Способ комплексной глубокой переработки зеленой массы топинамбура


 

F23B99/00 - Устройства для сжигания твердого топлива (для одновременного или попеременного сжигания кускового с другим видом топлива F23C 1/00; устройства для сжигания в псевдоожиженном слое F23C 10/00; сжигание низкосортного топлива и мусора F23G; колосниковые решетки F23H; подача твердого топлива в устройства для сжигания F23K; конструктивные элементы камер сгорания, не отнесенные к другим подклассам F23M; бытовые отопительные устройства F24; котлы центрального отопления F24D; автономные компактные котлы F24H)

Владельцы патента RU 2569724:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Южно-Уральский ГАУ) (RU)

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ комплексной глубокой переработки зеленой массы топинамбура включает сбор растительного сырья, его измельчение и метановое сбраживание в метантенках, полученный после сбраживания биогаз подают в газгольдеры для получения тепловой и электрической энергии, а полученный биошлам подают на механическое обезвоживание до относительной влажности 40-50%, причем зеленую массу топинамбура делят на две части, одну из них подают на метановое сбраживание, а вторую часть подают на механическое прессование с целью получения сока, полученный при прессовании жмых досушивают до необходимой влажности, брикетируют и подают в реактор, где без доступа кислорода в результате термохимической конверсии получают пиролизный горючий газ и золу, при этом горючий газ используют в качестве топлива для производства тепловой и электрической энергии, а золу подают на смешивание с обезвоженным биошламом, используемым в качестве органического компонента, полученную органо-минеральную смесь гранулируют, досушивают до необходимой влажности и используют в качестве удобрений. Изобретение позволяет комплексно глубоко переработать зеленую массу топинамбура с целью получения сока, который может использоваться для производства фруктозо-глюкозного сиропа, получить дешевую тепловую и электрическую энергии, получить комплексное органо-минеральное удобрение с высоким содержанием питательных веществ, необходимых для растений. 2 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к способу комплексной глубокой переработки зеленой массы топинамбура с получением тепловой, электрической энергии и комплексного органо-минерального удобрения.

В зеленой массе растений, создаваемой в процессе фотосинтеза, кинетическая энергия солнечных лучей накапливается в виде химической энергии, которая может быть высвобождена различными способами и преобразована в тепловую и электрическую энергию. Оставшаяся часть вещества содержит химические элементы, необходимые для питания растений, и является компонентом для производства комплексного органо-минерального удобрения.

Известен способ получения тепловой и электрической энергии из органических отходов, в том числе из растительной массы путем ее высушивания, брикетирования с последующим пиролизом с целью получения горючего газа, который после охлаждения и очистки используется для привода дизель-электростанции, вырабатывающей тепловую и электрическую энергию (Переработка органических отходов методом пиролиза, www.adaptika, www.biorex.ru).

Недостатком данного способа является то, что, во-первых, зеленая часть растений имеет повышенную влажность, в результате чего на сушку расходуется большое количество энергии, а во-вторых, после пиролиза остается зола, использование которой не предусмотрено.

Известен способ переработки стеблей топинамбура, очищенных от листьев, и получения фруктозо-глюкозного сиропа (RU патент №2059730, МПК С13К 11/00, опубл. 10.05.1996), в соответствии с которым стебли топинамбура измельчают, запаривают, отжимают, фильтруют отжим и концентрируют фильтрат до концентрации сиропа упариванием, полученный фруктозо-глюкозный сироп используют в кондитерском производстве.

Но данный способ не предусматривает переработку полученного при отжиме жмыха.

Наиболее близким к разработанному способу по технической сущности и достигаемому результату является способ получения тепловой и электрической энергии, включающий сбор растительного сырья, его измельчение и метановое сбраживание в метантенках с подачей полученного биогаза в газгольдеры с последующим использованием биогаза для получения тепловой и электрической энергии. Оставшийся после сбраживания биошлам подвергают первоначально механическому обезвоживанию, а затем термической сушке до абсолютной влажности 50-60%. Полученный концентрат направляют в качестве топлива на сжигание в топке котельной установки с выработкой параэнергетических параметров для производства электроэнергии. Отходящие газы из котельной установки делят на два потока, один из которых направляют на сушку концентрата, а другой поток - на подогрев растительного сырья в метантанках до температуры метанового сбраживания (RU Патент №2499954, МПК A23L 1/214).

Недостатком данного способа является то, что после метанового сбраживания из оставшегося биошлама предусматривается получение концентрата, который используется для сжигания. Однако после механического обезвоживания концентрата для его сушки требуется большое количество тепловой энергии, при этом полученный концентрат имеет низкое содержание органического вещества, что затрудняет горение, теплотворная способность такого вещества низкая, следовательно, использовать в качестве топлива его не целесообразно, а использование биошлама в качестве органического компонента в составе удобрений не предусмотрено.

Задачей изобретения является комплексная глубокая переработка зеленой массы топинамбура с целью получения сока, который может использоваться для производства фруктозоглюкозного сиропа, и получения дешевой тепловой и электрической энергии, которая может использоваться на внутрихозяйственные нужды, получения комплексного органо-минерального удобрения с высоким содержанием питательных веществ, необходимых для растений.

Решение поставленной задачи достигается предлагаемым способом, который как и прототип включает в себя: сбор растительного сырья, его измельчение и метановое сбраживание в метантенках с подачей полученного биогаза в газгольдеры с последующим использованием биогаза для получения тепловой и электрической энергии, после сбраживания полученный биошлам влажностью 90-92% направляют на механическое обезвоживание до относительной влажности 40-50%, в отличие от прототипа в качестве растительного сырья используют зеленую массу топинамбура, которую делят на две части. Одну часть подают в метантенк, в котором при метановом сбраживании образуется биогаз и биошлам, а вторую часть подают на механическое прессование с целью получения сока, который может быть использован для производства фруктозоглюкозного сиропа, и жмыха. Жмых досушивают до влажности 17-20% (при влажности ниже 17% увеличиваются затраты на испарение влаги, при влажности выше 20% нарушается процесс пиролиза), брикетируют и подают в реактор, где без доступа кислорода в результате термохимической конверсии образуется пиролизный горючий газ и зола, которая содержит в концентрированном виде все необходимые для растений элементы питания. Горючий газ используют в качестве топлива для производства тепловой и электрической энергии, а золу подают на смешивание с обезвоженным биошламом, используемым в качестве органического компонента, совместно с золой возможно использование и других минеральных компонентов таких, как сульфат аммония (отходы металлургического производства), фосфоритная руда, хлористый калий. После приготовления органо-минеральной смеси производят ее гранулирование и досушивание гранул до влажности 14-15%, а затем используют в качестве удобрения. При влажности гранул ниже 14% увеличиваются затраты на испарение влаги, при влажности выше 15% начинают протекать биологические процессы самосогревания, что ведет к развитию бактерий и других нежелательных биологических процессов.

После сбраживания и механического обезвоживания содержание питательных веществ в биошламе составляет до 10%. Зола зеленой массы топинамбура содержит до 60%, доступных для растений питательных веществ, является абсолютно сухой и гигроскопичной. При смешивании ее в равных долях с биошламом влажностью 40-50% влажность органо-минеральной смеси выравнивается до 20-25%, содержание питательных веществ составляет 30-35%.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается тем, что после измельчения сырье делят на две части. Одну часть подают в метантенк для получения биогаза и отходов в виде биошлама, а вторую часть подают на механическое прессование с целью получения сока и жмыха. Жмых досушивают до влажности 17-20%, брикетируют и подают в реактор, где в результате термохимической конверсии образуется пиролизный горючий газ и зола. Горючий газ используют в качестве топлива для производства тепловой и электрической энергии, а золу подают на смешивание с обезвоженным биошламом, используемым в качестве органического компонента. После приготовления органо-минеральной смеси производят ее гранулирование и досушивание гранул до влажности 14-15%, а затем используют в качестве удобрений. При этом часть тепловой энергии используют для высушивания жмыха и досушивания гранул, а часть электрической энергии для работы технологической линии. Большая часть производимой тепловой и электрической энергии предназначена для использования другими потребителями. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию «новизна».

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями в данной области показывает, что уже известен способ приготовления органо-минерального удобрения путем смешивания золы, получаемой при сжигании органического вещества, с органическими отходами птицеводства и животноводства, гранулирования полученной смеси и досушивания гранул. Однако в предлагаемом способе используется зола, образуемая в результате пиролиза органического вещества, а в качестве органического компонента используется обезвоженный биошлам, оставшийся после производства биогаза, путем метанового сбраживания органического вещества. Получение удобрения с помощью заявляемого способа не известно из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию «изобретательский уровень».

Осуществление заявляемого способа комплексной переработки зеленой части топинамбура производится следующим образом.

При уборке зеленой массы топинамбура производится ее измельчение и разделение на две части. Одну часть подают в метантенк, в котором при влажности 90-92% в результате метанового сбраживания образуется биогаз, который собирают и подают в газгольдеры с последующим использованием его для получения тепловой и электрической энергии. Биошлам удаляют из метантенка и подают на механическое обезвоживание. Жидкую часть биошлама возвращают в метантенк, а твердую часть с влажностью 40-50% в качестве органического компонента подают на приготовление органо-минерального удобрения. Вторую часть измельченной зеленой массы топинамбура подают на отжим для получения сока и жмыха. Сок зеленой массы топинамбура собирают и подают на переработку для получения фруктозоглюкозного сиропа, а жмых досушивают до влажности 17-20%, брикетируют и подают в термохимический реактор, в котором образуется пиролизный горючий газ и зола. Горючий газ проходит систему очистки и подается в тепловую установку, например в дизель-электростанцию, которая вырабатывает тепловую и электрическую энергию. Золу собирают и подают на приготовление органо-минерального удобрения. Биошлам смешивают с золой, получают органо-минеральную смесь влажностью 20-25% с содержанием питательных веществ 30-35%, которую гранулируют, а гранулы досушивают до влажности 14-15% и используют в качестве удобрения. Совместно с золой возможно использование и других минеральных компонентов, например сульфата аммония, фосфоритной руды, хлористого калия. Данное удобрение удобно фасовать, хранить, транспортировать и вносить в почву существующей системой машин.

Осуществление заявляемого способа комплексной глубокой переработки зеленой массы топинамбура позволяет производить из 1 т биологической массы, влажностью 70% до 125-130 л фруктозоглюкозного сока, 45 м3 биогаза, 200 кВт тепловой и 150 кВт электрической энергии и комплексного органо-минерального удобрения с высоким содержанием элементов питания растений (30-35%). Питательные вещества таких удобрений по сравнению с минеральными удобрениями более доступны для растений, что увеличивает эффективность его использования.

1. Способ комплексной глубокой переработки зеленой массы топинамбура, включающий сбор растительного сырья, его измельчение и метановое сбраживание в метантенках, полученный после сбраживания биогаз подают в газгольдеры для получения тепловой и электрической энергии, а полученный биошлам подают на механическое обезвоживание до относительной влажности 40-50%, отличающийся тем, что в качестве растительного сырья используют зеленую массу топинамбура, которую делят на две части, одну из них подают на метановое сбраживание, а вторую часть подают на механическое прессование с целью получения сока, полученный при прессовании жмых досушивают до необходимой влажности, брикетируют и подают в реактор, где без доступа кислорода в результате термохимической конверсии получают пиролизный горючий газ и золу, при этом горючий газ используют в качестве топлива для производства тепловой и электрической энергии, а золу подают на смешивание с обезвоженным биошламом, используемым в качестве органического компонента, полученную органо-минеральную смесь гранулируют, досушивают до необходимой влажности и используют в качестве удобрений.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что жмых досушивают до влажности 17-20%.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что гранулы органо-минеральной смеси досушивают до влажности 14-15%.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области тепловых устройств, машин, может быть использовано в теплогенерирующих системах, в вентиляционных системах, в разных устройствах для высокотемпературного сжигания, например, нефтяных осадков, а также мусора (для сжигания, например, диоксина, фурана, угарного газа) и т.п.

Изобретение относится к области энергетики. Топка для сжигания твердого топлива содержит корпус с загрузочным бункером для твердого топлива, камеру сгорания с колосниковой решеткой, устройство подачи воздуха, камеру дожигания с окном в нее, камера сгорания имеет подвижную, перемещаемую по высоте горизонтальную колосниковую решетку, подвижно-поворотную наклонную заднюю колосниковую решетку и подвижно-поворотную наклонную направляющую плиту.

Изобретение относится к камере сгорания и способу сжигания, а также к устройству и способу производства электрической энергии. Техническим результатом является повышение эффективности работы камеры сгорания, при которой возможна дополнительная подача продуктов сгорания, содержащих твердые компоненты, которые затем используют в устройстве производства электроэнергии.

Изобретение относится к твердотопливным отопительным приборам. Устройство подачи воздуха в отопительных приборах верхнего горения содержит гибкий воздуховод, распределитель воздуха и гибкий элемент механизма перемещения.

Изобретение относится к области энергетики. Топка с неподвижной колосниковой решеткой и подвижным слоем топлива с наклонным зеркалом горения для сжигания агропеллет, включающая топку водотрубного или жаротрубного котла и чугунную колосниковую решетку, при этом 1/3 колосников, расположенных в нижней части колосниковой решетки, крепится к водоохлаждаемым трубам, в которых циркулирует котловая вода контура циркуляции котла.
Изобретение относится к теплоэнергетике. Способ стабилизации жидкого угольного топлива в виде суспензионно-эмульсионной системы при его хранении и транспортировании в цистернах путем пузырькового перемешивания дисперсной фазы и дисперсной среды.

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к системам отопления на твердом топливе, и может быть использовано для создания твердотопливных отопительных приборов длительного горения.

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к системам отопления на твердом топливе. Отопительный котел длительного горения содержит теплоизолированный корпус с двойной стенкой, образующей по периметру и в верхней части емкость для теплоносителя, в которой размещен теплообменник контура горячего водоснабжения.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для сжигания топлива, в том числе торфа. Способ сжигания твердого топлива включает сгорание топлива на колоснике, подачу в зону горения воздуха через канал под колосником, вывод через щель последнего в канал и задерживание в нем мелких фракций топлива и шлака, последующее удаление остатков сжигания с колосника и из канала путем раскрывания его стенок и проведение при этом одновременной очистки щели колосника.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в котельных установках. Способ двухступенчатого сжигания твердого топлива включает заполнение топки твердым кусковым топливом, подачу окислителя в топку через колосники, расположенные внизу топки, причем в рабочем режиме через колосники подается недостаточное для полного окисления кускового топлива количество окислителя, дожигание образовавшихся газов вне указанной топки с участием дополнительной подачи окислителя, передачу тепла от сжигания теплообменной системе с трубчатыми теплообменниками с жидким теплоносителем, отвод дымовых газов.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Субстрат «Бекулит» для выращивания злаковых культур включает использование в качестве минеральной основы цеолитосодержащую глину диалбекулит, в которую вводят 0,1% водного раствора йодистого калия и почву до 20 см слоя многолетних трав второго года жизни в следующем соотношении, мас.%: йодистый калий 0,1% водного раствора 8-10, почва - 10-15, глина диалбекулит - остальное.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Осуществляют усиление роста растений путем обработки семян растения или растения, которое прорастает из семян, эффективным количеством по меньшей мере одного хитоолигосахарида (ХО), представленного формулой: в которой R1 означает водород или метил; R2 означает водород или метил; R3 означает водород, ацетил или карбамоил; R4 означает водород, ацетил или карбамоил; R5 означает водород, ацетил или карбамоил; R6 означает водород, арабинозил, фукозил, ацетил, сульфат, 3-0-S-2-0-MeFuc, 2-0-MeFuc или 4-0-AcFuc; R7 означает водород, маннозил или глицерин; R8 означает водород, метил или -CH2OH; R9 означает водород, арабинозил или фукозил; R10 означает водород, ацетил или фукозил; и n равно 0, 1, 2 или 3.

Изобретение относится к биотехнологии и экологии. Для очистки почв, загрязненных хлорароматическими токсикантами, вводят в почву гуматы и бактерии штамма Rhodococcus wratislaviensis КТ112-7 в дозах 106-107 кл/г почвы.

Группа изобретений относится к сельскому хозяйству. Способы биотехнологической переработки твердых отходов целлюлозно-бумажной промышленности для получения биогумуса включают: а) стадию обработки грибами, заключающуюся в том, что в твердые отходы целлюлозно-бумажной промышленности вносят грибной инокулянт базидиальных грибов белой гнили из расчета 0,8-1,1 л на 10 кг отходов или зерновой мицелий грибов белой гнили из расчета 300-350 г на 6-8 кг отходов и проводят твердофазное культивирование в течение 45-65 дней при температуре 18-28°C или в течение 15 дней при температуре 10-15°C, а в следующие 40-45 дней - при температуре 18-28°C; б) стадию вермипереработки, заключающуюся в том, что субстрат, полученный на стадии а) увлажняют до 65-80%, затем на 10 кг или на 6-8 кг указанного субстрата вносят 1300-2500 особей или 200 шт.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. В способе получения препарата жидкого вермикомпоста (биогумуса) из гумусосодержащих веществ путем импульсного многофакторного воздействия на твердую фракцию вермикомпоста (биогумуса) в установке на базе роторного импульсного аппарата вермикомпост (биогумус) предварительно смешивается с водой в соотношении 70% воды и 30% вермикомпоста без добавления каких-либо реагентов, в том числе щелочей, и прогоняется через роторный импульсный аппарат, в результате интенсивного диспергирования и гомогенизации вермикомпоста в воде при такой обработке образуется однородная смесь с мелкодисперсными частицами вермикомпоста в воде, обогащенная питательными элементами NPK, гумусовыми веществами и полезной почвенной микрофлорой в виде стабильной суспензии.
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Для получения биогумуса смешивают твердые и жидкие органические отходы на площадке, формируют бурты с выполнением между ними технологических проездов, заселяют субстрат дождевыми червями вида Eisenia foetida, после получения целевого продукта и биомассы червей повторяют цикл утилизации отходов.
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Кондиционер почвы в форме гранул включает минеральные компоненты с использованием золошлаковой смеси и извести, причем он выполнен из гранул нерегулярной формы в интервале фракций от 1,0 до 6,0 мм водостойкого пористого конгломерата с плотностью от 300 до 400 кг/м3 и со структурой пористости, имеющей капиллярную и некапиллярную форму, при их соотношении между собой, равном 0,85:1, в свою очередь конгломерат состоит из сухой смеси, обработанной смешением с водой до однородной консистенции при соотношении вода:сухая смесь, равном 0,75:1, при этом сухая смесь содержит в качестве золошлаковой смеси золу биотоплива, а также цемент, негашеную известь и порообразователь.

Способ производства вермикомпоста включает формование гряды из субстрата и заселение ее вермикультурой, добавление на часть верхней и боковую поверхности гряды слоя свежего субстрата.
Изобретение относится к сельскому хозяйству, мелиорации и биотехнологии и может быть использовано для получения органического удобрения на основе сплавины, извлеченной из водоемов при их очистке.

Изобретение относится к сельскохозяйственной биотехнологии и может быть использовано для получения повышающих плодородие почв удобрений из табачных отходов методом компостирования.
Способ получения вермикомпоста включает использование листового опада и внесение в субстрат компостного червя Eisenia fetida. В качестве листового опада используют опад тополя Populus nigra, который смешивают с верховым торфом в соотношении 1:8 по весу и добавляют воду до достижения влажности 70-80%. В полученный субстрат вносят популяцию Eisenia fetida из расчета 20% от сухой массы субстрата и вермикомпостируют в течение 25-30 суток. Техническим результатом является получение вермикомпоста с повышенным содержанием солей кальция и количественным преобладанием кальция над калием. 2 табл.
Наверх