Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Fertilizer value and energy value of multi-component digestate pulp and the possibility of its aggregation

Adamski M., Herkowiak M., Mioduszewska N., Osuch E., Osuch A., Niedbała G., Piekutowska M., Przygodziński P.

Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering

|

2018

|

Vol. 63, nr 4

17--23

EN

The aim of the research was to indicate the possibility of using digestate which was obtained in the process of biogas production and the analysis of the effects of the aggregation process using rolling. The characteristics of fertilizers were determined based on the analysis of the basic properties of post-fermentation pulp such as: dry matter, organic matter, pH, C: N ratio, content of macroelements. The analyzes were carried out for a mixture of excess substrates and elements of food and feed processing. A narrow C: N ratio and a near-neutral pH were indicated. The content of total nitrogen (1.8%) allows the soil application of digestate as a soil improver. The ratio N: P: K (1: 0.53: 0.61) indicates potassium deficiency. The combustion heat was determined with the result of 17.20 MJ·kg-1. The obtained values of humidity and combustion heat were used to determine the net calorific value of digestate equal to 15.80 MJ·kg-1. The spherical granulate was obtained using the coating method. For the moisture content of the digestate 30% m / m granules were obtained in the size range from 1.5 to 4.5 mm.

PL

Celem badań było wskazanie możliwości zagospodarowania pofermentu pozyskanego w procesie wytwarzania biogazu oraz analiza efektów procesu agregowania obtaczaniem. W ramach realizacji celu pracy wskazano szereg zadań szczegółowych. Analizy przeprowadzono dla mieszanki substratów nadmiarowych i elementów procesów przetwórczych żywności i pasz. Określono cechy nawozowych na podstawie analizy podstawowych własności pulpy pofermentacyjnej takich jak: materia sucha, materia organiczna, pH, stosunek C:N, zawartość makroskładników pokarmowych. Wyznaczono wąski stosunek C:N oraz odczyn zbliżony do obojętnego. Zawartość azotu całkowitego (1,8%) pozwala na doglebowe zastosowanie pofermentu jako ulepszacz glebowy. Stosunek N:P:K (1:0,53:0,61) wskazuje niedobór potasu. Ciepło spalania wyznaczono uzyskując wynik 17,20 MJ·kg-1. Za pomocą uzyskanych wartości wilgotności oraz ciepła spalania określono wartość opałową pofermentu wynoszącą 15,80 MJ·kg-1. Przy zastosowaniu metody obtaczania uzyskano granulat sferyczny. Dla poziomu wilgotności pofermentu 30% m/m uzyskano granule w zakresie wielkości od 1,5 do 4,5 mm.

2

Comparison of the effects of management of apple pomace for energy purposes in fermentation and combustion processes

Herkowiak M., Adamski M., Pilarski K., Dworecki Z., Witaszek K., Niedbała G., Piekutowska M.

Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering

|

2018

|

Vol. 63, nr 4

73--79

EN

The search for alternative fuels is becoming increasingly common due to exhausting conventional energy sources. One of the solutions is to manage waste from agricultural and food production for energy purposes. The aim of the study was to compare possible energy gains from the use of apple pomace as a fuel in two variants. The first option consisted in converting waste into solid fuel for combustion, while the second option included methane fermentation of pomace and the use of the resulting fermentation for combustion. The research was carried out to determine the energy usefulness of apple pomace extruders, among others. combustion heat, calorific value and biogas efficiency. The amount of energy that can be obtained from biogas resulting from the decomposition of pomace as well as from the post-process fermentation was also determined. Energy expenditures necessary for the processes that transform the raw material into fuel were simulated. Then an energy balance was carried out which showed that the fermentation of pomace and the combustion of the fermented pulp, taking into account the losses, resulted in an energy gain of 4.03 MJ⋅kg-1 (1.12 kWh⋅kg-1) higher than the use of pomace for combustion alone.

PL

Ze względu na wyczerpujące się konwencjonalne źródła energii coraz powszechniejsze staje się poszukiwanie paliw alternatywnych. Jednym z rozwiązań jest zagospodarowywanie odpadów pochodzących z produkcji rolniczej oraz spożywczej na cele energetyczne. Celem pracy było porównanie możliwych zysków energetycznych z wykorzystania wytłoków jabłkowych jako paliwa w dwóch wariantach. Wariant pierwszy obejmował przekształcenie odpadu na paliwo stałe w celu spalenia, natomiast wariant drugi dotyczył fermentacji metanowej wytłoków oraz wykorzystania powstałego w jej wyniku pofermentu na sposób spalania. W pracy wykonano badania pozwalające określić przydatność energetyczną wytłoków jabłkowych m.in. ciepło spalania, wartość opałową oraz wydajność biogazową. Wyznaczono również ilość energii możliwą do uzyskania z biogazu powstałego w wyniku rozkładu wytłoków oraz z pofermentu pozostałego po tym procesie. Dokonano symulacji nakładów energetycznych potrzebnych na procesy przekształcające surowiec do postaci paliwa. Następnie wykonano bilans energetyczny, który wykazał, że w wyniku fermentacji wytłoków oraz spalania pofermentu przy uwzględnieniu strat możliwe jest uzyskanie o 4.03 MJ⋅kg-1 (1.12 kWh⋅kg-1)

3

Application of artificial neural networks to analyze the emergence of soybean seeds after applying herbal treatments

Niedbała G., Piekutowska M., Rudowicz-Nawrocka J., Adamski M., Wojciechowski T., Herkowiak M., Szparaga A., Czechowska-Kosacka A.

Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering

|

2018

|

Vol. 63, nr 4

145--149

EN

The aim of the following work is to indicate factors which significantly affect the emergence of selected soybean varieties after application of natural herbal extracts based on - Levisticum officinale L., Ribes nigrum L., Matricaria chamomilla L., as wet seed treatments using two methods of treatment. The research material included seeds treated for 24 hours in macerats, decoctions and infusions made from the above herb species as well as untreated seeds, seeded together with preparations in point application. Untreated seeds were used as the control group. The experiment was being conducted for 16 days in a greenhouse facility belonging to the COBORU Experimental Station for Variety Testing in Karzniczka. The assessed parameter referred to the percentage of soybean seedlings emergence ability determined based on the number of emerged plants. Indication of the importance of factors in shaping soybean emergence and considering their rank was possible due to the sensitivity analysis of the generated neural network with the MLP architecture 4:4-13-5-1:1 with two hidden layers. All analyzed factors of the experiment significantly shaped the ability of soybean emergence, with the following order: cultivar, application method, herb species from which the extract was made, form of preparation.

PL

Celem pracy było wskazanie czynników istotnie wpływających na wschody wybranych odmian soi po zastosowaniu naturalnych ekstraktów wodnych na bazie ziół - Levisticum officinale L., Ribes nigrum L., Matricaria chamomilla L., jako zapraw nasiennych na mokro z wykorzystaniem dwóch sposobów zaprawiania. Materiał badawczy stanowiły nasiona zaprawiane przez dobę w maceratach, wywarach i naparach sporządzonych z powyższych gatunków ziół oraz nasiona niezaprawiane, wysiewane łącznie z aplikacją punktową preparatów. Za obiekt kontrolny przyjęto nasiona niezaprawiane. Eksperyment prowadzono przez 16 dni w obiekcie szklarniowych należącym do Stacji Doświadczalnej Oceny Odmian COBORU w Karzniczce. Parametrem poddanym ocenie była procentowa zdolność wschodów siewek soi określana na podstawie liczby wzeszłych roślin. Wskazanie istotności czynników w kształtowaniu zdolności wschodów soi oraz uwzględnienie ich rangi było możliwe dzięki analizie wrażliwości wytworzonej sieci neuronowej o architekturze MLP 4:4-13-5-1:1 z dwoma ukrytymi warstwami. Wszystkie analizowane czynniki doświadczenia znacząco kształtowały zdolność wschodów soi, a ich waga miała następującą kolejność: odmiana, sposób aplikacji preparatu, gatunek zioła, z którego sporządzono ekstrakt, forma preparatu.

4

Analysis of the possibility of obtaining thermal energy from combustion of selected cereal straw species

Herkowiak M., Adamski M., Dworecki Z., Waliszewska B., Pilarski K., Witaszek K., Niedbała G., Piekutowska M.

Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering

|

2018

|

Vol. 63, nr 4

68--72

EN

Wheat, corn and rapeseed straw can be used as a raw material for the production of biofuels used to generate heat energy. Due to the growing interest in renewable fuels, including straw, it is reasonable to test the energy suitability of these fuels. The aim of the study was to compare the combustion heat and calorific value of particular straw species. The most important parameters enabling comparison of the above mentioned fuels were determined, which include: humidity, combustion heat and calorific value. The moisture content of individual wood samples was: 6.32% for wheat straw, 8.40% for corn straw and 8.49% for rapeseed straw. The analysis showed that the moisture content of the straw samples tested was at a similar level. Combustion heat analysis allowed to obtain the following results: 16.10 MJ⋅kg-1 for wheat straw, 16.60 MJ⋅kg1 for rapeseed straw and 17.30 MJ⋅kg-1 for maize straw. The highest combustion heat was observed for corn straw. The same parameter for rapeseed straw was lower by 0.7 MJ⋅kg-1 than for maize straw. The lowest combustion heat of 16.10 MJ⋅kg-1 was observed for wheat straw. The calorific value of the samples tested was: 14.80 MJ⋅kg-1 for wheat straw, 15.30 MJ⋅kg-1 for rapeseed straw and 16.10 MJ⋅kg-1 for maize straw. The highest calorific value was found for corn straw. The calorific value of wheat straw was lower by about 9%, while rapeseed straw was lower by about 5% in comparison to maize straw. On the basis of the conducted research and literature data concerning the yields of straw of various cereal species, the amount of energy possible to obtain per hectare of cultivation was estimated. With the yield per hectare for: wheat straw 3.2 Mg d.m., rapeseed straw 3.3 Mg d.m., maize straw 12.5 Mg d.m. can be obtained for: wheat straw 47.36 GJ⋅ha-1 , rapeseed straw 50.49 GJ⋅ha-1 , maize straw 201.25 GJ⋅ha-1 .

PL

Słoma pszenna, kukurydziana oraz rzepakowa może stanowić surowiec do produkcji biopaliw wykorzystywanych na cele pozyskiwania energii cieplnej. W związku z rosnącym zainteresowaniem paliwami odnawialnymi, w tym słomą zasadnym jest badanie przydatności energetycznej tych paliw. Celem badań było porównanie ciepła spalania oraz wartości opałowej poszczególnych gatunków słomy. Określono najważniejsze parametry umożliwiające porównanie wyżej wymienionych paliw, do których zaliczamy: wilgotność, ciepło spalania oraz wartość opałową. Wilgotność poszczególnych próbek drewna wynosiła: 6,32% dla słomy pszennej, 8,40% dla słomy kukurydzianej, oraz 8,49% dla słomy rzepakowej. Przeprowadzona analiza wykazała, że wilgotność badanych próbek słomy była na podobnym poziomie. Badanie ciepła spalania umożliwiło uzyskanie następujących wyników: 16,10 MJ⋅kg-1 dla słomy pszennej, 16,60 MJ⋅kg-1 dla słomy rzepakowej oraz 17,30 MJ⋅kg-1 dla słomy kukurydzianej. Najwyższe ciepło spalania zaobserwowano dla słomy kukurydzianej. Ten sam parametr dla słomy rzepakowej był o 0,7 MJ⋅kg-1 niższy niż dla słomy kukurydzianej. Najniższym ciepłem spalania 16,10 MJ⋅kg-1 charakteryzowała się słoma pszenna. Wartość opałowa badanych próbek wynosiła: 14,80 MJ⋅kg-1 dla słomy pszennej, 15,30 MJ⋅kg-1 dla słomy rzepakowej oraz 16,10 MJ⋅kg-1 dla słomy kukurydzianej. Najwyższą wartością opałową charakteryzowała się słoma kukurydziana. Wartość opałowa słomy pszennej była niższa o około 9%, natomiast słomy rzepakowej niższa o około 5% w porównaniu do słomy kukurydzianej. Na podstawie przeprowadzonych badań oraz danych literaturowych dotyczących wielkości plonów słomy różnych gatunków zbóż oszacowano ilość możliwej do uzyskania energii z jednego hektara uprawy. Przy plonie z jednego hektara dla: słomy pszennej 3,2 Mg s.m., słomy rzepakowej 3,3 Mg s.m, słomy kukurydzianej 12,5 Mg s.m. można uzyskać dla: słomy pszennej 47,36 GJ⋅ha-1 , słomy rzepakowej 50,49 GJ⋅ha-1 , słomy kukurydzianej 201,25 GJ⋅ha-1 .

5

Analysis of the possibilities of using a hybrid heating system in the process of anaerobic biomass decomposition in a container fermenter

Adamski M., Herkowiak M., Mioduszewska N., Osuch E., Osuch A., Niedbała G., Piekutowska M., Przygodziński P.

Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering

|

2018

|

Vol. 63, nr 4

7--16

EN

The subject of the work concerns the design of a hybrid solar system to maintain mesophilic conditions in the process of anaerobic biomass decomposition. The main purpose of the work was to design a hybrid heating installation for a biomass utilizer. It was assumed to simulate the use of three energy sources: photovoltaic panels, solar collector and heat from biogas combustion. It was assumed that the results of the analysis will be supported by evaluation of biogas yield for waste consisting food. The quasi-continuous and periodic operation of the rendering chamber was tested in relation to the energy demand for maintaining the mesophilic conditions in the fermentation process. As a result of the objective of the work, biogas productivity tests of the selected substrate mixture were carried out. A general design of the utilization plant (microbiogas plant) was also carried out, including thermal insulation and the design of the heating system. In order to determine the heat losses of the digester, the methodology based on the heat transfer coefficient by individual partitions was used. The level of biogas production was determined using a test stand complying with the requirements of DIN 38 414 S.8. On the basis of the volume of biogas production, thermal deficiencies resulting from its combustion were determined. Biogas deficiencies constituted more than 30% in the worst computing conditions for the periodic system and about 6% for the quasicontinuous system. The designed heating installation, which uses additional solar energy, in the case of a periodic system, allowed to cover 100% of the summer heat demand. In winter, the coverage of heat demand was around 90% for average monthly temperatures in December and January and 80% for the worst computing conditions. Identified energy shortages can be limited by optimizing the control of the biological process and optimizing the parameters of thermally insulating layers.

PL

Tematem pracy jest projekt hybrydowego systemu solarnego w celu utrzymania warunków mezofilnych w procesie beztlenowego rozkładu biomasy. Głównym celem pracy było zaprojektowanie hybrydowej instalacji grzewczej dla utylizatora biomasy. Założono symulację wykorzystania trzech źródeł energii: paneli fotowoltaicznych, kolektorów słonecznych i ciepła ze spalania biogazu. Wskazano, iż wyniki analizy będą poparte oceną wydajności biogazowej dla substratów zawierających składniki żywności i paszy. Quasi-ciągłe i okresowe działanie komory utylizacyjnej badano w odniesieniu do zapotrzebowania na energię do utrzymywania warunków mezofilnych w procesie fermentacji. W wyniku realizacji celu pracy wykonano biogazowe testy wydajności wybranej mieszaniny substratów. Wykonano również ogólny projekt instalacji utylizacyjnej (instalacji mikrobiogazowej), obejmującej izolację termiczną i projekt systemu grzewczego. W celu określenia strat ciepła komory fermentacyjnej zastosowano metodę opartą na współczynniku przenikania ciepła poszczególnych elementów konstrukcji. Poziom produkcji biogazu określono za pomocą stanowiska testowego zgodnego z wymaganiami normy DIN 38 414 S.8. Na podstawie wielkości produkcji biogazu określono niedobory termiczne wynikające z jego spalania. Niedobory biogazu stanowiły ponad 30% w najgorszych warunkach obliczeniowych układu okresowego i około 6% w systemie quasiciągłym. Zaprojektowana instalacja grzewcza, w której wykorzystywana jest dodatkowa energia słoneczna, będzie w przypadku układu okresowego bilansowała się na poziomie 100% letniego zapotrzebowania na ciepło. Zimą pokrycie zapotrzebowania na ciepło wynosiło około 90% w przypadku średnich temperatur miesięcznych w grudniu i styczniu oraz 80% dla najgorszych warunków obliczeniowych. Zidentyfikowane niedobory energii można ograniczyć, optymalizując kontrolę procesu biologicznego i optymalizując parametry warstw termoizolacyjnych.