CN106221842A - 一种内燃机驱动移动式秸秆生物质颗粒加工系统 - Google Patents

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Abstract

本发明专利是一种内燃机驱动移动式秸秆生物质颗粒加工系统，属于农业领域。系统以内燃机为动力源驱动各子系统工作，通过移动式平台实现大面积秸秆回收，并同时进行生物质颗粒加工工作，以此省去了传统制粒模式中的秸秆运输环节，节省运输成本；系统包括秸秆粉碎子系统、烘干子系统、制粒子系统、旋耕子系统和驱动行走子系统，其中各个子系统通过耦合工作实现整个系统的顺利运行。本发明不仅解决了由露天燃烧秸秆带来的环境问题，而且还能节约制粒成本，创造经济效益，缓解能源危机，一举多得。

Description

一种内燃机驱动移动式秸秆生物质颗粒加工系统
技术领域
本发明属于农业领域。
背景技术
我国是一个农业大国，每年农作物的生物质秸秆及根茬产量高达7亿吨，秸秆和根茬的处理方式多种多样；基本上可以分为以下几种：1)秸秆还田。现在许多农民选择将秸秆粉碎后直接还田，但是一方面秸秆数量太大，直接还田土地不能将其完全分解，会带来土质疏松的问题；另一方面直接还田会使害虫卵延续到下一季度的农作物。2)气化处理。将秸秆填入沼气池进行气化处理，然后使用气化得到的沼气取暖做饭是目前秸秆的一个利用方向。但是填入沼气池气化处理需要大量的运输和储存工作，直接运输和储存秸秆的运输储存费用太高。3)畜牧业饲料。畜牧业工厂会收购一部分秸秆作为牲畜的饲料，但是一方面存在运输费用和储存费用高的问题；另一方面需要的秸秆量不是太大，不能大量回收利用秸秆。4)就地燃烧。就地燃烧可以将害虫卵烧死，并且可以将烧过的灰烬当作下一季度农作物的钾肥。但是就地燃烧会带来环境污染，使土地板结，并且还会有引起火灾的危险。通过上面几个秸秆利用方向可以看出，秸秆的处理方式还不够完善。因此需要从新的方向考虑，结合当今先进技术从根本上解决秸秆利用问题。
发明内容
本发明专利提出了一种内燃机驱动移动式秸秆生物质颗粒加工系统，可以大量回收利用秸秆，其优势在于：1)解决了露天焚烧秸秆的问题，避免了环境污染和火灾危害；2)将低密度的秸秆加工成高密度的颗粒，节约了运输和储存费用。总的来说，本发明专利提高了秸秆的利用价值，增加了农民收入，缓解了能源危机。
本发明是以内燃机为动力驱动粉碎机、制粒机和旋耕机(选配)工作。收割机收割完农作物后将秸秆输送到粉碎子系统粉碎，送去粉碎的秸秆带有一定的湿度，因此粉碎后的秸秆碎屑送入烘干子系统进行烘干。烘干子系统中热源来自于燃烧炉中燃料燃烧的热烟气，燃料的供给量根据秸秆的湿度可以进行智能调节。等到碎屑含水量达到制粒要求之后送入制粒子系统制粒。同时旋耕子系统将剩余的根茬翻入土壤，埋灰装置将燃烧的灰烬埋入土壤。加工得到的颗粒随后运输储存到生物质热电厂作为燃料用于发电或者供暖。一方面可以帮助农民解决秸秆问题，变废为宝，增加农民收入；另一方面可以缓解能源危机，减小环境污染。
本内燃机驱动移动式秸秆生物质颗粒加工系统的工作对象是一切秸秆，技术方案如下：
1.收割机收割谷物，但是需要在收割时保留较少的根茬；这样虽然稍微增大了收割机的功率，但是获得的秸秆会较多，综合结果是带来较高的经济效益。
2.将收割机收割得到的秸秆通过传送装置送入粉碎子系统中进行粉碎，粉碎后的碎屑要达到一定的制粒要求，需要综合考虑各子系统之间的耦合工作。
3.碎屑的烘干是在烘干子系统中完成的，烘干子系统由燃烧炉和烘干机组成。当机器刚启动时，燃烧一部分机器自带的生物质秸秆颗粒作为燃料，等到系统工作稳定之后可以燃烧加工得到的颗粒来加热空气。本系统中烘干子系统不包括除尘部分，经测试，颗粒燃烧之后的烟气完全符合国家排放标准，并不需要除尘装置。
4.燃烧炉中的灰烬被送入埋灰装置，随后被埋入土壤，这样避免了灰尘污染环境。用于燃烧的颗粒只是制得的颗粒的很小一部分，大部分颗粒作为生物质热电厂燃料。
5.在秸秆回收之后，旋耕子系统会将剩余的根茬部分埋入土壤，完成剩余根茬的还田， 可以根据农作物需要选择是否旋耕土地。
通过以上介绍的内燃机驱动移动式秸秆生物质颗粒加工系统，可以科学地利用秸秆，节约能源，降低污染；实现农业现代化，增加农民收入。
下面结合附图，对本发明专利中的秸秆回收综合利用系统做进一步详细说明。
附图说明
图1为本发明专利中的内燃机驱动移动式秸秆生物质颗粒加工系统的系统运行框图。如图示，整个系统由秸秆粉碎子系统、烘干子系统、制粒子系统、旋耕子系统(选配)和驱动行走子系统组成。收割机对农作物进行收割并通过传输装置输送秸秆到秸秆粉碎子系统进行粉碎。粉碎后的秸秆碎屑输送到烘干子系统进行碎屑烘干，烘干的秸秆碎屑满足了制粒要求后送入制粒子系统进行颗粒加工。烘干子系统中燃烧炉燃烧后的灰烬送入埋灰装置埋入土壤。
具体实施方式
本发明提供了一种内燃机驱动移动式秸秆生物质颗粒加工系统方案，可适用于各种类型的秸秆。
以小麦秸秆为例，依据我国现有的农作物产量和联合收割留茬高度要求，相关数据统计有小麦产量为360kg/亩，秸秆298kg/亩。若以7.5亩/h的处理速度，则秸秆产量为2235kg/h，而小麦秸秆的燃烧热值为4400kCal/kg，折合18532kJ/kg。以上述7.5亩/h的处理速度对秸秆进行粉碎，依据现有的秸秆粉碎机和旋耕机配套动力参数可知，秸秆粉碎子系统(30kw)、旋耕子系统(60kw)和驱动行走子系统(30kw)的总配套动力为120kw，这属于配套动力，并非该装置实际耗能，实际耗能要低于配套动力。
秸秆产量为2235kg/h,依据市售2.5t/h产量的制粒子系统配套动力为160kw，可知160kw满足本系统中制粒子系统的消耗，且160kw属于配套动力，并非该装置实际耗能，实际耗能要低于配套动力。
综上，本发明系统的配套动力总和280kw，故需要配套的内燃机机的功率为294kw级的柴油机。耗油率为68L/h，按照现在的柴油价格5.5元/L计算，每小时需要消耗374元的柴油。
依据秸秆产量为2235kg/h，以及市面上现有的处理能力为3t/h的烘干器，考虑实际燃烧炉的热损失及排灰烬的热损失等诸多因素，按照燃烧炉效率为70％来算，燃烧颗粒成品为165kg/h，剩余颗粒为2070kg/h。驱动行走子系统牵引整个系统运行，旋耕子系统布置在整个系统装置的最后，实现土壤翻耕。
本系统启动的时候，先使用烘干子系统自带的清洁燃料加热空气烘干秸秆碎屑；等到制粒机生产出一定数量的颗粒之后，再以颗粒作为燃料加热空气。
采用本系统得到的颗粒产量为2070kg/h，若以市价800元/t计算，则每小时可收获颗粒利润为1656元，除去柴油机油耗可得净利润为1282元/h，每亩小麦秸秆创造的经济利润高达170元。
以上结合小麦秸秆及根茬的实例对本发明的具体实施方式作了说明，但这些说明不能被理解为限制了本发明的范围。本发明不限于小麦秸秆，所有由本发明描述的子系统做成的相同功能的平台均属于本发明的保护权利要求范畴。本发明的保护范围由随附的权利要求书限定，任何在本发明权利要求基础上的改动都是本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种内燃机驱动移动式秸秆生物质颗粒加工系统，其特征在于：该系统包括秸秆粉碎子系统、烘干子系统、颗粒加工子系统、旋耕子系统和驱动行走子系统，为移动式，以内燃机为动力，通过系统平台的移动实现秸秆采集和制粒同步进行，省去了输运秸秆的环节，制成的颗粒物一部分存储，一部分送去燃烧室燃烧给烘干器提供热量，系统处理对象为各种类型秸秆。
2.根据权利要求1所述的一种内燃机驱动移动式秸秆生物质颗粒加工系统，其特征在于：该系统为移动式作业系统，可以通过移动实现大面积的秸秆回收工作。
3.根据权利要求1所述的一种内燃机驱动移动式秸秆生物质颗粒加工系统，其特征在于：各个子系统都是通过内燃机驱动运行。
4.根据权利要求1所述的一种内燃机驱动移动式秸秆生物质颗粒加工系统，其特征在于：烘干子系统主要包括燃烧炉和烘干机，该子系统使用秸秆生物质颗粒作为燃料，燃烧产生热量来烘干秸秆碎屑，并且可以根据秸秆碎屑的湿度自动调整燃料的供应量。
5.根据权利要求1所述的一种内燃机驱动移动式秸秆生物质颗粒加工系统，其特征在于：燃烧后的秸秆颗粒灰烬通过旋耕子系统内的埋灰装置埋入土壤内。
6.根据权利要求3所述的一种内燃机驱动移动式秸秆生物质颗粒加工系统，其特征在于：该系统可以通过各种类型的传动装置将内燃机的功传递到各个子系统。
7.根据权利要求4所述的一种内燃机驱动移动式秸秆生物质颗粒加工系统，其特征在于：烘干子系统中燃烧炉以秸秆生物质颗粒为燃料，燃烧后的热烟气烘干秸秆碎屑之后不需要除尘即可满足国家相关标准，直接排入大气中。
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