CN108729284B - 一种超声波预处理植物纤维装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超声波预处理植物纤维装置，包括本体，其特征在于：所述本体的顶部设有漏斗式进料口，其底部设有对开门卸料口；所述本体内平行设有数层横穿的蒸汽干管，且该数层蒸汽干管两两之间形成内置反应空间；所述数层蒸汽干管中的每层蒸汽干管的两侧垂直均布有数根带曝气孔的蒸汽支管；所述蒸汽干管的一端与高压蒸汽进口相通；所述蒸汽支管的内端与所述蒸汽干管相通；所述本体前后两面分别设有内置超声波清洗器的容器，该容器与所述本体相接处设有清洗槽壁；所述清洗槽壁通过超声波换能器与超声波发生器连接。本发明结构简单、成本低、易操作，使用高压蒸汽和超声波联合预处理，效率高，效果好。
Description
技术领域
本发明涉及处理植物纤维技术领域，尤其涉及一种超声波预处理植物纤维装置。
背景技术
纤维素是地球上最丰富、来源最广泛的碳水化合物，同时也是地球上最大的可再生资源，占地球生物量的约50%。由于纤维素分子结构以及纤维素物质在自然界中存在状态的特殊性，使这类宝贵资源很难被利用。我国纤维素资源丰富，但没有得到充分利用，相当大的一部分被废弃、焚烧，造成严重的环境污染。分解纤维素并将其转化成动物易吸收或利用的能源、食物、饲料或化工原料，是纤维素合理应用的重要途径。
近年来，利用秸秆发酵生产沼气成为各国学者研究的一个热点问题。沼气是一种清洁、高效的能源，且对环境无污染。秸秆沼气技术的应用，既有助于秸秆资源化利用，减少环境污染，又能促进农村沼气事业的发展，是秸秆资源化、能源化利用的一种有效途径，具有良好的生态和社会效益。但秸秆结构中含有大量难以降解的纤维素、半纤维素和木质素等，存在启动速度慢，降解率低，不便处理等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种成本低、结构简单的超声波预处理植物纤维装置。
为解决上述问题，本发明所述的一种超声波预处理植物纤维装置，包括本体，其特征在于：所述本体的顶部设有漏斗式进料口，其底部设有对开门卸料口；所述本体内平行设有数层横穿的蒸汽干管，且该数层蒸汽干管两两之间形成内置反应空间；所述数层蒸汽干管中的每层蒸汽干管的两侧垂直均布有数根带曝气孔的蒸汽支管；所述蒸汽干管的一端与高压蒸汽进口相通；所述蒸汽支管的内端与所述蒸汽干管相通；所述本体前后两面分别设有内置超声波清洗器的容器，该容器与所述本体相接处设有清洗槽壁；所述清洗槽壁通过超声波换能器与超声波发生器连接。
所述漏斗式进料口由上部截面呈倒梯形、中部截面呈矩形、下部截面呈梯形的结构连接而成。
所述下部分与水平线呈45°。
所述蒸汽干管的层数为5层，每两层之间的管中心间距为100mm，且每根蒸汽干管的管径为20mm。
数根所述蒸汽支管中每两根之间的管中心间距为25mm，且每根蒸汽支管的管径为3mm，单侧设有6个呈交错分布的曝气孔；6个所述曝气孔分两排布置，孔眼向下与中垂线夹角为45°。
所述超声波清洗器的功率为225W。
所述容器的尺寸为宽100mm，高500mm，长1000mm。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明采用漏斗式进料口，设计了最下边的梯形部分，最大限度保证无死角。
2、本发明中超声波预处理能够改变秸秆内部微观结构，其空化作用对纤维素结构的破坏有利于秸秆厌氧消化反应的进行，从而提高秸秆发酵的产气量和产气率，同时缩短达到最大产气量的时间。
3、本发明中蒸汽爆破会通过秸秆表层微孔渗入到秸秆组织内部并与容器压力达到平衡，然后在毫秒级(0.00875s)的时间内将秸秆暴露于大气下。由于植物秸秆表层微孔很小，此时渗入秸秆组织内部的蒸汽只有很少部分通过微孔泄出，其余大部分高压蒸汽在压差作用下完成绝热膨胀做功，对物料的细胞壁物理结构形成冲击，破坏细胞壁结构。同时，在秸秆内的高温水分在细胞壁被破坏后会瞬间汽化，从而进一步对秸秆细胞结构冲击和剪切，使纤维发生一定的机械断裂。爆腔内高温高压环境加剧纤维素内部氢键的破坏，游离出新的羟基，纤维素内有序结构发生变化，增加了纤维素的吸附能力。秸秆组织致密的表面变得多孔柔软。
4、本发明使用高压蒸汽和超声波联合预处理，效率高，效果好。
5、本发明结构简单、成本低、易操作。
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为本发明的主视图。
图2为本发明的侧视图。
图3为本发明的俯视图。
图4为本发明中蒸汽支管局部详图。
图中：1—蒸汽支管；2—超声波清洗器；3—蒸汽干管；4—对开门卸料口；5—漏斗式进料口；6—清洗槽壁；7—内端；8—高压蒸汽进口；9—曝气孔；10—内置反应空间；11—超声波发生器；12—超声波换能器。
具体实施方式
如图1~4所示，一种超声波预处理植物纤维装置，包括本体。本体的顶部设有漏斗式进料口4，其底部设有对开门卸料口5；本体内平行设有数层横穿的蒸汽干管3，且该数层蒸汽干管3两两之间形成内置反应空间10；数层蒸汽干管3中的每层蒸汽干管的两侧垂直均布有数根带曝气孔9的蒸汽支管1；蒸汽干管3的一端与高压蒸汽进口8相通；所述蒸汽支管1的内端7与蒸汽干管3相通；本体前后两面分别设有内置超声波清洗器2的容器，该容器与本体相接处设有清洗槽壁6；清洗槽壁6通过超声波换能器12与超声波发生器11连接。
其中：漏斗式进料口4由上部截面呈倒梯形、中部截面呈矩形、下部截面呈梯形的结构连接而成。下部分与水平线呈45°。
蒸汽干管3的层数为5层，每两层之间的管中心间距为100mm，且每根蒸汽干管3的管径为20mm。
数根蒸汽支管1中每两根之间的管中心间距为25mm，且每根蒸汽支管1的管径为3mm，单侧设有6个呈交错分布的曝气孔；6个所述曝气孔分两排布置，孔眼向下与中垂线夹角为45°。
容器的尺寸为宽100mm，高500mm，长1000mm。
超声波清洗器2的功率为225W。
工作时，待处理秸秆粉经漏斗式进料口4进入内置反应空间10，落在底部并不断堆积在内置反应空间10，同时打开超声波清洗器2并从高压蒸汽进口8通入高压蒸汽，高压蒸汽进入蒸汽干管3并通过蒸汽支管1上的曝气孔9排入内置反应空间10，高压蒸汽和超声波联合作用处理5分钟，然后关掉高压蒸汽进口8，超声波再单独处理25分钟后，秸秆粉从对开门卸料口5排出，收集运输即可。
Claims (5)
1.一种超声波预处理植物纤维装置，包括本体，其特征在于：所述本体的顶部设有漏斗式进料口（4），其底部设有对开门卸料口（5）；所述本体内平行设有数层横穿的蒸汽干管（3），且该数层蒸汽干管（3）两两之间形成内置反应空间（10）；所述数层蒸汽干管（3）中的每层蒸汽干管的两侧垂直均布有数根带曝气孔（9）的蒸汽支管（1）；所述蒸汽干管（3）的一端与高压蒸汽进口（8）相通；所述蒸汽支管（1）的内端（7）与所述蒸汽干管（3）相通；所述本体前后两面分别设有内置超声波清洗器（2）的容器，该容器与所述本体相接处设有清洗槽壁（6）；所述清洗槽壁（6）通过超声波换能器（12）与超声波发生器（11）连接；所述漏斗式进料口（4）由上部截面呈倒梯形、中部截面呈矩形、下部截面呈梯形的结构连接而成；数根所述蒸汽支管（1）中每两根之间的管中心间距为25mm，且每根蒸汽支管（1）的管径为3mm，单侧设有6个呈交错分布的所述曝气孔（9）；6个所述曝气孔（9）分两排布置，孔眼向下与中垂线夹角为45°。
2.如权利要求1所述的一种超声波预处理植物纤维装置，其特征在于：所述下部分与水平线呈45°。
3.如权利要求1所述的一种超声波预处理植物纤维装置，其特征在于：所述蒸汽干管（3）的层数为5层，每两层之间的管中心间距为100mm，且每根蒸汽干管（3）的管径为20mm。
4.如权利要求1所述的一种超声波预处理植物纤维装置，其特征在于：所述超声波清洗器（2）的功率为225W。
5.如权利要求1所述的一种超声波预处理植物纤维装置，其特征在于：所述容器的尺寸为宽100mm，高500mm，长1000mm。
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