專利名稱：一種稻麥收割與秸稈炭化還田一體化裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于新能源應用技術領域，涉及ー種稻麥收割與秸桿炭化還田一體化裝置。
背景技術：
以農林廢棄物為原料制備生物質炭是生物質能清潔轉化利用技術研究熱點之一，具有廣闊的發(fā)展空間。目前，我國各類作物秸桿的總年產量可達7億噸，但其利用率極低，約I億噸秸桿在田間直接焚燒，造成了嚴重的大氣污染和資源浪費。另ー方面，稻田生態(tài)系統(tǒng)是溫室氣體的主要排放源，因此其排放控制研究一直是國內外該領域研究的熱點。盡管近年來的一系列研究專注于減少稻田溫室氣體的排放，其排放量依然巨大。為清潔利用豐富的秸桿資源，國家大力推廣秸桿還田技木。秸桿直接還田在一定程度上能夠有效提高土壌有機質含量，改善土壤結構，達到保水保肥目的，但同時也存在光合有機碳降解礦化迅速，土壌有機質含量提升有限，碳氮比失調，土壤生產力改善不明顯以及溫室氣體甲烷排放量猛增等一系列問題。秸桿生物質炭是由植物秸桿生物質在完全或部分缺氧的情況下經300°C -600°C熱解產生的ー類高度芳香化難熔性物質。近年來，諸多試驗已證實生物質炭能夠調節(jié)土壌pH，增強土壌保水性能，提高土壌的鹽基飽和度、孔隙度和通氣性，促進土壤團聚體的形成；另一方面，由于生物質炭特殊的孔隙結構使其具有巨大的比表面積和極高的表面負電荷及電荷密度，因而對土壤中以可交換態(tài)形式存在的養(yǎng)分物質具有較強的吸附能力，能夠有效防止土壌養(yǎng)分淋失，保肥保墑。整體改善土壌水、肥、氣、熱多方面的理化性質。此外，雖然目前生物質炭對植物生長的影響還沒有定論，但已有研究證明生物質炭的施入能夠顯著提高玉米、水稻等糧食作物的產量。因此，秸桿生物質炭轉化和應用作為ー種農業(yè)增匯減排技術途徑已得到各方面的認可。目前生物質炭化技術業(yè)已成熟，現(xiàn)有技術可提供快速熱解不同品質的生物質炭，但炭化裝置均為固定設施，從收集原料到產品還田所造成的運輸費用大大增加了制炭成本，進而造成了目前秸桿炭化還田無法廣泛普及的情況。同時具備的現(xiàn)有技術還包括秸桿還田一體化收割機，但介于上述秸桿還田存在的種種弊端，急需ー種新型設備來替代。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種收割稻麥的同時收集秸桿并炭化還田一體化裝置，能夠將收割分離的秸桿快速炭化還田，并將高溫煙氣通過凈化、過濾后變成清潔的可燃氣體，可燃氣體燃燒熱量與高溫煙氣余熱供給新鮮秸桿烘干，尾氣排放符合環(huán)保要求。本發(fā)明解決技術問題所采取的技術方案為
ー種稻麥收割與秸桿炭化還田一體化裝置，包括稻麥收割脫粒與秸桿切割裝置、秸桿炭化及煙氣浄化裝置；所述的稻麥收割脫粒與秸桿切割裝置由收割臺、送料管、谷粒倉組成，秸桿炭化及煙氣浄化裝置由回轉烘干爐、氣體浄化室、輸氣管、煙囪、進料管、引風機和炭化室組成?；剞D烘干爐的ー側與送料管連接，回轉烘干爐的另一側與進料管連接，所述的進料管叉分成兩個支路進入炭化室，計時開關與擋板共同控制烘干秸桿運輸?shù)闹?，使物料間隔輸送至兩個炭化室。回轉烘干爐內部有三片中空扇葉，回轉烘干爐遠離送料管的一端與輸氣管相連，回轉烘干爐內的中空扇葉可 通高溫熱氣，同時回轉用以加熱烘干秸桿，回轉烘干爐靠近送料管的一端與煙囪相連。炭化室分為內外兩層，內部為燃燒室，將秸桿直接燃燒，外圈為炭化區(qū)域；在炭化室設置有多根進風管，進風管的一端與外界連通，進風管的另一端通入炭化區(qū)域，每根進風管上布有噴風ロ ；在炭化室還設置有一根燃燒室引風管，燃燒室引風管一端與外界連通，燃燒室引風管的另一端通入燃燒室。燃燒室的正下方設置渦旋風扇，炭化室的底部裝有多根下料管，每根下料管末端為鋒利凹槽型刀ロ，在收割機運行過程中能夠在地表耕出槽溝，使生物質炭均勻施入槽溝內，多根下料管構成還田裝置。在炭化室壁上設有點火通風ロ，點火通風ロ可由插板關閉；炭化室內的高溫熱氣通過引風機抽入氣體浄化室，氣體凈化室包括金屬擋板、金屬過濾器、活性碳層、防爆引風機、排風管、燃燒室和焦油收集池；氣體凈化室通過輸氣管與回轉烘干爐相連。本發(fā)明的有益效果
I.采用本裝置制炭效率高，可以同時完成稻麥收割與秸桿的炭化還田，節(jié)約運輸成本。2.達到熱能循環(huán)，炭化室、秸桿炭化及煙氣浄化裝置充分利用自身熱能，基本不需外加能源。3.設置煙氣凈化系統(tǒng)，將高溫可燃氣體通過凈化、過濾后變成潔凈的可燃氣，尾氣排放適合環(huán)保要求。4.減輕稻田溫室氣體排放的環(huán)境負擔，合理利用農業(yè)秸桿廢棄物資源，環(huán)境效益顯著。


圖Ia是本發(fā)明的一側結構示意 圖Ib是本發(fā)明的另一側結構不意 圖2是送料管的結構放大示意圖。圖3a是回轉烘干爐的結構放大示意圖。圖3b是回轉烘干爐的結構剖視示意圖。圖4a是炭化室的結構放大示意圖。圖4b是炭化室的結構剖視示意圖。圖5是氣體凈化室的結構放大示意圖。圖中1、收割臺；2、燃油機；3、駕駛室；4、發(fā)動機；5、送料管；6、氣體凈化室；7、輸氣管；8、煙囪；9、回轉烘干爐；10、進料管；11、引風機；12、炭化室；13、下料管；14、谷粒倉；502、從動滾筒；503、傳輸帶；504、導向板；505、壓緊滾筒；506、鍘刀；507、脫粒倉倉體；508、脫粒倉；509、脫粒滾筒；510、主動滾筒；901、計時開關；902、擋板；906、中空扇葉；907、隔熱壁；1201、燃燒室引風管；1202、點火通風ロ ;1203、插板;1204、防護罩；1205、直接燃燒室；1206、進風管；1207、渦旋風扇；13、下料管；602、金屬擋板；603、金屬過濾器；604、活性碳層；605、防爆引風機；606、排風管；607、燃燒室；608、焦油收集池。
具體實施例方式以下結合附圖對本發(fā)明作進ー步說明。參照圖Ia 圖Ib，本發(fā)明的稻麥收割與秸桿炭化還田一體化裝置，包括稻麥收割脫粒與秸桿切割裝置、秸桿炭化及煙氣浄化裝置；所述的稻麥收割脫粒與秸桿切割裝置由收割臺I、送料管5、谷粒倉14組成，秸桿炭化及煙氣浄化裝置由回轉烘干爐9、氣體凈化室 6、輸氣管7、煙囪8、進料管10、引風機11和炭化室12組成。本裝置由燃油機2、發(fā)動機4提供能源并驅動，駕駛室3供人工駕駛。參照圖2，稻麥收割脫粒與秸桿切割裝置由收割臺I、從動滾筒502、傳輸帶503、導向板504、壓緊滾筒505、鍘刀506、脫粒倉倉體507、脫粒倉508、脫粒滾筒509、主動滾筒510和谷粒倉14構成。稻麥由收割臺I收割后進入送料管5，經膠質傳送帶向上傳輸，并順著導向板504的方向進入壓緊滾筒505和主動滾筒510之間壓紫，隨后被有齒輪推動自上而下滑動的鍘刀切碎，進入脫粒倉508。在脫粒倉508內，谷粒與秸桿分離，谷粒在脫粒滾筒509的作用下，透過篩網進入谷粒倉510。秸桿炭化及煙氣浄化裝置由回轉烘干爐9、氣體凈化室6、輸氣管7、煙囪8、進料管
10、引風機11和炭化室12組成。與谷粒分離切割后的秸桿進入回轉烘干爐9。參照圖3a，回轉烘干爐9的ー側與送料管5連接，回轉烘干爐9的另ー側與進料管10連接，所述的進料管10叉分成兩個支路進入炭化室12，計時開關901與擋板902共同控制烘干秸桿運輸?shù)闹?，使物料間隔輸送至兩個炭化室12。參照圖3b，回轉烘干爐9內部有三片中空扇葉906，回轉烘干爐9遠離送料管5的一端與輸氣管7相連，回轉烘干爐9內的中空扇葉906可通高溫熱氣，同時回轉用以加熱烘干秸桿，回轉烘干爐9靠近送料管5的一端與煙囪8相連。烘干后的秸桿水分含量降低至20%以下，可直接進入炭化階段。計時開關901與擋板902共同控制烘干秸桿的運輸，使物料間隔輸送至兩個炭化室12，使炭化室12進料與出料交替進行。參照圖4a 圖4b，炭化室12分為內外兩層，內部為直接燃燒室1205，將秸桿直接燃燒，外圈為炭化區(qū)域；炭化區(qū)域外部裝有防護罩1204，在炭化室12設置有多根進風管1206，進風管1206的一端與外界連通，進風管1206的另一端通入炭化區(qū)域，每根進風管1206上布有噴風ロ ；在炭化室12還設置有一根燃燒室引風管1201，燃燒室引風管1201 —端與外界連通，燃燒室引風管1201的另一端通入直接燃燒室1205 ;在炭化室12壁上還設有點火通風ロ 1202，點火通風ロ 1202可由插板1203關閉。直接燃燒室1205的正下方設置渦旋風扇1207，炭化室12的底部裝有多根下料管13，多根下料管13構成還田裝置。當炭化室12點火后正常運行吋，原料的一部分在炭化室12內被熱解炭化，轉化成固體炭和C0、H2等成分的可燃氣體及少量焦油；原料的另一部分在直接燃燒室1205內直接燃燒，轉化為供給炭化的熱能和灰分。制炭完成后，在渦旋風扇1207的作用下，固體炭通過兩炭爐間連接的下料管13均勻出料，下料管13末端為鋒利凹槽型刀ロ，在收割機運行過程中能夠在地表耕出槽溝，使生物質炭均勻施入槽溝內。此時，在計時開關901與擋板902的控制下，進料裝置在向另ー個炭化室進料，該過程交替進行。炭化室內的高溫熱氣通過引風機11抽入氣體凈化室6，參照圖5，氣體凈化室6包括金屬擋板602、金屬過濾器603、活性碳層604、防瀑引風機605、排風管606、燃燒室607和焦油收集池608 ;氣體凈化室6通過輸氣管7與回轉烘干爐9相連。產生的高溫可燃氣體內夾雜灰塵、水蒸氣和焦油氣，經引風機11吸入氣體凈化室
6。在氣體凈化室6內首先被金屬擋板602凝結部分焦油氣，導流至焦油收集池608。隨后氣體通過金屬過濾器603、活性炭層604過濾凈化，同防爆引風機605引入的空氣進入燃燒室7被點燃，燃燒產生的高溫熱氣通過輸氣管7進入回轉烘干爐9的中空扇葉906，并最后通過煙囪8排出。本發(fā)明的裝置將收割分離的秸桿快速炭化還田，并將高溫煙氣通過凈化、過濾后變成清潔的可燃氣體，燃燒后熱量供給新鮮秸桿烘干，尾氣排放符合環(huán)保要求。上述具體實施方式
用來解釋說明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明進行限制，在本發(fā)明權利要求的保護范圍內，對本發(fā)明作出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護范圍。權利要求
1. ー種稻麥收割與秸桿炭化還田一體化裝置，包括稻麥收割脫粒與秸桿切割裝置、秸桿炭化及煙氣浄化裝置；所述的稻麥收割脫粒與秸桿切割裝置由收割臺(I)、送料管(5)、谷粒倉(14)組成，其特征在于秸桿炭化及煙氣浄化裝置由回轉烘干爐(9)、氣體凈化室(6)、輸氣管(7)、煙囪(8)、進料管(10)、引風機(11)和炭化室(12)組成; 回轉烘干爐(9)的ー側與送料管(5)連接，回轉烘干爐(9)的另ー側與進料管(10)連接，所述的進料管(10)叉分成兩個支路進入炭化室(12)，計時開關(901)與擋板(902)共同控制烘干秸桿運輸?shù)闹?，使物料間隔輸送至兩個炭化室(12)； 回轉烘干爐(9)內部有三片中空扇葉(906)，回轉烘干爐(9)遠離送料管(5)的一端與輸氣管⑵相連，回轉烘干爐(9)內的中空扇葉(906)可通高溫熱氣，同時回轉用以加熱烘干秸桿，回轉烘干爐(9)靠近送料管(5)的一端與煙囪(8)相連； 炭化室(12)分為內外兩層，內部為燃燒室(1205)，將秸桿直接燃燒，外圈為炭化區(qū)域；在炭化室(12)設置有多根進風管(1206)，進風管(1206)的一端與外界連通，進風管(1206)的另一端通入炭化區(qū)域，每根進風管(1206)上布有噴風ロ ；在炭化室(12)還設置有一根燃燒室引風管(1201)，燃燒室引風管(1201) —端與外界連通，燃燒室引風管(1201)的另一端通入燃燒室(1205)； 燃燒室(1205)的正下方設置渦旋風扇(1207)，炭化室(12)的底部裝有多根下料管(13)，每根下料管(13)末端為鋒利凹槽型刀ロ，在收割機運行過程中能夠在地表耕出槽溝，使生物質炭均勻施入槽溝內，多根下料管(13)構成還田裝置； 在炭化室壁上設有點火通風ロ(1202)，點火通風ロ(1202)可由插板(1203)關閉；炭化室(12)內的高溫熱氣通過引風機(11)抽入氣體浄化室￠)，氣體浄化室(6)包括金屬擋板(602)、金屬過濾器(603)、活性碳層(604)、防瀑引風機(605)、排風管(606)、燃燒室(607)和焦油收集池(608);氣體凈化室(6)通過輸氣管(7)與回轉烘干爐(9)相連。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種稻麥收割與秸稈炭化還田一體化裝置。本發(fā)明包括稻麥收割脫粒與秸稈切割裝置、秸稈炭化及煙氣凈化裝置；所述的稻麥收割脫粒與秸稈切割裝置由收割臺、送料管、谷粒倉組成，秸稈炭化及煙氣凈化裝置由回轉烘干爐、氣體凈化室、輸氣管、煙囪、進料管、引風機和炭化室組成。本發(fā)明采用本裝置制炭效率高，可以同時完成稻麥收割與秸稈的炭化還田，節(jié)約運輸成本。
文檔編號A01D43/00GK102640617SQ20121013591
公開日2012年8月22日 申請日期2012年5月3日 優(yōu)先權日2012年5月3日
發(fā)明者吳偉祥, 周旻旻, 潘逸凡, 董達, 鄧輝 申請人:浙江大學