秸秆还田多级火焰式高温灭活机构

技术领域

本发明涉及高温灭活设备，尤其涉及一种秸秆还田多级火焰式高温灭活机构。

背景技术

土壤中病原微生物的积累会引起连作障碍的发生，导致作物产量和品质下降，在作物栽培过程中广泛存在。土传病害是一类危害性极大的植物病害，常常造成植株成片死亡。引起土传病害的病原生物种类很多，包括真菌、细菌、线虫、病毒等，其中以真菌为主。如何进行土壤消毒、克服连作障碍是一项亟待解决的世界性难题，目前预防措施技术主要有农艺措施、化学方法、物理方法、生物技术和综合防治等技术方法。物理方法通常利用中高温度杀灭病原生物，主要有蒸汽消毒、火焰消毒、电消毒、微波消毒等方式，火焰消毒是利用火焰高温使生物体内的蛋白质发生不可逆的变性，从而达到杀死细胞和机体的目的。

现有技术中专利号为CN109348763B公开一种高温土壤消毒机，该消毒机包括土壤切削装置和燃烧装置，土壤切削装置包括前后布置的旋耕机构和碎土机构，燃烧装置由燃气罐供气的燃烧器构成；使用时，旋耕机构将土壤团粒向上送出，碎土机构将旋耕机构扬出的土壤团粒进行切削，燃烧器的火焰喷射口朝向旋耕机构扬出的土壤团粒。该消毒机能够瞬间高温燃烧火焰杀菌杀虫，清除有病虫害、杂草和有机农药等，提高土壤消毒效果。但是该机构存在以下问题：该装置中设有鼓风装置和排风口，鼓风装置向燃烧仓内提供空气，空气吹入至燃烧仓内，燃烧后的热量由排风口排出，此时火焰中产生的大量热量均通过排风口快速排出，无法在燃烧仓内储存热量，会导致热量的散失，此时火焰与土壤接触后，对流经的土壤进行杀菌消毒，但是未接触到火焰的土壤将无法达到良好杀菌效果，并且所散失的高温热量也将无法为土壤进行杀菌消毒，因此在该装置仅能实现与火焰接触式的杀菌效果，却无法达到高温保持的杀菌效果，热量利用率较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种设计合理、可有效利用火焰所产生的高温热量实现杀菌消毒的秸秆还田多级火焰式高温灭活机构。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：秸秆还田多级火焰式高温灭活机构，包括旋耕机构，所述旋耕机构的后方设有燃烧仓，所述燃烧仓内设有抛撒燃烧装置，所述抛撒燃烧装置倾斜设在所述旋耕机构后方的抛撒区内，所述抛撒燃烧装置的燃烧宽度与所述旋耕机构的旋耕宽度对应；所述燃烧仓的后方连通设有储温仓，所述储温仓的仓顶高度低于所述燃烧仓的仓顶高度，所述储温仓长度是所述燃烧仓长度的至少两倍；所述储温仓的中部设有向后方倾斜设置的提温燃烧装置，所述提温燃烧装置的燃烧宽度与所述旋耕机构的旋耕宽度对应，所述提温燃烧装置的喷嘴高度低于所述抛撒燃烧装置的喷嘴高度，所述提温燃烧装置与地面之间的夹角小于所述抛撒燃烧装置与地面之间的夹角；作业时，所述旋耕机构将土壤向后上方抛撒，所述抛撒燃烧装置的火焰喷射口朝向抛撒的土壤进行一次杀菌消毒，向后抛撒的土壤形成向后运动的助推气流，推动所述抛撒燃烧装置的火焰向后扩散，增加与抛撒的土壤颗粒之间接触面积，对抛撒过程中的土壤进行初步火焰灭活，所产生的热量存储在所述燃烧仓与所述储温仓内，对流经的土壤进行初步高温灭活；

S2、所述提温燃烧装置对地表土壤进行二次火焰灭活，位于低位的所述提温燃烧装置增加了火焰与地表土壤之间的接触距离；所述抛撒燃烧装置与所述提温燃烧装置所产生的高温热量在所述储温仓内进行存储，低位的所述储温仓迫使高温热量下沉接触到地表土壤表面，增加高温热量与地表土壤之间的接触时间，对流经的土壤地表进行二次高温灭活。

作为优选的技术方案，所述抛撒燃烧装置包括沿所述旋耕机构的旋耕宽度方向布置的多个抛撒燃烧器，所述提温燃烧装置包括沿所述旋耕机构的旋耕宽度方向布置的多个提温燃烧器，所述提温燃烧器的喷嘴高度低于所述抛撒燃烧器的喷嘴高度，所述提温燃烧器与所述抛撒燃烧器错位布置。

作为优选的技术方案，所述抛撒燃烧器包括抛撒燃烧喷嘴，所述抛撒燃烧喷嘴外罩有抛撒供氧管，所述抛撒供氧管的下部倾斜伸入至所述燃烧仓内，所述抛撒供氧管的上部位于所述燃烧仓外布置有与所述抛撒供氧管内部连通的抛撒供氧孔。

作为优选的技术方案，所述提温燃烧器包括提温燃烧喷嘴，所述提温燃烧喷嘴外罩有提温供氧管，所述提温供氧管的下部倾斜伸入至所述储温仓内，所述提温供氧管的上部位于所述储温仓外布置有与所述提温供氧管内部连通的提温供氧孔。

作为优选的技术方案，所述储温仓为前端与下端敞开设置的扁平结构，所述储温仓的顶壁朝向后下方倾斜设置，所述储温仓的两侧壁竖直设置，所述储温仓的后壁铰接设置。

由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：本装置通过前后两组燃烧喷嘴可实现两次火焰灭活，第一次火焰灭活主要是对抛撒的土壤进行火焰灭活，第二次火焰灭活主要是对地面表层土壤进行火焰灭活，两次火焰处理可有效提高土壤内部以及表层的杀菌效果；同时在后方增设了储温仓，长度较长的扁平结构设计，使得两次火焰灭活所产生的高温热量在内部累积，可以提供一个高达600℃的高温环境，并且该高温环境还可持续保持，可以充分的对内部的土壤进行高温杀菌处理，热量利用率较高，实现较好的灭活效果。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2是本发明实施例的剖视原理图；

图3是本发明实施例抛撒燃烧装置与提温燃烧装置之间错位布置图；

图4是本发明实施例抛撒燃烧装置的结构示意图；

图中：100-旋耕机构；200-燃烧仓；300-抛撒燃烧装置；301-抛撒燃烧喷嘴；302-抛撒供氧管；303-抛撒供氧孔；400-储温仓；500-提温燃烧装置。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。

如图1和图2所示，秸秆还田多级火焰式高温灭活机构，包括旋耕机构100，所述旋耕机构100的后方设有燃烧仓200，所述燃烧仓200内设有抛撒燃烧装置300，所述抛撒燃烧装置300倾斜设在所述旋耕机构100后方的抛撒区内，所述抛撒燃烧装置300的燃烧宽度与所述旋耕机构100的旋耕宽度对应；所述燃烧仓200的后方连通设有储温仓400，所述储温仓400的仓顶高度低于所述燃烧仓200的仓顶高度，所述储温仓400长度是所述燃烧仓200长度的至少两倍；所述储温仓400的中部设有向后方倾斜设置的提温燃烧装置500，所述提温燃烧装置500的燃烧宽度与所述旋耕机构100的旋耕宽度对应，所述提温燃烧装置500的喷嘴高度低于所述抛撒燃烧装置300的喷嘴高度，所述提温燃烧装置500与地面之间的夹角小于所述抛撒燃烧装置300与地面之间的夹角。

本实施例中，所述旋耕机构100是在传统灭茬机的基础上改进的，缩小旋耕轴的径向尺寸，同时选择小回转半径旋耕刀，增加刀具布置数量，可以提升0-5cm土层土壤细碎度，为后续火焰高温处理创造环境。

所述抛撒燃烧装置300倾斜设在所述旋耕机构100的后方，使得所喷射出的火焰不与旋耕轴和旋耕刀直接接触，可以避免两者温度过高。若火焰与旋耕轴和旋耕刀直接接触，则旋耕轴和旋耕刀温度会升高，同时两者将温度传递到轴承上，会造成轴承温度升高，严重时会超过200℃(实际使用过程中，轴承温度不应该超过75℃)，轴承温度一旦过高，会引起材料膨胀，导致机械间隙变小而出现噪音和机械损伤，严重时会直接断裂，直接影响机具使用寿命。同时前喷头作业区土壤处于下降阶段，向后抛撒的土壤形成向后运动的助推气流，空气向后方运动，推动所述抛撒燃烧装置300的火焰向后扩散，不仅降低火焰与旋耕轴和旋耕刀直接接触的可能性，同时火焰处于湍流状态，火焰向后扩散过程中，不仅会增加与抛撒的土壤颗粒之间接触面积，对整体区域内抛撒过程中的土壤颗粒进行瞬时加热，实现初步火焰灭活，增加土壤颗粒表面水分蒸发，并对部分菌种进行灭活，此外此过程中所产生的热量存储在所述燃烧仓200与所述储温仓400内，对流经的土壤进行高温烘干与杀菌，实现初步高温灭活。

本实施例中的所述燃烧仓200主要为土壤的抛撒提供空间，用于增加火焰直接与抛撒的土壤之间的接触面积；而所述储温仓400主要用于将火焰所产生的高温热量进行储存，并加以利用来进一步的对土壤表层进行杀菌处理；而由于热空气具有上浮的特点，为了使得高温热量能尽可能的靠下直接接触到土壤表层，因此所述储温仓400的仓顶高度要低于所述燃烧仓200的仓顶高度，形成一种可贴地的扁平结构，此时高温热量会被顶面迫使下沉接触到地表土壤表面，所产生的热量可进入至土壤间空隙内部，增加了高温热量与地表土壤之间的接触面积，而为了更加充分利用所产生的高温热量，又能增加菌种的作业时间，因此所述储温仓400长度是所述燃烧仓200长度的至少两倍，使得内部高温热量的停留时间更长，增加高温热量与地表土壤之间的接触时间，通过此种较长扁平结构的设计，增加高温热量与土壤之间的接触面积、接触时间，来充分将高温热量加以利用，提高热量的利用率，达到较好的灭活效果。

所述储温仓400的内壁设有隔热层，可以降低火焰温度热量散失。

所述储温仓400的中部设有向后方倾斜设置的提温燃烧装置500，可以再一次对土壤进行火焰灭活，而为了使得火焰可以进入至土壤表面内部，因此所述提温燃烧装置500的喷嘴高度低于所述抛撒燃烧装置300的喷嘴高度，通过降低喷嘴高度，使得火焰距离土壤更近，此时湍流状态的火焰可以接触并进入至旋耕后的大孔隙土壤内部，增加灭活区域；所述提温燃烧装置500与所述抛撒燃烧装置300是同方向倾斜设置，此时前方所述抛撒燃烧装置300所产生的火焰的尾端可以与后方所述提温燃烧装置500所产等的火焰的首端承接，总体提高火焰的喷射长度，而为了进一步的增加土壤与火焰之间接触角度，此时所述提温燃烧装置500与地面之间的夹角小于所述抛撒燃烧装置300与地面之间的夹角，尽可能避免重复对相同土壤进行火焰重复喷射，尽可能使得更多的土壤可以被杀菌处理。

参见2和图3，所述抛撒燃烧装置300包括沿所述旋耕机构100的旋耕宽度方向布置的多个抛撒燃烧器，相邻所述抛撒燃烧器之间所形成的火焰重叠，避免存在遗漏；所述提温燃烧装置500包括沿所述旋耕机构100的旋耕宽度方向布置的多个提温燃烧器，相邻所述提温燃烧器之间所形成的火焰重叠，避免存在遗漏，所述提温燃烧器的喷嘴高度低于所述抛撒燃烧器的喷嘴高度，所述提温燃烧器与所述抛撒燃烧器错位布置，错位布置的方式可以整体提高火焰喷射均匀性，避免出现局部高温或局部低温。所述抛撒燃烧器与所述提温燃烧器均是通过供液罐、供液管提供气体燃料。

参见图4，所述抛撒燃烧器包括抛撒燃烧喷嘴301，所述抛撒燃烧喷嘴301外罩有抛撒供氧管302，所述抛撒供氧管302的下部倾斜伸入至所述燃烧仓200内，所述抛撒供氧管302的上部位于所述燃烧仓200外布置有与所述抛撒供氧管302内部连通的抛撒供氧孔303。使用时，由于空气可以通过所述抛撒供氧孔303进入至所述抛撒供氧管302内，从而为所述抛撒燃烧喷嘴301提供氧气，也可在通过风机将空气强制通过所述抛撒供氧孔303吹入至所述抛撒燃烧喷嘴301内，起到助燃避免燃烧不充分的情况发生。

所述提温燃烧器的结构与所述抛撒燃烧器的结构相同，所述提温燃烧器包括提温燃烧喷嘴，所述提温燃烧喷嘴外罩有提温供氧管，所述提温供氧管的下部倾斜伸入至所述储温仓400内，所述提温供氧管的上部位于所述储温仓400外布置有与所述提温供氧管内部连通的提温供氧孔。

参见图2，所述储温仓400为前端与下端敞开设置的扁平结构，所述储温仓400的顶壁朝向后下方倾斜设置，所述储温仓400的两侧壁竖直设置，所述储温仓400的后壁铰接设置，所述储温仓400的后壁自然铰接，在随着机具运动过程中，可自然摇摆开合，一方面起到封堵的目的，另一方面又不完全封堵，可以具有排烟泄压作用，避免内部压力过大。

采用秸秆还田多级火焰式高温灭活机构的火焰高温灭活处理方法，包括如下步骤：

S1、作业时，所述旋耕机构100将土壤向后上方抛撒，所述抛撒燃烧装置300的火焰喷射口朝向抛撒的土壤进行一次杀菌消毒，向后抛撒的土壤形成向后运动的助推气流，推动所述抛撒燃烧装置300的火焰向后扩散，增加与抛撒的土壤颗粒之间接触面积，对抛撒过程中的土壤进行初步火焰灭活，所产生的热量存储在所述燃烧仓200与所述储温仓400内，对流经的土壤进行初步高温灭活；

S2、所述提温燃烧装置500对地表土壤进行二次火焰灭活，位于低位的所述提温燃烧装置500增加了火焰与地表土壤之间的接触距离；所述抛撒燃烧装置300与所述提温燃烧装置500所产生的高温热量在所述储温仓400内进行存储，低位的所述储温仓400迫使高温热量下沉接触到地表土壤表面，增加高温热量与地表土壤之间的接触时间，对流经的土壤地表进行二次高温灭活。

本装置通过前后两组燃烧喷嘴可实现两次火焰灭活，第一次火焰灭活主要是对抛撒的土壤进行火焰灭活，第二次火焰灭活主要是对地面表层土壤进行火焰灭活，两次火焰处理可有效提高土壤内部以及表层的杀菌效果；同时在后方增设了储温仓400，长度较长的扁平结构设计，使得两次火焰灭活所产生的高温热量在内部累积，可以提供一个高达600℃的高温环境，并且该高温环境还可持续保持，可以充分的对内部的土壤进行高温杀菌处理，热量利用率较高，实现较好的灭活效果。

经过大田试验表明，本装置的旋耕机构100可将耕深10cm的土壤以薄层形式抛向后方的储温仓400的瞬时高温室，通过所述储温仓400的扁平、物理保温方式实现1-2s内表层3cm的土壤温度达到600℃，可以灭杀85％以上的病虫、病菌，能有效清除有机化学污染物。而当前本行业内并未出现本申请的大田灭活装备，虽然当前存在一种直接对地表进行喷火处理的灭活方式，但是此种仅对地表病原体处理，无法实现对作物种植层的病原菌消杀，而本申请中通过灭活杀菌罩可将表层3cm左右的作物种植层进行消杀，可大大提高作物产量和品质，是当前行内大田灭活装备中的首次创新设计，从作业效率和作业成本角度出发，针对处理3cm左右的作物种植层土壤病原菌，使得土壤灭活实现最大化。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。