我国秸秆粉碎机的研究现状与展望 木屑颗粒机|秸秆颗粒机|秸秆压块机|木屑制粒机|秸秆粉碎机|富通新能源 / 14-05-28 随着全球化石能源的消耗殆尽、环境问题的日益突出,能源问题越来越受到人们的关注。 能源是人类赖以生存发展的物质基础,与社会的发展有着密切的关系。 我国作为生物质产出大国,应将对生物质的开发与利用放在重要的位置上。 同时,我国又是农业大国,生物质资源含量非常丰富,现在每年农村的秸秆量有6. 50亿t,到2010年达7.26亿t,相当于3亿t标准煤。
城市垃圾和生活废水、畜禽粪便等方面的生物质资源可达6亿t标准煤以上,林业废弃物每年可达3 700万hm2。 但是这些资源至今未被充分利用,也常常因为地焚烧而污染环境。 目前,我国对生物质利用的主要技术有沼气工程、生物质气化、压缩成型燃料、与煤复合燃烧、生物质热裂解等。 而生物质原料在开发利用前期都需要进行相应的粉碎加工处理,由此可见,生物质的粉碎是生物质能源利用转化与开发的必要前提条件。 因此,对生物质秸秆粉碎机的开发与研究也是必不可少的一部分,其中以秸秆粉碎机有代表性。 1、秸秆粉碎机的研究意义 农作物秸秆是一种重要的生物资源,如果处置不当,不仅会造成资源的浪费,更会对环境造成极大的破坏。 因此,如何做好农作物秸秆的转化工作,已成为亟待解决的农业问题。
大部分的秸秆原料在开发利用前都需要进行相应的粉碎加工等处理,只有当生物质的粉碎颗粒符合一定的尺寸和要求时,才能为后续的生物质研究与利用做好充分的准备。 所以,秸秆粉碎机的研究对生物质能的开发与利用有着重要的意义。
因此,对对秸秆粉碎机的研究,对我国生物质能源利用的经济化、商业化和促进农业的可持续发展都具有十分重要的意义。 2、粉碎机的研究现状 粉碎机的研制在国内已有几十年的历史,其主要集中在饲料粉碎和农作物秸秆切碎等方面b 3。
粉碎技术根据粉碎方式和粉碎手段的不同可分为铡切式、锤片式、揉切式和组合式粉碎技术。 在我国,秸秆粉碎机普遍采用的是锤片式和爪齿式粉碎。 2.1铡切式粉碎铡切式粉碎的主要设备是铡草机,也称为切碎机,主要用来切断茎秆,如谷草、稻草、麦秸、玉米秸秆等。 铡草机的主要加工原理是切断,其结构简单、功耗低、生产率较高。 20世纪80 - 90年代,我国研制了许多机型,按规格主要分为小型、中型和大型;按切割方式可分为滚筒式和圆盘式;按作业方式可分为田间直接收获机和固定式切碎机。 目前,我国铡草机的研究技术比较成熟,且种类机型也比较多,能基本满足不同生产的需要。 莱阳农学院研制的9QS-I型玉米饲料收获机,与8.8 - 11.0 kW小四轮拖拉机配套,直接在田间完成收获、切碎和收集等过程,并且采用了甩刀式切抛器,便于抛送切碎的物料,生产率为500 -2 000 kg/h,适用于小型农户作业。 固定式切碎机代表机型主要有内蒙古赤峰市喀喇沁旗农牧机械厂生产的9QS-70A、9QS-120型,配套动力分别为4.5 kW和13 kW,生产率分别为3000 kg/h和10 000 kg/h。
同时,浙江大学的宋慧芝等人以棉秆、桑枝等农作物硬茎秆为对象,对农作物硬茎秆切碎机的主要结构进行了参数设计,设计出了能够自动调节喂入高度的喂入机构和直刃刀切碎器,如图1所示。 试验结果表明该机具有良好的切碎性能,且产量高、能耗低。 由黑龙江省畜牧机械化研究所研究设计的9ZS20 - 40型秸秆铡碎机,通过对该机型主要工作部件及动力性能指标的设计研究计算,进而提高了秸秆的利用率和农作物秸秆直接喂饲的适用率。 2.2锤片式粉碎锤片式粉碎机是利用高速旋转的锤片击碎物料的一种机械,其具有粉碎质量好、维修方便和生产效率高等优点,并且使用非常广泛。 一般情况下,大部分粉碎秸秆的机型都选用锤片式粉碎机。 锤片式粉碎机的粉碎原理是:生物质秸秆由进料口喂人粉碎室,经过锤片的高速旋转打击,从而得到一定程度的粉碎,同时,物料以较高的速度被抛向固定在粉碎室内部的齿板和筛片上,并受到齿板的碰撞和筛片的搓擦得到进一步的粉碎。 粉碎过程在粉碎室内重复进行,直到物料可通过筛孔为止。 如图2所示,锤片式粉碎机的喂人方式多为切向喂入和顶部喂入。 影响粉碎机粉碎性能的主要因素包括:被粉碎物料的结构特点及物理特性、粉碎室的形状、粉碎机的结构、锤片的数量、厚度和线速度、筛孔的形状及其孔径、锤片末端与筛网间的间隙、物料的喂人量及空气流量等。
20世纪90年代以来全国各地相继开展研制了不同系列的锤片式粉碎机。 据统计2004年我国约有300多家饲料粉碎机的生产企业。
如江苏正昌集团和江苏牧羊集团,引进了国外的先进技术设备,先后开发生产了水滴型粉碎机、立轴式粉碎机。
其中,水滴型粉碎机采用了水滴型粉碎室,有利于提高粉碎效率,并且锤筛的间隙可调,能够进行粗、细、微3种粉碎,同时还具有自动负荷控制等特点。 由上海春谷实业有限公司研制开发的横宽形振动筛锤片式粉碎机,是由电动机、振动器、多层筛体(筛体分内层筛和外层筛)、机体等组成。 该机的生产效率高,物料的粉粒比较均匀,对含水率较高的物料和含纤维的物料都有较好的适应性,且具有筛片寿命长,锤片更换周期长等优点。
此外,上海春谷实业有限公司研制开发的振筛剪式锤片式粉碎机,经设计试验,在筛板内侧的物料运动环内均匀放置定锤,使定锤和动锤有规律地均匀错开,结果能使筛板内物料的运动速度降低,使锤片末端与物料的速度差提高,从而达到提高粉碎效率的效果。 刘文广、刘伟峰通过对粉碎室形状的分析与研究,设计出一种新的粉碎室,如图3所示。 即将圆形筛片弯曲成梯形的粉碎室,这种梯形粉碎室能有效破坏粉碎室内的环流层,增大筛理面积,对提高粉碎机的性能有一定实质性的意义。 我国经过多年的潜心研究,锤片式粉碎机的技术水平和性能指标基本上能达到国际同类产品的先进水平。 我国秸秆粉碎机企业生产的产品品种多、规格齐全,基本上能够满足我国生产发展的需要。 但是锤片式粉碎机仍然存在能耗高、效率低等问题。 2.3揉切式粉碎揉切式粉碎包括揉搓机和揉碎机。