LT6998B - Kukurūzų, kanapių ir pupų daugianario pasėlio biomasės granulės ir (arba) trąša - Google Patents

Kukurūzų, kanapių ir pupų daugianario pasėlio biomasės granulės ir (arba) trąša Download PDF

Info

Publication number
LT6998B
LT6998B LT2022017A LT2022017A LT6998B LT 6998 B LT6998 B LT 6998B LT 2022017 A LT2022017 A LT 2022017A LT 2022017 A LT2022017 A LT 2022017A LT 6998 B LT6998 B LT 6998B
Authority
LT
Lithuania
Prior art keywords
crop
pellets
hemp
biomass
corn
Prior art date
Application number
LT2022017A
Other languages
English (en)
Other versions
LT2022017A (lt
Inventor
Algirdas JASINSKAS
JASINSKAS Algirdas
Kęstutis ROMANECKAS
ROMANECKAS Kęstutis
Jovita BALANDAITĖ
BALANDAITĖ Jovita
Rita PETLICKAITĖ
PETLICKAITĖ Rita
Marius PRASPALIAUSKAS
PRASPALIAUSKAS Marius
Rasa KIMBIRAUSKIENĖ
KIMBIRAUSKIENĖ Rasa
Original Assignee
Vytauto Didžiojo Universitetas
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vytauto Didžiojo Universitetas filed Critical Vytauto Didžiojo Universitetas
Priority to LT2022017A priority Critical patent/LT6998B/lt
Publication of LT2022017A publication Critical patent/LT2022017A/lt
Publication of LT6998B publication Critical patent/LT6998B/lt

Links

Landscapes

  • Fertilizers (AREA)

Abstract

Išradimas priklauso bioenergetikos sričiai, sprendžiančiai apsirūpinimo biomasės ištekliais problemas ir daugianario (trinario) pasėlio, sudaryto iš kukurūzų, kanapių ir pupų, panaudojimo biokuro gamybai problemas. Kukurūzai, kanapės ir pupos auginamos viename pasėlyje kaip mišinys. Biomasės santykis (kukurūzai : kanapės : pupos) pagal sausąją masę - apie 1:3:2. Trinario pasėlio augalų biomasė yra natūraliai išdžiovinama, smulkinama, malama ir granuliuojama. Pagamintos daugianario pasėlio granulės yra didelio tankio ir atsparios gniuždymui. Deginant granules užtikrinamas kokybiškas ir efektyvus degimo procesas, o nustatytos kenksmingų teršalų, tokių kaip anglies dioksido ir monoksido, azoto oksidų, nesudegusių angliavandenilių ir sieros dioksido, emisijos neviršija leistinų normų ir yra tinkamos naudoti nedidelio galingumo šildymo katiluose. Išradimas priklauso ir žemės ūkio sričiai, nes prisideda prie dirvožemio gerinimo ir derlingumo atstatymo problemos sprendimo, o atsižvelgiant į daugianario pasėlio granulių cheminę sudėtį, jos galėtų būti naudojamos ir kaip organinė trąša, nes jose yra nemaži kiekiai fosforo, kalio ir kalcio.

Description

TECHNIKOS SRITIS
Išradimas susijęs su kietuoju biokuru ir (arba) trąša, gaminamais iš kukurūzų, kanapių ir pupų daugianario (trinario) pasėlio biomasės, presuojant ją j granules. Išradimas priklauso bioenergetikos sričiai, sprendžiančiai apsirūpinimo biomasės ištekliais problemas. Išradimas priklauso ir žemės ūkio sričiai, nes prisideda prie dirvožemio gerinimo ir derlingumo atstatymo problemos sprendimo.
TECHNIKOS LYGIS
Senkant iškastinio kuro ištekliams ir aštrėjant klimato kaitos problemoms, svarbu rasti pakankamai alternatyvų kietojo biokuro gamybai. Žaliava kietajam biokurui gali būti ir žemės ūkio augalai, pasižymintis tinkamomis tokios rūšies kurui savybėmis. Šiuo metu Lietuvoje vieną didžiausių biomasės produktyvumo potencialą turi kukurūzai, kanapės, pupos ir kt. žemės ūkio augalai. Juos auginant kartu kaip mišinį gaunama didesnė biomasė iš ploto vieneto. Nors paskelbta daug mokslinių tyrimų rezultatų, pagrindžiančių ne medienos biomasės (pvz., žolinių augalų, žemės ūkio augalų atliekų ir t.t.) tinkamumą granuliuotam kietajam biokurui, iki šiol nebuvo žinomas granuliuotas biokuras iš trinario pasėlio (paprastojo kukurūzo, sėjamosios kanapės ir lauko pupos) biomasės. Nebuvo ištirtos granulių, pagamintų iš trinario pasėlio biomasės savybės, taip pat nėra informacijos apie tokių granulių tinkamumą tręšimui. Kokybines charakteristikas atitinkančių granulių gamyba iš trinario pasėlio antžeminės augalų dalies biomasės sudarys prielaidas efektyviau apsirūpinti augaline biomase energetinėms reikmėms, minimalizuojant neigiamą poveikį aplinkai.
Artimas išradimui yra išradimo paraiškoje CZ PV 2002-0885 aprašomas iš kanapių pluošto pagamintas presuotas kuras. Auginant vien kanapes yra alinamas dirvožemis, todėl mūsų siūlymas auginti kanapes kartu su lauko pupomis ir kukurūzais yra tvaresnis.
Artimas šiam išradimui yra patentas BG109410, kuriame aprašytas kieto kuro gamybos būdas iš augalinės biomasės turinčios didelį kiekį celiuliozės. Biokuras gaminamas cilindrinėmis granulėmis, kurių skersmuo nuo 5 iki 9 mm, o ilgis nuo 5 iki 25 mm, jų piltinis tankis siekia apie 650 kg m 3, o savitoji kuro degimo šiluma - nuo 17 500 iki 20 000 kJ kg-1. Kietojo biokuro gamybos būdas apima pradinės biomasės malimą iki maksimalaus dalelių dydžio ne didesnių kaip 5 mm, džiovinimą džiovinimo įrenginyje, kad drėgnis būtų mažesnis nei 12-15 proc., o vėliau išdžiovintos žaliavos malimą iki maksimalus dalelių dydžio, siekiančio 1,5 mm. Granulės gaunamos ekstruzijos būdu rotaciniame ekstruderyje su daugybe angų, esant 32 000-49 000 kN ητ2 slėgiui. Granulės, gautos po ekstruderio, atšaldomos aplinkos oru.
Kitas kieto gabalinio kuro gaminimo būdas naudojant augalines atliekas aprašomas paraiškoje LT4773B. Gamybos procese kuro gabalai formuojami, pjaustomi ir džiovinami.
Patente IN2507/MUM/2008 aprašomas kietasis biokuras iš vieno ar daugiau žolinių (miglinių) augalų. Pagal šį išradimą, bet kuri augalų dalis, pvz., stiebas, lapai ar žiedai gali būti naudojama kietajam biokurui gaminti granulių forma.
Artimiausias pagal turinį yra paraiškoje LT 2019 024 A aprašytas išradimas pupų atliekų biokuro granulės ir (arba) serbentas, trąša (patento numeris LT 6701 B). Minėtoje paraiškoje nurodoma, kad po sėklų nukūlimo lauke lieka 5,4-5,51 ha1 atliekų (sausosiomis medžiagomis), kurios gali būti panaudotos kietojo biokuro gamybai. Tais atvejais, kai esant nepalankioms klimatinėms sąlygoms pupų derlius gaunamas nerentabilus, siūloma biokuro gamybai naudoti visą pasėlio antžeminės dalies biomasę kartu su pupų sėklomis. Pagrindines pupų atliekų biokuro granulių charakteristikas galima matyti 1 -4 lentelėse.
Išradimo paraiškoje pateiktas sprendimas turi daug privalumų, nes siūlomų augalų biomasė užauginama trumpos vegetacijos sąlygomis ir gaunama daugiau biomasės iš ploto vieneto bei išskiriamas didesnis deguonies kiekis, taip pat iš šios biomasės pagaminus granuliuotą biokurą, išskiriami nedideli leistini CO, NOX ir CxHy teršalų kiekiai deginant granules.
IŠRADIMO ESMĖ
Išradimo uždavinys - iš kukurūzų, kanapių ir pupų daugianario pasėlio biomasės (nuimtos po 103-105 dienų nuo sudygimo, kai kukurūzuose, kanapėse ir pupose esantis sausųjų medžiagų kiekis yra atitinkamai 23-25 proc., 30-34 proc. ir 70 proc., išdžiovintos iki 12-15 proc. drėgnio, naudojamos santykiu (kukurūzai: kanapės : pupos) pagal sausąją masę 1 : 3 : 2) pagaminti granules, atitinkančias kokybės ir aplinkosaugos standartus, ir tinkančias naudoti kurui mažo galingumo šildymo katiluose bei tręšimui.
Kukurūzai, kanapės ir pupos auginamos viename pasėlyje kaip mišinys. Bendras trinario pasėlio sausosios biomasės derlingumas yra iki 20 t ha-1, tačiau nepalankiomis vegetacijos sąlygomis gali sumažėti kelis kartus.
Natūraliai iki 12-15 proc. drėgnio išdžiovinta biomasė smulkinama MARAL125 kombaino būgniniu smulkintuvu, vėliau malama naudojant Retsch SM 200 Hummer malūną (Vokietija). Trinario padėlio biomasė sumalama pakankamai smulkiai. Malinyje esti apie 79 proc. dalelių iki 1 mm dydžio, ir apie 21 proc. - 2 mm dydžio. Granulių gamybai naudojamas mažos galios (7,5 kW, pagaminama iki 200-300 kg h1 granulių) granuliatorius ZLSP200B (Lenkija) su horizontalioje matricoje esančiomis 6 mm skylutėmis.
Granuliuoto trinario pasėlio biokuro granulių tankis yra apie 1143 kg m 3 s. m. (sausųjų medžiagų). Jis yra mažesnis už granulių iš pupų atliekų tankį, bet prilygsta granulėms iš medienos pjuvenų. Granulės, pagamintos iš daugianario pasėlio biomasės yra atsparios gniuždymui, nes jų gniuždymo jėga artima medienos pjuvenų granulėms (siekia 14,3 N mm 2), todėl jos yra pritaikytos sandėliavimui, fasavimui ir transportavimui bei naudojimui deginimo įrenginiuose (1 lentelė).
Iš trinario pasėlio biomasės pagaminto kietojo biokuro granulių peleningumas (6,1 proc.) yra didesnis nei iš pupų atliekų pagamintų granulių (3,9 proc.), tačiau šis rodiklis atitinka standarto ISO 17225-6 reikalavimus, keliamus ne medienos biomasės kietajam biokurui (B klasei <10 proc.). Daugianario pasėlio biomasės granulių sausosios masės apatinis šilumingumas (16,92 MJ kg1) bei drėgnosios masės apatinis šilumingumas (15,79 MJ kg1) yra artimas granulių, pagamintų iš pupų atliekų apatiniam šilumingumui, tačiau šiek tiek nusileidžia granulėms iš medienos pjuvenų (2 lentelė). Granulių iš trinario pasėlio biomasės drėgnis yra mažesnis nei pagamintų iš pupų atliekų ar medienos pjuvenų (2 lentelė).
Deginant daugianario pasėlio biomasės granules nustatytos kenksmingų teršalų emisijų vidutinės reikšmės: anglies dioksido (CO2), anglies monoksido (CO), azoto oksidų (NOX) buvo didesnės nei deginant pupų atliekų granules, tačiau neviršijo leistinų normų (3 lentelė). Nesudegusių angliavandenilių CxHy emisijos buvo 3,3 karto mažesnės, o sieros dioksido SO2 emisijos - 5 kartus mažesnės nei deginant pupų atliekų granules. Lyginant su medienos pjuvenų granulėmis, daugianario pasėlio granulės degdamos išskyrė mažiau CO2, daugiau O2, panašų kiekį CO, apie 3 kartus didesnį kiekį NOX, apie du kartus mažesnį CxHy kiekį ir daugiau SO2 dujų.
Atsižvelgiant į daugianario pasėlio granulių cheminę sudėtį, jos galėtų būti naudojamos kaip organinė trąša, nes jose yra nemažai fosforo, kalio ir kalcio (4 lentelė).
TYRIMŲ REZULTATAI
Trinario pasėlio biomasė buvo užauginta Vytauto Didžiojo universiteto Žemės ūkio akademijos (VDU ŽŪA) Bandymų stoties laukuose. Viename pasėlyje auginti 3 augalai: paprastasis kukurūzas (Zea mays L.), sėjamoji kanapė (Cannabis sativa L.) ir lauko pupa (Vida faba L.). Iš šių augalų biomasės VDU ŽŪA laboratorijose buvo pagamintos biokuro granulės, ir nustatytos granulių biometrinės, fizikinės-mechaninės savybės. Lietuvos energetikos instituto Šiluminių įrengimų tyrimo ir bandymų laboratorijoje buvo nustatyta granulių elementinė sudėtis, peleningumas, šilumingumas ir dujų emisijos. Gauti tyrimų duomenys pateikiami 1-4 lentelėse.
lentelė. Biokuro granulių fizikinių savybių palyginimas
Žaliava Granulės tankis, kg m-3 s.m. Piltinis tankis, kg m-3 Didžiausia gniuždymo jėga, N mm2
Trinario pasėlio biomasė 1143,3 646,2 14,3
Pupų atliekos* 1435,9 700,3 20,7
Spygliuočių medienos pjuvenos* 1000-1400 650,0 15,3
* Šaltinis - patentas LT 6701 lentelė. Biokuro granulių drėgnio, peleningumo ir šilumingumo palyginimas
Žaliava Drėgnis, proc. Peleningumas, proc. Sausosio masės apatinis šilumingumas, MJ kg'1 Drėgnosios masės apatinis šilumingumas, MJ kg-1
Trinario pasėlio biomasė 5,6 6,1 16,9 15,8
Pupų atliekos* 9,0 3,9 17,0 15,3
Spygliuočių medienos pjuvenos* <12,0 <1,5 17,2-19,5 >16,9
* Šaltinis - patentas LT 6701
Pastaba: pagrindiniai reikalavimai ne medienos biokuro granulėms yra drėgnis, grynasis šilumingumas ir peleningumas. Pagal tarptautinį standartą ISO 17225-6, apibrėžiantį kietojo ne medienos biokuro granulių specifikacijas, grynojo šilumingumo reikšmė A ir B klasei >14,5 MJ/kg, peleningumas A klasei < 6 proc.; B klasei <10 proc., drėgnis A klasei < 12 proc., B klasei <15 proc.
lentelė. Kenksmingųjų emisijų deginant skirtingo kuro granules palyginimas
Žaliava CO2 proc. O2 proc. CO PPm NOx PPm CxHy PPm SO2, PPm
Trinario pasėlio biomasė 4,3 16,2 362 159 17 0,4
Pupų atliekos* 4,1 15,2 1072 151 56 2,0
Spygliuočių medienos pjuvenos* 4,9 14,8 360 46 34 0,01
Šaltinis - patentas LT 6701 lentelė. Biokuro granulių elementinės sudėties palyginimas (proc.).
Žaliava N P K Ca Mg S C
Trinario pasėlio biomasė 0,99 0,22 1,08 0,82 0,21 0,05 45,35
Pupų atliekos* 1,27 0,38 2,92 1,05 0,27 <0,01 46,22
Spygliuočių medienos pjuvenos* 0,5-2,3 0,02-0,03 0,26-0,46 nd nd 0,05 48-50
Šaltinis - patentas LT 6701, nd - nėra duomenų.

Claims (2)

  1. Iš daugianario pasėlio-mišinio gaminamas biokuras, supresuotas į granules, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad gamybai naudojama kukurūzų, sėjamųjų kanapių ir lauko pupų augalinė biomasė trumpos 103-105 dienų nuo sudygimo vegetacijos sąlygomis.
  2. Biokuras pagal 1 punktą, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad jį galima naudoti mažo galingumo šildymo katiluose ir (arba) kaip organinę trąšą.
LT2022017A 2022-07-14 2022-07-14 Kukurūzų, kanapių ir pupų daugianario pasėlio biomasės granulės ir (arba) trąša LT6998B (lt)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
LT2022017A LT6998B (lt) 2022-07-14 2022-07-14 Kukurūzų, kanapių ir pupų daugianario pasėlio biomasės granulės ir (arba) trąša

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
LT2022017A LT6998B (lt) 2022-07-14 2022-07-14 Kukurūzų, kanapių ir pupų daugianario pasėlio biomasės granulės ir (arba) trąša

Publications (2)

Publication Number Publication Date
LT2022017A LT2022017A (lt) 2023-01-25
LT6998B true LT6998B (lt) 2023-06-12

Family

ID=84974969

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
LT2022017A LT6998B (lt) 2022-07-14 2022-07-14 Kukurūzų, kanapių ir pupų daugianario pasėlio biomasės granulės ir (arba) trąša

Country Status (1)

Country Link
LT (1) LT6998B (lt)

Also Published As

Publication number Publication date
LT2022017A (lt) 2023-01-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104926533B (zh) 一种堆肥及其制备方法
Jasinskas et al. Fibrous hemp (Felina 32, USO 31, Finola) and fibrous nettle processing and usage of pressed biofuel for energy purposes
US12077720B2 (en) Process for producing solid biomass fuel
Alakangas Biomass and agricultural residues for energy generation
CN103666625B (zh) 一种生物质燃料颗粒及其制备方法
KR20220074337A (ko) 유기성 폐기물을 재활용한 이산화탄소 저감용 바이오차 제조방법 및 이를 이용한 완효성 비료 제조방법
Matin et al. Rice husk waste: Impact on environmental health and potential as biogas
Trnka et al. Energy performance of a rotary burner using pellets prepared from various alternative biomass residues
Narzary et al. Study of effects of addition of charcoal and binder derived from taro on physiochemical properties of briquettes made from tree leaves
GB2586120A (en) Process for producing solid biomass fuel
LT6998B (lt) Kukurūzų, kanapių ir pupų daugianario pasėlio biomasės granulės ir (arba) trąša
Komlajeva et al. Comparison of different energy crops for solid fuel production in Latvia
Jansone et al. Heat of winter cereal crops.
Jasinskas et al. Assessment of energy properties of maize and multi-crop pellets and environmental impact of their combustion
LT6701B (lt) Pupų atliekų biokuro granulės ir (arba) sorbentas, trąša
Platace et al. Evaluation of factors influencing calorific value of reed canary grass spring and autumn yield
Streikus et al. Investigations of fibre plants preparation and utilization of solid biofuels.
Petlickaitė et al. Multi-crop biomass utilization for bioenergy purposses and evaluation of pressed biofuel properties
Pravdyva et al. Photosynthetic productivity of giant miscanthus depending on elements of growing technology.
CN106675694A (zh) 一种高燃烧值生物质颗粒
Streikus et al. Research in fibrous plant preparation for pressed solid biofuel and determination of pellet indicators
Gopi et al. Biochar and its scope in nutrient, pest and disease management in sugarcane
Zvicevicius et al. Evaluating potential of organic carbon production from fibre hemp biomass
KR102390527B1 (ko) 농업부산물로부터 제조된 블랙카본을 이용한 완효성 비료 조성물 및 그 제조방법
Jasinskas et al. EVALUATION OF TECHNOLOGICAL AND ENVIRONMENTAL PARAMETERS OF ARTEMISIA DUBIA PLANT BIOMASS UTILIZATION FOR ENERGY CONVERSION

Legal Events

Date Code Title Description
BB1A Patent application published

Effective date: 20230125

FG9A Patent granted

Effective date: 20230612

MM9A Lapsed patents

Effective date: 20240714