一种秸秆预处理装置

技术领域

本发明涉及秸秆处理技术领域，具体涉及一种秸秆预处理装置。

背景技术

近年来，随着社会经济水平的提高以及国家对农业科技的重视，我国农业生产水平在不断提高，农产品和主要的粮食产品的产量在逐年增加，其附带的秸秆产量也在不断增加。小麦、玉米等速生秸秆中含有许多的氯、氮、碳、钾、硫、氢元素及有机硫等，且收获和转运过程中带有较多灰分。在秸秆颗粒化燃烧和热解等能源化利用中，硫主要以二氧化硫形式排放，氯元素主要以氯化氢等气态形式排放，与细微悬浮颗粒或气溶胶结合后，长期在空气中漂浮，对人体或动物产生潜在的危害；灰分降低了燃料热值和热解反应速率，不利于秸秆的资源化、能源化利用。为提高秸秆的资源利用程度，降低秸秆能源利用过程中的氯、硫化合物排放和灰分含量。因此，亟需设计一种新的技术方案，以综合解决该问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种秸秆预处理装置，能有效解决未干透的秸秆很难完全燃烧、易产生二氧化硫等有害物质的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用了以下技术方案：

一种秸秆预处理装置，包括用于秸秆脱氯、脱灰和脱硫的水洗机构、对水洗后秸秆脱水的脱水机构，以及对脱水后秸秆干燥的烘干机构；

所述水洗机构包括喷淋装置、水洗箱、第一传送装置、第一驱动装置、水箱和水循环泵，所述喷淋装置设置在水洗箱的上方，第一传送装置位于喷淋装置下方的水洗箱内、第一驱动装置驱动第一传送装置运行，水箱内液体通过水循环泵和喷淋装置喷洒在置于第一传送装置传送面上的秸秆表面；

所述脱水机构包括第二传送装置、第二驱动装置和若干挤压辊轮组，所述第二驱动装置驱动第二传送装置传送以及挤压辊轮组挤压，所述第二传送装置与第一传送装置接轨，秸秆通过第二传送装置的上传送面进入挤压辊轮组进行挤压，各所述挤压辊轮组分别包括挤压配合的上辊和下辊，第二传送装置的上传送面位于所述上辊和下辊之间；所述第一传送装置和第二传送装置上均设有用于漏水的漏孔，且在第一传送装置和第二传送装置下方设有用于接收挤压水的水槽，所述水槽与水箱相连通、且水槽内设有过滤装置，水槽内水体通过过滤装置处理后回到水箱形成水循环；

所述烘干机构为一箱体，其内设有松料装置、供热装置和供风装置，秸秆经过脱水机构后进入松料装置进行抖松，供热装置产生热流、并通过供风装置对抖松的秸秆进行干燥。

进一步地，所述水洗机构还包括加热装置，加热装置与水箱连接加热水箱内液体；所述加热装置包括热管/热泵循环系统，所述热管/热泵循环系统包括PV/T集热蒸发器、冷凝器、蒸发器、压缩机、节流阀和阀门Ⅰ、阀门Ⅱ、阀门Ⅲ和阀门Ⅳ；PV/T集热蒸发器的输出端依次连接阀门Ⅰ、冷凝器以及阀门Ⅱ，最后回到PV/T集热蒸发器的输入端，形成热管循环系统；蒸发器的输出端依次连接阀门Ⅲ、压缩机、冷凝器、阀门Ⅳ以及节流阀，最后回到蒸发器的输入端，形成热泵循环系统。

进一步地，所述水槽侧壁设有清水出口和污水出口，所述清水出口设在水槽与水箱的相接处、且清水出口处设有清水阀；污水出口与污水管相连、且污水出口处设有污水阀；所述水槽内设有用于检测过滤后水体指标的检测装置，检测装置检测水体指标值、并与预设指标值比较，若水体指标值小于预设指标值，则关闭污水阀、开启清水阀；若水体指标值大于预设指标值，则关闭清水阀、开启污水阀。

进一步地，所述喷淋装置沿第一传送装置的传送方向等距间隔设置多个，各喷淋装置分别包括L型主管和支管，L型主管的竖管下端与水循环泵相连，L型主管的横管位于水洗箱的内壁顶部，所述支管连通设置在横管上、且沿横管管长方向等距间隔布置；所述水循环泵通过连接管与水箱相连。

进一步地，所述第一传送装置以及第二传送装置均为传送带，所述漏孔均布在传送带表面，所述下辊的外表面也设有用于漏水的通孔。

进一步地，所述第二驱动装置包括第一驱动电机、第二驱动电机和蜗轮蜗杆减速器，第一驱动电机与蜗轮蜗杆减速器相配合控制第二传送装置的传送速度，第二驱动电机驱动上辊沿轴心转动。

进一步地，所述松料装置包括连续布置的逐稿器以及驱动逐稿器运动的第三驱动电机，逐稿器上开设对秸秆通风的通风孔，供热装置与供风装置相连、对供风装置产生的空气进行加热，供风装置与通风孔相连、驱使加热后的热空气通过通风孔干燥秸秆。

进一步地，所述供风装置为若干个管道风机，各所述管道风机均匀分布在烘干机构箱体的顶部。

更进一步地，水洗机构用水为静置24小时以上的自来水。

上述技术方案中提供的秸秆预处理装置，将水洗机构、脱水机构和烘干机构设置成连续地一体化设备，秸秆经过水洗机构的清洗，有效去除大部分的灰尘和杂质，同时整个清洗过程选择在第一传送装置上喷淋而非将秸秆整个浸泡，这样利用传动的方便性能够有效提高清洗效率，同时还能实现节约用水；脱水机构利用第二传送装置和挤压辊轮组进行，第二传送装置与第一传送装置接轨，接收水洗后的秸秆，并通过挤压辊轮组对水洗秸秆进行挤压脱水；另外为了保证水的循环利用，将第一传送装置和第二传送装置设置为具有漏水功能，并在其下方设置用于接收漏水的水槽，水槽与水箱相连，实现水的循环利用；最后通过具有松料装置、供热装置和供风装置的烘干机构，实现脱水后秸秆的干燥。

本发明的水洗机构内还设置加热装置，加热装置用于对水箱内水体的加热，水洗工艺中要求水温保持在40～65℃，保持这个温度能够更快速地渗透秸秆，提高清洗效率；本发明采用PV/T集热蒸发器、冷凝器、蒸发器、压缩机、节流阀和阀门，运用逆卡诺循环原理，通过压缩机的做功，消耗动力使工质产生气压变化利用这一过程来回往复的做功，循环相变过程不断吸热和放热，使水的温度慢慢升高，制取的热水通过水循环系统来进行使用。

本发明在水槽内设置与污水管相连的污水出口和检测装置，检测装置对过滤后的水体进行各项指标检测，并与标准指标进行对比，当检测指标小于标准指标时，表明经过过滤的水体能够再次利用，则通过清水出口流入水箱，以供循环利用；当检测指标大于标准指标时，表明即使经过过滤的水也难以再利用了，则通过污水出口一并排出。

本发明的喷淋装置沿第一传送装置的传送方向设置有多个，能够实现对秸秆的大面积喷淋清洗，且喷淋装置本身包括L型的主管和支管，主管与水循环泵相连，接收水循环泵泵上来的液体，之后通过各支管的喷淋口喷出，实现秸秆的清洗。

本发明的第一传送装置和第二传送装置均选用带有漏孔的传送带，并在下辊的表面也设置用于漏水的通孔，当含水秸秆在第一传送装置以及第二传送装置上移动时，由于传送带表面设置漏孔，秸秆上的水分穿过漏孔落入水槽内；下辊与上辊进行挤压作用时，秸秆上的水分也可顺着下辊的通孔向下流出，有效提高秸秆脱水效率，降低后续烘干难度减少烘干时间。同时本发明中采用静置24小时以上的自来水作为清洗用水，避免含氯自来水直接作用秸秆表面造成的破坏秸秆的组织问题。

另外，本发明的第二传送装置是由第一驱动电机和蜗轮蜗杆减速器相配合控制的，涡轮蜗杆减速机外壳采用的是铝合金材料，蜗杆采用20Cr钢，低转速，高转矩的性能更加适合第二传送装置的要求，其利用齿轮速度转换器，将电机的回转数减速到所要求的回转数，得到较大转矩的机构。

最后，本发明采用连续布置的逐稿器作为松料装置，逐稿器在正常运行状态下会发生一定幅度的抖动现象，其能够保证秸秆间预留一定的间隙，有助于秸秆与热空气的充分接触，提高秸秆干燥效率，完成秸秆干燥的任务；其中热空气是通过供热装置对管道风机产生的空气进行加热得到的，这样可以有效提高秸秆烘干速度。

附图说明

图1为本发明所述秸秆预处理装置的结构示意图；

图2为本发明所述水洗机构的结构示意图；

图3为本发明所述脱水机构的结构示意图；

图4为本实施例所述过渡机构的结构示意图；

图5为本发明所述逐稿器的结构示意图；

图6为本发明热管/热泵循环系统的结构图；

图7为本发明恒温系统结构图。

图中：1.水洗机构；11.第一传送装置；12.水洗箱；13.喷淋装置；131.竖管；132.横管；133.支管；14.水箱；15.水循环泵；16.第一驱动装置；2.脱水机构；21.水槽；22.丝杆调节装置；23.第二传送装置；24.挤压辊轮组；241.上辊；242.下辊；25.第二驱动电机；26.第一驱动电机；3.过渡机构；31.第三传送装置；4.烘干机构；41.逐稿器；411.上连杆；42.第三驱动电机；43.管道风机。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行具体说明。应当理解，以下文字仅仅用以描述本发明的一种或几种具体的实施方式，并不对本发明具体请求的保护范围进行严格限定。

本发明采取的技术方案如图1所示，一种秸秆预处理装置，包括用于秸秆脱氯、脱灰和脱硫的水洗机构1、对水洗后秸秆脱水的脱水机构2，以及对脱水后秸秆干燥的烘干机构4，本实施例在脱水机构2和烘干机构4之间还设置过渡机构3，过渡机构3结构较为简单，参考图4，其起到连接的作用，通过第三传送装置31进行连接脱水机构2和烘干机构4；

如图2所示，水洗机构1包括喷淋装置13、水洗箱12、第一传送装置11、第一驱动装置16、水箱14和水循环泵15(本实施例中水循环泵选择65-50-125单级端吸泵，其泵体和泵壳部分是从叶轮背面剖分的有后开门结构形式，检查方便、无需动泵体，只需要拆下加长联轴器的中间连接件，使用较为方便)，喷淋装置13设置在水洗箱12的上方，第一传送装置11位于喷淋装置13下方的水洗箱12内、第一驱动装置16驱动第一传送装置11运行，水箱14内液体通过水循环泵15和喷淋装置13喷洒在置于第一传送装置11传送面上的秸秆表面；水洗机构1还包括加热装置，加热装置与水箱14连接加热水箱14内液体。加热装置包括热管/热泵循环系统，参考图6，热管/热泵循环系统包括PV/T集热蒸发器、冷凝器、蒸发器、压缩机、节流阀和阀门Ⅰ、阀门Ⅱ、阀门Ⅲ和阀门Ⅳ；PV/T集热蒸发器的输出端依次连接阀门Ⅰ、冷凝器以及阀门Ⅱ，最后回到PV/T集热蒸发器的输入端，形成热管循环系统；蒸发器的输出端依次连接阀门Ⅲ、压缩机、冷凝器、阀门Ⅳ以及节流阀，最后回到蒸发器的输入端，形成热泵循环系统；另外本实施例中还配备有恒温系统，参考图7，本实施例为单片机控制主体，在系统运行过程中，水的温度应该得到保持，同时压力也不能发生变化，由恒温系统对冷水或热水的流量进行控制，基于实际需求进行调整，由温度传感器负责信号的接收与传递，单片机接收温度传感器信号后控制系统中内置的电动流量调节阀，对同步电机的正反转模式进行调节和切换，实现节流面积的改变，最终获取恒温水。本实施例中水洗机构1用水为静置24小时以上的自来水，静置一天后能使自来水中的氯挥发，保证清洗用水的质量。

本实施例中喷淋装置13沿第一传送装置11的传送方向等距间隔设置多个，各喷淋装置13分别包括L型主管和支管133，L型主管的竖管131下端与65-50-125单级端吸泵相连，L型主管的横管132位于水洗箱12的内壁顶部，支管133连通设置在横管132上、且沿横管132管长方向等距间隔布置；65-50-125单级端吸泵通过连接管与水箱14相连；喷淋量和冲击力均可以根据需要进行调整，以便适用何种秸秆的需求，保证清洗效果。

如图3所示，脱水机构2包括第二传送装置23、第二驱动装置和若干挤压辊轮组24，第二驱动装置驱动第二传送装置23传送以及挤压辊轮组24挤压，第二传送装置23与第一传送装置11接轨，秸秆通过第二传送装置23的上传送面进入挤压辊轮组24进行挤压，各挤压辊轮组24分别包括挤压配合的上辊241和下辊242，第二传送装置23的上传送面位于上辊241和下辊242之间，对于上辊的设计，在上辊旁侧还设置有丝杆调节装置22，参考现有技术中的丝杆调节，通过调节上辊高度，适应不同种类的秸秆，保证挤压脱水效果；第一传送装置11和第二传送装置23上均设有用于漏水的漏孔，且在第一传送装置11和第二传送装置23下方设有用于接收挤压水的水槽21，水槽21与水箱14相连通、且水槽21内设有过滤装置，过滤装置可采用包含秸秆活性炭的吸附材料，其能够对水洗秸秆后的水进行吸附过滤，水槽21内水体通过吸附材料处理后回到水箱14形成水循环；水槽21侧壁设有清水出口和污水出口，清水出口设在水槽21与水箱14的相接处、且清水出口处设有清水阀；污水出口与污水管相连、且污水出口处设有污水阀；水槽21内设有用于检测过滤后水体指标的检测装置，检测装置检测水体指标值、并与预设指标值比较，若水体指标值小于预设指标值，则关闭污水阀、开启清水阀；若水体指标值大于预设指标值，则关闭清水阀、开启污水阀。第二驱动装置包括第一驱动电机26、第二驱动电机25和蜗轮蜗杆减速器，第一驱动电机26与蜗轮蜗杆减速器相配合控制第二传送装置23的传送速度，第二驱动电机25驱动上辊241沿轴心转动。本实施例中第一传送装置11和第二传送装置23均为传送带，漏孔均布在传送带表面，下辊242的外表面也设有用于漏水的通孔，秸秆上的水分通过漏孔和通孔掉落在水槽内，对于第一传送装置上的漏孔，能够提高水的循环利用率，对于第二传送装置以及下辊上的漏水孔，能够提高脱水率，减少烘干时间，提高烘干效果。

烘干机构4为一箱体，其内设有松料装置、供热装置和供风装置，秸秆经过脱水机构2后进入松料装置进行抖松，供热装置产生热流、并通过供风装置对抖松的秸秆进行干燥；松料装置包括连续布置的逐稿器41以及驱动逐稿器41运动的第三驱动电机42；逐稿器41结构如图5所示，结合图1，本实施例中逐稿器设置有三个，各逐稿器41倾斜布置，且朝向脱水机构2的一端为低位，远离脱水机构2的一端为高位，高位端通过上连杆411安装在箱体上，第三驱动电机42为上连杆411提供驱动力，实现逐稿器41基于上下方向的来回抖动，完成秸秆传送，实现秸秆抖松和细微颗粒的分离；具体地，逐稿器41上开设对秸秆通风的通风孔，供热装置与供风装置相连、对供风装置产生的空气进行加热，供风装置与通风孔相连、驱使加热后的热空气通过通风孔干燥秸秆，提高烘干速率；供风装置为若干个管道风机43，各管道风机43均匀分布在烘干机构4箱体的顶部；多方位实现脱水秸秆的烘干。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在获知本发明中记载内容后，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对其作出若干同等变换和替代，这些同等变换和替代也应视为属于本发明的保护范围。