農(nóng)作物秸稈沼氣池出料及其機(jī)械的研發(fā)

1、關(guān)于農(nóng)作物秸稈沼氣池出料及其機(jī)械的研發(fā)摘要：本文通過(guò)先探討沼氣池中沼渣出料的特征和沼渣出料所存在的問(wèn)題，討論了沼氣出料機(jī)械秸稈出料車和抓吸料一體車的設(shè)計(jì)思路及其帶來(lái)的工作效率的提高。關(guān)鍵詞：秸稈，沼氣池出料，機(jī)械abstract: this paper discusses the digester first to produce the material and the characters of the material to produce some existing problems and discusses the methane gas discharge machine-str

2、aw furnaces and catch the absorb charge one car design thinking, and bring the work efficiency.keywords: straw, methane and discharging, machinery中圖分類號(hào)：s216.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a 文章編號(hào)：引言在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)中，秸稈的運(yùn)用是其中的一個(gè)極其重要的組成部分，在農(nóng)作物的秸稈中，存有農(nóng)作物近一半的能量，秸稈中具有非常高的有機(jī)物和氮磷鉀含量，是肥料的有效來(lái)源。我國(guó)的耕地面積豐富，地理氣候從熱帶到寒帶，農(nóng)用地地域分布極為遼闊，農(nóng)作物主要為多熟生產(chǎn)方式。農(nóng)作物

3、秸稈數(shù)量大、種類多、分布廣，每年農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所產(chǎn)生的秸稈共有約8億噸之多，其中約7億噸可以收集。其中，稻草、玉米、麥草是秸稈的主要來(lái)源，其次為甘薯蔓、油菜秸和高粱秸等。而現(xiàn)狀是約2億噸秸稈被焚燒，這是一筆可觀的自然資源，在秸稈的利用中最主要是要將氮磷鉀和生物質(zhì)微量元素還于農(nóng)業(yè)土地。而這些優(yōu)點(diǎn)是人造的化肥無(wú)法比擬的，是減緩農(nóng)耕地的貧脊化的重要措施。秸稈處理是一個(gè)世界性的難題。我國(guó)現(xiàn)階段的秸稈的利用水平較低，農(nóng)民無(wú)法積極有效地參與秸稈的利用工作中，出現(xiàn)了大量的秸稈積壓閑置的狀況，并且大量的秸稈被燃燒，造成了巨大的環(huán)境污染的同時(shí)，也浪費(fèi)了許多可利用的資源。而處理這些問(wèn)題的最為有效的方式就是秸稈的沼氣化處

4、理。沼氣可將秸稈中的固碳能量釋放出來(lái)供日常使用，秸稈通過(guò)沼氣的發(fā)酵能量利用率比燃燒高出20%-90%，沼氣殘?jiān)且环N天然無(wú)公害的有機(jī)肥料，秸稈沼渣中所保留的氮、磷、鉀等有機(jī)物含量極高。在增強(qiáng)能源物質(zhì)利用和改善環(huán)境方面，農(nóng)作物秸稈的沼氣利用方式同其它方式相比較，有著更高的優(yōu)越性。一、秸稈沼氣池中的沼渣特點(diǎn)以及沼氣池存在的出料問(wèn)題秸稈沼化處理后，一些難以分解的物質(zhì)會(huì)變成沼渣殘留在沼氣池內(nèi)。沼渣的增加會(huì)使沼氣池有效容積減少，影響產(chǎn)氣量，所以沼氣池使用中需要定期進(jìn)行序批換料( 每次出料30%) 或大清池?fù)Q料，以保證沼氣池的產(chǎn)氣效率，滿足沼氣的實(shí)際使用要求。秸稈中主要成分為纖維素、半纖維素、木質(zhì)素，沼化

5、發(fā)酵過(guò)程中難以徹底分解，會(huì)有大量的殘留，雖然可使用預(yù)切斷粉碎工藝，但秸稈發(fā)酵后殘留的沼渣中短的纖維仍會(huì)聚積纏繞結(jié)塊，且這一工藝增加了工序和秸稈沼氣的成本，使秸稈粉碎中產(chǎn)生大量粉塵，不受農(nóng)戶的歡迎。畜禽糞便沼氣池所用的抽吸式出料車的結(jié)構(gòu)及工作原理9不適用于秸稈沼渣的出料，出料操作中很容易出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，尤其是放料時(shí)沉淀的纖維沼渣難以放出，雖然將放料口改在罐體的底端，加大放料口管尺寸，也難以解決所有問(wèn)題，無(wú)法適應(yīng)秸稈沼氣池的出換料工作需要。二、秸稈沼氣池出料車的研發(fā)需求根據(jù)秸稈沼氣池沼渣不易收集這一特點(diǎn)，對(duì)沼氣池的秸稈換料應(yīng)采用抓取的方式進(jìn)行，這種方式無(wú)需秸稈的切斷和碾碎，可以簡(jiǎn)化秸稈沼氣的生產(chǎn)工藝

6、流程，減少粉塵污染，降低秸稈沼氣的生產(chǎn)成本。針對(duì)這一思路，利用自主授權(quán)專利旋轉(zhuǎn)式抓斗、金屬網(wǎng)組合高壓油管纜繩等技術(shù)，采用抓取的工作方式進(jìn)行農(nóng)村戶用秸稈沼氣池清秸稈出料車的研發(fā)。在研制前應(yīng)了解秸稈沼氣池的位置設(shè)置，農(nóng)村戶用沼氣池多設(shè)置在農(nóng)戶的庭院后、洼地等交通不便處，沼氣池體積一般在6-12m³，其每次出渣工作量不大，秸稈出料車的體積及工作幅度都不需要設(shè)計(jì)得太大，但對(duì)秸稈出料車的機(jī)動(dòng)靈活性要求較高，秸稈出料車需適應(yīng)在不同地況的工作環(huán)境。目前我國(guó)的農(nóng)村經(jīng)濟(jì)還不發(fā)達(dá)，農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)承受力還不高，因此秸稈出料車的價(jià)格定位不能太高，且要考慮使用人群的特殊性。為此，秸稈出料車的結(jié)構(gòu)要做到簡(jiǎn)潔

7、實(shí)用，功能要齊全，操作要易于掌握，安全可靠性要高，以保證能在廣大農(nóng)村得到推廣使用。三、秸稈出料車的工作原理和方式1.秸稈出料車的旋轉(zhuǎn)情況根據(jù)上文對(duì)于秸稈沼氣池的基本情況分析，秸稈出料車的動(dòng)力基本設(shè)定為手扶拖拉機(jī)、小四輪拖拉機(jī)等農(nóng)用車輛，以拖車箱為主要載體。在拖車箱底盤上設(shè)置旋轉(zhuǎn)底盤，在旋轉(zhuǎn)底盤座上設(shè)置液壓馬達(dá)。液壓馬達(dá)通過(guò)雙聯(lián)變速齒輪驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)底盤的滾動(dòng)體轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)出料機(jī)械部分的旋轉(zhuǎn)操作。在底盤上設(shè)置一可上下轉(zhuǎn)動(dòng)的主動(dòng)臂，通過(guò)兩只油缸控制其轉(zhuǎn)動(dòng); 在主動(dòng)臂上端再設(shè)置一可上下轉(zhuǎn)動(dòng)的副轉(zhuǎn)動(dòng)臂，通過(guò)一只油缸控制其轉(zhuǎn)動(dòng)，主動(dòng)臂和副轉(zhuǎn)動(dòng)臂的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)出料機(jī)械的變幅操作; 通過(guò)旋轉(zhuǎn)與變幅配合; 實(shí)現(xiàn)出料抓斗對(duì)

8、沼氣池出料口和運(yùn)輸車輛的定位。由于拖車箱以兩輪及拖掛點(diǎn)為支撐，無(wú)法滿足秸稈出料車出料工作時(shí)對(duì)平穩(wěn)性的要求，因此在拖車箱的四角設(shè)置了4 個(gè)可調(diào)節(jié)的剛性支撐腿。秸稈出料車到達(dá)工作場(chǎng)地開始工作前，先抽出4 根支撐腿，轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)絲杠，使4根支撐腿著地形成支撐，同時(shí)調(diào)整到場(chǎng)拖車箱底盤至水平狀態(tài)，保證秸稈出料車工作時(shí)對(duì)平穩(wěn)性的要求。2.秸稈出料車工作中的抓握和升降對(duì)于秸稈出料車抓握和升降動(dòng)作的設(shè)計(jì)，是在秸稈出料車的主轉(zhuǎn)動(dòng)臂上設(shè)置一個(gè)控制抓斗升降的油缸，通過(guò)抓斗升降油缸活塞桿的伸長(zhǎng)或縮短以及牽引抓斗升降鋼絲繩伸長(zhǎng)或縮短，以實(shí)現(xiàn)抓斗的升降操作。抓斗升降鋼絲繩一端固定在主動(dòng)臂上端，然后鋼絲繩繞過(guò)固定在升降油缸活塞

9、桿頂端的定滑輪、固定在主動(dòng)臂上的定滑輪、固定在副轉(zhuǎn)動(dòng)臂頂端的定滑輪，最后鋼絲固定在抓斗的吊環(huán)上?；钊麠U的往復(fù)運(yùn)動(dòng)使鋼絲繩伸長(zhǎng)、縮短，實(shí)現(xiàn)抓斗上升或下降任務(wù)。抓斗的開合抓取和放卸秸稈沼渣的動(dòng)作通過(guò)設(shè)置在抓斗上端的開合油缸的活塞桿推動(dòng)抓斗架上的連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)以上旋轉(zhuǎn)、變幅、升降和開合等各機(jī)械部分的功能組合，最終實(shí)現(xiàn)了可升降、轉(zhuǎn)動(dòng)的秸稈沼渣出料工作。秸稈出料車全套機(jī)械的操作全部通過(guò)液壓動(dòng)力來(lái)實(shí)現(xiàn)，以適應(yīng)秸稈沼氣池實(shí)際進(jìn)出料工作環(huán)境的需要。3.秸稈出料車的液壓工作方式由于沼氣池所坐落的位置原因，秸稈出料車無(wú)法利用電力等固定動(dòng)力源，因此其各項(xiàng)操作的動(dòng)力要靠動(dòng)力車提供。液壓系統(tǒng)是本機(jī)械實(shí)現(xiàn)秸稈沼渣出料

10、功能的主要?jiǎng)恿υ刺峁┎糠郑涔ぷ髟頌? 以動(dòng)力車的發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力源，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力傳至離合器，由離合器控制，經(jīng)過(guò)操作撥叉分離或結(jié)合動(dòng)力控制齒輪泵工作; 齒輪泵工作產(chǎn)生液壓油產(chǎn)生液壓動(dòng)力，液壓油由多路閥進(jìn)行操作控制，分別驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)和各油缸工作。通過(guò)三位四通換向節(jié)流閥控制液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)向，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤的左右兩個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)盤通過(guò)自鎖油缸達(dá)到固定的目的，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)液壓油通過(guò)單向閥打開自鎖油缸，以利轉(zhuǎn)動(dòng)操作。變幅油缸和升縮油缸、抓斗升降油缸、抓斗開閉油缸都是通過(guò)各三位四通換向節(jié)流閥控制其驅(qū)動(dòng)工作方向的。四、抓吸料一體車的設(shè)計(jì)目前我國(guó)農(nóng)村秸稈沼氣的生產(chǎn)的方式是通過(guò)秸稈與糞便的混合使用進(jìn)行生產(chǎn)，因此其沼渣中既有纖維質(zhì)

11、沼渣，又有顆粒類沼渣?；谀壳拔覈?guó)農(nóng)村戶用秸稈沼氣池沼渣的特點(diǎn)，秸稈沼渣的出料應(yīng)分步進(jìn)行，即先進(jìn)行纖維質(zhì)沼渣的出料清理，再進(jìn)行顆粒類沼渣及沼液的出料清理。由于混合使用的特點(diǎn)，在抓吸料一體車的設(shè)計(jì)時(shí)將禽畜糞便類沼氣池出料用沼液清渣出料車和秸稈沼氣用沼氣池清秸稈出料車兩項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行嫁接。先用抓取的方法清除秸稈沼氣池中纖維質(zhì)沼渣，再用抽吸的方法清除剩余的沼液、沼渣。為防止殘余纖維質(zhì)沼渣的影響，將吸排口設(shè)置于罐體的下端，同時(shí)增大其尺寸，以防止堵塞現(xiàn)象的產(chǎn)生。五、結(jié)論對(duì)于農(nóng)作物秸稈沼氣化的利用，是當(dāng)今農(nóng)業(yè)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的重要要求，為此所設(shè)計(jì)的沼氣池清秸桿出料車可以實(shí)現(xiàn)全機(jī)械化清除池中長(zhǎng)短秸稈。這一項(xiàng)目成功解決了農(nóng)村戶用秸稈沼氣池的出料難題，極大地推進(jìn)了農(nóng)村戶用秸稈沼氣池的推廣進(jìn)程，為農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)建做出了極大的貢獻(xiàn)。但隨著農(nóng)村土地使用的規(guī)模化、集中化，農(nóng)村居住格局也將產(chǎn)生重大變化，而農(nóng)村戶用秸稈沼氣池也將向大中型秸稈沼氣池轉(zhuǎn)型。對(duì)于大中型秸稈沼氣池，由于其池體面積大、深度深，本機(jī)械工作范圍及工作效率都難以適應(yīng)其要求。從目前大中型秸稈沼氣池試點(diǎn)使用情況看，現(xiàn)試點(diǎn)中的大型秸稈沼氣池的出料主要使用工程挖掘機(jī)械完成這一作業(yè)，但其使用費(fèi)用太高，且操作中容易損壞沼氣池池壁，針對(duì)大中型秸稈沼氣池的出換料機(jī)械有待開發(fā)，以保障大中型秸稈沼氣池的推廣。參考文獻(xiàn):1龐鳳梅 農(nóng)作物秸稈沼氣發(fā)酵與直接利用效