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 кучевое хранение щепы и мелких древесных отходов 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.
Подобно другим растительным материалам (углю, торфу, сену, зерну и т. п.) большие массы кучевого хранения щепы и мелких древесных отходовдревесной 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.
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.
Надо полагать, что снижение температурного уровня кучи хранимой щепы имеет место вследствие двух причин. Во-первых, 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.
Интересные результаты были получены Г. М. Михайловым по кучевому хранению щепы и мелких древесных отходов лесозаготовок в Крестецком 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. Для исследования кучевого хранения щепы и мелких древесных отходов 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 кучевое хранение щепы и мелких древесных отходов 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 65-70% .
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.
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.
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.
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.
Опыты показали, что кучевое хранение щепы и мелких древесных отходов 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.
По результатам этих исследований можно сделать вывод, что кучевое хранение щепы и мелких древесных отходов 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 пожароопасным является кучевое хранение щепы и мелких древесных отходов из отходов лесозаготовок, подверженные самовозгоранию изнутри кучи. Высота куч несортированной щепы, опилок, стружек по условиям пожарной безопасности, должна быть не более 4- 5 м.