CN112211024A - 热压法秸秆联制方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种热压法秸秆联制方法及装置，方法是由常温常压封闭碎化及浸泡系统与一体化高温高压容器型调节固液比、传质传热均化、压缩给料、蒸煮水解、固液分离及热态磨解系统组合集成联制纤维化与半纤维素基液或木质素基液技术；装置由机械碎化与风压密闭备料系统、原料水液预浸脱水机、预浸物高温高压调节均化压缩给料机、水液收集补充调配回用系统、均化物高温高压蒸煮水解器、水解物高温高压卸料输送机、水解物高温高压固液分离机、半纤维素基液或木质素基液液相收储器、固相高温高压卸料输送机、固相高温高压磨解机、高温高压料汽导管、高温高压料汽分离器、高温高压蒸汽回用导管、高温高压卸料机及数据控制系统构成；具有节约资源与能源效果。
Description
技术领域
本发明涉及植物纤维及秸秆固废处理、农业农村生态治理、秸秆原料化、清洁生产及循环经济等领域，具体是热压法秸秆联制方法及装置。
技术背景
目前的农作物秸秆“五化”综合利用中，能源化利用虽具规模，但其严重依赖政策性电价补贴的模式不可持续；所以，秸秆处置及其资源化，急需发展具有市场潜力的新技术及新装备。
众所周知，植物及秸秆主要由纤维素、半纤维素和木质素等三者构成；其中，除纤维素比较稳定外，其它二素容易提取而清洁联制，这样全系利用不但较充分地发掘与提高经济价值，还可根源性地消除其污废及污染。
因此，将秸秆资源化清洁联制，是秸秆固废处理及其原料化利用的基本原则与技术逻辑。
实践的确如此！曾经的传统秸秆制浆造纸，普遍采取单一化纸浆及纸品生产方式，并借用教科书式的“蒸煮水解+水解物喷放+常态固液分离”木浆工艺及设备，在产得秸秆纤维的同时，将液相中的半纤维素和木质素丢弃为污废而污染环境。
因此，如何克服现有秸秆处置及其资源化技术与装备的不足，是本发明要解决的技术问题。
发明内容
本发明提供一种热压法秸秆联制方法，由常温常压封闭碎化及浸泡系统与一体化高温高压容器型调节固液比、传质传热均化、压缩给料、蒸煮水解、固液分离及热态磨解系统组合集成固液汽三者闭合性生产循环而不排放生产性污废的植物及秸秆固废全系联制纤维化与半纤维素基液或木质素基液的技术方案；该方法包括如下工序：(1)常温常压工况下植物及秸秆封闭碎化与全系备料；(2)常温常压工况下原料与水液预浸及脱水；(3)高温高压工况下调节、均化及压缩给料；(4)高温高压工况下均化物蒸煮水解；(5)高温高压工况下水解物卸料及输送；(6)高温高压工况下水解物固液分离；(7)高温高压工况下半纤维素基液或木质素基液收集；(8)高温高压工况下固相磨解；(9)高温高压工况下磨解物料汽分离；(10)高温高压工况下纤维卸料输出为常温常压态纤维；其中，所述高温高压工况下调节、均化及压缩给料工序和所述高温高压工况下料汽分离工序二者产生的余热蒸汽全部回用于所述高温高压工况下均化物蒸煮水解工序，若蒸汽不足时则由外部补充。
该方法还包括常温常压工况下或高温高压工况下水液收集、补充、调配及供给工序，并承担所述高温高压工况下调节、均化及压缩给料工序排出水液的收集、补充、调配及回用于所述常温常压工况下原料与水液预浸及脱水工序，若水液不足时则由外部补充。
本发明还提供一种热压法秸秆联制装置，由机械碎化与风压密闭备料系统、原料水液预浸脱水机、预浸物高温高压调节均化压缩给料机、水液收集补充调配回用系统、均化物高温高压蒸煮水解器、水解物高温高压卸料输送机、水解物高温高压固液分离机、半纤维素基液或木质素基液液相收储器、固相高温高压卸料输送机、固相高温高压磨解机、高温高压料汽导管、高温高压料汽分离器、高温高压蒸汽回用导管、高温高压卸料机及数据控制系统构成；出于表达上述各部件间的相互构造，在此只指出上述各部件除所述水液收集补充调配回用系统有进出液口、预浸物高温高压调节均化压缩给料机有出液口、原料水液预浸脱水机有进液口、水解物高温高压固液分离机有出液口、半纤维素基液或木质素基液液相收储器有进液口以及所述高温高压料汽分离器有排汽口、高温高压蒸汽回用导管有进出汽口、均化物高温高压蒸煮水解器有进汽口之外，其余均具有进出料口；所述的机械碎化与风压密闭备料系统出料口经所述原料水液预浸脱水机进出料口与所述预浸物高温高压调节均化压缩给料机进料口相连接而完成原料固液比调配；所述预浸物高温高压调节均化压缩给料机出液口经所述水液收集补充调配回用系统进出液口与所述原料水液预浸脱水机进液口相连接而完成水液回收及回用循环；所述预浸物高温高压调节均化压缩给料机出料口与所述均化物高温高压蒸煮水解器进料口相连接而完成水解反应；所述均化物高温高压蒸煮水解器出料口经所述水解物高温高压卸料输送机进出料口与所述水解物高温高压固液分离机进料口相连接而完成固相与液相分离；所述水解物高温高压固液分离机出液口与所述半纤维素基液或木质素基液液相收储器进液口相连接而得既有质量又有能量的半纤维素基液或木质素基液；所述水解物高温高压固液分离机出料口经所述固相高温高压卸料输送机进出料口与所述水解物高温高压磨解机进料口相连接而产生纤维化与汽化；所述水解物高温高压磨解机出料口经所述高温高压料汽导管进出料口与所述高温高压料汽分离器进料口相连接，所述高温高压料汽分离器排汽口经所述高温高压蒸汽回用导管进出汽口与所述高温高压均化物蒸煮水解器进汽口相连接而完成蒸汽回收及回用循环；所述高温高压料汽分离器出料口与所述高温高压卸料机进料口相连接而获得既有质量又有能量的纤维。
进一步，所述机械碎化与风压密闭备料系统，是因将植物及秸秆固废全部制备原料而设置封闭储存间、粉碎搓丝机、风选料仓、除尘器、风管及风机的通用机电设备。由于该设备各部件及未说明的连接关系为现有技术而不再细述，但是不同于通常的选择性备料及可能产生固废。
进一步，所述原料水液预浸脱水机，是因将原料与水液混合而设置动力转动圆形螺旋叶片轴、脱水槽、进出料口、进出液口及壳体的通用机电设备。该设备各部件及未说明的连接关系为现有技术而不再细述，但是因为回用水液具有一定温度而不同于通常的预浸需要外来热源加热，故节省了能源和资源。
进一步，所述预浸物高温高压调节均化压缩给料机，是因调节固液混合比及均化压缩给料而设置动力转动圆形螺旋叶片轴、筛网、进出料口、进出液口及壳体的耐热承压机电设备。
进一步，所述水液收集补充调配回用系统，是因承担水液回收、处理、补充、调配及回用而设置容器、搅拌机、泵阀、进出液口及进出料口的通用或耐热承压机电设备。将所述预浸物高温高压调节均化压缩给料机排出的水液回用于原料与水液净化或蒸煮液预浸机，具有节约资源与能源的双重效果。
进一步，所述均化物高温高压蒸煮水解器，是因通过蒸汽加热均化物无药水解反应或加药水解反应而设置动力转动圆形螺旋叶片轴、进出料口、进出液口及壳体的耐热承压机电设备。
进一步，所述水解物高温高压卸料输送机或所述固相高温高压卸料输送机，是因承担保温保压卸料及输送而设置动力转动圆形螺旋叶片轴、进出料口及壳体的耐热承压机电设备。
进一步，所述水解物固液分离机，是因承担水解物固液分离及产得固相与半纤维素基液或木质素基液而设置动力转动圆形螺旋叶片轴、进出料口、进出液口及壳体的耐热承压机电设备。高温高压工况下的固液分离，相比常规的降温降压后固液分离，具有缩减工序、节省资源、降低能耗、减少占地及空间等多方面的作用。
进一步，所述半纤维素基液或木质素基液液相收储器，是因收储高温高压态半纤维素基液或木质素基液而设置容器、余热利用换热装置、搅拌机、泵阀及进出液口的耐热承压或通用机电设备。
进一步，所述固相高温高压磨解机，是因既磨解纤维又为余热汽源而设置动力转动圆形盘及磨片及机体和磨腔进出料口、进出汽口、壳体及保温和输送挤压喂料机及保温的耐热承压类机电设备。
进一步，所述高温高压卸料机，是因将高温高压纤维卸为常温常压纤维而设置动力转动圆形螺旋叶片轴或动力转动圆形隔仓轴、进出料口及壳体的耐热承压机电设备。
进一步，所述数据控制系统除常规性工业自控外，设有安全应急监控、热工工程监控及固液汽全程监控的智能控制系统。
进一步，所述的热压法秸秆联制装置还具有桁架及箱体，通过所述各部件与所述桁架及箱体的连接或集成而构造成模块化结构、组装式安装及撬装式使用的装置。
本发明的有益效果：在常温常压封闭碎化全系备料及浸泡系统基础上，采取以调节固液比、传质传热均化、压缩给料、蒸煮水解、固液分离及热态磨解为主的一体化高温高压容器型工艺及装备，通过热连续效应及其高效优势而实现植物及秸秆固废全系联制纤维化与半纤维素基液或木质素基液的全部利用；其显著作用：一是可从根源上预防与消除污废及污染，使整个工艺过程密闭循环及不产生废弃物而达到清洁生产目标；二是可将余热蒸汽全量回用与外来蒸汽互补而进一步提高节能降耗效果；三是可有效节约资源及能源而极大降低生产成本和提升秸秆处置经济效益；四是可进一步解决阻碍秸秆资源化快速发展的商业性较差顽症。
附图说明
图1为本发明的热压法秸秆联制方法及装置示意图。
具体实施方式
本发明提供一种热压法秸秆联制方法及装置，如图1所示，由粉碎搓丝机1、风管2、颗粒除尘器3、粉末除尘器4、风机5、风选料仓6、原料水液预浸脱水机7、预浸物高温高压调节均化压缩给料机8、水液收集补充调配回用系统9、均化物高温高压蒸煮水解器10、水解物高温高压卸料输送机11、水解物高温高压固液分离机12、液相导管13、液相收储系统14、固相输送机15、固相高温高压磨解机16、高温高压料汽导管17、高温高压料汽分离器18、高温高压卸料机19、纤维回收装置20、高温高压蒸汽回用导管21及数据控制系统22构成。其中，通过所述风管2将所述粉碎搓丝机1、颗粒除尘器3、粉末除尘器4、风机5及风选料仓6等连接；所述风选料仓6出料口经所述原料水液预浸脱水机7进出料口与所述预浸物高温高压调节均化压缩给料机8进料口相连接；所述预浸物高温高压调节均化压缩给料机8出液口经所述水液收集补充调配回用系统9进出液口与所述原料水液预浸脱水机7进液口相连接；所述预浸物高温高压调节均化压缩给料机8出料口与所述均化物高温高压蒸煮水解器10进料口相连接；所述均化物高温高压蒸煮水解器10出料口经所述水解物高温高压卸料输送机11进出料口与所述水解物高温高压固液分离机12进料口相连接；所述水解物高温高压固液分离机12出液口通过液相导管13与所述液相收储系统14进液口相连接；所述水解物高温高压固液分离机12出料口通过固相输送机15进出料口与所述水解物高温高压磨解机16进料口相连接；所述水解物高温高压磨解机16出料口经所述高温高压料汽导管17进出料口与所述高温高压料汽分离器18进料口相连接，所述高温高压料汽分离器18排汽口经所述高温高压蒸汽回用导管21进出汽口与所述均化物高温高压蒸煮水解器10进汽口相连接；所述高温高压料汽分离器18出料口与所述高温高压卸料机19进料口相连接，所述高温高压卸料机19出料口与纤维回收装置20进料口相连接。
其运行方式是：植物及秸秆固废由粉碎搓丝机1经风管2、颗粒除尘器3、粉末除尘器4、风机5及风选料仓6制备为原料；原料由风选料仓6输入原料水液预浸脱水机7固液混合，再输入预浸物高温高压调节均化压缩给料机8调固液比均质后，压缩输入均化物高温高压蒸煮水解器10，所排出的水液由水液收集补充调配回用系统9，输入原料水液预浸脱水机7而循环回用；水解物经水解物高温高压卸料输送机11输入水解物高温高压固液分离机12，所得液相经液相导管13输入液相收储系统14；所得固相通过固相输送机15后，经固相高温高压磨解机16而纤维化，产得料汽混合物由高温高压料汽导管17输入高温高压料汽分离器18，所得纤维由高温高压卸料机19输出至纤维回收装置20；所排蒸汽由高温高压蒸汽回用导管21输入均化物高温高压蒸煮水解器10回用；以上过程由数据控制系统22管理控制。至此，完成清洁生产目标。
Claims (14)
1.一种热压法秸秆联制方法，其特征在于由常温常压封闭碎化及浸泡系统与一体化高温高压容器型调节固液比、传质传热均化、压缩给料、蒸煮水解、固液分离及热态磨解系统组合集成固液汽三者闭合性生产循环而不排放生产性污废的植物及秸秆固废联制纤维化与半纤维素基液或木质素基液的技术方案；该方法包括如下工序：(1)常温常压工况下植物及秸秆封闭碎化与全系备料；(2)常温常压工况下原料与水液预浸及脱水；(3)高温高压工况下调节、均化及压缩给料；(4)高温高压工况下均化物蒸煮水解；(5)高温高压工况下水解物卸料及输送；(6)高温高压工况下水解物固液分离；(7)高温高压工况下半纤维素基液或木质素基液收集；(8)高温高压工况下固相磨解；(9)高温高压工况下磨解物料汽分离；(10)高温高压工况下纤维卸料输出为常温常压态纤维；其中，所述高温高压工况下调节、均化及压缩给料工序和所述高温高压工况下料汽分离工序二者产生的余热蒸汽全部回用于所述高温高压工况下均化物蒸煮水解工序，若蒸汽不足时则由外部补充；
该方法还包括常温常压工况下或高温高压工况下水液收集、补充、调配及供给工序，并承担所述高温高压工况下调节、均化及压缩给料工序排出水液的收集、补充、调配及回用于所述常温常压工况下原料与水液预浸及脱水工序，若水液不足时则由外部补充。
2.一种热压法秸秆联制装置，由机械碎化与风压密闭备料系统、原料水液预浸脱水机、预浸物高温高压调节均化压缩给料机、水液收集补充调配回用系统、均化物高温高压蒸煮水解器、水解物高温高压卸料输送机、水解物高温高压固液分离机、半纤维素基液或木质素基液液相收储器、固相高温高压卸料输送机、固相高温高压磨解机、高温高压料汽导管、高温高压料汽分离器、高温高压蒸汽回用导管、高温高压卸料机及数据控制系统构成；出于表达上述各部件间的相互构造，在此只指出上述各部件除所述水液收集补充调配回用系统有进出液口、预浸物高温高压调节均化压缩给料机有出液口、原料水液预浸脱水机有进液口、水解物高温高压固液分离机有出液口、半纤维素基液或木质素基液液相收储器有进液口以及所述高温高压料汽分离器有排汽口、高温高压蒸汽回用导管有进出汽口、均化物高温高压蒸煮水解器有进汽口之外，其余均具有进出料口；其特征在于：所述的机械碎化与风压密闭备料系统出料口经所述原料水液预浸脱水机进出料口与所述预浸物高温高压调节均化压缩给料机进料口相连接而完成原料固液比调配；所述预浸物高温高压调节均化压缩给料机出液口经所述水液收集补充调配回用系统进出液口与所述原料水液预浸脱水机进液口相连接而完成水液回收及回用循环；所述预浸物高温高压调节均化压缩给料机出料口与所述均化物高温高压蒸煮水解器进料口相连接而完成水解反应；所述均化物高温高压蒸煮水解器出料口经所述水解物高温高压卸料输送机进出料口与所述水解物高温高压固液分离机进料口相连接而完成固相与液相分离；所述水解物高温高压固液分离机出液口与所述半纤维素基液或木质素基液液相收储器进液口相连接而得既有质量又有能量的半纤维素基液或木质素基液；所述水解物高温高压固液分离机出料口经所述固相高温高压卸料输送机进出料口与所述水解物高温高压磨解机进料口相连接而产生纤维化与汽化；所述水解物高温高压磨解机出料口经所述高温高压料汽导管进出料口与所述高温高压料汽分离器进料口相连接，所述高温高压料汽分离器排汽口经所述高温高压蒸汽回用导管进出汽口与所述高温高压均化物蒸煮水解器进汽口相连接而完成蒸汽回收及回用循环；所述高温高压料汽分离器出料口与所述高温高压卸料机进料口相连接而获得既有质量又有能量的纤维。
3.根据权利要求2所述的热压法秸秆联制装置，其特征在于所述机械碎化与风压密闭备料系统，是因将植物及秸秆固废全部制备原料而设置封闭储存间、粉碎搓丝机、风选料仓、除尘器、风管及风机的通用机电设备。
4.根据权利要求2所述的热压法秸秆联制装置，其特征在于所述原料水液预浸脱水机，是因将原料与水液混合而设置动力转动圆形螺旋叶片轴、脱水槽、进出料口、进出液口及壳体的通用机电设备。
5.根据权利要求2所述的热压法秸秆联制装置，其特征在于所述预浸物高温高压调节均化压缩给料机，是因调节固液混合比及均化压缩给料而设置动力转动圆形螺旋叶片轴、筛网、进出料口、进出液口及壳体的耐热承压机电设备。
6.根据权利要求2所述的热压法秸秆联制装置，其特征在于所述水液收集补充调配回用系统，是因承担水液回收、处理、补充、调配及回用而设置容器、搅拌机、泵阀、进出液口及进出料口的通用或耐热承压机电设备。
7.根据权利要求2所述的热压法秸秆联制装置，其特征在于所述均化物高温高压蒸煮水解器，是因通过蒸汽加热均化物无药水解反应或加药水解反应而设置动力转动圆形螺旋叶片轴、进出料口、进出液口及壳体的耐热承压机电设备。
8.根据权利要求2所述的热压法秸秆联制装置，其特征在于所述水解物高温高压卸料输送机或所述固相高温高压卸料输送机，是因承担保温保压卸料及输送而设置动力转动圆形螺旋叶片轴、进出料口及壳体的耐热承压机电设备。
9.根据权利要求2所述的热压法秸秆联制装置，其特征在于所述水解物固液分离机，是因承担水解物固液分离及产得固相与半纤维素基液或木质素基液而设置动力转动圆形螺旋叶片轴、进出料口、进出液口及壳体的耐热承压机电设备。
10.根据权利要求2所述的热压法秸秆联制装置，其特征在于所述半纤维素基液或木质素基液液相收储器，是因收储高温高压态半纤维素基液或木质素基液而设置容器、余热利用换热装置、搅拌机、泵阀及进出液口的耐热承压或通用机电设备。
11.根据权利要求2所述的热压法秸秆联制装置，其特征在于所述固相高温高压磨解机，是因既磨解纤维又为余热汽源而设置动力转动圆形盘及磨片及机体和磨腔进出料口、进出汽口、壳体及保温和输送挤压喂料机及保温的耐热承压类机电设备。
12.根据权利要求2所述的热压法秸秆联制装置，其特征在于所述高温高压卸料机，是因将高温高压纤维卸为常温常压纤维而设置动力转动圆形螺旋叶片轴或动力转动圆形隔仓轴、进出料口及壳体的耐热承压机电设备。
13.根据权利要求2所述的热压法秸秆联制装置，其特征在于所述数据控制系统除常规性工业自控外，设有安全应急监控、热工工程监控及固液汽全程监控的智能控制系统。
14.根据权利要求2所述的热压法秸秆联制装置，其特征在于该热压法秸秆联制装置还具有桁架及箱体，通过所述各部件与所述桁架及箱体的连接或集成而构造成模块化结构、组装式安装及撬装式使用的装置。
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