农作物秸秆专用螺旋输送系统的制作方法

本实用新型属于秸秆处理的投料设备领域，具体为一种农作物秸秆专用螺旋输送系统。

背景技术：

生物质能是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量，它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用。秸秆是成熟农作物茎叶（穗）部分的总称。通常指小麦、水稻、玉米、薯类、油菜、棉花、甘蔗和其它农作物（通常为粗粮）在收获籽实后的剩余部分。农作物光合作用的产物有一半以上存在于秸秆中，秸秆富含氮、磷、钾、钙、镁和有机质等，是一种具有多用途的可再生的生物资源，秸秆也是一种粗饲料，特点是粗纤维含量高（30%~40%），并含有木质素等。秸秆作为一种生物饲料，是被认为是最环保和最经济的一种转化方式。通过科学的论证，经过膨化、爆破的秸秆，在不添加任何添加剂的情况下，能保有原先的营养成分外，饲养物更好的饲养，也可以达到一种更大限度的转化和吸收。

蒸汽爆破即汽爆，是应用蒸汽弹射原理实现的爆炸过程对生物质进行预处理的一种技术，将渗进植物组织内部的蒸汽分子瞬时释放完毕，使蒸汽内能转化为机械能并作用于生物质组织细胞层间，从而用较少的能量将原料按目的分解。由于其既避免了化学处理的二次污染问题，又解决了目前生物处理效率低的问题，是生物质转化领域最有前景的预处理技术。

目前，普通的螺旋输送机能够很好的输送粉料，对于农作物秸秆，螺旋输送机也可以进行水平输送，但是农作物秸秆质量轻、密度小，进行高位提升输送时，传统的螺旋输送机输送效果并不理想。

技术实现要素：

本实用新型目的是提供一种专用于针对农作物秸秆进行提升和进料的系统设备，设计农作物秸秆专用螺旋输送系统，用于向处理秸秆的膨爆设备进行投料作业。

本实用新型是采用如下技术方案实现的：

一种农作物秸秆专用螺旋输送系统，包括螺旋上料机、螺旋管给料机、快速进料机。

所述螺旋上料机包括输送外管，所述输送外管下端部上表面安装有上料斗、其上端部下表面开设有出料口ⅰ；所述输送外管内设有上料螺旋输送叶片，所述上料螺旋输送叶片下端连接于下芯轴上，所述下芯轴端部通过轴承穿出输送外管的下端盖中央后通过联轴器与上料电机的输出轴相连接；所述输送外管的下端盖通过轴承座支撑于下支架上；所述上料螺旋输送叶片上端连接于上芯轴上，所述上芯轴端部通过轴承穿出输送外管的上端盖中央后连接于支撑座上，所述支撑座位于上支架。

所述快速进料机包括外壳体，所述外壳体上部侧面设有进料口ⅱ，所述外壳体底部设有出料口ⅱ，所述外壳体顶部安装有进料电机，所述进料电机连接进料轴，所述进料轴上设有进料螺旋叶片，所述进料螺旋叶片延伸至出料口ⅱ、且其内径自上而下逐步减小。

所述螺旋管给料机的进料口ⅳ位于螺旋上料机的出料口ⅰ下方并连通；所述快速进料机的进料口ⅱ位于螺旋管给料机的出料口ⅳ下方。

螺旋管给料机采用市场成熟产品，螺旋管给料机用于衔接螺旋上料机和快速进料机。工作时，秸秆物料由螺旋上料机的上料斗投入后，上料电机驱动上料螺旋输送叶片旋转，将物料进行提升后由出料口ⅰ落下，进入螺旋管给料机进行水平距离输送后，从出料口ⅳ下落后进入快速进料机，进料轴旋转带动进料螺旋叶片旋转，将物料进行强制垂直进料。

本实用新型设计合理，该农作物秸秆专用螺旋输送系统将农作物秸秆进行提升后进行水平距离的多点垂直强制投料，应用于秸秆的处理设备内，具有很好的实际应用价值。

附图说明

图1表示秸秆有机饲料生产线系统的整体示意图。

图2表示螺旋上料机的整体示意图。

图3表示图2中a部放大图。

图4表示图2中b部放大图。

图5表示图2中c部放大图。

图6表示快速进料机示意图。

图7表示膨爆室正面示意图。

图8表示膨爆室侧面（与饲料收料机连接）示意图。

图9表示立式蒸馏釜示意图。

图10表示立式蒸馏釜顶部的进料口锁闭机构示意图。

图11表示进料口锁紧组件示意图。

图12表示进料口开闭组件示意图。

图13表示进料口开闭组件侧视图。

图14表示进料口锁闭机构俯视图。

图15表示立式蒸馏釜底部的出料口锁闭机构示意图。

图16表示出料口开闭组件示意图。

图17表示出料口锁闭机构仰视图。

图中：1-螺旋上料机，2-螺旋管给料机，3-快速进料机，4-立式蒸馏釜，5-膨爆室，501-噪音消音层，6-饲料收料机，7-饲料输送机，8-打包机，9-滚筒筛，10-吸尘除尘器，11-铡草机，12-铡草上料机，13-操作平台，14-横梁，15-蒸汽稳压罐，16-蒸汽管路，17-冷凝水池，18-冷凝管路，19-（燃气）锅炉，20-隔离支撑平台，201-隔离支撑套，21-烘干套；101-输送外管，102-上料斗，103-出料口ⅰ，104-上料螺旋输送叶片，105-上芯轴，106-下芯轴，107-下端盖，108-上端盖，109-联轴器，110-上料电机，111-轴承座，112-下支架，113-支撑座，114-上支架，115-轴向刀片，116-径向刀片；301-外壳体，302-进料口ⅱ，303-出料口ⅱ，304-进料电机，305-进料轴，306-进料螺旋叶片；40-釜体，41-进料口ⅲ，42-出料口ⅲ，43-蒸汽加热夹套，431-夹套蒸汽进口，432-夹套冷凝水出口，44-蒸煮/爆膨蒸汽进口，45-釜体安装座，46-安全阀管座，47-普通销轴，48-普通螺栓，49-铭牌，50-橡胶减震弹垫；41a-进料口开闭组件，41a1-进料盖，41a2-进料口开闭液压油缸，41a3-进料口开闭盖支架，41a4-进料口铰接座，41a5-拉环；41b-进料口锁紧组件，41b1-进料口锁紧铰链座，41b2-进料口锁紧座，41b3-进料口锁紧液压油缸，41b4-滑动销轴，41b5-进料口锁紧支架，41b6-滑槽，41b7-进料口锁紧压板；42a-出料口开闭组件，42a1-出料口开闭铰链座，42a2-出料口开闭支座，42a3-出料口开闭液压油缸，42a4-出料口开闭门板，42a5-出料盖；42b-出料口锁紧组件，42b1-出料口锁紧铰链座，42b2-出料口锁紧支座，42b3-出料口锁紧液压油缸，42b4-出料口锁紧压板。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施例进行详细说明。

本实用新型所述的农作物秸秆专用螺旋输送系统主要应用于如下的秸秆有机饲料生产线系统中。

秸秆有机饲料生产线系统主要包括螺旋上料机1、螺旋管给料机2、快速进料机3、立式蒸馏釜4、饲料收料机6、饲料输送机7、打包机8、蒸汽稳压罐15、冷凝水池17、锅炉19等。

如图2所示，螺旋上料机1倾斜布置，专用于向上输送农作物秸秆。螺旋上料机1包括输送外管101，输送外管101下端部上表面安装有上料斗102、其上端部下表面开设有出料口ⅰ103；输送外管101内设有上料螺旋输送叶片104。如图3所示，上料螺旋输送叶片104下端连接于下芯轴106上，下芯轴106端部通过轴承穿出输送外管101的下端盖107中央后通过联轴器109与上料电机110的输出轴相连接；输送外管101的下端盖107通过轴承座111支撑于下支架112上。如图4所示，上料螺旋输送叶片104上端连接于上芯轴105上，上芯轴105端部通过轴承穿出输送外管101的上端盖108中央后连接于支撑座113上，支撑座113位于上支架114。

工作时，秸秆物料由上料斗投入后，上料电机110驱动上料螺旋输送叶片104旋转，将物料进行提升后由出料口ⅰ103落下。

实际应用时，根据普通的螺旋输送机经常出现堵料、挂料情况，以及物料特性（流动性不好，长短不一），无法顺利将秸秆向上输送，将螺旋外管101采用直径为φ800mm的无缝管，上芯轴105和下芯轴106均采用直径为φ168mm的无缝管。螺旋叶片中间部分取消了芯轴，没有芯轴不会挂料，经过多次试验验证，该结构设计的螺旋输送机完全满足稻草等秸秆的输送要求。上料螺旋输送叶片104的螺距由下到上按照400mm~600mm的距离逐步增大，即最下部螺旋输送叶片的螺距为400mm，最上部螺旋输送叶片的螺距为600mm。螺旋叶片节距由小逐步增大，可以改变螺旋输送物料的范围，比如稻草秸秆等，可以实现稳定输送。如图3所示，输送外管101的进料口内侧壁均布有多个轴向刀片115，防止物料夹在进料口的叶片与管壁之间。如图5所示，输送外管101内壁每隔40~50cm布置一圈径向刀片116，避免秸秆夹在叶片与筒壁中间，同时防止物料缠绕，造成物料不能输送。叶片采用耐磨材质制备。这样设计可以输送玉米秸秆、小麦秸秆、豆子秸秆、及其不规则的长度控制在35厘米以内的农作物秸秆，每小时输送量120m³满足了生产线的要求。

如图6所示，快速进料机3包括外壳体301，外壳体301上部侧面设有进料口ⅱ302，外壳体301底部设有出料口ⅱ303，外壳体301顶部安装有进料（减速）电机304，进料电机304连接进料轴305，进料轴305上设有进料螺旋叶片306，进料螺旋叶片306延伸至出料口ⅱ303，则进料螺旋叶片306的直径由上到下按照800mm~450mm的距离逐步减小，最上部进料螺旋叶片的直径为800mm，最下部（出料口处）进料螺旋叶片的直径为450mm。

工作时，进料轴305旋转带动进料螺旋叶片306旋转，将物料进行强制垂直进料。

实际应用时，该快速进料机结构简单，是专用于秸秆快速输送到蒸馏釜内的专用设备，内部的强制机械式螺旋输送方式可以增加蒸馏釜内秸秆装填密度。

如图9所示，立式蒸馏釜4包括釜体40，釜体40顶部设有进料口ⅲ41、蒸煮/爆膨蒸汽进口44（将蒸馏釜蒸汽口和吹料口合并为一个管口）及安全阀管座46，釜体40中部设有釜体安装座45，釜体40下部设有蒸汽加热夹套43，增加夹套预热功能，减少釜体内的蒸汽冷凝水，蒸汽加热夹套43上部设有夹套蒸汽进口431、其底部设有夹套冷凝水出口432；釜体40底部设有出料口ⅲ42。

如图14所示，进料口ⅲ41外周设有进料口锁闭机构，进料口锁闭机构包括一组进料口开闭组件41a和对称布置的两组结构相同的进料口锁紧组件41b。

如图12所示，进料口开闭组件41a包括铰接安装于进料口ⅲ41上的进料盖41a1，进料盖41a1通过普通销轴47铰接安装于进料口ⅲ41上的进料口铰接座41a4上，进料盖41a1的延伸端通过普通销轴与进料口开闭液压油缸41a2的缸体端铰接，如图13所示，进料口开闭液压油缸41a2的杆端通过普通销轴与进料口开闭盖支架41a3顶部铰接，进料口开闭盖支架41a3底端焊接固定于釜体40顶部的进料口ⅲ41旁边。工作时，进料口开闭液压油缸41a2伸长并倾斜后驱动进料盖41a1沿进料口铰接座41a4向上旋转后打开进料口ⅲ41；进料盖41a1闭合进料口ⅲ41时，进料口开闭液压油缸41a2缩回即可。

如图10所示，进料口锁紧组件41b包括固定于进料口ⅲ41侧面的进料口锁紧铰链座41b1和固定于釜体40顶部（位于进料口ⅲ41旁边）的进料口锁紧座41b2，进料口锁紧座41b2与进料口锁紧液压油缸41b3的缸体端铰接，进料口锁紧液压油缸41b3的杆端安装滑动销轴41b4，如图11所示，滑动销轴41b4两端位于进料口锁紧支架41b5顶部的对称滑槽41b6内，进料口锁紧支架41b5底端水平延伸有进料口锁紧压板41b7，进料口锁紧压板41b7底面中部与进料口锁紧铰链座41b1铰接，进料口锁紧压板41b7前部用于锁紧进料盖41a1。工作时，进料口锁紧液压油缸41b3缩回，则进料口锁紧压板41b7向外侧旋转，同时进料口锁紧支架41b5及进料口锁紧液压油缸41b3跟随发生倾斜，直至进料口锁紧压板41b7前部完全脱离进料盖41a1，对进料盖41a1解除锁止，进料口锁紧支架41b5上部设计滑槽41b6能够给于锁紧液压油缸41b3上部足够的活动空间。反之，进料口锁紧液压油缸41b3伸长，驱动进料口锁紧压板41b7及进料口锁紧支架41b5反向旋转，直至进料口锁紧压板的前部重新压合进料盖41a1后停止。

如图17所示，出料口ⅲ42外周设有出料口锁闭机构，出料口锁闭机构包括一组出料口开闭组件42a和对称布置的两组结构相同的出料口锁紧组件42b。

如图16所示，出料口开闭组件42a包括固定于出料口ⅲ42侧面的出料口开闭铰链座42a1和固定于釜体40底部侧面的出料口开闭支座42a2，出料口开闭支座42a2与出料口开闭液压油缸42a3的缸体端通过普通销轴铰接，出料口开闭液压油缸42a3的杆端与出料口开闭门板42a4后部通过普通销轴铰接，出料口开闭门板42a4中部与出料口开闭铰链座42a1通过普通销轴铰接，出料口开闭门板42a4前部与位于出料口ⅲ42外的出料盖42a5焊接固定连接。工作时，出料口开闭液压油缸42a3收缩同时发生倾斜，驱动出料口开闭门板42a4绕出料口开闭铰链座42a1旋转后带动出料盖42a5旋转则打开出料口ⅲ42。关闭时，出料口开闭液压油缸42a3伸长即可。

如图15所示，出料口锁紧组件42b包括固定于出料口ⅲ42侧面的出料口锁紧铰链座42b1和固定于釜体40底部侧面的出料口锁紧支座42b2，出料口锁紧支座42b2与出料口锁紧液压油缸42b3的缸体端通过普通销轴铰接，出料口锁紧支座42b2上设有多安装孔，用于变更油缸的安装位置。出料口锁紧液压油缸42b3的杆端与出料口锁紧压板42b4后部通过普通销轴铰接，出料口锁紧压板42b4中部与出料口锁紧铰链座42b1通过普通销轴铰接，出料口锁紧压板42b4前部用于锁紧出料盖42a5。工作时，出料口锁紧液压油缸42b3收缩同时发生倾斜，驱动出料口锁紧压板42b4绕出料口锁紧铰链座42b1旋转后其前部脱离出料盖42a5，解除锁止。锁止时，出料口锁紧液压油缸42b3缩回即可。

如图1所示，三个立式蒸馏釜4利用其中部的釜体安装座45安装于固定横梁14上，釜体安装座45采用橡胶减震弹垫50及螺栓48安装，立式蒸馏釜4顶部位于操作平台13，操作平台13上设置有用于快速进料机3运动的轨道，操作平台13上方水平布置有螺旋管给料机2，螺旋管给料机2位于每个立式蒸馏釜4的进料口ⅲ41正上方设有一个出料口ⅳ，当快速进料机3通过轨道移动至螺旋管给料机2的某个出料口ⅳ位置后，快速进料机3的进料口ⅱ302与该出料口ⅳ连通，则快速进料机3的出料口ⅱ303与下方相应的立式蒸馏釜4的进料口ⅲ41连通。螺旋管给料机2的进料口ⅳ位于螺旋上料机1的出料口ⅰ103下方并连通。每个立式蒸馏釜4的出料口ⅲ42均与各自的膨爆室5进口连接，膨爆室5顶部位于隔离支撑平台20，隔离支撑平台20位于每个膨爆室5顶部与立式蒸馏釜4底部之间连接隔离支撑套201。每个膨爆室5的出口与饲料收料机6相应的进料口ⅴ连接；如图7、8所示，膨爆室5呈锥体状，膨爆室5外设有噪音消音层501。饲料收料机6的出料口ⅴ位于饲料输送机7的进料口ⅵ上方并连通，饲料输送机7的出料口ⅵ连接打包机8。螺旋上料机1的上料斗102与滚筒筛9出口连接，滚筒筛9下方设置有吸尘除尘器10，滚筒筛9进口与铡草机11出口连通，铡草机11进口与铡草上料机12连通。立式蒸馏釜4的蒸煮/爆膨蒸汽进口44和夹套蒸汽进口431通过蒸汽管路16与蒸汽稳压罐15连接，蒸汽稳压罐15连接锅炉19；立式蒸馏釜4的夹套冷凝水出口432通过冷凝管路18连接冷凝水池17。饲料输送机7外设置有烘干套21，烘干套21的蒸汽进口通过蒸汽管路16与蒸汽稳压罐15连通、其冷凝水出口通过冷凝管路18连接冷凝水池17。

a、系统设备运行前的准备及工作。

a1、核查锅炉运行是否正常、锅炉上仪表阀门显示是否正常，首先要确保锅炉汽源稳定与安全，在给蒸馏釜送气前，蒸汽首先要存入蒸汽稳压罐内（蒸汽稳压罐要求靠近蒸馏釜），确保汽源汽压供汽稳定。

a2、检查液压系统及泵站是否运行正常、是否能保证工作指令与工作状态是否统一，与控制室所显示的操作指令是否相符，所有设备不可带病运行，要求确保液压系统能按时按程序运行到位，彻底消除事故隐患，确保设备整个系统安全运行。

a3、蒸馏釜液压系统工作程序：

a3.1、启封进料口液压锁紧组件；

a3.2、开启液压进料口开闭组件，打开进料口；

a3.3、关闭出料口；

a3.4、液压装置锁紧出料口（锁紧出料口后，关闭出料口液压装置退出工作状态）；

a3.5、快速进料机上部对准螺旋出料口、下部对准蒸馏釜进料口，打开螺旋给料机出料口；

a3.6、启动滚筒筛及吸尘、除尘装置；

a3.7、启动螺旋上料机、螺旋给料机；

a3.8、往滚筒筛送料，依次通过螺旋上料机、螺旋管给料机及快速进料机向蒸馏釜内送料；

a3.9、送足料后关闭进料口；

a3.10、在进料前打开夹套蒸汽阀门，预热整个蒸馏釜；

a3.11、锁紧进料口（锁紧进料口后，关闭进料口液压装置退出工作状态）；

a3.12、打开吹扫蒸汽阀门，通入蒸汽进行蒸煮；

a3.13、达到蒸煮时间后，打开出料口的锁止组件和开闭组件的液压装置瞬间爆喷出料；

a3.14蒸馏釜蒸汽进口在秸秆爆喷瞬间，完成吹料后，关闭蒸馏釜蒸汽阀门；

a3.15、物料瞬间爆膨后进入膨爆室；

a3.16、物料通过螺旋或者刮板式饲料收料机传送进入饲料输送机，在饲料输送至烘干室，或者在饲料输送机外设置烘干套，采用通入蒸汽将饲料在输送过程中进行烘干作业，利用抽真空装置将饲料输送机内水分抽出；

a3.17、物料烘干后进入打包机；

a3.18、完成秸秆制作饲料的全部程序。

b、按操作程序编制plc，液压控制系统为智能阀门控制程序，程序要求及时调整。

秸秆爆膨控制编程如下：打开夹套蒸汽预热阀门--秸秆进滚筒筛--螺旋上料机--进螺旋管给料机--从螺旋管给料机出料口出料--进快速进料机--将秸秆送入蒸馏釜罐体内--关闭螺旋管上料机、给料机出料口、快速进料机--移开快速进料机--清理蒸馏釜进料口杂物--启动液压装置关闭进料口--启动液压装置锁紧进料口--锁紧进料口后开闭进料口液压装置退出工作状态--打开蒸汽进口--按时间蒸煮秸秆--秸秆完成蒸煮时间快速打开出料口的液压锁闭装置--确保瞬间爆喷出料（出料时由蒸馏釜蒸汽进气口负责吹料）--出料完成的瞬间关闭蒸馏釜蒸汽进汽口阀门--喷爆物料到螺旋管输送机上--进入饲草输送螺旋管，螺旋管外加装饲草烘干套--饲草出料及饲草烘干排气--进入饲料打包机，按调度和plc控制程序完成整个工序控制程序。

设备启用前要求认真调试机组系统、液压工作部分要求采用智能控制阀门，液压智能阀门推进或退出，先80%进程为快速、后20%进程为慢速，控制工作不到位时要求调整到位。

整个运转程序为全自动化控制程序，控制程序为plc和智能阀门（均采用电磁阀）。

设备运行期间，喷爆区、非操作区一律不得进人，爆膨区、非工作区的门子要上锁，未经总调度同意，不得擅自开门，排除一切隐患后，才可以启用设备。

c、蒸馏釜及系统设备操作要领

确认液压系统运行指令与计算机指令是否一致，要求现场工作人员每个环节都要确认无误、不得存在任何隐患，发现隐患要求及时终止设备的运行。设备具备启动条件后，才可以进入下一步工作程序。第一步，检查蒸馏釜附属设备是否具备正常运行状态；第二步，启动液压装置关闭出料口；第三步，锁紧出料口，出料口锁紧后，液压关闭装置泄压退出工作状态；第四步，打开进料口，由螺旋管给料机把秸秆送入快速进料机，通过给料机快速进料，按计量和核定时间给够料后，把给料机移开，关闭进料口，液压系统锁紧进料口；第五步，打开蒸馏釜蒸汽进口阀门，高压蒸汽蒸煮秸秆，按指定时间蒸煮成熟料；第六步，蒸煮成熟料后，关闭侧边进汽阀，打开出料口锁紧装置，借助罐体顶部蒸汽压力，快速出料，等出完料后关闭顶部蒸汽阀门。按此程序操作，进入下一个运行程序。

d、设备运行基本参数

设备容积：10.5m³；

秸秆装填系数：0.7；

秸秆装填有效容积：10.5m³、相当于每罐秸秆重量2100kg；

秸秆含水分：15~20%；

蒸馏釜设计压力：1.4mpa；

蒸馏釜工作压力：1.2mpa；

蒸馏釜设计温度：250℃；

蒸馏釜工作温度：190℃；

蒸馏釜快速填装物料时间预计：8min；

蒸馏釜出料喷爆时间：2s，出料压力1.0mpa；

秸秆爆膨率要求≥95%。

e、影响秸秆爆膨率的主要因素：蒸煮时间、膨爆时间、秸秆水分含量等。如果爆膨率不及预期目标，可调整以上因素，秸秆储存时间过长，秸秆水分会流失，材质会变得脆弱，也会影响爆膨效果。由于区域环境压差的区别、选择锅炉的压力温度的区别，如果达不到理想喷爆率，可根据以上数据调整蒸煮与蒸馏釜运行时间，具体时间由调度室统一控制。

打包机、铡草机、饲草收料机、饲草输送机、螺旋管给料机等选择市场成品机。

上述对本实用新型实施案例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所实施案例仅仅是本实用新型中的一部分实施例，而非全部实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，所作出的所有其他实施例，也应属于本实用新型的保护范围。