趙文峰禚圓圓李慶毅

1、山東省泰安市農業(yè)機械科學研究所2、肥城市畜豐農牧機械有限公司3、泰安航天特種車有限公司

農作物秸稈生物質壓塊機的設計與研究

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1、山東省泰安市農業(yè)機械科學研究所2、肥城市畜豐農牧機械有限公司3、泰安航天特種車有限公司

通過分析認識到農作物秸桿、雜草等生物質均是很好的燃料，但在農業(yè)生產活動中大都被廢棄或人為點燃燒掉，造成環(huán)境污染和浪費。因此設計研發(fā)了一種高效率的生物質燃料壓塊機，即使秸桿碎料從進料口送入擠壓推進到壓塊倉，設計轉輪凸模與凹模塊的模孔刃口對應擠壓的結構，阻力小，耗能低，并且機殼體上設計有環(huán)形布置的數(shù)十個凹模塊的數(shù)十個出料孔，實現(xiàn)了出料速度快，產量大。使用該設備提高了農作物秸稈的回收利用率，達到變廢為寶的目的，開辟了農業(yè)新能源領域，節(jié)能降耗，綠色環(huán)保。

農作物秸桿；燃料壓塊機；生物質新能源；綠色環(huán)保

農作物秸桿、雜草等生物質均是很好的燃料[1]。這些物質原始狀態(tài)密度低，呈松散狀，使用起來不便，所以大都被廢棄或人為點燃燒掉，造成環(huán)境污染和浪費[2]，有的省份和高速路周邊因農戶私自焚燒秸稈，造成了人民財產和人身安全的嚴重事故和不可挽回的重大損失[3]。近幾年人們開始用壓塊機把秸桿壓制成密實的塊狀以易于使用。傳統(tǒng)的壓塊機[4]由于結構上的原因，耗能大，效率低，運行成本高，不易于推廣使用。

該機設計研發(fā)的目的是提供一種耗能低、效率高的生物質燃料壓塊機[5]。壓塊成型后的體積僅是原秸稈的1/30，其密度在800～1400kg/m3之間，燃燒值在3500～5500大卡之間[6]，剩余灰分僅占5%左右，含硫量在千分之五以下，是高揮發(fā)性的固體燃料，燃燒率達到95%以上[7]，燃燒后的灰分可作為優(yōu)質鉀肥直接還田改善土壤。

以玉米秸稈為例，玉米秸稈在生物質壓塊鍋爐中燃燒，其燃燒率是燃煤鍋爐的1.3～1.5倍，因此一噸玉米秸稈燃料壓塊的熱量利用率與一噸煤的熱量基本相同[8]。

中國農業(yè)作物秸稈每年生產6億多噸，其中大約3億噸左右的秸稈被荒廢或荒燒[9]，按照含水率在14～16%的秸稈每1.3噸可生產一噸比重為1.2左右的燃料壓塊計算，被浪費的3億噸秸稈可生產約2.3億噸的燃料壓塊，相當于一個大規(guī)模的煤礦的產量，其浪費程度是很驚人的。

開發(fā)新型農作物秸稈生物質燃料壓塊機越來越有強烈的市場潛力和時代環(huán)保的需求。

1 本項目的主要結構組成

本項目主要結構附圖：圖l是該機實施例的主視圖；圖2是轉輪凸模的主視圖；圖3是圖2的右視圖。

圖1

圖2

圖3

圖例說明：1筒形機殼；2內壓板；3出料孔；4凹模塊；5外壓板；6螺栓；7右端蓋；8螺栓；9轉輪凸模；10轉輪軸；11間隙調整套；12長螺栓；13右軸承；14右半軸；15螺栓；16右幅盤；17圓環(huán)幅盤；18絞龍葉片；19進料口；20皮帶輪；21左端蓋；22左軸承；23左半軸；24左幅盤；25螺旋葉片；26轉筒；27中幅盤；28左法蘭；29左支撐板；30右法蘭；31右支撐板；32底板；33凸臺。

1.2 本項目具體結構和工作步驟

如圖l、圖2和圖3所示，本項目主要由機架部、立式環(huán)模部分、圓盤壓榨輥、螺旋喂給裝置、上料裝置、大小皮帶輪和動力裝置等組成。機架部分由槽鋼及舉行鋼管等焊接而成，立式環(huán)模部分主要由凹模型塊、固定用高強度螺栓和前后環(huán)模板等組成。圓盤壓榨輥主要由主軸、軸承、軸承壓蓋、密封裝置、圓盤壓輥體等組成。螺旋喂給裝置由螺旋殼體、螺旋絞龍等組成。上料裝置主要由支架、鏈輪、鏈條及刮板等組成。

本項目的工作過程是，農作物秸稈用鍘草機切碎到一定長度后待用。首先啟動動力系統(tǒng)空轉一段時間，使機器主軸轉速達到額定轉速，上料裝置將其輸送到螺旋喂給裝置，進而喂給立式環(huán)模裝置，秸稈經過壓榨后，達到一定密度的壓塊連續(xù)不斷的沿出料孔排除機外，集中堆放，待晾曬達到適宜溫度和濕度時即可裝袋入庫。

2 在使用本項目過程中，應注意以下幾方面的問題

（1）使用時，注意調整轉輪凸模與凹模塊的模孔刃口即相當于出料孔之間的間隙，以滿足對生物質壓塊密實度的不同要求。通過轉動間隙調整套11，改變轉輪凸模9的圓周轉動半徑，即可改變轉輪凸模9與凹模塊4的模孔刃口即相當于出料孔3之間的間隙，從而改變產品的密實度，間隙小密實度大，反之則密實度小。

（2）當通過以上調整后仍然不能恢復生產量時，就可及時更換新的轉輪凸模與凹模塊，更換下的磨損件進行刃口的修復備用。

（3）注意觀察喂入口的進料情況，防止堵塞，回吐返料，影響生產效率。

（4）定期用手觸摸機器設備的壓塊部件的外殼溫度，感覺很燙時，應停止喂料，觀察溫度的變化，若空運轉十幾分鐘后，溫度出現(xiàn)了下降達到正常，可繼續(xù)喂料生產，如果溫度仍然很高就必須停車檢修，更換磨損毀壞的零部件、軸承等。

3 結束語

由于采用優(yōu)化設計的喂入口物料推進和轉輪凸模與凹模塊的?？兹锌趯獢D壓的原理，擠壓的工作阻力小，所以需用的配套電機功率小，并且設計有機殼體上環(huán)形布置的數(shù)十個凹模塊的數(shù)十個出料孔，實現(xiàn)了出料速度快，產量大，使得生物質壓塊的生產效率大幅度提高，極大地提高了農作物秸稈的回收利用率，避免了農民把秸稈一燒了之的做法，達到變廢為寶的目的，開辟了新型農業(yè)生物質新能源領域，減少了對煤炭、石油、森林等資源的過度依賴，保護了人類珍貴的歷史資源，節(jié)能降耗、綠色環(huán)保。

[1]戚國富.農作物秸稈的綜合開發(fā)利用[J].吉林農業(yè),2010 (01):58.

[2]王春光.秸稈還田技術的應用前景[J].糧油加工與食品機械,1993(05):4～5.

[3]趙學平，陸遷.控制農戶焚燒秸稈的激勵機制探析[J].華中農業(yè)大學學報：社會科學版,2006(05):69～72+82.

[4]岳祥榮.淺談農作物秸稈壓塊燃料的生產技術[J].科技風, 2008(12):64.

[5]高廣東.JYL4-75活塞式生物質燃料壓塊機的研制[J].哈爾濱工業(yè)大學學報,2010.

[6]袁振宏,吳創(chuàng)之,馬隆龍等.生物質能利用原理與技術[M].化學工業(yè)出版社,2004(04).

[7]張百良,樊蜂鳴,李保謙,張杰.生物質成型燃料技術及產業(yè)化前景分析[J].河南農業(yè)大學學報,2005,29(01):111～115.

[8]馬孝琴.添加劑對秸稈燃燒過程中堿金屬行為的影響[J].浙江大學學報：工業(yè)版,2006,40(04)：599～604.

[9]連萌,宋中界,王威立,牛振華等.生物質秸稈壓塊機蓋體開合機構設計分析[J].農業(yè)工程學報,2009,25(02):77～82.

趙文峰，男，1965年出生，山東省泰安市人，本科，高級工程師，研究方向：農機、環(huán)保環(huán)衛(wèi)機械等的設計研發(fā)。