[LT] Išradimas priklauso bioenergetikos sričiai, sprendžiančiai pupų derliaus atliekų panaudojimo biokuro gamybai problemas, nes iš 100 proc. pupų derliaus dorojimo atliekų pagaminamos granulės, atitinkančios kokybės ir aplinkosaugos standartus ir yra tinkamos naudoti biokurui. Pupų atliekos derliaus nuėmimo metu dažniausiai yra pakankamai sausos ir granuliavimui jų priverstinai džiovinti nebūtina, todėl gamybos procesas yra rentabilus ir ekologiškas. Pašalinus iš laukų pupų antžeminės dalies atliekas, priešingai nei javų šiaudus, dirvožemio derlingumas nesumažėja, o išlieka stabilus. Pupų biokuro granulių piltinis tankis yra didesnis nei pagamintų iš žolės, šiaudų ar medienos atliekų, todėl yra patogesnis ir pigesnis jų transportavimas. Be to, pupų atliekų biokuro granulės yra atsparios gniuždymui, todėl fasuojant ir transportuojant mažiau sutrupa. Deginant pupų atliekų granules užtikrinamas kokybiškas ir efektyvus procesas, o nustatytos kenksmingų teršalų (anglies dioksido ir monoksido, azoto oksidų, nesudegusių angliavandenilių ir sieros dioksido) emisijos neviršija leistinų normų, todėl jų vartojimas leistinas mažo galingumo (iki 100 kW) šildymo katiluose. Išradimas taip pat priklauso ir žemės ūkio sričiai, sprendžiančiai mėšlo ir srutų dispozicijos bei dirvožemio derlingumo atstatymo problemas, nes pupų atliekų granulės efektyviai absorbuoja drėgmę, o prisotintos skystų gyvūnų fekalijų ir šlapimo, jos yra puiki organinė trąša, nes pačiose granulėse yra iki 3 - 4 kartų daugiau pagrindinių makroelementų (N, P, K, Ca, Mg) nei šiauduose ir pjuvenose.
[EN] The invention relates to the field of bioenergy that solves the problems of the utilization of faba bean harvest waste for the production of biofuel because pellets produced from 100 % faba bean harvest waste comply with quality and environmental standards and are suitable for use in biofuels. Faba bean waste is usually dry enough at harvesting time and does not need to be dried for pelleting, which makes the production process cost-effective and environmentally friendly. The removal of faba bean waste from the field, unlike grain straw, does not reduce soil fertility which remains stable. Faba bean biofuel pellets have a greater bulk density than those produced from grass, straw or wood waste, making logistic more convenient and cheaper. In addition, faba bean waste biofuel pellets are resistant to crushing, resulting in less crumbling during transportation and packing. Faba bean waste pellets provide a high-quality and efficient burning process, and the emissions of harmful pollutants (carbon dioxide and monoxide, nitrogen oxides, unburned hydrocarbons and sulphur dioxide) do not exceed the permitted limits, so their use is permissible in low-power (up to 100 kW) boilers. The invention also relates to the field of agriculture that solves the problems of manure and slurry disposition and soil fertility restoration, because faba bean pellets effectively absorb moisture, and by saturating animal faeces and urine, they are excellent organic fertilizers, because the granules themselves contain up to 3 - 4 times more general crop macronutrients (N, P, K, Ca, Mg) compared to straw and sawdust.
[0001] Sritis, kuriai skiriamas išradimas
[0002] Išradimas susijęs su kuru, gaminamu iš pupų derliaus atliekų ir / arba sorbentu, trąša, presuojant jas į granules. Išradimas priklauso bioenergetikos sričiai, sprendžiančiai pupų derliaus atliekų panaudojimo biokuro gamybai problemas. Taip pat žemės ūkio sričiai, sprendžiančiai drėgmės gyvulių fermose sorbavimo ir dirvožemio derlingumo atstatymo problemas.
[0003] Technikos lygis
[0004] Atsinaujinančių energijos išteklių vartojimas kasmet auga. Europos Sąjungoje vieną didžiausių šios energetikos potencialą turi biokuras. Lietuvoje apie 97 proc. pagaminamo biokuro žaliavos sudaro medienos atliekos ir šiaudai. Pupų derliaus atliekos iki šiol nebuvo naudotos biokuro gamybai, nes jų auginimo plotai buvo per maži, o išauginama antžeminės dalies biomasė buvo nedidelė. Pastaraisiais metais išaugus pupų pasėlių plotams ir pradėjus auginti aukštaūges (iki 150 cm aukščio) lauko pupų (Vicia faba L.) veisles, išauginančias didelę antžeminės dalies biomasę, pupų derliaus atliekas tapo tikslinga panaudoti biokuro gamybai. Tačiau pupų auginimo ir granuliuoto biokuro gamybos būdas iš pupų atliekų iki šiol nebuvo žinomas, nes skiriasi nuo medienos ar šiaudų granuliavimo. Netirtos ir granulių iš 100 proc. pupų atliekų savybės.
[0005] Išradimo esmė
[0006] Išradimo uždavinys – iš pupų derliaus dorojimo atliekų (antžeminė augalo dalis: stiebas, lapai, iškultos ankštys) pagaminti granules, atitinkančias kokybės ir aplinkosaugos standartus ir tinkančias naudoti biokurui.
[0007] Vidutiniškai prikulama apie 4,2 – 4,5 t/ha pupų sėklų, lauke lieka 5,4 – 5,5 t/ha atliekų-kūlenų (sausomis medžiagomis). Pupų sėklų ir antžeminės dalies atliekų santykis yra apie 1:1,4. Nors pupų atliekų esti mažiau nei, pvz., kukurūzų (bet daugiau nei javų šiaudų), tačiau, naudojant kukurūzų atliekas biokuro gamybai, alinamas dirvožemis, kurio derlingumo palaikymui/atstatymui reikia daug investicijų. Yrant pupų šaknims, dirvožemis pakankamai papildomas mitybos elementais ir, pašalinus antžeminės dalies atliekas, jo derlingumas vis tiek išlieka stabilus. Nepalankiais pupų auginimui metais (perteklinė/nepakankama drėgmė) ar pasėlyje išplitus piktžolėms ir kitiems žaladariams, dažnai gaunamas nerentabilus pupų sėklų derlius, tačiau bendroji biomasė išlieka panaši. Visą tokio pasėlio antžeminės dalies biomasę kartu su piktžolėmis (vidutiniškai apie 1 t/ha sausosios biomasės) ir pupų sėklomis tikslinga panaudoti biokuro gamybai. Tokia biomasė priverstinai džiovinama.
[0008] Išradimo patente LT4773B aprašomas kuro gaminimo iš augalinių atliekų būdas, kai suformuojami kuro gabalai, jie supjaustomi ir džiovinami. Pupų sėklų derliaus nuėmimo metu antžeminės dalies liekanos (biomasė) dažniausiai yra pakankamai sausos (10 - 12 proc. drėgnio) ir granuliavimui jų priverstinai džiovinti nebūtina. Tai didelis privalumas, nes džiovinant pjuvenas ar skiedras reikia iki 400 kWh/t energijos.
[0009] Būgniniu smulkintuvu susmulkintų pupų liekanų frakcija granuliavimui yra per stambi, ją reikia dar labiau susmulkinti iki miltų frakcijos. Sumalus turi vyrauti ne stambesnė kaip 1,0 mm frakcija. Granulių fizikinės savybės pateiktos 1 lentelėje. Granuliuoto pupų biokuro granulių piltinis tankis yra apie 700 kg/m3 ir 30 – 50 kg/m3 didesnis nei pagamintų iš žolės, šiaudų ar medienos atliekų, todėl yra patogesnis ir pigesnis jų transportavimas. Be to, pupų liekanų biokuro granulės yra atsparios gniuždymui, todėl fasuojant ir transportuojant mažiau sutrupa.
[0010] Pupų granulės, pagamintos iš giliai (22 - 25 cm gyliu) artoje dirvoje augusių pupų atliekų yra pačios kokybiškiausios, tačiau nedaug prastesnės esti pagamintos iš giliai (23 - 25 cm gyliu) purentoje dirvoje augusių pupų atliekų. Jų peleningumas yra vienas mažiausių, o apatinis šilumingumas – vienas didžiausių. Mažinant rudeninio žemės dirbimo gilumą 2 ar daugiau kartų, gaunamos prastesnės kokybės granulės.
[0011] Artima pagal turinį yra išradimo paraiška CZ PV 2002-0885, kurioje aprašytas kuras, supresuotas į granules iš kanapių pluošto, tačiau kanapės alina dirvožemius, o pupos – juos praturtina makroelementais, todėl mūsų pateiktas sprendimas yra ekologiškesnis.
[0012] Iš aprašytu būdu pagamintų 100 proc. pupų atliekų biokuro granulių sauso kuro apatinis šilumingumas prilygsta pagamintų iš kanapių ir yra didesnis už vasarinių javų šiaudų, drambliažolės, pievų žolės, tačiau šiek tiek mažesnis nei iš žieminių kviečių šiaudų, medienos ar nendrių. Pupų atliekų granulių peleningumas yra nedidelis ir atitinka aukščiausius A klasės reikalavimus žolinės augalijos žaliavai (2 lentelė).
[0013] Deginant pupų atliekų granules užtikrinamas kokybiškas ir efektyvus procesas, o nustatytos kenksmingų teršalų emisijos – anglies dioksido CO2, anglies monoksido CO, azoto oksidų NOx, nesudegusių angliavandenilių CxHy ir sieros dioksido SO2 – neviršija leistinų normų, nors jose yra iki 3 – 4 kartų daugiau azoto, nei javų šiaudų granulėse (3 lentelė). Pupų atliekų granulių naudojimas leistinas mažo galingumo šildymo katiluose.
[0014] Artimas pagal tematiką yra išradimo patentas LT5459B, kuriame aprašomas granuliuoto kuro ir/ar pašarų gaminimo būdas iš augalinių-gyvulinių atliekų, kuris, parinkus sudėtį, tinka ir gyvulių šėrimui. Pagal savo cheminę sudėtį 100 proc. pupų atliekų granulės nėra tinkamos gyvulių pašarui, tačiau gali būti naudojamos kaip sorbentas (sumažinti santykinį oro drėgnumą) ir kraikas. Pupų atliekų granulės iš aplinkos gali absorbuoti (higroskopiškumas) apie 8,5 proc. drėgmės, o tiesioginio sąlyčio metu sugerti 310 proc. skysčių nuo savo masės (4 lentelė). Medienos atliekų granulių higroskopiškumas yra mažesnis nei pupų, tačiau vandens imlumas yra didesnis ir spartesnis, todėl gyvūnų kraikui šias granules vertėtų maišyti. Durpių vandens imlumas (vandentalpa) yra iki 410 proc., tačiau jų, kaip kuro, neigiama ypatybė yra ta, kad durpių granulės yra neatsparios gniuždymui, o sudeginus jas lieka net 8 – 15 proc. pelenų.
[0015] Prisotintos skystų gyvūnų fekalijų ir šlapimo, jos yra puiki organinė trąša, savo verte gerokai pralenkianti mėšlą su javų šiaudų kraiku, nes pačiose granulėse yra iki 3 – 4 kartų daugiau pagrindinių makroelementų (N, P, K, Ca, Mg) nei šiauduose ir pjuvenose (5 lentelė).
[0016] Tyrimų rezultatai
[0017] Žaliava pupų granulių gamybai išauginta Vytauto Didžiojo universiteto Žemės ūkio akademijos (VDU ŽŪA) Bandymų stotyje, pupų atliekų granulių fizikinės savybės nustatytos VDU ŽŪA laboratorijose; elementinė sudėtis – Lietuvos agrarinių ir miškų mokslų centro Agrocheminių tyrimų laboratorijoje; šilumingumas, peleningumas ir dujų emisijos deginant – Lietuvos energetikos instituto laboratorijose.
[0018]
[0019]
[0020]
[0021]
[0022]
1. Iš pupų liekanų gaminamas kuras, supresuotas į granules, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad gamybai naudojamos tik pupų augalinės liekanos, susidarančios sėklų derliaus nuėmimo metu.
2. Kuras 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 gyvulių fermose kaip sorbentą (kraiką) ir organinę trąšą.