[发明专利]一种秸秆切割、粉碎和筛分一体化装备及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种秸秆切割、粉碎和筛分一体化装备和工艺方法，尤其是适合园艺秸秆切割粉碎，属于农业机械技术领域。

背景技术

农作物秸秆是世界上数量最多的一种农业生产副产品，也是一种可以综合利用的重要生物资源。随着农业生产和农村能源事业的发展，秸秆出现大量的剩余，剩余秸秆的处理问题日渐凸显。尤其是近年来随着设施园艺的日益发展，每年都会产生大量的以茄果类和瓜类为主体的园艺秸秆与残茬废弃，园艺秸秆大多是藤茎类高秆秸秆，特别难于粉碎处理。因无空地堆放而胡乱丢弃于棚头、路边、河沟等处，受根结线虫、真菌、细菌和病毒等侵染的蔬菜残体二次传播，致使病虫害发生更加严重。为此，我国农村一些地区普遍焚烧秸秆，不仅浪费了宝贵的资源，还污染环境，严重威胁交通运输安全，在秸秆全面收获期，秸秆焚烧甚至成为了一个严重的社会问题。因此，秸秆等废弃物的合理处理和资源化利用对清洁高效生产和可持续发展显得至关重要。

目前，秸秆的综合利用主要有直接切碎还田覆盖作为有机肥料、粉碎后作为饲料过腹还田、秸秆制沼气或者发电等作为农村能源、制浆造纸或人造板材等作为工业原料。由于经济价值限制，秸秆就地处理是较合适利用形式，其中，尤以还田覆盖处理技术最为成熟。但是秸秆还田覆盖处理技术主要针对小麦、水稻、玉米等大田作物，而对设施园艺作物秸秆，由于粉碎困难，直接还田后腐熟处理不彻底，营养质难于吸收等，秸秆还田覆盖技术在设施园艺生产中不适用。

秸秆就地资源化处理另外一种有效方法是收集粉碎后再经发酵处理作为有机肥料，但是由于其成套加工工艺技术及装备缺乏，目前没有得到推广应用。其关键核心技术之一是秸秆高效切割粉碎技术。尽管国内外学者致力于粉碎领域的理论及应用研究已经有100多年，取得了一批具有现实指导意义的研究成果，在化工、冶金、建材、电子、化工、医药和食品饲料等领域具有广泛应用，但是主要是对颗粒物料粉碎，而针对秸秆的专用切割粉碎机几乎还是空白。目前主要采用与粮食饲料粉碎相似技术和设备来加工秸秆。典型产品有引进消化吸收国外先进技术开发的水滴型粉碎机、立轴式粉碎机、振动筛锤片式粉碎机等，基本原理均是利用高速旋转的锤片或者动齿对物料的撞击和搓擦作用，将物料破碎成若干小段，再通过筛孔漏下，从出料口吹出装袋。国外相关专利代表性有：2000年Franz Schrattenecker (澳大利亚) 发明的一种旨在切碎例如秸秆那样的茎杆的切碎机（US006120373）；2000年Lars Bach 等 (加拿大) 发明了一秸秆分离器将谷类秸秆纵向分离机（US006131635）。国内专利比较多的是实用新型专利，如专利“高效节能铡草机（ZL200720002760.1）”和“秸秆粉碎机（ZL201020551173.X）”等，功能较为单一，要么只能铡草，要么只能粉碎等，此外也有多功能粉碎机，如专利“多功能饲料粉碎机（ZL200320113101.7）”，在普通粉碎室侧面设计了铡切进料口，并安装了定刀和切刀，能实现铡切、揉搓和粉碎功能，结构简单但是效率较低，能耗较高，而且也不能进行秸秆大规模批量处理。

目前粉碎机用于对秸秆切割粉碎，存在主要问题和不足有两点：一是粉碎机械工作粗放，没有很好的考虑农作物秸秆的高水分、条状等物理特性，其速度与颗粒谷物粉碎速度相同，筛分速度偏高，物料过筛能力差，导致筛分不彻底，过多反复粉碎，工作效率低，功耗高，噪音大，而当秸秆晒干脱水后，粉碎粗细不均，产生的大量粉尘对工作环境污染严重；二是粉碎设备往往功率高，占地大，使用费用高,对小型设施园艺种植企业和个体农户不适用。

发明内容

本发明针对目前粉碎机粉碎工作粗放、筛分速度偏高、物料过筛能力差、大量粉尘对工作环境污染严重等缺点，提供了一种秸秆切割、粉碎和筛分一体化装备和工艺方法。

本发明采用的技术方案是：通过粗切割、高速粉碎和低速筛分相结合方法，避免了传统粉碎设备中的过度粉碎、粉碎效率低，筛分速度高、过筛能力差等问题；秸秆切割粉碎与筛分后物料输送采用螺旋输送与气动输送相结合的方式，全过程密封，既可以实现多次反复循环粉碎和筛分处理，又可以提高高水分秸秆粉碎物流动性，减少秸秆粉碎过程中产生的粉尘对环境造成的污染。

本发明的秸秆高效切割、粉碎和筛分一体化装备包括切割粉碎室、切割粉碎室的第一旋风分离器、筛分室、筛分室的第二旋风分离器和料仓五部分组成，各部分主要技术方案是：