К ВОПРОСУ О ПОЛУЧЕНИИ ДРЕВЕСНОГО УГЛЯ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ ГОРЕЛЬНИКОВ - Студенческий научный форум

V Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2013

К ВОПРОСУ О ПОЛУЧЕНИИ ДРЕВЕСНОГО УГЛЯ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ ГОРЕЛЬНИКОВ

Халимов Е.В., Камешков Д.А., Юрьев Ю.Л.
 Комментарии
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Огромный ущерб лесному хозяйству во всех странах мира наносят лесные пожары. Ежегодно в России возникает 17...36 тыс. лесных пожаров, огонь охватывает в среднем около 1 млн. га лесных площадей. Площадь лесов в России, пострадавших от природных пожаров, в 2012 году составила свыше 1,5 миллиона гектаров, что на 15% выше показателя предыдущего года.

Актуальность темы обусловлена тем, что лесные пожары наносят большой ущерб экосистеме страны, увеличивают площадь непродуцирующих земель и снижают потенциальную возможность их использования.

Характер воздействия огня на лесные насаждения различен. После пожаров в лесу образуются гари и горельники. К гарям относят категории земель лесного фонда, представляющие собой участки лесных земель, на которых насаждения погибли в результате пожара. Горельниками являются поврежденные пожаром лесные участки, на которых насаждения погибли частично, находящиеся в одном типе условий местопроизрастания, характеризующиеся примерно одинаковой степенью повреждения и состояния насаждений.

Еловый древостой на этих горельниках очень быстро отмирает. После низовых пожаров, даже незначительной силы, еловые насаждения отмирают практически уже через год. Распад сосняков после низового пожара происходит медленнее. Лишь в сильно ослабленных огнем сосняках отпад через год составляет 70...80 % запаса и более.

Различают горельники валежные и сухостойные. В сухостойных горельниках заготовка древесины должна быть проведена в течение 5...6 лет в ельниках и 6...8 лет в сосняках, в противном случае происходит резкое снижение защитных свойств деревьев − древесина теряет свои качества и интенсивно заселяется энтомовредителями (короедом еловым и сосновым, усачом и т. п.) и повреждается грибами (грибы вызывающие смешанную и сердцевидную гниль сразу обесценивают древесину). В валежных же горельниках заготовку необходимо производить в течение не более трех лет. На валежных деревьях уже через два года гниль распространена по всей длине ствола, на сухостое  не выше 1,5…5 м.

Исследования показали, что у сухостойных деревьев сосны и ели в горельниках 1…7-летней давности физико-механические свойства древесины (объемный вес, сопротивление сжатию вдоль волокон, твердость) отличаются незначительно от показателей этих свойств у неповрежденных древостоев в тех же типах леса. Это свидетельствует о том, что деловые качества древесина в горельниках утрачивает гораздо быстрее, чем физико-механические свойства, вследствие развития гнили, трещин, синевы, повреждений насекомыми. Наиболее заметно снижаются показатели твердости, что наблюдается преимущественно в местах поражения грибами-разрушителями, особенно начиная со второй стадии.

Переход всех деловых сортиментов в дрова наступает для отмершей сосны через 7…8 лет, а для ели - через 5…6 лет после пожара. На валежных горельниках уже через два года после пожара большая часть деловой древесины ели переходит в дрова, а через 7 лет значительная часть деревьев становится непригодной даже на дрова. Особенно быстро разрушается валежная береза: через 3…4 года древесина ее почти полностью истлевает. В валежных горельниках, исходя из этого, заготовка древесины, даже дровяной, должна быть произведена в течение не более трех лет после пожаров. В сухостойных горельниках этот срок может быть увеличен: в ельниках до 5…6 лет, в сосняках-до 6…8 лет.

Одним из перспективных путей использования горелой древесины является, по нашему мнению, получение из нее древесного угля. Древесный уголь является традиционным продуктом пиролиза древесины, в мире производится около 40 млн. тонн древесного угля в год. Древесный уголь находит широкое применение в самых различных сферах. Производство угля для бытовых целей в последние годы сильно возросло и имеет тенденцию к дальнейшему росту.

По своей структуре древесный уголь относится к углеродным нанопористым материалам. На его основе получают модифицированные угли, имеющие высокие сорбционные и ионообменные характеристики.

Несмотря на широкую популярность, в России до недавнего времени рост объемов производства древесного угля сдерживался экологической опасностью технологии. Экологические проблемы производства древесного угля связаны с выделением вредных веществ в атмосферу. В процессе его получения основная часть древесины образует парогазовую смесь (ПГС), которая представляет собой дисперсную систему, состоящую из паровой фазы (водяной пар, газы пиролиза, пары органических веществ – эфиров, альдегидов, кетонов, спиртов, углеводородов, кислот и летучих с паром фенолов) и капельной фазы («смоляной туман» – кислоты, фенолы, нейтральные вещества). Выход и состав ПГС зависит в основном от породы древесины и конечной температуры пиролиза.

В настоящее время в России разработаны технологии, где предусмотрено эффективное сжигание всей образующейся ПГС. При сжигании ПГС в этих установках не возникает трудностей, поскольку новые технологии пиролиза предусматривают внешний подвод тепла. При этом газы пиролиза не разбавляются транзитным теплоносителем, что обуславливает высокую теплотворную способность образующейся ПГС. Тепло, выделяющееся от сжигания ПГС, может быть эффективно использовано для проведения процессов сушки и пиролиза древесины.

Лес, пострадавший от пожара, стремительно утрачивает свои ценовые качества и в большинстве случаев довольно редко находит дальнейшее применение. Продолжительность сохранения товарных свойств древесины зависит от ее породы, положения дерева (валежное или стоячее), типа леса и вида пожара, которому был подвержен древостой. Опираясь на сказанное выше, можно сделать вывод о возможности последующего использования горелой древесины, при условии, что её заготовка с горельников будет произведена в кратчайшие сроки. Считаем актуальным проведение исследований в направлении получения древесного угля из древесины горельников.

Просмотров работы: 1650