一种植物秸秆制作燃料的系统的制作方法

本实用新型属于生物质能源制备机械领域，具体涉及一种将植物秸秆制作为燃料的系统。

背景技术：

生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体，包括所有的动植物和微生物。而所谓生物质能（biomassenergy），就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料。

生物能源的开发利用，可带来以可持续发展为目标的循环经济。以巴西以例，垃圾正在变成有价值的能源。根据巴西有关行业协会统计，2004年巴西回收铝易拉罐90亿个，回收率达到96%,居世界第一。其他各类垃圾的回收率也居世界前列，创造了循环经济模式。回收的垃圾，根据分类，被用于不同的方面，其中大部分非金属类的垃圾均可以转化为能源，生物能源作为绿色能源，具有可再生的特点，而化石能源却是不可再生能源，这是生物能源的一大优势。根据估算，地球的石油枯竭期最多可延长到百年，而对于中国这个石油资源相对贫乏的国家来说，石油稳定供给不会超过20年，而生物能源主要利用淀粉质生物如植物、薯类作物秸秆等加工成其他燃料，从大范围来看具有大量的来源，据专家估计，全球每年产生的生物质能的储量为1800亿吨，是取之不尽、用之不竭的资源。因此，生物能源在将来大有可为，尤其是在石油供应紧张的时候，生物能源将大显身手。

面对如此数量巨大的生物质资源，如何提高生物能源的开发利用水平也是一个科学性的问题。

农作物秸秆是农业生产的副产品，也是我国农村的传统燃料。秸秆资源与农业主要是种植业生产关系十分密切。根据1995年的统计数据计算，我国农作物秸秆年产出量为6.04亿吨，其中造肥还田及其收集损失约占15％，剩余5.134亿吨。可获得的农作物秸秆5.134亿吨除了作为饲料、工业原料之外，其余大部分还可作为农户炊事、取暖燃料，目前全国农村作为能源的秸秆消费量约2.862亿吨，但大多处于低效利用方式即直接在柴灶上燃烧，其转换效率仅为10％~20％左右。随着农村经济的发展，农民收入的增加，地区差异正在逐步扩大，农村生活用能中商品能源的比例正以较快的速度增加。事实上，农民收入的增加与商品能源获得的难易程度都能成为他们转向使用商品能源的契机与动力。在较为接近商品能源产区的农村地区或富裕的农村地区，商品能源(如煤、液化石油气等)已成为其主要的炊事用能。以传统方式利用的秸秆首先成为被替代的对象，致使被弃于地头田间直接燃烧的秸秆量逐年增大，许多地区废弃秸秆量已占总秸秆量的60％以上，既危害环境，又浪费资源。因此，加快秸秆的优质化转换利用势在必行。

已失效的中国专利200510106619.1公开了一种农作物秸秆颗粒燃料的制备方法，将农作物秸秆及植物废弃物自然干燥到含水率在16％以下后，用铡揉式多功能粉碎机粉碎成粒径8mm以下的粉料，然后将一种材料或几种粉料与水混合，经蒸汽气化后，在秸秆颗粒专用造粒平模机中压缩成型、冷却、包装制成颗粒燃料，产品粒径：6～9mm；长度：20～30mm；含水率：≤14％(重量)，本产品在不添加任何外加添加剂的情况下，制成的颗粒燃料密度大、成型率高，热值高；加工工艺简单、成本低、只需少量的蒸汽就可生产秸秆颗粒燃料，符合环保、节能、又可再生循环利用的能源利用和发展趋势。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种植物秸秆制作燃料的系统。

为了实现上述发明目的，本实用新型采用的技术方案为：一种植物秸秆制作燃料的系统，包括一密闭容器和一压缩设备；所述密闭容器为蒸压釜，可以通入饱和水蒸气并保压保温蒸煮植物秸秆；所述压缩设备为压块机或冲压机床。

上述技术方案中，所述植物秸秆制作燃料的系统还包括一植物秸秆的切割设备和一挤压设备，所述切割设备为手持式切割机或机床切割设备；所述挤压设备为具有辊式结构的碾压机，可以根据需要将碾压的压力设置为0.5~1 Mpa之间或者更高。

优选的技术方案中，所述蒸压釜前后设有导轨，并且导轨上设有运料小车。

上述技术方案中，植物秸秆按顺序先后经由切割设备、挤压设备、密闭容器、压缩设备。

上述技术方案中，植物秸秆在系统中的流程为：1）采用切割设备将植物秸秆切割，然后使用吊车将切割后的植物秸秆吊送至挤压设备处加工；2）采用挤压设备挤压切割后的植物秸秆，然后将植物秸秆打包成块状，使用吊车将块状的植物秸秆吊送至密闭容器前的导轨上的运料小车中，然后运料小车沿着轨道将块状的植物秸秆运送至密闭容器中；3）在密闭加压容器中蒸煮步骤2）所得块状的植物秸秆，然后运料小车将块状的植物秸秆运出冷却干燥；4）采用吊车将步骤3）所得块状的植物秸秆吊送至压缩设备处进行压缩。

上述技术方案中，步骤1）中所述植物秸秆优选为联合收割打包机打包而成的植物秸秆包。步骤1）中所述植物秸秆选自：玉米秸秆、水稻秸秆、小麦秸秆、棉花秸秆、大豆秸秆中的一种或一种以上的混合物。步骤1）中将植物秸秆切断后所得植物秸秆的长度为45cm~90cm。

上述技术方案中，步骤2）中，采用0.5MPa~1Mpa（5公斤每平方厘米~10公斤每平方厘米）的压力挤压切断后的植物秸秆，将植物秸秆的纤维细胞组织破坏。优选的技术方案中，挤压的方向沿植物秸秆的径向。

上述技术方案中，步骤3）中，将步骤2）所得植物秸秆装入密闭容器，向所述密闭容器中通入0.8~1.5 MPa压力的饱和水蒸气保压蒸煮60min~180min，并保持密闭容器中的温度为150℃以上。步骤3）中所述冷却干燥为将植物秸秆从密闭容器中取出然后放置在通风环境中自然冷却晾干。优选地，所述密闭容器为蒸压釜。

上述技术方案中，步骤4）中，采用1MPa~2Mpa（10公斤每平方厘米~20公斤每平方厘米）的压力挤压干燥后的植物秸秆，将植物秸秆的体积缩小至干燥后的植物秸秆体积的80%以下，以提高单位体积内的可燃物质的热值以及含碳量。优选的技术方案中，挤压的方向沿植物秸秆的轴向或生长方向。

由于上述技术方案中将联合收割机产生的新鲜植物秸秆采取挤压破坏其纤维细胞组织，并初步挤压植物秸秆中的水分，然后进行高温高压灭菌并使植物秸秆中的细胞组织失活，然后自然通风冷却晾干之后进一步压缩其体积，使得所得植物秸秆不易腐烂，可以长时间保存，并且单位体积的可燃物质占比高、含碳量高，满足进一步作为燃料的条件。

附图说明

图1为实施例中所述植物秸秆制作燃料的流程示意图；

图2为实施例中所述植物秸秆制作燃料的物料进出顺序示意图；

图3为实施例中所述蒸压釜的示意图；

其中，1为运输车，2为吊车，3为导轨，4为蒸压釜，5为压块机，6为吊车，7为运输车。

具体实施方式

实施例1

一种植物秸秆制作燃料的系统，包括一植物秸秆的切割设备，一挤压设备，以及一密闭容器和一压缩设备；所述切割设备为手持式切割机，操作人员可以将水稻秸秆切为50cm左右；所述挤压设备为具有辊式结构的碾压机，可以根据需要将碾压的压力设置为0.5~1 Mpa之间或者更高；所述密闭容器为蒸压釜，可以通入饱和水蒸气并保压保温；所述压缩设备为压块机。

如图2、图3所示，1为运输车， 2为吊车，3为导轨，4为蒸压釜，5为压块机，6为吊车，7为运输车；运输车1上装载的正方形方块表示经过切割和挤压的边长50cm的立方体植物秸秆包，吊车2将运输车1上的植物秸秆包吊起然后放置于导轨3上的运料小车（未画出），运料小车可将植物秸秆包运送至蒸压釜4中，经过饱和水蒸气蒸煮之后，运料小车将植物秸秆包运送至蒸压釜4物料出口后的导轨3上冷却干燥，然后吊车6将植物秸秆包吊送至压块机5进一步挤压，最后吊车6将植物秸秆包吊送至运输车7。

如图1所示，一种植物秸秆制作燃料方法，包括以下步骤：1）将植物秸秆切断；2）挤压切断后的植物秸秆；3）然后在密闭加压容器中蒸煮步骤2）所得植物秸秆，然后将植物秸秆取出冷却干燥；4）挤压打包所得植物秸秆燃料。步骤1）中所述植物秸秆为联合收割打包机打包而成的植物秸秆包。步骤1）中所述植物秸秆为水稻秸秆。

步骤2）中，采用0.6MPa（6公斤每平方厘米）的压力挤压切断后的植物秸秆，并且，挤压的方向沿植物秸秆的径向，将植物秸秆的纤维细胞组织破坏。步骤3）中，将步骤2）所得植物秸秆装入蒸压釜，向所述蒸压釜中通入1MPa压力的饱和水蒸气保压蒸煮100min，并保持蒸压釜中的温度为150℃以上。步骤3）中所述冷却干燥为将植物秸秆从蒸压釜中取出然后放置在通风环境中自然冷却晾干。

步骤4）中，采用2Mpa（20公斤每平方厘米）的压力挤压干燥后的植物秸秆，挤压的方向沿植物秸秆的轴向或生长方向，将植物秸秆的体积缩小至干燥后的植物秸秆体积的70%左右，以提高单位体积内的可燃物质的热值以及含碳量。

实施例2

一种玉米秸秆制作燃料的系统，包括一玉米秸秆的切割设备，一挤压设备，以及一密闭容器和一压缩设备；所述切割设备为车床式切割机，操作人员可以将玉米秸秆切为70cm左右；所述挤压设备为具有辊式结构的碾压机，可以根据需要将碾压的压力设置为0.5~1 Mpa之间或者更高；所述密闭容器为蒸压釜，可以通入饱和水蒸气并保压保温；所述压缩设备为冲压机床。

如图2、图3所示，1为运输车， 2为吊车，3为导轨，4为蒸压釜，5为压块机，6为吊车，7为运输车；运输车1上装载的正方形方块表示经过切割和挤压的边长70cm的立方体玉米秸秆包，吊车2将运输车1上的玉米秸秆包吊起然后放置于导轨3上的运料小车（未画出），运料小车可将玉米秸秆包运送至蒸压釜4中，经过饱和水蒸气蒸煮之后，运料小车将玉米秸秆包运送至蒸压釜4物料出口后的导轨3上冷却干燥，然后吊车6将玉米秸秆包吊送至压块机5进一步挤压，最后吊车6将玉米秸秆包吊送至运输车7。

如图1所示，一种玉米秸秆制作燃料方法，包括以下步骤：1）将玉米秸秆切断；2）挤压切断后的玉米秸秆；3）然后在密闭加压容器中蒸煮步骤2）所得玉米秸秆，然后将玉米秸秆取出冷却干燥；4）挤压打包所得玉米秸秆燃料。

步骤2）中，采用1Mpa（10公斤每平方厘米）的压力挤压切断后的玉米秸秆，并且，挤压的方向沿玉米秸秆的径向，将玉米秸秆的纤维细胞组织破坏。步骤3）中，将步骤2）所得玉米秸秆装入蒸压釜，向所述蒸压釜中通入1.5Mpa压力的饱和水蒸气保压蒸煮120min，并保持蒸压釜中的温度为160℃以上。步骤3）中所述冷却干燥为将玉米秸秆从蒸压釜中取出然后放置在通风环境中自然冷却晾干。

步骤4）中，采用1.5Mpa（15公斤每平方厘米）的压力挤压干燥后的玉米秸秆，挤压的方向沿玉米秸秆的轴向或生长方向，将玉米秸秆的体积缩小至干燥后的玉米秸秆体积的60%左右，以提高单位体积内的可燃物质的热值以及含碳量。