關于農作物秸稈沼氣池出料及其機械的研發摘要：本文通過先探討沼氣池中沼渣出料的特征和沼渣出料所存在的問題，討論了沼氣出料機械秸稈出料車和抓吸料一體車的設計思路及其帶來的工作效率的提高。關鍵詞：秸稈，沼氣池出料，機械abstract: this paper discusses the digester first to produce the material and the characters of the material to produce some existing problems and discusses the methane gas discharge machine-straw furnaces and catch the absorb charge one car design thinking, and bring the work efficiency.keywords: straw, methane and discharging, machinery中圖分類號：s216.4文獻標識碼：a 文章編號：引言在現代化農業中，秸稈的運用是其中的一個極其重要的組成部分，在農作物的秸稈中，存有農作物近一半的能量，秸稈中具有非常高的有機物和氮磷鉀含量，是肥料的有效來源。我國的耕地面積豐富，地理氣候從熱帶到寒帶，農用地地域分布極為遼闊，農作物主要為多熟生產方式。農作物秸稈數量大、種類多、分布廣，每年農業生產所產生的秸稈共有約8億噸之多，其中約7億噸可以收集。其中，稻草、玉米、麥草是秸稈的主要來源，其次為甘薯蔓、油菜秸和高粱秸等。而現狀是約2億噸秸稈被焚燒，這是一筆可觀的自然資源，在秸稈的利用中最主要是要將氮磷鉀和生物質微量元素還于農業土地。而這些優點是人造的化肥無法比擬的，是減緩農耕地的貧脊化的重要措施。秸稈處理是一個世界性的難題。我國現階段的秸稈的利用水平較低，農民無法積極有效地參與秸稈的利用工作中，出現了大量的秸稈積壓閑置的狀況，并且大量的秸稈被燃燒，造成了巨大的環境污染的同時，也浪費了許多可利用的資源。而處理這些問題的最為有效的方式就是秸稈的沼氣化處理。沼氣可將秸稈中的固碳能量釋放出來供日常使用，秸稈通過沼氣的發酵能量利用率比燃燒高出20%-90%，沼氣殘渣是一種天然無公害的有機肥料，秸稈沼渣中所保留的氮、磷、鉀等有機物含量極高。在增強能源物質利用和改善環境方面，農作物秸稈的沼氣利用方式同其它方式相比較，有著更高的優越性。一、秸稈沼氣池中的沼渣特點以及沼氣池存在的出料問題秸稈沼化處理后，一些難以分解的物質會變成沼渣殘留在沼氣池內。沼渣的增加會使沼氣池有效容積減少，影響產氣量，所以沼氣池使用中需要定期進行序批換料( 每次出料30%) 或大清池換料，以保證沼氣池的產氣效率，滿足沼氣的實際使用要求。秸稈中主要成分為纖維素、半纖維素、木質素，沼化發酵過程中難以徹底分解，會有大量的殘留，雖然可使用預切斷粉碎工藝，但秸稈發酵后殘留的沼渣中短的纖維仍會聚積纏繞結塊，且這一工藝增加了工序和秸稈沼氣的成本，使秸稈粉碎中產生大量粉塵，不受農戶的歡迎。畜禽糞便沼氣池所用的抽吸式出料車的結構及工作原理9不適用于秸稈沼渣的出料，出料操作中很容易出現堵塞現象，尤其是放料時沉淀的纖維沼渣難以放出，雖然將放料口改在罐體的底端，加大放料口管尺寸，也難以解決所有問題，無法適應秸稈沼氣池的出換料工作需要。二、秸稈沼氣池出料車的研發需求根據秸稈沼氣池沼渣不易收集這一特點，對沼氣池的秸稈換料應采用抓取的方式進行，這種方式無需秸稈的切斷和碾碎，可以簡化秸稈沼氣的生產工藝流程，減少粉塵污染，降低秸稈沼氣的生產成本。針對這一思路，利用自主授權專利旋轉式抓斗、金屬網組合高壓油管纜繩等技術，采用抓取的工作方式進行農村戶用秸稈沼氣池清秸稈出料車的研發。在研制前應了解秸稈沼氣池的位置設置，農村戶用沼氣池多設置在農戶的庭院后、洼地等交通不便處，沼氣池體積一般在6-12m³，其每次出渣工作量不大，秸稈出料車的體積及工作幅度都不需要設計得太大，但對秸稈出料車的機動靈活性要求較高，秸稈出料車需適應在不同地況的工作環境。目前我國的農村經濟還不發達，農民的經濟承受力還不高，因此秸稈出料車的價格定位不能太高，且要考慮使用人群的特殊性。為此，秸稈出料車的結構要做到簡潔實用，功能要齊全，操作要易于掌握，安全可靠性要高，以保證能在廣大農村得到推廣使用。三、秸稈出料車的工作原理和方式1.秸稈出料車的旋轉情況根據上文對于秸稈沼氣池的基本情況分析，秸稈出料車的動力基本設定為手扶拖拉機、小四輪拖拉機等農用車輛，以拖車箱為主要載體。在拖車箱底盤上設置旋轉底盤，在旋轉底盤座上設置液壓馬達。液壓馬達通過雙聯變速齒輪驅動旋轉底盤的滾動體轉動，實現出料機械部分的旋轉操作。在底盤上設置一可上下轉動的主動臂，通過兩只油缸控制其轉動; 在主動臂上端再設置一可上下轉動的副轉動臂，通過一只油缸控制其轉動，主動臂和副轉動臂的轉動實現出料機械的變幅操作; 通過旋轉與變幅配合; 實現出料抓斗對沼氣池出料口和運輸車輛的定位。由于拖車箱以兩輪及拖掛點為支撐，無法滿足秸稈出料車出料工作時對平穩性的要求，因此在拖車箱的四角設置了4 個可調節的剛性支撐腿。秸稈出料車到達工作場地開始工作前，先抽出4 根支撐腿，轉動調節絲杠，使4根支撐腿著地形成支撐，同時調整到場拖車箱底盤至水平狀態，保證秸稈出料車工作時對平穩性的要求。2.秸稈出料車工作中的抓握和升降對于秸稈出料車抓握和升降動作的設計，是在秸稈出料車的主轉動臂上設置一個控制抓斗升降的油缸，通過抓斗升降油缸活塞桿的伸長或縮短以及牽引抓斗升降鋼絲繩伸長或縮短，以實現抓斗的升降操作。抓斗升降鋼絲繩一端固定在主動臂上端，然后鋼絲繩繞過固定在升降油缸活塞桿頂端的定滑輪、固定在主動臂上的定滑輪、固定在副轉動臂頂端的定滑輪，最后鋼絲固定在抓斗的吊環上。活塞桿的往復運動使鋼絲繩伸長、縮短，實現抓斗上升或下降任務。抓斗的開合抓取和放卸秸稈沼渣的動作通過設置在抓斗上端的開合油缸的活塞桿推動抓斗架上的連桿機構實現。通過以上旋轉、變幅、升降和開合等各機械部分的功能組合，最終實現了可升降、轉動的秸稈沼渣出料工作。秸稈出料車全套機械的操作全部通過液壓動力來實現，以適應秸稈沼氣池實際進出料工作環境的需要。3.秸稈出料車的液壓工作方式由于沼氣池所坐落的位置原因，秸稈出料車無法利用電力等固定動力源，因此其各項操作的動力要靠動力車提供。液壓系統是本機械實現秸稈沼渣出料功能的主要動力源提供部分，其工作原理為: 以動力車的發動機為動力源，發動機動力傳至離合器，由離合器控制，經過操作撥叉分離或結合動力控制齒輪泵工作; 齒輪泵工作產生液壓油產生液壓動力，液壓油由多路閥進行操作控制，分別驅動液壓馬達和各油缸工作。通過三位四通換向節流閥控制液壓馬達的轉向，實現轉盤的左右兩個方向轉動。轉盤通過自鎖油缸達到固定的目的，轉動時液壓油通過單向閥打開自鎖油缸，以利轉動操作。變幅油缸和升縮油缸、抓斗升降油缸、抓斗開閉油缸都是通過各三位四通換向節流閥控制其驅動工作方向的。四、抓吸料一體車的設計目前我國農村秸稈沼氣的生產的方式是通過秸稈與糞便的混合使用進行生產，因此其沼渣中既有纖維質沼渣，又有顆粒類沼渣。基于目前我國農村戶用秸稈沼氣池沼渣的特點，秸稈沼渣的出料應分步進行，即先進行纖維質沼渣的出料清理，再進行顆粒類沼渣及沼液的出料清理。由于混合使用的特點，在抓吸料一體車的設計時將禽畜糞便類沼氣池出料用沼液清渣出料車和秸稈沼氣用沼氣池清秸稈出料車兩項技術進行嫁接。先用抓取的方法清除秸稈沼氣池中纖維質沼渣，再用抽吸的方法清除剩余的沼液、沼渣。為防止殘余纖維質沼渣的影響，將吸排口設置于罐體的下端，同時增大其尺寸，以防止堵塞現象的產生。五、結論對于農作物秸稈沼氣化的利用，是當今農業發展和環境保護的重要要求，為此所設計的沼氣池清秸桿出料車可以實現全機械化清除池中長短秸稈。這一項目成功解決了農村戶用秸稈沼氣池的出料難題，極大地推進了農村戶用秸稈沼氣池的推廣進程，為農業循環經濟建做出了極大的貢獻。但隨著農村土地使用的規模化、集中化，農村居住格局也將產生重大變化，而農村戶用秸稈沼氣池也將向大中型秸稈沼氣池轉型。對于大中型秸稈沼氣池，由于其池體面積大、深度深，本機械工作范圍及工作效率都難以適應其要求。從目前大中型秸稈沼氣池試點使用情況看，現試點中的大型秸稈沼氣池的出料主要使用工程挖掘機械完成這一作業，但其使用費用太高，且操作中容易損壞沼氣池池壁，針對大中型秸稈沼氣池的出換料機械有待開