Склады межсезонного хранения мелких древесных отходов должны предусматривать объемы хранимого материала, ис­числяющиеся тысячами, а в некоторых случаях десятками ты­сяч насыпных кубометров. Естественно, что при столь больших объемах хранения строительство закрытых складов потребует огромных капитальных затрат, которые могут существенно снизить экономическую эффективность строительства и внед­рения складов межсезонного хранения. В связи с этим меж­сезонное хранение древесных отходов должно осуществляться в открытых складах при минимальных расходах на их строи­тельство с использованием большого опыта, накопленного в этой области на целлюлозно-бумажных предприятиях по хранению технологической щепы.

Хранение технологической щепы в больших кучах на от­крытом воздухе стали впервые широко применять в 30-х го­дах в связи с широким использованием для производства цел­люлозы и бумаги отходов лесопиления и деревообработки. Этот способ хранения щепы позволяет снизить производствен­ные затраты на лесных биржах целлюлозно-бумажных пред­приятий и получает в настоящее время все более широкое распространение при производстве технологической щепы в лесопромышленных предприятиях.

Хранение древесной щепы на открытом воздухе в больших кучах, приводит к возникновению внутри их объема совер­шенно новых условий, в корне отличающихся от условий хра­нения различного рода круглых сортиментов древесины и круп­ных кусковых отходов.

Подобно другим растительным материалам (углю, торфу, сену, зерну и т. п.) большие массы древесной щепы, сложен­ной в кучи, обладают способностью к самопроизвольному на­греванию. Как установлено, для растительных материалов спонтанное нагревание их при хранении в больших кучах яв­ляется результатом жизнедеятельности бактерий и грибков.

Нагревание мелкой древесины в кучах, по-видимому, также обусловлено деятельностью грибков и микроорганизмов, во всяком случае в самом начале процесса разогрева. Общеиз­вестно, что такие материалы, как зерно и сено, разогреваются в кучах только в том случае, если их влажность превышает какую-то определенную величину. Сухое сено и зерно могут храниться в кучах неограниченное время даже без признаков нагревания. По данным некоторых ученых, занимавшихся изучением процессов, происходящих в кучах технологической щепы, рост грибков прекращается за пределами влажности древесины от 22 до 55 %.

Таким образом, когда поверхность древесины достигнет значения, близкого к влажности воздушно-сухой древесины, грибки, вызывающие нагревание древесины, впадают в состоя­ние анабиоза, в котором и находятся до тех пор, пока влаж­ность древесины не увеличится до величины, благоприятной для их жизнедеятельности.

Если поверхность частичек древесины омывается атмос­ферным воздухом, то они за сравнительно короткий срок под­сыхают, и условия существования на этой поверхности гриб­ков становятся для них неблагоприятными, рост их прекра­щается, несмотря на то, что внутренние слои древесных частиц имеют большую влажность, при которой возможна активная жизнедеятельность грибков.

При укладке древесных частиц в кучу воздух, находя­щийся в зазорах между частицами внутри кучи, быстро насы­щается влагой, испарение влаги с поверхности частиц пре­кращается и поверхность частиц сравнительно быстро приоб­ретает влажность, близкую к средней влажности частицы. Повышение влажности поверхности древесных частиц внутри кучи создает благоприятные условия для жизнедеятельности грибковых образований и микроорганизмов. В результате про­исходит сравнительно быстрое разогревание внутреннего объема кучи.

Научными сотрудниками СевНИИП изучалось влияние от­крытого кучевого хранения на качество щепы. В течение ав­густа— декабря была заложена опытная куча сосновой щепы.

Площадки для складирования щепы засыпали древесными от­ходами и слоем шлака толщиной 15 см. Длина кучи состав­ляла 50 м, высота 10... 12 м, ширина основания 20 м и ши­рина вершины кучи 6... 8 м, объем кучи 7,5 тыс. м3. На 10-й день хранения на высоте 6,6 м от основания температура вну­три кучи достигла 55° С. К концу 3-го месяца хранения тем­пература начала снижаться по всему объему кучи и примерно через 5... 6 мес составила 40° С.

Надо полагать, что снижение температурного уровня кучи хранимой щепы имеет место вследствие двух причин. Во-пер - вых, температура внутри кучи достигает такого высокого уро­вня, при котором грибки и микроорганизмы погибают. Во-вто­рых, понижение температуры по всему объему кучи может быть обусловлено снижением влажности древесины в цент­ральной части кучи, при которой рост грибков приостанавли­вается. По всей вероятности, возможно также одновременное действие обоих факторов с различной интенсивностью для различных видов микроорганизмов и грибков. В кучах разо­гретой щепы были обнаружены термофильные виды бактерий, выдерживающих температуру до 60° С. При этом зарегистри­рованы случаи повышения температуры до 67... 88° С. Это не может быть объяснено жизнедеятельностью живых организ­мов. По-видимому, в нагретой щепе в присутствии водяных па­ров кислорода и углекислоты происходят химические реакции, протекающие с выделением тепла.

Наиболее вероятными являются реакции окисления смоли­стых веществ, лигнина и целлюлозы, а также реакции деаци - тилирования гемицеллюлоз, сопровождающиеся выделением уксусной кислоты.

Для изучения влияния длительности хранения щепы на ее качество в штате Джорджия (США) были заложены опытные кучи сосновой щепы в конце мая (летняя куча) и в середине декабря (зимняя куча). Одновременно с зимней кучей был за­ложен опытный штабель из неокоренных балансов. Щепу складировали на площадке 30x15 м, высота кучи 2,74 м, ши­рина штабеля по основанию 12 м с естественным углом на­клона боковых поверхностей. Замеры температуры на глу­бине 0,92 м от вершины кучи летнего хранения показали, что в течение первых 2 нед. температура повысилась до 60 °С, в продолжение последующих 2 нед. снизилась до 49 °С, а за­тем медленно понизилась к концу 5-месячного срока хранения до 38° С. Температура окружающего воздуха почти не ока­зывает влияния на температуру внутри кучи.

В центре кучи зимнего хранения температура также быстро повышается до 61° С в течение первых 2 нед. Заметное влия­ние в дальнейшем на температуру внутри кучи оказывает тем­пература окружающего воздуха. Влажность щепы в центре кучи как зимнего, так и летнего хранения в продолжение пер­вого месяца уменьшается до Wv = 40%. Влажность неокорен­ных балансов снизилась за 12 мес хранения с 48 до 33%.

При хранении щепы в кучах в течение 4... 6 мес. потери древесины составляют в среднем около 5%. Показатели хра­нения щепы из еловой древесины аналогичны показателям хранения сосновой щепы. При хранении березовой щепы, тем­пература повышается быстрее и доходит до 70° С.

Интересные результаты были получены Г. М. Михайловым по кучевому хранению щепы из отходов лесозаготовок в Кре - стецком леспромхозе. Щепа, полученная из отходов лесозагото­вок (ветвей, сучьев, вершин), содержит примеси зеленой массы в виде хвои и листьев, значительный процент коры, а также ча­стицы неодревесневших побегов, что отличает ее от щепы из стволовой древесины [19]. Для исследования кучевого хранения щепы на территории Крестецкого леспромхоза было заложено пять куч из несортированной щепы, полученной на барабанной рубительной машине. Кучи закладывали высотой от 2 до 4 м на земляном, бетонном или деревянном основании (из отходов лесо­пиления толщиной 0,5 м). Щепа имела приблизительно следую­щий состав: хвои и хвойных лапок 15%, коры 25, древесины 58, минеральных включений 2%. Наибольшая температура в начале хранения щепы была на глубине от 50 до 150 см от вершины кучи и достигала 65° С. Влажность щепы в наружном слое тол­щиной 25... 60 см сначала повышалась до W, p = 65...70,% и затем стабилизировались на этом уровне. Повышение влажно­сти в верхнем слое объясняется воздействием атмосферных осадков и перемещением влаги из нижних слоев к верхним в результате разогрева щепы в нижней центральной части кучи. На глубине 1,2... 1,5 м влажность щепы уменьшается в про­цессе сушки до Wp=18...22%, т. е. приблизительно соответ­ствует влажности воздушно-сухой древесины.

Первые признаки появления грибков обнаружены после 3-ме - сячного хранения на глубине 10.. .50 см от поверхности. Визу­альный осмотр показал, что поверхностная влажная щепа имеет буроватый цвет, а внутренняя, сухая — светлый. С увеличением срока хранения благоприятные условия для развития грибков распространяются на большую глубину, объем щепы, поражен­ной грибками, увеличивается. После 2-летнего хранения почти весь поверхностный слой щепы толщиной 50... 60 см был пора­жен грибками.

Для определения характера процессов хранения щепы из ле­сосечных отходов в больших кучах в апреле—сентябре была заложена куча высотой 8 м, длиной 120 м и шириной у основа­ния 15... 25 м. Формировали кучу, наезжая на нее автосамосва­лами, а затем разравнивая и уплотняя щепу бульдозером. В про­цессе формирования кучи вели систематические наблюдения за температурой щепы, которая на глубине 1,5 м от вершины кучи доходила до 80° С.

В декабре у подножия кучи была замечена проталина на снегу, затем пошел дым и появилось пламя. Это место было залито водой и зарыто бульдозером. На следующий день в том же месте замечено пламя, а из большей части кучи шел дым. Кучу пришлось разобрать бульдозером. Во время разборки щепа местами вспыхивала при соприкосновении с атмосферным воздухом. Температура на отдельных участках кучи составляла 70... 90° С, а в центре кучи доходила до 260° С. В марте был сделан разрез оставшейся части кучи, температура щепы в ко­торой была в пределах 75... 90° С. Щепа в куче была в разных состояниях, а на разрезе различались отдельные ее слои: замо­роженная, свежая, подсохшая (влажность Wp =17%), светло - бурая (влажность Wp = 7,4%), темно-бурая (влажность = = 52,5%), бурая (влажность W* = 62,8%).

По-видимому, самовозгорание щепы из лесосечных отходов в большой куче протекает в следующем порядке: первоначаль­ное нагревание щепы происходит за счет жизнедеятельности грибков и других микроорганизмов, при повышении темпера­туры выше допустимого для грибков предела продолжают свою деятельность только термофильные бактерии. Дальнейший подъем температуры происходит в результате окислительных реакций и реакции распада древесины, протекающих с выделе­нием тепла.

Для того чтобы определить мероприятия, необходимые для предупреждения самовозгорания щепы из отходов лесозагото­вок при ее длительном хранении в кучах на открытом воздухе, следует установить предварительно условия, способствующие самовоспламенению щепы.

По общему мнению, в соответствии с данными эксперимен­тов, наличие в щепе примесей зеленой массы в виде хвои, листьев, неодревесневших побегов и коры способствует более быстрому росту температуры внутри кучи щепы, а также до­стижению более высокой конечной температуры. На этом осно­вании можно сделать вывод, что примеси зеленой массы увели­чивают вероятность самовозгорания. .

Несортированная щепа с наличием очень мелких частиц древесины, щепа в смеси с опилками и стружками более склонна к самовоспламенению, чем сортированная щепа. Это, по-видимому, обусловлено тем, что при наличии в щепе мелочи существенно увеличивается поверхность частиц, заключенных в единице объема, что свидетельствует об увеличении области действия грибков и микроорганизмов в единице объема и, сле­довательно, о повышенном тепловыделении и увеличении конеч­ной температуры внутреннего слоя щепы. Степень уплотнения щепы в кучах при хранении оказывает на процессы, там проис­ходящие, весьма сложное противоречивое влияние. С одной сто­роны, при уплотнении щепы поверхность частичек ее, заключен­ных в единице объема, увеличивается, что безусловно способ­ствует повышению температуры внутри кучи. С другой стороны, проникновение кислорода в уплотненную щепу затрудняется, что снижает темп окислительных реакций и жизнедеятельность микроорганизмов, большинство из которых являются аэроб­ными. В связи с указанным вероятность самовозгорания уплот­ненной щепы снижается. Общеизвестно, что с целью уменьшения возможности самовозгорания торфа принимают все меры, чтобы не допустить по возможности проникновение кислорода внутрь его штабелей, заложенных на хранение.

Недопустимо при формировании куч, укладываемых на хра­нение, попадание в них металлических предметов. Металлы

Оказывают каталитическое воздействие на экзотермические про­цессы, происходящие в кучах щепы, способствуют местным по­вышениям температуры и самовозгоранию куч щепы. Недопу­стимо на складах межсезонного хранения применение каких - либо металлических конструкций, постоянно соприкасающихся со щепой.

Кучевое хранение опилок. При кучевом хранении опилок, как и при хранении щепы, наблюдается самопроизвольное на­гревание внутренних слоев кучи опилок. Наивысшая темпера­тура в кучах опилок наблюдается на 4...6-й мес хранения. Температура влажных опилок, хранящихся в кучах, характери­зуется данными табл. 37.

Таким образом, максимальная температура имеет место в местах, наиболее удаленных от поверхности кучи. После 4... ...6 мес хранения температура постоянно снижается. Замедле­ние процессов разогревания опилок по сравнению с темпами на­гревания щепы обусловлено, по всей вероятности, более пло­хой проницаемостью слоя для воздуха — недостаток кислорода лимитирует протекание процессов разогрева внутренних слоев опилок, хранящихся в кучах.

Пожарная безопасность. В производственных условиях тех­нологическая щепа хранится в кучах, достигающих по высоте 30 м на площади до 100 тыс. м2 и имеющих объем до 1 млн. м3. Поэтому вопросы пожарной безопасности хранения технологи­ческой щепы имеют большое практическое значение и специ­ально изучались как зарубежными фирмами, так и советскими специалистами.

Опыты по определению опасности возникновения загорания щепы в кучах проводились Канадской фирмой «Фрезер». Вос­пламенение щепы от загоревшейся сухой травы на территории склада имитировалось поджогом сухой стружки, уложенной по периметру кучи толщиной 30 см, шириной 1,8... 2,4 м. Куча поджигалась с наветренной стороны, и место горения дополни­тельно обдувалось вентилятором, который включался при доста­точном развитии огня.

Возможность воспламенения щепы от случайно попавших в кучу горящих предметов (искр электросварки, горящих спи­чек и т. п.) изучалась поджогом щепы раскаленными брикетами угля. Условия возникновения пожара от разлива на куче го­рючих жидкостей создавалось путем разлива на щепе 22 л жидкого топлива и 1,8 л смазочного масла. Для ускорения про­цесса воспламенения участок щепы был дополнительно обрыз­ган бензином. Для определения возможности самовозгорания щепы изнутри кучи был установлен электрический источник тепла, который находился в металлической сетке вместе с сухой стружкой.

Во всех случаях после достаточного развития пламенного го­рения щепы проводились опыты по тушению пожара при подаче воды через шланги с объемной скоростью 0,7... 6 л/с. Время тушения пожара не превышало 3 мин.

Опыты показали, что поверхность щепы может загореться от внешних источников огня. Степень распространения огня по поверхности зависит от скорости ветра и влажности щепы. При влажности щепы, которая была в опытных кучах, огонь рас­пространялся по поверхности очень медленно и проникал на глубину всего 2,5... 5 см. При тушении огня при поверхностном горении щепы расходуется меньше воды, чем при тушении шта­белей круглых лесоматериалов.

Опыты по воспламенению щепы электронагревательными устройствами, расположенными внутри кучи, показали, что коли­чества кислорода внутри кучи недостаточно для поддержания огня.

В нашей стране опыты по изучению пожарной опасности ку­чевого хранения технологической щепы проводились на Соколь­ском ЦБК. Для проведения их были подготовлены кучи сосно­вой щепы объемом 42 м3 и еловой щепы объемом 392 м3. Щепа засыпалась в кучи за 10 сут до проведения опытов. Скорость ветра при опытах была 1,1 м/с. За время свободного горения щепы в течение 105 мин поверхность обгорелой щепы составила 30 м2, глубина прогорания 2...5 см, максимальная темпера­тура во время горения составила 940° С. Время тушения по­жара было 11 мин при подаче воды 0,056 л/м2-с.

Вторая куча щепы была использована для определения ин­тенсивности горения и выбора способа тушения пожара, вы­званного воспламенением дизельного топлива при опрокидыва­нии бульдозера. По куче щепы влажностью 60% было разлито 150 кг дизельного топлива и 50 кг бензина. Скорость ветра при опыте была 6 м/с. За 130 мин свободного горения площадь об­горевшей щепы составила 70 м2, глубина пригорання в местах разлива дизельного топлива была 30... 50 см, а на остальных участках 2... 5 см. При интенсивности подачи воды на горящий участок 0,03 л/м2*с время тушения пожара составило 17 мин.

По результатам этих исследований можно сделать вывод, что кучи технологической щепы не являются особенно пожароопас­ными, поскольку влажность поверхностного слоя щепы остается приблизительно равной 60 %. Успешное тушение горящей сна­ружи щепы достигается применением распыленных водяных струй. Ограничивать объем куч технологической щепы из-за пожароопасности нет необходимости.

Более пожароопасными являются кучи топливной щепы из отходов лесозаготовок, подверженные самовозгоранию изнутри кучи. Высота куч несортированной щепы, опилок, стружек по условиям пожарной безопасности, должна быть не более 4... 5 м.