CN102092064B

CN102092064B - 一种玉米秸秆皮髓分离方法及其装置

Info

Publication number: CN102092064B
Application number: CN 201010546561
Authority: CN
Inventors: 朱新华; 杨中平; 郭文川; 郭康权; 查峥
Original assignee: Northwest A&F University
Current assignee: Northwest A&F University
Priority date: 2010-11-12
Filing date: 2010-11-12
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2030-11-12
Also published as: CN102092064A

Abstract

本发明公开了一种玉米秸秆皮髓分离方法，包括1)玉米秸秆粉碎步骤；2)玉米秸秆粉碎后的皮与其他轻质部分分离步骤；3)玉米秸秆轻质部分与气流、微尘的分离步骤。还公开了实现上述方法的玉米秸秆皮髓分离方法装置，由粉碎机、高速振动筛、旋风分离器、离心风机构成，各部分之间用管道连接。该装置主要用于去叶后的玉米等秸秆皮和髓的分离，也可直接将玉米等秸秆全秆分离成两部分：其一是秸秆皮；其二是秸秆叶和髓的混合物。由于玉米等秸秆的皮、叶和髓等组织成分各异，将各部分分离后将有助于高效利用，为玉米等秸秆商品化高效利用奠定基础。

Description

一种玉米秸秆皮髓分离方法及其装置

技术领域

本发明属于农业机械领域，具体涉及一种适于玉米、高梁秸秆皮髓分离方法及其装置。

背景技术

近年来，玉米秸秆的综合、高效利用问题显得尤为突出。玉米秸秆占我国农作物秸秆的27.39％，占我国农作物秸秆可收集资源的46％，但综合利用率较低。特别是玉米秸秆在秸秆代木和造纸方面的研究还刚刚开始。玉米秸秆的叶和髓含有丰富的营养成分，适于肥料化或饲料化利用，而玉米秸秆皮含有丰富的纤维素、半纤维素和木质素，适于能源化或秸秆代木化利用。只有将玉米秸秆叶、皮和髓进行分离，才能分类利用，达到高效利用的目的。

目前，玉米秸秆皮髓分离的方法和技术还不成熟，阻碍了玉米秸秆各组分高效利用。田子玉、王成山等人发明的秸秆皮髓分离机(专利申请号：88205735.9，专利名称：秸秆皮髓分离机)通过粉碎、筛分等机构实现玉米秸秆皮髓分离。存在的主要问题是：通过筛分，髓中必然带有一些粒度小的皮，皮中也必然带有一些粒度较大的髓。因此，皮髓分离率较低。王德福；赵又霖发明的玉米秸秆皮瓤分离机(专利申请号：200920244315.5，专利名称：玉米秸秆皮瓤分离机)把玉米秸秆纵向劈半，用刀具将劈半后的秸秆髓从秸秆皮上刮剥下来。该发明理论上方法可行，但由于玉米秸秆生理结构上的一些特殊性，如穗位处的生理弯曲、倒伏产生的生理弯曲和穗位以上秸秆变细，致使玉米秸秆无法正常剖切劈半和进行髓的刮剥。此外，秸秆在收获、打捆、运输、存放时产生的一些非生理弯曲和弯折都将造成秸秆不能正常劈半和进行髓的刮剥。这必然导致该分离装置分离率很低。该装置单根秸秆劈半刮剥，分离效率也较低。

因此，现有的玉米秸秆皮髓分离技术和设备还不完善。研究一种高效、高分离率的玉米秸秆皮髓分离方法和装置对玉米秸秆分类高效利用具有重要意义。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题与缺陷，发明的目的在于提供一种玉米秸秆皮髓分离方法，该方法能够有效的将秸秆皮髓分离，且适于大规模批量处理。

实现上述发明目的的技术方案是一种玉米秸秆皮髓分离方法，具体包括下列步骤：

1)玉米秸秆粉碎步骤；

2)玉米秸秆粉碎后的皮与其他轻质部分分离步骤；

3)玉米秸秆轻质部分与气流、微尘的分离步骤。

所述的玉米秸秆粉碎步骤是将玉米秸秆在粉碎机的粉碎部件的剪切和撞击作用下实现皮与其他轻质部分的剥离，并被粉碎成一定的粒度。

所述的玉米秸秆粉碎后的皮与其他轻质部分分离步骤是将粉碎后的物料在粉碎机自身形成的气流作用和离心风机的抽吸作用下经连接管道I从高速振动分离装置左上角的进料口进入，并沿高速振动分离装置宽度方向均匀铺平，形成一定厚度的料层，物料在振动作用下沿振动方向被抛起，同时，在自下而上的过筛均匀气流的作用下，使物料处于悬浮或半悬浮状态，此时，料层中悬浮速度较小的轻物料随气流从高速振动分离装置中间上方的轻料出口经连接管道II被送入到气流分离装置中，而料层中密度大，悬浮速度较大的秸秆皮在振动作用和筛面倾斜形成的重力水平分力的作用下沿筛面向下运动，直至从高速振动分离装置右侧的重料出口排出。

所述的玉米秸秆中的轻质部分与气流、微尘的分离步骤是借助轻质物料与空气的密度不同或沉降速度不同而得以分离的，可采用旋风分离或自由沉降分离的方法实现。

本发明还有一个目的是提供实现上述玉米秸秆皮髓分离方法的玉米秸秆皮髓分离装置，包括粉碎机、高速振动分离装置、气流分离装置、闭风器、离心风机和电机，其特征在于，所述的粉碎机的出料口通过连接管道I与高速振动分离装置左上方的进料口连接，高速振动分离装置上方的轻料出口通过连接管道II与气流分离装置的进料口连接，高速振动分离装置的右侧设有重料出口，气流分离装置下部安装有闭风器，闭风器的底部设有分离后的轻料出口，气流分离装置顶部的气流和微尘出口与连接管道III的一端连接，连接管道III的另一端与风机入口连接。

所述的粉碎机是垂片式粉碎机或齿爪式粉碎机。

所述的高速振动分离装置是高速振动筛或振动流化床。

所述的气流分离装置是旋风分离器或容积式卸料器。

上述方法和装置主要用于去叶后的玉米等秸秆皮和髓的分离，也可直接将玉米等秸秆全秆分离成两部分：其一是秸秆皮；其二是秸秆叶和髓的混合物。

由于玉米等秸秆的皮、叶和髓等组织成分各异，将各部分分离后将有助于高效利用。本发明玉米秸秆皮髓分离方法及其装置与现有技术相比较，具有以下优点：

1.分离率高。秸秆在粉碎时受到打击、剪切和揉搓作用，秸秆皮和髓可充分剥离，剥离后的物料在高速振动分离装置上受到振动和气流的作用，可充分分离。

2.生产率高。所述的方法和装置可对干燥的玉米秸秆进行大批量皮髓分离，秸秆弯曲、折断、压扁、秆径变化、进料方向等都不影响分离效果。

3.如果原料是去叶后的玉米秸秆，分离后的物料是秸秆皮和髓；如果原料是玉米全秆，分离后的物料为两种：其一是秸秆皮；其二是秸秆叶和髓的混合物。

4.分离装置结构简单，秸秆皮髓分离成本低。

附图说明

下面将参照附图描述本发明的实施方式。

图1是本发明玉米秸秆皮髓分离装置的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

将玉米秸秆在粉碎机的粉碎部件的撞击和剪切作用下实现皮和髓的剥离，并被粉碎成一定粒度而穿过筛面，在粉碎机自身形成的气流作用和离心风机的抽吸作用下经连接管道I从高速振动分离装置左上方的进料口进入，并沿高速振动分离装置宽度方向均匀铺平，形成一定厚度的料层，物料在振动作用下沿振动方向被抛起，同时，在自下而上的过筛均匀气流的作用下，使物料处于悬浮或半悬浮状态，此时，悬浮速度较小的轻物料随气流从高速振动分离装置上方的轻料出口经连接管道II被送入到气流分离装置中，而密度大，悬浮速度较大的秸秆皮在振动作用和筛面倾斜形成的重力水平分力的作用下沿筛面向下运动，直至从右下侧的重料出口排出。玉米秸秆中的轻质部分在气流分离装置中，借助轻质物料与空气的密度不同或沉降速度不同而得以分离。气流经气流分离装置上边的气流出口后从离心风机出口直接排出，而轻质物料在气流分离装置中下沉，经闭风器的底部的轻料出口排出。

实施例2

图1给出了本发明玉米秸秆皮髓分离装置第一种实施方式，包括垂片式粉碎机1、高速振动筛4、旋风分离器6、闭风器8、离心风机15，所述的垂片式粉碎机1的出料口2通过连接管道I3与高速振动筛4左上方的进料口9连接，高速振动筛4上方的轻料出口13通过连接管道II5与旋风分离器6的进料口14连接，高速振动筛4的右下侧设有重料出口11，旋风分离器6下部安装有闭风器8，闭风器8的底部是分离后的轻料出口10，旋风分离器6顶部的气流和微尘出口12与连接管道III7的一端连接，连接管道III7的另一端安装有离心风机15。

上述垂片式粉碎机1、高速振动筛4和离心风机15均带有电动机。高速振动筛上的电机是偏振电机。

本发明玉米秸秆皮髓分离装置的工作原理：

本发明玉米秸秆皮髓分离装置中的粉碎机、高速振动筛和离心风机均带有独立的电动机，三台电动机全部开起，才能正常工作。

玉米秸秆经进料口送入垂片式粉碎机1中，在粉碎部件的撞击和剪切作用下实现皮和髓的剥离，并被粉碎成一定粒度而穿过筛面。在垂片式粉碎机1自身形成的气流作用和离心风机15的抽吸作用下，粉碎后的物料经连接管道I被送入到高速振动筛4中，并沿高速振动筛4宽度方向均匀铺平，形成一定厚度的料层。在筛面上，物料在振动作用下沿振动方向被抛起，同时，在自下而上的过筛均匀气流的作用下，使物料处于悬浮或半悬浮状态。此时，悬浮速度较小的轻物料随气流经连接管道II带走，被送入到旋风分离器6中。而密度大，悬浮速度较大的重物料，即秸秆皮，在振动作用和筛面倾斜形成的重力水平分力的作用下沿筛面向下运动，直至从重料出口11排出。轻物料在旋风分离器6中与气流分离，经闭风器8由轻料出口10排出。旋风分离器6分离出的空气和微尘经过连接管道III和离心风机15，后经离心风机15出口排出。

本发明玉米秸秆皮髓分离装置如果进入该装置的玉米秸秆原料是全秆，则以上所述的轻物料主要是叶和髓的混合物；如果进入该装置的玉米秸秆原料是茎叶分离后的茎杆，则以上所述的轻物料是髓。

本发明玉米秸秆皮髓分离装置不仅局限于上述一种实施方式，其粉碎机可以是齿爪式粉碎机；高速振动分离装置也可以用振动流化床代替；气流分离装置也可以用容积式卸料器代替。

试验例1

称取100千克玉米秸秆全秆(包括叶、皮和髓)，采用本发明的方法及装置分离后，得秸秆皮49.2Kg，得秸秆叶和髓混合物50.3Kg，损失0.5Kg(微尘)。秸秆皮含杂率(皮中含叶和髓的百分率)2.8％。

试验例2

称取100千克去叶后的玉米秸秆，采用本发明的方法及专用装置分离后，得秸秆皮70.3Kg，得秸秆髓29.4Kg，损失0.3Kg(微尘)。秸秆皮含髓率(皮中含髓的百分率)1.5％，秸秆髓中含皮率2.3％。

Claims

1.一种玉米秸秆皮髓分离装置，包括粉碎机、高速振动分离装置、气流分离装置、闭风器、离心风机，其特征在于，所述的粉碎机(1)的出料口(2)通过连接管道I(3)与高速振动分离装置左上方的进料口(9)连接，高速振动分离装置上方的轻料出口(13)通过连接管道II(5)与气流分离装置的进料口(14)连接，高速振动分离装置的右侧设有重料出口(11)，气流分离装置下部安装有闭风器(8)，闭风器(8)的底部设有分离后的轻料出口(10)，气流分离装置顶部的气流和微尘出口(12)与连接管道III(7)的一端连接，连接管道III(7)的另一端与离心风机(15)入口连接。

2.根据权利要求1所述的玉米秸秆皮髓分离装置，其特征在于，所述的粉碎机是锤片式粉碎机或齿爪式粉碎机。

3.根据权利要求1所述的玉米秸秆皮髓分离装置，其特征在于，所述的高速振动分离装置是高速振动筛或振动流化床。

4.根据权利要求1所述的玉米秸秆皮髓分离装置，其特征在于，所述的气流分离装置是旋风分离器或容积式卸料器。

5.根据权利要求1所述的玉米秸秆皮髓分离装置，其特征在于，玉米秸秆皮髓分离包括下列步骤：

1)玉米秸秆粉碎步骤：玉米秸秆粉碎步骤是将玉米秸秆在粉碎机的粉碎部件的剪切和撞击作用下实现皮与其它轻质部分的剥离，并被粉碎成一定的粒度；

2)玉米秸秆粉碎后的皮与其它轻质部分分离步骤：玉米秸秆粉碎后的皮与其它轻质部分分离步骤是将粉碎后的物料在粉碎机自身形成的气流作用和离心风机的抽吸作用下经连接管道I从高速振动分离装置左上角的进料口进入，并沿高速振动分离装置宽度方向均匀铺平，形成一定厚度的料层，物料在振动作用下沿振动方向被抛起，同时，在自下而上的过筛均匀气流的作用下，使物料处于悬浮或半悬浮状态，此时，料层中悬浮速度较小的轻质物料随气流从高速振动分离装置中间上方的轻料出口经连接管道II被送入到气流分离装置中，而料层中密度大，悬浮速度较大的秸秆皮在振动作用和筛面倾斜形成的重力水平分力的作用下沿筛面向下运动，直至从高速振动分离装置右侧的重料出口排出；

3)玉米秸秆轻质部分与气流、微尘的分离步骤：玉米秸秆中的轻质部分与气流、微尘的分离步骤是借助轻质物料与空气的密度不同或沉降速度不同而得以分离的，可采用旋风分离或自由沉降分离的方法实现。