producerea si procesare biomasa din masa lemnoasa

PRODUCEREA SI PROCESAREA BIOMASEI 

SOLIDE DIN CULTURI LEMNOASE

Categorii de culturi lemnoase

• Culturi energetice lemnoase cu perioadă de vegetaţie scurtă

• Culturi forestiere

Culturi energetice lemnoase cu perioadă de vegetaţie scurtă

• Plopul energetic 

• Salcia energetica sau salix 

Plopul energetic

Plopul energetic ­ caracteristici • Plopul energetic se poate cultiva pe suprafete intinse prin 

butaşi (de cca. 20 cm), nuiele (1 – 1,5m) sau butaşi înrădăcinaţi de un an (1 ­2m) 10­ 20 cm introduşi cu fermitate în pământ

• Toamna după desfrunzire până la îngheţ (oct. – dec) • Primăvara după perioada de îngheţ (febr./ martie) până la 

scoatere (aprilie/mai) 

• Distanta de plantare a  plopilor se face pe un rând sau pe doua rânduri (40­ 80 într­un rând, între ele cu spaţii de deplasare (2,5 – 3m), cu un necesar de 5.000 – 14.000 bucatati/ha 

• Nu sunt pretenţioase în ceea ce priveşte pământul şi condiţiile climatice. Pământul supus cultivarii cu plop energetic trebuie pregătit pentru a avea o structură fină, 

Plopul energetic ­ caracteristici

• Recolta: 10 – 15 tone  materie uscată­ha/an;

• Prima recoltă la plop se face de regulă după cel de­al şaselea an, după aceea tot la cinci ani se recoltează 

Plantarea plopului

Combina autopropulsată de recoltat plop si salcie

t r e e   p o s i t i o n i n g  f r a m e

t i n e   w h e e l s

s i d e   a u g e r s a w   d i s c c u t t i n g   r o l l e r s

Ramă cu 3 poziţii

Tambur de tăiere

Roată mică

Fierăstrău disc

Melc lateral

Salcia energetică sau salix 

Salcia energetică salix viminalis­caracteristici

• Varianta nobila a rachitei, este o specie de salcie cultivată (modificată genetic) în vederea utilizării în scopuri energetice;

• are un ritm de crestere foarte accelerat (in timpul verii poate creste si 3 cm/zi) ; 

• cultura de salcie poate fi recoltată anual; • Salcia se poate cultiva si este recomandat pe 

terenuri mlastinoase ;

• Recoltarea se face în timpul pauzei vegetale, după căderea frunzelor, în lunile noiembrie­martie 

Salcia energetică salix viminalis­caracteristici

• Are o putere energetica de (4900 kcal/kg); • Costuri de productie foarte mici, plantarea 

unui hectar de teren cu salcie energetica costa aproximativ 1700 euro;

• are o durata de exploatare de 25­30 de ani; •  Productia medie la hectar este de 30­40 tone, 

ajungind chiar pana la 60 de tone in conditii de irigare sau a unor ani ploiosi. 

Plantarea salciei

Plantarea salciei se face în teren prlucrat, primăvara

Intreţinerea salcieiAplicarea de îngrăşăminte Kg/ha

N P KIn anul plantării ­ 0 ­ 30 80­130An 1 de producţie 45­60An 2 de producţie 100­150An 3 de producţie 90­120An 1 după recolta 60­80 0­30 80­160An 2 după recolta 90­110 An 3 după recolta 60­80

Recoltarea salcieiSe face în perioada de iarnă, când frunzele sunt căzute

Procesarea biomasei lemnoase din culturi forestiere

Biomasa din lemn

• Lemne de foc• Reziduuri de lemne rezultate de la 

intreţinerea pădurii• Reziduuri de la procesarea industrială a 

lemnului• Deseuri urbane din lemn

Producţii de biomasă lemnoasă

• In Romania­ 6 milioane de hectare, de padure, din care:­ Foioase ( fag, stejar), aprox. 2 milio. ha,­ Conifere (brad, molid, pin), aprox. 3 milio. ha

• avand o crestere medie de 5 metri cubi pe an pe hectar

• productia anuala de lemn este de circa 30 de milioane de metri cubi.

• Un hectar produce un volum de apeoximativ 116 m3

Rata de creştere a biomasei lemnoase

  average value  spectrum   in m3/ha a Broad­leafed tree     

oak  3,7  3,5­5,2 beech  5,4  4,4­6,6 

Conifer     spruce  8,2  6,9­9,4 fir  7,9  6,2­14,1 pine  8,7  4,0­6,4 

Valori medii limite

foioasestejarfag

coniferemolidbrad

pin

Reziduuri lemnoase

• De la tăieri de defrişare se recuperează – 20...60%

• Coaja de copac ca reziduu se recuperează – 8...12%

• Reziduuri de la întreţinerea/curăţirea pădurii tinere  0,3...0,4%

RECOLTAREA, PROCESAREA, MANIPULAREA şi STOCAREA BIOMASEI LEMNOASE

• Aceste Procese sunt funcţie de felulul lemnului:­ lemne de foc;­ reziduuri forestiere;­ reziduuri urbane

RECOLTAREA, PROCESAREA, MANIPULAREA şi STOCAREA BIOMASEI LEMNOASE

• Există diferenţe semnificative in tehnologie in functie de sursa materialului lemnos:

• Lemn de foc −        Pădure destinată recoltării pentru lemn de foc −        Lemn de foc din reziduuri forestiere 

­        Formarea buştenilor şi aşchii de lemn

• Reziduuri din procesarea lemnului

• Diferite forme, in special coaje, rumeguş şi căzături

• Deşeuri  urbane de lemn 

• Forme foarte diferite, este necesarăm procesarea lor

RECOLTAREA

• Recoltarea totală ­ cu utilaje de mare capacitate şi specializate

• Recoltarea selectivă – cu dispozitive de capacitate redusă

T r u n k   l e n g t h   m e a s u r i n gr o l l e r

A u t o m a t i c   s a w

C r a n   f r a m e   ­   c o n n e c t i o n  t o   t h e   b a s i c   v e h i c l e

K i p p ­ P u n k t

T r u n k   r o l l e r s   h o l d i n g   a n d  m o v i n g

4   p a i r   o f   m o v a b l e   b r a n c hs t r i p e r s

1

2

3

4

5

6

7

1

2

3

3

4

5

55

6

5

7

S t a b l e   b r a n c h   c u t t e r

Dispozitiv special de tăiere montat pe braţul unei graifer

Vedere de ansamblu a tractorului cu dispozitiv graifer si tăietor

• Pregătirea pentru lemne de foc –tehnologia clasică de ardere/combustie

• Transformarea în aschii­mărunţirea/tocarea

• Transformarea în rumeguş• Transformarea în brichete şi pelete

Procesarea lemnului

h y d r a u l i c   c y l i n d e r

s w i n g   l i f t

s p l i t   c r o s s

h y d r a u l i c   c y l i n d e r

w e d g e   s p l i t e r

f o o t i n g   p l a t e

t w o   h a n d s  o p e r a t i n g   l e v e r s

t r a c t o r   h i t c hp o i n t

s p i r a l   c o n e

s e c u r i t y  f r a m e

H o r i z o n t a l   w e d g e   s p l i t e r   w i t h   l o g s   s w i n g e r

S p i r a l   c o n e   l o g   s p l i t e r

V e r t i c a l   w e d g e   s p l i t e r

Dispozitiv pentru crăpat lemne

Despicător cu con spiralat

Despicător cu pană verticală

Despicător cu pană orizontal şi alimentare cu transportor

Cadru protecţie

Mec. Suspend. tractor

Con spiralat

Cilindru hidraulic

Cilindru hidraulicPană în cruce

alimentator

Cadru de manevrare Pană despicare

Platou aşezare bustean

Fig. 11 Typical storage of short logs Metodă clasică de stocare a bucăţilor scurte de lemn

Transformarea în aşchii/mărunţirea biomasei lemnoase

• Mărunţirea biomasei lemnoase uşurează transportul, manipularea, stocarea şi alimentarea sistemelor de combustie

• Se pot toca toate categoriile de biomasă lemnoasă respectiv, reziduurile forestiere (grengi, bucăţi de lemne refuz etc.) şi trunchiuri de copaci

Transformarea reziduurilor forestiere în aşchii/tocătură, direct în pădure

Coroană copac Trunchi de copac crengi

Grămadă de crengi

Alee de trafic

Drum forest.

Maşină autopropulsată pentru adunat şi tocat reziduurile

Fluxul realizării aşchiilor/tocării din lemn intreg

o p e r a t i o n     p e r i o d w o o d   s t a n d s t o c k s   r o a d f o r e s t   t o a d s o l i d   r o a d y a r d c o s t u m e r

          t h i n i n g /            f e l l i n g

g r o u p i n g   o r    s t o c k i n g

          a l t e r n a t i v e            c h o p p i n g                g r i n d i n g                ( f r e s h )

i n t e r m e d i a t e        s t o r a g e

        c h o p p i n g            g r i n d i n g    ( s u m m e r   d r y )

v e n t i l a t e d    s t o r a g e

s e l l i n g

w e t   c h i p s

f r e s h   c h i p s

s u m m e r   d r y   c h i p s

s t a c k s

              o w n   u s e

until

 use

 as 

a fu

el   

late

sum

mer

until

 late

sum

mer

( w   =   2 5   ­   4 0   % )

( w   =   4 5   ­   5 5   % )

( w   =   4 5   ­   5 5   % )

operaţia

tăiere

Aranjarea­stocarea

Măcinare,

Mărunţire 

Stocare intermed.

Tocare uscată, vara

Ventilare,

depozitare

Vânzare,utilizare

grămadă Alee dep. Drum forest. Drum solid Gazon traficabil consum

Aşchii umede

Aşchii verzi

Aşchii uscate vara

Aşchii uscate

Iarna

Vara târziu

Până

La

Utilizare

stocare

Dispozitive de tocare/mărunţire

• Cu cuţite montate pe disc• Cu cuţite montate pe tambur/cilindru• Mori cu ciocane• Dispozitive cu cuţite montate pe elicele 

unui melc conic

Principiul de tăiere şi dispozitivul de evacuare a aşchiilor prevăzut cu palete de mărunţire suplimentară

o u t l e t   t u b e

r e c u t t i n g   r i b s

p a d d l e s

R e a r   v i e wC u t t i n g   p r i n c i p l e

m o w i n g   d i r e c t i o n

k n i f ed i s c   w i t h   k n i f e s

s t a b l e   f e e d i n g   r o l l e r c o u n t e r

Principiul de tăiere Vedere laterală

Valţ de antrenare

Direcţia de mişcare

cuţit

Disc cu cuţite

Tub de evacuare

Valţ de alim. fixContra cuţit

palete

Bare de tăiere suplim/mărunţire

Schema disp. de tăiat aşchii tip disc cu cuţite radiale

Paleta ventilatorrului

    cuţit

Bară mărunţire

Arborele discului

Trunchi copac

Contra cuţit

Două tipuri de sisteme de tocare a reziduurilor de biomasă

Tocător tip tambur cu cuţiteEvacuare tocătură

Moară cu ciocane

Intrare biomasă

Clasificarea aşchiilor

• Aşchiile se grupează după dimensiuni în funcţie de procesare

• Există, în unele ţări, standarde pentru dimensiunile aşchiilor

ClasaDomeniu de mărime   

Fracţiuni admise (%)

FineGrosiere

Extragrosiere

Foarte Lungi 20* > 200 mm    lungime    < 0,5 < 1,5 < 1,5

Lungi 10 100­200 mm lungime < 3 < 6 < 6

Dim. Foarte mari > 63 mm 0 < 3 * *

Dimens. Extra mari

> 45 and < 63 mm < 2 < 15 * *

Mari > 16 and < 45 mm < 60 no req. * *

Medii > 8 and < 16 mm no req. no req. no req.

Mici > 3 and < 8 mm < 35 < 25 < 8

Fine < 3 mm < 10 < 8 < 4

Standard Danez pentru clasificarea mărimii/lungimii tocăturii

­ 

­­ ­

d r i v e

s m a l l   p a r t i c l e s

o v e r   s i z e   p a r t i c l e s

d r i v e   c h a i n

s i e v e   p l a t e s

S i d e   v i e w

P l a n   v i e w

Sistem de clasificare aşchii tip transportor plan

Vedere laterală

Site planemotor

Vedere plană

Particule mici

Particule mari, refuzate

Lanţ de antrenare

Sistem tip cilindru, pentru clasificarea tocăturii/aşchiilor

M a t e r i a l  i n l e t

α

H o p p e r s

Intrarea material

Buncăre colectoare

Manipularea şi Stocarea aşchiilor/tocăturii

• Umiditatea influenţează foarte mult stocarea (W peste 30%­pericol autoaprindere)

• Se recomandă a se aduce la uiditatea optimă (sub 20%)

• Stocarea umedă duce la creşterea temperaturii, respectiv degradarea aşchiilor

• Costuri ridicate cu manipularea şi stocarea• Se impune un management adecvat!

Stocarea, manipularea şi încărcarea aşchiilor

Corelaţia între timpul de stocare, umiditatea iniţială şi temperatură 

0                     5                 1 0                 1 5               2 0                 2 5               3 0S t o r a g e   t i m e ,   d a y s

8 0

6 0

4 0

2 0

0

Tem

pera

ture

, °C

4 0 % 3 5 %

3 0 % 2 5 %

Timpul de stocare, în zile

Stocarea umedă – creşte temperatura – se evaporă apa – apar bacterii

Procesarea  sub formă de baloţi – pentru reziduuri tip crengi, frunze

Procesarea lemnului prin presare

• Peleti şi brichete

• Sunt utilizate în special pentru uz domestic şi centrale de putere mică

• Au densitate volumică şi energetică ridicate (de 3­4 ori mai mare ca aşchiile de lemn), dimensiuni reduse,îmbunătăţind transportul, stocarea şi combustia

• Peletii şi brichetele sunt obţinute din rumeguş sau tocătură măruntă de lemn, prin presare cu o presiune foarte mare, când lignina se înmoaie şi leagă materialul împreună.

•  Sunt curate, se pot alimenta uşor în centrale si chiar automatiza 

PELETII•  Peletii sunt produsi printr­o macinare mecanica 

a lemnului si presarea acestuia.• Este astazi sursa de energie cu cel mai mare 

ritm de crestere pe piata. • Continutul caloric al peletilor poate varia intre 

3500 si 4000 Kcal/Kg. • Cu aproximativ 1Kg de peleti se obtine aceeasi 

putere data de 2,5 Kg de motorina.

Caracteristicile peleţilor

•  Dimensiuni: D= 6­8 mm; L= 10­ 20 mm• Umiditatea W= 6­10%• Conţinut de energie 4,7...4,9 MWh/tonă• Preţ: 160­200 Euro/tonă• Acum pretul peletilor este cuprins intre 50 

bani si 1,2 lei / Kg. 

Caracteristicile brichetelor din biomasă

• Dimensiuni: D=50­100mm; L=60­150 sau 60x90x120 mm

• Umiditatea: W=8­10%• Conţinut de energie: 4,6­4,9 MWh/tonăPreţ: 145­180 Euro/tonă

Procesarea peletilor şi brichetelor

• Cu prese cu acţionare mecanică, cu excentric;

• Cu prese cu acţionare hidraulică

Schema brichetării cu presă mecanică cu piston

Buncăr de alim.

Dispozitiv de alimentare

volant

excentric

Canal de presare

zonă de răcire

brichete

Canal reglabil

Schema unei maşini de presat brichete cu alimentare forţată

Alimentare forţată

Melc de alimentare cu presare

Canal de presare/formare

Reglarea presiunii

Procesarea peletilor

• Se folosesc de obicei matriţe cu găuri multiple, cu dimensiunile orificiilor egale cu ale peletelor (d=6­8 mm), şi lungime =10­20mm; 

• Dimensiunile tocăturii sun mici, la limita inferioară de standardizare;

• Se poate adăuga un liant pentru fixare (amidon) sau fără

Maşină de peletat cu role de presare şi matriţă orizontală

Role de presare

alimentare

carcasă

Matriţă fixă plană

pelete

Schema unei maşini de presat cu două matriţe şi canale de presare/formare rectangulare

c u t t e rh e a t i n g   c i r ­c u l a r   f l o w

h o l l o w   r o l l e r   1

p r e s s   w e d g ep r e s s   l i g a m e n t

p r e s s   c h a n n e lp r e s s e d   m a t e r i a l

f o r m s   o f   p r e s s e dm a t e r i a l

p r e s s e d   m a t e r i a l

h o l l o w   r o l l e r   2

f e e d i n g   a n d   p r ep r e s s i n g

Cuţit de fragmentat

Orificii de răcire

Canale presare 1

Canale presare  2

Material presatForme de material presat

Alimentare şi presare

Pană de presare

Material presat

Canal de presare

Pene de presare

Construcţia sistemelor de alimentare/transportare/manipulare • Transportoare melcate cu jgheab 

semicilindric• Transportoare cu melc şi jgheab cilindric• Transportoare cu melc şi jgheab cilindric 

flexibil• Transportoare oscilante• Transportoare cu lanţ şi palete• Transportoare cu bandă

Transportoare melcate cu jgheab semicilindric

Design  Feature, application d r i v e

T r o u g h   t y p e   a u g e r   c o n v e y o r

„U“ form cross section trough type of auger feeder with plane, removable cover   for horizontal and slight slope straight feeding   applicable for both fine and gross homogenous bulk materials (without oversize particles) 

schemamotor

Jgheab semicilindric

Jgheb în formă de U, cu capac demontabil

Pentru alimentare orizontală sau cu pantă mică

Se pot transporta materiale fine si grosiere omogene, fără bucăţi de materiale mari

Tab. 22 cont.

Design  Feature, application Tube type 

same design with tube housing, cleaning by reverse rotation,  for horizontal or slight sloped conveying  applicable for dry, loose materials (pellets, grains) 

design of feeding coil as shaft less spiral (core less auger)  for curve feeding paths  for dry, loose materials (pellets, grains) 

Schema de principiu                                                Aplicaţii

Tip jgheab cilindricMotor electric intrare

ieşire

Transportor flexibil

Intrare suprasarcină

ieşire

Posibilitate de curăţare prin schimbare sens rotatie

Pentru transport orizontal sau uşor în pantă

Se recomandă pentru materiale uscate – peleţi sau cereale

Pentru transportul materialelor granulare (peleţi sau cereale boabe) uscate

Pentru transport în spaţii curbate

Melcul este realizat din segmente elicoidale de tablă

Motor electric

Tab. 23 Design and application of conveyors (auger conveyors excluded, (Kaltschmitt, Hartmann, 2001)

Design  Feature, application 

for horizontal and high slope conveying  silo unloader and delivery conveyor  for all bulk materials  low energy input  

d r i v e

o s c i l l a t i n g   a r m

O s c i l l a t i n g   c o n v e y o r

only for horizontal straight transport  possible combination with sieves for separation of fine material  for all bulk materials 

Transportoare cu elemene oscilante

    Schema constructivă                                                  Aplicaţii

Pentru transport orizontal şi în pantă mare

Pentru încărcarea în silosuri

Pentru orice categorie de material de volum în vrac

Consum scăzut de energie

Numai pentru transport pe orizontală

Se poate combina cu site pentru separarea materialelor fine

Pentru toate materialele de volum în vrac

motorBraţ oscilant

Jgheabul oscilan

Tab. 23 cont.

Design  Feature, application 

c h a i n

p a d d l e  

only for horizontal transport  for different hoppers type  straight and curve transport lines  for loos batch material (pellets, cereal and rape grains) 

for horizontal or (with profiled band) slight slope straight transport lines  for all batch materials  low power 

       Schema de principiu                                                    AplicaţiiTransportor cu lanţ

lanţ

palete

Transportor cu bandă

ieşire

Motor şi disp. De intindere

Numai pentru transport orizontal

Pentru diferie tipuri de jgheaburi

Transport în linie şi curbat

Pentru materiale granulare (peleti, seminţe )

Pentru transport orizontal şi în pantă uşoară în linie dreaptă, cu bandă profilată

Pentru orice materal în frac

Consum scăzut de putere

Tab. 23 cont.

Design  Feature, application 

b e l t

c u p

C u p   e l e v a t o r

only vertical transport  for loss batch material  Version with chains:  instead of band chain segments connected with rubber elements 

horizontal or vertical transport  also curve sections  flexible structure  for dry material (pellets, fine chopped material, saw­dust, grains, loss straw)  high capacity and energy requirement  risk of dust generation 

Schema de principiu                                                  Aplicaţii

Elevator cu cupe

curea

Evac.aer

Evac.

material

ciclon

Intrare coş

Dispoz, măsurar

Transport numai pe verticală

Pentru material granular în vrac

Există şi versiune cu lanţ

Sau elemente de bandă de cauciuc

Transport orizontal sau vertical

Transport şi curbal

Structură flexibilă

Pentru materiale uscate şi fine(pelete, rumeguş, aşchii)

Capacitate mare de transport şi consum ridicat de energie

Praful generează riscuri

cupe

Transportor pneumatic

Sisteme de descărcare a materialelor din silosuri şi buncăre

Cu melc rotitorCu melc şi sistem de agitare cu palete elastice

Descărcare  la partea inferioarăDescărcare cu melc conic