[發明專利]一種汽爆機

有效

• 申請號: 201310046686.3
• 申請日: 2013-02-06
• 公開（公告）號: CN103111231A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 李家民
• 申請（專利權）人: 李家民
• 主分類號: B01J3/00
• 分類號: B01J3/00
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 巫敏;劉世權

技術領域

本發明涉及一種汽爆機，尤其涉及一種對生物質進行蒸汽爆碎及對淀粉質、蛋白質等原料進行蒸汽爆碎熟化處理的汽爆裝置。

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背景技術

汽爆技術從二十世紀二十年代出現至今己有90多年，從最初用于生產人造纖維板、歷經木材纖維提取乙醇、制漿造紙、動物飼料生產，至今己發展到在食品工業、制藥行業、生物能源、材料、化學和環境保護等各領域?,其應用前景及技術優勢已日趨突出。

汽爆技術全稱為“蒸汽爆破技術”，其技術原理是：將滲進生物質組織內部的蒸汽分子于短時間內發生突發性釋放，用較少的能量將原料按目的分解。汽爆機即是依據這一原理設計用于完成不同目的的機械裝置或設備,?能將核心容器內的原料與高壓蒸汽在毫秒級的范圍內，以炸散的形式爆于大氣空間。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的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，汽爆技術在秸稈等生物質材料的預處理中應用廣泛，不同的汽爆裝置也種類繁多。但是,事實上現有在用的汽爆裝置都達不到技術性能的要求，只能稱作是熱噴放裝置，其基本模式是：在一個壓力容器底部裝設閥門，通過閥門的快速打開來實現容器內壓力的突然釋放，產生熱噴放效果。這一模式存在的主要問題在于：由于閥門的放汽截面遠遠小于壓力容器的容積截面，并且高壓閥門開啟速度有限，容器內高壓蒸汽的壓力釋放過程時間長，一般為3-10秒，遠達不到毫秒量級釋放，因此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。并且在實際工程中需要加大容器的容積時，閥門無法等比例放大，這就更拉大了放汽截面與容器容積截面的差距，使壓力釋放過程愈加延長。因此,這種熱噴放模式的汽爆裝置產生不了真正的蒸汽爆碎效果。

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裝置，其特點是：固形物或物料干物質受高應力擠壓并產生高溫，在裝置出口擠壓的應力消失后，物料被膨化。這種裝置實施的工藝過程,不是以汽體滲入進生物質組織的內部方式充注可爆發的壓縮汽體能，并使其在短時間爆炸釋放，因此不具備汽爆的技術條件，無法從分子水平上打破原有生物質大分子的晶格。其結果是以巨大的功耗來壓縮固體，卻未能產生處理生物質所預期的效果，對于后期的利用作用不大。

針對“熱噴放”和“螺桿連續擠出”兩種模式裝置及其工藝效果所存在的實際缺陷，專利申請號為201110030659.8、發明名稱為“數控連續汽爆機”的中國發明專利，公開了一種汽爆裝置，該汽爆裝置利用滑動封蓋原理能在毫秒級的時間內完成超音速蒸汽爆碎過程，該發明的汽爆放汽截面等于容器截面，實現了爆發突然性。相比熱噴放裝置中放汽時間受制于放汽閥門與容器大小的比例，其放汽時間與容器容積大小無關，所產生的蒸汽彈射作用能量巨大，實現高速驅動滑動封蓋，其驅動力與容器截面成正比，使滑動封蓋無論質量大小都能快速完成汽爆打開，提高了爆破能量密度，使物料得到充分分解，使得蒸汽保壓時間由十幾分鐘縮短到幾十秒，全部物料爆出過程均在毫秒級（0.00875秒）內完成，避免了熱噴放裝置中第一秒和第十秒噴出的物料的生熟程度不同的問題，滿足了工業化生產中工藝一致性的要求。但是，該發明雖然屬于采用的滑動封蓋原理，而實際上其爆倉上部采用滑動密封，下部仍采用的是端面密封原理，導致密封圈的損耗非常大，需要經常更換密封圈，影響工作效率；采用上部滑動密封蓋中間進料的方式，進料口采用懸浮密封，需要一個單獨的氣缸來提供動力，不但使裝置復雜化且增加了設備成本。

具體來說，該結構的汽爆機主要存在以下問題：一是下部端面密封，導致密封圈損耗極大；二是采用滑動封蓋中間進料方式，就必須用多根支柱將上下密封盤相連接構成滑動封蓋，這樣就使得整個滑動封蓋呈為“鼠籠”結構，還另外需要增設進料口密封裝置；現有采用的懸浮密封裝置或者螺紋密封，原料從進料口直接進入爆倉后，當滑動封蓋向下端運行打開端口密封時，原料由于受到滑動封蓋“鼠籠”結構的多支柱阻力，延緩或阻礙了爆出料的迅速爆出，且爆出料會堆積在滑動密封蓋的底盤上，在數控連續汽爆的狀態下，這些堆積在滑動密封蓋底盤上的爆出料經過多輪次的汽爆，會焦糊成硬團，尤其是在汽爆淀粉質原料時，由于物料的粘度，還會黏附“鼠籠”結構的支柱上、滑動密封蓋的底盤上，全部焦化成硬團，嚴重影響爆出物料品質以及汽爆機的連續工作狀態，這已被實驗所證實。

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發明內容