秸稈無塵制煤的制造方法
【專利摘要】一種農(nóng)業(yè)機械【技術(shù)領(lǐng)域】的秸稈無塵制煤機，包括：機架以及設(shè)置于機架且依次相連的切碎上料單元、沖壓成型單元和電機驅(qū)動單元。本裝置節(jié)能高效操作簡便，同等產(chǎn)能節(jié)電50%以上，節(jié)省人工50%以上，目的是有助于在應(yīng)用中逐步推廣至全國農(nóng)村。
【專利說明】秸稈無塵制煤機
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及的是一種農(nóng)業(yè)機械【技術(shù)領(lǐng)域】的秸桿制煤機，具體是一種機電一體化對秸桿進行無塵切碎、揉絲上料、沖壓制煤的創(chuàng)新實用性設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]中國目前擁有耕田18億畝左右，每畝雙季平均年產(chǎn)0.67噸新鮮秸桿(含水40±8%)。設(shè)想2/3加工成秸桿煤(含水10±2%)每年總產(chǎn)量可達6億噸。可惜目前為止這僅僅是尚未實現(xiàn)的中國夢之一。2011.9.8復(fù)旦大學(xué)?？瘓髮?dǎo)由本校環(huán)境科學(xué)與工程系陳建民教授揭示秸桿燃燒形成大氣污染的定量化研究的最新成果。國際環(huán)境科學(xué)頂級雜志封面文章刊登了陳教授的論文，其中提到中國是個農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)作物秸桿資源擁有量居世界首位。中國傳統(tǒng)的農(nóng)作物秸桿的處理方式以家庭燃料或田地里露天燃燒為主。近年來我國多個城市經(jīng)常發(fā)生秸桿燃燒污染嚴(yán)重影響大氣能見度，空氣質(zhì)量急劇下降等現(xiàn)象，有時造成飛機無法正常起降影響交通安全的事件。農(nóng)業(yè)秸桿燃燒排放的大氣氣態(tài)污染物和顆粒物，已經(jīng)成為影響我國區(qū)域環(huán)境質(zhì)量、氣候變化和人體健康的重要因素。陳教授課題組為此做了大量的定量化研究，系統(tǒng)測試計算揭示基于我國2004年三種主要農(nóng)作物秸桿(玉米、小麥、水稻)總產(chǎn)量，其中4/5以上的秸桿露天燃燒產(chǎn)出物如下:二氧化碳總量達到2.5億噸，還有氮化物、一氧化碳(及多環(huán)芳烴等有毒氣體)。此外大量的微小顆粒排放到大氣中造成PM10，PM2.5指標(biāo)的上升。聯(lián)合國大力倡導(dǎo)世界各國節(jié)能減排，就是因為經(jīng)濟社會發(fā)展過程中，部分重工業(yè)及化工化肥廠布局不合理，為追求經(jīng)濟增長，污染生態(tài)環(huán)境。造成地球大氣層二氧化碳含量逐年增長，地球溫室效應(yīng)狠狠地報復(fù)人類社會，造成異常氣候頻發(fā)。今年夏季整個北半球變成了大火爐，我國大半地域連續(xù)處于高溫干旱，大片農(nóng)田顆粒無收；小半地域暴雨成災(zāi)?，F(xiàn)在我國大多數(shù)人的生活水平比起30年前有很大的提高，至少吃穿不愁。但是有高血壓、心血管疾病及糖尿病、脂肪肝、痛風(fēng)的人相當(dāng)普遍，最糟糕的是:患肺病及腫瘤病的比例逐年上升。雖說城市使生活更美好，可是城市里的人免不了將汽車尾氣以及空氣中超標(biāo)的微小顆粒物吸入肺中。不難發(fā)現(xiàn)我們周圍人群近半數(shù)處于亞健康狀況，從而證實陳教授論點——每年數(shù)億噸農(nóng)業(yè)秸桿露天焚燒構(gòu)成危害人體健康的重要因素。最近國務(wù)院領(lǐng)導(dǎo)英明提出二年內(nèi)讓“節(jié)能環(huán)保”成為國家重點發(fā)展的“支柱產(chǎn)業(yè)”。不說別的，如何實現(xiàn)農(nóng)業(yè)秸桿大規(guī)?；厥绽眠@件事，的確大有文章可做。誰都知道地球上不可再生的煤炭、石油、天然氣幾百年后總有開采完的一天。二十多年前我國還是煤炭出口大國，但是2009年中國進口 9千萬噸煤炭，到了 2010年進口量攀升到1.6億噸。2011年、2012年究竟進口多少？未見報導(dǎo)，估計今年進口不會少于2.5億噸。此外近年來我國石油消費過半靠進口。一邊是我國能源缺口越來越大，任其發(fā)展下去可能危及民生及國家安全；另一邊是年復(fù)一年讓拾億噸左右的秸桿除了極少部分被回收利用，其余皆毀之一炬。知情的人們眼看巨大浪費延續(xù)下去卻無能為力，但是任何一個有正義感的中國公民至少內(nèi)心會感到震撼！
[0003]目前秸桿煤生產(chǎn)設(shè)備按成品大小可分為制棒、壓塊、制粒三大類；論壓制原理包括螺桿擠壓、行星輪碾壓、沖桿捶擊三種型式；從秸桿煤燃燒充分性來看，粒制品為最好。我國早在上世紀(jì)80年代開始引進國外此類設(shè)備，進行仿制后稍作改進的小批量生產(chǎn):發(fā)展到今天，全國共有300余家農(nóng)機廠從事此類設(shè)備的制造、營銷、維修工作。近幾年來，這300余家工廠生產(chǎn)的數(shù)千套設(shè)備分布于全國各地，可惜一半處于停工待修狀態(tài)。這說明現(xiàn)有設(shè)備質(zhì)量及數(shù)量上遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足大規(guī)模回收秸桿制成生物質(zhì)燃料替代天然煤的節(jié)能減排需求。俗話說“知己知彼，才能百戰(zhàn)百勝”。要設(shè)計一款適合于大規(guī)?；厥战諚U制成秸桿煤的創(chuàng)新實用型機器，首先需分析多年來阻擾并制約大規(guī)?；厥绽媒諚U的瓶頸是什么？開發(fā)綠色生物質(zhì)能源為了節(jié)能環(huán)保.可是國內(nèi)大多數(shù)切草機粉塵特大，嚴(yán)重惡化空氣，工人操作環(huán)境極差，耗電大，噪聲大，而且秸桿破碎物堆積在地上，還要靠工人推小車運到秸桿壓塊機處用鐵鍬將秸桿粉絲送往進料口。目前秸桿破碎粉塵比達到15-30%，這不僅是一種資源浪費，而且還會影響到壓塊的質(zhì)量?，F(xiàn)有切草機的飛刀緊挨著底刀切削秸桿的截面積大，切削力也大，用久了刀刃難免鈍化，然后切削變成砍擊，粉塵就此產(chǎn)生。秸桿放在倉庫時間越久越干燥，粉塵就會更多。新收割的大批秸桿從田間搬往秸桿燃料生產(chǎn)廠路程較長，雖然有拖拉機，但是秸桿堆起來相當(dāng)龐大，所以需配置秸桿打包機。南方潮濕地區(qū)，農(nóng)民預(yù)先將新鮮秸桿攤開曬干(避免捆包中間發(fā)霉)，然后壓縮捆包，耗費大量的時間和人力。盡管這樣，仍然解決不了運輸及堆場成本高的老大難問題。由于這二項成本居高不下，在市場經(jīng)濟條件下農(nóng)民得益就少了，農(nóng)民的積極性難充分發(fā)揮。傳統(tǒng)的秸桿壓塊機大多采用碾壓。這類設(shè)備笨重耗電，模具容易磨損，大量的機械能因在碾壓磨擦過程中化為熱能后被消耗，機器效率很低。往往秸桿濕度偏大，壓塊會散架；相反秸桿過于干燥或者加料太快，就會悶機。主電機功率為37KW的壓塊機據(jù)產(chǎn)品說明書每小時可壓制0.8-1.2噸，但是實際上正常情況下8小時只能生產(chǎn)2-2.5噸?？傊F(xiàn)有秸桿壓塊機能耗大，圓柱狀(也有方柱形)成品質(zhì)量不穩(wěn)定，表現(xiàn)在塊狀物密度或高或低，而且長短不一。此外秸桿壓塊機最大的問題是機電故障率相當(dāng)高，經(jīng)常要停機待修。其次工人的勞動強度較大，就是帶口罩也不能保證粉塵不吸入肺內(nèi)?，F(xiàn)有的秸桿制棒機由于笨重的沖桿在支承套中每秒往返抽動5次，如此激烈的滑動磨擦?xí)a(chǎn)生高熱，因而支承套除了要保證良好的潤滑，還需加上循環(huán)冷卻裝置。這樣就提高了設(shè)備成本。制棒機大多采用螺桿擠壓加沖壓單腔成型，生產(chǎn)效率相對較高。但是直徑7-8cm長30-60cm的秸桿棒直接充作燃料不易燒透，用戶還需把它先弄碎。傳統(tǒng)的秸桿制粒機也往往采用碾壓，從經(jīng)濟性上看，它還不如秸桿壓塊機。同樣產(chǎn)能的設(shè)備相比，制粒機用電量及設(shè)備成本接近壓塊機的2倍。它最大的優(yōu)點就是直徑只有0.8-1.5cm的成品進鍋爐后充分燃燒，剩下的灰份特別少，完全符合節(jié)能環(huán)保的要求。據(jù)說發(fā)電廠的鍋爐適合用粒狀高密度秸桿煤，較大的塊棒秸桿煤還不受歡迎。
[0004]經(jīng)過對最近發(fā)表同類專利技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利文獻號CN103230761，
【公開日】2013-08-07，公開了一種大型碾擠秸桿、碎煤顆粒替代塊煤、焦炭制備燃?xì)饧霸O(shè)備，該技術(shù)碾壓揉和擠壓孔盤內(nèi)設(shè)置碾壓槽、三排擠壓孔，為了達到高產(chǎn)能力主要通過碾壓槽設(shè)計深度15 — 25_、寬度與碾壓輪厚(寬)度匹配，均勻旋轉(zhuǎn)碾壓剪切碎秸桿、碎煤于槽內(nèi)，槽內(nèi)布置三排或多排擠壓孔，上、下兩排外圓相互間隔4一6mm，中間錯位圓孔半徑切入同等直徑擠壓孔，減少秸桿、碎煤被墊阻滾輪。即增加擠壓孔有效排出面積，又提高擠壓孔碎秸桿成顆粒排出產(chǎn)量，六組碾壓輪的顆粒機效率提高10倍。
[0005]但是該秸桿制煤技術(shù)與本實用新型相比之下，其不足之處在于擠壓制粒阻擋面積是總面積40—50% ;而本實用新型沖壓制粒阻擋面積僅僅只占總面積的9%，兩者相差5倍。上述碾壓槽深度15 — 25mm并不代表碾輪進入擠壓孔的深度，實際碾輪進孔深度只有2—3mm ;而本實用新型沖桿進孔14一30_，因此本實用新型的制煤效率至少是該技術(shù)的6倍。
實用新型內(nèi)容
[0006]本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提出一種秸桿無塵制煤機，節(jié)能高效操作簡便，同等產(chǎn)能節(jié)電50%以上，節(jié)省人工50%以上，目的是有助于在應(yīng)用中逐步推廣至全國農(nóng)村。
[0007]本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本實用新型包括:機架以及設(shè)置于機架且依次相連的切碎上料單元、沖壓成型單元和電機驅(qū)動單元。
[0008]所述的切碎上料單元包括:切草機構(gòu)、旋渦氣泵和正負(fù)壓管道，其中:切草機構(gòu)和旋渦氣泵分別設(shè)置于機架的下方相對兩側(cè)且兩者間通過正負(fù)壓管道相連，正負(fù)壓管道的輸出端位于沖壓成型單元的正上方。
[0009]所述的沖壓成型單元包括:預(yù)熱料箱、沖壓腔模、直線導(dǎo)向框架、沖桿、調(diào)壓片、偏心平衡塊、軸承和支承筒，其中:預(yù)熱料箱設(shè)置于機架上平板中間位置，沖壓腔模設(shè)置于預(yù)熱料箱的外端兩側(cè)，直線導(dǎo)向框架設(shè)置于機架上平板中央位置，沖桿設(shè)置于直線導(dǎo)向框架的外端兩側(cè)，調(diào)壓片設(shè)置于沖桿的頂端，偏心平衡塊設(shè)置于支承筒的上輸出軸位置，軸承設(shè)置于偏心平衡塊頂部，支承筒設(shè)置于機架上平面中央位置。
[0010]所述的電機驅(qū)動單元包括:異步電動機、油盆、大齒輪和小齒輪，其中:異步電動機設(shè)置于機架電機安裝板位置，大齒輪設(shè)置于支承筒底部，四個小齒輪分別設(shè)置于異步電動機的輸出軸，油盆設(shè)置于機架內(nèi)。
[0011]所述的切草機構(gòu)內(nèi)置慢速轉(zhuǎn)子、快速轉(zhuǎn)子和切草揉絲箱。
[0012]所述的沖壓腔模共有6組。
[0013]所述的直線導(dǎo)向框架由滾動承重導(dǎo)軌及V型非承重滑動導(dǎo)軌支承作直線往復(fù)運動。
[0014]所述的軸承具體設(shè)置于偏心平衡塊頂部且距離其旋轉(zhuǎn)中心線65mm的軸上。
[0015]所述的沖桿共6根，且分兩組分別設(shè)置于直線導(dǎo)向框架上。
[0016]所述的偏心平衡塊設(shè)置于支承筒頂端，并通過平行滑槽雙向推拉直線導(dǎo)向框架。
[0017]技術(shù)效果
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型技術(shù)效果包括:
[0019]I)成型腔模結(jié)構(gòu)上的設(shè)計突破了腔模長度不能超過出口直徑5倍的限制，全長24cm。本實用新型達到8.57倍。而且腔模內(nèi)部長11.89cm的中間段錐孔半角6°，大小端截面積比為3.5。因為上述二個因素，大幅度增壓同時迅速升溫的效果是現(xiàn)有技術(shù)根本辦不到的。
[0020]2)現(xiàn)有制粒機設(shè)置上只有單個沖桿，本實用新型采用六個沖桿。
[0021]3)現(xiàn)有壓塊機多半沒有加熱裝置，本實用新型設(shè)置了預(yù)熱料箱。
[0022]4)現(xiàn)有秸桿制煤機的通病是耗電、模具易磨損，本實用新型盡可能采用滾動軸承，從而避免機械能因滑動磨擦發(fā)熱而消耗，同時又可延長機構(gòu)使用壽命，提高開工率。
[0023]5)現(xiàn)有秸桿制煤機為控制成品質(zhì)量，十分注意控制碎料的濕度，及進料的速度。但是難以調(diào)節(jié)料溫及腔模內(nèi)碎料的保壓時間。本實用新型在沖桿的頂端最多可加裝4塊調(diào)壓板，每塊厚0.4cm。沖桿進腔深度分別為:1.4 ；1.8 ；2.2 ；2.6 ;3cm。產(chǎn)量與深度成正比，但是保壓時間與深度成反比。因此本實用新型在技術(shù)上能解決好料溫及保壓時間的難題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為本實用新型主結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖2為切碎上料單元示意圖。
[0026]圖3為沖壓成型單元示意圖。
[0027]圖4為圖3剖面示意圖。
【具體實施方式】
[0028]下面對本實用新型的實施例作詳細(xì)說明，本實施例在以本實用新型技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細(xì)的實施方式和具體的操作過程，但本實用新型的保護范圍不限于下述的實施例。
[0029]實施例1
[0030]如圖1所示，本實施例包括:機架I以及設(shè)置于機架I且依次相連的切碎上料單元
2、沖壓成型單元3和電機驅(qū)動單元4，其中:
[0031]所述的切碎上料單元2包括:切草機構(gòu)5、旋渦氣泵6和正負(fù)壓管道7，其中:切草機構(gòu)5和旋渦氣泵6分別設(shè)置于機架的下方相對兩側(cè)且兩者間通過正負(fù)壓管道7相連，正負(fù)壓管道7的輸出端位于沖壓成型單元3的正上方。
[0032]所述的切草機構(gòu)5內(nèi)置慢速轉(zhuǎn)子8、快速轉(zhuǎn)子9和切草揉絲箱10，其中:慢速轉(zhuǎn)子8用于確保進料均衡，快速轉(zhuǎn)子9完成切草揉絲。
[0033]所述的沖壓成型單元3包括:預(yù)熱料箱11、沖壓腔模12、直線導(dǎo)向框架13、沖桿14、調(diào)壓片15、偏心平衡塊16、軸承17和支承筒18，其中:預(yù)熱料箱11設(shè)置于機架上平面中間位置，沖壓腔模12設(shè)置于預(yù)熱料箱的外側(cè)兩端，直線導(dǎo)向框架13設(shè)置于機架I上平面中央位置，沖桿14設(shè)置于直線導(dǎo)向框架13的外側(cè)兩端，調(diào)壓片15設(shè)置于沖桿14的頂端，偏心平衡塊16設(shè)置于支承筒18的上輸出軸位置，軸承17設(shè)置于偏心平衡塊16頂部，支承筒18設(shè)置于機架I上平面中央位置。
[0034]所述的沖壓腔模12共有6組(而制棒機只有一個腔模)，每套分別用四個M16內(nèi)六角螺釘聯(lián)接到預(yù)熱料箱11上；
[0035]所述的直線導(dǎo)向框架13由滾動承重導(dǎo)軌23及V型非承重滑動導(dǎo)軌24支承作直線往復(fù)運動；
[0036]所述的沖桿14共6根，且分兩組分別設(shè)置于直線導(dǎo)向框架13上。
[0037]所述的軸承17具體設(shè)置于偏心平衡塊16頂部且距離其旋轉(zhuǎn)中心線65mm的軸25上。
[0038]所述的偏心平衡塊16設(shè)置于支承筒18頂端，并通過平行滑槽雙向推拉直線導(dǎo)向框架13，可省去長連桿。不僅機構(gòu)緊湊、勻稱受力，而且改變傳統(tǒng)活塞向前作有用功，向后作無用功，浪費一半機械能的狀況，本實用新型由偏心平衡塊16傳遞的機械能全部轉(zhuǎn)為有用功。
[0039]所述的電機驅(qū)動單元4包括:異步電動機19、大齒輪20、小齒輪21和油盆22，其中:異步電動機19設(shè)置于機架I電機安裝板上，大齒輪20設(shè)置于支承筒18底部，四個小齒輪21分別設(shè)置于異步電動機19的輸出軸，油盆22設(shè)置于機架I內(nèi)，大齒輪20與小齒輪21相互嚙合傳遞動力減速9倍的同時，轉(zhuǎn)矩相應(yīng)擴大9倍。
[0040] 圖1中的4沖壓腔模12為中間帶錐孔的階梯形筒狀結(jié)構(gòu)，沖壓腔模12進料圓口直徑53mm ;出料正方口徑26mm，設(shè)有制粒用切割板，裝上切割板就能制粒，拆掉切割板就可壓塊。大小端截面積相差3.5倍，增壓效果遠(yuǎn)比傳統(tǒng)秸桿壓塊機、制粒機、制棒機好。
[0041 ] 碾壓過程中與碾輪接觸的秸桿碎料能擠進模具孔內(nèi)的數(shù)量上不超過20 %，而沖桿14頂面可將所接觸到秸桿碎料的80%以上送進腔內(nèi)。
[0042] 本實用新型裝置選擇沖壓頻率為157.8次/分鐘，與制棒機300次/分鐘相比:整機的沖擊力可減少72.4%。在機構(gòu)上將制棒機的偏心盤換成偏心平衡塊16及軸承17，與其旋轉(zhuǎn)中心偏心65_的軸承17軸頂端軸承外圓滾動于直線導(dǎo)向框架13的平行槽內(nèi)，于是框架作往復(fù)直線運動。而且框架由滾動導(dǎo)軌中的六套軸承支撐，還有V型滑動導(dǎo)軌約束水平面方向自由度。框架兩端各帶三根沖桿14進出料箱孔，從而避免了滑動磨擦生熱。向前三根沖桿14作有用功；向后另三根沖桿14也作有用功，這樣至少提高機械效率一倍。
【權(quán)利要求】
1.一種秸桿無塵制煤機，其特征在于，包括:機架以及設(shè)置于機架且依次相連的切碎上料單元、沖壓成型單元和電機驅(qū)動單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的秸桿無塵制煤機，其特征是，所述的切碎上料單元包括:切草機構(gòu)、旋渦氣泵和正負(fù)壓管道，其中:切草機構(gòu)和旋渦氣泵分別設(shè)置于機架的下方相對兩側(cè)且兩者間通過正負(fù)壓管道相連，正負(fù)壓管道的輸出端位于沖壓成型單元的正上方。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的秸桿無塵制煤機，其特征是，所述的沖壓成型單元包括:預(yù)熱料箱、沖壓腔模、直線導(dǎo)向框架、沖桿、調(diào)壓片、偏心平衡塊、軸承和支承筒，其中:預(yù)熱料箱設(shè)置于機架上平板中間位置，沖壓腔模設(shè)置于預(yù)熱料箱的外端兩側(cè)，直線導(dǎo)向框架設(shè)置于機架上平板中央位置，沖桿設(shè)置于直線導(dǎo)向框架的外端兩側(cè)，調(diào)壓片設(shè)置于沖桿的頂端，偏心平衡塊設(shè)置于支承筒的上輸出軸位置，軸承設(shè)置于偏心平衡塊頂部，支承筒設(shè)置于機架上平面中央位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的秸桿無塵制煤機，其特征是，所述的電機驅(qū)動單元包括:異步電動機、油盆、大齒輪和小齒輪，其中:異步電動機設(shè)置于機架電機安裝板位置，大齒輪設(shè)置于支承筒底部，四個小齒輪分別設(shè)置于異步電動機的輸出軸，油盆設(shè)置于機架內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的秸桿無塵制煤機，其特征是，所述的切草機構(gòu)內(nèi)置慢速轉(zhuǎn)子、快速轉(zhuǎn)子和切草揉絲箱。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的秸桿無塵制煤機，其特征是，所述的沖壓腔模共有6組。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的秸桿無塵制煤機，其特征是，所述的直線導(dǎo)向框架由滾動承重導(dǎo)軌及V型非承重滑動導(dǎo)軌支承作直線往復(fù)運動。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的秸桿無塵制煤機，其特征是，所述的軸承具體設(shè)置于偏心平衡塊頂部且距離其旋轉(zhuǎn)中心線65mm的軸上。
9.根據(jù)權(quán)利要求3或7所述的秸桿無塵制煤機，其特征是，所述的沖桿共6根，且分兩組分別設(shè)置于直線導(dǎo)向框架上。
10.根據(jù)權(quán)利要求3或7所述的秸桿無塵制煤機，其特征是，所述的偏心平衡塊設(shè)置于支承筒頂端，并通過平行滑槽雙向推拉直線導(dǎo)向框架。
【文檔編號】B09B3/00GK203508582SQ201320652772
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月22日
【發(fā)明者】朱永康 申請人:朱永康