[實用新型]一種定向拆解秸稈纖維設備

有效

• 申請號: 201320405375.7
• 申請日: 2013-07-09
• 公開（公告）號: CN203360923U
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 畢松梅;金世偉;王旭;洪鈞;儲長流;楊莉;閆紅芹;李敏
• 申請（專利權）人: 安徽工程大學
• 主分類號: D21B1/36
• 分類號: D21B1/36
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產權代理有限公司 34107
• 代理人: 張巧嬋

技術領域

本實用新型涉及農業廢棄物秸稈處理技術，具體地說，本實用新型涉及一種定向拆解秸稈纖維設備。

背景技術

秸稈處理在我國已越來越得到政府和農民的重視，特別是對空氣中PM2.5顆粒的監管，焚燒秸稈現在已得到基本控制，但是我們現在只將全株小麥20%的麥穗作為糧食，其余80%的秸稈被農民作為廢棄物而丟在地里，大量的秸稈因無處存放而導致農民把大部分秸稈一把火直接燒掉，這樣造成了資源浪費和環境污染。

近年來，研究秸稈預處理的方法也很多，它們分別是化學法、熱噴法、蒸煮法、汽爆法。其中化學法由于環保及處理費用高而被淘汰；熱噴法需對被處理的秸稈原料長時間蒸煮保壓及噴出物料需長時間降溫，在設備出料中含過多的夾生料，秸稈拆解成纖維不徹底，所獲纖維產率過低，設備投入大、生產占用場地面積大等問題，而難于推廣；蒸煮法由于需要更長時間蒸煮秸稈，所用時間大于熱噴法而造成耗能更多，將直接造成秸稈產品成本高，影響其工業化的應用；汽爆法是近年來研究最多，也是處理秸稈時間最快，沒有環境影響的最有前途秸稈拆解成纖維的物理方法，目前這種技術焦點主要集中在加溫、加壓和解壓時間等關鍵技術上，有學者提出快開門式秸稈泄放技術，國外也有提出“連續汽爆機”等方法，但是這些方法都是在系統解壓后，生物質秸稈從幾十秒到幾分鐘時間內，才被完全解壓泄放完成；也有學者將汽爆系統解壓時間控制在0.005075s≤S≤0.00875s時間段，其效果在物理意義上是實現了汽爆的物理要求，而沒有達到這么快的時間，則為秸稈“噴放”和“膨化”這兩種纖維處理狀態，上述兩種物理狀態所獲得的纖維與“蒸汽爆炸”不能做狀態比較，這兩項技術及纖維拆解狀態在本質上都區別于汽爆技術，

運用汽爆法的秸稈拆解設備主要有間歇式秸稈汽爆處理設備和以加拿大桑普達公司為代表的國外最先進“連續汽爆設備”。

間歇式秸稈汽爆處理設備的共同特點是在結構上是由鍋爐、汽爆罐和開啟時間大于0.00875s時間的球閥組成，這種類型秸稈汽爆處理設備除不能在物理意義上完成“蒸汽爆炸”外，還表現出由于汽爆罐內的壓力值由大到零的變化，使得最先噴出的秸稈和最后噴出的秸稈由于所處的壓力不同，表現出有許多夾生料，纖維得率低，究其原因是一個開啟時間相對緩慢的球閥在它打開閥門芯的第一秒鐘，汽爆罐內的壓力就在降低，隨著時間相對緩慢的推移壓力下降更快，這就遠離了物理意義上的“蒸汽爆炸”條件，只有少量木質素強度較弱的秸稈能被拆解成纖維，以至于秸稈汽爆處理設備至今仍主要用在實驗室和生產少量的汽爆物料，用于對汽爆工藝研究和評估等方面，現在社會上農民還在大量焚燒秸稈就說明這樣的道理，所以說鍋爐法技術瓶頸，是制約工業化批量處理秸稈的根源。

另外，間歇式秸稈汽爆處理設備都采用4MPa高壓鍋爐加熱，通過高壓鍋爐升溫加壓，但是高壓鍋爐無論在制造成本上，還是在升溫升壓上都要耗費大量能源，除直接造成產品及設備維護成本上升外，最大問題還是帶來新的環境污染問題；又因為鍋爐在加熱過程中，其蒸汽溫度與壓力是呈函數對應關系，溫度越高，則壓力越大，因為這種鍋爐法在溫度與壓力兩項指標上是不可獨立控制的，所以在實踐中就發生了影響纖維質量的問題，秸稈在高溫作用下，纖維染色團從秸稈原本的金黃色，將裂解成了褐黑色，發生物理化學變化，繼續升溫秸稈則完全碳化，而該種類型設備只能通過繼續升溫，設備才能繼續提高壓力，所以該種設備就不能適應不同種類生物質秸稈原料，加工成纖維需要，也不能控制被拆解的秸稈不發生裂解物理化學反應速度，而且由于高溫作用最終將秸稈炭化，外觀呈粉狀黑色物質，無法得到金黃色外觀的秸稈纖維，也就無法得到高值化的秸稈纖維。所以間歇式秸稈汽爆處理設備局限在原理樣機還是普遍被認可的。

以加拿大桑普達公司為代表的當今國外最先進“連續汽爆設備”也存在著同樣問題，一是設備加壓腔內蒸汽壓力值難于穩定，更沒有精確控制，設備沒有在真正意義上形成“蒸汽爆炸”條件，所儲的蒸汽能量在最短時間內，沒有在秸稈上得到有效釋放，設備解壓噴放后纖維中夾生料多，還存在著球閥在頻繁噴放過程中，蒸汽損失量大，鍋爐升溫升壓慢，設備加壓腔內秸稈含水率不能控制，解壓球閥雖采用了硬質合金，但還是磨損嚴重，一個質量較好的球閥其壽命也就一個月。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種定向拆解秸稈纖維設備，能夠形成穩定“汽體爆炸”效果，保證各種類型秸稈在“汽體爆炸”脈沖時間范圍內被拆解成高值化的纖維。