水溶性复合肥造粒工艺及其造粒设备的制作方法

1.本发明涉及复合肥制备技术领域，特别是水溶性复合肥造粒工艺及其造粒设备。


背景技术：

2.复合肥生产多使用测量土配方测出土壤养分情况，以土壤测试和肥料田间试验为基础，根据作物需肥规律、土壤供肥性能和肥料效应，在合理施用有机肥料的基础上，提出氮、磷、钾及中、微量元素等肥料的施用数量、施肥时期和施用方法。即让复合肥本身与土壤供肥一起为作物所需提供养分。
3.相比于速效肥，复合肥本身的释放速度的控制很重要；当土壤供肥量为定量下，要为作物提供合适量的总养分，则需要提供合适量的复合肥(即合适的释放速度)。复合肥的释放速度，通常是根据制备工艺来实现的。制备时，首先是对核心组分的造粒(常见的造粒工艺有转鼓造粒、圆盘造粒、喷浆造粒、高塔造粒等)，然后进行包衣工序；通过包衣控制释放速度。常见的包衣缓释材料是树脂或硫磺，但这些方式所起到的作用通常受到限制。
4.树脂包衣中，释放原理是：施肥后，土壤水分从膜孔进入，溶解了一部分养分，然后通过膜孔释放出来；被释放处的养分被作物吸收后，膜外侧的养分浓度下降，使得膜内外浓度差值大，进一步加快养分从膜穿过的速度；这属于物理缓释型释放方式。通过包膜材料成分和厚度的调整，来控制肥料养肥的速度。但无论如何调整，树脂膜都必须具有一定厚度(否则膜容易破裂，起不到缓释效果)；膜具有一定厚度，就相当于许多薄层叠加，使得总体上膜的孔径很小，从而让养分不能得到良好的释放(释放时间一般为3～6个月)。释放的时间长，就会导致单位时间内释放的养分少，无法满足作物生长所需，那么就只能增加复合肥的量或与其他肥料一起结合使用。即树脂包衣的方式，虽然能缓释，但有点太过缓释，对于要求中等速度的释放要求，并不能满足。
5.硫磺包衣中，包硫后以石蜡封裹，释放原理是：包膜所用的硫在土壤微生物的作用下逐渐氧化成硫酸，供作物吸收利用；膜被瓦解后，内部的养分被释放出来，供植物吸收。在初始阶段，内部的养分并不能被植物利用。
6.另外，传统的造粒设备，通常是人工加料的，即将体积较大(1～2m3)的四方体袋人工切开后，人工经较长时间锤散后，然后进行加料；因此料暴露在空气中的时间长，容易与空气中的水分以及其他物质发生反应，从而影响肥料性能。同时还对造粒塔的结构进行了改进，在提高肥料品质的基础上，还提高了生产效率。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供的水溶性复合肥造粒工艺及其造粒设备。
8.本发明的目的通过以下技术方案来实现：水溶性复合肥造粒工艺，其中水溶性复合肥包括：硝铵磷、农用一铵、氯化钾、硫酸钾、一号微肥、硫酸铵、无水硫酸镁、褐藻胶、褐藻寡糖；
9.复合肥造粒工艺，包括以下步骤：
10.s1、向加热搅拌罐ⅰ内加入硝铵磷熔融后，再投入农用一铵、硫酸钾，最后投入褐藻寡糖，在维持温度不变的情况下，进行搅拌均匀；
11.s2、将步骤s1中搅拌均匀后的液体提取一部分，置于加热搅拌罐ⅱ内，并向加热搅拌罐ⅱ内投入褐藻胶，在10～20min内搅拌均匀；
12.s3、步骤s2搅拌完成后，立马送入造粒塔顶部，通过喷淋冷却的方式进行颗粒制备；
13.s4、进行包膜；
14.第一次包膜，将过氧化氢粉末和沸石粉混合均匀，并投入熔融后的硫磺料浆中，搅拌均匀后形成混合浆液；将混合浆液在压力下喷涂到涂硫转鼓内的造粒颗粒上，再经流化床冷却，形成内层膜颗粒；
15.第二次包膜，将内层膜颗粒送入第一转鼓内；将聚苯乙烯、常温固化液体胶、投入dmf液体并加热，在压力作用下喷涂到第一转鼓内的颗粒上；然后经流化床冷却，形成中间膜颗粒；
16.第三次包膜，将中间膜颗粒送入第二转鼓内，并通过具有压力的熔融石蜡，进行包膜，再经流化床冷却，形成外层膜颗粒；
17.s5、再输送至调节剂转鼓内，吸收硅藻土进行包覆；然后进行筛分，形成成品。
18.进一步地，所述的步骤s4中，第一次包膜时，过氧化氢粉末、沸石粉和硫磺按1:1:2的比例混合；步骤s4中，第二次包膜上时常温固化液体胶的占比，以聚苯乙烯和dmf液体能良好附着在内层膜颗粒为准，且不影响肥料的正常释放。
19.进一步地，所述的水溶性复合肥中，按重量比算，硝铵磷为35～40份、农用一铵为25～30份、氯化钾为2～4份、硫酸钾为20～30份、一号微肥为0.5～1份、硫酸铵为4～5份、无水硫酸镁为2～4份、褐藻胶为4～5份、褐藻寡糖为0.1～0.2份；农用一铵纯度为60％，氯化钾纯度为97％，硫酸钾的纯度为52％。
20.进一步地，所述的第一次包膜时，混合浆液体加热到195℃后喷涂；每一次包膜完成后用流化床冷却时，冷却空气≤41℃；第一次包膜、第二次包膜、第三次包膜时，相应混合液体料在6.8～10.5mpa压力下雾化喷涂。
21.进一步地，所述的步骤s1中，加料时，各组分料装在对应的料袋中，料到经能转动的电锯结构自动切开，形成形成成较大块的料堆；料堆经刮料结构在行走时逐渐将料堆刮呈散开的粉料，分料经刮料结构送入加热搅拌罐ⅰ内；步骤s3中，造粒塔喷淋处的浆料被多个缓冲单元降速，初步形成颗粒后再被吹入造粒塔壁处的螺旋料道中进一步冷却。
22.水溶性复合肥造粒工艺的造粒设备，包括依次相连的切割进料机构、加热搅拌罐ⅰ、加热搅拌罐ⅱ、造粒塔，还包括包膜设备；切割进料机构包括料槽、能旋转的电锯结构、刮料结构；料槽，其左端为敞开的进料口，其右端内部底面开有漏料斗，其上方设置有吊绳行走结构，其内设置有能沿作于方向行走的刮料结构，刮料结构具有能转动的刮料板；吊绳行走结构将料袋吊入料槽内，电锯结构将料袋切开，让料露出；刮料结构向左端行走并经刮料板将露出的料逐渐刮削，并让料落入漏料斗中。
23.进一步地，所述的能旋转的电锯结构中，包括转轴、电锯、正反自锁电机，转轴经支撑座安装料槽侧壁上且经正反自锁电机驱动，电锯经键与转轴安装；
24.所述的刮料结构，包括行走块、刮料板，行走块经滚轮与料槽两侧避的滑槽适配安装，行走块经竖轴、支杆安装有刮料板，刮料板截面呈l型；
25.所述的吊绳行走结构中，包括横梁轨道架、上行走板、下行走盘，上行走板沿横梁轨道架行走；上行走板的底面固定有立柱，立柱的底端呈盘状，下行走盘套设在立柱底端且两者之间设置有滚珠，下行走盘底面装有吊绳；
26.所述的上行走板的底面安装有袋转动电机，袋转动电机经相应主动轮与下行走盘的外盘侧啮合，袋转动电机工作时吊绳带动料袋旋转。
27.进一步地，所述的造粒塔中，其上部设置有多个缓冲单元，下部沿内壁设置有螺旋料道；缓冲单元，沿塔身截面设置，具有多个向上的冷风出口，冷风出口吹出的冷风降低旋转喷头喷出后料的降落速度；螺旋料道处，沿塔身轴心设有主管道a，主管道a上设有风口窗，风口窗处的冷风将物料吹在螺旋料道上充分冷却。
28.进一步地，所述的缓冲单元，包括主管道b，主管道b的末段位于塔身轴心处，主管道b的柱面安装有多个具有冷风出口的支管；支管在冷风出口处设置有滤网a。
29.进一步地，所述的螺旋料道处，主管道a上的风口窗处设有滤网b，且风口窗沿径向向外吹出冷风；主管道a上的风口窗，从上至下方向冷风强度逐渐增强；螺旋料道与主管道a之间具有间距，一些物料从该间距落下后被下方风口窗的冷风吹到螺旋料道上。
30.本发明具有以下优点：能够中等速度释放养分，满足植物生长所需；且相应设备有效保证了化肥的性能。
附图说明
31.图1为切割进料机构的结构示意图；
32.图2为吊绳行走结构的结构示意图；
33.图3为电锯在向下转动时切开料袋状态的结构示意图；
34.图4为电锯向上转动状态的结构示意图；
35.图5为料槽俯视时的结构示意图；
36.图6为造粒塔的整体结构示意图；
37.图7为塔身内的结构示意图；
38.图8为上塔身的结构示意图；
39.图9为下塔身的结构示意图；
40.图10为塔身顶部处的结构示意图；
41.图11为塔身底部处的结构示意图；
42.图12为试验7天后的照片对比图；
43.图13为试验20天后的照片对比图；
44.图14为试验40天后的照片对比图；
45.图中：100
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造粒塔，1
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塔身，2
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旋转喷头，3
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缓冲单元，4
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螺旋料道，5
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主管道a，6
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风口窗，7
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主管道b，8
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支管，9
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上塔身，10
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下塔身，11
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物料管，12
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分料管，13
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料仓，14
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支撑保护支架，15
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连接件，16
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震动电机，17
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底板，18
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中心筒，19
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竖直转动电机，20
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中心转动电机，21
‑
赶料绞龙杆；
46.300
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切割进料机构，31
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料槽，3101
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进料口，3102
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漏料斗，3103
‑
切割刀缝，32
‑
电
锯结构，33
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刮料结构，34
‑
吊绳行走结构，35
‑
刮料板，36
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料袋，37
‑
转轴，38
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电锯，39
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正反自锁电机，40
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行走块，41
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横梁轨道架，42
‑
上行走板，43
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下行走盘，44
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立柱，45
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滚珠，46
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吊绳，47
‑
袋转动电机。
具体实施方式
47.下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
48.实施例1
49.水溶性复合肥造粒工艺，水溶性复合肥包括：35份硝铵磷、25份农用一铵、2份氯化钾、20份硫酸钾、0.5份一号微肥、4份硫酸铵、2份无水硫酸镁、4份褐藻胶、0.1份褐藻寡糖；其中，农用一铵纯度为60％，氯化钾纯度为97％，硫酸钾的纯度为52％。
50.复合肥造粒工艺，包括以下步骤：
51.s1、向加热搅拌罐ⅰ内加入硝铵磷熔融后，再投入农用一铵、硫酸钾，最后投入褐藻寡糖，在维持温度不变的情况下，进行搅拌均匀；在投料的过程中，各组分经各自的料袋36装放，采用电锯结构32进行自动切开形成料堆，并采用刮料结构33对料堆逐渐刮料，刮好的分散粉末料立马投入使用，避免料长期与空气接触；
52.s2、将步骤s1中搅拌均匀后的液体提取一部分，置于加热搅拌罐ⅱ内，并向加热搅拌罐ⅱ内投入褐藻胶，搅拌时间为15min，搅拌均匀；
53.s3、步骤s2搅拌完成后，立马送入造粒塔100顶部，通过喷淋冷却的方式进行颗粒制备；由于喷淋时，喷雾后单个液体的整体重量比常规复合肥重，因此在造粒塔100的上部采用多个缓冲单元3降速，同时下部再将初步冷却后的颗粒吹入100壁处的螺旋料道4中进一步冷却，从而能避免颗粒在下降过程重破裂；
54.s4、进行包膜；
55.第一次包膜，将过氧化氢粉末和沸石粉混合均匀，并投入熔融后的硫磺料浆中，搅拌均匀后形成混合浆液，其中过氧化氢粉末、沸石粉和硫磺按的重量份比例为1:1:2；将混合浆液加热到195℃后，并在10.5mpa压力下喷涂到涂硫转鼓内的造粒颗粒上，再经流化床在≤41℃的冷却空气下进行冷却，形成内层膜颗粒；
56.第二次包膜，将内层膜颗粒送入第一转鼓内；将聚苯乙烯、常温固化液体胶、投入dmf液体并加热，在8.6mpa压力作用下喷涂到第一转鼓内的颗粒上；然后经流化床在≤41℃的冷却空气下进行冷却，形成中间膜颗粒；其中，常温固化液体胶的占比，以聚苯乙烯和dmf液体能良好附着在内层膜颗粒为准，且不影响肥料的正常释放；
57.第三次包膜，将中间膜颗粒送入第二转鼓内，并通过具有6.8mpa压力的熔融石蜡，进行包膜，再流化床在≤41℃的冷却空气下进行冷却，形成外层膜颗粒；
58.s5、再输送至调节剂转鼓内，吸收硅藻土进行包覆；然后进行筛分，形成成品。
59.实施例2
60.水溶性复合肥造粒工艺，水溶性复合肥包括：37.5份硝铵磷、27.5份农用一铵、3份氯化钾、25份硫酸钾、0.75份一号微肥、4.5份硫酸铵、3份无水硫酸镁、4.5份褐藻胶、0.15份褐藻寡糖；其中，农用一铵纯度为60％，氯化钾纯度为97％，硫酸钾的纯度为52％。
61.本实施例中，复合肥造粒工艺步骤与实施1相似，相应压力、温度均相同，不同之处
在于步骤s2中投入褐藻胶搅拌时，搅拌时间为18min。
62.实施例3
63.水溶性复合肥造粒工艺，水溶性复合肥包括：40份硝铵磷、30份农用一铵、4份氯化钾、30份硫酸钾、1份一号微肥、5份硫酸铵、4份无水硫酸镁、5份褐藻胶、0.2份褐藻寡糖；其中，农用一铵纯度为60％，氯化钾纯度为97％，硫酸钾的纯度为52％。
64.本实施例中，复合肥造粒工艺步骤与实施1相似，相应压力、温度均相同，不同之处在于步骤s2中投入褐藻胶搅拌时，搅拌时间为20min。
65.上述三个实施例中，步骤s2的搅拌时间，是根据量来定的，在搅拌均匀的情况下，不能过长时间搅拌。
66.为了验证新品复合肥(本方案水溶性复合肥工艺制备的)的效果，来进行对比试验：
67.采用上述实施例1、实施例2、实施例3分别作为处理一、处理二、处理三；
68.处理四中，组分及工艺与本方案相似，不同之处在于：将步骤s2中的过氧化氢粉末用同等量的沸石粉代替；
69.处理五中，组分及工艺与本方案相似，不同之处在于：将步骤s2中的过氧化氢粉末用同等量的沸石粉代替；未进行第二次包膜；
70.处理六中，组分及工艺与本方案相似，不同指出在于：将步骤s2中的过氧化氢粉末用同等量的沸石粉代替；未添加褐藻胶。
71.采用上述实施例一、实施例二、实施例三，分别作为处理一、处理二、处理三。
72.实验结果，如图12、图13、图14所示，其中图12为试验7天的对比图，图13为试验20天后的对比图，图14为试验40天后的对比图。
73.上述三个实施例均采用图1～图11的水溶性复合肥造粒工艺的造粒设备进行制备。水溶性复合肥造粒工艺的造粒设备，包括依次相连的切割进料机构300、加热搅拌罐ⅰ、加热搅拌罐ⅱ、造粒塔100，还包括包膜设备。利用切割进料机构300、加热搅拌罐ⅰ、加热搅拌罐ⅱ完成步骤s1、步骤s2，利用造粒塔100完成步骤s3，利用包膜设备完成步骤s4、步骤s5。
74.如图1和图5所示，切割进料机构300包括料槽31、能旋转的电锯结构32、刮料结构33；料槽31，其左端为敞开的进料口3101，其右端内部底面开有漏料斗3102，其上方设置有吊绳行走结构34，其内设置有能沿作于方向行走的刮料结构33，刮料结构33具有能转动的刮料板35；吊绳行走结构34将料袋36吊入料槽31内，电锯结构32将料袋36切开，让料露出；刮料结构33向左端行走并经刮料板35将露出的料逐渐刮削，并让料落入漏料斗3102中。
75.可选的，如图2所示，吊绳行走结构34中，包括横梁轨道架41、上行走板42、下行走盘43，上行走板42沿横梁轨道架41行走；上行走板42的底面固定有立柱44，立柱44的底端呈盘状，下行走盘43套设在立柱44底端且两者之间设置有滚珠45，下行走盘43底面装有吊绳46；上行走板42的底面安装有袋转动电机47，袋转动电机47经相应主动轮与下行走盘43的外盘侧啮合，袋转动电机47工作时吊绳46带动料袋36旋转。
76.可选的，如图3、图4所示，能旋转的电锯结构32中，包括转轴37、电锯38、正反自锁电机39，转轴37经支撑座安装料槽31侧壁上且经正反自锁电机39驱动，电锯38经键与转轴37安装。刮料结构33，包括行走块40、刮料板35，行走块40经滚轮与料槽31两侧避的滑槽适
配安装，行走块40经竖轴、支杆安装有刮料板35，刮料板35截面呈l型。
77.为了使电锯38良好地切割料袋36，电锯38可能旋转180
°
，电锯38固定的料槽31侧壁开有切割刀缝3103，供电锯38转动。
78.切割进料机构300、加热搅拌罐ⅰ、加热搅拌罐ⅱ未处在同一平面，并且切割进料机构300所处的底面是倾斜的，越靠近料槽31的漏掉斗3102的一侧，高度越低。由于料袋36的长时间放置，里面的物料已经结成块；常规情况下是人工敲打，本方案用电锯38切开有，分成两块，在重力的作用下，会朝3102滚动；同时刮料板35转动会将切开的料块逐渐刮走。如果切开的料块不向右动作，则需要人工推料，或者设计能推料的气缸或油缸来实现。
79.如图6～图11所示，在造粒塔100中，包括塔身1，塔身1的顶部设置有浆液进料口而底部设置有颗粒出料口，塔身1内靠近顶部处设置有旋转喷头2而底部设有料聚拢机构；在塔身1内，其上部设置有多个缓冲单元3，下部沿内壁设置有螺旋料道4。其中，缓冲单元3沿塔身1截面设置，具有多个向上的冷风出口，冷风出口吹出的冷风降低旋转喷头喷出后料的降落速度。而螺旋料道4处，沿塔身1轴心设有主管道a5，主管道a5上设有风口窗6，风口窗6处的冷风将物料吹在螺旋料道4上充分冷却。
80.当旋转喷头2喷出物料时，物料初始为浆液滴团状，在下降的过程中逐渐被冷却，形成外部凝固的颗粒；缓冲单元3产生向上的冷风，给这些外部凝固的颗粒施加向上的力，减小其下降的加速度，让冷却的时间更长，且能有效降低颗粒的的最终速度，避免颗粒最终掉落停止时被击碎，提高成品率。当物料进入到螺旋料道4中时，通过风口窗6沿径向向外施加冷风，该冷风将一些物料吹到螺旋料道4上，让物料沿螺旋料道4上滚动，相比于传统的直接掉落，能更为有效地冷却，且最终下落的速度远低于传统方式冷却的速度，进一步提高成平率。
81.可选的，缓冲单元3包括主管道b7，主管道b7的末段位于塔身1轴心处，主管道b7的柱面安装有多个具有冷风出口的支管8；支管8在冷风出口处设置有滤网a。并且塔身1内，位于下方的缓冲单元3比上方的缓冲单元3的支管8的数量多，下方的缓冲单元3比上方的缓冲单元3的冷风强度大。当物料初步下降时，初速度不大，因此冷风的强度不大，至少要让物料掉落；当下降一定高度时，物料速度变大了，则加大相应的冷风强度。
82.可选的，在螺旋料道4处，主管道a5上的风口窗6处设有滤网b，且风口窗6沿径向向外吹出冷风；主管道a5上的风口窗6，从上至下方向冷风强度逐渐增强；螺旋料道4与主管道a5之间具有间距，一些物料从该间距落下后被下方风口窗6的冷风吹到螺旋料道4上。
83.螺旋料道4为钢板，且其底面设置有震动电机16。当物料达到螺旋料道4上时，可能产生堆积的现象，毕竟颗粒较小，而震动电机16则可避免这一情况发生。当然震动电机16也可以旋转通过气压驱动实现震动的方式。
84.可选的，旋转喷头2安装在环形的物料管11上，物料管11通过周向设置的多根分料管12与塔身1顶部的料仓13相连。保证物料管11内的物料在各处均匀，让旋转喷头2喷出的物料能均匀分布在塔身1靠近顶部处。
85.可选的，对于料聚拢机构，在塔身1的底部处设置有底板17，底板17开有中心处设有中心筒18；在底板17中心处中心筒18的上方设置有驱动装置，驱动装置包括竖直转动电机19，竖直转动电机19的侧面设置有水平转动电机20，竖直转动电机19通过支杆固定在中心筒18上；水平转动电机20上装有赶料绞龙杆21；赶料绞龙杆21自转时，让物料向中心筒18
聚集；赶料绞龙杆21沿竖直转动电机19周向转动时，让底板17上所有物料都聚集在中心筒18处。
86.可选的，塔身1分为上塔身9和下塔身10，缓冲单元3位于上塔身9中，而螺旋料道4和主管道a5位于下塔身10内；下塔身10的直径大于上塔身9。当下塔身10的冷风进入上塔身9中时，形成压缩状的高压气体，进一步对物料进行减速。并且，塔身1外设置有支撑保护支架14，其通过连接件15与塔身1固定相连，且连接件15与塔身1之间设置有缓冲层。由于震动电机16的存在，因此设置支撑保护支架14来加强强度。
87.上述实施例仅表达了较为优选的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。