CN102371204A - 粉碎膨化植物纤维原料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种粉碎膨化植物纤维原料的方法，主要解决现有技术中存在为防止蒸汽反窜需设置锥形阀、结构复杂，处理量小、电耗高，原料输送中流动性差无法连续化生产的问题。本发明通过采用在温度为80～250℃，压力为0.04～4MPa，螺杆速度为5～100转/分钟，进料速度为280～5000千克/小时条件下，将植物纤维原料送入粉碎膨化机；植物纤维原料在粉碎膨化机中连续输送，并被挤压、粉碎、搓揉和膨化后送入相连的滞留器内的技术方案较好地解决了该问题，可应用于粉碎膨化植物纤维原料的工业生产中。

Description

粉碎膨化植物纤维原料的方法
技术领域
本发明涉及一种粉碎膨化植物纤维原料的方法。
背景技术
植物纤维原料粉碎膨化机，是植物纤维原料制作乙醇工艺生产中前处理工序中的一台重要设备。利用植物纤维原料粉碎膨化机，将规格不同的植物纤维原料进行粉碎、挤压、膨化，在高压力的情况下，将植物纤维碎料压入后续设备滞留器中，进行高温高压蒸煮，再次进行闪爆后，送入水解罐中进行酶解，制作乙醇。
文献ZL94242551.0公开了一种植物纤维素蒸爆处理机，包括电动机、蒸汽管、送料筒、蒸煮筒、出料筒、分离卸料器，三个筒内具有螺杆送料装置，送料筒的出料口装有由粉碎头、顶杆、自调节弹簧组成的碎料止逆装置，出料筒的出料口通过两个阀门与分离卸料器的进口连接。
目前的粉碎膨化机普遍采用等外径螺杆，螺杆出口端采用液压锥形阀堵塞出口的方案，以此解决与之相连滞留器内蒸汽反窜问题。由于这种植物纤维物料粉碎膨化机的进料口处容积小，物料在此处的堆积比小、松散，螺杆带进的料少，限制了设备的产量，也使处理每吨绝干物料的电耗相对较高。加之原料输送中流动性差无法连续化生产，实现大工业生产难度大。要降低植物纤维物料制乙醇的成本，必须要扩大生产规模，提高单线生产能力。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术中存在为防止蒸汽反窜需设置锥形阀、结构复杂，处理量小、电耗高，原料输送中流动性差无法连续化生产的问题，提供一种新的粉碎膨化植物纤维原料的方法。该方法具有不需设置锥形阀解决相连滞留器内蒸汽反窜问题、结构简单；能处理规格不同的植物纤维原料；生产能力大、能耗低；能够实现连续化生产的特点。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种粉碎膨化植物纤维原料的方法，在温度为80～250℃，压力为0.04～4MPa，螺杆速度为5～100转/分钟，进料速度为280～5000千克/小时条件下，将植物纤维原料送入粉碎膨化机；植物纤维原料在粉碎膨化机中连续输送，并被挤压、粉碎、搓揉和膨化后送入相连的滞留器内；所述粉碎膨化机沿沿传动方向依次包括：电机1、联轴器2、减速机3、加料斗4、锥形筒体6、直筒体7和模板8；其中加料斗4下部设置有漏水筛口9；锥形筒体6内筒壁上设置有剪切螺钉6-1，锥形筒体6下部设置有漏水口10；直筒体7内筒壁上设置有至少一个剪切螺钉7-1；在由加料斗4、锥形筒体6和直筒体7构成的腔体内，设置有与减速机3同轴的螺杆5；所述螺杆5沿传动方向依次为：X1至X2之间采用等螺距连续螺纹；X2至X3之间采用外径依次减小、变螺距螺纹，但在剪切螺钉6-1处螺纹不连续；X3至X4之间采用等外径、等螺距螺纹，但在剪切螺钉7-1处螺纹不连续；X4至X5之间采用等外径、变螺距连续螺纹；模板8内侧设有轴向位置可调节的内锥套8-1，与螺杆5端部锥形形成环状圆锥孔，环状圆锥孔间隙大小可调。
上述技术方案中，X1至X5之间，整个螺杆等根径。电机1配变频调速器。减速机3为带推力轴承座的两级斜齿轮传动减速机。X3至X4之间优选方案为设置有多头螺纹5-1。X1至X2之间优选方案为采用等外径或外径依次减小的等螺距连续螺纹。漏水口10内设置有滤网。粉碎膨化时，温度优选范围为150～190℃，压力优选范围为0.48～1.26MPa，螺杆速度优选范围为20～60转/分钟，进料速度优选范围为1000～4000千克/小时。
本发明方法中，所述压力均指绝压。
本发明中，模板8内侧设有轴向位置可调节的内锥套8-1，与螺杆5端部锥形形成环状圆锥孔，环状圆锥孔间隙大小可调，达到不同的粉碎膨化效果。采用变外径、变螺距的组合型螺杆与模板上轴向位置可调节的内锥套，可以在没有出口处锥形阀封堵的情况下，直接用挤压植物纤维物料本身形成料封，封堵相连滞留器中反窜的蒸汽，保持滞留器内的压力。电机配变频调速器，可以根据植物纤维物料进料量调节电机的转速，保持稳定生产。减速机与螺杆同轴，采用带推力轴承座的两级斜齿轮传动的减速机，以平衡螺杆的轴向力，降低螺杆的转速，增大螺杆的扭矩。加料斗4的断面形状为U形，此处螺杆外径是出口处螺杆外径的4倍。选用U形加料斗，可以加大进料口的容积，使松散的植物纤维物料多进料，减少进口处堵料。加料斗4下部设漏水筛口9，植物纤维物料中的水可以从漏水筛口流出。锥形筒体6设置剪切螺钉6-1，用于破碎秸秆。锥形筒体6下部设漏水口10，漏水口10内有滤网，水漏出，植物纤维物料留住。直筒体7设置至少一个剪切螺钉7-1，用于破碎、搓揉秸秆，防止秸秆抱在轴上与轴同转。X3至X4之间还设置有多头螺纹5-1，用于物料的粉碎、造压，防止直筒体7内物料反窜。模板8与螺杆5之间的环状圆锥孔，用于植物纤维物料粉碎膨化机内的压力提高，物料在从出口11喷出时，使植物纤维物料膨化。
本发明中，植物纤维物料从加料斗4加入，减速机3驱动螺杆5转动，植物纤维物料在螺杆5的推动下向前运动。物料在变外径、变螺距的组合型螺杆与剪切螺钉作用下在筒体内被挤压、破碎、搓揉，且剪切螺钉可防止植物纤维物料抱在轴上与轴同转。在出料模板8处，由于内锥套8-1与螺杆5端部锥形所形成的环状圆锥孔面积不断减小，植物纤维物料被挤压、破碎、摩擦升热和升压，植物纤维物料中的一部分水份被挤出后，沿加料斗4下部的漏水口9和锥形筒体下部的漏水口10漏出；另一部分水份因摩擦升热汽化，随植物纤维物料从模板8与螺杆之间的环状锥形间隙中喷出，达到破碎和膨化的目的。
本发明中所述变外径、变螺距的组合型螺杆的外径，以与筒壁的间隙为螺杆直径的1/80～1/120效果为好。螺距是根据植物纤维物料的粉碎膨化要求进行选定的。螺距大进料量大；螺距小造压高，剪切力强，膨化效果好。
本发明中所使用的粉碎膨化机采用了变外径、变螺距的螺杆结构，同时将加料口处的容积加大，使松散的植物纤维物料在加料口处进料能力大，从而提高设备的产量；变外径、变螺距的组合型螺杆与剪切螺钉使物料在筒体内被挤压、破碎、搓揉，且剪切螺钉可防止植物纤维物料抱在轴上与轴同转，可以实现连续化生产。在出料模板处，利用模板内侧可轴向调节的内锥套与螺杆端部锥形所形成的环状圆锥孔，使物料在此处密度和压力增大，用挤压植物纤维物料本身形成密封，解决相连滞留器内蒸汽反窜的问题；出料口处没有液压锥形阀，结构简单可靠，制造容易、有利于产品放大；内锥套轴向位置可调，以改变环状圆锥孔间隙大小，达到不同的粉碎膨化效果。所以本发明方法具有不需设置锥形阀解决相连滞留器内蒸汽反窜问题、结构简单；能处理规格不同的植物纤维原料；生产能力大、能耗低；能够实现连续化生产的特点。采用本发明方法，与采用等外径螺杆、螺杆出口端采用液压锥形阀堵塞出口的粉碎膨化机相比，结构简单，可实现连续化生产，处理每吨绝干物料的电耗降低了89％，小时生产能力提高了1000％，取得了较好的技术效果。
附图说明
图1为本发明中粉碎膨化机的结构示意图。
图2为本发明中粉碎膨化机出口处的放大示意图。
图1和图2中，1为电机，2为联轴器，3为减速机，4为加料斗，5为螺杆，5-1为多头螺纹，6为锥形筒体，6-1为锥形筒体6内筒壁上的剪切螺钉，7为直筒体，7-1为直筒体7内筒壁上的剪切螺钉，8为模板，8-1为内锥套；9为加料斗4下部的漏水筛口，10为锥形筒体6下部的漏水口，11为物料出口。
下面通过实施例对本发明作进一步阐述。
具体实施方式
【实施例1】
采用图1所示粉碎膨化机，在温度为170℃，压力为0.8MPa，螺杆速度为35转/分钟，进料速度为800千克/小时条件下，将800克玉米秸秆从加料斗4加入，减速机3驱动螺杆5转动，玉米秸秆在螺杆5的推动下向前运动。由于模板8开孔面积小，玉米秸秆被挤压、破碎、摩擦、升热和升压，玉米秸秆原料中的一部分水份被挤出后，从加料斗4下部的漏水口9和锥形筒体下部的漏水口10漏出；另一部分水份因摩擦升热汽化，随玉米秸秆原料从模板8的圆环孔喷出。共消耗电量35.2度。
【实施例2】
同【实施例1】，只是加工的植物纤维原料为稻秸秆(体现能处理规格不同的木质纤维原料的特点)。加工条件为：温度为175℃，压力为0.9Pa，螺杆速度为30转/分钟，进料速度为800千克/小时。共消耗电量33度。
【实施例3】
同【实施例1】，只是加工的植物纤维原料为麦秸秆。加工条件为：温度为180℃，压力为1.0MPa，螺杆速度为40转/分钟，进料速度为800千克/小时。共消耗电量40度。
【实施例4】
同【实施例1】，只是加工的植物纤维原料为芦苇。加工条件为：温度为160℃，压力为0.62MPa，螺杆速度为32转/分钟，进料速度为800千克/小时。共消耗电量31度。
【对比例1】
采用等外径螺杆、并且螺杆出口端采用液压锥形阀堵塞出口的粉碎膨化机，在温度为170℃，压力为0.8MPa，螺杆速度为20转/分钟，进料速度为70千克/小时条件下，将70克玉米秸秆从加料斗加入，玉米秸秆在螺杆的推动下向前运动。生产过程中发生玉米秸秆抱在轴上与轴同转的现象，导致生产暂停。清除后，继续生产。整个过程共消耗电量281度。

Claims (8)

1.一种粉碎膨化植物纤维原料的方法，在温度为80～250℃，压力为0.04～4MPa，螺杆速度为5～100转/分钟，进料速度为280～5000千克/小时条件下，将植物纤维原料送入粉碎膨化机；植物纤维原料在粉碎膨化机中连续输送，并被挤压、粉碎、搓揉和膨化后送入相连的滞留器内；所述粉碎膨化机沿沿传动方向依次包括：电机(1)、联轴器(2)、减速机(3)、加料斗(4)、锥形筒体(6)、直筒体(7)和模板(8)；其中加料斗(4)下部设置有漏水筛口(9)；锥形筒体(6)内筒壁上设置有剪切螺钉(6-1)，锥形筒体(6)下部设置有漏水口(10)；直筒体(7)内筒壁上设置有至少一个剪切螺钉(7-1)；在由加料斗(4)、锥形筒体(6)和直筒体(7)构成的腔体内，设置有与减速机(3)同轴的螺杆(5)；所述螺杆(5)沿传动方向依次为：X1至X2之间采用等螺距连续螺纹；X2至X3之间采用外径依次减小、变螺距螺纹，但在剪切螺钉(6-1)处螺纹不连续；X3至X4之间采用等外径、等螺距螺纹，但在剪切螺钉(7-1)处螺纹不连续；X4至X5之间采用等外径、变螺距连续螺纹；模板(8)内侧设有轴向位置可调节的内锥套(8-1)，与螺杆(5)端部锥形形成环状圆锥孔，环状圆锥孔间隙大小可调。
2.根据权利要求1所述的粉碎膨化植物纤维原料的方法，其特征在于在X1至X5之间，整个螺杆等根径。
3.根据权利要求1所述的粉碎膨化植物纤维原料的方法，其特征在于电机(1)配变频调速器。
4.根据权利要求1所述的粉碎膨化植物纤维原料的方法，其特征在于减速机(3)为带推力轴承座的两级斜齿轮传动减速机。
5.根据权利要求1所述的粉碎膨化植物纤维原料的方法，其特征在于X3至X4之间还设置有多头螺纹(5-1)。
6.根据权利要求1所述的粉碎膨化植物纤维原料的方法，其特征在于漏水口(10)内设置有滤网。
7.根据权利要求1所述的粉碎膨化植物纤维原料的方法，其特征在于X1至X2之间采用等外径或外径依次减小的等螺距连续螺纹。
8.根据权利要求1所述的粉碎膨化植物纤维原料的方法，其特征在于在温度为150～190℃，压力为0.48～1.26MPa，螺杆速度为20～60转/分钟，进料速度为1000～4000千克/小时。
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