机采棉预处理系统应用分析

■ 李孝华郑小梅

〔1郑州棉麻工程技术设计研究所，河南 郑州 450004〕

〔2郑州职业技术学院，河南 郑州 450121〕

机采棉预处理系统应用分析

■ 李孝华1郑小梅2

〔1郑州棉麻工程技术设计研究所，河南 郑州 450004〕

〔2郑州职业技术学院，河南 郑州 450121〕

近年来，我国棉花种植面积呈逐年上升趋势，其中机采棉发展迅速。2009年新疆生产建设兵团机采棉种植面积28万hm2（420万亩），采棉机保有量已达607台，完成机采面积11.57万hm2（173.5万亩）（不含复采面积）。机采棉的适宜采摘周期短，每天的收获量远远超过了现有机采棉生产线的即时加工能力。回潮率较高的机采棉经过长达两个月的堆放，会不同程度地出现发黄变质现象，造成严重的资源浪费。若全部新建机采棉生产线满足即时加工需要，不仅投资较大，而且开工时间短、回收周期较长，造成车间、场地闲置。同时，现有的手摘棉生产线部分被闲置，浪费加工资源。

根据机采籽棉的特性，郑州棉麻工程技术设计研究所设计了适合中国国情的机采棉预处理工艺，合理选配主要工艺设备，建立机采棉预处理工艺系统并通过生产性试验考核，分别在新疆生产建设兵团121团、125团、148团等单位推广应用，反响良好。

1 机采棉加工预处理工艺设计

1.1 机采棉预处理工作原理

大量生产试验表明，回潮率高低直接决定着机采棉的安全储存周期，而机采棉中的总杂质数量直接关系到棉花的总含水量。尽管使用了化学脱叶剂在一定程度上降低了机械收获棉中的绿叶性杂质含量，但收获的籽棉中仍裹夹有比手摘棉含量要高得多的绿色植物成分的杂质。不管是干的或是湿的杂质，其回潮率一般都比籽棉大。一旦这些杂质和籽棉混和在一起，它们的回潮率就会逐步趋于平衡，其结果可能导致籽棉回潮率猛增，这样的籽棉既不适合堆放存储又不能正常地付轧。籽棉具有较大吸湿性，未成垛堆放的籽棉从空气中和地里不断吸收水分，这对保持棉纤维本身所固有的自然特性以及棉籽的自然品质极为不利。特别是在籽棉处于蓬松状态和压缩不紧的情况下，籽棉吸湿更容易。

机采棉预处理系统先将机采籽棉吸入籽棉烘干塔后再进行清理，烘干后的机采籽棉按照先清大杂再清小杂的原则，经过籽棉清铃机和回收式籽棉清理机两道清理即可达到手摘棉类似的回潮率和含杂率。该工艺将烘干和清理统一起来，达到安全存贮的要求，解决多年来机采棉不易堆垛、贮存难、易变质的问题。

1.2 机采棉预处理工艺流程

机采棉加预处理工艺流程是：机采籽棉→籽棉分离器→籽棉控制箱→搁板式烘干机组→提净式籽棉清理机→回收式籽棉清理机→籽棉卸料器→运棉车→堆垛贮存。运输机采籽棉的车辆将籽棉运到机采棉预处理场附近的临时场地上，直接卸车以小垛形式堆放，喂花工在外吸棉管道口将籽棉不断地喂入，然后通过风机将籽棉吸送到籽棉控制箱，籽棉与燃煤热风炉产生的热风混合，卸料后一起进入搁板-增热式烘干塔；烘干后的籽棉经过提净式籽棉清理机和回收式籽棉清理机两道清理后，利用风机将籽棉卸落到籽棉场地上堆垛存放等待加工，或者不存贮直接输送到手摘棉生产线上进行及时加工。

2 机采棉预处理系统主要工艺设备的选型和配置

2.1 烘干设备及配套热源的选定

通过对大量机采棉籽棉的回潮率测定，我们发现，机采棉采摘后的回潮率普遍较高，通常在15%以上，同时不容易通过其他途径控制其采摘后籽棉的回潮率，这就对烘干设备提出了较高的要求。即要求烘干机组干燥能力至少要使回潮率降低5%，才能保证回潮率在15%左右的机采棉降到10%左右，达到安全存贮和清理加工的要求。现有机采棉加工工艺，包括美国工艺，都采用了2个机组串联，2次烘干的方法。但这种2次烘干工艺占地面积大、管道连接复杂、热源消耗多，容易堵塞，造价高，不适合在货场使用。针对这一特殊要求，应选用郑州棉麻工程技术设计研究所研究开发的专利产品——籽棉处理量为15 t/h的“MGZ-B型脉冲－搁板增热式籽棉干燥机”及成套设备。其主要技术特点是：烘干效率高，在干燥机搁板之间增加了保温层，干燥机进出口温差小于10℃，使得一次干燥除水率最高达9%。而且因为增加了隔层，使上下两层之间的间距扩大，籽棉经过的拐弯曲率半径增大，局部阻力减小，不会发生干燥机内的籽棉堵塞现象，生产更安全。籽棉通过该设备烘干，只需一次干燥，就能达到清理除杂和轧花所需的最佳条件，也可以保证机采棉的安全堆垛存贮。

对于热源的选用，我们在充分考虑了安全性、操作方便性及使用过程中的经济性的基础上，通过进行热量和风量的计算，选用了9.3×106kJ/h卧式链条排热风炉。此种热风炉以煤为燃料、空气为介质，通过高效换热器，提供恒温、恒压、纯净的热空气。燃烧部分采用轻型链条炉排，由多级或无级调速机构传动，调节控制灵活。此热风炉不带压力运行，操作简单、安全可靠。

2.2 清理设备的选定

在机采棉预处理系统的清理环节，分两级清理。

一级清理设备主要是清除烘干后的籽棉中的青棉铃、枝叶等植物性较大杂质，以利于机采棉的堆垛存放。因为机采棉含有大量的细小棉枝、棉叶甚至杂草，这些大杂质的存在，会使烘干后达到存贮要求的机采棉在存贮一段时间后回潮率升高，并且染上杂色，所以必须首先把这些大的杂质清理出来。

二级清理设备选用回收式籽棉清理机，主要是清理籽棉中经过一级清理后剩下的一些小杂质。通过两级清理的机采棉基本可以满足手摘棉加工生产线的加工要求，达到使用手摘棉工艺生产线加工机采棉的目的。

清理工序如此配置是因为手摘棉加工生产线上已经配备了清理细小杂质的籽棉清理机组，如果过分清理会使棉纤维长度受到损伤，降低皮棉品级。因此，确定了清理环节只设计两道清理工序。清理设备选用了15 t清铃机1台和15 t回收式六辊籽清机1台及配套的15 t卸料器1台。

3 机采棉预处理系统的应用特点

3.1 设计合理，设备运行可靠。

经过预处理后的机采籽棉，完全满足了延长储存期的要求，并且基本上达到了手摘棉的标准，多数情况下可直接采用手摘棉生产线加工，优点明显。

3.2 可独立完成机采棉烘干、除杂

经预处理试验后的机采籽棉，能实现安全堆放2—3个月不霉变，解决了北疆地区后期收购籽棉回潮率高、易霉变、难贮存的问题，可有效实现机采棉产后减损目标。

3.3 烘干高效、节能，效果明显

烘干效率较高，一次可降低回潮率3%～9%，提高了籽棉的清杂效率，烘干后的籽棉经过二道机械清杂后，平均含杂率为8%，为籽棉进入轧花阶段提供了便利条件。

3.4 物料消耗较少

烘干设备以煤为原料，经过加热的高温气流直接用于烘干，减少了运送过程中的消耗，最大限度地降低了物料消耗，每个班次最大用煤量约2.2 t。

3.5 显著提高机采棉加工质量

预处理试验后的机采籽棉，可直接用手摘棉生产线进行清理加工，产品质量能达到国家标准级水平。

4 结束语

机采棉预处理系统的应用有效解决机采棉回潮率高、含杂率高、难以贮存的问题。经过预处理工艺处理后的机采棉可确保场上的贮存安全，而且整个加工季节不会出现机采籽棉发黄变质现象，延长了机采棉的加工时间。采用机采棉预处理系统，不需重复投资改扩建机采棉生产线，这样可以节约大量重复建设机采棉生产线的资金投入。

同时，利用手摘棉生产线和机采棉预处理工艺系统相配套的方式，同样能满足机采棉加工的需要，并充分利用现有棉花加工企业设备，对推进我国棉花机械化进程具有重要意义。建一条机采棉生产线需资金1 200万～2 500万，而建一条机采棉预处理系统仅需200万左右，直接经济效益显著。

机采棉预处理系统的研发，为丰富机采棉的加工方式提供了全新的思路，对提升我国机采棉种植、收获、加工水平，促进棉花加工产业升级，改善农村经济产业结构，都有着巨大的推动作用。

2008年国家农业科技成果转化资金资助项目。

项目名称：机采棉预处理系统中试。

合同编号：2008GB24420456。