機(jī)采棉預(yù)處理系統(tǒng)應(yīng)用分析

■ 李孝華鄭小梅

〔1鄭州棉麻工程技術(shù)設(shè)計(jì)研究所，河南 鄭州 450004〕

〔2鄭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 450121〕

機(jī)采棉預(yù)處理系統(tǒng)應(yīng)用分析

■ 李孝華1鄭小梅2

〔1鄭州棉麻工程技術(shù)設(shè)計(jì)研究所，河南 鄭州 450004〕

〔2鄭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 450121〕

近年來(lái)，我國(guó)棉花種植面積呈逐年上升趨勢(shì)，其中機(jī)采棉發(fā)展迅速。2009年新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)機(jī)采棉種植面積28萬(wàn)hm2（420萬(wàn)畝），采棉機(jī)保有量已達(dá)607臺(tái)，完成機(jī)采面積11.57萬(wàn)hm2（173.5萬(wàn)畝）（不含復(fù)采面積）。機(jī)采棉的適宜采摘周期短，每天的收獲量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了現(xiàn)有機(jī)采棉生產(chǎn)線的即時(shí)加工能力?；爻甭瘦^高的機(jī)采棉經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)兩個(gè)月的堆放，會(huì)不同程度地出現(xiàn)發(fā)黃變質(zhì)現(xiàn)象，造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)。若全部新建機(jī)采棉生產(chǎn)線滿足即時(shí)加工需要，不僅投資較大，而且開工時(shí)間短、回收周期較長(zhǎng)，造成車間、場(chǎng)地閑置。同時(shí)，現(xiàn)有的手摘棉生產(chǎn)線部分被閑置，浪費(fèi)加工資源。

根據(jù)機(jī)采籽棉的特性，鄭州棉麻工程技術(shù)設(shè)計(jì)研究所設(shè)計(jì)了適合中國(guó)國(guó)情的機(jī)采棉預(yù)處理工藝，合理選配主要工藝設(shè)備，建立機(jī)采棉預(yù)處理工藝系統(tǒng)并通過(guò)生產(chǎn)性試驗(yàn)考核，分別在新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)121團(tuán)、125團(tuán)、148團(tuán)等單位推廣應(yīng)用，反響良好。

1 機(jī)采棉加工預(yù)處理工藝設(shè)計(jì)

1.1 機(jī)采棉預(yù)處理工作原理

大量生產(chǎn)試驗(yàn)表明，回潮率高低直接決定著機(jī)采棉的安全儲(chǔ)存周期，而機(jī)采棉中的總雜質(zhì)數(shù)量直接關(guān)系到棉花的總含水量。盡管使用了化學(xué)脫葉劑在一定程度上降低了機(jī)械收獲棉中的綠葉性雜質(zhì)含量，但收獲的籽棉中仍裹夾有比手摘棉含量要高得多的綠色植物成分的雜質(zhì)。不管是干的或是濕的雜質(zhì)，其回潮率一般都比籽棉大。一旦這些雜質(zhì)和籽棉混和在一起，它們的回潮率就會(huì)逐步趨于平衡，其結(jié)果可能導(dǎo)致籽棉回潮率猛增，這樣的籽棉既不適合堆放存儲(chǔ)又不能正常地付軋。籽棉具有較大吸濕性，未成垛堆放的籽棉從空氣中和地里不斷吸收水分，這對(duì)保持棉纖維本身所固有的自然特性以及棉籽的自然品質(zhì)極為不利。特別是在籽棉處于蓬松狀態(tài)和壓縮不緊的情況下，籽棉吸濕更容易。

機(jī)采棉預(yù)處理系統(tǒng)先將機(jī)采籽棉吸入籽棉烘干塔后再進(jìn)行清理，烘干后的機(jī)采籽棉按照先清大雜再清小雜的原則，經(jīng)過(guò)籽棉清鈴機(jī)和回收式籽棉清理機(jī)兩道清理即可達(dá)到手摘棉類似的回潮率和含雜率。該工藝將烘干和清理統(tǒng)一起來(lái)，達(dá)到安全存貯的要求，解決多年來(lái)機(jī)采棉不易堆垛、貯存難、易變質(zhì)的問(wèn)題。

1.2 機(jī)采棉預(yù)處理工藝流程

機(jī)采棉加預(yù)處理工藝流程是：機(jī)采籽棉→籽棉分離器→籽棉控制箱→擱板式烘干機(jī)組→提凈式籽棉清理機(jī)→回收式籽棉清理機(jī)→籽棉卸料器→運(yùn)棉車→堆垛貯存。運(yùn)輸機(jī)采籽棉的車輛將籽棉運(yùn)到機(jī)采棉預(yù)處理場(chǎng)附近的臨時(shí)場(chǎng)地上，直接卸車以小垛形式堆放，喂花工在外吸棉管道口將籽棉不斷地喂入，然后通過(guò)風(fēng)機(jī)將籽棉吸送到籽棉控制箱，籽棉與燃煤熱風(fēng)爐產(chǎn)生的熱風(fēng)混合，卸料后一起進(jìn)入擱板-增熱式烘干塔；烘干后的籽棉經(jīng)過(guò)提凈式籽棉清理機(jī)和回收式籽棉清理機(jī)兩道清理后，利用風(fēng)機(jī)將籽棉卸落到籽棉場(chǎng)地上堆垛存放等待加工，或者不存貯直接輸送到手摘棉生產(chǎn)線上進(jìn)行及時(shí)加工。

2 機(jī)采棉預(yù)處理系統(tǒng)主要工藝設(shè)備的選型和配置

2.1 烘干設(shè)備及配套熱源的選定

通過(guò)對(duì)大量機(jī)采棉籽棉的回潮率測(cè)定，我們發(fā)現(xiàn)，機(jī)采棉采摘后的回潮率普遍較高，通常在15%以上，同時(shí)不容易通過(guò)其他途徑控制其采摘后籽棉的回潮率，這就對(duì)烘干設(shè)備提出了較高的要求。即要求烘干機(jī)組干燥能力至少要使回潮率降低5%，才能保證回潮率在15%左右的機(jī)采棉降到10%左右，達(dá)到安全存貯和清理加工的要求。現(xiàn)有機(jī)采棉加工工藝，包括美國(guó)工藝，都采用了2個(gè)機(jī)組串聯(lián)，2次烘干的方法。但這種2次烘干工藝占地面積大、管道連接復(fù)雜、熱源消耗多，容易堵塞，造價(jià)高，不適合在貨場(chǎng)使用。針對(duì)這一特殊要求，應(yīng)選用鄭州棉麻工程技術(shù)設(shè)計(jì)研究所研究開發(fā)的專利產(chǎn)品——籽棉處理量為15 t/h的“MGZ-B型脈沖－擱板增熱式籽棉干燥機(jī)”及成套設(shè)備。其主要技術(shù)特點(diǎn)是：烘干效率高，在干燥機(jī)擱板之間增加了保溫層，干燥機(jī)進(jìn)出口溫差小于10℃，使得一次干燥除水率最高達(dá)9%。而且因?yàn)樵黾恿烁魧?，使上下兩層之間的間距擴(kuò)大，籽棉經(jīng)過(guò)的拐彎曲率半徑增大，局部阻力減小，不會(huì)發(fā)生干燥機(jī)內(nèi)的籽棉堵塞現(xiàn)象，生產(chǎn)更安全。籽棉通過(guò)該設(shè)備烘干，只需一次干燥，就能達(dá)到清理除雜和軋花所需的最佳條件，也可以保證機(jī)采棉的安全堆垛存貯。

對(duì)于熱源的選用，我們?cè)诔浞挚紤]了安全性、操作方便性及使用過(guò)程中的經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上，通過(guò)進(jìn)行熱量和風(fēng)量的計(jì)算，選用了9.3×106kJ/h臥式鏈條排熱風(fēng)爐。此種熱風(fēng)爐以煤為燃料、空氣為介質(zhì)，通過(guò)高效換熱器，提供恒溫、恒壓、純凈的熱空氣。燃燒部分采用輕型鏈條爐排，由多級(jí)或無(wú)級(jí)調(diào)速機(jī)構(gòu)傳動(dòng)，調(diào)節(jié)控制靈活。此熱風(fēng)爐不帶壓力運(yùn)行，操作簡(jiǎn)單、安全可靠。

2.2 清理設(shè)備的選定

在機(jī)采棉預(yù)處理系統(tǒng)的清理環(huán)節(jié)，分兩級(jí)清理。

一級(jí)清理設(shè)備主要是清除烘干后的籽棉中的青棉鈴、枝葉等植物性較大雜質(zhì)，以利于機(jī)采棉的堆垛存放。因?yàn)闄C(jī)采棉含有大量的細(xì)小棉枝、棉葉甚至雜草，這些大雜質(zhì)的存在，會(huì)使烘干后達(dá)到存貯要求的機(jī)采棉在存貯一段時(shí)間后回潮率升高，并且染上雜色，所以必須首先把這些大的雜質(zhì)清理出來(lái)。

二級(jí)清理設(shè)備選用回收式籽棉清理機(jī)，主要是清理籽棉中經(jīng)過(guò)一級(jí)清理后剩下的一些小雜質(zhì)。通過(guò)兩級(jí)清理的機(jī)采棉基本可以滿足手摘棉加工生產(chǎn)線的加工要求，達(dá)到使用手摘棉工藝生產(chǎn)線加工機(jī)采棉的目的。

清理工序如此配置是因?yàn)槭终藜庸どa(chǎn)線上已經(jīng)配備了清理細(xì)小雜質(zhì)的籽棉清理機(jī)組，如果過(guò)分清理會(huì)使棉纖維長(zhǎng)度受到損傷，降低皮棉品級(jí)。因此，確定了清理環(huán)節(jié)只設(shè)計(jì)兩道清理工序。清理設(shè)備選用了15 t清鈴機(jī)1臺(tái)和15 t回收式六輥?zhàn)亚鍣C(jī)1臺(tái)及配套的15 t卸料器1臺(tái)。

3 機(jī)采棉預(yù)處理系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn)

3.1 設(shè)計(jì)合理，設(shè)備運(yùn)行可靠。

經(jīng)過(guò)預(yù)處理后的機(jī)采籽棉，完全滿足了延長(zhǎng)儲(chǔ)存期的要求，并且基本上達(dá)到了手摘棉的標(biāo)準(zhǔn)，多數(shù)情況下可直接采用手摘棉生產(chǎn)線加工，優(yōu)點(diǎn)明顯。

3.2 可獨(dú)立完成機(jī)采棉烘干、除雜

經(jīng)預(yù)處理試驗(yàn)后的機(jī)采籽棉，能實(shí)現(xiàn)安全堆放2—3個(gè)月不霉變，解決了北疆地區(qū)后期收購(gòu)籽棉回潮率高、易霉變、難貯存的問(wèn)題，可有效實(shí)現(xiàn)機(jī)采棉產(chǎn)后減損目標(biāo)。

3.3 烘干高效、節(jié)能，效果明顯

烘干效率較高，一次可降低回潮率3%～9%，提高了籽棉的清雜效率，烘干后的籽棉經(jīng)過(guò)二道機(jī)械清雜后，平均含雜率為8%，為籽棉進(jìn)入軋花階段提供了便利條件。

3.4 物料消耗較少

烘干設(shè)備以煤為原料，經(jīng)過(guò)加熱的高溫氣流直接用于烘干，減少了運(yùn)送過(guò)程中的消耗，最大限度地降低了物料消耗，每個(gè)班次最大用煤量約2.2 t。

3.5 顯著提高機(jī)采棉加工質(zhì)量

預(yù)處理試驗(yàn)后的機(jī)采籽棉，可直接用手摘棉生產(chǎn)線進(jìn)行清理加工，產(chǎn)品質(zhì)量能達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)級(jí)水平。

4 結(jié)束語(yǔ)

機(jī)采棉預(yù)處理系統(tǒng)的應(yīng)用有效解決機(jī)采棉回潮率高、含雜率高、難以貯存的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)預(yù)處理工藝處理后的機(jī)采棉可確保場(chǎng)上的貯存安全，而且整個(gè)加工季節(jié)不會(huì)出現(xiàn)機(jī)采籽棉發(fā)黃變質(zhì)現(xiàn)象，延長(zhǎng)了機(jī)采棉的加工時(shí)間。采用機(jī)采棉預(yù)處理系統(tǒng)，不需重復(fù)投資改擴(kuò)建機(jī)采棉生產(chǎn)線，這樣可以節(jié)約大量重復(fù)建設(shè)機(jī)采棉生產(chǎn)線的資金投入。

同時(shí)，利用手摘棉生產(chǎn)線和機(jī)采棉預(yù)處理工藝系統(tǒng)相配套的方式，同樣能滿足機(jī)采棉加工的需要，并充分利用現(xiàn)有棉花加工企業(yè)設(shè)備，對(duì)推進(jìn)我國(guó)棉花機(jī)械化進(jìn)程具有重要意義。建一條機(jī)采棉生產(chǎn)線需資金1 200萬(wàn)～2 500萬(wàn)，而建一條機(jī)采棉預(yù)處理系統(tǒng)僅需200萬(wàn)左右，直接經(jīng)濟(jì)效益顯著。

機(jī)采棉預(yù)處理系統(tǒng)的研發(fā)，為豐富機(jī)采棉的加工方式提供了全新的思路，對(duì)提升我國(guó)機(jī)采棉種植、收獲、加工水平，促進(jìn)棉花加工產(chǎn)業(yè)升級(jí)，改善農(nóng)村經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，都有著巨大的推動(dòng)作用。

2008年國(guó)家農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化資金資助項(xiàng)目。

項(xiàng)目名稱：機(jī)采棉預(yù)處理系統(tǒng)中試。

合同編號(hào)：2008GB24420456。