隨著農業和農村經濟的發展,生產過程中產生的廢棄物不斷增加,浪費現象加劇。為了保護人類自身生存的環境,并緩解能源日益短缺的矛盾,越來越多的農業、林業和農副產品加工業的廢料以及城鎮垃圾等方面的有機物需要得到處理。因此,一種既能解決環境保護又能生產代用燃料的農林廢棄物壓縮成型燃料技術正越來越受到人們的重視。
目前,秸稈等農業廢棄物資源的收集利用主要有壓縮打捆和壓縮成型兩種方式。壓縮打捆方法在秸稈收集過程中普遍存在成捆密度低、捆扎成本高、捆扎穩定性差、收集設備復雜等共性問題,研究、開發高密度、高穩定性無捆繩的壓縮成型技術及壓縮系統成為目前研究重點。
壓縮成型方法是直接將切碎后的秸稈壓縮成塊狀或顆粒狀,壓縮成型設備在國內外種類有很多,國內外研制的秸稈顆粒機或者秸稈壓塊機等壓縮成型設備主要有螺旋壓縮成型機、活塞壓縮成型機和模壓成型機等,其大多成型能耗及單位產品成本過大,適用于固定作業,已有專利實現了秸稈高密度、無捆繩壓縮成型,但是不能實現連續生產,規模較小系統效率偏低,并且設備配套性能較差,推廣困難。鑒于鋼鐵軋制成型原理,按軋制時軋件與軋輥的相對運動關系不同可分為縱軋、橫軋和斜軋;為了得到高密度、高穩定性無捆繩的壓縮秸稈,采用縱向多級輥壓的方式使秸稈實現高密度無捆繩壓縮成型技術具備開發和應用價值。
針對農業廢棄物的回收和再利用,中國農業大學工學院魏文軍教授團隊研究出一系列無捆繩壓縮成型理論、以及經過試驗研究得到的應用成果,并且已經獲得多項國家專利:
一、無捆繩壓縮成型原理
1、提出一種地面落葉收集壓塊車,通過連續收集、揉搓、預壓縮、成型壓縮、切斷、集料,實現地面落葉高密度壓縮成型聯合收獲作業。
2、提出一種秸稈收集壓塊車,實現農作物秸稈連續收集、輸送、破碎、多級輥壓,在高壓下完成秸稈高密度、無捆繩成型的自走式聯合作業設備,成型的高密度秸稈立方體可用于農用建筑材料或燃料。
3、提出一種水草收集壓榨脫水成型一體機,完成水草連續收割、輸送、破碎、壓榨脫水、成型及暫存的聯合作業,實現水草資源再利用。
二、農業廢棄物體量縮減、壓縮成型應用
針對經濟效益或社會環境效益顯著的農業廢棄物回收、再利用問題,提出連續收集、預處理、高壓致密、無捆繩冷成型原理,采用高壓組織嵌合、顆粒填充、塑性變形的結構穩定技術以及高壓致密連續、高效能壓縮成型方法,實現農業廢棄物體量縮減、快速運離,促進原料的科學利用,形成產地、快速的工業化高密度壓縮成型原理,促進我國農業廢棄物收集、運輸、儲存、再利用方式的變革。