CC BY
31
8. Control of working bodies of road cars due to the device of perception and recognition of printed signs and symbols / E.M. Pint, I. N. Petrovnina, I. I. Romanenko, K. A. Yelichev // Proceedings of the international scientific and practical conference "New roads of Russia". - Penza: PSUAC, 2011. - 232 p.
9. Pint, E. M. Main features of the reading system / E. M. Pint, I.I. Romanenko, K. A. Yelichev // Materials due 8-international scientific and practical conference "Ninevite naucni achievements, 2012". -Sofia: "BYAL GRAD-BT", 2012. - Volume 32, 88 p.
10. Pint, E. M. Optimal operation of the reading system / E. M. Pint, I. N. Petrovnina, A. O. Fe-doseyeva // Collection of scientific papers on the materials of the International scientific-practical conference "Actual problems of science and education: past, present, future". Part 5. - Tambov: TSU, 2012. - 203 p.
11. Pint, E. M. Complete algorithm is an efficient method of recognition of the printed signs of different fonts and other symbols by the computer / E. M. Pint, I. N. Petrovnina, I.I. Romanenko, K. A. Yelichev // Vestnik of BSTU in the name of V. G. Shukhov. - 2013. - № 1. - P. 210.
12. Pint, E. M. Results of the research of the reading device / E. M. Pint, I. I. Romanenko, K. A. Yelichev / / Vestnik of BSTU. V. G. Shukhov. - 2014. - № 1. - 182 p.
13. Pint, E. M. Measures for computer recognition of the road and printed signs of different fonts with defined defects in the signs images / E. M. Pint, I. N. Petrovnina, I.I. Romanenko, K. A. Yelichev // Models, systems, networks in economics, technology, nature and society. - 2016. - № 1 (17). - P. 308-318.
13. Kukharev, O. N. The technical solution for a laminated coating on a rounded surfaces / O. N. Kukharev, I. N. Semov E. G. Rylyakin //Contemporary Engineering Sciences. - 2015. - Т. 8, № 9. -С. 481-484.
14. Kukharev, O. N. The technology of obtaining high-quality seeds of sugar beet / O. N. Kukharev, A. V. Polikanov, I. N. Semov // Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. -
2017. - Т. 8, № 1. - С. 1210-1213.
15. Semov, I. N. Raising productivity of harvesting using the combing method / I. N. Semov, O. N. Kukharev, M. A. Fedin // Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. -
2018. - Т. 9, № 3. - С. 1085-1088.
УДК 631.365.2
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ СЖИГАНИЯ ПОМЁТА ПРИ КЛЕТОЧНОМ СОДЕРЖАНИИ ПТИЦ
Ю. Н. Сидыганов, доктор техн. наук, профессор; Е. М. Онучин, канд. техн. наук, доцент;
П. А. Рыбаков, магистрант
ФГБОУ ВО «Поволжский государственный технологический университет»,
г. Йошкар-Ола, Россия
Авторами предложен технологический процесс и устройство для переработки отходов средних и крупных промышленных птицефабрик Республики Марий Эл и Российской Федерации в целом. Устройство и технология предполагает добавление древесного угля, обеспечивающее быструю и своевременную утилизацию отходов средних и крупных птицефабрик. В предлагаемом способе термической сушки куриного помёта птицы клеточного содержания, производится отжим избыточной влаги и аммиачного раствора, получение гранул путём перемешивания с древесным углём, измельчение и сушка горячими газами. При этом, полученные гранулы транспортируют в печь в вертикальном направлении - вниз, параллельно движению потока горячих газов противоположного направления, - вверх, осуществляется постепенный их нагрев с одновременным измельчением. После того, как гранулы достигнут зоны максимальной температуры, при определённом размере фракций, осуществляется поворот направления на 180°, и затем транспортируются по направлению, совпадающему с движением потока горячих газов, где происходит их постепенное охлаждение путём отдачи тепла исходному продукту. В процессе термической сушки куриного помёта птицы клеточного содержания полученная подогретая вода используется на хозяйственные нужды.
Ключевые слова: куриный помёт, сушка, печь, дымовые и влажные газы, вода, транспортировка.
Успешное развитие птицеводства требует эффективного решения задачи утилизации образующихся при разведении птиц отходов, основным из которых является птичий помёт [2]. Практика работы совре-
менных крупных индустриальных птицеводческих комплексов, ориентированных на производительные концентрированные технологии птицеводства, наглядно показывают, что используемые подходы к ре-
Нива Поволжья № 3(48) август 2018 119
шению данной проблемы далеко не всегда обеспечивают ожидаемый результат и часто не справляются с действительно гигантскими появляющимися объёмами помёта, которые в этом случае накапливаются, создавая серьёзные экологические проблемы на значительных прилегающих территориях.
Несмотря на большое количество известных способов утилизации птичьего помёта [15], в отрасли наибольшее распространение получили технологии, основанные на вывозе как свежего, так и выдержанного в помётохранилищах помёта на поля. Намного меньше практических примеров сушки помёта, получения на его основе удобрений анаэробного сбраживания и сжигания для получения тепловой или электрической энергии. Имеющиеся в научно-технической литературе сведения, как правило, касаются опытных разработок в данном направлении.
Особенно актуальна проблема утилизации помёта, образующегося при клеточном содержании кур и представляющего собой влажную коллоидную комковатую массу с сильным неприятным запахом. В силу того, что клеточный куриный помёт относится к отходам III класса опасности [1], обладает высокой влажностью (до 95 %) и специфическими физико-механическими свойствами [8, 12], его прямой вывоз на поля невозможен, а выдержка в помёто-хранилищах (компостирование) серьёзно осложнена [13]. Из альтернативных направлений утилизации, связанных с сушкой, анаэробным сбраживанием и сжиганием, наиболее перспективным представляется сжигание, позволяющее создать высокопроизводительные, но при этом компактные производственные комплексы, обеспечивающие минимальный уровень экологического воздействия на окружающую среду [6].
Описанные в научно-технической литературе технологии сжигания куриного помёта касаются, как правило, подстилочного помёта, обладающего меньшей влажностью, большей теплотворной способностью (калорийностью), чем клеточный помёт, и, в принципе, способного поддерживать устойчивое горение. Свежий клеточный помёт такими свойствами не обладает. При этом, при сжигании даже подстилочного помёта в твердотопливных котлах различных конструкций возникает ряд существенных организационно-технических проблем. В частности, большое количество балластной влаги, поступающей с помётом в топку котла, значительно снижает в ней темпера-
туру, что приводит, наряду со снижением теплопроизводительности котла, к неполной термодеструкции органического вещества, и, как следствие, выбросу в атмосферу вредных продуктов неполного окисления органики [11]. В летний период сжигание помёта в котлах неудобно в организационном плане, так как отсутствует необходимость в тепловой энергии, а весь комплекс котельного оборудования необходимо поддерживать в рабочем состоянии. Отмеченные трудности, а также большие капитальные затраты обуславливают слабое распространение в отрасли технологий утилизации помёта, основанных на его сжигании с получением тепловой энергии.
В этой связи наиболее перспективным направлением утилизации клеточного куриного помёта на основе его сжигания является создание специальных производительных компактных экологичных технологических комплексов, обеспечивающих полное высокотемпературное разложение органического вещества [9].
Целью данной работы является разработка технологического комплекса для сжигания клеточного куриного помёта, обеспечивающего его эффективную утилизацию с соблюдением норм экологичности.
Предлагаемая технология сжигания клеточного куриного помёта основывается на предварительном механическом удалении влаги из помёта и повышении его теплотворной способности путём внесения высококалорийных добавок, последующей конвективной сушки перед его сжиганием и комплексной очистки стоков и дымовых газов от вредных веществ. Введение такого технологического комплекса в общий производственный процесс птицеводческого предприятия позволит значительно сократить расходы, связанные с управлением отходами, повысит его конкурентоспособность и обеспечит соответствие производства самым жёстким экологическим требованиям.
Технологическая схема разработанного комплекса представлена на рисунке 1.
Этапы технологического процесса утилизации куриного помёта клеточного содержания:
1. Перемешивание куриного помёта с древесным углём с последующим механическим отжимом влаги.
Как уже было отмечено, куриный помёт птицы клеточного содержания - это труд-носжигаемое вещество, характеризующееся низкой теплотворной способностью (не более 2500 ккал/кг в сухой массе) и высокой влажностью (до 90 %). Низшая теплота
Технологическая схема установки
сгорания помёта при данной влажности составляет не более 4,5 МДж/кг, что не позволяет достичь стабильного горения [7]. Для обеспечения высокотемпературного горения, необходимого для соответствия экологическим нормам, в помёт, помимо удаления влаги необходимо добавить высококалорийное топливо. Наиболее подходящим для этой цели является древесный уголь. Как известно, древесный уголь - это микропористый высокоуглеродистый продукт (С - углерод), дешёвый материал, характеризующийся высокой удельной теплотой сгорания (32 МДж/кг). Древесный уголь для целей утилизации куриного помёта может быть получен как продукт переработки соломы или отходов лесного комплекса. Необходимое количество древесного угля составляет не более 10 % от сухой массы утилизируемого помёта. Таким образом, как показано на технологической схеме установки (рис. 1), куриный помёт птицы клеточного содержания и древесный уголь в определённых пропорциях через загрузочный бункер подаются в шне-ковый пресс с целью перемешивания и предварительного отжима влаги. На выходе шнекового пресса получается неплотно гранулированный помёт, смешанный с древесным углём, обладающий удельной теплотой сгорания не менее 4,5-5 МДж/кг и влажностью не более 60 %, что позволяет организовать стабильный процесс его сжигания.
2. Отчистка отжатой воды.
На втором этапе жидкость, отжатая шнековым прессом, будет содержать в себе взвешенные твёрдые вещества, растворённые соли и газы, и требует дальнейшей очистки. Как показано на рисунке 1, отжатая жидкость стекает в фильтр-отстойник.
Он обеспечивает очистку от взвешенных твёрдых загрязнений, которые выпадают в осадок и затем удаляются [14]. После фильтрации вода поступает в печь и движется по спиралевидному теплообменнику, который проходит вдоль стенок печи. В теплообменнике вода нагревается до температуры кипения, что обеспечивает её дегазификацию. Удалённые из воды газы подаются в топку печи вместе с воздухом, где под действием высокой температуры разлагаются и сгорают. Вода после процесса очистки от взвешенных веществ используется как теплоноситель.
3. Процесс сушки и сжигания гранулированного помёта в печи дымовыми газами.
Полученные гранулы помёта, смешанного с древесным углём, по ленточному конвейеру поступают в загрузочный бункер печи и через забрасыватель падают в вертикальную шахтную сушилку. Гранулы движутся в вертикальном направлении вниз навстречу дымовым горячим газам, которые движутся вверх. Дымовые газы, таким образом, являются сушильным агентом, обеспечивающим снижение влажности гранул с 60 % до 20 %. Высушенные гранулы подхватываются потоком дымовых газов, разворачиваются на 180° и движутся в потоке дымовых газов, поступая в циклонный разделитель. Гранулы, не увлечённые потоком дымовых газов, при помощи заслонок удаляются через золоуловитель. Для поддержания необходимой скорости движения дымовых газов, являющихся одновременно и сушильным агентом и средой пневмотранспорта гранул помёта, предусматривается система их рециркуляции [5].
Поступающий в циклонный разделитель поток газа вместе с твёрдыми взвешенными частицами помёта закручивается
Нива Поволжья № 3(48) август 2018 121
и разделяется центробежными силами. Взвешенные частицы топлива выносятся из потока и оседают на стенках циклона, скапливаются в нижней части аппарата, откуда при помощи забрасывателя подаются в вихревую топку печи, где сгорают. Очищенные влажные дымовые газы частично направляются в систему рециркуляции для поддержания стабильного потока газов в шахтной сушилке, а частично движутся в скруббер для дальнейшей обработки [3].
Сухой утилизируемый помёт, скопившийся в нижней части циклона, попадает в загрузочный бункер и забрасывателем подаётся в печь для сжигания в вихревой топке. Частицы шлака с дымовыми газами движутся в золоуловитель, откуда удаляются. В результате обеспечивается высокая температура горения в топке сухого помёта, смешанного с древесным углём, составляющая не менее 1500 °С, что обеспечивает полное сгорание сложных углеводородов и разложение экотоксикантов таких, как фуран (С4Н40) и диоксины (С12Н4С14О) [4].
4. Процесс очистки влажных дымовых газов.
После третьего этапа та часть влажных дымовых газов, которая не пошла в рециркуляцию, подаётся на очистку в скруббер -устройство для очистки газообразных сред от примесей после химико-технологических процессов путём улавливания частиц пыли для адсорбции и охлаждения газов. Как показано на рисунке 1, к газам, идущим на очистку, подаётся холодная вода. Полученная смесь поступает в конфузор аппарата, набирает скорость, двигаясь к горловине трубы, и затем пыль осаждается на
каплях, поступая в диффузор. На капле-уловителе происходит сепарация, причём скорость потока жидкости меньше потока пыли, после очищенные газы проходят через фильтр и выбрасываются в атмосферу, а полученная подогретая вода Т = 40 °С в результате очистки горячих газов удаляется из нижней части скруббера и подаётся в общую цепь движения воды, а также играет роль гидрозолоудалителя путём промывания золоуловителя.
Таким образом, после второго и четвертого этапов, как показано на рисунке, вода с разными температурами 40 °С и 80 °С объединяются. В результате смешивания образуется вода с температурой 55 °С и подаётся в фильтр-отстойник, где точно также как и на втором этапе улавливаются взвешенные твёрдые вещества размером фракций более 0,2 мм, выпадая в осадок, и позже удаляются. Затем подогретая отфильтрованная вода уходит на использование хозяйственных нужд. При утилизации 200 тонн отходов в сутки от средних и крупных птицефабрик РФ при W = 60 % образуется 120 тонн очищенной и отфильтрованной от примесей воды [10].
Вывод. Предложено устройство и технологический процесс утилизации куриного помёта птицы клеточного содержания с добавлением древесного угля, обеспечивающее эффективную высокопроизводительную утилизацию отходов средних и крупных птицефабрик. В предлагаемом способе термической сушки куриного помёта птицы клеточного содержания, производится отжим избыточной влаги, получение гранул помёта путём перемешивания с древесным углём, их сушка горячими дымовыми газами и сжигание в вихревой топке.
Литература
1. Об утверждении федерального классификационного каталога отходов: Приказ МПР России от 02.12.2002 № 786.
2. Аверьянов, Ю. И. Анализ существующих способов утилизации птичьего помета / Ю. И. Аверьянов // Вестник ЧГАА. - 2010. - Том 56. - С. 12.
3. Басаргин, А. П. Исследование сжигания угля в плазменно-циклонной топливной системе / А. П. Басаргин // Молодой ученый. - 2010. - № 4. - С. 59-65.
4. Каменских, А. Д. Результаты вычислительного эксперимента на имитационной математической модели функционирования технико-технологических систем для теплоснабжения животноводческого комплекса / А. Д. Каменских, А. А. Медяков, Е. М. Онучин // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. -2013. - № 89. - С. 568-580.
5. Кожевников, Ю. А. Разработка и исследование установки приготовления композитного котельного биотоплива из отходов животноводческих ферм и нефтехозяйств: дисс. канд. техн. наук: 05.20.01 / Ю. А. Кожевников - Москва, 2013. - 140 с.
6. Корнилов, В. И. Башкирский опыт воспроизводства плодородия и
продовольственная безопасность / В. И. Корнилов // Аграрный вестник Урала. 2011 -№ 5(84).
7. Кошкин, В. П. Устройство для сушки куриного помета / В. П. Кошкин, Н. И. Никитин // Современные наукоемкие технологии. - 2014. - № 5-1. - С. 62-63.
8. Медяков, А. А. Схемно-конструктивные решения каталитических систем для производства и преобразования энергии при анаэробной переработке органических отходов / А. А. Медяков, Е. М. Онучин, А. Д. Каменских // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. - 2013. - № 91. - С. 611 -620.
9. Технологии и технические средства для переработки помета на птицефабриках: научно методическое руководство - Москва: ООО «НИКПЦ Восход-А», 2011. - 296 с.
10. Инфракрасный обогреватель с направленным движением каталитического наполнителя / Ю. Н. Сидыганов [и др.] // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. - 2014. - № 101. - С. 1857-1867.
11. Имитационная математическая модель функционирования системы теплоснабжения животноводческого комплекса на базе каталитического устройства сжигания / Ю. Н. Сидыганов [и др.] // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. - 2014. - № 101. - С. 1847-1856.
12. Имитационная математическая модель функционирования каталитических систем для производства и преобразования энергии при анаэробной переработке органических отходов животноводства / Ю. Н. Сидыганов [и др.] // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. - 2013. - № 91. - С. 589-600.
13. Исследование состава и свойств продуктов переработки древесной пометно-подстилоч-ной массы термохимическим методом / А. З. Халитов [и др.] // Вестник Казанского технологического университета. - 2012. - № 3. - С. 104 - 105.
14. Щеткин, Б. И. Методология экономически безопасной переработки птичьего помёта в ор-ганоминеральные удобрения и создания устройств оценки качества их внесения в почву при возделывании сельскохозяйственных культур: дисс. д-р с.-х. наук / Б. И. Щеткин // Санкт-Петербург, 2004. - 350 с.
15. Патентный поиск, поиск патентов на изобретения, зарегистрированные в РФ и СССР [Электронный ресурс]. URL: http://www. findpatent. ru (патентный поиск) (дата обращения 10.06.2018).
UDK 631.365.2
TECHNOLOGICAL COMPLEX FOR BURNING POULTRY MANURE UNDER CAGE KEEPING OF POULTRY
Yu. N.Sidyganov, Doctor of technical sciences, professor; Ye.M. Onuchin, Candidate of technical sciences, associate professor, P. A. Rybakov, Master's degree student
FSBEE HE «The Volga State University of Technology», Yoshkar-Ola, Russia
In this article, the authors propose a technological process and a device for processing waste from medium and large industrial poultry farms of the Republic of Mari El and the Russian Federation as a whole. The device and technology involves the addition of charcoal, which ensures the prompt and timely disposal of waste from medium and large poultry farms. In the method of thermal drying of chicken manure of cage keeping, the excess moisture and ammonia solution is pressed, the granules are obtained by mixing with charcoal, grinding and drying with hot gases. At the same time, the obtained pellets are transported to the furnace in a vertical direction - downward, parallel to the flow of hot gases of the opposite direction - upwards, their heating is gradually progressed with simultaneous grinding. After the pellets reach the maximum temperature zone, with a certain size of fractions, the direction is rotated by 180°, and then transported in the direction coinciding with the flow of hot gases, where they are gradually cooled by the release of heat to the starting product. In the process of thermal drying of chicken manure of cage keeping, the obtained heated water is used for household needs.
Key words: chicken manure, drying, oven, smoke and damp gases, water, transportation.
References:
1. On approval of the federal classification catalog of waste: Order of the Ministry of Natural Resources of Russia from 02.12.2002 No. 786
2. Averyanov, Yu. I. Analysis of existing methods of utilization of bird manure «/ Yu.I. Averyanov, // Vestnik of the ChSAA. - 2010. - Volume 56. - p 12.
3. Basargin, A. P. Investigation of coal combustion in the plasma-cyclone fuel system // Molodoy uchony. - 2010. - № 4. - P. 59-65.
4. Kamenskikh, A. D. Results of the computational experiment on the simulation mathematical model of the functioning of technical and technological systems for the heat supply of the animal husbandry complex / A.D. Kamenskikh, A.A. Medyakov, Ye.M. Onuchin E. M. // The polythematical electronic scientific journal of the Kuban State Agrarian University. - 2013. - No. 89. - P. 568-580.
Нива Поволжья № 3(48) август 2018 123
5. Kozhevnikov, Yu. A. Development and research of the plant for the preparation of composite boiler biofuel from wastes from animal farms and oil-producing farms: Diss. Cand. tech. Sciences: 05.20.01 / Yu.A. Kozhevnikov. - Moscow, 2013. - 140 p.
6. Kornilov V. I. Bashkir experience in reproduction of fertility and food security/ V.I. Kornilov // Agrarian Vestnik Urala. 2011. - No. 5 (84).
7. Koshkin, V. P. Device for drying chicken manure / V.P. Koshkin, I.I. Nikitin // Modern high technology. - 2014. - No. 5-1. - P. 62-63.
8. Medyakov, A. A. Schematic and constructive solutions of catalytic systems for the production and conversion of energy in anaerobic processing of organic waste / A.A. Medyakov, Ye.M. Onuchin, A.D. Kamenskikh // The polythematical electronic scientific journal of the Kuban State Agrarian University. - 2013. - No. 91. - P. 611 -620.
9. Technologies and technical means for processing manure on poultry farms: scientific and methodical guidance - M.: LLC «NIKPTs Voskhod-A», 2011. - 296 p.
10. Infrared heater with directional movement of the catalytic filler / Yu.N. Sidyganov [et al.] // The polythematical electronic scientific journal of the Kuban State Agrarian University. - 2014. - No. 101. - P. 1857-1867.
11. Simulation mathematical model of functioning of the heat supply system of the animal breeding complex on the basis of the catalytic combustion device / Yu.N. Sidуganov [et al.] // The polythematical electronic scientific journal of the Kuban State Agrarian University. - 2014. - No. 101. -P. 1847-1856.
12. Simulation mathematical model of the functioning of catalytic systems for the production and conversion of energy in anaerobic processing of organic wastes of livestock / Yu.N. Sidуganov [et al.] // Polythematical network electronic scientific journal of the Kuban State Agrarian University. -2013. - No. 91. - P. 589-600.
13. Investigation of the composition and properties of the products of processing woody manure-bedding mass by the thermochemical method / A. Z. Khalitov [et al.] // Vestnik of the Kazan Technological University. Kazan. - 2012. - № 3. - P. 104 - 105.
14. Shchetkin, B. I. Methodology of economically safe processing of bird manure into organic-mineral fertilizers and developing devices for assessing the quality of their application into the soil during cultivation of crops: Diss. Dr. agricultural sciences / B.I. Shetkin // St. Petersburg, 2004. - 350 p.
15. Patent search, search for patents for inventions registered in the Russian Federation and the USSR [Electronic resource]. URL: http://www. findpatent. ru (patent search) (circulation date 10.06.2018).
УДК 621.436
ВНЕДРЕНИЕ ЦИФРОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ПРОЦЕССЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОПТИМАЛЬНОГО ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ МАШИННО-ТРАКТОРНОГО АГРЕГАТА
С. Б. Тимонин, кандидат технических наук, доцент; А. С. Тимонина, аспирант
ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарева», Россия, фт. 89279721085, 89272761482, e-mail: lara. timon@yandex. ru
В статье рассмотрены этапы развития сельскохозяйственной техники и преимущества внедрения цифровых технологий в целях повышения эффективности функционирования машинно-тракторного агрегата. Углубленная аналитика технологических процессов становится реальностью. Стало возможным автоматизировать максимальное количество сельскохозяйственных операций за счет создания виртуальной (цифровой) модели всего цикла производства. Элементной базой современной электронной аппаратуры являются полупроводниковые приборы и интегральные микросхемы, изготовление которых за сравнительно короткое время стало самостоятельными производствами. Цифровая техника сделала значительный рывок за счет интеллектуализации ЭВМ, в то же время аналоговая не вышла за рамки средств для автоматизации вычислений. Но самое главное, цифровизация техники создала унифицированный носитель информации, объединивший в единое целое весь процесс исследований с выходом на оптимальное управление МТА в режиме реального времени. Контроль над впрыском топлива в динамике - одно из основных направлений при оптимизации режимов работы МТА. Эта тема с внедрением цифровых технологий становится осязаемой. Благодаря внедрению такой инновационной разработки наша страна может перейти к низкозатратному, экологичному и разумному земледелию.
Ключевые слова: машинно-тракторный агрегат, цифровые технологии, компьютеризация, экология, система управления.
В течение 2017 года правительством лагалось руководителям всех областей Российской Федерации настойчиво пред- экономики разработать программы по вне-
