宋體，小二，加粗，單宋體，小二，加粗，單倍行距，數字和字母使用新羅馬字體宋體，小三，單倍行距數字和字母使用新羅馬字體宋體，小三，單倍行距數字和字母使用新羅馬字體多年來環能、節保、無污染是我們每個人所向往的。秸稈是我們生活當中不可缺少的一種農作物，隨著農業生產方式和農民生活方式的較大變化，秸稈利用量不斷下降，秸稈污染逐漸成為農業生產污染的主要問題之一，特別是每年夏收季節的小麥秸稈露天焚燒，給城鄉生產及居民生活帶來嚴重影響。那對于秸稈的焚燒怎么保證它的環保和無污染。通過我們所發明的一種秸稈焚燒機可以實現這種環保。這種體系由脫水、烘干、焚燒、吸附四部分組成。主要結構有水箱、逐稿器、捆燒爐和活性炭。先用水箱清洗過之后用擠壓裝置脫水。然后利用逐稿器的抖松、傳遞運動和下部網狀的特性使散料能夠充分干燥。再經過捆燒爐的焚燒，最后再用活性炭吸附有毒氣體和飛灰收集系統實現環保無污染。用偏心輪連桿機構驅動其運動，下方分三個風箱，熱風同時進入，均勻干燥。電機和熱源固定在底板上，底板下方安裝四個輪子，方便秸稈干燥機的整體移動。關鍵詞：秸稈，脫水，逐稿器，機構，分離。AbstractAllofushavelongedforenergyconservationandpollution-freeenvironment.Strawmakesusindispensableinthelifeofacrop,thatstrawburninghowtoensureitsenvironmentalprotectionandnopollution.Thisenvironmentalprotectioncanbeachievedthroughastrawincineratorinventedbyus.Thissystemconsistsoffourparts:dehydration,drying,incinerationandadsorption.Themainstructuresarewatertank,draft-by-draft,bundlefurnaceandactivatedcarbon.Washedwithawatertankandthendehydratedwithanextruder.Thentheloosematerialcanbefullydriedbyusingthepropertiesofshaking,movingandmeshing.Aftertheburningofthefurnace,theactivatedcarbonwasadsorbedGasgasandflyashcollectionsystemtoachieveenvironmentalprotectionandnopollution.Driveitsmotionwitheccentricwheelconnectingrodmechanism,belowdivideintothreebellows,hotairentersatthesametime,evendry.Themotorandheatsourcearefixedonthebottomplate,andfourwheelsareinstalledunderthebottomplatetofacilitatetheoverallmovementofthestrawdryerKeyworks:Straw,Dehydration,Manuscript-by-drafter,Mechanism,Separation.目錄1緒論..............................................................12設計要求..........................................................13系統結構..........................................................14設計方案..........................................................25系統的設計與建模..................................................65.1秸稈的清洗....................................................65.2脫水烘干的設計................................................85.2.1擠壓脫水成形方法與基本結構................................85.2.2自動擠壓脫水過程..........................................85.3秸稈干燥機設計................................................95.4焚燒爐的設計.................................................135.5活性炭性吸附裝置的設計.......................................145.6飛灰收集系統的設計...........................................175.6.1收集裝置組成及其原理.....................................175.6.2設備密封性問題...........................................185.6.3收集桶設計...............................................186總結.............................................................197參考文獻.........................................................208致謝.............................................................211緒論秸稈中含有大量的氮、磷、鉀、碳氫元素及有機硫等。剛收割的麥稈未干透，濕麥稈不完全燒燒時產生的大量氮氧化物、二氧化硫、碳氫化合物及煙塵（懸浮微粒）飄浮在空氣中，此外，氮氧化物和碳氫化合物在陽光下又有可能產生二次污染物臭氧等，再次污染環境空氣。大量焚燒秸稈對于增加大氣中的溫室氣體，促進溫室效應的形成有一定作用；同時，一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等又均為有害氣體，對人畜和植物生長不利；煙塵增加了大氣的化學反應，又能作為載體將污染物輸送到人體的呼吸器官，甚至進入人的肺臟沉積，嚴重危害人體健康。我國是農業大國，秸稈利用率不足90%，部分秸稈通過焚燒處理，每到夏秋收獲之際,濃煙滾滾,這種處理方式不僅浪費了寶貴的自然資源,同時污染環境,也造成了事故多發,對高速公路、鐵路的交通安全及民航航班的起降安全等構成了極大威脅,并對人類健康和安全造成了嚴重危害,已成為一大社會問題。為防治秸稈焚燒造成的空氣污染，我國秸稈禁燒制度已存在數十年，但仍屢禁不止。在秸稈污染治理的問題上，不妨從環境外部性理論出發，為秸稈污染治理探索經濟激勵的新出路，實現秸稈治理從傳統禁燒理念向綜合利用秸稈理念的過渡，疏堵結合，齊抓共管。本系統采用的是自己設計出的一種脫水、烘干、焚燒以及活性炭吸附分離有毒氣體的一體化設計。相較于傳統的秸稈焚燒更全面具體，使秸稈體內的污染物全部分離出來，實現真正的無污染。2設計要求系統的具體設計要求為：秸稈首先經過時間水溫已經控制好的水箱清洗。水洗完之后分級離心脫水和逐稿器烘干。經過打捆機進入焚燒爐焚燒。活性炭噴射吸附和飛灰收集系統。每小時烘干0.5t，鍋爐出力1t。3系統結構14設計方案這個系統是自己設計出來的一個系統，沒有固定的參考圖。系統里的結構都是生活中能用得到得。這個系統一開始是噴淋水洗裝置，此裝置是一個水箱連接傳送帶還有一個淋浴噴頭讓秸稈能全面沖洗之后經過傳送帶輸送出去。在我們平常人工清洗秸稈是比較麻煩而且費力的。大致沖洗干凈后通過傳送帶輸送出去。然后是脫水結構。脫水之后就是烘干結構這個結構是逐稿器烘干。逐稿器是傳統式聯合收割機重要組成部分，承擔著秸稈的傳送和顆粒篩選的重擔。根據其設計要求，可以利用傳統式聯合收割機的逐稿器部件作為主運動機構。逐稿器在傳送秸稈運動時有明顯抖松的作用，使秸稈之間留有孔隙，便于秸稈的充分接觸熱空氣，充分達到干燥的目的。熱風可以通過逐稿器下方的網狀結構進入秸稈內部進行干燥。用電機帶動偏心輪作旋轉運動，直接帶動偏心輪與逐稿器之間的連桿運動，器運動狀態分為水平方向的往復運動和豎直方向上的往復運動，其豎直方向的位移大于要大于水平方向的位移，合運動表現為與水平面成小于90°的夾角。連桿直接驅動逐稿器一端，傳遞相同運動，逐稿器的另一端與上連桿相連，限定在底盤支撐柱上，在外力的作用下，上連桿被迫作擺動運動，以達到逐稿器整體預期運動方式，向秸稈傳遞運動和抖松秸稈。以逐稿器為主體的秸稈干燥機結構設計圖如4.1圖所示。烘干之后就是焚燒結構。此部分是讓經過烘干的秸稈進入焚燒爐焚燒。接下來是活性炭吸附裝置和飛灰收集系統。5系統的設計和建模5.1秸稈的清洗5.1.1水槽的設計對于秸稈的清洗，選擇淋洗。淋洗裝置有噴淋管、噴淋頭和噴淋罩。整體裝置圖如下圖1.1所示。水槽的控制方案必須滿足水槽試驗的需要，水槽試驗時，所需流量要在很大范圍內可控。當我們采用口徑為500mm的電磁流量計，同時使用變頻器對水泵的流量進行控制，還必須考慮到小流量、低轉速時的控制方法。因流量計存在測量下限，在管道內流速低于0.3m/s時，誤差加大。所以需要增加一條小口徑的旁路通道，在小流量時換用小口徑的流量計控制。根據常用試驗流量，旁路通道口徑選為200mm。還要考慮水槽使用中水面出現泡沫的清理和水槽底部污垢的定期清洗；考慮水槽的使用成本和安裝檢修。噴淋管、噴淋頭和噴淋罩的裝置圖如圖1.2。圖1.25.1.2水的加熱清洗過程中水的加熱和恒溫是一大難題。隨著時代的發展，現有空氣能熱水器的出現。空氣能熱水器其本質是一種高效集熱并轉移熱量的裝置，由壓縮機，空氣換熱器，水換熱器，膨脹閥和風機等部件組成，它運用逆卡諾循環原理，通過壓縮機做功，使工質產生物理相變(氣態液態氣態)利用這一往復循環相變過程不斷吸熱和放熱，使冷水逐步升溫，制取的熱水通過水循環系統送至用戶。熱水系統，主要包括熱管（PV-LHP）和熱泵2個環路。PV-LHP環路主要由PV-T集熱/蒸發器和垂直螺旋管沉浸式冷凝器組成，水箱容積為150L。熱泵環路中蒸發器采用無玻璃蓋板平直翅片平板式太陽能集熱器，冷凝器與熱管環路共用；壓縮機采用滾動轉子式。開啟閥門1和2，關閉閥門3和4，系統在PV-LHP模式下運行，PV/T集熱/蒸發器吸熱管中液態工質吸收太陽熱能并蒸發為汽態工質，汽態工質沿蒸汽上升管到達冷凝器，在冷凝器內冷凝液化將熱量傳給水箱中的冷卻水，液態工質在重力作用下，沿凝液下降管回到PV/T集熱/蒸發器，完成一次循環。同時，集熱/蒸發器表面間隔鋪設的光伏板接收一部分短波輻射轉化為電能。關閉閥門1和2，開啟閥門3和4，系統則以熱泵模式運行。熱管/熱泵熱水系統原理圖5.1.3水的恒溫本裝置是以單片機控制為核心，以及裝置硬件結構的創新設計。根據用戶設定的溫度，測量熱水出水口水的溫度，通過單片機的輸出信號，調整冷、熱水的進水口水流量，使得最終出水溫度在氣壓和冷、熱水溫度發生變化時能保持基本恒定的溫度。為使水溫和水壓變化時保持輸出水的恒溫恒壓，系統控制冷水與熱水的流量，溫度傳感器把信號傳遞給外部控制系統的單片機，通過單片機對電動流量調節閥控制，調節兩個同步電機正反轉，改變節流面積，在較短的時間內實現控制水流量的功能，最終在裝置中充分混合，以得到恒溫水。單片機發送的電信號是依據溫度傳感器感應溫度與用戶設定的溫度進行比較，進行判斷后，根據程序輸出的。為便于使用，系統還可以提示用戶溫度是否可用功能。考慮到電磁閥通過不斷改變通電時間，不容易控制，而且長時間關斷會大大降低電磁閥的壽命，所以我們采用電動流量調節閥，通過改變節流面積，改變冷、熱水流量，調節溫度。為使水箱中的水能夠準確的達到理想中的溫度，我們需要溫度傳感器來感應水箱中的水溫，所以在水箱出水管口上方3～5cm處，設置溫度傳感器采集溫度信號，再通過單片機控制冷水和熱水的流量，使水箱中的水達到恒溫。在水箱的左上方設有通氣孔，由電動開關控制，其作用為平衡水箱內的氣壓，防止在調節水溫時，水箱內氣壓過大，將水在蓮蓬頭壓出。系統結構如圖。5.1.4超聲波的清洗利用沉浸塊式換能器將超音頻電信號轉換成高頻機械振動傳入到清洗液中，清洗液體在強烈的超聲波作用下，液體分子受壓或受拉，形成許多微小的空洞(空穴)，即“空化效應”。由于空穴的內、外壓力相差懸殊，導致空洞在破裂瞬間具有強大的沖擊力，當被清洗的電路板表面、內腔、狹縫、小孔、盲孔等受到這個沖擊力時，黏附在其中的各類油污、灰塵等污物就剝落下來。超聲波除了其本身具有能量外，同時還具有攪拌作用，清洗液在攪拌作用力的作用下，新鮮清洗液不斷作用于污垢使其加速溶解，從而達到清洗污物的目的。超聲波發生器實物圖以及清洗籃和清洗架的裝置圖如下。5.2脫水、烘干的設計5.2.1脫水成型方法目前，對于秸稈的脫水有好多種方式。可采用風刀干燥脫水結構。干燥結構如圖5.1。為了在清潔裝置內保證順利安裝和使用，初步確定風刀的長度為400mm，兩端各一個長度40mm、直徑10mm的螺栓用于固定外，風刀主體結構的長度為410mm。主體結構是由3mm厚的6061鋁合金沖壓而成，另風刀兩側面各設置有3個3mm厚的折彎板用于加強固定。由于風刀的整體結構比較長，為保證出風口的風速均衡穩定，考慮將經高壓旋渦風機加壓的空氣進行分流處理，即將風機的流量由3個等直徑的進風口引入風刀內。為進一步提高出口風速，優化吹風干燥效果，將風刀截面設計成兩階收縮，不僅可以減少無意義的渦旋，進口的壓縮空氣經過2次結構收縮后風速和能量會進一步提高。最后，經過2次收縮的壓縮氣體由極其狹窄的風刀出口流出，速度得到進一步提高，由最初的空氣變成了方向一致、速度穩定的高速氣體流。風刀裝置和風刀罩如圖5.2。圖5.1圖5.25.2.2齒輪軸的設計齒輪軸是連接動力的和核心，齒輪軸在機械設備中發揮著非常重要的作用。齒輪軸在材料選擇上選擇45鋼，因為其不需要承擔傳動作用，可以不進行熱處理45鋼的性能可以達到要求。齒輪軸的三維模型如圖5.3.5.35.3秸稈干燥機設計逐稿器是傳統式聯合收割機重要組成部分，承擔著秸稈的傳送和顆粒篩選的重擔。根據其設計要求，可以利用傳統式聯合收割機的逐稿器部件作為主運動機構。逐稿器在傳送秸稈運動時有明顯抖松的作用，使秸稈之間留有孔隙，便于秸稈的充分接觸熱空氣，充分達到干燥的目的。熱風可以通過逐稿器下方的網狀結構進入秸稈內部進行干燥。用電機帶動偏心輪作旋轉運動，直接帶動偏心輪與逐稿器之間的連桿運動，器運動狀態分為水平方向的往復運動和豎直方向上的往復運動，其豎直方向的位移大于要大于水平方向的位移，合運動表現為與水平面成小于108°的夾角。連桿直接驅動逐稿器一端，傳遞相同運動，逐稿器的另一端與上連桿相連，限定在底盤支撐柱上，在外力的作用下，上連桿被迫作擺動運動，以達到逐稿器整體預期運動方式，向秸稈傳遞運動和抖松秸稈。查閱網絡文獻散料秸稈的密度ρ=35kg/m3，9V=m由設計目標可知m=500kg,根據公式（1）可知裝秸稈的內部體積V=14.3m3，逐稿器的長度設計為2.5m，裝秸稈時占用的理論寬度為1.5m，箱蓋內頂與逐稿器的上面距離為1.4m。秸稈干燥面積B=2.5m*1.5m，即B=3m2。以小麥秸稈為例，干秸稈含水量為M113.5%，干燥時秸稈含水量M2E=P*T=P（4）P1T為干燥時間,P1烘干段物料的凈重，e為物料厚度，參考文獻可得干燥沒時間為30min鍵面一般的有2至4個階梯，階面多，落差容易大，對秸稈抖松能力也很強，階面長度多為400至700mm，落差高度120mm左右。通過查閱一些資料，了解到國內常見出幾種聯合收割機各階梯的鍵面傾角，如表1所示。表1鍵面傾角分布聯合收割機型號CK-3CK-4ZKB-5GT-4.9B克拉斯鍵簧階梯鍵面傾角A1A2A3A43012155.751317.517.571317.517.5712171710111610表1逐稿器工作時，是通過拋扔和抖松進行傳送秸稈和分離秸稈上的顆粒的。器拋扔過程是及其重要的，能否實現拋扔主要取決于鍵式逐稿器的結構參數和運動參數的選擇。所以逐稿器結的參數選擇十分重要。選擇不同參數的逐稿器會導致秸稈在其上面作不同的運動狀態。如果選擇的參數不合適，秸稈在被拋離出鍵面后會保持原地不動的位置；如果選擇的參數合適，秸稈被拋出脫離鍵面后，在空中做拋體運動，并沿著鍵面向后傳送，直到脫離機體。圖5.4秸稈拋離方向設在鍵面上一點處有一質量m的脫出物質點隨著鍵面一起運動，作用在該脫出物上的力有：重力mg、鍵面法向反力N、離心力mrω2和摩擦力F，β為鍵面水平傾斜角。以曲柄和圖5.4秸稈拋離方向N=mgcosβ-如果脫離物脫離鍵面，就會有N=0，此時脫離物背離鍵面的曲柄轉角為ωt。于是就有：sinwt=gcosβ由公式（5）與（6）可知，ωt的大少受逐稿器結構參數r、β、運動參數ω多種因素影響，而ωt大小又影響秸稈的拋離方向，因此為了使秸稈正確在逐稿器上傳送，必須通過改變β或者曲柄轉角將其設計的更加合理些。為了使秸稈脫離鍵面時能夠一直向后運動，，即拋離后不會再落到原點，秸稈拋離時，其速度方向V與水平方向夾角b應小于90°，如圖5.1所示。由圖可知:b=90°-(wt-所以秸稈拋離向后的極限條件是：b=90°,wt=a（811（9）結合公式（7），公式（8），公式（9）和表3.1中的參數關系對逐稿器的階面與水平面的夾角進行計算，選擇合適的角度。用1：5的比例通過使用Solidworks對逐稿器進行三維建模，首先以前視基準面建立草圖，總長度為600mm，進料口（左端）的高度為41.10mm，出料口（右端）高度為60.10mm。然后完成草圖。在完成所有的設計之后，然后進行裝配，裝配圖如5.6所示5.65.4焚燒爐的設計秸稈直燃技術以生物質為燃料，燃燒設備根據生物質的特性設計，輔助配套的生物質儲存預處理及給料設備，實現大規模生物質燃燒轉化利用，是生物質能利用的重要方式之一。隨著相關技術的不斷革新，生物質直燃的熱能效率已達30%左右，與煤炭接近。農作物秸稈屬于高堿生物質燃料，設計中應注意以下兩點：（1）保證秸稈燃盡及低熔點灰渣排出，避免出現生物質灰渣熔融以及無機雜質對爐膛、受熱面的腐蝕問題。（2）秸稈燃燒時會產生大量煙氣，直接排放到大氣中容易造成空氣污染，需過濾后排放。同時燃燒爐的密封性要好，防止未經處理的煙氣排放出去。（3）爐渣熱灼率控制模塊通過檢測燃燒盡垃圾料層厚度，以及運行人員觀察火焰監視畫面，調整進入爐內的空氣流量。工作原理：將烘干后的秸稈投入投料口后，被儲存箱的旋轉裝置推至活動開口處，自動落入旋轉喂料器；通過有水冷卻裝置保護的旋轉喂料器推送至燃燒室進行燃燒，燃燒后散落或者未燃盡的秸稈通過鼓風機吹起，在燃燒室內繼續燃燒；燃燒后的碳木灰逐漸堆積于燃燒室底部，通過清灰翻板清出，混入水中，進行還田處理；1號鼓風機吹入的空氣經燃燒室的爐火加熱換熱后，溫度上升；2號鼓風機吹入的空氣在幫助秸稈充分燃燒的同時，將未完全燃燒的秸稈吹起，在燃燒室內充分燃燒。秸稈燃燒所產生的煙氣通過上方煙道進入布袋除塵裝置，在負壓氣流的作用下從分離器的入口進入除塵體；通過高溫濾袋后，粉塵根據脈沖除塵原理從氣流中分離出來，落入分離器下部的灰斗中，干凈氣體進入凈氣室后被排出。根據熱力學原理，燃燒室應滿足以下要求：（1）使燃料充分燃燒，其化學能完全轉化為熱能；（2）保溫，減少散熱；（3）增加攔火裝置，引導煙氣走向，延長煙氣滯留時間。受運載工具所限，在換熱風量充分滿足烘干所需熱風的前提下，燃燒室容積不宜過大。在預處理秸稈能力500kg/h、連續進料8.5kg/min、秸稈比重約10kg/m*3的情況下，再根據燃燒室容積應該在燃燒介質容積3倍以上的要求，確定燃燒室的容積。熱風系統主要將冷空氣吹入換熱裝置進行加熱。換熱裝置埋在爐膛的攔火裝置內，其需要將熱空氣輸送到烘干倉內，因此要有一定的風量與風壓。干燥介質的體積流量為：V=μmda，式中：mda為干燥物水分需要的干燥介質的質量流量，kg/h；μ為干燥介質進入干燥室的濕比，m*3/kg。秸稈在燃燒的同時加熱熱風管，熱風通過軸向的熱風管吹向烘干倉，起加熱和排濕的作用。5.5活性炭吸附裝置的設計活性炭的碘吸附值按GB/T12496.8—1999《木質活性炭試驗方法碘吸附值的測定》中有關規定進行測量。BET比表面積和孔徑分布采用氮氣吸附-脫附分析方法測定，表面官能團采用FT-IR分析。前期研究結果表明〔6〕，秸稈-污泥基活性炭的最佳制備條件：活化溫度為670℃，水稻秸稈、污泥質量比為1∶2，活化時間為60min，液固比為1.5，該條件下制備的秸稈-污泥基活性炭碘吸附值為833mg/g，接近活性炭國家一級標準碘吸附值。基于課題組自主研發的中小城鎮生活垃圾雙解處理技術，生活垃圾雙解主爐由干燥室、熱解氣化室、富氧燃燒室組成，其對應的溫度場分別為100~150℃、400~700℃、高于850℃。同時，外排煙氣溫度可達到400~500℃，可利用生活垃圾雙解過程主爐的溫度場和高溫煙氣對污泥進行干燥、炭化。設計了1套中小城鎮市政污泥-水稻秸稈制備活性炭的一體化裝置。5.6.收集裝置組成及其原理灰塵收集裝置擬放置在兩個除塵器中間，由兩個螺旋輸送機分別從兩側取灰，將其運送到位于中間的料斗里面，在經過攪拌架帶動以及自重的影響下落到料斗底部，經螺桿填充機構使其填充到裝灰桶里面。除塵器底部和螺旋輸送機相接口的位置均采用推桿平板閘門連接，在鍋爐燃燒使用時，閥門保持關閉狀態，當灰塵堆積到一定程度或者其他原因需要清灰時，將閥門打開，灰塵會經閥口下落到螺旋輸送機。料斗延伸出的下料口位置安置一個蝶閥，在螺旋桿運動時打開，填充運動中斷或結束時關閉，防止泄露灰塵。工業鍋爐除塵設備一般由兩部分組成，聯合除塵。第一部分是一級除塵設備，通常采用旋風除塵器或者陶瓷多管除塵器，大多用來去除5μm以上的粒子，除塵效率可達到90%，此部分灰塵稱為一級灰塵；第二部分是二級除塵設備，通常采用布袋除塵器，可用來除去3μm以上的粒子，除塵效率可達到99%以上，此部分灰塵稱為二級灰塵。除塵設備的技術已相當成熟，應用也及其廣泛，在此論文中不做過多敘述，本設計也是主要針對于后續的取灰，裝灰。灰塵收集裝置擬放置在兩個除塵器中間，由兩個螺旋輸送機分別從兩側取灰，將其運送到位于中間的料斗里面，在經過攪拌架帶動以及自重的影響下落到料斗底部，經螺桿填充機構使其填充到裝灰桶里面。除塵器底部和螺旋輸送機相接