CN101157229A - 秸秆茎叶分离的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种秸秆茎叶分离的方法和装置，涉及农业机械领域。秸秆茎叶之间化学成分和力学性能差异较大，混合利用会降低产品性能或质量。本发明是将采收后的秸秆成批去除梢头，铺成单层压扁，再经碾搓使叶从茎秆上剥离，最后通过梳刷和气流清选结合的方法实现秸秆茎叶分离。本发明的装置包括进料机构、一对压辊、两对剥叶辊、清理机构、出料机构、驱动机构以及机架。本发明特别适于玉米、高粱秸秆的茎叶分离，工艺简单，成本低，便于规模化连续作业。由于利用了秸秆可压扁而不影响其后续加工利用，甚至有利于后续加工利用的特点，使得秸秆茎叶分离率高，为秸秆资源工业化利用带来便利。

Description

秸秆茎叶分离的方法和装置

技术领域

本发明属于农业机械领域，涉及一种适于玉米、高粱秸秆茎叶分离的方法和装置。

背景技术

我国每年可产生秸秆7亿多吨。近年来，秸秆就地焚烧日趋严重，产生的烟雾已成为一大社会公害。随着全球能源和环保问题的紧迫性加剧，对农作物秸秆这一生物质资源的开发利用在国内外引起了高度重视。随着研究的深入，可再生的秸秆资源应用途径越来越广，规模越来越大。秸秆可代替木材造纸、生产纤维板、复合板、轻体墙、复合门窗、隔热板、包装托盘，也可代替泡沫塑料生产一次性餐具、包装缓冲板等。秸秆汽化、秸秆饲料等技术也在不断普及。所以，秸秆资源综合利用目前已成为一大产业。但是，研究表明，秸秆的茎和叶的化学成份和力学性能差异较大，混合利用会降低产品的性能或质量。因此，在生产中，秸秆的茎叶往往必须分离，分别利用。

目前，国内外至今还没有一种理想的秸秆特别是玉米、高粱等秸秆茎叶分离方法和装置。有人曾借鉴甘蔗去叶的方法用冲击法对玉米秸秆进行茎叶分离试验研究。其法是借鉴甘蔗去叶方法，利用钢丝绳等物代替甘蔗去叶机中的胶指对玉米秸秆高速打击。结果表明该法有一定的可行性，但去叶率受秸秆含水率和抗冲击能力影响较大，一次分离率较低(小于80％)。且钢丝绳使用寿命比较短，分离效果不够理想。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷与不足，本发明的目的在于提供一种玉米、高粱等秸秆高效分离方法和装置。其思路是利用秸秆在加工利用中可压扁而不影响后续加工利用，甚至有利于后续加工利用的特点，采用压扁碾搓法进行茎叶分离。

实现上述发明目的的技术是一种秸秆茎叶分离的方法，按以下步骤进行：

(1)去除秸秆梢头10～80cm；

(2)将去除梢头后的单根或多根秸秆单层铺平并相互保持10～50cm的间距，沿秸秆长度方向将秸秆送入一对对辊压扁，使秸秆叶绝大多数分布在秸秆压扁后形成的两个平面上；

(3)将压扁的秸秆送入一对或数对具有一定线速度差的对辊，对辊在秸秆压扁后形成的两个平面上沿秸秆长度方向施加的碾搓、搓擦、撕裂作用力使秸秆叶从秸秆茎上剥离；

(4)利用刷辊的梳刷作用和气流清选共同作用使秸秆茎叶分离。

本发明还有一个目的是提供实现所述的秸秆茎叶分离的方法的装置，它包括进料槽、下压辊、机架、电机、出料槽、风机、风选装置、剥叶辊IV、剥叶辊II、剥叶辊III、剥叶辊I、上压辊、理料辊。所述的上压辊和下压辊上下对称安装在机架上的压辊支座上，所述的剥叶辊IV和剥叶辊II、剥叶辊III和剥叶辊I分别对称安装在机架上的两个剥叶辊支座上，剥叶辊IV与剥叶辊III和剥叶辊II与剥叶辊I之间分别用下剥叶带和上剥叶带连接；

所述的电机安装在机架的安装台上，通过三角带与安装在机架上的安装板上的三角带轮连接，三角带轮的同轴链轮通过链条I与剥叶辊I链轮、上压辊链轮和下压辊链轮I连接，上压辊链轮带动上压辊顺时针方向旋转，下压辊链轮I带动下压辊逆时针方向旋转；

下压辊链轮I通过下压辊轴与下压辊链轮II连接，下压辊链轮II通过链条II与剥叶辊链轮III连接；

所述的进料槽安装在下压辊中间前方的机架右上端，在进料槽的上边靠近压辊处设有理料辊；

所述的出料槽安装在剥叶辊中间前方的机架左上端，在出料槽的上面设有刷辊，刷辊上边正对着风选装置的出风口，风选装置的入风口与安装在架机上的风机座上的风机的出风口连通，在刷辊下面设有叶出料口，出料槽的左端与茎秆接料板连接。

所述的两个压辊与两对剥叶辊(剥叶辊I与剥叶辊III及剥叶辊II与剥叶辊IV)的长度相同，并且两个压辊轴中心线与两对剥叶辊轴中心线在一个水平面上。

所述的上压辊和下压辊的线速度相同。

所述的剥叶辊I和剥叶辊II的线速度相同，剥叶辊III和剥叶辊IV的线速度相同。

所述的剥叶辊I和剥叶辊II的线速度大于剥叶辊III和剥叶辊IV的线速度，剥叶辊III和剥叶辊IV的线速度略大于上压辊和下压辊的线速度。

所述的刷辊是一个表面固定有多根具有一定刚度的钢丝的滚筒。

所述的理料辊是在一根轴上等距固定有多个轮子，轮间距为10～50mm。

所述的上剥叶带和下剥叶带采用帆布输送带。

所述的剥叶辊支座II上还置有一对可调节剥叶辊前后距离的剥叶带张紧装置。

本发明中实现秸秆茎叶分离方法的装置的驱动原理是：

电机顺时针方向旋转通过三角带把动力传给三角带轮，三角带轮顺时针方向旋转再把动力通过链条I依次传递给剥叶辊I链轮、上压辊链轮和下压辊链轮。剥叶辊I链轮带动剥叶辊I顺时针方向旋转。上压辊链轮带动上压辊顺时针方向旋转。下压辊链轮I带动下压辊逆时针方向旋转。

下压辊链轮I通过下压辊轴把动力传给下压辊链轮II作逆时针方向旋转。下压辊链轮II通过链条II带动剥叶辊III链轮作逆时针方向旋转。

剥叶辊I通过上剥叶带带动剥叶辊II作顺时针方向旋转。剥叶辊III通过下剥叶带带动剥叶辊IV作逆时针方向旋转。

本发明中秸秆茎叶分离装置的工作原理是这样的：

手工将去梢头后的秸秆平铺在进料槽中，并轻推使其接触到理料辊，在理料辊的作用下秸秆被分隔成单层并保持一定的间距。随后，秸秆被理料辊送入一对压辊压扁，使秸秆叶绝大部分分布在秸秆压扁后形成的两个平面上。接着秸秆在压辊的向前推送力作用下，相继被送入两对剥叶辊。由于剥叶辊I与剥叶辊III之间，以及剥叶辊II与剥叶辊IV均存在线速度差，由此可在秸秆压扁后形成的两个平面上沿秸秆长度方向产生一定的碾搓、搓擦和撕裂作用，使秸秆叶从秸秆茎上剥离。最后，秸秆在通过出料槽时，刷辊对秸秆进行梳刷，使缠绕在茎秆上的叶脱离茎秆，同时，在风机和风选装置的配合下，使分离后的叶子落入到叶出料口中，而茎秆继续前进，沿茎秆接料板滑下，最终实现秸秆茎叶分离。

本发明同现有的技术相比，具有以下的优点：

①一次分离率高。由于利用了秸秆可压扁而不影响其后续加工利用，甚至有利于后续加工利用的特点，使得秸秆茎叶一次分离率很高。

②适用范围广。本发明适于各种品种的玉米、高粱等采收后不同含水率的秸秆的茎叶分离。

③工艺简单，分离成本低，便于规模化连续作业。

④为秸秆的后续加工利用带来便利。如压扁后有利于后续的干燥、粉碎等作业。

附图说明

结合附图来进一步说明本秸秆茎叶分离方法和装置。

图1是本发明的秸秆茎叶分离方法的装置的工作原理示意图；

图2是本发明的秸秆茎叶分离装置主视图；

图3是本发明的秸秆茎叶分离装置主视图A-A剖视图；

图4是本发明的秸秆茎叶分离装置理料辊结构示意图；

附图标记表

1原料           4f安装台         10b叶出料口

2进料槽         4e安装板         11风机

3下压辊         4g风机座         11a刷辊

3a下压辊轴      5链条I           12风选装置

3b下压辊链轮I   6链轮            13剥叶辊IV

3c下压辊链轮II  7三角带轮        14剥叶辊II

4机架           8三角带          15上剥叶带

4a压辊支座      9电机            15a下剥叶带

4b剥叶辊支座I   10出料槽         16剥叶辊III

4c剥叶辊支座II  10a茎秆接料板    16b剥叶辊III链轮

17剥叶辊I         19上压辊      22剥叶带张紧装置

17b剥叶辊I链轮    19b上压辊链轮

18链条II          21理料辊

具体实施方式

实施例1一种秸秆茎叶分离的装置

结合附图来进一步说明本发明的装置，它包括进料槽2、下压辊3、机架4、电机9、出料槽10、风机11、风选装置12、剥叶辊IV、剥叶辊II、剥叶辊III、剥叶辊I、上压辊19、理料辊21组成，所述的上压辊19和下压辊3上下对称安装在机架4的装板4a上，所述的剥叶辊IV和剥叶辊II、剥叶辊III和剥叶辊1分别对称安装在机架的剥叶辊支座4c和4b上，剥叶辊II和剥叶辊I、剥叶辊IV和剥叶辊III之间分别用上剥叶带15和下剥叶带15a连接；

所述的电机9安装在机架的安装台4f上，通过三角带8与安装在机架上的安装板4e上的三角带轮7连接，三角带轮7的同轴链轮6通过链条I与剥叶辊I链轮17b、上压辊链轮19b和下压辊链轮I3b连接，上压辊链轮19b带动上压辊19顺时针方向旋转，下压辊链轮I3b带动下压辊3逆时针方向旋转；

下压辊链轮I3b通过下压辊轴3a与下压辊链轮II3c连接，下压辊链轮II3c通过链条II18与剥叶辊III链轮16b连接。

所述的进料槽2安装在压辊(19、3)中间前方的机架4右上端，在进料槽2的上边靠近压辊(19、3)处设有理料辊21；

所述的出料槽10安装在剥叶辊13、14中间前方的机架4左上端，在出料槽10的上面设有刷辊11a，刷辊11a上边正对着风选装置12的出风口，风选装置12的入风口与安装在架机4上的风机座4g上的风机11的出风口连通，在刷辊11a下面设有叶出料口10b，出料槽10的左端与茎秆接料板10a连接。

所述的刷辊11a是一个表面固定有多根具有一定刚度的钢丝的滚筒。

所述的理料辊21是在一根轴上等距固定有多个轮子，轮间距为10～50mm。

所述的上剥叶带15和下剥叶带15a采用帆布输送带。

所述的剥叶辊支座II4c上还置有一对可调节剥叶辊前后距离的剥叶带张紧装置22。

实施例2一种秸秆茎叶分离的方法

1.压扁碾搓法的工艺路线是：

秸秆原料→去梢头→单层压扁→碾搓→清理→茎叶分离

2.选料

秸秆原料选取陕西杨凌地区产玉米秸秆，平均株高215cm，平均根圆直径2.7cm，含水率19.5％，平均含叶率42.7％。

3.具体操作步骤

①去除梢头：用铡草机将秸秆成批切除梢头10～80cm。本实施列中切除梢头30cm。

②单层压扁：手工将去梢头后的1～数根秸秆1沿进料方向平行平铺在进料槽2中，秸秆根部朝前，并轻推使其接触到理料辊21。在理料辊21的作用下，秸秆被分隔成单层并相互保持10～50mm的间距。随后，秸秆被理料辊21送入一对转速相同、旋向相反的压辊3和19压扁。压扁厚度(对辊间距)为3～15mm，压辊线速度0.1～30m/s。

本实施列中秸秆间距20mm，压扁厚度(对辊间距)为8mm，压辊线速度3.53m/s。

③碾搓：压扁后的单层秸秆在压辊(3和19)的推送下继续前进，相继进入剥叶辊I17与剥叶辊III16之间以及剥叶辊II14与剥叶辊IV13之间进行碾搓，使叶从茎秆上剥离。其中，剥叶辊I17和剥叶辊II14为快辊，其线速度为0.1～30m/s，剥叶辊III16和剥叶辊IV13为慢辊，其线速度为0.1～30m/s。

本实施列中，剥叶辊I17和剥叶辊II14的线速度为5.5m/s，剥叶辊III16和剥叶辊IV13的线速度为3.96m/s。

④清理：用一个表面布有软硬适度钢丝的刷辊11a沿秸秆前进方向梳刷，同时，在秸秆前进垂直方向上，气流把梳刷下的叶子吹离茎秆，落入到叶出料口10b中，而茎秆继续前进，沿茎秆接料板10a滑下最终实现茎叶分离。

本实施例中，秸秆茎叶一次分离率为98.3％。

Claims (10)

1.一种秸秆茎叶分离的方法，其特征在于，按以下步骤进行：

(1)去除秸秆梢头10～80cm；

(2)将去除梢头后的单根或多根秸秆单层铺平并相互保持10～50cm的间距，沿秸秆长度方向将秸秆送入一对对辊压扁，使秸秆叶绝大多数分布在秸秆压扁后形成的两个平面上；

(3)将压扁的秸秆送入一对或数对具有一定线速度差的对辊，对辊在秸秆压扁后形成的两个平面上沿秸秆长度方向施加的碾搓、搓擦、撕裂作用力使秸秆叶从秸秆茎上剥离；

(4)利用刷辊的梳刷作用和气流清选共同作用使秸秆茎叶分离。

2.一种实现权利要求1所述的秸秆茎叶分离的方法的装置，其特征在于：

它包括进料槽(2)、下压辊(3)、机架(4)、电机(9)、出料槽(10)、风机(11)、风选装置(12)、剥叶辊IV(13)、剥叶辊II(14)、剥叶辊III(16)、剥叶辊I(17)、上压辊(19)、理料辊(21)组成，所述的上压辊(19)和下压辊(3)上下对称安装在机架(4)的压辊支座(4a)上，所述的剥叶辊IV(13)和剥叶辊II(14)、剥叶辊III(16)和剥叶辊I(17)分别对称安装在机架的剥叶辊支座(4c)和(4b)上，剥叶辊IV(13)与剥叶辊III(16)和剥叶辊II(14)与剥叶辊I(17)之间分别通过下剥叶带(15a)和上剥叶带(15)连接；

所述的电机(9)安装在机架的安装台(4f)上，通过三角带(8)与固接在机架上的安装板(4e)上的三角带轮(7)连接，三角带轮(7)的同轴链轮

(6)通过链条I(5)与剥叶辊I链轮(17b)、上压辊链轮(19b)和下压辊链轮I(3b)连接，上压辊链轮(19b)带动上压辊(19)顺时针方向旋转，下压辊链轮I(3b)带动下压辊(3)逆时针方向旋转；

下压辊链轮I(3b)通过下压辊轴(3a)与下压辊链轮II(3c)连接，下压辊链轮II(3c)通过链条II(18)与剥叶辊链轮III(16b)连接；

所述的进料槽(2)安装在上、下压辊(19、3)中间前方的机架右上端，在进料槽的上边靠近压辊处设有理料辊(21)；

所述的出料槽(10)安装在剥叶辊IV(13)和剥叶辊II(14)中间前方的机架左上端，在出料槽的上面设有刷辊(11a)，刷辊(11a)上边正对着风选装置(12)的出风口，风选装置(12)的入风口与安装在架机(4)上的风机座(4g)上的风机(11)的出风口连通，在刷辊(11a)下面设有叶出料口(10b)，出料槽(10)的左端与茎秆接料板(10a)连接。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述的两个压辊(19、3)与两对剥叶辊(17与16及14与13)的轴向长度相同，并且两个压辊轴中心线与两对剥叶辊轴中心线保持在一个水平面上。

4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于：所述的上压辊(19)和下压辊(3)的线速度相同。

5.根据权利要求2、3或4所述的装置，其特征在于：所述的剥叶辊I(17)和剥叶辊II(14)的线速度相同，旋向为顺时针方向，剥叶辊III(16)和剥叶辊IV(13)的线速度相同，旋向为逆时针方向。

6.根据权利要求2、3、4或5所述的装置，其特征在于：所述的剥叶辊I(17)和剥叶辊II(14)的线速度大于剥叶辊III(16)和剥叶辊IV(13)的线速度，剥叶辊III(16)和剥叶辊IV(13)的线速度略大于上压辊(19)和下压辊(3)的线速度。

7.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述的刷辊(11a)是一个表面固定有多根具有一定刚度的钢丝的滚筒。

8.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述的理料辊(21)是在一根轴上等距固定有多个轮子，轮间距为10～50mm。

9.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述的上剥叶带(15)和下剥叶带(15a)采用帆布输送带。

10.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述的剥叶辊支座II(4c)上还置有一对剥叶带张紧机构(22)。

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