[發明專利]數控連續汽爆機

無效

• 申請號: 201110147528.8
• 申請日: 2011-05-24
• 公開（公告）號: CN102797188A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: 于政道
• 申請（專利權）人: 于政道
• 主分類號: D21C7/00
• 分類號: D21C7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種對生物質進行蒸汽爆碎預處理的生產設備，為生物質利用行業的預處理設備。

背景技術

蒸汽爆碎(Steam?Explosion)的技術本質為：將滲進植物組織內部的蒸汽分子短時間突發性釋放完畢，目的是用較少的能量將原料按目的分解。汽爆機是將容器內的原料與高壓蒸汽在毫秒級的范圍內，以炸散的形式懸在大氣空間。這一過程不僅利用了蒸汽的高壓勢能，更主要的是使蒸汽內能轉化為機械能，實現了絕熱膨脹做功。由于其作用時間短，能量密度高且作用位置集中，使滲透到纖維素與木質素等大分子之間的水蒸汽分子產生強大的破壞力，可充分的在大分子水平上將物料分解，為后期酶水解等生化處理創造基礎條件。

目前的汽爆設備只能稱之為熱噴放裝置，其基本模式是：在一個壓力容器底部裝置閥門，通過閥門的快速打開實現壓力突然釋放，產生熱噴放效果。這一模式存在的主要問題在于：由于放氣截面相對于壓力容器容積小很多，并且高壓閥門開啟速度有限，高壓蒸汽的壓力釋放過程時間長，一般為3～10秒，難以達到毫秒級，無法實現蒸汽絕熱膨脹做功，降低了能量密度，使物料分解程度不高。并且當容器容積加大時，閥門無法等比例放大，更拉大了放氣截面與容器容積的差距，使壓力釋放過程愈加延長。因此這種熱噴放模式產生不了真正的蒸汽爆碎現象。此外，還有一種通過螺桿連續擠出方式來模擬蒸汽爆碎過程的技術模式，其特點是：固形物或稱物料干物質本體受高應力擠壓并產生高溫，在其出口擠壓應力消失后，物料膨化。這種工藝過程不是以汽體滲入植物組織內部的方式充注可爆發的壓縮汽體能，并使其在短時間爆炸釋放，因此不具備“爆”的條件，也無爆的聲音，無法從分子水平上打破原有纖維素大分子晶格。其結果是以巨大的功耗來壓縮固體，卻未產生纖維素物質預處理的預期效果，對于后期的酶水解幫助不大。

發明內容

本發明的目的是為了克服上述現有技術之不足，提供一種利用滑動封蓋原理能在毫秒級(0.00875s)的時間內完成超音速蒸汽爆碎過程的數控連續汽爆機。由于該汽爆機的放氣截面積即滑動封蓋截面積等于高壓缸體截面積，而該截面積與汽爆處理容積成固定比例，這就克服了傳統熱噴放工藝隨處理容積加大而放氣時間延長的問題，不僅使汽爆功率密度提高了三個數量級，而且使批量化處理的物料“生熟”程度一致，為工業化生化處理工藝一致性奠定了基礎。同時，該機具備全自動進出料功能，實現了連續化汽爆生產。

本發明的目的是通過以下方式實現的：

本發明包括：高壓缸體、滑動封蓋、自動加料系統、回收倉、框架、上部料倉、物料接收倉、氣動系統、數控系統。其中，滑動封蓋套裝于高壓缸體中，可在其中上下滑動，通過專用密封組件實現滑動密封。當滑動封蓋向一端運行到位時，可實現高壓缸體端口密封；當滑動封蓋向另一端運行即可打開端口密封，使高壓缸體整個截面暴露于大氣中，從而完成從加料到爆出的循環動作。自動加料系統安裝于高壓缸體上口，整體高壓缸體裝置于回收倉上部，外接蒸汽通過管道通入到高壓缸體中。高壓缸體、滑動封蓋、回收倉、上部料倉、物料接收倉、氣動系統均安裝于框架內部。數控系統獨立于機體之外，可進行遠程控制。數控連續汽爆機的工作過程是這樣的：

在數控系統控制下，首先由自動加料系統打開滑動封蓋頂部的加料蓋并移向一側，再落下高壓缸體正上方的入料導筒，將框架上部料倉內的物料卸入高壓缸體中；當物料加滿后，再由自動加料系統將入料導筒收起，移回加料蓋并扣入到滑動封蓋頂部；此時即可打開蒸汽進入閥門，使蒸汽進入高壓缸體；當達到預定的壓力滲透平衡時間后，關閉蒸汽進入閥門，同時啟動氣動系統，驅動滑動封蓋在高壓缸體內向下做直線運動，引發滑動封蓋上下端受壓面積不等，產生壓力失穩導致蒸汽彈射，驅動滑動封蓋向下急速運動，徹底打開高壓缸體截面，并使整體高壓缸體內部的蒸汽混合物料產生突爆。由于滑動封蓋尺寸與高壓缸體內徑相當，這一過程完全模擬了壓力容器突然斷為兩截的爆炸過程，即放氣截面積等于容器截面積，從結構原理上確保了汽爆的突放性。同時，放氣截面的開啟過程是由蒸汽自身壓差引發的蒸汽彈射完成，也達到了毫秒級的速度。受高壓蒸汽爆發的巨大沖力驅動，物料瞬間被高速彈射入回收倉，通過回收倉的聯體氣旋分離器的作用，將氣浪分離，由排氣口向上排出，爆出物料則向下落入物料接收倉并由物料輸送設備連續不斷的送出到下道工序。

本發明的優點是：

1、本發明的汽爆放氣截面等于容器截面，最大程度實現了爆發突然性。相比熱噴放裝置中放氣時間受制于放氣閥門與容器大小比例，本發明的放氣時間與容器容積大小無關，在保證汽爆效果不變的前提下為大型汽爆設備打通了技術通道。