2023年农机三项工程项目“稻麦秸秆固化成型成套设备的研究与开发”工作报告

农机三项工程项目“稻麦秸秆固化成型成套设备的研究与开发”工作报告一、项目概况

近年来，我省焚烧秸秆现象较为严重，既污染大气环境，威胁交通安全，又影响城乡居民生活，成为全社会关注的热点问题。我省年产秸秆量基本稳定在4000万吨左右，资源量位居全国第四。秸秆资源以水稻、小麦、油菜、玉米为主，占全省秸秆资源总量的80%以上。其中，水稻秸秆最多，达1842.04万吨，总量占比45.9%；小麦秸秆1015.62万吨，总量占比25.3%；油菜秸秆299.10万吨，总量占比7.5%；玉米秸秆198.14万吨，总量占比4.9%。秸秆资源量总体呈由南向北逐步递增。苏南、苏中、苏北秸秆资源量分别占全省总量的15.1%、27.2%和57.7%。

积极推进秸秆综合利用与禁烧工作是坚持“以人为本”执政理念的重要体现；是资源合理利用的重要途径；是发展现代农业的迫切要求；是维护交通安全的重要举措。各级政府均从以人为本、执政为民、合理利用资源、维护群众身心健康的高度出发，充分认识推进秸秆综合利用与禁烧工作的重要意义，全力推进秸秆综合利用与禁烧工作。XX市政府提出了力争用两年左右时间，在全市范围内建立多渠道利用、多手段推进、多形式投入、高效能管理、高效率运转的秸秆综合利用与禁烧长效机制。

2009年度XX省农机三项工程项目“稻麦秸秆固化成型成套设备的研究与开发”（编号nj2009-13），项目实施时间为2009年09月--2011年12月，实施内容是调研了解国内现有秸秆固化成型设备的性能及适应性，引进1-2种秸秆固化成型机，对秸

秆种类适应范围、生产效率、可靠性及运行成本等进行试验分析。研究开发一种适用于稻麦秸秆固化成型的设备，同步研发与之配套的稻麦秸秆输送机构和秸秆粉碎机械。对样机进行性能试验和生产考核，研究和编制稻麦秸秆固化成型成套设备操作技术规程。

从2009年开始，在主管部门的关心支持下，在合作单位XX市农机化技术推广中心、南京农业大学工学院、XX省农业机械技术推广站的大力支持配合下，项目组严格按照《XX省农业品种、技术、知识三项更新工程项目管理办法》的有关规定，认真组织项目实施，在明确分工和考核目标的同时，围绕总体技术方案，制定阶段实施计划，积极落实人员和配套经费，确保了项目按计划进度顺利实施，目前已全面完成项目合同书规定的各项任务指标。

二、项目考核指标完成情况

项目经过三年的实施，完成了稻麦秸秆固化成型成套设备的研究与开发工作，研制成稻麦秸秆固化成型成套设备——粉碎铡草机、物料输送机、秸秆固化成型机。探索研究了稻麦秸秆固化成型成套设备产业化、市场化运作的模式；发展了以加工企业为龙头带动农户的产业链形式，形成了生产、加工、销售为一体的稻麦秸秆固化成型燃料产业化体系。

对照项目合同书的五项考核指标，均分别完成或超额完成了各项指标任务。

17

1、研制开发出稻麦秸秆固化成型成套设备，包括秸秆粉碎铡草机、秸秆输送机、秸秆固化成型机。2009年稻麦秸秆固化成型成套设备通过XX省农机试验鉴定站鉴定，其主要技术指标如下：

（1）秸秆粉碎机：生产效率（t/h）：

1.2切草长度（mm）：6-40（2）秸秆输送机：输送量（t/h）：

1.2-1.6（3）秸秆固化成型机：固体成形密度（g/㎝3）：0.8-1.1生产效率（kg/h）：558适用物料长度（mm）：5—60适用物料含水率（%）：10-25

2、通过3年的稻麦秸秆固化成型生产试验，对稻麦秸秆固化成型工艺进行了优化，提高了稻麦秸秆固化成型燃料成品质量和稳定性。总结制定出一套高效的稻麦秸秆固化成型生产加工技术规程：

物料回收→铡切→上料自动去金属→压制→成型→输出→冷却→运输→民用、小型锅炉→生物质电厂

3、形成批量生产能力；

通过了小批试制（投产）鉴定；获得了XX省农业机械管理局颁发的农业机械推广鉴定证书；进入XX省农业机械补贴目录；在XX省农业委员会组织的“XX省首届农作物秸秆固化燃料成型设备技术大赛”中喜获银奖。配套体系完善，措施的实施

18

得到保证，经过合理组织，年产1000台的生产纲领完全具备。

4、发表论文2篇；

在首届农村废弃物及可再生能源开发利用技术装备发展论坛（主办单位：中国农业机械学会、中国农业机械化学会、中国农业生态环境保护协会、XX省农业机械学会、南京农业大学；承办单位：XX省农业机械试验鉴定站）上，发表论文两篇：

9jyk-500型秸秆压块成型机结构的优化设计；秸秆压块成型机双排孔平模的设计探讨。

5、申请实用新型专利3项：

实用新型专利名称：秸秆压块成型机双排孔十字轴挤压成型机构，申请号：200920048047.x;实用新型专利名称：秸秆压块成型机专用挤压轮，申请号：200920045941.1;实用新型专利名称：牧草秸秆压块成型机，申请号：200920045942.6;

三、示范点建设情况

我们分别对稻麦秸秆固化成型成套设备在如东双甸镇、海安西场镇、如皋高明镇等进行了布点，在这五个点进行试验，为确保项目更好地开展，我们在落实示范点时，有针对性的选择具有一定文化水平、机械基础相对较高的操作者参与项目实施。同时对他们在设备的结构原理、使用维护等方面进行相关的详细培训。

19

我公司与XX县区双甸镇朱君俊的“祥宏秸秆综合利用专业合作社”合作成立“南通天擎稻麦秸秆固化成型成套设备试验基地”，该社成立于2010年，现有社员150人，注册资金200万元，可实现秸秆的收割、机械化打捆、堆放、压块、运输、销售等环节的一条龙服务。拥有1000多平方米的厂房，5台秸秆固化成型机、4台秸秆粉碎机、2台打包成件机、4台输送机及10部秸秆收购运输车。

合作社通过各级政府的扶持帮助，加上社员们的共同努力，正不断发展壮大。现平均每天制粒约12吨，消耗秸秆15吨，满负荷运转年消耗秸秆总量8000吨以上，生产秸秆固化成型燃料5000吨以上，年平均消耗约2万亩的秸秆量，年销售额200多万元，年盈利10万元。今年，该社提出了创建省级秸秆综合利用示范合作社的目标，将继续加大投入，计划新增2台秸秆制粒设备和2台秸秆打捆机械，扩建秸秆堆场5000平米，力争今年收购秸秆总量15000吨以上，生产秸秆固化成型燃料1万吨以上。

还有XX县区西场镇新立村秸秆大户王世清，本就具有一定操作经验，曾购买河南某厂家的成型机，摸索过一段时间，因设备不能满足使用要求，放弃该厂家的设备。有一定的成型机操作经验和基础。所以我们选定其作为示范点。与我公司合作后，对“鼎农”牌秸秆压块成型机赞赏有加，2010年生产秸秆固化成型燃料2500吨。参与试验的农户还有XX县区高明镇缪国瑞等都是在乡镇秸秆综合利用领域长期从事农机工作的能人。

20

四、技术创新和机制创新

（一）技术创新

1、铡草粉碎机：

主要用于切碎秸秆，如稻草、麦秸、玉米秸等，切碎是第一道工序，是本成套设备必备的机具。公司联合国内粉碎机龙头制造企业洛阳四达农机有限公司，以及台湾拥有二十多年木材粉碎设备制造经验的金超耘科技股份有限公司。合作开发适合稻麦秸秆粉碎，并与成型机配套的9jf-12型铡草机，对粉碎机的主关件—动刀片的材料、热处理工艺及形状，结合稻麦秸秆的物理特性，进行重复试验，进行深入探讨研究，开发出适合稻麦秸秆粉碎且经久耐用的刀片。并对磨损后的刀片修复总结出一套成功且方便的解决方法，既方便又实用。

2、秸秆固化成型机：

2.1秸秆原料的特性与压缩成型的关系

秸秆原料流动性差、相互牵连力较大这一自身固有的特性已成为制约秸秆压缩成型过程中原料喂入和压缩的重要技术瓶颈。对于不同的原料、不同的含水率、不同的粒度，秸秆原料的压缩特性有很大的差异并对成型过程和产品质量有很大的影响。试验与研究的结果表明：

1）当秸秆原料水分过高时，加热过程中产生的蒸汽不能顺利地排出，结果造成秸秆压缩成型产品表面开裂；当原料含水率太低时，压缩成型很困难，这是因为微量适宜的水分对秸秆木素

21

的软化、塑化具有促进作用。原料含水率在15％～25％（最佳18％左右）都能被压缩成型。

2）秸秆粉碎粒度小的原料轻易成型，粒度大的较难压缩。

2.2秸秆压缩成型效果与优化平模技术参数的关系平模模孔设计的合理性如何，决定了秸秆压缩成型产品加工质量的成型效果的好否。因此，在设计模孔时必须考虑以下重要技术参数。1）模孔的结构形式；2）模孔的长径比例；3）模孔表面的热处理和表面硬度。模孔的结构形式、长径比、表面热处理和表面硬度的设计，主要是在保证秸秆压缩成型产品质量的前提下，尽可能减少模孔对加工物料的阻力。项目组理论结合设计，经过反复试验，模孔采用较小的上倒角，ф33的上口直径，深33的锥度，秸秆压缩成型效果好；模孔的长径比为3.5～5范围内秸秆压缩成型效果最佳，成型直径ф30，模孔总长120；模孔的表面采用特殊的增强表面硬度的技术处理，涂层采用特殊镍基硬质合金耐磨材料，可以保证秸秆压缩成型设备的关键部件的使用寿命达到最佳。

2.3秸秆平模压缩成型技术的优点

1）原料适应性广。平模压缩成型设备的压制室空间较大，可采用大直径压辊，因而能将诸如秸秆等体积粗大、纤维较长的原料强行压碎后压制成型，对原料的粉碎度要求不高。另外，应用该技术在压缩纤维性物料时，原料含水率在15％～25％（最佳18％左右）都能被压缩成型，不需要对原料进行干燥。

22

2）产量高。当成型密度一定的情况下，在功率相同的情况下，应用平模压缩成型技术加工的产量比应用其他压缩成型技术加工的产量高压20％～35％。

3）吨料耗电低。一方面，由于平模压缩成型设备的压制室空间大、压轮直径大，由原来的一字轴两个挤压轮，增加为十字轴四个挤压轮，四只ф200的挤压轮，对应两个轮挤压外圈，两个轮挤压内圈。另一方面，平模模孔带面积比值高，出料孔多，而且出料密度和大小一致。为获取最大的挤压截面积，采用成型套上口削边的方法，内圈由18孔增加到21孔，外圈24孔增加到27孔，从而使总孔数42孔增加到48孔，截面积增加15%。

4）挤压轮和平模盘是成型机关键部件，使用时，环境恶劣，易损，易变形，所以要求挤压轮材料的耐磨性高，高温变形量小，采用先进的加工工艺，从而延长其使用寿命；平模盘采用45号钢调质工艺，挤压轮采用40cr材料，淬火硬度hrc55—60。

5）成型密度可调。挤压轮和平模盘之间的工作间隙和压力可通过垫片调节装置使挤压轮同步升降，操作简单省时。既可生产中低密度的压缩成型品也可生产较高密度的压缩成型品，一机多用。

2.4设计局部增温系统。通过加热装置确保了成型机的正常开机，增强成型机初始启动的可靠性；增加加热装置，通过加热使物料表面层进行碳化，使各种物料容易成型，设备对不同地区物料环境适应性强。

23

3、物料输送机

（1）通过变频调速器，采用进料变频装置，精确控制原料进给速度；

（2）上料控制板联合控制入料量，在输送机上料口加装进料调节挡板，调节进料挡板上下控制物料输送量的大小

（3）在进料中，装有磁铁组，防止铁类等硬物质从进料口进入。

（4）为调节输送机输送高度，安装可调节支架，根据环境改变输送点高度

（二）机制创新

1、强化组织领导

为实施好本项目，成立了由农机、高校、企业等相关单位的专业技术人员为成员的项目领导小组；二是建立了以项目承担单位、合作单位技术人员组成的项目实施小组。制订了详细的项目实施细则，规定了项目实施序时进度，任务明确，责任到人，从组织、管理、进度上为项目的顺利完成提供保障。

2、认真开展工作

长期以来，我们分别组织了参与试验的操作者、负责跟踪记录的技术人员，就试验要求与试验方法进行了培训。我们还积极参与进行性能测试与生产考核。试验结束后，及时进行数据整理、汇总、分析，结合用户反馈意见，秸秆固化成型成套设备的生产质量、机具的使用可靠性等方面都明显提高，已被我市广大农民

24

所接受和认可。

五、项目各单位协作情况

1、XX市农机化技术推广中心

协助我公司做好项目的申报、组织实施、工作协调和全过程的管理；负责开发机具的性能、可靠性试验与生产性考核；机器的考核检测等工作；进行相关的技术培训；参与示范点的建设。中心的高级工程师长期蹲点在我公司全程参与试制及试验，并提出相对应的技术改进方案。

2、南京农业大学

对成套设备的理论计算和理论转化，完成成型成套设备关键部件的改进设计，对挤压结构进行优化（如设计的双排孔十字挤压结构内外圈的速度差对成型效率影响的参数优化）。协助我公司制定了相关的企业标准和操作规程，协助我公司进行样机的设计，项目试验；关键技术的攻关；具体难点的解决；技术力量的支持。

3、XX省农业机械技术推广站

协助我公司做好项目的申报和实施过程中的相关工作，配合各项工作的考核及指导；机器的考核检测等工作；进行相关的技术培训。提供项目验收、鉴定等有关材料，协助我公司完成项目的鉴定等工作。

六、项目的资金使用情况

本项目资金使用严格执行省农机三项工程项目资金管理办

25

法，实行专款专用，独立建帐，做到资金安排到项目，支出核算到项目，严格按规定控制使用，确保了经费使用规范化，保证了项目的顺利实施。经费总预算150万元，其中省财政拨款计划30万元，自筹120万元。

项目实施到目前阶段已经实际支出经费167.97万元，其中省财政拨款30万元（已到账10万元，企业垫资20万），自筹资金137.97万元。具体组成：技术开发、技术攻关及设备112.44万元，试验示范费、集成应用39万元，其他16.53万元。

七、项目效益分析

1.社会效益

稻麦秸秆的热值约为煤的0.7～0.8倍，即1.25吨的稻麦秸秆成型燃料块相当于1吨煤的热值，稻麦秸秆成型燃料块在配套的生物质燃烧炉中燃烧，其燃烧效率是燃煤锅炉的1.3～1.5倍，因此1吨稻麦秸秆成型燃料块的热量利用率与1吨煤的热量利用率相当。1吨稻麦秸秆成型燃料块的售价为500元，稻麦秸秆成型燃料块替代煤作为供热锅炉、茶水炉等的燃料，稻麦秸秆压块燃料真正成为我国乡、村的高品位支柱能源。

2.生态环境效益

近年来随着农村经济水平的不断提高，农村生活中高品位的商品能源的比例增加，秸秆所占的比重正逐步下降。让废弃的农作物秸秆转化为高品位的能源，替代