■ 李孝華鄭小梅

〔1鄭州棉麻工程技術設計研究所，河南 鄭州 450004〕

〔2鄭州職業(yè)技術學院，河南 鄭州 450121〕

機采棉預處理系統(tǒng)應用分析

■ 李孝華1鄭小梅2

〔1鄭州棉麻工程技術設計研究所，河南 鄭州 450004〕

〔2鄭州職業(yè)技術學院，河南 鄭州 450121〕

近年來，我國棉花種植面積呈逐年上升趨勢，其中機采棉發(fā)展迅速。2009年新疆生產建設兵團機采棉種植面積28萬hm2（420萬畝），采棉機保有量已達607臺，完成機采面積11.57萬hm2（173.5萬畝）（不含復采面積）。機采棉的適宜采摘周期短，每天的收獲量遠遠超過了現(xiàn)有機采棉生產線的即時加工能力?；爻甭瘦^高的機采棉經過長達兩個月的堆放，會不同程度地出現(xiàn)發(fā)黃變質現(xiàn)象，造成嚴重的資源浪費。若全部新建機采棉生產線滿足即時加工需要，不僅投資較大，而且開工時間短、回收周期較長，造成車間、場地閑置。同時，現(xiàn)有的手摘棉生產線部分被閑置，浪費加工資源。

根據(jù)機采籽棉的特性，鄭州棉麻工程技術設計研究所設計了適合中國國情的機采棉預處理工藝，合理選配主要工藝設備，建立機采棉預處理工藝系統(tǒng)并通過生產性試驗考核，分別在新疆生產建設兵團121團、125團、148團等單位推廣應用，反響良好。

1 機采棉加工預處理工藝設計

1.1 機采棉預處理工作原理

大量生產試驗表明，回潮率高低直接決定著機采棉的安全儲存周期，而機采棉中的總雜質數(shù)量直接關系到棉花的總含水量。盡管使用了化學脫葉劑在一定程度上降低了機械收獲棉中的綠葉性雜質含量，但收獲的籽棉中仍裹夾有比手摘棉含量要高得多的綠色植物成分的雜質。不管是干的或是濕的雜質，其回潮率一般都比籽棉大。一旦這些雜質和籽棉混和在一起，它們的回潮率就會逐步趨于平衡，其結果可能導致籽棉回潮率猛增，這樣的籽棉既不適合堆放存儲又不能正常地付軋。籽棉具有較大吸濕性，未成垛堆放的籽棉從空氣中和地里不斷吸收水分，這對保持棉纖維本身所固有的自然特性以及棉籽的自然品質極為不利。特別是在籽棉處于蓬松狀態(tài)和壓縮不緊的情況下，籽棉吸濕更容易。

機采棉預處理系統(tǒng)先將機采籽棉吸入籽棉烘干塔后再進行清理，烘干后的機采籽棉按照先清大雜再清小雜的原則，經過籽棉清鈴機和回收式籽棉清理機兩道清理即可達到手摘棉類似的回潮率和含雜率。該工藝將烘干和清理統(tǒng)一起來，達到安全存貯的要求，解決多年來機采棉不易堆垛、貯存難、易變質的問題。

1.2 機采棉預處理工藝流程

機采棉加預處理工藝流程是：機采籽棉→籽棉分離器→籽棉控制箱→擱板式烘干機組→提凈式籽棉清理機→回收式籽棉清理機→籽棉卸料器→運棉車→堆垛貯存。運輸機采籽棉的車輛將籽棉運到機采棉預處理場附近的臨時場地上，直接卸車以小垛形式堆放，喂花工在外吸棉管道口將籽棉不斷地喂入，然后通過風機將籽棉吸送到籽棉控制箱，籽棉與燃煤熱風爐產生的熱風混合，卸料后一起進入擱板-增熱式烘干塔；烘干后的籽棉經過提凈式籽棉清理機和回收式籽棉清理機兩道清理后，利用風機將籽棉卸落到籽棉場地上堆垛存放等待加工，或者不存貯直接輸送到手摘棉生產線上進行及時加工。

2 機采棉預處理系統(tǒng)主要工藝設備的選型和配置

2.1 烘干設備及配套熱源的選定

通過對大量機采棉籽棉的回潮率測定，我們發(fā)現(xiàn)，機采棉采摘后的回潮率普遍較高，通常在15%以上，同時不容易通過其他途徑控制其采摘后籽棉的回潮率，這就對烘干設備提出了較高的要求。即要求烘干機組干燥能力至少要使回潮率降低5%，才能保證回潮率在15%左右的機采棉降到10%左右，達到安全存貯和清理加工的要求?，F(xiàn)有機采棉加工工藝，包括美國工藝，都采用了2個機組串聯(lián)，2次烘干的方法。但這種2次烘干工藝占地面積大、管道連接復雜、熱源消耗多，容易堵塞，造價高，不適合在貨場使用。針對這一特殊要求，應選用鄭州棉麻工程技術設計研究所研究開發(fā)的專利產品——籽棉處理量為15 t/h的“MGZ-B型脈沖－擱板增熱式籽棉干燥機”及成套設備。其主要技術特點是：烘干效率高，在干燥機擱板之間增加了保溫層，干燥機進出口溫差小于10℃，使得一次干燥除水率最高達9%。而且因為增加了隔層，使上下兩層之間的間距擴大，籽棉經過的拐彎曲率半徑增大，局部阻力減小，不會發(fā)生干燥機內的籽棉堵塞現(xiàn)象，生產更安全。籽棉通過該設備烘干，只需一次干燥，就能達到清理除雜和軋花所需的最佳條件，也可以保證機采棉的安全堆垛存貯。

對于熱源的選用，我們在充分考慮了安全性、操作方便性及使用過程中的經濟性的基礎上，通過進行熱量和風量的計算，選用了9.3×106kJ/h臥式鏈條排熱風爐。此種熱風爐以煤為燃料、空氣為介質，通過高效換熱器，提供恒溫、恒壓、純凈的熱空氣。燃燒部分采用輕型鏈條爐排，由多級或無級調速機構傳動，調節(jié)控制靈活。此熱風爐不帶壓力運行，操作簡單、安全可靠。

2.2 清理設備的選定

在機采棉預處理系統(tǒng)的清理環(huán)節(jié)，分兩級清理。

一級清理設備主要是清除烘干后的籽棉中的青棉鈴、枝葉等植物性較大雜質，以利于機采棉的堆垛存放。因為機采棉含有大量的細小棉枝、棉葉甚至雜草，這些大雜質的存在，會使烘干后達到存貯要求的機采棉在存貯一段時間后回潮率升高，并且染上雜色，所以必須首先把這些大的雜質清理出來。

二級清理設備選用回收式籽棉清理機，主要是清理籽棉中經過一級清理后剩下的一些小雜質。通過兩級清理的機采棉基本可以滿足手摘棉加工生產線的加工要求，達到使用手摘棉工藝生產線加工機采棉的目的。

清理工序如此配置是因為手摘棉加工生產線上已經配備了清理細小雜質的籽棉清理機組，如果過分清理會使棉纖維長度受到損傷，降低皮棉品級。因此，確定了清理環(huán)節(jié)只設計兩道清理工序。清理設備選用了15 t清鈴機1臺和15 t回收式六輥籽清機1臺及配套的15 t卸料器1臺。

3 機采棉預處理系統(tǒng)的應用特點

3.1 設計合理，設備運行可靠。

經過預處理后的機采籽棉，完全滿足了延長儲存期的要求，并且基本上達到了手摘棉的標準，多數(shù)情況下可直接采用手摘棉生產線加工，優(yōu)點明顯。

3.2 可獨立完成機采棉烘干、除雜

經預處理試驗后的機采籽棉，能實現(xiàn)安全堆放2—3個月不霉變，解決了北疆地區(qū)后期收購籽棉回潮率高、易霉變、難貯存的問題，可有效實現(xiàn)機采棉產后減損目標。

3.3 烘干高效、節(jié)能，效果明顯

烘干效率較高，一次可降低回潮率3%～9%，提高了籽棉的清雜效率，烘干后的籽棉經過二道機械清雜后，平均含雜率為8%，為籽棉進入軋花階段提供了便利條件。

3.4 物料消耗較少

烘干設備以煤為原料，經過加熱的高溫氣流直接用于烘干，減少了運送過程中的消耗，最大限度地降低了物料消耗，每個班次最大用煤量約2.2 t。

3.5 顯著提高機采棉加工質量

預處理試驗后的機采籽棉，可直接用手摘棉生產線進行清理加工，產品質量能達到國家標準級水平。

4 結束語

機采棉預處理系統(tǒng)的應用有效解決機采棉回潮率高、含雜率高、難以貯存的問題。經過預處理工藝處理后的機采棉可確保場上的貯存安全，而且整個加工季節(jié)不會出現(xiàn)機采籽棉發(fā)黃變質現(xiàn)象，延長了機采棉的加工時間。采用機采棉預處理系統(tǒng)，不需重復投資改擴建機采棉生產線，這樣可以節(jié)約大量重復建設機采棉生產線的資金投入。

同時，利用手摘棉生產線和機采棉預處理工藝系統(tǒng)相配套的方式，同樣能滿足機采棉加工的需要，并充分利用現(xiàn)有棉花加工企業(yè)設備，對推進我國棉花機械化進程具有重要意義。建一條機采棉生產線需資金1 200萬～2 500萬，而建一條機采棉預處理系統(tǒng)僅需200萬左右，直接經濟效益顯著。

機采棉預處理系統(tǒng)的研發(fā)，為豐富機采棉的加工方式提供了全新的思路，對提升我國機采棉種植、收獲、加工水平，促進棉花加工產業(yè)升級，改善農村經濟產業(yè)結構，都有著巨大的推動作用。

2008年國家農業(yè)科技成果轉化資金資助項目。

項目名稱：機采棉預處理系統(tǒng)中試。

合同編號：2008GB24420456。