CN103132359B - 生物质纤维素乙醇横管连续蒸煮汽爆设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生物质纤维素乙醇横管连续蒸煮汽爆设备，具有预蒸螺旋管、横式蒸煮管，预蒸螺旋管通过螺旋压塞机和T型管与横式蒸煮管相连，其中：所述横式蒸煮管由蒸管、中心轴和螺旋叶片组成，蒸管连通有蒸汽输入管道，所述螺旋叶片多段不等螺距不等径的螺旋叶片构成，在较小直径的螺旋叶片的边缘设有拨齿，所述拨齿中相邻两个拨齿分别相两侧倾斜；所述横式蒸煮管的出口连接有卧式落料器，所述卧式落料器的送料螺旋的螺旋叶片为横向设置，所述卧式落料器连接加压喷爆器，可实现规模化生产，保证原料蒸煮熟率均匀，秸秆纤维蒸汽爆碎物理形态成茸，完全提高后期酶解糖化得率；蒸汽和水源循环使用，节能降耗。
Description
技术领域
本发明属于生物质纤维素燃料乙醇制备技术领域，具体涉及一种生物质纤维素乙醇横管连续蒸煮汽爆设备。
背景技术
目前，禾本纤维素乙醇燃料实验生产工艺，基本采用原始性，人工操作间歇高温蒸汽爆碎的方法，工艺落后，效率低下，环境脏乱，具有安全隐患；秸秆纤维在罐体内静态加注蒸汽，因原料干湿不均，压块密度不均，每罐次装料多少不均，每罐次蒸汽加入温度、压力不均等人为控制种种原因，造成蒸汽爆碎后原料生熟不一致，时常出现有蒸焦料，有生坯料，有外焦里生的块状现象，造成后期纤维素酶解糖化提取率低，加工成本大，且无法形成大规模工业化生产。由于自动化程度低，人为操控蒸煮压力容器，造成故障频发，能源消耗量大，二次蒸汽不能回收利用等生产工艺缺陷，致使禾本纤维素乙醇未能进行工业规模化生产。造纸行业中对木质或非木质纤维的处理也有采用横管连蒸的技术，但其原料在横管连蒸过程中，水占93%，纤维固体占7%，再加入碱液，形成浆液在横管中连蒸。而在禾本纤维素乙醇燃料制备中使用的禾本纤维，在连蒸的过程中，水占60%，固体纤维占40%，呈固体状，在连蒸过程中螺旋推进系统具备对压聚的纤维进行打散、翻转和推进。造纸工业所用的连蒸系统不适合生物质纤维素乙醇横管连续蒸煮条件需求。
发明内容
为解决制约禾本纤维素乙醇目前落后的生产设备，改进间歇蒸煮工艺，本发明的目的在于提供一种生物质纤维素乙醇横管连续蒸煮汽爆设备。可实现规模化生产，保证原料蒸煮熟率均匀，秸秆纤维蒸汽爆碎物理形态成茸，完全提高后期酶解糖化得率；蒸汽和水源循环使用，节能降耗。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：该生物质纤维素乙醇横管连续蒸煮汽爆设备，具有预蒸螺旋管、横式蒸煮管，预蒸螺旋管通过螺旋压塞机和T型管与横式蒸煮管相连，其特征在于：所述横式蒸煮管由蒸管、中心轴和螺旋叶片组成，蒸管连通有蒸汽输入管道，所述螺旋叶片由不等直径、不等螺距的螺旋叶片构成，在较小直径的螺旋叶片的边缘设有拨齿，所述拨齿中相邻两个拨齿分别向两侧倾斜；所述横式蒸煮管的出口连接有卧式落料器，所述卧式落料器的送料螺旋的螺旋叶片为横向设置，所述卧式落料器连接加压喷爆器，所述加压喷爆器由耐压管和位于耐压管两端的孔板阀构成，所述耐压管内衬有耐磨套，耐压管上设有进汽管闸阀通过耐压管两端的法兰连接，所述法兰与耐压管连接为偏心设置，所述闸阀具有扇形阀板，扇形阀板固定在转轴上，转轴铰接在所述闸阀边缘，转轴上固定有向外伸出的拨杆，气缸的活塞杆与拨杆铰接。
所述预蒸螺旋管的进料端连接有回料螺旋机，所述回料螺旋机的出料口通过销鼓计量器与预蒸螺旋管的进料口连接，回料螺旋机出料侧的端部连接有用于回收多余生物质纤维素的回料管。
所述加压喷爆器配合有喷爆水洗仓，喷爆水洗仓的上部连接有蒸汽过滤器，蒸汽过滤器内回收的蒸汽通过蒸汽压缩机输送至预蒸螺旋管。
所述横式蒸煮管的入口通过管道连接管道加压泵，管道加压泵连接有管道均质器，管道均质器通过管道连接有酸罐。
所述回料螺旋机的前端依次设有激震脱水机、通过输送管向激震脱水机输送原料的渣浆泵、水力洗草机和杂物分离器；激震脱水机设有回水管，回水管连通沉淀池，沉淀池通过回水泵连通水力洗草机。
采用上述技术方案的有益效果：该生物质纤维素乙醇横管连续蒸煮汽爆设备主要是利用横管连续蒸煮汽爆工艺生产纤维素乙醇燃料，解决了制约禾本纤维素乙醇规模化工业生产的落后工艺，实现生产规模化，操作自动化，环境清洁化，能源循环利用。具体为：粉碎的原材料经输送机输送至杂物分离器，将进入的秸秆经叶轮搅拌，在水力的作用下将石块、铁质等比重大于水的杂物迅速分离沉入底部进行排渣，秸秆随水流进入水力洗草机，进一步水洗排渣尘土泥沙和腐朽物质，水力洗草机对原料水洗，达到杂物分离干净，尘土泥沙洗涤排出。纤维水浆经渣浆泵输送至激震脱水机进行脱水处理，激震脱水机脱水效率高，保证水分一致。回料螺旋机具有多余物料的回收功能，回料螺旋机在送料时输送的物料要较设定的横式蒸煮管的正常用量要多，目的为保障横式蒸煮管正常的蒸煮量，避免因物料不足时造成的蒸煮内的压力反冲现象。预蒸管由蒸管和螺旋轴、叶片组成，使用回收的蒸汽对物料预蒸，预蒸后秸秆温度80℃，排出秸杆纤维中冷空气，可以保证蒸煮管内饱和蒸汽的压力与温度均恒稳定，并解决热振，缩短蒸煮管蒸煮时间，节约能效，提高产能。预蒸螺旋管和横式蒸煮管之间的螺旋压塞机起计量、喂料、脱水和增加料塞密度的作用，使蒸管内饱和均匀进料，保证产能稳定；秸秆纤维被压缩形成料塞来封住蒸煮管中蒸汽，防止蒸汽的压力反冲。在横式蒸煮管内连续蒸煮，使原料在压力容器内翻转运动向前，由于螺旋叶片采用多段不等螺距不等径的螺旋叶片结构，在较小直径的螺旋叶片的边缘设有拨齿，所述拨齿中相邻两个拨齿分别相两侧倾斜，多段不等螺距不等径的螺旋叶片可对经螺旋压塞机压成的块状物料进行破碎、打散及向前推进，更利于进行动态蒸煮，完成绝热膨胀，纤维细胞孔内充满蒸汽，形态柔软，组织膨松，保证水分一致，蒸煮时间一致，熟化均匀。横式蒸煮管的输出经卧式落料器向加压喷爆器内送料，卧式落料器搅拌落料器中秸秆，控制架桥，使之松散，易于喷爆，把物料推送至耐压管内，进行加压喷爆。加压喷爆器内秸秆纤维绝热膨胀，喷爆仓内瞬间高温高压加剧纤维素内部氢键的破损，游离出新的羟基，纤维素内有序结构发生变化，对秸秆细胞结构形成冲击和剪切，使纤维发生一定的机械断裂，分解力提高，增加纤维素的析出能力，能保证蒸煮后秸秆纤维蒸汽爆碎物理形态成茸，五大元素物理爆碎分解充分，保证酶解糖化提取率。喷爆水洗仓将喷爆成茸的秸秆纤维加入大量的水，喷爆水洗仓上部收集蒸汽，二次蒸汽在蒸汽压缩机快速吸入的作用下，排出罐体，可以减少仓压，有利于秸秆的物理喷爆碎解。蒸汽过滤器、蒸汽压缩机构成蒸汽回收二次利用系统，稳定可靠，变废为宝、节约能源。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为本发明的结构示意图。
图2为加压汽喷爆器结构示意图。
图3为图2的端面视图。
图4为具有蒸汽回收的横管连续蒸煮汽爆结构示意图。
图5为具有洗涤结构的横管连续蒸煮汽爆结构示意图。
具体实施方式
如图1、2、3所示的生物质纤维素乙醇横管连续蒸煮汽爆设备，具有预蒸螺旋管3、横式蒸煮管5，预蒸螺旋管3通过螺旋压塞机9和T型管10与横式蒸煮管5相连，所述横式蒸煮管由蒸管、中心轴和螺旋叶片组成，蒸管连通有蒸汽输入管道11，所述螺旋叶片多段不等螺距不等径的螺旋叶片构成，使螺距在一定范围内形成不等距离，保证螺距之间的物料填充达到最大值。在较小直径的螺旋叶片的边缘设有拨齿，所述拨齿中相邻两个拨齿分别相两侧倾斜，保证固体物料在翻转过程中形成蓬松、分离不团聚。所述横式蒸煮管的出口连接有卧式落料器6，所述卧式落料器6的送料螺旋的螺旋叶片为横向设置，所述卧式落料器连接加压喷爆器7。如图2、3所示，所述加压喷爆器由耐压管7.6和位于耐压管两端的闸阀构成，所述耐压管内衬有耐磨套，耐压管两端连接有法兰7.7，所述法兰7.7与耐压管7.6连接为偏心设置，所述闸阀具有扇形阀板7.5，扇形阀板7.5固定在转轴7.1上，转轴7.1铰接在闸阀边缘，转轴上固定有向外伸出的拨杆7.8，气缸7.9的活塞杆与拨杆7.8铰接，所述耐压管7.6上设有进蒸汽孔7.2、蒸汽安全阀孔7.4和温度压力传感器孔7.3。
所述预蒸螺旋管的进料端连接有回料螺旋机1，所述回料螺旋机的出料口通过销鼓计量器2与预蒸螺旋管的进料口连接，回料螺旋机出料侧的端部连接有用于回收多余生物质纤维素的回料管8。如图4所示，所述加压喷爆器配合有喷爆水洗仓12，喷爆水洗仓的上部连接有蒸汽过滤器14，蒸汽过滤器内回收的蒸汽通过蒸汽压缩机13输送至预蒸螺旋管3。所述横式蒸煮管的入口通过管道连接管道加压泵17，管道加压泵17连接有管道均质器16，管道均质器通过管道连接有酸罐15。如图5所示，所述回料螺旋机的前端依次设有激震脱水机18、通过输送管向激震脱水机输送原料的渣浆泵21、水力洗草机22和杂物分离器19；激震脱水机设有回水管，回水管连通沉淀池23，沉淀池通过回水泵连通水力洗草机22。
Claims (4)
1.一种生物质纤维素乙醇横管连续蒸煮汽爆设备，具有预蒸螺旋管、横式蒸煮管，预蒸螺旋管通过螺旋压塞机和T型管与横式蒸煮管相连，其特征在于：所述横式蒸煮管由蒸管、中心轴和螺旋叶片组成，蒸管连通有蒸汽输入管道，所述螺旋叶片由不等直径、不等螺距的螺旋叶片构成，在较小直径的螺旋叶片的边缘设有拨齿，所述拨齿中相邻两个拨齿分别向两侧倾斜；所述横式蒸煮管的出口连接有卧式落料器，所述卧式落料器的送料螺旋的螺旋叶片为横向设置，所述卧式落料器连接加压喷爆器，所述加压喷爆器由耐压管和位于耐压管两端的孔板阀构成，所述耐压管内衬有耐磨套，耐压管上设有进汽管闸阀通过耐压管两端的法兰连接，所述法兰与耐压管连接为偏心设置，所述闸阀具有扇形阀板，扇形阀板固定在转轴上，转轴铰接在所述闸阀边缘，转轴上固定有向外伸出的拨杆，气缸的活塞杆与拨杆铰接；所述预蒸螺旋管的进料端连接有回料螺旋机，所述回料螺旋机的出料口通过销鼓计量器与预蒸螺旋管的进料口连接，回料螺旋机出料侧的端部连接有用于回收多余生物质纤维素的回料管。
2.根据权利要求1所述的生物质纤维素乙醇横管连续蒸煮汽爆设备，其特征在于：所述加压喷爆器配合有喷爆水洗仓，喷爆水洗仓的上部连接有蒸汽过滤器，蒸汽过滤器内回收的蒸汽通过蒸汽压缩机输送至预蒸螺旋管。
3.根据权利要求2所述的生物质纤维素乙醇横管连续蒸煮汽爆设备，其特征在于：所述横式蒸煮管的入口通过管道连接管道加压泵，管道加压泵连接有管道均质器，管道均质器通过管道连接有酸罐。
4.根据权利要求3所述的生物质纤维素乙醇横管连续蒸煮汽爆设备，其特征在于：所述回料螺旋机的前端依次设有激震脱水机、通过输送管向激震脱水机输送原料的渣浆泵、水力洗草机和杂物分离器；激震脱水机设有回水管，回水管连通沉淀池，沉淀池通过回水泵连通水力洗草机。
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