Ресурсосберегающая технология и технические средства уборки и приготовления органического удобрения из навоза глубокой подстилки

В результате обработки опытных данных получено уравнение.

Y = 9,67 – 0,81278x1 + 0,03333x12 – 1,11944x2 + 0,26875x22 – 0,26639x3 + 0,00193x32 + 0,06944x1x2 + 0,00994x1x3 + 0,00650x2x3 (58)

При подстановке в уравнение (58) найденных оптимальных факторов определили минимальную величину функции выхода – удельный расход электроэнергии получился равным 0,66 кВтч. Это говорит о том, что центр поверхности фигуры находится в области априорно выбранного центра эксперимента.

Рисунок 34. Зависимости удельных энергозатрат от высоты, расхода воздуха и влажности

В пятой главе – «Экономическая эффективность технологического процесса приготовления компостов» – производится расчет и сравнивается экономическая эффективность существующей и проектируемой технологии производства компостов.

Производственные испытания проводили в ФГУП учхоз-племзавод «Комсомолец», где было произведено 1000 т. органического удобрения в год.

Производственные испытания технологии проводили в ЗАО «Раненбург–комплекс» Чаплыгинского района Липецкой области.

Разработанная технология уборки и приготовления органического удобрения из навоза глубокой подстилки позволяет увеличить производительность на 36,4%, уменьшить площадки компостирования за счет конструктивных параметров на 20%, позволяет снизить продолжительность компостирования на 40% по сравнению с существующими техническими средствами при сроке окупаемости 1,24 года.

Разработанная конструкция аэратора навоза глубокой подстилки и режимы его работы приняты к внедрению в СПХК «Маяк Ленина» Сампурского района, Тамбовской обл. для производства органических удобрений. Прибыль от внедрения разработанного аэратора составила 38650,84 тыс.руб. в год.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ и результаты исследований

1. Анализ современных технологических линий уборки, измельчения и переработки навоза глубокой подстилки показал, что в настоящее время такие технологические процессы и технические средства недостаточно изучены. Аналитическая оценка научных работ по переработке навоза при содержании свиней в ангарах выявила необходимость дальнейшего обобщения теоретических и экспериментальных исследований технологий и процессов уборки, измельчения и переработки в удобрения, с целью совершенствования технологий и разработки новых конструкций машин.

2. Разработана технология переработки навоза глубокой подстилки, которая включает процесс разрушения монолита пласта навоза, измельчение соломистых частиц, и подготовленная масса для аэрации насыщается воздухом. Для этих процессов разработаны средства механизации питатель - разрушитель, измельчитель и аэратор.

3. Исследованиями установлено, что физико – механические свойства навоза при содержании свиней на глубокой подстилке имеют следующие значения:

- плотность навоза с течением времени увеличивается с 380кг/м3 до 980 кг/м3;

- влажность пласта навоза находится в пределах от 20% до 63%;

- процентное содержание частиц, требующих измельчения, составляет 80% в общей массе пласта;

- коэффициент внешнего трения по поверхности изменяется от 0,15 до 0,4 для стали, по прорезиненной поверхности от 0,45 до 0,65, по хлопчатобумажной - 0,445…0,5.

4. Экспериментальными исследованиями измельчителя пласта установлено:

- с увеличением угла заточки от 150 до 900 сила резания Pрез для ножей толщиной 4мм изменяется от 1020(Н) до 1350(Н) при симметричной заточке и от 750(Н) до 780(Н) при ассиметричной. Минимальная сила резания навоза глубокой подстилки наблюдается при угле заточки =450, сила резания равна 720(Н) с симметричной заточкой и 520(Н) с ассиметричной, соответственно;

- оптимальное число оборотов рабочего органа питателя – разрушителя, при которых затраты энергии минимальны, находится в интервале от 150 мин–1 до 250 мин–1. При этих значениях производительность составляет 52 – 68 тонны в час;

- поступательная скорости питателя – разрушителя в этом случае от 0,14 до 0,195 м/сек. При этих значениях производительность достигает значение от 52 до 68 тонн в час.

5. Убираемый навоз глубокой постилки из ангара до 10% содержит растительные остатки длиной от 90 до 130 мм, что не соответствует требованиям биоферментации, поэтому обоснованы основные конструктивные параметры измельчителя.

6. Теоретически установлено и экспериментально подтверждено, что коэффициент измельчения навоза глубокой подстилки на предлагаемой установке принимает максимальное значение =5,9 при угле установки лопаток 6°, наклона противорежущей пластины 17°, количестве лопаток 6шт., оптимальной скорости вращения крылача 550с-1 и длины измельченных частиц навоза навоза 5…9мм.

7. Разработана конструктивно – технологическая схема аэратора для переработки в удобрение навоза глубокой подстилки и теоретически обоснованы диаметры воздуходувных отверстий в аэрационных трубах от 21 до 30мм с интервалом 0,5 метра при удалении от вентилятора на расстояние до 6 метров. Экспериментальные исследования проводились на разработанной установке, оснащенной системой автоматического регулирования подачи воздуха в аэрируемую массу, что позволило поддерживать температурный процесс компостирования от 50 до 750С в течение четырех суток.

8. В процессе аэрации навоза глубокой подстилки концентрация кислорода в массе по всей площади аэратора составила 6% и 7,6% на высоте 50см и 70 см, соответственно. Такое равномерное распределение воздуха в объеме аэратора позволило сократить время компостирования с 9 до 4 суток.

9. Применение разработанной технологии позволяет снизить продолжительность компостирования на 40% по сравнению с существующей технологией, уменьшить площадки компостирования за счет конструктивных параметров на 20%, увеличить производительность на 36,4%.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

Статьи в ведущих рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК России:

1. Хмыров, В.Д. Влияние активной аэрации на интенсивность протекания биотермических процессов в компостируемой смеси [Текст] / В.Д. Хмыров, Миронов В.В.// Вестник Тамбовского государственного технического университета. - Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2002, Ч.4. – С.668-672.

2. Хмыров, В.Д. Переработка подстилочного навоза [Текст] / В.Д. Хмыров, Миронов В.В.// Сельский механизатор.–2005, №4.–С. 30.

3. Хмыров, В.Д. Технология переработки подстилочного навоза [Текст] / В.Д Хмыров, Л.Г. Узеринов, В.Б. Куденко // Механизация и электрификация сельского хозяйства.– 2006.–№5.–С.11.

4. Хмыров, В.Д. Биоферментация навоза глубокой подстилки [Текст] / В.Д. Хмыров, В.Б. Куденко // Сельский механизатор.–2008.–№9.–С. 36–37.

5. Хмыров, В.Д. Устройство для выгрузки навоза глубокой подстилки [Текст] / В.Д. Хмыров, В.Б. Куденко, Б.С. Труфанов // Сельский механизатор. – 2008. –№11. – С.34

6. Хмыров, В.Д. Исследование физико-механических свойств навоза глубокой подстилки [Текст] / В.Д. Хмыров, В.Б. Куденко, Б.С. Труфанов // Сельский механизатор.–2009.–№12.– С. 24–25.

7. Хмыров, В.Д. Исследование распределения воздушного потока в трубах аэратора [Текст] / В.Д. Хмыров, В.Б. Куденко, Б.С. Труфанов // Механизация и электрификация сельского хозяйства.– 2009.–№1.–С.41–42

8. Хмыров, В.Д. Обоснование параметров ножа при резании навоза глубокой подстилки [Текст] / В.Д. Хмыров, В.Б. Куденко, Б.С. Труфанов // Вестник МичГАУ. – 2010. – №1. – С.169–173.

9. Хмыров, В.Д. Основные направления развития средств механизации компостирования отходов животноводства [Текст] / В.Д. Хмыров, В.Б. Куденко, А.А. Горелов, // Вестник МичГАУ. – 2010. – №1. – С.173–175.

10. Хмыров, В.Д. Теоретические исследования процесса истечения воздуха из воздуховодных труб аэратора буртов навоза [Текст] / В.Д. Хмыров, А.А. Горелов, А.А. Ненахов // Вестник МичГАУ. – 2010. – №2. – С.232–235.

11. Хмыров, В.Д. Коэффициент трения навоза глубокой подстилки [Текст] / В.Д. Хмыров, В.Б. Куденко, С.В. Бизин // Вестник МичГАУ. – 2010. – №2. – С.236–239.

12. Хмыров, В.Д. Технические средства для подготовки навоза к использованию [Текст] / В.Д. Хмыров, В.Б. Куденко, А.А. Горелов, Б.С. Труфанов // Вестник МичГАУ. – 2011. – №1. – С.182–184.

13. Хмыров, В.Д. Кинематические исследования рабочих органов питателя – разрушителя навоза глубокой подстилки [Текст] / В.Д. Хмыров, В.Б. Куденко, А.А. Горелов, Б.С. Труфанов // Вестник МичГАУ. – 2011. – №1. – С.185–188.

14. Хмыров, В.Д. Теоретическое обоснование питателя – разрушителя навоза глубокой подстилки [Текст] / В.Д. Хмыров, В.Б. Куденко, А.А. Горелов, Б.С. Труфанов // Вестник МичГАУ. – 2011. – №1. – С.185–188.

15. Хмыров, В.Д. Технология уборки и переработки навоза глубокой подстилки [Текст] / В.Д. Хмыров, В.Б. Куденко, Б.С. Труфанов // Вестник МичГАУ. – 2011. – №2. – С.114–118.

16. Хмыров, В.Д. Экспериментальные исследования компостирования навоза глубокой подстилки [Текст] / В.Д. Хмыров, В.Б. Куденко, Б.С. Труфанов // Вестник МичГАУ. – 2011. – №2. – С.119 –124.

17. Хмыров, В.Д. Определение основных параметров агрегата для измельчения и разбрасывания подстилочного навоза [Текст] / В.Д. Хмыров, В.Б. Куденко, В.С. Калинин // Вестник МичГАУ. – 2011. – №2. – С.125–131.

Монографии, учебные пособия:

1. Хмыров, В.Д. Совершенствование средств механизации уборки навоза глубокой подстилки [Текст]: монография / В.Д. Хмыров, В.Б. Куденко. – Мичуринск – наукоград РФ, 2011. – 125с.

Публикации в других изданиях и материалах конференций:

1. Хмыров, В.Д. Технология переработки навоза при содержании свиней на глубокой подстилке [Текст] / В.Д. Хмыров, В.Б. Куденко, Б.С. Труфанов // Современные проблемы технологии производства, хранения, переработки и экспертизы качества сельскохозяйственной продукции: материалы междунар. науч. – практ. конф., 2007г. – Мичуринск–Наукоград РФ, 2007. –Т.2 – С. 310 – 313.

2. Хмыров, В.Д. Технология производства и уборки подстилочного навоза [Текст] / В.Д. Хмыров, В.Б. Куденко, Б.С. Труфанов // Мировой опыт и перспективы развития сельского хозяйства: материалы междунар. науч. – практ. конф., посвящ. 95–летию Воронежского гос. аграр. ун–та, (23–24 окт. 2007г.)–Воронеж 2007. – Ч.1. – С. 160–161.

3. Исследование процесса распределения воздушного потока в воздуходувных трубах аэратора Хмыров, В.Д. [Текст] / В.Д. Хмыров, В.Б. Куденко, Б.С. Труфанов // Вестник МичГАУ. – 2008. – №.2 – С.60–64.

4. Хмыров, В.Д. Новое в технологии приготовления компоста [Текст] / В.Д. Хмыров, В.Б. Куденко // Роль науки в повышении устойчивости функционирования АПК Тамбовской области: материалы научн.–практ. конф. преподавателей и сотрудников МичГАУ, 17–18 ноября 2004 г.– Мичуринск Наукоград РФ, 2004.–т.3. –С. 198–200.

5. Хмыров, В.Д. Исследование распространения воздуха в компостируемой массе [Текст] / В.Д. Хмыров, В.Б. Куденко // Сборник научных трудов, посвященный 55– летию инженерного факультета./ Рязанская ГСХА им. П. А. Костычева.–Рязань,2005.–С. 128–129.

6. Хмыров, В.Д. Исследование процесса распределения воздуха в аэрационных трубах [Текст] / В.Д. Хмыров, В.Б. Куденко // Проблемы развития аграрного сектора региона:(материалы всерос. научн.–практ. конф., г.Курск, 13–15 марта 2006г).– Курск,: изд.Курская ГСХА, 2006.– Ч.1. –С. 192–193.

7. Хмыров, В.Д. Экспериментальные исследования процесса распределения воздуха в компостируемой массе [Текст] / В.Д. Хмыров, В.Б. Куденко. Л.Г. Узеринов // Проблемы агрохимического и материально–технического обеспечения сельского хозяйства: сб. науч. труд./ ГНУ ВНИИМС.– Рязань,2006.–С. 150–154.

9. Хмыров, В.Д. Технология переработки навоза при содержании свиней на глубокой подстилке [Текст] / В.Д. Хмыров, В.Б. Куденко, Б.С. Труфанов // Современные проблемы технологии производства, хранения, переработки и экспертизы качества сельскохозяйственной продукции: материалы междунар. науч. – практ. конф., 2007г. – Мичуринск–Наукоград РФ, 2007. –Т.2 – С. 310 – 313.

10. Хмыров, В.Д. Экспериментальная установка для аэрации навоза глубокой подстилки [Текст] / В.Д. Хмыров, В.Б. Куденко // Перспективные технологии и технические средства в АПК.: материалы междунар. науч.– практ. конф. 15–16 ноября 2007г. – Мичуринск – наукоград РФ, 2008.–С. 94–99.

11.Хмыров В.Д. Экспериментальная уста­новка для аэрации подстилочного навоза в буртах [Текст] / В.Д. Хмыров, В.В. Миронов, Л.Г. Узеринов // Материалы международ­ной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов. - Ря­зань, 2004.-С.53.

12.Хмыров В.Д. Фракционный состав подстилочного навоза [Текст] / В.Д. Хмыров, В.В. Миронов, Л.Г. Узеринов, Т.В. Баткова // Материалы международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов.- Рязань 2004.-С.54.

13. Хмыров В.Д., Экспериментальная установка для из­мельчения соломонавозной массы [Текст] / В.Д. Хмыров, Л.Г. Узеринов, // Проблемы агрохимического и матери­ально-технического обеспечения сельского хозяйства: сборник науч. тр./ ГНУ ВНИМС. – Рязань, 2006.- С. 135-136.

14. Хмыров В.Д., Теоретические исследова­ния кинематических параметров измельчителя [Текст] / В.Д. Хмыров, Л.Г. Узеринов, В.Б. Куденко // Проблемы агрохимического и материально-технического обеспечения сельского хозяйства: сборник на­уч. тр./ ГНУ ВНИМС.- Рязань 2006.- С. 101-103.

15. Хмыров В.Д., Изменение плотности навоза в бурту с те­чением времени [Текст] / В.Д. Хмыров, Л.Г. Узеринов // Проблемы развития аграрного сектора региона:(материалы всерос. научн.–практ. конф., г.Курск, 13–15 марта 2006г).– Курск,: изд.Курская ГСХА, 2006.– Ч.1. –С. 166-168.

16. Хмыров В.Д., Определение влажности подстилочного навоза в бурту. [Текст] / В.Д. Хмыров, Л.Г. Узеринов // Проблемы развития аграрного сектора региона:(материалы всерос. научн.–практ. конф., г.Курск, 13–15 марта 2006г).– Курск,: изд.Курская ГСХА, 2006.– Ч.1. –С.168-171.

17. Хмыров, В.Д. Экспериментальная установка для биоферментации компо­стной смеси [Текст] / В.В. Миронов, В.Д. Хмыров // И-я Российская научно-практическая конференция «Физико-технические проблемы создания новых тех­нологий в агропромышленном комплексе»: Сборник научных трудов. - Ставро­поль: Изд-во «Ставропольсервисшкола», 2003, Т. 1. - С.243-245.

18. Хмыров, В.Д. Компостирование как способ получения органических удобрений [Текст] / В.В. Миронов, В.Д. Хмыров // Материалы международной научно-практической конференции, посвященной 90-летию Воронежского госу­дарственного аграрного университета им. К.Д. Глинки и 10-летию технологиче­ского факультета ВГАУ. - Воронеж: Изд-во ВГАУ, 2003, Т. I, ч. II - С. 43-45.

19. Хмыров, В.Д. Новое в технологии приготовления компоста [Текст]/В.В. Миронов, В.Д. Хмыров, В.Б. Куденко /Официальный каталог «Всероссийская выставка научно-технического творчества молодежи» М.: Изд-во ВВЦ,2004.-С.41.

20. Хмыров, В.Д. Компостирование как способ получения органических удобрений (Обзор изобретений СССР, России, США, Великобритании, Герма­нии, Франции, Японии за последние 20 лет) [Текст] / В.В. Миронов, В.Д. Хмыров // Инженерное обеспечение АПК. Материалы научной конференции 23-24 октяб­ря 2003 г. - Мичуринск: Изд-во МичГАУ, 2004. - С. 151-156.

21. Хмыров, В.Д. Теоретические предпосылки и экспериментальные исследо­вания по определению максимальной высоты буртов компостируемой смеси [Текст] / В.В. Миронов, В.Д. Хмыров // Инженерное обеспечение АПК. Материа­лы научной конференции 23-24 октября 2003 г. - Мичуринск: Изд-во МичГАУ, 2004.-С. 156-162.

22. Хмыров, В.Д. Обоснование конструктивно-режимных параметров аэратора компостной смеси [Текст] / В.В. Миронов, В.Д. Хмыров // Инже­нерное обеспечение АПК. Материалы научной конференции 23-24 октября 2003 г. - Мичуринск: Изд-во МичГАУ, 2004. - С. 162-167.

23. Хмыров, В.Д. Совершенствование процесса приготовления органических удобрений с обоснованием параметров аэратора [Текст] / В.В. Миронов, В.Д. Хмыров // Научно-технический прогресс в животноводстве: Перспективная сис­тема машин - основа реализации стратегии машинно-технологического обеспе­чения животноводства на период до 2010 г. /Сб. научн. тр. ГНУ ВНИИМЖ. - По­дольск: Изд-во ВНИИМЖ, 2004, Т. И, ч.З. - С. 234-245.

24. Хмыров, В.Д. Ресурсосберегающая экологически безопасная технология переработки отходов животноводства в органическое удобрение [Текст] / А.И. Завражнов, В.В. Миронов, ВД. Хмыров // Научно-технический прогресс в жи­вотноводстве - перспективные ресурсосберегающие машинные технологии. /Сб. научн. тр. ГНУ ВНИИМЖ. – Подольск: Изд– во ВНИИМЖ, 2005, Т. 15, ч. 3. - С. 197-205.

25. Хмыров, В.Д. Исследование расхода воздуха в воздуходувных отверстиях аэратора бурта [Текст] / В.Д. Хмыров, А.А. Горелов // Инженерное обеспечение инновационных технологий в АПК: материалы междунар. науч. практ. – конфер( 13–14 мая 2010г.). – Мичуринск– наукоград, 2011. – С.101– 104

В описаниях к изобретениям:

1. Питатель разрушитель навоза глубокой подстилки [Текст]: пат. на полезную модель 84360 Рос. Федерация: 84 360 U1 / Хмыров В.Д., Труфанов Б.С., Куденков В.Б.; патентообладатель МичГАУ. – № 2008109394/22; заявл. 11.03.2008; опубл. 10.07.2009, Бюл.№19.

2. Питатель – разрушитель навоза глубокой подстилки [Текст]: пат. на полезную модель 91795 Рос. Федерация: 91795 U1 / Хмыров В.Д., Труфанов Б.С., Горелов А.А., Куденко В.Б.; патентообладатель Мичуринский государственный аграрный университет. – № 2009122624/22; заявл. 11.06.2009; опубл. 10.03.2010, Бюл.№7.

3. Решение о выдаче патента: заявка Российская Федерация, А 01 С 3/00 Питатель - разрушитель измельчитель навоза глубокой подстилки [Текст] Хмыров В.Д., Труфанов Б.С., Горелов А.А., Куденко В.Б.; заявитель и патентообладатель Мичуринский государственный аграрный университет. - №2011109303/21(013507)

4. Устройство для ворошения и насыщения бурта воздухом подстилки [Текст]: пат. на полезную модель 87601 Рос. Федерация: 87601 U1 / Хмыров В.Д., Горелов А.А.,Труфанов Б.С., Куденков В.Б.; патентообладатель МичГАУ. – № 2009115161; заявл. 21.04.2009; опубл. 20.10.2009, Бюл.№29.

5. Устройство для насыщения бурта навоза воздухом [Текст]: пат. на полезную модель 90788 Рос. Федерация: 90788 U1 / Хмыров В.Д., Горелов А.А.; патентообладатель МичГАУ. – № 2008145931; заявл. 20.11.2009; опубл. 20.01.2010, Бюл.№2.

6. Машина для приготовления компостов: [Текст]: пат.2310632 Рос. Федерация: МПК С 05 F 3/06 / Хмыров В.Д., Миронов В.В., Гордеев А.С., Узеринов Л.Г.; патентообладатель МичГАУ. – № 2005132557/12; заявл. 21.10.2005; опубл. 20.11.2007, Бюл.№32.

7. Аэрационный биореактор: [Текст]: пат. 2310631 Рос. Федерация: МПК С2 С05 F 3/06 / Миронов В.В., Хмыров В.Д., Никитин П.С., Колдин М.С.; патентообладатель– МичГАУ.– № 2004132670/12; заявл. 20.04.2006; опубл. 20.11.2007, Бюл.№32.

8. Аэратор компоста [Текст]: пат.2210199 Рос. Федерация : 7 А 01 С 3/04 / Завражнов А.И., Гордеев А.С., Хмыров В.Д., Миронов В.В.; патентообладатель МичГАУ. – № 2002105415/13; заявл. 28.02.2002; опубл. 20.08.2003, Бюл.№23.

10. Устройство для приготовления компостов: [Текст]: пат.2250889 Рос. Федерация: МПК7 С 05 F 3/00, 3/06 / Завражнов А.И., Гордеев А.С., Михеев Н.В., Хмыров В.Д., Миронов В.В.; патентообладатель МичГАУ. – № 2003107359/12; заявл. 17.03.2003; опубл. 27.04.2005, Бюл.№12.

11. Устройство для приготовления компостов: [Текст]: пат.2367636 Рос. Федерация: МПК7 С 05 F 3/06, Хмыров В.Д., Труфанов Б.С., Куденко В.Б. патентообладатель МичГАУ. – № 71211245/12; заявл. 06.06.2007; опубл. 20.09.2009, Бюл.№26.

12. Поточный способ производства компостов[Текст]: пат. 2291136 Рос. Федерация: МПК С2 С05 F 3/00 / Миронов В.В., Хмыров В.Д., Гордеев А.С.; патентообладатель – МичГАУ.– № 2004132638; заявл.20.04.2006; опубл. 10.01.2007, Бюл.№1.

13. Устройство для приготовления компостов [Текст]: пат. 2244697 Рос. Федерация: МПК7 С2 С05 F 3/06 / Завражнов А.И., Гордеев А.С., Михеев Н.В., Хмыров В.Д., Миронов В.В.; патентообладатель МичГАУ. – № 2003107359/12; заявл. 17.03.2003; опубл. 20.01.2005, Бюл.№2.

14. Машина для приготовления компостов [Тек