CN109392472A - 一种自走式秸秆汽爆膨化裂解直接还田机及还田方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自走式秸秆汽爆膨化裂解直接还田机，包括行走装置和动力装置，动力装置装在行走装置上，还包括拾禾装置、传送装置、粉碎装置、汽爆膨化前喂入装置、膨化装置，拾禾装置位于行走装置前方，拾禾装置通过传送装置连接粉碎装置，粉碎装置通过汽爆膨化前喂入装置连接膨化装置。本发明还涉及了上述自走式秸秆汽爆膨化裂解直接还田机的还田方法。本发明通过独特的设计，有效的将汽爆膨化装置应用于田间的秸秆处理，同时将汽爆膨化装置进行进一步改进，不仅仅是将秸秆膨化裂解，有利于秸秆直接还田，同时处理量大，连续喂入不会出现堆积堵塞的问题，抛洒速度也能跟得上田间行走，便于大面积推广应用。

Description

一种自走式秸秆汽爆膨化裂解直接还田机及还田方法

技术领域

本发明属于农用机械及应用领域，涉及一种自走式秸秆汽爆膨化裂解直接还田机及还田方法。

背景技术

我国是农业大国，作物秸秆量巨大，据统计每年生产秸秆有9亿吨。近年来，我国农业部为了更加有效的利用农作物的秸秆，在全国各地大力推行秸秆还田技术。因此，无论从环境保护还是现代农业可持续发展的要求，作物秸秆还田势在必行，其一是为了防止秸秆焚烧而保护环境，其二是秸秆还田培肥土壤，其三是是减少资源浪费，更为重要的是作物秸秆还田是农业可持续发展的必由之路。关于秸秆还田的方式，一是将秸秆移出田间发酵后再还田，二是收获时秸秆直接还田。国内外实践证明秸秆移出田间发酵后返田效果好，主要是秸秆腐解后还田不影响当季作物生长、能减少病虫草的菌源和草籽，但人工用量大、成本过高，在我国不可能大面积推广应用。而收获时秸秆直接还田带来的主要问题有：1.影响整地出苗质量，由于秸秆混合在土壤中影响旱田作物的整地质量、播种出苗质量和水田插秧质量；2. 影响后茬作物生长，由于秸秆腐烂过程中产生的有毒有害气体多、还原性物质多，影响根系吸收和作物生长；3.病虫草害日益加重，近年来在黑龙江省仅水稻纹枯病、玉米大斑病就呈逐年加重的趋势，这均与秸秆直接还田密切相关；4.水田捞稻茬工作量大，因秸秆粉碎直接还田水整地后很多秸秆段漂浮于水面，影响后续插秧作业和秧苗生长，故农户要拿出大量的人工去捞稻茬，捞根茬不但费工费时增加成本，还不利于培肥土壤。秸秆经汽爆膨化处理具有将秸秆剪切、揉搓、膨化及裂解的功能，然而，目前使用的秸秆膨化机均为利用秸秆制造动物的膨化饲料，存在着如下的缺点和不足：1.只在室内固定位置工作，无法解决在田间秸秆直接还田的问题；2.秸秆膨化饲料只有极少量需求，大量的秸秆直接还田带来了上述的一系列问题；3.无自走式秸秆汽爆膨化机械，无法解决在田间直接膨化秸秆还田的问题；4.秸秆直接膨化裂解率低的问题。

当前，汽爆膨化加工设备多为间歇式，间歇时间为2-7s，设备容量小、生产率低、能耗大，适宜间断喂料（都是在秸秆造纸、生产饲料领域应用）。现有汽爆膨化设备尚无移至田间直接用于秸秆还田的报道，若是直接利用则要连续喂入，这样易出现喂入料堵塞、堆积的技术问题。

因此，如何将汽爆膨化加工设备直接应用于田间是我们要解决的问题。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种自走式秸秆汽爆膨化裂解直接还田机，克服目前汽爆膨化加工设备只能在室内使用，且处理量小，连续喂入，这样易出现喂入料堵塞、堆积，不能直接应用于田间处理秸秆的问题。

本发明的第二目的是提供上述自走式秸秆汽爆膨化裂解直接还田机的还田方法。

本发明通过以下技术方案来实现：

一、一种自走式秸秆汽爆膨化裂解直接还田机，包括行走装置和动力装置，动力装置装在行走装置上，还包括拾禾装置、传送装置、粉碎装置、汽爆膨化前喂入装置、膨化装置，拾禾装置位于行走装置前方，拾禾装置通过传送装置连接粉碎装置，粉碎装置通过汽爆膨化前喂入装置连接膨化装置。

进一步的，所述的汽爆膨化前喂入装置包括搅拌液压马达、搅拌锤、搅拌轴、送料液压马达、送料螺旋、送料螺旋轴、送料螺旋安装轴承座、水箱和水箱管，搅拌液压马达上装有电磁换向阀，搅拌锤焊接在搅拌轴上，搅拌液压马达与搅拌轴连接，搅拌轴与水箱管相连，搅拌轴内开有出水口，水箱管与水箱连接，送料螺旋焊接在送料螺旋轴上，送料螺旋与送料液压马达相连，并固定在送料螺旋安装轴承座上。

具体的，所述的汽爆膨化前喂入装置为三个，且三个电磁换向阀的开启顺序为1-2-3-1-2-3。

进一步的，所述的膨化装置包括汽爆膨化挤压螺旋轴、汽爆膨化裂解腔、汽爆膨化挤压螺旋驱动马达、出料阀门，汽爆膨化裂解腔内设有汽爆膨化挤压螺旋轴，汽爆膨化挤压螺旋轴与汽爆膨化挤压螺旋驱动马达连接，汽爆膨化裂解腔侧壁连通汽爆膨化前喂入装置，汽爆膨化裂解腔末端装有出料阀门。

具体的，所述的膨化装置为三个，且三个膨化装置上的出料阀门的开启时间间隔为1-2s。

进一步的，所述的拾禾装置为拾禾器，拾禾器安装在安装板上。

进一步的，所述的传送装置包括从动链轮、从动轴、安装板、输送链条、输送网、主动链轮、主动轴，从动链轮安装在从动轴上，主动链轮安装在主动轴上，输送链条、输送网通过从动链轮、主动链轮安装在从动轴、主动轴上。

进一步的，所述的粉碎装置包括输送带、夹持主动辊一和夹持主动辊二、皮带轮、皮带、粉碎器、风机通道、风机和风机传动带，输送带安装在夹持主动辊一和夹持主动辊二的前端，风机通道、风机安装在粉碎器后端，风机由风机传动带带动，风机通道一端连接粉碎器，另一端连接汽爆膨化前喂入装置，输送带、夹持主动辊一和夹持主动辊二、皮带轮、皮带安装在粉碎器上；粉碎器由定刀片组、动刀片组和轴组成，动刀片组安装在轴上，定刀片组设置在动刀片组的两侧。

二、一种根据上述的自走式秸秆汽爆膨化裂解直接还田机的还田方法，该方法包括以下步骤：

（1）秸秆捡拾；

（2）秸秆粉碎；

（3）间歇喂入汽爆膨化前喂入装置；

（4）秸秆边搅拌边掺水至含水量为30-40%；

（5）掺水后的秸秆进入膨化装置，挤压升温，汽爆膨化裂解，经过出料阀门抛洒到田间。

采用上述技术方案的积极效果：

（1）在田间直接将秸秆进行了无害化处理，该机械在田间边行走边连续完成秸秆捡拾、升运、粉碎、输送加湿、挤压升温、汽爆膨化裂解、田间抛洒等作业，省时省力、经济适用、可以在作物收获后秸秆得到无害化处理直接还田，消灭了秸秆携带的传染性病原菌、病毒和寄生虫卵，解决了目前秸秆直接抛洒还田带来的病虫害日益加重的重大问题；

（2）改善秸秆的理化性状和营养成分，汽爆膨化裂解后秸秆呈蓬松、柔软的絮状，更利于被微生物分解，为提高秸秆的利用率和加速秸秆在田间的分解创造了条件；

（3）秸秆汽爆膨化裂解过程产生一些气体和液体物质，减少了田间发酵产生有毒有害物质对根系生长的影响；

（4）秸秆汽爆膨化后呈蓬松、柔软的絮状，很易混入土壤成为一体，不影响整地、播种和出苗质量；

（5）采用自走式秸秆汽爆膨化裂解直接还田机行走速度可控，转弯半径小且灵活，适宜平原和丘陵山区作物秸秆的捡拾、粉碎和膨化裂解直接还田；

（6）本发明通过独特的设计，有效的将汽爆膨化装置应用于田间的秸秆处理，同时将汽爆膨化装置进行进一步改进，不仅仅是将秸秆膨化裂解，有利于秸秆直接还田，同时处理量大，连续喂入不会出现堆积堵塞的问题，抛洒速度也能跟得上田间行走，便于大面积推广应用。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的说明，但不应理解为对本发明的限制：

图1是本发明的结构示意图，图2是图1的俯视图，如图所示，一种自走式秸秆汽爆膨化裂解直接还田机，包括行走装置和动力装置，动力装置装在行走装置上，还包括拾禾装置、传送装置、粉碎装置、汽爆膨化前喂入装置、膨化装置，拾禾装置位于行走装置前方，拾禾装置通过传送装置连接粉碎装置，粉碎装置通过汽爆膨化前喂入装置连接膨化装置。

动力装置包括驾驶室10、液压泵11、柴油机12，液压泵11与柴油机12连接，并固定在驾驶室10下面。

行走装置为履带底盘，履带底盘内安装有驱动马达差速器31、底盘支架30、履带轮32和履带45，履带轮32与底盘支架30连接，履带轮32安装在履带45内，驱动马达差速器31与底盘支架30连接，实现行走和转弯。

汽爆膨化前喂入装置包括搅拌液压马达19、搅拌锤22、搅拌轴23、送料液压马达20、送料螺旋24、送料螺旋轴40、送料螺旋安装轴承座41、水箱26和水箱管43，搅拌液压马达19上装有电磁换向阀，搅拌锤22焊接在搅拌轴23上，搅拌液压马达19与搅拌轴23连接，搅拌轴23与水箱管43相连，搅拌轴23内开有出水口，水箱管43与水箱26连接，送料螺旋24焊接在送料螺旋轴40上，送料螺旋24与送料液压马达20相连，并固定在送料螺旋安装轴承座41上。

所述的汽爆膨化前喂入装置为三个，且三个电磁换向阀的开启顺序为1-2-3-1-2-3。

膨化装置包括汽爆膨化挤压螺旋轴25、汽爆膨化裂解腔27、汽爆膨化挤压螺旋驱动马达39、出料阀门44，汽爆膨化裂解腔27内设有汽爆膨化挤压螺旋轴25，汽爆膨化挤压螺旋轴25与汽爆膨化挤压螺旋驱动马达39连接，汽爆膨化裂解腔27侧壁连通汽爆膨化前喂入装置，汽爆膨化裂解腔27末端装有出料阀门44。

所述的膨化装置为三个，且三个膨化装置上的出料阀门44的开启时间间隔为1-2s。

拾禾装置为拾禾器1，拾禾器1安装在安装板3上。传送装置包括从动链轮2、从动轴33、安装板3、输送链条4、输送网34、主动链轮7、主动轴35，从动链轮2安装在从动轴33上，主动链轮7安装在主动轴35上，输送链条4、输送网34通过从动链轮2、主动链轮7安装在从动轴33、主动轴35上。

粉碎装置包括输送带6、夹持主动辊一8和夹持主动辊二9、皮带轮13、皮带14、粉碎器15、风机通道18、风机21和风机传动带17，输送带6安装在夹持主动辊一8和夹持主动辊二9的前端，风机通道18、风机21安装在粉碎器15后端，风机21由风机传动带17带动，风机通道18一端连接粉碎器15，另一端连接汽爆膨化前喂入装置，输送带6、夹持主动辊一8和夹持主动辊二9、皮带轮13、皮带14安装在粉碎器15上；粉碎器15由定刀片组36、动刀片组37和轴38组成，动刀片组37安装在轴38上，定刀片组36设置在动刀片组37的两侧。

一种自走式秸秆汽爆膨化裂解直接还田机的还田方法，该方法包括以下步骤：

（1）秸秆捡拾；

（2）秸秆粉碎；

（3）间歇喂入汽爆膨化前喂入装置；

（4）秸秆边搅拌边掺水至含水量为30-40%；

（5）掺水后的秸秆进入膨化装置，挤压升温，汽爆膨化裂解，经过出料阀门抛洒到田间。

本发明的作用原理为：1.实现边行走边捡拾田间作物秸秆；2.粉碎捡拾的秸秆，并将粉碎秸秆喂入至汽爆膨化前喂入装置内；3. 在入口处进行搅拌，边搅拌边加水，使秸秆含水量达30-40%，并用送料螺旋将粉碎秸秆推进汽爆膨化裂解腔内，在汽爆膨化裂解腔内螺旋轴的推动下，使螺旋轴与秸秆、秸秆与秸秆、秸秆与膨化器筒内壁形成摩擦和挤压产生热能，腔内温度可达140-160℃左右、压力在1.0mpa左右，当压力达到时自动瞬间打开出料阀门，粉碎秸秆发生汽爆膨化裂解，在压力作用下喷射至田间。

本发明解决了目前秸秆直接还田带来的一系列问题：一、直接消灭了秸秆带来的一切病原菌、病毒和寄生虫卵，解决了目前秸秆直接抛洒还田带来的病虫害日益加重的重大问题；二、机械具有将秸秆剪切、揉搓、膨化及裂解的功能，这样的秸秆更易于被微生物分解，加速了培肥土壤；三、膨化裂解后秸秆细碎，消除了目前秸秆直接抛洒还田影响整地质量、影响播种出苗、插秧质量等问题。

本发明通过独特的设计，有效的将汽爆膨化装置应用于田间的秸秆处理，同时将汽爆膨化装置进行进一步改进，不仅仅是将秸秆膨化裂解，有利于秸秆直接还田，同时处理量大，连续喂入不会出现堆积堵塞的问题，抛洒速度也能跟得上田间行走，便于大面积推广应用。

Claims (9)

1.一种自走式秸秆汽爆膨化裂解直接还田机，包括行走装置和动力装置，动力装置装在行走装置上，其特征在于：还包括拾禾装置、传送装置、粉碎装置、汽爆膨化前喂入装置、膨化装置，拾禾装置位于行走装置前方，拾禾装置通过传送装置连接粉碎装置，粉碎装置通过汽爆膨化前喂入装置连接膨化装置。

2.根据权利要求1所述的自走式秸秆汽爆膨化裂解直接还田机，其特征在于：所述的汽爆膨化前喂入装置包括搅拌液压马达（19）、搅拌锤（22）、搅拌轴（23）、送料液压马达（20）、送料螺旋（24）、送料螺旋轴（40）、送料螺旋安装轴承座（41）、水箱（26）和水箱管（43），搅拌液压马达（19）上装有电磁换向阀，搅拌锤（22）焊接在搅拌轴（23）上，搅拌液压马达（19）与搅拌轴（23）连接，搅拌轴（23）与水箱管（43）相连，搅拌轴（23）内开有出水口，水箱管（43）与水箱（26）连接，送料螺旋（24）焊接在送料螺旋轴（40）上，送料螺旋（24）与送料液压马达（20）相连，并固定在送料螺旋安装轴承座（41）上。

3.根据权利要求2所述的自走式秸秆汽爆膨化裂解直接还田机，其特征在于：所述的汽爆膨化前喂入装置为三个，且三个汽爆膨化前喂入装置中的三个电磁换向阀的开启顺序为1-2-3-1-2-3。

4.根据权利要求1所述的自走式秸秆汽爆膨化裂解直接还田机，其特征在于：所述的膨化装置包括汽爆膨化挤压螺旋轴（25）、汽爆膨化裂解腔（27）、汽爆膨化挤压螺旋驱动马达（39）、出料阀门（44），汽爆膨化裂解腔（27）内设有汽爆膨化挤压螺旋轴（25），汽爆膨化挤压螺旋轴（25）与汽爆膨化挤压螺旋驱动马达（39）连接，汽爆膨化裂解腔（27）侧壁连通汽爆膨化前喂入装置，汽爆膨化裂解腔（27）末端装有出料阀门（44）。

5.根据权利要求4所述的自走式秸秆汽爆膨化裂解直接还田机，其特征在于：所述的膨化装置为三个，且三个膨化装置上的出料阀门（44）的开启时间间隔为1-2s。

6.根据权利要求1所述的自走式秸秆汽爆膨化裂解直接还田机，其特征在于：所述的拾禾装置为拾禾器（1），拾禾器（1）安装在安装板（3）上。

7.根据权利要求1所述的自走式秸秆汽爆膨化裂解直接还田机，其特征在于：所述的传送装置包括从动链轮（2）、从动轴（33）、安装板（3）、输送链条（4）、输送网（34）、主动链轮（7）、主动轴（35），从动链轮（2）安装在从动轴（33）上，主动链轮（7）安装在主动轴（35）上，输送链条（4）、输送网（34）通过从动链轮（2）、主动链轮（7）安装在从动轴（33）、主动轴（35）上。

8.根据权利要求1所述的自走式秸秆汽爆膨化裂解直接还田机，其特征在于：所述的粉碎装置包括输送带（6）、夹持主动辊一（8）和夹持主动辊二（9）、皮带轮（13）、皮带（14）、粉碎器（15）、风机通道（18）、风机（21）和风机传动带（17），输送带（6）安装在夹持主动辊一（8）和夹持主动辊二（9）的前端，风机通道（18）、风机（21）安装在粉碎器（15）后端，风机（21）由风机传动带（17）带动，风机通道（18）一端连接粉碎器（15），另一端连接汽爆膨化前喂入装置，输送带（6）、夹持主动辊一（8）和夹持主动辊二（9）、皮带轮（13）、皮带（14）安装在粉碎器（15）上；粉碎器（15）由定刀片组（36）、动刀片组（37）和轴（38）组成，动刀片组（37）安装在轴（38）上，定刀片组（36）设置在动刀片组（37）的两侧。

9.一种根据权利要求1-8中任意一项权利要求所述的自走式秸秆汽爆膨化裂解直接还田机的还田方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

（1）秸秆捡拾；

（2）秸秆粉碎；

（3）间歇喂入汽爆膨化前喂入装置；

（4）秸秆边搅拌边掺水至含水量为30-40%；

（5）掺水后的秸秆进入膨化装置，挤压升温，汽爆膨化裂解，经过出料阀门抛洒到田间。