一种车载可移动式秸秆和废塑料地膜同时连续处理系统的制作方法

本发明适于农业废弃物资源化处理技术领域，具体涉及一种车载可移动式秸秆和废塑料地膜同时连续处理系统。

背景技术：

1、农业废弃物---秸秆和塑料地膜

过去国内农业上的塑料薄膜大面积使用，已给我国农业造成以下危害：

（1）破坏土壤结构

残膜在农田里需要200年~400年才能分解，多年的残膜没有回收，与土壤混杂在一起，在耕地表层30厘米土壤中形成不透气、不返墒的板结层，制约土壤的再生产能力，对土壤物理性质、土壤化学反应，特别是土壤团粒结构的破坏，使土壤生产力下降，农作物产量减少，对自然环境和农民收入都造成了严重影响。

（2）不利于作物正常生长发育

残留在土壤中的塑料薄膜不利于土壤中水分的运动和土壤气体的交换，由于塑料残片的阻隔，土壤水分运动受阻，孔隙度、通透性降低，不利于土壤空气的循环及交换，会使土壤中二氧化碳含量过高，不利于作物正常生长发育，残膜会造成种子发芽困难，根系生产受阻，种子播在残膜上导致烂种烂芽，烂芽率达到5.17%。而据统计，覆膜平均使棉花增产16%，而覆膜20年的棉田残膜可使棉花减产12%，增产部分几乎被残膜危害和地膜成本相抵消。

（3）影响土壤中的微生物生存

塑料薄膜在土壤的分解是个漫长的过程，会分解挥发出许多有害物质，导致土壤中的微生物生长受阻，使土壤的活性降低。

（4）污染地下水

塑料薄膜在生产过程中添加了许多化学物质，分解过程中产生的有害物质会对地下水造成影响，污染地下水。

（5）土壤中的塑料薄膜处理不当会造成环境的二次污染。

以新疆为例：据新疆农业厅初步统计截至2014年，新疆农作物覆膜面积已达4700万亩左右，占农作物总播面积的70%以上，年使用地膜总量达18.5万吨，但全区农田废旧地膜回收利用率还不到10%。

调查结果显示，当地农田平均每亩残留地膜量已经达到16.88公斤，年使用地膜总量达18.5万吨。而在新疆地区的一些乡镇，地膜残留量甚至达到40多公斤，按每年每亩铺膜4公斤计算，相当于给农田铺了10层地膜。

经过30多年的“累积”，曾经被称为农业发展“助推器”的农用地膜已经带来了新忧患，过去是拨开土地找地膜，现在是拨开地膜找土地。

2、农业废弃物---秸秆

我国是一个农业大国，我国农村生物质能蕴藏丰富，农产品收获后的各类秸秆品种繁多，特别是我国北方地区农田广阔，秸秆产生量大，由于气候干燥，秸秆不易腐烂，是造成危害最严重的地区。

过去村民作为燃料的秸秆，由于乡村城镇化的加快，逐渐被煤与液化气所替代。因此，秸秆就成了政府及农民的一种负担。没有形成有效，合理的利用途径。每年政府三令五申不准就地焚烧，但是由于没有有效地处理方式，大部分农民然采用焚烧方法解决，不但造成环境污染，同时也引发交通事故、飞机停飞的各种问题。

国家发改委近年秸秆处理下发了多种奖励政策，国内很多地方也上了一些秸秆处理项目（包括秸秆发电厂），但是这些秸秆处理项目的技术都是以秸秆集中后进行处理为主，所覆盖的地域面积有限，特别是新疆地区的棉杆和果枝，桥架作用强烈，这和农民的谚语“十里不运草”产生了矛盾，送到发电厂的运输费用超过收购价，几乎无人收集和运输，造成固定地点的秸秆发电厂，炭化厂处于停产状况，难以为继。

将农业废弃物秸秆和塑料地膜，通过车载可移动的式处理技术同时就地处理成加工成秸秆碳、木醋液、木焦油和生物质可燃气体。对我国农业现状来讲一个行之有效的方法。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述问题，而提出的一种采用车载可移动的方式，同时处理秸秆和废塑料地膜的系统，集秸秆碳化塑料气化一体炉，生物质可燃气体冷却，木醋液、木焦油收集和储运，固碳储运成为一体，车载移动便捷，省去了秸秆和废塑料地膜的运输环节，直接在田间地头，利用秸秆碳化塑料气化所产生的可燃气体作为热源，完成整个处理秸秆和废塑料地膜的整个处理过程，而且地膜无需清洗直接气化。

本发明的主要技术方案：车载可移动式秸秆和废塑料地膜同时连续处理系统，其特征在于它包括可移动的车载装置和置于车载装置上的处理装置；所述处理装置包括依次连接的碳化气化炉、风冷系统、气液分离罐、配气罐、接力风机和燃烧喷嘴。

一般地，所述碳化气化炉包括外壳和内筒体，外壳与内筒体之间为加温区，燃烧喷嘴接入加温区，内筒体上设有进料口、出料口、可燃气体出口及排气阀；所述内筒体内设有绞龙，绞龙轴的一端通过被动齿轮和减速箱连接驱动电机，绞龙轴上设有直径相同轴距不等的绞龙片；所述内筒体内依次分为进料区、空气阻隔区、高温区及负压区；所述进料区的绞龙轴上设有锯齿状绞龙片和t型刮刀；所述空气阻隔区的绞龙片之间的轴距由长逐渐缩短；所述高温区的绞龙片上设有若干小孔。

所述气液分离罐包括罐体，罐体上设有可燃气体进口和出口、放液口及排污口；所述罐体内可然气体进口处设有气流挡板，罐体内还设有三组上挡板与下挡板，每组的上挡板与下挡板之间设有格栅，格栅上有丝网除雾层，每个下挡板下部设有液流孔和滤网。

所述碳化气化炉内筒体与绞龙片之间缝隙为4-6mm，优选5mm。

所述空气阻隔区的绞龙片之间的轴距由长逐渐缩短，最短段是最长段的1/3。

所述气液分离罐到燃烧喷嘴之间的管道距离控制在20米以内。

本发明的处理系统，秸秆经粉碎机粉碎后和废塑料地膜同时进入碳化气化炉内，螺旋进行翻动和输送秸秆和塑料地膜，运行速度是根据秸秆的含水量来进行调节，含水量高则运行速度慢，含水量少则运行速度相对快，以出成品固炭品质为操作目标，秸秆炭从出料口排出，排出的秸秆炭作为碳基缓释肥的主要原料运送至碳基缓释肥生产基地。炉内的可燃气体是通过接力风机使整个系统形成负压而进行运动的，干馏产出的可燃气体进入风冷系统后再进入气液分离罐进行气液分离，分离出的可燃气体通过配气罐和空气的混合通过接力风机送入燃烧喷嘴燃烧。经冷却后的木焦油和木醋液的混合液体由放料口排放给槽罐车，由槽罐车运输到生产厂进行油液分离后，木醋液作为有机农药的主要原料运至生产基地再加工，木焦油可以作为燃料油进行销售或作为舰船用油漆的原料等。

整个生产过程在密闭状态下进行运行，无三废排放，其塑料地膜无需进行清洗，可直接投入车载可移动式秸秆和废塑料地膜同时处理系统进行处理。

附图说明

图1为本发明实施例处理系统的连接结构示意图。

图2为实施例中碳化气化炉结构示意图。

图3为实施例中气液分离罐结构示意图。

图4为实施例中进料区绞龙片的结构示意图。

图5为实施例中t型刮刀结构示意图。

图6为实施例中高温区绞龙片的结构示意图。

图7为实施例中上挡板的结构示意图。

图8为实施例中下挡板的结构示意图。

图中，1-排气阀；2-进料口；3-空气阻隔区；4-高温区；5-负压区；6-可燃气体出口a；7-出料口；8-燃烧喷嘴；9-可燃气体进口；10-气流挡板；11-上挡板；12-格栅；13-下挡板；14-丝网除雾层；15-滤网；16-液流孔；17-排污口；18-放液口；19-可燃气体出口b。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明加以详细描述。

实施例

本实施例是在发明人发明专利“车载秸秆处理系统”（专利号：201220607027.3）基础上改进。在生产过程中，发明人发现将塑料地膜和破碎的棉杆同时干馏，所产生的可燃气体，作为秸秆处理的回用热源时，燃烧的火焰会突然增大，加氧后热值陡增。经发明无数次的实验发现，塑料地膜和棉杆混合后，温度在200℃时，塑料地膜开始缩合并气化，在450-℃-560℃时，秸秆中所生产的水分和碳粉微粒对塑料地膜气化过程所产生的大颗粒油滴起到了催化裂解和放热反应，这样加快了炉内棉杆的氧化反应、还原反应，并同时进入油粒的裂解反应。

实施例实验得到的数据：2.5吨-3.5吨的塑料地膜与8吨-11吨的棉杆（棉杆长度8cm-12cm）混合投入本系统内，可燃气体量高于棉杆的2/3倍，为可燃气产量的最高值。

本实施例车载可移动式秸秆和废塑料地膜同时连续处理系统参考附图1，主要包括可移动的车载装置（图中未标出）和置于车载装置上的处理装置；所述处理装置包括依次连接的碳化气化炉、风冷系统、气液分离罐、配气罐、接力风机和燃烧喷嘴。

参考附图2，碳化气化炉包括外壳和内筒体，外壳与内筒体之间为加温区，燃烧喷嘴（8）接入加温区，内筒体上设有进料口（2）、出料口（7）、可燃气体出口a（6）及排气阀（1）；所述内筒体内设有绞龙，绞龙轴的一端通过被动齿轮和减速箱连接驱动电机（图中未标出），绞龙轴上设有直径相同轴距不等的绞龙片；所述内筒体内依次分为进料区、空气阻隔区（3）、高温区（4）及负压区（5）；所述进料区的绞龙轴上设有锯齿状绞龙片（参考附图4）和t型刮刀（参考附图5）；所述空气阻隔区（3）的绞龙片之间的轴距由长逐渐缩短，最短段是最长段的1/3；所述高温区（4）的绞龙片上设有若干小孔（参考附图6）。碳化气化炉内筒体与绞龙片之间缝隙为5mm。

参考附图3，所述气液分离罐包括罐体，罐体上设有可燃气体进口（9）和可燃气体出口b（19）、放液口（18）及排污口（17）；所述罐体内可然气体进口（9）处设有气流挡板（10），参考附图7和8，罐体内还设有三组上挡板（11）与下挡板（13），每组的上挡板（11）与下挡板（13）之间设有格栅（12），格栅（12）上有丝网除雾层（14），每个下挡板（13）下部设有液流孔（16）和滤网（15）。

实施例处理系统的运作过程

（a）秸秆经粉碎机粉碎后和废塑料地膜同时进入碳化气化炉内，物料通过绞龙输送通过空气阻隔区、高温区、负压区。内绞龙根据炉内温度区域的不同，采用同直径但非等轴距设计，螺旋进行翻动和输送秸秆和塑料地膜，运行速度是根据秸秆的含水量来进行调节，含水量高则运行速度慢，含水量少则运行速度相对快，以出成品固炭品质为操作目标；螺旋转速0.1~6转/分。秸秆炭从出料口排出，排出的秸秆炭作为碳基缓释肥的主要原料运送至碳基缓释肥生产基地。

(b)炉内的可燃气体通过接力风机使整个系统形成负压而进行运动，干馏产出的可燃气体进入风冷系统后再进入气液分离罐进行气液分离，分离出的可燃气体通过配气罐和空气的混合通过接力风机送入燃烧喷嘴燃烧。

(c)经冷却后的木焦油和木醋液的混合液体由放料口排放给槽罐车，由槽罐车运输到生产厂进行油液分离后，木醋液作为有机农药的主要原料运至生产基地再加工，木焦油可以作为燃料油进行销售或作为舰船用油漆的原料等。

整个生产过程在密闭状态下进行运行，无三废排放，其塑料地膜无需进行清洗，可直接投入车载可移动式秸秆和废塑料地膜同时处理系统内进行处理。

其中，碳化气化炉具体运行过程

（a）棉杆和废塑料地膜从进料口进入，进料口段的绞龙片为锯齿状，目的是破坏棉杆之间的桥架，使棉杆和废塑料地膜顺利进入炉内。

（b）在进料口处的绞龙轴上设有t型切刀，进入炉内的废塑料地膜由于长短不一，实际操作中常出现因皮带输送机上的重力作用，废塑料地膜往往卷成一团一团的集中进入炉内，切刀的作用是将被绞龙片拉扯的废塑料地膜切成段。

（c）空气阻隔区，绞龙片之间的轴距是由长逐渐缩短的，最短处是最长段的1/3，进入炉内的物料在不断的压缩情况下增加密度的同时，由于体积的变化也对炉内的空间进行了密闭，将95%的空气隔绝在进料段外。

（d）高温区外壁设有三组受热点，温度分别为300℃、500℃、750℃，高温区内壁物料受热后开始反应，反应所产生的气体气压力大于两端段的气压，在高温区域内物料由初始的氧化反应到还原反应，最后进入干馏阶段。

（c）高温区所有的物理和各种化学反应中所产出的气体，由高温区段正压向负压区流动，负压区的产生是由来自整个密闭系统的接力风机。

（d）加温区在炉体外壳和内筒体外壁之间，燃烧喷嘴通过炉体外壳的开孔，对内筒体外壁加热，所需能源初始用柴油作为燃油，提供热源，当炉体内所产可燃气体达到可供给时，加热源切换成自给可燃气。

（e）加温区在进料口的前段设有排空阀，其作用是引导热流向入料段运动，目的是加热和干燥秸秆的同时对入料段的空气加热以减轻空气的比重，为炉内的空气阻隔区提供更好的条件，因加热而产生的水汽从进料口溢出。

其中，气液分离罐是这样来运作的：

秸秆和废塑料地膜同时连续处理所产出的可燃气体回用的最大矛盾是可燃气体内所含有的焦油难以净化，可燃气体在燃烧过程中，由于焦油对燃烧喷嘴和输送管道的堵塞，往往使用一段时间，就要对整个输送系统进行疏通个更换，目前国内所有的秸秆气化装置在可燃气体利用上均遇到同样的问题。

对可燃气体含有的焦油净化处理，从理论上讲只能接近最小值，而不可能做到绝对值，所以堵塞喷嘴和管道在运行过程中只是时间长短的问题。

本发明处理系统的科学性在于在尽可能的搜集木焦油和木醋液的前提下，缩短可气液分离罐到燃烧喷嘴之间的距离，管道间距离控制在20米以内，温度控制在85℃--110℃之间，减少温差，回避油水混合物的露点区段，空气配量在每立方米可燃气体配0.9m³—1.2m³之间。

a）气液分离罐的作用是进一步冷却来自碳化气化炉的可燃气体，在重力的作用下充分让气体内的木醋液和木焦油冷凝下来，未冷凝下来的颗粒物通过三道玻璃纤维层的阻挡和隔舱继续对气体进行过滤。

b)可燃气体经风冷系统进入气液分离罐内，可燃气体受气流挡板阻隔，气流减速并四散开来。

c)可燃气体经过三道格栅及其上的丝网除雾层，由可燃气体出口去配气罐。

d)沉淀下来的木醋液和木焦油的混合液体，通过下挡板的液流孔再经过滤网过滤，由放液口放出，去生产厂继续分离。

e)气液分离罐设有该领域所熟知的温度表和液位仪等附属零部件，主要目的是保证气液分离罐的空间体积，当液位达到罐体的1/3处时，罐内的木醋液和木焦油的混合液体需要排出。

实施例中配气罐的作用，是进一步对可燃气体进行净化外，主要功能是配入适量的空气调节通过净化后的可燃气体的氧比，空气配量在每立方米可燃气体配0.9m³—1.2m³之间，使得可燃气体燃烧时达到最大热值。