農(nóng)作物秸稈生物質(zhì)壓塊機(jī)的設(shè)計(jì)與研究

趙文峰禚圓圓李慶毅

1、山東省泰安市農(nóng)業(yè)機(jī)械科學(xué)研究所2、肥城市畜豐農(nóng)牧機(jī)械有限公司3、泰安航天特種車(chē)有限公司

農(nóng)作物秸稈生物質(zhì)壓塊機(jī)的設(shè)計(jì)與研究

趙文峰1禚圓圓3李慶毅2

1、山東省泰安市農(nóng)業(yè)機(jī)械科學(xué)研究所2、肥城市畜豐農(nóng)牧機(jī)械有限公司3、泰安航天特種車(chē)有限公司

通過(guò)分析認(rèn)識(shí)到農(nóng)作物秸桿、雜草等生物質(zhì)均是很好的燃料，但在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中大都被廢棄或人為點(diǎn)燃燒掉，造成環(huán)境污染和浪費(fèi)。因此設(shè)計(jì)研發(fā)了一種高效率的生物質(zhì)燃料壓塊機(jī)，即使秸桿碎料從進(jìn)料口送入擠壓推進(jìn)到壓塊倉(cāng)，設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)輪凸模與凹模塊的模孔刃口對(duì)應(yīng)擠壓的結(jié)構(gòu)，阻力小，耗能低，并且機(jī)殼體上設(shè)計(jì)有環(huán)形布置的數(shù)十個(gè)凹模塊的數(shù)十個(gè)出料孔，實(shí)現(xiàn)了出料速度快，產(chǎn)量大。使用該設(shè)備提高了農(nóng)作物秸稈的回收利用率，達(dá)到變廢為寶的目的，開(kāi)辟了農(nóng)業(yè)新能源領(lǐng)域，節(jié)能降耗，綠色環(huán)保。

農(nóng)作物秸桿；燃料壓塊機(jī)；生物質(zhì)新能源；綠色環(huán)保

農(nóng)作物秸桿、雜草等生物質(zhì)均是很好的燃料[1]。這些物質(zhì)原始狀態(tài)密度低，呈松散狀，使用起來(lái)不便，所以大都被廢棄或人為點(diǎn)燃燒掉，造成環(huán)境污染和浪費(fèi)[2]，有的省份和高速路周邊因農(nóng)戶(hù)私自焚燒秸稈，造成了人民財(cái)產(chǎn)和人身安全的嚴(yán)重事故和不可挽回的重大損失[3]。近幾年人們開(kāi)始用壓塊機(jī)把秸桿壓制成密實(shí)的塊狀以易于使用。傳統(tǒng)的壓塊機(jī)[4]由于結(jié)構(gòu)上的原因，耗能大，效率低，運(yùn)行成本高，不易于推廣使用。

該機(jī)設(shè)計(jì)研發(fā)的目的是提供一種耗能低、效率高的生物質(zhì)燃料壓塊機(jī)[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(dá)到95%以上[7]，燃燒后的灰分可作為優(yōu)質(zhì)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(zhì)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(guó)農(nóng)業(yè)作物秸稈每年生產(chǎn)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(chǎn)一噸比重為1.2左右的燃料壓塊計(jì)算，被浪費(fèi)的3億噸秸稈可生產(chǎn)約2.3億噸的燃料壓塊，相當(dāng)于一個(gè)大規(guī)模的煤礦的產(chǎn)量，其浪費(fèi)程度是很驚人的。

開(kāi)發(fā)新型農(nóng)作物秸稈生物質(zhì)燃料壓塊機(jī)越來(lái)越有強(qiáng)烈的市場(chǎng)潛力和時(shí)代環(huán)保的需求。

1 本項(xiàng)目的主要結(jié)構(gòu)組成

本項(xiàng)目主要結(jié)構(gòu)附圖：圖l是該機(jī)實(shí)施例的主視圖；圖2是轉(zhuǎn)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(shuō)明：1筒形機(jī)殼；2內(nèi)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(zhuǎn)輪凸模；10轉(zhuǎn)輪軸；11間隙調(diào)整套；12長(zhǎng)螺栓；13右軸承；14右半軸；15螺栓；16右幅盤(pán)；17圓環(huán)幅盤(pán)；18絞龍葉片；19進(jìn)料口；20皮帶輪；21左端蓋；22左軸承；23左半軸；24左幅盤(pán)；25螺旋葉片；26轉(zhuǎn)筒；27中幅盤(pán)；28左法蘭；29左支撐板；30右法蘭；31右支撐板；32底板；33凸臺(tái)。

1.2 本項(xiàng)目具體結(jié)構(gòu)和工作步驟

如圖l、圖2和圖3所示，本項(xiàng)目主要由機(jī)架部、立式環(huán)模部分、圓盤(pán)壓榨輥、螺旋喂給裝置、上料裝置、大小皮帶輪和動(dòng)力裝置等組成。機(jī)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(qiáng)度螺栓和前后環(huán)模板等組成。圓盤(pán)壓榨輥主要由主軸、軸承、軸承壓蓋、密封裝置、圓盤(pán)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(xiàng)目的工作過(guò)程是，農(nóng)作物秸稈用鍘草機(jī)切碎到一定長(zhǎng)度后待用。首先啟動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)空轉(zhuǎn)一段時(shí)間，使機(jī)器主軸轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，上料裝置將其輸送到螺旋喂給裝置，進(jìn)而喂給立式環(huán)模裝置，秸稈經(jīng)過(guò)壓榨后，達(dá)到一定密度的壓塊連續(xù)不斷的沿出料孔排除機(jī)外，集中堆放，待晾曬達(dá)到適宜溫度和濕度時(shí)即可裝袋入庫(kù)。

2 在使用本項(xiàng)目過(guò)程中，應(yīng)注意以下幾方面的問(wèn)題

（1）使用時(shí)，注意調(diào)整轉(zhuǎn)輪凸模與凹模塊的?？兹锌诩聪喈?dāng)于出料孔之間的間隙，以滿(mǎn)足對(duì)生物質(zhì)壓塊密實(shí)度的不同要求。通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)間隙調(diào)整套11，改變轉(zhuǎn)輪凸模9的圓周轉(zhuǎn)動(dòng)半徑，即可改變轉(zhuǎn)輪凸模9與凹模塊4的模孔刃口即相當(dāng)于出料孔3之間的間隙，從而改變產(chǎn)品的密實(shí)度，間隙小密實(shí)度大，反之則密實(shí)度小。

（2）當(dāng)通過(guò)以上調(diào)整后仍然不能恢復(fù)生產(chǎn)量時(shí)，就可及時(shí)更換新的轉(zhuǎn)輪凸模與凹模塊，更換下的磨損件進(jìn)行刃口的修復(fù)備用。

（3）注意觀察喂入口的進(jìn)料情況，防止堵塞，回吐返料，影響生產(chǎn)效率。

（4）定期用手觸摸機(jī)器設(shè)備的壓塊部件的外殼溫度，感覺(jué)很燙時(shí)，應(yīng)停止喂料，觀察溫度的變化，若空運(yùn)轉(zhuǎn)十幾分鐘后，溫度出現(xiàn)了下降達(dá)到正常，可繼續(xù)喂料生產(chǎn)，如果溫度仍然很高就必須停車(chē)檢修，更換磨損毀壞的零部件、軸承等。

3 結(jié)束語(yǔ)

由于采用優(yōu)化設(shè)計(jì)的喂入口物料推進(jìn)和轉(zhuǎn)輪凸模與凹模塊的?？兹锌趯?duì)應(yīng)擠壓的原理，擠壓的工作阻力小，所以需用的配套電機(jī)功率小，并且設(shè)計(jì)有機(jī)殼體上環(huán)形布置的數(shù)十個(gè)凹模塊的數(shù)十個(gè)出料孔，實(shí)現(xiàn)了出料速度快，產(chǎn)量大，使得生物質(zhì)壓塊的生產(chǎn)效率大幅度提高，極大地提高了農(nóng)作物秸稈的回收利用率，避免了農(nóng)民把秸稈一燒了之的做法，達(dá)到變廢為寶的目的，開(kāi)辟了新型農(nóng)業(yè)生物質(zhì)新能源領(lǐng)域，減少了對(duì)煤炭、石油、森林等資源的過(guò)度依賴(lài)，保護(hù)了人類(lèi)珍貴的歷史資源，節(jié)能降耗、綠色環(huán)保。

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

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[8]馬孝琴.添加劑對(duì)秸稈燃燒過(guò)程中堿金屬行為的影響[J].浙江大學(xué)學(xué)報(bào)：工業(yè)版,2006,40(04)：599～604.

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趙文峰，男，1965年出生，山東省泰安市人，本科，高級(jí)工程師，研究方向：農(nóng)機(jī)、環(huán)保環(huán)衛(wèi)機(jī)械等的設(shè)計(jì)研發(fā)。