温室智能装备系列之八十一温室生产废弃物有机肥球化造粒机的设计

张梅+马伟+康宏彬

（1.中国农业大学水利与土木工程学院，北京 100083；2.北京农业智能装备技术研究中心，北京 100097；3.湖北工业大学，武汉 430068）

【摘要】温室藤蔓及果实、枝叶等废弃物是病菌传播的载体，如何合理利用是温室生产的难题。本文通过温室生产废弃物有机肥球化造粒机结构设计，提出一种适合温室生产废弃物以及鸡粪混合物的有机肥球化造粒装置及方法。对于该领域应用有一定创新作用。

背景

温室藤蔓及果实、枝叶等废弃物是病菌传播的载体，也是一种生产垃圾。处理不当会对后续生产带来病菌滋生等不好的后果，是生产中不好解决的一个问题。废弃物再利用是一个重要的方向，通过形态改变、粉碎、消毒、发酵等环节后，这些生产废弃物就会成为绿色无公害的肥料，被再次投入到生产中去，发挥重要作用。有研究文献对藤蔓等废弃物粉碎及发酵进行试验[1]，证明温室废弃物再利用对于空间有限、连续生产的温室环境是非常适合的。通过将废弃物粉碎成2～5 cm左右的碎片，经过堆肥后腐烂，再消毒，即可成为可以使用的基质及肥料，再进一步经过烘干后可以将碎片粉碎成更小的颗粒或粉末，通过添加其他养分元素及粘合剂后采用挤压方式将其制成圆柱条状，使之成为标准形状的有机肥颗粒，这样会大幅的提升其外观品相，使之真正成为能被市场接受认可的通用肥料，将会对废弃物的再利用产生深远的影响。肥料的形态从圆柱条状变成球形，辅助添加植物色素，其受欢迎程度也会提高。

原理

采用对辊挤压方式，利用两个辊子的间隙变化和转动速度来挤压生成颗粒，通过更换不同规格和模具的辊子制成不同形状和粒径大小的颗粒，再通过回转釜使之成为球形，同时可通过在回转釜内添加不同的药剂及其他营养液及色素，使之成为彩色球形有机肥。

结构设计

通过单独可调节的进料器将干燥粉碎的小颗粒或粉末加湿后输送进来，通过挤压形成圆柱条状，然后通过输送机构切断成小段，进入回转釜中进行球化，通过添加粘结剂和营养液后使之在合适温度下成型。通过控制器调节回转釜转速、粘结剂添加量和出料量，使之在合适的造球粒径大小和颗粒均匀度范围内进行工作。热风机产生热风对其进行干燥，避免太湿发生颗粒粘结。通过振动器使成型的球形颗粒排出（图1）。

控制流程

控制流程可根據实际作业的过程确定（图2），可以直观看出控制器对于造球功能发挥决定作用，主要包括造粒形态以及造粒的质量，相比较传统的人工调节回转釜速度，控制器调节可以同粘结剂添加配套，控制合理性和精度都得到提高。由于温室废弃物水分及成分复杂，首先要根据加工方式及材料特性来确定颗粒的黏性。经过测试得出需要添加的辅料的比例，确保球化时不会因为水分过大而发生变形及粘结现象。但干燥程度过大会发生颗粒破碎的问题，需要经过测试校准将其调节在一个合适的值。

实践

前期实际测试中发现作业的诸多参数需要反复调整，回转釜的作业速度过快虽工作效率高，球化的效果较好，但是对水分及粘结剂的比例要求较高，不合适的添加剂比例反而会引起颗粒大小不一，品相非常不好。图3是某造粒机，按照设计图进行改造后，可实现常温下造粒作业，每小时产量1.2 t，造球颗粒的粒径可控制在3～8 mm，基本能满足鸡粪和西红柿藤蔓枝叶粉碎后的球形造粒规格要求。但粉碎的藤蔓颗粒过长会引起颗粒粒径大小不均，差异较大，引发的后果有2个方面，一是品相不好影响后续销售；二是容易发生小颗粒粘结在大颗粒上的现象。解决办法有3种，首先是通过降低回转釜速度，二是调节合适的添加剂比例，三是通过增加不同目数的筛子进行分选。

结论

通过紧凑结构设计和控制流程优化，实现温室废弃物有机肥球化造粒机的开发。主要结论有：① 回转釜速度降低会降低造粒效率，但是造粒品相提升；② 调节合适的添加剂比例对于提升造粒效果有很大影响；③ 增加不同目数的筛子进行分选后可提高造粒的均匀性。

参考文献

[1] 马伟，王秀，王荣雪，等.一种温室秸秆废弃物处理装置试验[J].

农业工程技术（温室园艺），2014（9）：28-29.

*项目支持：国家科技支撑项目（2014BAD06B01-

17）；北京市创新团队岗位专家项目。