一种自驱动移动式多功能秸秆及根茬综合利用系统的改进技术方案

本专利公开了一种自驱动移动式秸秆及根茬综合利用系统的改进，属于农业，能源动力机械领域。本专利属于系统层面方案，提供了一种联合处理农作物秸秆及根茬的有效方式。通过运用先进燃烧技术将秸秆燃烧，释放热能，加热斯特林发动机发电子系统中的工质，驱动活塞运动进而带动发电机发电，为系统内各动力机械提供电力，并清洁处理排放物。本系统能够实现秸秆及根茬综合利用系统的能耗自给自足，同时还能获得大量的生物质燃料，解决露天焚烧秸秆带来的诸多问题。本发明专利技术充分利用了我国丰富的农作物秸秆资源，提高农业资源利用效率的同时，对促进农村经济发展和农民增收、缓解能源危机、改善生态环境有着重要的地位和作用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于农业，能源动力机械领域。
技术介绍
随着我国经济的不断发展，能源的资源和供应问题越来越突出，影响着经济和社会的进一步发展，与此同时，严重的环境污染促使人们更加关注能源利用过程中产生的问题，在这样的背景下，生物质能源的利用得到了人们的重视，特别是我国作为一个农业大国，每年农作物产生的生物质秸秆及根茬的产量高达7亿吨，对其恰当的利用对缓解能源危机与环境污染具有重要的意义。目前秸秆及根茬的利用方式多种多样：秸秆及根茬粉碎还田；秸秆绞碎作为饲料；秸秆打捆装包运输作为原料；秸秆气化处理；秸秆手工艺品编制。以往在农村，秸秆基本作为农民的传统燃料，但随着农村经济的发展，农村基本采用石油液化气作为燃料,而且社会生产力的发展造成农村劳动力缺失，劳动成本逐年升高。由于秸秆体积蓬松，占用空间大，故运输成本大。尤其在广大农村地区，交通不发达，依靠人力担挑运输秸秆成为主要的运输方式，以至于在当今农村劳动力稀缺的大背景下，运输储存原始秸秆的代价太大，农民往往不愿意为此投入过多的人工和财力。另外秸秆手工艺品对技工的要求较高，而该类型的应用只占我国年秸秆产量中很少的一部分。同时随着社会分工细化，耕作和畜牧趋于分离，耕种的农民畜牧的需求较低，将秸秆回收用作畜牧的驱动力不强，且部分类型农作物秸秆不适用于畜牧。而对于秸秆粉碎还田，由于我国人均占有耕地少，复种指数高，倒茬间隔时间短，秸秆翻压量过大，加之秸秆碳氮比高，因而导致秸秆不易腐烂。与此同时还存在土壤水分不适，施氮肥不够，翻压质量不好以及病虫害等问题。焚烧可去除秸秆上沾留的病虫害虫卵，同时还能提供一定含量的钾肥，操作简便，另外还省去了运输带来的问题。综合结果就是秸秆就地露天焚烧现象严重，带来了严重的大气环境污染，影响道路交通安全和航空安全，引发火灾，破坏土壤结构，使得农田质量下降。虽然各级乡镇政府组织了大量的人力物力宣传秸秆燃烧的危害，同时严查防治燃烧秸秆，但效果有限。根本原因还是没有从根源帮助农民解决秸秆问题，秸秆反而成为了农民等弱势群体的负担。综上所述，如何人性化科学可持续利用秸秆，变堵为疏，从根本上解决秸秆露天焚烧问题，显得十分重要。
技术实现思路
本专利技术专利提出了一种以自驱动移动式多功能秸秆及根茬综合利用系统为基础的改进系统，其可以从本质上解决露天焚烧秸秆带来的问题，消除对大气环境的污染，同时可以通过充分利用产量丰富的秸秆，缓解能源危机。对比原始的自驱动移动式多功能秸秆及根茬综合利用系统，该改进系统的特点在于改进了系统中的发电子系统，采用斯特林发动机替代蒸汽汽轮机，带动发电机发电。改进的自驱动移动式多功能秸秆及根茬综合利用系统的工作对象是一切秸秆及根茬，技术方案如下：1.通过农用联合收割机收割成熟的谷物(联合收割机不属于本专利技术专利内容范畴)，但是要求农机操作者对收割的谷物保持较高的留茬，这样一方面能够降低联合收割机油耗，另一方面也保留了大量可用长度的秸秆及根茬。采用本综合利用系统对以上剩余秸秆及根茬进行处理(就目前标准的秸秆留茬高度，本系统仍然可以处理)。2.首先由采集除土绞碎子系统将秸秆及根茬拔起并除土(如振动除土)同时绞碎，然后按需决定用于燃烧和制粒的比例。3.物料烘干制粒燃烧子系统中包括烘干部分、燃烧部分、除尘部分，依次称之为烘干机、燃烧炉和除尘器。烘干机通入两股热空气：一股来自斯特林发动机发电子系统中的冷却后空气，该股空气流量很大，且较热；另一股空气来自本系统燃烧炉的排烟，该股热空气相对流量较少，但温度相比第一股空气更高。经过这两股热空气烘干，绞碎态的秸秆及根茬可燃性更高。若秸秆及根茬本身干度较高，则可以快速通过本子系统中的烘干机或者取消烘干机。经过烘干机之后的热空气和烟气要再经过除尘器才能排向大气环境，保证排烟达到国家的相应标准。经过烘干机之后的秸秆及根茬将被送入到燃烧炉进行燃烧。燃烧炉燃烧所消耗的空气也来自斯特林发动机发电子系统的冷凝后空气，该空气较热，能促进秸秆及根茬充分燃烧。4.燃烧炉燃烧之后的秸秆及根茬的排灰和除尘器收集到的灰尘将会被一并送入到旋耕子系统中，随着旋耕装置对土地进行旋耕的同时被埋入土壤，防止其飘散到大气中，可以有效杜绝大气污染。5.燃烧炉将烘干的秸秆及根茬燃烧释放的热量传递给斯特林发动机发电子系统中的工质，使活塞运转工作，然后通过传动装置带动发电机发电。而斯特林发动机发电子系统中需要冷却空气带走斯特林发动机冷却器中的热量，该部分冷却空气的气流量很大，起到冷却作用之后温度升高，一部分为燃烧炉燃烧提供氧气，一部分经过烘干机对烘干机内的秸秆及根茬进行烘干。6.斯特林发动机发电子系统发出的电能，通过蓄电及电力调度子系统向采集除土绞碎子系统、制粒子系统、物料烘干燃烧除尘子系统中的烘干机、旋耕子系统和驱动行走子系统进行分配。蓄电及电力调度子系统由蓄电池和电力调度器两部分组成。蓄电池的作用包括两方面：一方面为当斯特林发动机发电子系统发出的电能过剩时电力调度器将一部分电能储存在蓄电设备中；另一方面为当斯特林发动机发电子系统发出的电能无法满足电力机械装置的能耗时，电力调度器通过调用蓄电设备中的电能弥补电力不足，从而维持系统稳定工作和用电设备正常运行。7.制粒子系统将除去燃烧所用秸秆及根茬的剩余秸秆及根茬压制成高密度的块状物，获得生物质能燃料——秸秆颗粒，这样装车运输可以节省大量的运输成本。8.由蓄电及电力调度子系统输送电能驱动的驱动行走子系统，带动其余的各个子系统移动，实现移动作业。9.整个秸秆及根茬综合利用系统启动的时候，制粒子系统不工作，其余子系统由蓄电设备释放电能来驱动，对秸秆及根茬进行采挖并全部送去燃烧，待斯特林发动机发电子系统进入稳定工作状态，系统启动正式完成。通过以上改进的自驱动移动式多功能秸秆及根茬综合利用系统，可以科学充分地利用秸秆，缓解能源危机，降低污染，真正地将农民手上的秸秆由负担变为财富。下面结合附图，对本专利技术专利中的秸秆综合回收利用系统做进一步详细说明。附图说明图1为本专利技术专利中的一种自驱动移动式多功能秸秆及根茬综合利用系统的改进系统的系统框图。如图示，该系统由采集除土绞碎子系统，物料烘干燃烧除尘子系统，斯特林发动机发电子系统，蓄电及电力调度子系统，驱动行走子系统，制粒子系统，旋耕子系统构成。采集除土破碎子系统对田地里的秸秆及根茬进行采挖、除土并绞碎。物料烘干燃烧除尘子系统包括烘干机、燃烧炉和除尘器，其主要作用是对要送去燃烧的秸秆及根茬进行烘干并组织燃烧，同时对燃烧炉排烟进行烟气除尘处理，保证排放达标。斯特林发动机发电子系统吸收燃烧炉燃烧秸秆及根茬释放的热能，进而产出电能。蓄电及电力调度子系统由电力调度器和蓄电设备组成，其主要作用是接收斯特林发动机发电子系统发出的电能，同时结合内部蓄电设备智能调控电能的释放与存储。驱动行走子系统消耗电能，带动整个秸秆及根茬综合利用系统移动。制粒子系统消耗电能，将未送去燃烧的秸秆及根茬压缩制粒。旋耕子系统将土地进行翻耕，同时将来自除尘器的灰尘和燃烧炉的排灰埋入土壤。具体实施方式本专利技术在于提供了一种自驱动移动式多功能秸秆及根茬综合利用系统的改进系统方案，可适用于各种类型的秸秆及根茬。以小麦秸秆及根茬为例，依据我国现有的农作物产量水平以及联合收割机收割留茬高度要求，相关数据统计有小麦产量为3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自驱动移动式多功能秸秆及根茬综合利用系统的改进，其特征在于：系统以燃烧秸秆及根茬作为热源驱动斯特林发动机发电子系统发电，从而实现秸秆及根茬热能到电能的转变，以此为系统内相关的耗电子系统提供电能。

【技术特征摘要】
1.一种自驱动移动式多功能秸秆及根茬综合利用系统的改进，其特征在于：系统以燃烧秸秆及根茬作为热源驱动斯特林发动机发电子系统发电，从而实现秸秆及根茬热能到电能的转变，以此为系统内相关的耗电子系统提供电能。2.依据权利要求1所述的一种自驱动移动式多功能秸秆及根茬综合利用系统的改进，其特征在于：斯特林发动...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐国强，张翠珍，全永凯，袁玉斌，罗翔，翟骊景，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11