CN220545431U - 一种用于秸秆炭化还田的下料结构 - Google Patents

Abstract

一种用于秸秆炭化还田的下料结构，包括开口向下的筒体，所述筒体上设置有进料装置，所述筒体上设置有位于所述进料装置下方的喷头，所述喷头连通有用于盛放营养液的混合单元，所述混合单元连接有风机。本实用新型能够在生物炭下落的过程中将压榨的营养液喷洒在生物炭的表面，使得营养液与生物炭一同返还土壤内发酵，增大对秸秆营养液的利用，有效地提高土壤养分。

Description

一种用于秸秆炭化还田的下料结构

技术领域

本实用新型涉及农业设备技术领域，具体涉及一种用于秸秆炭化还田的下料结构。

背景技术

秸秆炭化还田能够将秸秆转化为生物炭并加入至土壤中，是最为简洁的秸秆利用方式之一。秸秆炭化后形成的生物炭能够对土壤理化性质和养分、作物产量和品质产生积极的影响，不仅提高土壤中的碳元素含量、改善土壤结构，而且还能够减少病虫害的发生。

秸秆炭化还田的方式主要有两种，一种是通过在田地中将秸秆打捆后转运至秸秆炭化装置进行秸秆炭化处理得到生物炭，再将生物炭加入至土壤中；另一种是采用移动的一体式装置在田地中收集秸秆后直接炭化得到生物炭，并添加至土壤。移动式秸秆炭化还田装置能够实现秸秆原位炭化还田，进而有效地提高了秸秆还田的效率。

专利CN213603107U公开了一种自走式秸秆碳化还田机，其将粉碎后的秸秆输送至炭化器，碳化器的螺旋与机膛间的摩擦使物料充分混合、挤压、加热、胶合、焦化而产生组织变化，秸秆的结构受到破坏，物料成为具有流动性质的焦化状态，当物料被挤压到出口时压力由高压瞬间变为常压，由高温瞬间变为常温，造成水分迅速的从组织结构中蒸发出来，再通过出料切刀，切割冷却即碳化成型，最后散落在地上，实现原位炭化还田。专利CN112063401A公开了一种移动式秸秆烘焙与炭化处理原位还田方法，其炭化系统将秸秆的燃烧分为一次燃烧和挥发分燃烧两个阶段以提高燃烧效率，进一步提高炭化还田的处理效率，并在炭化后，将生物炭撒至土壤上。

现有技术中，移动式秸秆炭化装置通过将收集的秸秆直接炭化，再将炭化得到的生物炭经下料结构散落于土壤。但是，由于秸秆中的水分含量在40～80％，直接炭化或先烘烤再炭化往往需要消耗大量的能量，处理效率低；同时，秸秆中含有的有利于土壤结构改造的部分营养物质会在高温加热过程中反应掉，不能有效地利用，也使得炭化还田的效果降低。

为解决上述问题，发明人设计了一种移动式秸秆炭化还田装置，通过在秸秆炭化前对秸秆进行压榨处理，能够有效地解决炭化能耗高、时间长的问题，同时还能够在压榨过程中分离出营养液。然而，现有技术中的下料结构仅用于生物炭落至土壤，而无法将收集的营养液喷淋于生物炭上后共同落入土壤中发酵。对此，有必要对现有的下料结构进行结构设计以配套于发明人设计的移动式秸秆炭化还田装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种配套于移动式秸秆炭化还田装置的下料结构，其通过在生物炭下落的过程中，将压榨秸秆所获得的营养液喷洒至生物炭表面，使得营养液能够同生物炭一同返还土壤内发酵，增大对秸秆营养液的利用，有效地提高土壤养分。

上述目的通过下述技术方案实现：

一种用于秸秆炭化还田的下料结构，包括开口向下的筒体，所述筒体上设置有进料装置，所述筒体上设置有位于所述进料装置下方的喷头，所述喷头连通有用于盛放营养液的混合单元，所述混合单元连接有风机。

本技术方案中，与现有技术相同的是，下料结构包括开口向下的筒体结构，筒体结构上设置有进料装置。炭化得到的生物炭经进料装置输送至筒体内部，在筒体内部下落，最后经筒体底部的开口端排出并撒至土壤上。

与现有技术不同的是，本技术方案还设置有混合单元，混合单元用于与前序的压榨单元连通，以使得压榨单元压榨秸秆得到的营养液能够进入至混合单元中储存。在一个或多个实施例中，混合单元内仅存放营养液，在部分实施例中，混合单元内不仅存放营养液，还可以加入溶液和/或溶剂对营养液进行配置。

本技术方案中，混合单元连接有风机和喷头，其中，风机用于向混合单元中输送气体，在气体的作用下，混合单元中的营养液经第四管进入至喷头，从喷头喷洒至筒体内。在部分优选的实施例中，喷头的出口端上设置有盖体，盖体上设置有若干通孔，利用多孔结构的盖体形成喷雾，有利于提高营养液喷洒于生物炭表面。

使用时，进料装置将生物炭输送至筒体内，生物炭在筒体内下落；同时，混合单元内的营养液在风机输入的气流的驱动下从喷头喷洒至筒体内，并与下落中的生物炭接触，附着于生物炭的表面，最终与生物炭一同撒至土壤上。

通过上述结构，下料结构能够在生物炭下落的过程中将压榨的营养液喷洒在生物炭的表面，使得营养液与生物炭一同返还土壤内发酵，增大对秸秆营养液的利用，有效地提高土壤养分。

进一步地，所述筒体上还设置有喷孔，所述喷孔与所述风机连接。

本技术方案中，喷孔与风机连通，以使得风机能够经喷孔向筒体内输送气流，以向下落的生物炭施加外力以延长其下落的时间。在部分实施例中，喷孔既可以设置在喷头的上方，也可以设置在喷头的下方。在一个或多个实施例中，喷孔的数量既可以是一个，也可以是多个。

本技术方案中，延长生物炭的下落时间即是延长生物炭与营养液的接触时间，使更多的营养液能够贴附至生物炭的表面，有利于进一步提高土壤改良效果，而且生物炭在下落过程中可以进一步被冷却，从而能够减少前置的生物炭冷却工序的时间，例如减少输送段的总长度，或者减少前置工序中冷却气流的使用量，使得秸秆炭化还田的效率更高，对应的秸秆炭化还田装置的体积可以设置的更加紧凑。

作为喷孔的优选设置方式，可以设置多个喷孔。具体地，所述筒体内自上至下设置有至少两排喷孔，所述至少两排喷孔位于所述喷头的上方。

本技术方案中，多排喷孔能够更加灵活地调节气流对生物炭的冲击作用，例如，通过调节各排喷孔对应的阀门，控制位于上方的喷孔喷出的气流速度大于位于下方的喷孔喷出的气流速度，同时，位于上方的喷孔可以施加横向风，以在生物炭下落速度较低的时候更容易沿内壁螺旋下降，而位于下方的喷孔可以施加倾斜向上的风，以辅助降低生物炭的下落速度。又例如，可以使两排通孔均施加倾斜向上的风，位于上排的喷孔的风速大于位于下排的喷孔的风速。

本技术方案中，位于最下排的喷孔的高度高于喷头，以使得喷头喷洒的部分营养液能够随喷孔喷出的气流在筒体流动，例如，形成切圆风，或者倾斜向上的气流，从而在气流与生物炭接触、延缓生物炭下落的过程中，将营养液更好地与生物炭接触。

进一步地，所述喷孔位于筒体内壁上的端面高于喷孔位于筒体外的端面，所述喷孔的中轴线与水平面的夹角为10～40°。

进一步地，所述筒体的外壁上设置有第一进气管，所述第一进气管经第六管连接至风机，第一进气管与各喷孔连通。通过设置与所有喷孔均连通的第一进气管，能够使同一排的喷孔喷出的风速相同，在同一截面上形成的风场更加均匀。同理地，所述筒体的外壁上设置有第二进气管，所述第二进气管经第四管连接至混合单元，所述第二进气管与各喷头连通。

进一步地，所述筒体的上方设置有水箱，所述水箱连接有位于筒体内的喷淋管，所述喷淋管上设置有若干位于进料装置上方的喷淋头。本技术方案中，利用喷淋头向筒体内喷洒冷却水，能够更快地降低生物炭的温度，避免对营养液的营养成分造成影响。同时，喷淋的冷却水还能够起到降尘的作用，使得炭化后的一些体积较小的生物炭和砂石能够更快地落至土壤中，减少下料单元内沙尘的堆积，进一步提高第一溶液与生物炭的混合效果。

进一步地，所述筒体上还设置有排气孔，所述排气孔经第五管连接至所述风机。本技术方案中，筒体上还设置有用于气体排出的排气孔，排气孔优选设置在筒体的顶部或者顶部附近。排气孔使得筒体内从下至上流动的气体能够经排气孔排出。排出的气流抽至风机后，能够再次经喷孔和/或喷头喷出，进而形成循环风。通过循环的气流，能够使得携带营养液的气流和缓冲生物炭的气流充分混合，从而在气流缓冲生物炭的过程中进一步增加营养液与生物炭的接触。

进一步地，所述排气孔内设置有滤网。滤网用于减少循环气流中携带的灰尘，将更多的灰尘阻挡在筒体内，在冷却水的喷淋下下沉，最终从筒体底部排出。

进一步地，所述进料装置为螺旋输送机。螺旋输送机的排出生物炭的出料口可以根据筒体内形成的风场进行调整。例如，对于切圆风，出料口可以更加靠近壁面，而对于倾斜向上的风，出料口可以更加靠近中心。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本实用新型能够在生物炭下落的过程中将压榨的营养液喷洒在生物炭的表面，使得营养液与生物炭一同返还土壤内发酵，增大对秸秆营养液的利用，有效地提高土壤养分；

2、本实用新型延长生物炭与营养液的接触时间，使更多的营养液能够贴附至生物炭的表面，有利于进一步提高土壤改良效果，而且生物炭在下落过程中可以进一步被冷却，从而能够减少前置的生物炭冷却工序的时间，使得秸秆炭化还田的效率更高，对应的秸秆炭化还田装置的体积可以设置的更加紧凑；

3、本实用新型通过循环的气流，能够使得携带营养液的气流和缓冲生物炭的气流充分混合，从而在气流缓冲生物炭的过程中进一步增加营养液与生物炭的接触；

4、本实用新型利用多排喷孔能够更加灵活地调节气流对生物炭的冲击作用。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型具体实施例的结构示意图；

图2为本实用新型具体实施例中下料结构装配于秸秆炭化还田装置的示意图；

图3为本实用新型具体实施例中秸秆炭化还田装置的压榨单元的示意图，混合单元可以经第一管与压榨单元的营养液出料口连通；

图4为本实用新型具体实施例中筒体内形成有切圆风层的截面的示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-机架，2-灭茬单元，3-收集单元，4-第一输送单元，41-筛分板，5-第二分离单元，6-第二输送单元，7-压榨单元，71-壳体，72-锥形螺杆，73-过滤板，74-收集腔，75-引导板，76-叶片，77-进料口，78-秸秆出料口，79-营养液出料口，710-第一压榨区域，711-第二压榨区域，712-第一管，8-炭化单元，9-下料单元，91-筒体，92-螺旋输送机，93-喷孔，931-第一进气管，94-第二进气管，95-喷头，96-水箱，97-喷淋管，98-喷淋头，99-滤网，910-第三管，911-风机，912-第四管，913-第五管，914-第六管，915-排气孔，10-第一分离单元，101-第二管，11-混合单元，12-覆土单元，13-行走单元，14-操纵单元，15-切圆风层。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

实施例1：

如图1所示的一种用于秸秆炭化还田的下料结构，包括开口向下的筒体91，所述筒体91上设置有进料装置，所述筒体91上设置有位于所述进料装置下方的喷头95，所述喷头95连通有用于盛放营养液的混合单元11，所述混合单元11连接有风机911。

装配于移动式秸秆炭化还田装置时，如图2所示，下料结构的筒体91可以与现有技术中一样安装于装置的尾部，其中，筒体的出口端位于机架外侧以便于生物炭直接落至土壤上，混合单元和风机(未示出)可以安装在筒体附近，混合单元通过输送管道与压榨单元的营养液出料口连通，以将压榨得到的营养液引入混合单元内存储。

在一个或多个实施例中，混合单元内仅存放营养液，在部分实施例中，混合单元内不仅存放营养液，还可以加入溶液和/或溶剂对营养液进行配置。例如，混合单元还可以与前序的炭化单元的液体副产物排料口连通，以将液体副产物引入混合单元中与营养液混合；又例如，混合单元可以与水箱连通，以稀释营养液得到第一溶液。

在部分实施例中，混合单元可以是仅用于盛放营养液的容器，也可以是带有搅拌功能的容器，以提高营养液与水、液体副产物的混合效果。

使用时，进料装置将生物炭输送至筒体内，生物炭在筒体内下落；同时，混合单元内的营养液在风机输入的气流的驱动下从喷头喷洒至筒体内，并与下落中的生物炭接触，附着于生物炭的表面，最终与生物炭一同撒至土壤上。

在部分优选的实施例中，所述筒体91上还设置有喷孔93，所述喷孔93与所述风机911连接。在部分实施例中，喷孔既可以设置在喷头的上方，也可以设置在喷头的下方。在一个或多个实施例中，喷孔的数量既可以是一个，也可以是多个。在一个或多个实施例中，可以通过气流自下而上喷向生物炭，使得生物炭受到向上的浮力以减缓其下落时间。在一个或多个实施例中，如图4所示，可以通过施加横向的风，在筒体内中形成切圆风，使得生物炭贴着筒体内壁呈螺旋式下降，亦能起到延缓其下落时间的作用。

在部分优选的实施例中，所述筒体91内自上至下设置有至少两排喷孔93，所述至少两排喷孔93位于所述喷头95的上方。多排喷孔能够更加灵活地调节气流对生物炭的冲击作用。优选地，所述喷孔93位于筒体91内壁上的端面高于喷孔93位于筒体外的端面，所述喷孔93的中轴线与水平面的夹角为10～40°。进一步优选地，中轴线与水平面的夹角为15～30°。

在部分优选的实施例中，如图1所示，所述筒体91的外壁上设置有第一进气管931，所述第一进气管931经第六管914连接至风机911，第一进气管931与各喷孔93连通；所述筒体91的外壁上设置有第二进气管94，所述第二进气管94经第四管912连接至混合单元11，所述第二进气管94与各喷头95连通。通过设置第一、第二进气管，能够使同一排的喷孔或喷头喷出的风速相同，在同一截面上形成的风场更加均匀。

在一个或多个实施例中，所述进料装置为螺旋输送机92。在部分实施例中，进料装置也可以采用进料斗。

实施例2：

在实施例1的基础上，如图1所示，所述筒体91的上方设置有水箱96，所述水箱96连接有位于筒体91内的喷淋管97，所述喷淋管97上设置有若干位于进料装置上方的喷淋头98。

本实施例中，利用喷淋头向筒体内喷洒冷却水，能够更快地降低生物炭的温度，避免对营养液的营养成分造成影响。同时，喷淋的冷却水还能够起到降尘的作用，使得炭化后的一些体积较小的生物炭和砂石能够更快地落至土壤中，减少下料单元内沙尘的堆积，进一步提高第一溶液与生物炭的混合效果

实施例3：

在上述实施例的基础上，如图1所示，所述筒体91上还设置有排气孔915，所述排气孔915经第五管913连接至所述风机911。

本实施例中，排出的气流抽至风机后，能够再次经喷孔和/或喷头喷出，进而形成循环风。通过循环的气流，能够使得携带营养液的气流和缓冲生物炭的气流充分混合，从而在气流缓冲生物炭的过程中进一步增加营养液与生物炭的接触。在部分优选的实施例中，所述排气孔915内设置有滤网99。滤网用于减少循环气流中携带的灰尘，将更多的灰尘阻挡在筒体内，在冷却水的喷淋下下沉，最终从筒体底部排出。

实施例4：

当下料结构用于移动式秸秆炭化还田装置时，作为一种实施方式，如图2所示，移动式秸秆炭化还田装置包括机架1、以及安装于所述机架1上的灭茬单元2、收集单元3、操纵单元14和行走单元13，还包括：压榨单元7，用于压榨收集单元3收集的秸秆，得到压榨后的秸秆、以及从秸秆中分离出的营养液；炭化单元8，用于炭化所述压榨后的秸秆得到第一混合物；第一分离单元10，用于从所述第一混合物中分离出生物炭和液体副产物；混合单元11，用于混合所述液体副产物和所述营养液得到第一溶液；下料单元9，用于生物炭在下落过程中与所述第一溶液混合得到第二混合物，所述第二混合物经下料单元9底部开口下落至土壤中。

秸秆炭化还田装置在移动过程中能够在收集秸秆的同时，对秸秆进行压榨、炭化处理，由于秸秆在炭化前经过充分压榨失去了大量的水分，使得秸秆能够以更低的能耗被炭化，且处理时间更短，适用于更大规模的秸秆炭化；另外，秸秆中的营养液、液体副产物被很好地收集，并最终随生物炭一道埋入土壤中共同发酵，有效地提高了土壤改良效果。

在部分优选的实施例中，在收集单元和压榨单元之间还设置有第二分离单元5，第二分离单元用于将收集的泥土、残膜与秸秆分离，起到对秸秆的预处理的作用。在一个或多个实施例中，第二分离单元与收集单元之间还设置有第一输送单元4，例如传送带，以将收集得到的秸秆、残膜、泥土、碎石等输送至第二分离单元中进行分离。

在部分实施例中，秸秆炭化还田装置还设置有覆土单元12，覆土单元可以设置在下料单元之后，当第二混合物落入土壤中预先开设的沟后，覆土单元推动周围的土壤掩埋第二混合物。

如图3所示，压榨单元7包括壳体71，所述壳体71内设置有过滤板73，所述过滤板73将所述壳体71的内部分隔为压榨腔、以及位于所述压榨腔下方的收集腔74，所述压榨腔内设置有锥形螺杆72，所述锥形螺杆72的直径自进料口77向秸秆出料口78方向逐渐增大，所述进料口77连通至所述收集单元3，所述秸秆出料口78连通至所述炭化单元8，所述收集腔74连通至所述混合单元11。本实施例中，锥形螺杆的直径自进料口至出料口方向逐渐增大，以使得相邻两个叶片之间的空间从进料口至出料口方向逐渐减小。例如，如图4所示，第一压榨区域710的空间大于第二压榨区域711的空间。在一个或多个实施例中，锥形螺杆的叶片之间的间距也可以设置为从进料口至出料口的方向逐渐减小。在一个或多个实施例中，收集腔内设置有引导板75，以将收集腔内的营养液引导至营养液出料口。

本实施例中，压榨单元采用锥形螺杆的结构，能够在传输秸秆的过程中对秸秆施加逐渐增大的挤压力，提高传输、压榨效率，同时，低温压榨秸秆的方式不会造成营养液中的营养成分反应、流失，有利于提高土壤改良效果。

本实用新型中所使用的“第一”、“第二”等(例如第一管、第二管，第一压榨区域、第二压榨区域等)只是为了描述清楚起见而对相应部件进行区别，不旨在限制任何次序或者强调重要性等。此外，在本实用新型中使用的术语“连接”在不进行特别说明的情况下，可以是直接相连，也可以使经由其他部件间接相连。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于秸秆炭化还田的下料结构，包括开口向下的筒体(91)，所述筒体(91)上设置有进料装置，其特征在于，所述筒体(91)上设置有位于所述进料装置下方的喷头(95)，所述喷头(95)连通有用于盛放营养液的混合单元(11)，所述混合单元(11)连接有风机(911)。

2.根据权利要求1所述的一种用于秸秆炭化还田的下料结构，其特征在于，所述筒体(91)上还设置有喷孔(93)，所述喷孔(93)与所述风机(911)连接。

3.根据权利要求2所述的一种用于秸秆炭化还田的下料结构，其特征在于，所述筒体(91)内自上至下设置有至少两排喷孔(93)，所述至少两排喷孔(93)位于所述喷头(95)的上方。

4.根据权利要求2所述的一种用于秸秆炭化还田的下料结构，其特征在于，所述喷孔(93)位于筒体(91)内壁上的端面高于喷孔(93)位于筒体外的端面，所述喷孔(93)的中轴线与水平面的夹角为10～40°。

5.根据权利要求2所述的一种用于秸秆炭化还田的下料结构，其特征在于，所述筒体(91)的外壁上设置有第一进气管(931)，所述第一进气管(931)经第六管(914)连接至风机(911)，第一进气管(931)与各喷孔(93)连通。

6.根据权利要求2所述的一种用于秸秆炭化还田的下料结构，其特征在于，所述筒体(91)的外壁上设置有第二进气管(94)，所述第二进气管(94)经第四管(912)连接至混合单元(11)，所述第二进气管(94)与各喷头(95)连通。

7.根据权利要求1所述的一种用于秸秆炭化还田的下料结构，其特征在于，所述筒体(91)的上方设置有水箱(96)，所述水箱(96)连接有位于筒体(91)内的喷淋管(97)，所述喷淋管(97)上设置有若干位于进料装置上方的喷淋头(98)。

8.根据权利要求1所述的一种用于秸秆炭化还田的下料结构，其特征在于，所述筒体(91)上还设置有排气孔(915)，所述排气孔(915)经第五管(913)连接至所述风机(911)。

9.根据权利要求8所述的一种用于秸秆炭化还田的下料结构，其特征在于，所述排气孔(915)内设置有滤网(99)。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的一种用于秸秆炭化还田的下料结构，其特征在于，所述进料装置为螺旋输送机(92)。