秸秆固化（精选7篇）
秸秆固化 篇1
秸秆的主要成分是纤维素和木质素, 燃烧能产生很高的热值, 并且经过发酵后, 产生甲烷气体, 取代煤、天然气, 是可持续的可再生能源。
1. 秸秆固化技术的基本概况
秸秆固化技术是将秸秆粉碎、搅拌、压缩、烘干后, 制作成密度大、燃烧值高、可取代煤的可燃物。 (1) 国外秸秆固化成型技术的概况。国外生物质成型的主要技木方式有4种, 即颗粒成型机、螺旋连续挤压成型机、机械驱动活塞式成型机和液压驱动话塞式成型机。这些成型机制作精良、运行平稳、生产连续, 其中螺旋挤压式成型机一直占据着成型机市场的主导地位。但由于经济条件、技术水平、管理体制、生活习惯等差异我国不能照搬这些国家的做法, 必须走符合中国实际的道路, 使秸秆成型燃料成为我国农村地区能源需求的首选。 (2) 国内秸秆固化成型技术发展现状。我国生物质成型技术的研究开发已有多年的历史, 在生物质螺旋挤压成型、活塞压缩成型和制粒机挤压成型等方面都有所突破。近年来越来越多的私营机构和生产企业也加入到这个队伍中, 使秸秆成型技术得到了快速的发展, 技术水平也逐渐提高。
2. 秸秆固化技术的发展趋势
“物理法’成型技术的应用是因其具有设备实用化、小型化、简单化等特点, 但近年来在我国推广应用中也表现出了一系列的问题, 例如成型设备标准不统一、操作弹性小、易出故障、不易连续工作、易损件费用偏高等, 限制了广泛应用于实际生产过程中。针对“物理法”成型技术存在上述缺陷和不足, 研究更加合理稳定的秸轩成型燃料加工方法和途经是成型技术发展的必然趋势, 而从造成该技术不足的主要原因入手是解决问题的主要选径。 (1) 从秸秆加工的技术原理上分析。技术的改进着重点应放在消除秸秆物料的弹性, 改善物料表面状态, 使物料具备一定的黏结性能或在少量黏结剂存在条件下可以在常规成型机中在常温条件下成型, 目前正在示范中的轻度炭化法生物质成型技术正是对这一思路的实践和展示。该方法首先对秸秆物料进行轻度炭化处理, 以改善其表面活性, 再与少量黏合剂、脱水牛粪或沼渣混合, 可以实现在普通的成型机中成型。该技术有效地克服传统加工设备电耗高、生产过程不稳定等问题, 易实现大规模生产。另外它可以与轻度脱水的牛粪或沼渣按比例混合制成生物质成型燃料, 开辟农业废弃物质综合利用的新途径。 (2) 从设备的角度分析。改进构原材料成型设备的品质, 完善成型燃料的加工工艺, 以避免高温强摩擦状态对设备的快速磨损及温升引起的设备非正常运转是解决问题的关键, 目前正在实践的工艺是水冷却技术。
在煤炭、石油价格不断上涨, 农作物秸秆过剩, 人们对环境依赖越来越高的今天, 充分、有效的利用秸秆资源将成为一种发展趋势。随着秸秆在新能源领域的广泛应用, 农业废弃物的污染问题将得到有效控制, 农业循环经济将得到进一步发展。
淮安市秸秆固化成型利用初探 篇2
秸秆固化成型是利用专用设备, 将秸秆等压缩变成清洁固体成型燃料或秸秆块。这种燃料无任何添加剂和清洁剂, 是新兴的生物质发电和生物质锅炉用燃料, 可以代替传统的煤炭, 俗称“秸秆煤”。秸秆固化利用有着明显的优势和良好的前景。
(1) 秸秆固化成型技术和设备已经基本成熟。多年的研发和试验示范结果表明, 该技术设备普遍适用于水稻和玉米等秸秆固化成型。
(2) 秸秆固化成型利用可以就地就近大量消耗秸秆。一套秸秆固化成型利用设备可就地消耗秸秆3 000 t, 可以解决500 hm2耕地的秸秆利用问题。一般规模乡镇布局6～10台套设备即可基本解决本地稻秸秆利用问题。
(3) 秸秆固化成型利用效益显著。每条标准生产流水线年收入可达10万元以上。就农民来说, 每亩秸秆的售出收益大约60～80元, 相当于一亩地机收的成本费用。一条生产流水线可解决4个以上的农民就业问题。同时, 秸秆经过热压成型后再燃烧, 可提高燃烧温度和热利用率, 清洁卫生, 价格低廉, 炉渣少, 易清理, 零排放, 可再生。
(4) 秸秆固化成型利用是国家大力扶持发展的新兴产业。国家对“企业注册资本金在1 000万元以上、企业秸秆能源化利用符合本地区秸秆综合利用规划、企业年消耗秸秆量在1万t以上 (含1万t) 、产品实现销售并拥有稳定用户”的秸秆能源化生产企业给予扶持。江苏省专设了秸秆还田和综合利用示范县、推进县项目资金, 目前已经列入购置补贴范围的秸秆固化成型设备有数十个型号, 补贴额度大约占设备价格的30%。加快推进秸秆固化利用的条件日趋成熟。
2 淮安市秸秆固化成型利用现状
秸秆机械化切碎还田有效解决了麦秸秆的出路问题, 但是水稻秸秆由于量大、秆粗, 切碎难, 还田难, 其出路问题一直备受关注。如果长期采取一年两季的稻麦秸秆全部还田, 还需要考虑土壤自身对秸秆的“消化”能力。如何有效解决稻秸秆的出路问题成为农机部门需要攻克的难题。在确定用工业化的理念解决稻秸秆利用问题的基本思路以后, 经过考察、对比和学习, 淮安市首先在盱眙、洪泽等地尝试引进龙头企业布点示范秸秆固化技术。从2010年底开始, 该市农机部门对项目可行性进行了认真的调研, 做了大量深入细致的工作。通过多年的努力, 全市现已建成并投产了121条秸秆固化生产线 (其中2011年完成88条) , 形成了近30万t秸秆煤的生产能力;另外还有31条生产线选址待建。
目前, 淮安市确立了“夏季突出还田, 秋季主攻利用”的秸秆综合利用基本思路, 在江苏省率先探索形成了具有淮安特色的秸秆利用“2+X”模式, 开创了秸秆固化成型利用工作的新局面。盱眙、涟水等地采取政府引导、企业主导、部门指导、社会倡导的“四导”措施, 取得了“企业发展、农户得实惠, 环境优美、政府得民心”的良好成效。江苏国绿生物质燃料有限公司、江苏奥科瑞丰公司等企业落户淮安, 全市目前累计项目投资超过3个亿。良好的社会经济效益不但吸引了企业投资, 也充分调动了广大农户的参与积极性, 有的农户参与承包企业示范点生产, 有的农户主动充当示范点收草经纪人。农作物秸秆固化利用已成为淮安市秸秆的新出路, 为在“十二五”期间实现生态市、生态县、生态乡 (镇) 、生态村建设全覆盖提供了强有力的支撑。
3 推进秸秆固化利用的主要措施
(1) 提升装备性能。秸秆固化成型设备品种繁多, 品牌鱼龙混杂, 产品质量参差不齐。为保证选型设备质量, 该市农机部门组织各有关方面的技术力量, 广泛考察目前我国秸秆固化成型设备的性能和生产厂家实力, 了解先行上马公司的设备选用情况, 组织部分厂家设备到淮安本地开展生产疲劳性试验, 防止盲目选购设备。为有效改良北方地区以玉米秸秆固化成型为主的设备性能, 使其全面适应淮安地区种植特色, 该市重点扶持在盱眙建厂的江苏国绿生物质燃料有限公司与河南昌田重工联姻, 研制生产出适应本地的秸秆固化成型生产设备;同时加大对该公司的技术支持和业务指导力度, 加速其产品鉴定、示范推广和纳入推广目录、补贴目录的进程。
(2) 优化运行机制。秸秆固化作为秸秆商品化生产项目, 离不开市场主导和企业化运作。该市着力扶持、优先发展“龙头企业+合作组织+经纪人+大户”的运作方式, 使一批企业、大户、经纪人茁壮成长。位于淮阴区渔沟镇的淮安市绿原生物质秸秆加工有限公司, 占地面积2 hm2, 3条生产线一字排开, 2011年收购秸秆2.6万t, 实现销售728万元、利润67万元;2012年上半年收购秸秆1万t, 实现销售230万元、利润20万元, 该公司与楚州、泗阳生物质电厂建立了长期合作关系, 已签订单1.1万t。涟水县红窑镇三村农民杨开国停办了经营多年的木材加工厂, 腾出场地投资新上了秸秆固化项目, 每天生产秸秆固化产品12 t。另外, 涟水、金湖等县许多农机大户承包了龙头企业建好的示范点进行加工生产, 一批农户主动充当示范点收草经纪人。广大农户的加入和积极参与, 不但加速了该项技术推广普及的进程, 加大了秸秆固化利用的产业链, 而且夯实了全市秸秆禁烧、禁抛和综合利用的群众基础。
(3) 做好基础性工作。秸秆固化利用是一件新事物, 没有成功的做法和现成的标准可供借鉴。该市在广泛征求使用者、厂家、专家、学者等各方面意见的基础上, 制定了《淮安市秸秆固化成型加工点选址建设指导性意见》。同时联系一批龙头企业来淮洽谈, 多次邀请厂家召开调研分析会和专项推进会, 完善了《淮安市秸秆固化成型利用工作2011-2015年发展规划》, 会同市财政、农委等部门制定出台了《淮安市秸秆固化成型利用工作考核奖励暂行办法》, 开展了全市秸秆固化成型利用申报考核以及奖补等工作。
4 存在问题及对策
秸秆固化成型利用技术是国家大力扶持发展的新兴产业, 具有显著的经济效益, 不仅可以就地大量消耗秸秆, 还能够吸引大量社会资本进入, 形成新的富民产业, 吸纳农村劳动力就业。这是值得推进的政府满意、群众受益、企业赢利的好项目。虽然推广工作取得初步成效, 但是也存在县区发展不平衡, 前期推进快、持续推动力度不足, 少数示范点秸秆利用能力不强等问题。要进一步推进这项工作, 需要做好以下四个方面的工作:
(1) 发挥龙头企业的引领作用。秸秆固化作为秸秆商品化生产项目, 企业主导和市场化运作是该市在实践中得到的成功经验。江苏国绿生物质燃料有限公司充分利用政府在用地、用电、科学布点和提供优质服务等方面的支持, 继2010年在盱眙县快速推进秸秆固化成型布点生产后, 2011年又在涟水县积极布点示范, 目前在全市拥有秸秆固化成型加工点32个, 年处理秸秆15万t以上, 固化产品远销浙江、苏南等地, 与许多客户建立了长久的合作关系, 市场前景看好。盱眙县正是通过鼓励该企业改进生产技术, 稳定产品质量, 开拓市场, 不断提高秸秆固化产品和设备的竞争力和市场占有率, 从而推动全县秸秆固化产业做大做强。
(2) 加强村级集体的组织作用。秸秆固化利用示范点布点到村, 只有充分发展村级集体在筹备建设、选址布局、收草储运、用工服务和矛盾协调等方面的作用, 才能将农户收获秸秆、经纪人收运秸秆、村级加工成型、专业车队运输等环节组合成完整的秸秆利用产业链。要充分发挥村委会的组织作用, 按照企业生产计划和加工需求实现原料均衡供给, 按照农户分散储草、经纪人集中收草和加工点规模储草相结合的原则, 提前制订秸秆收储方案, 从源头解决秸秆产业化推进中的难题。
(3) 发挥科学规划的规范作用。秸秆固化成型加工点的选址, 要求做到交通便捷、场地开阔、设施配套、水源靠近、电压稳定、安全保障。按照666.67 hm2 (1万亩) 农田面积建设1个秸秆加工点的基本要求, 科学规划, 合理布局。市级有关部门也要根据国家和省、市优惠政策拟定全市发展战略, 以县域为单位, 切实加大统筹协调和合力推进力度, 争取用2年时间初步建成全市秸秆固化利用产业化生产体系。同时, 以投产或规划建设的秸秆固化示范点为中心, 周边5 km范围内提倡秸秆少切碎、适量还田, 鼓励秸秆收集、集中堆放;周边2 km范围内的稻草可以直送示范点储藏。对离固化加工点2～5 km范围的, 以村为单位设立临时堆放点, 确保收割期过后有草可用。
秸秆固化 篇3
本技术提出的工艺路线包括生产流程中的原料粉碎、干燥、 输送、混配、喂料、成型、切断、冷却、计量包装等工序。选择的成型工艺为压块成型,由环模压块成型机将原料挤压成型,秸秆等生物质原料通过压缩成型,不使用添加剂,此时木质素充当了粘合剂。成型机内装有倾斜挡板,将挤压出的长颗粒按照设计的尺寸折断,便于贮运。建设年产9 000t生物质成型燃料(块状)生产线1条,可为4 000户农民提供居民炊事和取暖燃料。
2技术推广的背景
能源是人类赖以生存的物质基础,是国民经济的基本支撑。我国是能源消费大国,能源供应主要依靠煤炭、石油和天然气等化石能源,而化石能源资源的有限性及其开发利用过程对环境生态造成的巨大压力,严重制约着经济社会的可持续发展。在这种形势下,开发清洁的可再生能源已成为我国能源领域的一个紧迫课题。开发利用生物质能源是一项利国利垦利民的伟大工程,其经济效益、社会效益和生态效益显著。
秸秆固成型燃料技术,就是在一定温度和压力作用下,利用木质素充当粘结剂将松散的秸秆压缩成棒状、块状或颗粒等成型的燃料。压缩后的成型燃料体积缩小6-8倍,能源密度相当于中质烟煤,提高了运输和贮存能力,燃烧特性明显得到了改善,提高了利用效率,是生物质能开发利用技术的主要发展方向之一,可为农村居民提供炊事、取暖用能,也可作为工业锅炉和电厂的燃料,替代煤等化石能源,近年来越来越受到人们的广泛关注。
3技术内容
3.1土建工程
3.1.1原料处理车间。根据生产设备的具体尺寸和生产工艺,并考虑原料成品流向以及人员车辆进出等要求,需要建设原料预处理(粉碎)车间,建筑面积一般在900~1 000m2。
3.1.2生产车间。根据生产工艺流程,建设生产车间,建筑面积为700m2。
3.1.3成品仓库。主要用于临时存放成品,防止雨淋潮湿等。建筑面积1 000m2。
3.2仪器设备
仪器设备包括主要包括秸秆粉碎机、装载机、烘干机、冷却机、搅拌机、秸秆压块机以及输送机等设备。
4秸秆(固化)成型工艺
秸秆固化成型燃料即是在一定温度和压力作用下,将各类分散的、没有一定形状的农林生物质经过收集、干燥、粉碎等预处理后,利用特殊的生物质固化成型设备挤压成规则的、密度较大的棒状、块状或颗粒状等成型燃料,从而提高其运输和贮存能力,改善秸秆燃烧性能,提高利用效率,扩大应用范围。从广义上将生物质压缩成型工艺划分为湿压成型,热压成型、常温成型、碳化成型等。此次利用的是热压成型工艺,是目前普遍采用的生物质固化成型工艺。成型温度通常调整在150~300℃之间。其工艺流程为:原料粉碎—干燥混合—加压成型—冷却包装。
5技术指标与效益
密度:0.8~1.2g/cm3,外形尺寸:圆柱形或块状,直径:6~8mm或方形32mm*32mm,长度:20~50mm,热值:15 500~20930k J/kg(3 700~5 000大卡/kg),灰分:小于10%,水分:小于14%。
效益分析:按一台4t锅炉年燃煤3 600t计算,生物质燃料比燃煤节约74万元,比天然气节约276.8万元(表1)。
小结:秸秆固化成型燃料技术的应用,不仅提高了秸秆利用率,减少秸秆废弃燃烧污染,而且促进秸秆利用产业化的发展,为农村新能源再利用探索创造有效途径。
参考文献
[1]穆伟航,陶雷,戚锁红.秸秆固化燃料技术现状与应用前景[J].农机科技推广,2009,(3):41.
秸秆固化成型机使用经济效益分析 篇4
水稻和小麦是我国的主要粮食作物。近年来, 随着农村经济和农业机械化的发展, 农作物秸秆的有效利用率急剧下降。除少部分用作牲畜饲料和燃料外, 大部分秸秆被散弃到田间地头、沟旁路边、家前屋后或在田间被焚烧。这不仅浪费了秸秆资源, 污染了环境, 也对土壤造成了破坏, 加剧了土壤熟化和干旱的进程, 严重影响了农作物的生长。为了解决农作物秸秆焚烧问题, 各级政府和相关部门下发了禁烧令, 并采取了一系列的补贴措施, 农机部门也在全力研究、推广秸秆还田机。
9JGC-400型秸秆固化成型机是由徐州市农机技术推广站自主创新设计的一种新产品, 该机是用于加工玉米、小麦、水稻等农作物秸秆或牧草压块的专用设备。该设备可将农作物秸秆压制成截面直径尺寸为30 mm左右、长度为20~100 mm的固化成型块。秸秆压缩后, 体积缩小20~30倍, 密度达到1 000 kg/m3左右, 便于长期存放和运输, 既可作为燃料, 又可作为饲料, 是一种高挥发性的优质固体燃料。其热值可达14.63~25.08 k J, 并具有易燃、灰分少、成本低等特点, 可替代木柴、原煤、燃气等燃料, 广泛用于取暖、生活炉灶、锅炉、发电厂、气化炉等。由于在固化成型过程中产生高温、高压, 因此可以灭除秸秆中的细菌, 使压块不易发霉;而作为牲畜饲料, 压块有浓郁的糊香味, 适口性好, 牛羊采食率达100%。同时也将其营养成分从2%~3%提高至8%~12%, 所含粗蛋白由30%~45%提高至60%~65%, 有利于动物消化。因此, 广泛应用农作物秸秆固化成型技术, 可避免因秸秆焚烧问题所造成的大气环境污染, 实现变废为宝;同时节省燃料、饲料、资源, 增加农民、秸秆加工专业户及牲畜养殖专业户的收益。既是一种良性循环农业的新型发展模式, 又是一条农作物秸秆综合利用的有效途径。
2 购机户经济效益
农户购置一台9JGC-400型秸秆固化成型机需4.85万元。购机户使用该机作业, 生产率为1 t/h, 农作物秸秆收购价为200元/t左右。一般来讲, 加工1t秸秆需用人工费20元、电费20元、折旧费20元、管理费10元、运输费约50元 (按100 km计) , 合计生产成本约为120元/t。售价400元/t, 所以加工秸秆即可创收80元/t。1台机器每年可工作80 d左右, 1 d工作10 h, 即1年可加工800 t秸秆固化成型块, 则1台机器每年可创收6.4万元。购机户不但当年可收回投资成本, 还可获得相当可观的经济效益。
3 农户收益
3.1 减少秸秆焚烧对土壤的破坏, 避免焚烧所引起
的土壤熟化、烧焦、土壤表层水分烧干等一系列问题, 有利于保护土壤。
3.2 直接获得经济效益:
一般来说, 每667 m2地每年可产1 t农作物秸秆。农户把秸秆收集并运输到当地秸秆压块点销售, 秸秆售价0.20元/kg, 即农户每667 m2每年可增加200元左右的秸秆收入。
4 社会效益
秸秆固化 篇5
关键词：秸秆固化成型机,双曲柄,活塞式
0 引言
随着社会经济的发展和人们生活水平的提高,木材下脚料和植物秸秆的剩余量越来越大。由于这些废弃物密度小,占用空间大,销毁处理不但需要大量的人力和物力,且污染环境,因此世界各国都在探索解决这一问题的有效途径。目前,我国对生物质成型燃料所进行的理论研究很少,对生物质致密成型的成型机理及动力学特性研究才刚刚开始,关于生物质致密成型的理论与数据还没有系统地提出,关于生物质成型设备的设计与研究几乎是个空白。为了使生物质成型设备能稳定、充分、直接地将生物质压缩成型,根据生物质成型理论重新进行系统设计与研究生物质成型专用设备是非常重要的,也是非常紧迫的。生物质固化成型燃料已成为一种发展前景非常可观的再生能源。
双曲柄往复活塞式秸秆固化成型机包括输送带、储料仓、拌料出料机构、加热装置、液压系统、风冷系统和电气控制系统。实际应用中通过安装在料仓中的拌料刀片与搅龙送料系统形成联动,从而实现了生物质自动固化成型。本文以黑龙江省农业机械工程科学研究院畜牧业现代装备研究所生产的9YK-1000型双曲柄往复活塞式秸秆固化成型机为例,阐述了秸秆固化成型机的结构和工作原理,并针对使用过程中存在的问题进行了改进,极大地提高了固化成型机运行的稳定性。
1 双曲柄往复活塞式秸秆固化成型机
9YK-1000型双曲柄往复活塞式秸秆固化成型机按功能可分为输送带、料仓、螺旋送料器、双曲柄往复活塞机构、加热系统、液压站、风冷却系统和电气控制系统等,见图1。使用时,操作者可根据秸秆的种类和数量选择单头出料或者双头出料。
秸秆粉料通过输送带连续地送到秸秆固化成型机的储料仓内,在储料仓底部安装了一个减速电机,通过减速电机驱动储料仓内刮板不断旋转,将储料仓中的生物质物料不断地分到左右两个搅龙喂料器的料斗中;料斗的上部有插板,可根据物料的流动性将插板控制在不同的开度;料斗的中部安装了一个拨叉,拨叉在减速机的带动下旋转,可将落入料斗中的物料打散,防止结拱;被打散的物料飘落在搅龙上,搅龙在电机的驱动下不断地旋转,将物料源源不断地送到初级压缩腔中,进行一级压缩;经过一级压缩的物料在曲柄活塞杆不断挤压下,被分别送人左右两个成型模中,并在成型模中被活塞头挤压成形;同时,表面进行糊化处理,通过保型料筒保型后,变成结实的生物质棒。
2 液压系统原理
液压系统采用双泵供油,其中一路采用开式润滑,对滚针轴承和锥形滚子轴承进行飞溅润滑和冷却;另一路采用闭式润滑,对活塞导向套进行润滑同时形成压力油膜。润滑压力可调,通过调节阀调整到适当的压力,压力不要太低,也不要过高。太低润滑效果达不到要求,过高又增加泵的负荷。适当的压力形成压力油膜后将活塞浮起,减少摩擦,进一步降低阻力和磨损。液压系统安装了冷却风扇,将液压系统运行过程中产生的热量散去,保证系统正常工作温度。电磁换向阀和控制阀按照功能都安装在不同的阀板上,方便识别和维护。液压系统最大工作压力为1MPa 。液压系统图如图2所示。
1.保型料筒 2.成型楔 3.挤压活塞 4.润滑泵组 5.冷风扇 6.主传动电机7.输送带 8.螺旋送料搅龙 9.拌料电机 10.储料仓 11.除尘电机
1.齿轮泵组 2.冷却风扇 3.摆线泵组
3 曲柄活塞机构
曲柄活塞机构主要是两个对称偏心轮外面安装上滚针轴承,轴承外面装上曲柄,曲柄的另一端通过铰点连接在活塞上,主电机带动偏向轮旋转,偏心轮驱动曲柄使活塞在导向套内往复运动。活塞采用特种合金钢模具钢,经过热处理后具有良好的机械性能,同时还具有较高的耐磨性。活塞带动压杆和压头往复运动,将物料不断地推入模腔中,形成致密的生物质秸秆棒。曲柄活塞机构如图3所示。
1.成型模 2.压杆 3.活塞 4.液针轴承
4 喂料系统
喂料系统由方形料斗和料斗中的搅龙组成。料斗的上方有法兰盘,法兰盘通过螺栓和料仓底板上的法兰盘连接在一起;料斗的下方焊接在一圆筒上;圆筒中有一水平的搅龙,搅龙在减速电机的带动下进行旋转运动;从储料仓落下的物料,经过料斗后落到了圆筒中的搅龙上,在搅龙的推动下送到了初级压缩室中。料斗的上部有一插板,可根据物料流动性的好坏调整插板的位置;料斗的后部装有减速电机,电机带动上下两个搅料拨叉不断地在料斗中转动,可将料斗中的物料搅散(其结构如图4所示),下方的水平圆筒与初级压缩室连接,可以将物料不断地推入到初级压缩室中。
1.插板 2.拨叉 3.进料搅龙 4.电机减速器
5 加热系统原理
热压成型是目前普遍采用的生物质压缩成型工艺。在生物质的原料进入压缩室成型模之前,对生物质原料进行加热处理。首先,将原料加热到一定温度,使其中所含的木质素软化,起到润滑和粘结剂的作用,在以后的压缩过程中能减少磨损,降低生物质成型所需的力,从而提高了各部件的使用寿命,降低了单位的能耗。木质素被认为是生物质本身所具有的内在粘结剂,是由苯丙烷结构单体构成的,具有三维空间结构的天然高分子化合物,在水中和通常的有机溶剂中不溶解,100℃以上才开始软化,160℃以上开始熔融形成胶体物质。因此,木质素含量比较高的林业废弃物和农作物秸秆非常适合热压成型。在压缩成型的过程中,木质素在压力与温度的共同作用下发挥粘结作用,聚合和粘附生物质颗粒,提高了成型物质的结合强度和耐久性。生物质体内的水分作为自由分子,在生物质颗粒间流动,在力的作用下与生物质体内的有机物混合,起到粘结的作用。本设备的加热系统采用的是两个4kW的加热板,加热板包在锥形筒的外面,最外层用保温层包好。物料经过锥形筒的同时被加热,这样压缩成型和表面糊化的效果都很好。
6 控制程序设计
6.1 启动程序
启动程序要完成主润滑油泵、辅助润滑油泵、除尘电机、输送电机、刮板电机、左侧进料电机、右侧进料电机和加热管的启动,以各电机运行正常、油压无报警结束,如图5所示。
6.2 运行程序
双曲柄往复活塞式秸秆固化成型机运行程序如图6所示。
7 常见故障及其改进
7.1 螺旋进料搅龙卡死
解决方法:插上进料插板,打开观察窗,并扒出料斗内的余料。进料电机调一下两根进线电源线,使之电机与螺旋倒转,把料回转出来为止,最后再恢复。改进后的机器增加了进料反转功能,当进料压力达到一定时,进料搅龙反转;等压力降下来后,再重新开始进料。改进后的机器再没有出现搅龙卡死现象。
7.2 主机启动不开或打死机解决方法
1)打开电加热使之加温100℃以上,人工把惯性轮回转120°～150°,关闭进料绞龙电机;打开机油泵电机,打开主机电机,当主机运行正常后方可打开进料绞龙电机。
2)拆除模具固定座上的8根M18的螺栓以及相关的连接件,把模具固定座取下,人工反向冲出内部的物料,最后再重新装配。改进后的机器增加了主轴定向停机功能,使停机位置与偏心轮的死点位置错开,开机顺序在程序里设定为先开主电机,等主电机达到一定速度再开进料电机。
7.3 物料打不成块(密度不够)
解决方法:控制物料干湿度(不能太干),调节定型模压力螺栓使之增大出口阻力。
7.4 秸秆棒表面不光滑(裂纹较大)
解决方法:控制物料干湿度(不能太湿),调节定型模压力螺栓使之减小出口阻力,降低加热温度。
7.5 出料口“放炮”(喷蒸汽)
解决方法:降低加热温度,提高物料干湿度(不能太湿),调节定型模压力螺栓使之减小出口阻力。
7.6 料仓拨料器经常卡死并有很多“长毛”
解决方法:研磨铡搓机刀片并调整刀片间隙0.10～0.20mm。
7.7 成型模长度过长
成型模长度过长,径向力和摩擦力增加,使活塞承受的轴向力增加,经常出现堵死现象。经过试验,将成型模的长度缩短,将成型模前端开一宽10mm、长150mm的槽,槽的外面安装上夹钳,可以对模腔的压力进行调节,调到一个适当的值。
7.8 一次加压搅龙磨损较快
搅龙是保证成型及产品质量的关键部件,这里就常用的等距搅龙进行分析。压缩是成型的前提,只有搅龙和缸筒之间的间隙适当,才能对物料进行初级压缩。间隙大容易堵塞,间隙小加工制造比较难、搅龙进入压缩段越长,物料受到的阻力越大,初级压缩的密度也比较大,使二次压缩的阻力也随之增加。实验结果表明,当搅龙进入初级压缩段的距离为40～50mm时,初级压缩的效果最好,同时二次压缩的阻力也比较适中。
搅龙是在一定的压力下工作的,搅龙叶片与物料之间的摩擦使叶片磨损非常快,搅龙与缸筒之间的尺寸配合必须在一定的范围内,设备才能正常运行。由于叶片磨损很快,搅龙和缸筒之间的间隙增大,造成设备不能正常工作。所以,解决叶片磨损快的问题也就解决了初级压缩的实用性问题。实验结果表明,搅龙的磨损只在一个螺距范围内,解决这部分的磨损问题,就可以延长搅龙的使用寿命。基于这样的分析,设计了一种带活动螺距头的搅龙,选择特殊耐磨材料制作活动螺距头,然后与主搅龙焊接在一起。经过实验,此种搅龙的使用寿命在800h以上,这就从根本上解决了搅龙磨损快的问题。
8 结论
可再生能源的综合开发与利用已经得到了各级政府和社会各界的广泛关注,发展形势十分有利。特别是在能源价格不断上涨、环境保护意识越来越高的今天,利用农业或林业等废弃物开发生物质压缩成型设备,必定会成为一种重要的发展趋势。目前,全国各地已经研制出几种类型的生物质压缩成型设备,其中双曲柄往复活塞式秸秆固化成型机因其能耗比较低、故障率少和生产率比较高受到各级政府的支持,已经在各地开始推广应用。为进一步促进生物质致密成型机械的推广应用,各级政府仍需充分发挥各自的作用。黑龙江省农业机械工程科学研究院畜牧业现代装备研究所生产的9YK-1000型双曲柄往复活塞式秸秆固化成型机,在试验过程中对经常出现的故障进行了改进,提高了生物质致密成型机运行的稳定性,设备故障率显著降低。该设备自使用以来,性能可靠,极大地改善了环境,对今后在生物质成型方面的研究具有一定的参考价值。
参考文献
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[7]刘娟.农业纤维物料压缩成型研究现状[J].农机化研究,2010,32(8):225-229.
秸秆固化 篇6
水稻秸秆 (以下简称秸秆) 固化成型是建湖县一项常用的秸秆加工利用技术, 为建湖县秸秆消化利用发挥了较大作用, 但秸秆固化成型技术也存在着能耗较大增加生产成本、产品颗粒易碎导致降低产品热值等弊端。笔者在江苏国盛农业科技有限公司进行了试验研究, 发现采用秸秆与一定数量生产食用菌的菌菇棒下脚料 (以下简称下脚料) 混合后压块, 可以较好地改善秸秆压块产品的生产效果, 也使得农业废弃物得到充分利用。经过生产试验比较及热值检测发现水稻秸秆与菌菇棒下脚料以适当配比固化成型, 显著提高了产品热值, 大大提高了废弃物的利用价值, 为提高农业废弃物的利用水平提供了有益提示。
1 生产技术
1.1 下脚料翻晒
菌菇棒通常用塑料袋包装成棒状, 主要成分为秸秆和牛粪, 变成下脚料时牛粪已被充分分解吸收, 剩余秸秆和菌丝体, 含水量一般为40%左右, 不能直接用于加工, 需破袋后在太阳下摊晒3~4 d, 每天翻料1遍, 含水量降到18%~20%时才可使用。
1.2 秸秆切碎
下脚料须先切碎使菌棒散开再摊晒, 秸秆须切碎至10 cm以内, 要尽可能切短, 秸秆越短生产固化产品时越容易。
1.3 适当配比
下脚料可燃性较差, 掺入秸秆中比例过大时会降低产品的热值, 而且会增加灰分;掺量比例过小时秸秆固化成型效果差产品易碎, 同样也会降低热值, 根据试验比较下脚料占混合料的比例为10%~15%时提高热值的效果最优。
2 使用效果
2.1 提高固化效果
秸秆固化加工时依靠机械压力强行使将秸秆压缩成块, 但由于秸秆之间粘合性较差, 压成的秸秆颗粒破碎率较高, 特别是放置时间较长时秸秆颗粒还会自动散开, 降低了固化颗粒使用效果。下脚料的主要成分为菌丝体及未充分利用的秸秆, 自身燃烧时效果较差, 但其中的菌丝体在高压下与秸秆能产生较强的粘合性, 利用秸秆与下脚料的混合料生产固化颗粒时产品的成型效果大为改善, 试验比较发现, 利用纯秸秆生产的固化产品比重达到0.8 t/m3时, 在相同条件下菌菇棒下脚料与秸秆以1∶9比例混合料生产的产品比重可达到1.1 t/m3, 可见得使用下脚料后对于固化产品的致密效果非常明显。
2.2 提高产品热值
与单纯的秸秆固化颗粒相比, 混合料固化颗粒更加致密、均匀, 燃烧性状近似碳颗粒, 灰分白色而且很少, 热值明显提高, 根据国盛公司提供的试验报告, 含10%下脚料的混合料固化颗粒热值为11.79 k J, 比纯秸秆固化颗粒热值增加9.35 k J, 增幅26.1%, 可见得混合料固化产品可显著增加热值[4,5,6]。
2.3 节省加工能耗
秸秆与下脚料混合后, 其和易性、润滑性增强, 固化颗粒通过机械孔筒时更容易被挤出, 堵孔、卡钻等现象减少, 固化成型时单位能耗有所降低, 根据国盛公司提供的资料, 利用混合生产1 t固化产品消耗电能为14.6 k W·h (不包括秸秆切碎能耗) , 比利用纯秸秆生产1 t固化产品降低能耗1.8 k W·h。
3 效益分析
该项技术可以达到经济效益和生态效益的双赢。根据江苏国盛公司提供的资料, 下脚料对于食用菌生产企业已无任何利用价值, 秸秆加工企业只需运回, 无需购买成本, 人工、运费需要成本为35元/t, 下脚料需进行破袋处理, 破袋后的废弃塑料薄膜出售后可抵充破袋人工费用, 而秸秆成本为180元/t, 按照下脚料与秸秆1∶9的比例, 再加上固化加工减低电耗1.8 k W·h (0.9元/t) , 混合料的生产成本降低15.4元/t, 同时混合料生产的固化产品销售价格又有所提高, 共计提高经济效益96.8元/t。效益分析见表1。
从生态效益的角度看, 下脚料由于有塑料薄膜包裹, 进入环境极难分解, 通过该项技术使下脚料得到有效处理, 该项技术比单纯处理秸秆所产生的意义更为重要。
4 存在的问题
一是晒料难度较大。下脚料摊晒时需要占用较大的场地, 并且容易受到天气的影响, 处理下脚料的数量受场地制约较大, 特别是场地紧张的加工单位使用该项技术的难度较大。二是产品使用受限制。下脚料由牛粪发酵而成, 臭味较大, 加工成品燃烧时气味较重, 该固化产品可用于发电厂等对气味要求不高的锅炉, 在居民集中区或家庭不适宜使用。
参考文献
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秸秆固化 篇7
1环模平置式秸秆固化成型技术
秸秆固化成型技术主要包括秸秆粉碎预处理、上料和固化成型3个关键技术, 可以将玉米、小麦、水稻、豆类、花生、山芋等秸秆粉碎后通过压轮和模盘型孔之间的压力作用, 在模盘型孔的塑形和表面熟化作用下连续挤压成棒状 (块状) 的固体颗粒生物质燃料 (或牲畜饲料) , 以方便贮藏、运输和使用, 提高秸秆的综合利用效率。该技术能够有效减小秸秆体积, 使其容易运输和贮存, 提高了秸秆的单位体积经济价值, 提高秸秆综合利用的机械化水平, 降低劳动强度, 提高了农民的收入和对秸秆综合利用的积极性, 提升了农机化整体水平。
2环模平置式秸秆固化成型技术优势
环模平置式秸秆固化成型机采用平模型孔高压加热成型技术, 将压轮绕平行轴转动改为绕垂直轴转动, 从而保证在同样工作直径内生产效率提高3倍以上。该机克服了普通环模秸秆压块机生产效率低和平模秸秆压块机适应性差的缺点, 生产效率高、适应性好。
2.1增加农民收入, 促进农村经济发展
9JGC-400型环模平置式秸秆固化成型机推广应用后, 对增加农民收入、促进农村经济发展具有重要意义。秸秆不再是废弃物, 农民也不会再焚烧秸秆, 因为农民销售秸秆收入可以达到100~120元/667m2 (徐州市2008年市场价格) , 秸秆成为有用的经济商品。同时经过压块的秸秆可以用作燃料、饲料和工业原料, 可以满足农村生产生活需要。
2.2缓解农村人口就业压力
9JGC-400型环模平置式秸秆固化成型机的推广应用不仅为农村秸秆利用提供了有效手段, 而且能够解决农村剩余劳动力就业问题。每台9JGC-400型环模平置式秸秆固化成型机的操作需要3~4名劳动力, 按年推广1 000台计算, 则可以增加农村就业岗位3 000~4 000个, 对于缓解农民工就业问题有重要作用。
2.3减少环境污染
因为小麦联合收割机的广泛使用, 作物秸秆高留茬问题很多;而农村生活条件的改善导致用作燃料的秸秆越来越少, 大量秸秆被废弃在田中, 影响了下茬作物的耕种, 农民为图省事就放火烧掉, 造成严重的环境污染:每到收麦季节, 焚烧秸秆的烟尘铺天盖地, 严重影响人们的身体健康。9JGC-400型环模平置式秸秆固化成型机的大量推广使用可以减少秸秆焚烧、减轻环境污染。
3经济效益分析
3.1市场前景分析
9JGC-400型环模平置式秸秆固化成型技术用于加工玉米、豆类、花生、山芋等农作物秸秆压块燃料, 可将铡切长度为20~50 mm的农作物秸秆压制成截面尺寸为32 mm×30 mm、长度为20~80 mm的高密度成型块。由于在压制过程中产生高温、高压, 饲料有浓郁的糊香味, 适口性好, 牛羊采食率百分之百。秸秆压缩后, 体积成倍减小, 便于长期存放和运输, 该机是将牧草、秸秆商品化的理想设备。
3.2生产经济效益分析
9JGC-400型环模平置式秸秆固化成型技术与其他同类型技术相比具有作业性能好、工作稳定等特点, 该技术推广后深受用户的欢迎。按年生产200台、每台机具售价8.5万元计算, 生产该机的经济效益分析如下:
产品单位成本概算 (每台成本) :64 000元;批量生产经济效益:年产量200台, 每台售价85 000元。
(1) 年销售收入:85 000×200=1 700万元;
(2) 产品销售成本:64 000×200=1 280万元;
(3) 年毛利=年销售收入-年销售成本=1 700万元-1 280万元=420万元;
(4) 年税金=每台税金×年产量=85 000×5%×200=85万元;
(5) 年净收入=年毛利-年税金=420万元-85万元=335万元;
(6) 销售利润率=年净收入÷年销售收入=335÷1 700=19.71%。
3.3经济效益分析
使用9JGC-400型环模平置式秸秆固化成型技术可直接为种植户创收80~100元/667m2。购机户使用该机后, 1 h可固化成型秸秆0.8~1.5 t, 秸秆收购价为100元/t左右, 固化成型后可售400元/t。扣除人工费、电费、折旧费等费用约100元/t, 即固化成型1 t秸秆可创收200元。一台机器每年可工作40 d左右, 即可加工300 t固化成型秸秆, 一台机器每年可创收6万元。购机户1.5年可收回投资成本, 经济效益显著。
3.4社会效益