oslobađaju
se na prvom mestu lako zapaljivi gasovi, kao što su CO i H 2, koji ukoliko je količina kiseonika u
vazduhu dovoljna odmah sagorevaju podižući temperaturu okoline (od 400oC - 500oC). Maseno
učešće volatila (isparljivih materija) u drvetu je 85%.
Osim ovih oslobađaju se i teško zapaljivi tzv. katranski gasovi. Oni se ne smeju pustiti
nesagoreli kroz dimnjak u atmosferu. Razlozi su ekonomske (smanjenje procenta iskorišćenja
hemijske 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 temperaturama
iznad 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 u
gasovito stanje i drveni ugalj i započinje njegovo sagorevanje. Temperatura u ložištu od 900°C je
dovoljna za potpuno sagorevanje drveta.
Energetika u drvnoj industriji
19
Slika 4.1: Prikaz reakcija sagorevanja drveta
U ložištu ove faze nisu vremenski i prostorno razdvojene i teku paralelno ili se preklapaju. Drvni
otpadak u različitim delovima ložišta se nalazi u različitim fazama sagorevanja. Takođe dok je
unutrašnjost delića drveta u fazi sušenja na njegovoj površini već dolazi do pojave izdvajanja
volatila. Na slici 4.1 sažeto su izložene opisane reakcije.
4.3.
Koncentracija štetnih materijala u dimnim gasovima
4.3.1. Uslovi za pravilno sagorevanje drveta
Da bi drvo sagorelo uz što manje štetnih gasova, potrebno je obezbediti dovoljno dugo
reakciono vreme i odgovarajuću reakcionu temperaturu, kako bi kompleksni ugljeni hidrati sadržani
u ćelijskoj građi, mogli u potpunosti da pređu u gasovitu fazu. Rezultat je utoliko bolji, ukoliko je
zona sagorevanja gasova u ložištu bolje razdvojena od samog prostora gorenja, odnosno ukoliko je
20
Energetika u drvnoj industriji
gorivo homogenije (granulacija i vlažnost) i ukoliko se temperatura u prostoru za sagorevanje
gasova može održavati ravnomernom.
4.3.2. Ravnomerno mešanje volatila sa vazduhom
Volatili koji se izdvajaju iz piljevine odn. komadnog drveta u zoni sagorevanja gasova, koji su
glavni nosioci energije drvnog goriva, mogu se potpuno sagoreti samo ukoliko im se dovede
dovoljna količina kiseonika, najmanje ona dobijena korišćenjem formule za potpuno sagorevanje.
Toj količini kiseonika odgovara, na osnovu sastava naše atmosfere, određena količina vazduha
potrebnog za sagorevanje.
Obezbeđivanje dovoljne količine kiseonika nije dovoljno. Istovremeno je potrebno osigurati i
homogenu mešavinu gorljivih gasova i vazduha. Ukoliko to ne uspe, onda će se samo deo kiseonika
iz vazduha utrošiti za sagorevanje, odnosno oksidaciju, drugi deo kiseonika će otići iz ložišta
neutrošen, zajedno sa dimnim gasovima i nesagorelim volatilima, u atmosferu. Posledice su
prekomerna koncentracija CO i tamni dim neprijatnog mirisa.
Kako se idealna mešavina vazduha i gorljivih gasova nikada ne može postići, to se kotlovi, koji se
lože drvetom, u cilju smanjenja emisije štetnih materija, obavezno snabdevaju većom količinom
vazduha od minimalno potrebne. U praksi se nastoji da ovaj višak vazduha bude što manji. Sa
povećanjem viška vazduha opada stepen korisnog dejstva sagorevanja, smanjuje se temperatura u
prostoru za gorenja, pa samim tim i kvalitet sagorevanja. Dobro sagorevanje uz mali višak vazduha
se 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 za
određeni 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 koeficijenta
viška vazduha ( - lambda)
Količina NOx raste sa povećanjem koeficijenta viška vazduha. Maksimalne vrednosti se dostižu
za
x počinje da opada (slika 4.3). Za koncentraciju oksida azota
u dimnim gasovima važi još i to, da temperaturu prostora sagorevanja treba održavati ispod 1200
O
C, jer se na višim temperaturama intenzivno se odvija reakcija N 2+O2 = 2 NO.
Energetika u drvnoj industriji
21
Slika 4.3: Oksid azota - emisija u dimnim gasovima postrojenja za loženje drveta
u 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 u
toku 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, vrste
i obima proizvodnje i karakteristika tehničkih potrošača (slika 4.4). Iz ovog nepoklapanje stvaranja i
potrošnje drvnih otpadaka proizilazi potreba za odlaganjem viška otpadaka, koji bi se koristili u
vreme vršnih potreba.
Slika 4.4: Dijagram uporednih potreba toplote i učešća goriva
na primeru jednog drvno - industrijskog pogona
22
Energetika u drvnoj industriji
Piljevinu i drvnu prašinu je najbolje odlagati u silosima od čelika ili betona. Prednost imaju
betonski 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 odredbama
zaštite na radu, koji se odnose na obezbeđenje od udesa za silose i bunkere, gromobranske
instalacije, 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 od
konkretne 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 koristiti
za loženje ili odložiti u poseban silos.
Kvalitet iznošenja piljevine iz silosa ima bitan značaj ,odnosno uticaj, na sagorevanje. Stoga, u
praksi 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 je
primenjen tzv. njihajući puž, čija je funkcija da piljevinu u donjem delu silosa isprva rastrese uz
istovremeno iznošenje. Ovakvi uređaji se mogu bez daljeg koristiti za suve materijale (suva
piljevina) i za silose do 5,0 m prečnika.
Slika 4.5: Uređaj za iznošenje piljevine sa tzv. klatnim pužem
Energetika u drvnoj industriji
23
Slika 4.6: Pokretni puž
Kod vlažne piljevine i kod bunkera sa većim prečnicima koristiti se tzv. pokretni puž na podu
silosa, 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 brojna
i različita rešenja.
Učinak mašina za usitnjavanja kreće se od 250 kg/h do preko 5000 kg/h. Utrošak pogonske
energije za usitnjavanje komadnog otpatka se kreće između 30 i 60 kWh za tonu prerađenog
materijala bez energije potrebne za odsisavanje. Potrošnja zavisi od vrste ulaznog materijala i
konstrukcije postrojenja.
4.4.2.
Briketiranje piljevine - iverja
Specijalni vid izrade i pripremu drvnih otpadaka za loženje predstavlja briketiranje piljevine i
prašine od brušenja. Postupak se zasniva na povećanju gustine piljevine (oko 10 do 15 puta), da bi
se lakše čuvala i jednostavnije sa njom manipulisalo pri loženju. Pritisak se ostvaruje dejstvom
valjaka, klipa ili pužne zavojnice. Usled dejstva visokog pritiska i visokih temperatura dolazi do
termoplastičnih deformacija lignoceluloznog materijala i njegovog vezivanja i bez dodatka
vezivnog materijala.
Da bi se biomasa mogla pretvoriti u u formu briketa neophodno je obezbediti: vlažnost sirovine
između 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 sa
zamajnom masom, odnosno hidraulički. U svakom hodu klipa potisne se nova količina
materijala 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
24
Energetika u drvnoj industriji
zagreva i do 200oC, što zahteva hlađenje prese. Učinak ovih presa je od 50 kg/h do 2.500
kg/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 kojih
se sabijanje ostvaruje pužem umesto klipom. Piljevina se doprema ravnomerno pužu gde se
pod velikim pritiskom sabija.
 Presa sa komorom: Kod tehnike presovanja sa komorama materijal se sabija u dva koraka. u
prvom se obavlja tzv. predpresovanje i tek nakon toga se materijal dovodi u komoru - kalup
radi konačnog sabijanja. Po okončanju presovanja kalup se prazni, pa sledi novo punjenje.
Pogon prese je hidraulički. Prednost ovog postupka je u smanjenoj potrošnji električne
energije koja ne prelazi 20 kWh/t izrađenog briketa. Briketi su pravougaonog preseka što
olakšava 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 za
loženje zavisi od vrste i konstrukcije kotla, odnosno ložišta kotla. Kod kotlova sa ložištem kora se
meša sa ostalim drvnim otpatkom i sagoreva.
Ako kotao ne raspolaže ložištem sa rešetkama, kora se pre loženja mora prosejati (odvojiti
kamenčiće i pesak), usitniti i po potrebi i sušiti. Za ovo nema gotovih sistema. Problemi su različiti od
slučaja 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 toplota
dimnih 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.
Energetika u drvnoj industriji
25
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. Pri
loženju 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 druge
sisteme za loženje drveta, ložište sa rešetkom je dva do tri puta skuplje. Teškoće se javljaju pri
korišćenju veoma finog otpatka i suvog goriva (pojava kašaste mase, oštećenja rešetki, propadanja u
pepelište nesagorelog goriva). U tom smislu potrebno je brižljivo odabrati prikladne oblike rešetke i
mehaničkog pogona, kao i sistema za odstranjivanje pepela.
Slika 4.9: Loženje na rešetki sa trostrujnim kotlom i dopremom goriva dizalicom
26
4.5.2.
Energetika u drvnoj industriji
Loženje sa uduvavanjem
Loženje sa uduvavanjem je dugi niz godina važilo kao idealno tehničko rešenje za loženje piljevine
i drvne prašine. Gorivo se uduvava neposredno na čeličnu rešetku u plamenoj cevi, odnosno (ukoliko
se istovremeno koristi i komadni otpadak), u ložište ispod nivoa poda.
Kod obe varijante su se pojavili slični problemi u vezi sa pooštravanjem uslova zaštite životne
sredine. 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, koje
radi potpuno automatski i bez nadzora. Učinak se obezbeđuje stepenastom regulacijom dopreme
goriva, uz stalno merenje količina i regulaciju broja obrtaja ventillatora za dopremu potrebnog vazduha
za sagorevanje.
Slika 4.10: Loženje uduvavanjem
sa izdvojenom komorom od gasova
u 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 vazduha
8. 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 loženje
hlađenjem leđne površine kotla i vraćanjem dela dimnih gasova. Ukoliko bi temperatura porasla iznad
temperature topljenja pepela (preko 1250C) u ložištu bi došlo do formiranja šljake (zgure) i
prevremenog oštećenja šamotne obloge ložišta.
Energetika u drvnoj industriji
4.5.3.
27
Loženje sa donjom propulzijom
Postrojenja za loženje sa donjom propulzijom koriste se zadnjih dvadesetak godina i u odnosu na
postrojenja za loženje sa uduvavanjem i postrojenja sa rešetkama, predstavljaju značajan tehnološki
napredak.
Ovaj način loženja koristi se za krupnozrnasta i ne previše vlažna goriva (do 60%), kao i za manje
toplotne učinke (do oko 5 MW). Mana loženja s donjom propulzijom u odnosu na loženje na
rešetkama je teško uklanjanje pepela, koje se najčešće obavlja manuelno. Ponekad nastaju problemi
prilikom korišćenja veoma suve piljevine (visoka toplotna moć), jer usled prekoračenja temperature u
ložištu 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 dovoljno
dugo zadržavanje gasova u prostoru gorenja, nužno je povećati "vrući" prostor za gorenje. Posebnu
pažnju treba obratiti na regulaciju loženja s donjom propulzijom, odnosno omogućiti kontinulane
promene 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 samo
čestice ne veće od 0,5 mm dužine. Ovaj gorionik radi najčešće sa centrično postavljenim plamenom za
paljenje i održavanje plamena (lož ulje, gas). Ovi agregati se već godinama koriste i u potpunosti
odgovaraju posebnim zahtevima u pogledu goriva, kako po ceni tako i po tehničkim rešenjima. Na slici
4.12 prikazan je uređaj za sušenje iverja sa gorionikom za drvnu prašinu.
28
Energetika u drvnoj industriji
Slika 4.12: Shema uređaja za loženje prašine postavljenog na sušari za iverje
1. 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 drvne
prašine; 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). Potrebnu
energiju 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 za
paljenje gorionika i održavanje plamena. Vazduh potreban za sagorevanje doprema se uz pomoć
ventilatora (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 otprema
kroz 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 previše
sitnog goriva (slika 8.13). Prednost ovakvog ložišta u odnosu, recimo, na ložišta sa donjom
propulzijom sa koritom, leži u automatskom uklanjanju pepela, pomoću pužaste rešetke, koja se obrće
u celom prostoru za loženje.
Slika 4.13: Shema loženja pužastom rešetkom:
1. doprema piljevine, 2. puž rešetke, 3. odvođenje pepela.
Energetika u drvnoj industriji
29
Vazduh za sagorevanje se uduvava u prostor za loženje vratilom puža i iznutra izdubljenim krilcima
puža (nije reč o spirali puža). Ovim se postiže dobro mešanje mešavine gorivog gasa i vazduha za
loženje i ujedno se obezbeđuje hlađenje puža. Loženje pužastom rešetkom je nepodesno za materijale
neujednačene vlažnosti, pošto se puž - rešetka može postaviti optimalno samo za neki određeni
dijapazon vlažnosti i dimenzije drvnog otpatka (piljevina, iverje).
4.5.6.
Jamsko loženje
Jamsko loženje sa sagorevanjem goriva odozdo omogućava, pri pravilnoj koncepciji i izvedbi
spaljivanje komadnih drvnih otpadaka , na način kako to zahteva zaštita životne sredine. U jami za
punjenje, koja se puni preko preklopne ustave, odvija se gasifikacija. Na donjem kraju jame se nalazi
zona 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 svih
gasova u zonu gorenja i tu se mešaju sa kiseonikom, koji struji kroz rešetku. Problematična je
regulacija pri malim / niskim rasterećenjima.
Prednost jamskog loženja leži u uštedama jer nije potrebno usitnjavanje krupnih otpadaka. Za male
kapacitete (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 kroz
kanal (3). Sagorevanje u ložištu se obezbeđuje dovođenjem primarnog vazduha. Dotok vazduha se
može regulisati klapnom (5). ^išćenje ložišta se vrši pomeranjem rešetke (7). Pomeranje rešetke se vrši
polugom (4). Pepeo iz ložišta pada u pepeljaru (8). Za sagorevanje volatila dovodi se dopunska
količina vazduha kroz otvor (9). Za paljenje kotla i održavanje minimalnog režima koristi se prirodni
gas (11). Produkti sagorevanja predaju toplotu radnom telu u izmenjivaču toplote (14). Promaja u kotlu
se reguliše uz pomoć preklopnika (13), kojim se otvara i zatvara direktna veza sa dimnjakom.
30
Energetika u drvnoj industriji
Slika 4.15: Kotao sa sagorevanjem goriva odozdo
1. poklopac jame, 2. jama, 3. kanal karbonizacije, 4. poluga za pokretanje rešetke, 5. preklop -klapna
za dovod primarnog vazduha, 6. klizna rešetka, 7. pokretna rešetka, 8. komora za pepeo, 9. mešač gasa
i 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 plameno
cevni kotlovi, valjanih cevi, sa veoma slabim stepenom iskorišćavanja dobijene toplote gorenjem od
svega 50 do 60%. Nizak stepen korisnosti je posledica visoke temperature produkata sagorevanja (od
300 do 400C) i velikog procenta kiseonika u dimnim gasovima. Kotao prikazan na slici 4.16 sastoji se
od ložišta (1) i plamenih cevi (2) koje prolaze kroz vodeni prostor (3). Dimni gasovi u atmosferu
odlaze kroz dimljak (4). Mada su još i danas takvi kotlovi u radu, ipak se poslednjih decenija osetno
razvila tehnika u korist efektivnijeg rada postrojenja.
Slika 4.16: Jednostrujni plamenocevni kotao
1. ložište, 2. plamene cevi, 3. vodeni prostor, 4. dimnjak
Energetika u drvnoj industriji
4.6.2.
31
Trostrujni dimnocevni kotao
Trostrujni dimnocevni kotao iskorišćava toplotu dimnih gasova optimalno, pošto gasovi prostruje tri
puta kroz kotao na putu do dimnjaka. Prva struja prolazi kroz cev kao što je plamena cev velikog
prečnika (preko 500 mm), dok one druge dve struje, koje slede, prolaze kroz znatno uže cevi, oko kojih
se nalazi voda i čiji je prečnik oko 80 mm (slika 4.17).
Karakteristično za ovu vrstu kotlova predstavlja prednja i zadnja komora za skretanje dimnih
gasova i dobra pristupačnost prilikom čišćenja (postoje vrata na komorama za skretanje i kroz koja se
čiste cevi dugačkim četkama).
Slika 4.17: Trostrujni dimnocevni kotao
Trostrujni kotlovi se isporučuju kao kotlovi niskog pritiska (toplovodni kotlovi) i kao parni
kotlovi visokog pritiska. Granica korišćenog pritiska kod trostrujnog kotla se kreće od 30 do 32
bara. Ovaj tip se najčešće koristi u drvnoj industriji, jer je robustan i ekonomičan.Njegovu prednost
predstavlja velika zapremina vode i samim tim relativna neosetljivost (stabilnost) u odnosu na
oscilacije 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 poprečnom
presek
Energetika u drvnoj industriji
32
4.6.3.
Trostrujni vodocevni kotao
Kod trostrujnog vodocevnog kotla, koji se koristi za niske pritiske i za male kapacitete, voda se
nalazi u cevima, a dimni gasovi struje okolo cevi (slika 4.18). Ovaj tip kotla je veoma kompaktan sa
integrisanim ložištem i pogodan je za montažu u malim prostorima. Mana mu je otežano čišćenje
izmenjivača toplote.
4.6.4.
Vodocevni kotao
Jedna druga varijanta kotlova, koja se često koristi u drvnoj industriji je klasični vodocevni kotao sa
vertikalno 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 potrebni
pritisci preko 30 bara, a loži se drvima. Bitni nedostatak, u odnosu na trostrujni kotao, su visoke cene i
osetljivost prema većim oscilacijama opterećenja, što je posledica relativno malog sadržaja vode u
sistemu.
Slika 4.19: Vodocevni kotao u kompaktnoj
izradi
4.6.5.
Kotlovi sa termo uljem
Termo ulje, kao toplotni medij, je našlo široku primenu i u drvnoj industriji. Jedan od razloga je
visoka tačka ključanja (preko 350 C). Koristi se za zagrevanje presa u proizvodnji ploča iverica .
Slika 4.20: Kotao sa termo uljem montiran u pogonu
drvne industrije
Energetika u drvnoj industriji
33
4.7. Uređaji za prečišćavanje dimnih gasova
Nove oštrije odredbe zaštite životne sredine zahtevaju uvođenje, kod mnogih postojećih i svih
novih postrojenja, koji rade sa drvetom kao gorivom, odgovarajućih uređaja za prečišćavanje
dimnih gasova.
Uređaje za prečišćavanje možemo podeliti prema funkciji i prema konstrukciji. Prema funkciji
razlikujemo prečistače za redukciju količine prašine u dimnim gasovima, uređaje za dehloridizaciju
i 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 električne
energije;
 elektrofilteri - sastoje se iz brojnih tzv. iskrajućih elektroda pod visokim naponom i uzemljenih
kondenzatorskih elektroda (elektrolitskih elektroda). ^estice prašine se prilikom ulaska u filter
naelektrišu i skreću prema omotu separatora; sa ovim filterima se postižu zadate vrednosti od
50 mg prašine u m3 dimnih gasova; troškovi za investicije su nešto viši nego što su kod
tekstilnih filtera, ali su zato troškovi eksploatacije, po pravilu niži;
 šljunčani filteri - rade na principu elektrostatičkog naboja. ^estice prašine u dimnim gasovima se
prethodno negativno naelektrišu i nakon toga propuštaju kroz sloj šljunka sa pozitivnim
električnim nabojem; prašina se taloži po šljunku; šljunak se sa nataloženom prašinom
kontinuirano odvodi iz filtera, prečišćava i očišćen vraća u korito filtera. Prema podacima
proizvođača ostatak prašine u prečišćenom gasu iznosi ispod 20 mg/Nm 3.
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 u
dimnim gasovima iznosi 30 mg/m 3. 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. To
je moguće postići separatnim odsisavanjem PVC- ostataka ili njihovim odgovarajućim uklanjanjem.
Sekundarne mere treba realizovati samo onda kada nije moguće, ili je samo delimično moguće
izvesti 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 sagorevanja
sve dok se u njima loži piljevina masivnog drveta. Ukoliko se u ložištu sagoreva iverje iz prerade
ploča 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 pokazuju
da se kod izvedenih proba sa problematičnim gorivima ne prekoračuju vrednosti od oko 300
mg/m3, ukoliko temperatura prostora gorenja ne prelazi mnogo preko 1000C. Pouzdano
ograničavanje ove vrednosti se postiže naknadnim hlađenjem prostora sagorevanja i / ili vraćanjem
dimnih gasova u ložište.
Energetika u drvnoj industriji
34
4.8.
Dimnjaci
Politika visokih dimnjaka, princip ravnomernog raspoređivanja štetnih materija, koje nastaju pri
sagorevanju, davala je industrijskim preduzećima drvne industrije obeležje u vidu i do 100 m
visokih zidanih dimnjaka. Savremeni pristup rešavanju ovih problema je drugačiji. Bolje je
smanjiti koncentraciju štetnih materija u dimnim gasovima pre izlaska u atmosferu u kom slučaju
dimnjaci i ne moraju biti tako visoki.
Strana iskustva govore da propisane granične vrednosti emisija, uz korišćenje postrojenja za
prečišćavanje visoke efikasnosti, zahtevaju dimnjake visine od 20 do 30 m. Ovo omogućava
korišćenje mnogo jeftinijih slobodno stojećih čeličnih dimnjaka.
Slika 4.21: Shema upravljanja procesom za kotao ložen iverjem i piljevinom
.
Energetika u drvnoj industriji
4.9.
35
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 odlaže
na komunalne deponije. Problemi se mogu javiti usled podizanja prašine prilikom pražnjenja
kontejnera 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 rada
svih kotlova, pa i onih koja se lože drvnim otpatkom. Rukovalac kotla nije u stanju da manuelno
kontroliše brojne faktore koji utiču na pravilno sagorevanje. Dosadašnji pokušaji sa modernom
tehnikom upravljanja procesom, ukazuju da se kotlovska postrojenja mogu voditi ekonomičnije i uz
bolju zaštitu životne sredine. Može se očekivati, da će se automatizacijom procesa upravljanja
kotlovskim postrojenjem (slika 4.21) kod novih investicija uticati na smanjenje troškova nabavke za
mehanička postrojenja.
Download

Šumarski fakultet Beograd ENERGETIKA U DRVNOJ INDUSTRIJI