CC BY
17
УДК 631.22.018+621.867
ОБОСНОВАНИЕ ЗОН ПРИМЕНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЙ УБОРКИ НАВОЗА ИЗ ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ ПОМЕЩЕНИЙ ШТАНГОВЫМ ТРАНСПОРТЕРОМ
П.И. Гриднев, доктор технических наук, зам. директора
Т. Т. Гриднева, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник
Ю.Ю. Спотару, аспирант
Всероссийский научно-исследовательский институт механизации животноводства E-mail: [email protected]
Аннотация. На основании анализа зон применения технологий уборки навоза из животноводческих помещений показаны преимущества использования штанговых транспортеров. Представлен критерий оценки систем утилизации навоза в целом, изложено основное требование к ним - получить на выходе с животноводческого предприятия навоз с минимально возможной влажностью, то есть максимально сократить попадание воды в экскременты животных. Основное и безальтернативное направление утилизации навоза в ближайшем будущем - использование его в качестве сырья для производства органических удобрений. Выполнено сравнение технико-экономических показателей основных видов механических транспортеров уборки навоза, используемых на фермах. К основному достоинству штанговых транспортеров отнесена минимизация пути транспортирования навоза к точке выгрузки, а следовательно, и объем выполняемых работ. В соответствии с государственными нормативными документами представлен прогноз систем содержания поголовья коров и свиней для хозяйств различных размеров и форм собственности, а также выход навоза от них. На основании этого выполнен расчет технологической потребности сельского хозяйства страны в основных технических средствах для уборки навоза. Отмечено, что по мере выбытия из эксплуатации наиболее широко используемых на фермах транспортеров типа ТСН-160 их целесообразно заменять транспортерами штангового типа, при этом не потребуется коренная модернизация строительной части системы уборки навоза. При замене шнековой системы уборки навоза на штанговую потребуется существенная доработка конструкции каналов, а для обоснования целесообразности реконструкции - технико-экономическое обоснование.
Ключевые слова: критерий оценки систем утилизации навоза, производство органических удобрений, минимизация пути транспортирования, технологии содержания животных, потребность в технических средствах уборки навоза.
Выбор различных технологических и технических решений систем уборки и подготовки навоза к использованию должен производиться на этапе проектирования животноводческого предприятия с учетом назначения и мощности предприятия, характерных природно-климатических особенностей зоны его расположения, структуры севооборота, имеющихся людских и материальных ресурсов, экологических требований по защите окружающей среды и сохранению плодородия почв. В ближайшие десятилетия основным направлением утилизации навоза должно быть использование его в качестве сырья для производства органических удобрений. Исходя из этого, критерием оценки систем уборки и подготовки навоза к ис-
пользованию должен быть экономический показатель - минимум затрат на внесение потребного количества питательных веществ и органики на единицу площади под планируемую урожайность. При этом в данный показатель должны включаться затраты, связанные с оценкой негативного воздействия на окружающую среду в процессе утилизации навоза (выбросы газов в атмосферную среду, фильтрация жидкой фракции навоза в грунтовые воды и т.д.) [1-4].
С учетом вышеизложенного, основное требование к системам уборки навоза формулируется следующим образом: получить на выходе с животноводческого предприятия навоз с минимально возможной влажностью, т.е. максимально сократить попадание воды
в экскременты животных. Не менее важным моментом в данном направлении является использование подстилки при содержании животных. При этом оказывается возможным повысить концентрацию сухого вещества в навозе и создать более благоприятные условия по параметрам микроклимата в животноводческих помещениях. В качестве подстилки традиционно рекомендуется использовать солому в измельченном виде, опилки, торф, твердую фракцию навоза, прошедшую специальную подготовку (при условии дополнительного обоснования экономической целесообразности).
Таким образом, можно констатировать, что в регионах, обеспеченных ресурсами влагопоглощающих материалов, на всех типах животноводческих предприятий надо шире применять технологии содержания животных с использованием подстилки.
Уборка из помещений подстилочного навоза может осуществляться стационарными транспортерами и скреперными установками или мобильными агрегатами. Мобильные агрегаты для уборки подстилочного навоза чаще всего используются на предприятиях с беспривязным содержанием и содержанием животных на глубокой подстилке. Подобные технологии необходимо применять в регионах с высоким стоянием грунтовых вод, пересеченным рельефом местности, легкими типами почв, допускающими фильтрацию жидкой фракции навоза в грунтовые воды.
В соответствии со Стратегией машинно-технологического обеспечения производства продукции животноводства на период до 2020 года, Доктриной продовольственной безопасности страны в 2020 году, поголовье коров в сельскохозяйственных организациях прогнозируется на уровне 6,3 млн голов. Из них 4,1 млн голов будут содержаться на привязи, 1,6 млн голов - без привязи и 0,6 млн голов - на комбинированном содержании [5,6]. В коллективных и фермерских хозяйствах прогнозируется поголовье коров на уровне 1,2 млн голов, половина из которых будет содержаться на привязи, а вторая - без привязи. При привязном и комбинированном
содержании коров (5,3 млн голов) убирать навоз целесообразно стационарными техническими средствами (шнеки, штанговые транспортеры, транспортеры типа ТСН). При этом допускается использование косметической подстилки в виде опилок, торфа, измельченной соломы из расчета 2 кг на голову в сутки. Годовой выход навоза влажностью около 92% составит 110 млн т.
Поголовье КРС на выращивании и откорме в сельхозорганизациях по прогнозу составит примерно 10 млн голов. Из них около 1 млн голов будет содержаться на глубокой подстилке с образованием навоза влажностью 70-75%. Из помещений навоз убирается мобильными агрегатами, годовой выход его составит примерно 14 млн т. Пять миллионов голов КРС будут содержаться без привязи с уборкой навоза скреперными установками, четыре миллиона - на привязи, с уборкой навоза шнековыми или штанговыми транспортерами. Допускается использование транспортеров типа ТСН-160. От этого поголовья в год будет получаться примерно 76 млн т навоза влажностью 92-94%.
Поголовье свиней в сельхозорганизациях на 2020 год прогнозируется на уровне 18 млн голов: из них примерно 30% будут содержаться на крупных свинокомплексах, 40% -на фермах 3,0-24,0 тыс. голов, 15% - в фермерских хозяйствах.
Поголовье примерно в 4,4 млн голов будет содержаться при механических системах уборки навоза с использованием шнековых, штанговых и транспортеров типа ТСН. В этих технологиях предусматривается применение косметической подстилки.
На основании вышеизложенного следует отметить, что на сегодняшний день для механической системы уборки навоза из каналов шириной до 500 мм у нас в стране имеются три типа технических средств: транспортеры типа ТСН, шнековые транспортеры и штанговые транспортеры. Ведутся работы по созданию транспортера, обеспечивающего порционную уборку.
Анализ основных технико-экономических показателей технологических и технических решений для механических систем
24
Вестник ВНИИМЖ №1(21)-2016
уборки навоза показал, что значительно повысить эффективность процесса возможно за счет совершенствования конструкции штанговых транспортеров (таблица 1) [1-3]. Даже при имеющихся существенных конструктивных несовершенствах штанговые транспортеры имеют преимущества по таким важным показателям, как стоимость, надежность, возможность транспортировки любого типа навоза, удельная энергоемкость.
К основному достоинству штанговых транспортеров следует отнести минимизацию пути транспортирования навоза к точке
Выводы. Из проведенного анализа следует, что по мере выбытия из эксплуатации транспортеров типа ТСН-160 их целесообразно заменять транспортерами штангового типа. При этом не требуется коренная модернизация строительной части системы уборки навоза.
выгрузки, а следовательно, и объема выполняемых работ. На ферме в 200 коров суточный объем работ по удалению навоза транспортером типа ТСН-160 составляет 856,0, шнековым - 976,0, а штанговым - 420,0 тм.
С учетом предполагаемого типажа животноводческих предприятий, особенностей природно-климатических зон России, ресурсов влагопоглощающих материалов, технико-экономических показателей существующих транспортеров определена технологическая потребность в технических средствах для уборки навоза (таблица 2).
При замене шнековой системы уборки навоза на штанговую требуется существенная доработка конструкции продольных каналов. В этом случае целесообразность реконструкции системы уборки навоза должна подтверждаться дополнительно технико-экономическим обоснованием.
Литература:
1. Гриднев П.И., Гриднева Т.Т. Основные направления совершенствования технологий и технических средств для уборки навоза из помещений и подготовки его к использованию // Техника и оборудование для села. 2012. №3. С. 20-24.
2. Гриднев П.И. Технологии утилизации навоза // Зоотехния. 1989. №9. С. 62-65.
3. Ковалевский В.К. Обоснование методики расчета основных конструктивно-технологических параметров штангового транспортера для уборки навоза // Механизация и электрификация с.-х. производства. Вып. 16. 1973. С. 269-278.
4. Цирятьев А.С. Исследование и обоснование технологических линий навозоудаления на животноводческих фермах: автореф. дис. к.т.н. Челябинск, 1972.
Таблица 1. Основные технико-экономические показатели транспортеров уборки навоза
Показатели Марка транспортеров
ТСН-160 Штанговый КШТ-Ф-200
Масса с приводом (без наклонного), кг 2830 1500 4822
Производительность одного транспортера, т/ч 4,5 3,5 4,6
Установленная мощность привода, кВт 8 1,5 16
Качество очистки канала от навоза, % 95 98 98
Наработка на отказ, ч 55,1 700 800
Коэффициент готовности 0,98 0,99 0,99
Срок службы до списания, лет Длина соломистых частиц не более, см 7 20,0 20 не ограничена 20 5,0
Суточный объем работ по удалению навоза от 200 коров, тм Стоимость транспортера, руб. 856,0 346000 420,0 140000 976,0 840500
Обслуживаемое поголовье КРС, гол. 200 200 200
Возможность использования в каналах без решеток можно можно нельзя
Таблица 2. Технологическая потребность сельского хозяйства страны в основных
Наименование Технологическая Ежегодная
технического потребность, амортизация,
средства тыс. шт. тыс. шт.
Типоразмерный
ряд шнековых 30,0 3,0
транспортеров
Типоразмерный
ряд штанговых 41,0 4,1
транспортеров
Типоразмерный
ряд транспортеров 10,0 2,0
с круглозвенным
типом цепи
5. Стратегия развития механизации и автоматизации животноводства на период до 2030 года / Морозов
H.М. и др. М., 2015. 152 с.
6. Методические рекомендации по реконструкции и техническому переоснащению животноводческих ферм / Морозов Н.М., Гриднев П.И., Липатников В.Ф. и др. М., 2000.
Literatura:
I. Gridnev P.I., Gridneva T.T. Osnovnye napravleniya sovershenstvovaniya tekhnologij i tekhnicheskih sredstv dlya uborki navoza iz pomeshchenij i podgotovki ego k ispol'zovaniyu // Tekhnika i oborudovanie dlya sela. 2012. №3. S. 20-24.
2. Gridnev P.I. Tekhnologii utilizacii navoza // Zoo-tekhniya. 1989. №9. S. 62-65.
3. Kovalevskij V.K. Obosnovanie metodiki rascheta os-novnyh konstruktivno-tekhnologicheskih parametrov shtangovogo transportera dlya uborki navoza // Mekhani-zaciya i ehlektrifikaciya s.-h. proizvodstva. Vyp. 16. 1973. S. 269-278.
4. Ciryat'ev A.S. Issledovanie i obosnovanie tekhnologi-cheskih linij navozoudaleniya na zhivotnovodcheskih fer-mah: avtoref. dis. k.t.n. CHelyabinsk, 1972.
5. Strategiya razvitiya mekhanizacii i avtomatizacii zhi-votnovodstva na period do 2030 goda / Morozov N.M. i dr. M., 2015. 152 s.
6. Metodicheskie rekomendacii po rekonstrukcii i tek-hnicheskomu pereosnashcheniyu zhivotnovodcheskih ferm / Morozov N.M., Gridnev P.I., Lipatnikov V.F. i dr. M., 2000.
THE AREAS OF APPLICATION OF THE LIVESTOCK BUILDINGS MANURE CLEANING BY ROD CONVEYOR
TECHNOLOGIES' JUSTIFICATION P.I. Gridnev, doctor of technical sciences T.T. Gridneva, candidate of technical sciences Y.Y. Spotary, post- graduate student
All-Russian research institute of animal husbandry mechanization
Abstract. Based on the analysis of areas of the technologies application of manure cleaning from livestock buildings by the rod conveyors using's advantages are shown. A criterion of manure utilization evaluating systems in general is presented, the basic requirement for them is allowing to get at the output from livestock enterprises manure with the least possible humidity, thus as possible to minimize the water ingress in the animal excretes is described. The main and non-alternative direction of manure utilization in the nearest future - is it as raw material for the production of organic fertilizers using. The technical and economic indicators of the main types of mechanical manure conveyors used on farms comparison's is done. The minimize of the manure transportation to the discharge point's path, and therefore the performed work's amount is referred to the main advantage of rod conveyors. In accordance with the state norm regulations' documents a forecast of the number of cows and pigs farms housing systems of different sizes and ownership forms, and its manure output is presented. On this basis, the calculation of the country's agriculture technological needs in the main technical means for manure cleaning is done. It is noted that when the most widely used on-farm TSN-160 type conveyor retirement from service it is reasonable to replace them by the rod type's conveyors, it does not require the manure cleaning system construction part radical modernisation. By the manure cleaning screw system replacing on a rod one it will require a channels design's substantial revision and for reconstruction's justification also the technical and economical one .
Keywords: manure utilization systems evaluation's criterion, organic fertilizers productivity, transportation way's minimizing, of animal housing technologies, manure cleaning technical means' need.
26
Вестник ВНИИМЖ №1(21)-2016
