CN103804053B - 秸秆有机肥速酵釜及秸秆有机肥生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种秸秆有机肥速酵釜及秸秆有机肥生产工艺，其特点是：所述速酵釜有筒状的釜体（1），釜体（1）下面设有加热器。将玉米秸秆粉碎用水浸泡，连同其他辅料，送入釜中发酵，制成秸秆有机肥。其有益效果是：可为秸秆发酵补充热量，大幅缩短发酵时间，特别是采用太阳能储热设备以及秸秆发酵热量回收装置，节约大量燃料，保证了热量供应，降低了发酵成本，秋收后到春播前可连续发酵造肥，可望成为秸秆肥料的主要生产设备。
Description
技术领域
本发明涉及一种农作物秸秆加工设备及使用方法，即一种秸秆有机肥速酵釜及秸秆有机肥生产工艺。
背景技术
农作物秸秆还田是近年推广的先进技术。目前，秸秆还田的主要方法是把秸秆粉碎后撒埋在田间。这种方法对于增加土壤腐殖质，提高粮食产量具有明显的作用。可是，由于秸秆在田间的分解时间较长，对田间卫生和耕作都具有负面的影响。以北方农区的玉米秸秆为例，由于冬季寒冷，秋收时撒在田间的秸秆冬季不能分解，春季回暖后在土壤水分比较充足的情况下，需要三个月左右才能完全分解。在此期间进行的播种和中耕，都会因秸秆的影响而降低作业质量。为了解决这个问题，农民把秸秆粉碎后堆放发酵，再于播种时撒放到田间。可是，这种堆放发酵的过程用时较长，在春播前往往不能完成发酵过程，只能隔年使用，加之占用场地大，用工成本高，难以普及推广。最近，人们采用生物发酵菌剂，大大缩短了秸秆的发酵时间，一般可在15—20天内完成发酵。可是，秸秆发酵需要较高的温度，发酵中后期秸秆自身放热能够满足需求，但在发酵初期，则必须补充热量。由于秸秆数量巨大，加之没有适用的设备，补充热量需要大量的燃料，提高了发酵的成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种周期短、成本低的秸秆有机肥生产设备及使用方法。
上述目的是由以下技术方案实现的：研制一种秸秆有机肥速酵釜，其特点是：所述速酵釜是一种筒状的釜体，釜体下面设有加热器。
所述釜体是由多块可拆卸的壁板对接而成，周围设有保温层，釜体的上面设有保温盖，下面设有釜底，釜底上面四周设有环状插套，插套与釜体外围相配合。釜底下面的加热器设有火塘，火塘下面设有炉排，炉排下面有灰塘。
所述火塘与釜底之间设有可装水的水腔，水腔上面的釜底上设有多个气孔。
所述釜体设在地下，釜底下面埋设输热管，输热管通过多个气孔与釜体内部空间相通，输热管的另一端与地面上的锅炉相连接。
所述加热器是一种设在地下的太阳能储热池，太阳能储热池周围装有保温层，储热池里面装有水，并安装有散热管，散热管的两端与地面上的太阳能集热器相连。
所述太阳能储热池设在釜体的下面，太阳能储热池和釜体里面均设有导热管，导热管构成循环回路。
所述导热管上设有微型电泵。
所述釜体的保温盖上面装有水箱，水箱里面安装有多支竖立的热管，热管的下端设有隔热头，隔热头插入保温盖的插孔内，热管中部设有与插孔密封配合的密封环，水箱设有进水管和出水管。
所述秸秆有机肥速酵釜的使用方法是：将玉米秸秆粉碎成0.4—0.7厘米的颗粒，用水浸泡至含水量58—62%。每吨玉米秸秆加入速腐剂1.65—2.1公斤、尿素6.2—8.0公斤、鸡粪13—15公斤、301催腐剂2.4—2.6公斤、HEM菌剂1.2—1.4公斤、酵母菌1.5—1.7公斤、玉米面4.2—4.4公斤，加水48—52公斤充分搅拌后放入釜体中，盖上釜盖，在釜体下面持续加热，物料中央至少达到75℃的温度，外围温度在25℃以上，调节湿度大于65%。两天以后发出腐臭味道时翻堆，让表面未腐熟好的秸秆进入内部继续腐熟，秸秆成柔软的黑色或黑褐色状时腐熟完毕，腐熟的肥料在温度70°以下烘干至湿度9—11%，烘干好的肥料按照再按照腐熟秸秆：过80目以上筛的褐煤腐殖酸：水=100：15：4的比例，混入褐煤腐殖酸和水，送入颗粒机造粒装袋包装。
所述秸秆有机肥速酵釜的使用方法是：将玉米秸秆粉碎成0.4—0.7厘米的颗粒，用水浸泡至含水量58—62%，每吨玉米秸秆加入人粪尿18—20公斤或沼气醪液10—12公斤，牛粪或羊粪18—20公斤，尿素6.2—8公斤，酒糟6—8公斤，加水30—40公斤充分搅拌后放入釜体中，盖上釜盖，在釜体下面持续加热，物料中央至少达到75℃的温度，外围温度在25℃以上，调节湿度大于65%，两天以后发出腐臭味道时翻堆，让表面未腐熟好的秸秆进入内部继续腐熟，秸秆成柔软的黑色或黑褐色状时腐熟完毕，将腐熟的秸秆烘干成湿度为9—11%的颗粒物，再按照腐熟秸秆：过80目以上筛的褐煤腐殖酸：水=100：15：4的比例，混入褐煤腐殖酸和水，送入颗粒机造粒装袋包装，即成为秸秆有机肥。
本发明的有益效果是：可为秸秆发酵补充热量，大幅缩短发酵时间，特别是采用太阳能储热设备以及秸秆发酵热量回收装置，节约大量燃料，保证了热量供应，降低了发酵成本，秋收后到春播前可连续发酵造肥，可望成为秸秆肥料的主要生产设备。
附图说明
图1是第一种实施例的主视图；
图2是第一种实施例的俯视图；
图3是第二种实施例的主视图；
图4是第三种实施例的主视图；
图5是第三种实施例的另一结构形式的俯视图；
图6是第四种实施例的主视图；
图7是第五种实施例的主视图；
图8是第五种实施例的俯视图。
图中可见：釜体1，保温层2，保温盖3，釜底4，气孔5，水腔6，火塘7，炉排8，灰塘9，插套10，锅炉11，输热管12，储热池13，储热管14，太阳能集热器15，真空保温层16，导热管17，微型电泵18，水箱19，热管20，隔热头21，密封环22，插孔23，进水管24，出水管25。
具体实施方式
本发明总的构思是采用可以加热的釜体，进行秸秆发酵。下面围绕这一构思结合附图介绍五种实施例：
第一种实施例：图1图2介绍了一种秸秆有机肥速酵釜，这种速酵釜有筒状的釜体1，釜体1可以由金属板制造，但为了降低成本，推荐采用水泥、再生塑料、土坯、砖瓦等材料制作，最好由多块可拆卸的弧状壁板对接。釜体1周围设有保温层2，上面设有可开关的保温盖3，保温层2和保温盖3可以用棉絮、杂草、苯板、聚氨酯泡沫等材料制作。釜体1的下面设有釜底4，釜底4上面设有环状插套10，釜体1插装在插套10里，更便于安装拆卸。釜底4的下面设有加热器，加热器的形式有多种，本例采用火炉式加热器，设有烧火的火塘7，火塘7下面设有炉排8，炉排8下面有灰塘9。为了防止局部过热，在火塘7的上面与釜底4之间设有装水的水腔6。釜底4上设有多个气孔5，火塘7点火后烧热水腔里面的水，形成的热气从气孔进入釜内，增加釜内温度。具体操作方式如下：
1、秸秆粉碎：以玉米秸秆为例，粉碎成长0.4—0.7厘米的颗粒，最好粉碎成0.5立方厘米左右大小的细碎块状。
2、秸秆吸水浸泡：将粉碎后的玉米秸秆放入带有搅拌装置的浸泡池中进行浸泡吸水，使秸秆的含水量达到58—62%。
3、添加助腐剂：每吨玉米秸秆用速腐剂1.65—2.1公斤、尿素6.2—8.0公斤、鸡粪13—15公斤、301催腐剂2.4—2.6公斤、HEM菌剂1.2—1.4公斤、酵母菌1.5—1.7公斤、玉米面4.2—4.4公斤，以48—52公斤水混合后与浸水的玉米秸秆颗粒充分搅拌。这里说用的速腐剂、301催腐剂以及HEM菌剂均为市售产品，实验中采用成都合成生物科技有限公司、河南省鹤壁市天阳生物科技有限公司、河北瑞莱特生物科技有限公司等企业生产的产品，均收到了良好的效果。
4、发酵：把上述物料放入釜体中，盖上釜盖，在釜体下面持续加热，物料中央温度达到75℃以上，外围温度在25℃以上，调节湿度在65%以上。两天以后发出腐臭味道时翻堆，让表面未腐熟好的秸秆进入内部继续腐熟，再发酵1—2天，物料成为黑色或黑褐色、轻捏即碎、能溶于水的软体块状物，即成为腐熟的秸秆有机肥。如果发现发酵不完全，可延续发酵1—2天，即可完成腐熟过程。
5、成型加工：将腐熟好的肥料进行烘干，烘干物料厚度在3公分左右，温度保持在70°左右，时间2小时。烘干后的肥料湿度为10%左右，一捏即碎，能溶于水。将烘干的肥料按照100：15：4的比例混入黑土和水，搅拌好后送入颗粒机里造粒，装袋包装。
经过大量实验证明：这种秸秆肥料，可直接溶入土壤，改善土壤结构，对田间卫生没有任何不良影响。据有关资料，每500公斤秸秆速腐肥的肥效相当15.2公斤尿素、24公斤过磷酸钙和5公斤硫酸钾。其有机质含量相当于350公斤棉饼。发酵过程中堆温高达75—110℃，能有效杀灭秸秆中的致病真菌、虫卵和杂草种子。能刺激作物生长，达到增产增收。凡施速腐剂堆肥的麦田，小麦生长格外旺盛，亩株数增加5万，千粒重增加2.3克。在果树、蔬菜、西瓜、烟草上施用可显著提高品质，减轻病害。能分解残留的农药，适于生产有机农产品，可大幅提高农产品附加值。
第二种实施例:图3介绍的还田秸秆速酵釜的主体是筒状的釜体，釜体下面设有加热器。与第一种实施例不同的是，这种釜体设在地下，即在地面向下开挖土坑，以土坑周围加设保温层，地面设置锅炉，通过输热管和釜底的气孔向釜内输送热气。与第一种实施例相比，这种速酵釜可利用自然沟壑土坑，适于农民自行建造使用，造价大幅降低。同时还可采用以下方法：将玉米秸秆粉碎成0.5—1.5厘米的颗粒，用水浸泡至含水量58—62%，每吨玉米秸秆加入人粪尿18—20公斤或沼气醪液10—12公斤，牛粪或羊粪18—20公斤，尿素6.2—8公斤，酒糟6—8公斤，上述物料加水30—40公斤搅拌后与秸秆充分混合，放入釜体中，盖上釜盖，在釜体下面持续加热，物料中央至少达到75℃的温度，外围温度在25℃以上，调节湿度大于65%，两天以后发出腐臭味道时翻堆，让表面未腐熟好的秸秆进入内部继续腐熟，秸秆成柔软的黑色或黑褐色腐熟完毕，将腐熟的秸秆烘干成湿度为9—11%的颗粒物，再按照腐熟秸秆：过80目以上筛的褐煤腐殖酸：水=100：15：4的比例混入褐煤腐殖酸和水，送入颗粒机造粒装袋包装，即成为秸秆有机肥，上述材料取材方便，成本更低，发酵时间5—7天。
第三种实施例：图4介绍的秸秆有机肥速酵釜的主体是筒状的釜体，釜体下面设有加热器。釜体是设在地下的土坑，以土坑周围加设保温层围成釜体。与第二种实施例不同的是，本例的加热器是一种设在地下的太阳能储热池13，太阳能储热池13里面装有水，并安装有散热管14，散热管14的两端与地面上的太阳能集热器15相连。釜体1可以设在储能池13的上面，通过釜底传递热量。也可以如图5所示，设在太阳能储热池13的周围，通过管路向釜体内输送热量。釜体里面也可以设置导热管17，把太阳能储热池13里面的热量转移到釜体里面。
这里的太阳能储热池13可设在地下2—5米处，长宽各7.2米，可装150方水，周围设有保温层。所用的太阳能集热器15有多种，可采用现有的双层真空玻璃管，也可以采用双层真空平板玻璃围成的嗮水箱等。据初步试验，在北纬38—40°的北方地区，建造一个容量150方的太阳能储能池，大约投入10000元，太阳能集热器造价10000元。从5月到10月六个月即可生产90℃的热水150吨，加之11月到第二年4月期间仍有3—4个月的时间太阳能集热器可以继续工作，太阳能储热池内的热水储存90天水温下降小于10℃。太阳能储热池上面的100立方米空间可建成发酵釜，可容纳秸秆颗粒35—40吨，发酵釜成本10000元，每个月生产6釜，10—12月即可腐熟秸秆颗粒630—720吨。按秸秆浸水前平均含水量30%、肥料烘干后含水量10%计算，加黑土造粒后可生产有机肥600—784吨，售价300元，扣除秸秆及辅料费用200元，人员工资30元，杂费20元，吨效益50元，可望当年收回投资，而肥料的改土增收效益更为可观。上述设备的使用寿命可达8—10年，远期效益更为显著。对于北纬38°以南地区，太阳能更加充裕，储热效率更高，生产时间更长，这种设备的经济效益将依次递增。
第四种实施例：如图6所示，在釜体1里面和太阳能储热池13里面分别设有导热管17，构成循环回路。在发酵初期，釜体内的温度低于太阳能储热池的温度，导热管17把热量从下向上导。当发酵中后期，秸秆分解放热，釜体内温度升高，物料中心的温度高达110℃，高于太阳能储热池的水温，导热管17把热量从上向下导，即可提高太阳能储热池的水温，延长生产时间。这种结构最好配备微型电泵18，通过强制循环使上下热量互补，节能效果更加显著。
第五种实施例：如图7图8所示，在釜体1的保温盖3上面安装一个水箱19，水箱19里面安装有多支竖立的热管20，热管20的下端设有石绵制成的隔热头21，隔热头21插入保温盖3的插孔23内，热管20中部设有与插孔23密封配合的密封环22，水箱19设有进水管24和出水管25。在秸秆物料发酵初期和中期，如图7所示，热管20提起处于高位，水箱19里面无水。当发酵快完成时，如图8所示，把热管20向下插入物料当中，热管20中部的密封环22与保温盖的插孔23密封，同时向水箱19充水。热管20是一种导热管件，种类很多，图在例举的是一种最简单的重力式热管，即在真空管内填充少量容易变相的导热液体，不受热时，液体处于管内下部，受热时液体迅速气化并且充满管内空间，即可把下面的热量迅速传到上部，这样就可以把物料中的热量传递到水箱19的水中，得到的热水可以用来补充太阳能储热池，也可以为下一步的烘干提供热源，还可以用来浸泡秸秆颗粒，使秸秆颗粒发酵初期就具有较高的温度，从而节约太阳能储热池内的热能。大量实验证明，回收秸秆发酵所产生的热量，可以使秸秆有机肥的制取作业一直延续到整个冬季，直到第二年春播之前都可以进行，对于秸秆有机肥的推广具有重要意义。
Claims (5)
1.一种秸秆有机肥速酵釜，其特征在于：所述速酵釜有筒状的釜体(1)，釜体(1)下面设有加热器，所述釜体(1)是由多块可拆卸的壁板对接而成，周围设有保温层(2)，釜体(1)的上面设有保温盖(3)，下面设有釜底(4)，釜底(4)上面四周设有环状插套(10)，插套(10)与釜体(1)外围相配合，所述加热器是一种设在地下的太阳能储热池(13)，太阳能储热池(13)周围装有保温层，太阳能储热池(13)里面装有水，并安装有散热管(14)，散热管(14)的两端与地面上的太阳能集热器(15)相连，所述太阳能储热池(13)设在釜体(1)的下面，太阳能储热池(13)和釜体(1)里面均设有导热管(17)，导热管(17)构成循环回路。
2.根据权利要求1所述的秸秆有机肥速酵釜，其特征在于：所述导热管(17)上设有微型电泵(18)。
3.根据权利要求1所述的秸秆有机肥速酵釜，其特征在于：所述釜体(1)的保温盖(3)上面装有水箱(19)，水箱里面安装有多支竖立的热管(20)，热管的下端设有隔热头(21)，热管中部设有与插孔密封配合的密封环(22)，水箱(19)设有进水管(24)和出水管(25)，当热管(20)提起处于高位，隔热头(21)插入保温盖(3)的插孔(23)内，当热管(20)向下插入物料当中，热管(20)中部的密封环(22)与保温盖的插孔(23)密封。
4.根据权利要求1所述的秸秆有机肥速酵釜，其特征在于：所述秸秆有机肥速酵釜生产秸秆发酵有机肥的工艺是：将玉米秸秆粉碎成0.4—0.7厘米的颗粒，用水浸泡至含水量58—62％，每吨玉米秸秆加入速腐剂1.65—2.1公斤、尿素6.2—8.0公斤、鸡粪13—15公斤、301催腐剂2.4—2.6公斤、HEM菌剂1.2—1.4公斤、酵母菌1.5—1.7公斤、玉米面4.2—4.4公斤，加水48—52公斤充分搅拌后放入釜体中，盖上釜盖，在釜体下面持续加热，物料中央至少达到75℃的温度，外围温度在25℃以上，调节湿度大于65％，两天以后发出腐臭味道时翻堆，让表面未腐熟好的秸秆进入内部继续腐熟，秸秆成柔软的黑色或黑褐色状时腐熟完毕，腐熟的肥料在温度70℃以下烘干至湿度9—11％，烘干好的 肥料按照腐熟秸秆：过80目以上筛的褐煤腐殖酸：水＝100：15：4的比例，混入褐煤腐殖酸和水，送入颗粒机造粒装袋包装。
5.根据权利要求1所述的秸秆有机肥速酵釜，其特征在于：所述秸秆有机肥速酵釜生产秸秆发酵有机肥的工艺是：将玉米秸秆粉碎成0.4—0.7厘米的颗粒，用水浸泡至含水量58—62％，每吨玉米秸秆加入人粪尿18—20公斤或沼气醪液10—12公斤，牛粪或羊粪18—20公斤，尿素6.2—8公斤，酒糟6—8公斤，加水30—40公斤充分搅拌后放入釜体中，盖上釜盖，在釜体下面持续加热，物料中央至少达到75℃的温度，外围温度在25℃以上，调节湿度大于65％，两天以后发出腐臭味道时翻堆，让表面未腐熟好的秸秆进入内部继续腐熟，秸秆成柔软的黑色或黑褐色状时腐熟完毕，将腐熟的秸秆烘干成湿度为9—11％的颗粒物，再按照腐熟秸秆：过80目以上筛的褐煤腐殖酸：水＝100：15：4的比例混入褐煤腐殖酸和水，送入颗粒机造粒装袋包装，即成为秸秆有机肥。
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