CN210506113U - 一种秸秆基减水剂的秸秆原料预处理和改性工艺装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及农作物秸秆基减水剂的秸秆原料预处理工艺技术领域，公开了一种秸秆基减水剂的秸秆原料预处理和改性工艺装置。该工艺装置是由秸秆原料的初碎‑清洗‑干燥‑二次粉碎‑微碎预处理、秸秆粉料水解预处理和秸秆木质纤维素氧化‑磺化‑羟甲基化改性工艺装置组成，尤其在秸秆原料微碎预处理工艺装置中使用球磨机微碎设备、秸秆的水解和改性工艺装置中使用螺杆挤出机强化设备、加入液相和固相物料采用配料储罐组和集料仓称重装置的精准加料设备，易于制备出生产秸秆基减水剂所需秸秆原料改性物料，该工艺装置具有连续紧凑、设备简单、易于操作、秸秆微碎和水解效率高、改性效果好、成本低和易于工业化的特点。

Description

一种秸秆基减水剂的秸秆原料预处理和改性工艺装置

技术领域：

本实用新型涉及农作物秸秆基生物质减水剂的秸秆原料预处理及磺化改性工艺技术领域，具体涉及一种秸秆基减水剂的秸秆原料预处理和改性工艺装置。

背景技术：

目前，伴随着制备混凝土外加剂的新一代高性能的石油基聚羧酸减水剂所需石化原料的日益匮乏，导致价格一路攀升使其生产成本越来越高的突出问题，制约了新一代高性能的聚羧酸减水剂的快速发展，使得聚羧酸减水剂本具有比萘系、脂肪族系、氨基磺酸盐系、木质素系等减水剂在混凝土中体现出来的高减水、高流动、高强度、高耐久等“高性能”优势不能在建筑行业的大力推广应用来提升建筑质量的遗憾。

随着聚羧酸减水剂作为混凝土的新型外加剂具有的高成本的问题，国内外学者近几年开始研究低成本的聚羧酸减水剂所制备得原料选择和合成方法等关键瓶颈技术难题。

关于低成本聚羧酸减水剂的研究进展，主要体现在使用生物质基可再生原料作为降低聚羧酸减水剂的主要方法，目前报道的主要由纤维素、半纤维素、淀粉、单多糖等改性后在减水剂中的应用，对其改性方法主要有磺化、酯化、醚化、酰胺化等。

农作物秸秆是未能充分利用的廉价生物质原料，包括小麦、水稻、玉米、薯类、油料、棉花、甘蔗和其他农作物在收获籽实后的剩余部分。我国是农业大国，每年产农作物秸秆7亿多吨，大部分仍被焚烧处理，造成资源浪费和环境污染。国际上已将农作物秸秆利用作为21世纪发展可再生能源资源的战略性产业，农作物秸秆的资源化利用主要侧重于化工和建筑材料的开发。目前农作物秸秆作为建筑材料应用研究是一个热点，但直接作为减水剂的原料的研究很少。秸秆的主要成分是纤维素、半纤维素和木质素等生物基大分子，分子中含有醚基、碳-碳双键、丙烯醇羟基、酚羟基、羰基、甲氧基、羧基、苯环等多种官能团和化学键，可进行醚化、酯化、磺化、酰胺化等接枝共聚和交联共聚反应，所得产品具有特殊性能。

目前，直接把生物质秸秆用于减水剂的研究报道很少，大多是从秸秆中提取分离出纤维素、木质素，或用秸秆生产造纸、乙醇所得黑液废水为原料，用于减水剂的改性研究或与聚羧酸减水剂复配研究。

木质素改性减水剂的研究，中国专利CN 101337789 A“麦草碱木素缩合改性制备减水剂的方法”，将麦草碱木素加入到4.4～5.5倍重量的水中溶解，加入麦草碱木素重量0.6～0.9％的硫酸铜，用烧碱溶液调节pH值为10～11，再加入麦草碱木素重量45～55％的无水亚硫酸钠，升温至88～92℃，反应4～5h，制得磺化产品，其和定量的甲醛在pH值为11.6～12.0、65～75℃条件下，进行缩合反应，制得减水剂。该方法制得的减水剂减水率低，只能作为最普通的减水剂使用。中国专利CN 101759856 B“木质素磺酸钠减水剂的制备方法”，以玉米芯、玉米芯酸解渣、甘蔗渣或玉米秸秆经过碱煮产生的黑液为原料，经过粗过滤、超滤膜浓缩、磺化和喷雾干燥，制备出低含水量的木质素磺酸钠减水剂，该工艺对环境没有污染、工序简单、成本低廉，但秸秆原料不能充分利用，浪费严重。中国专利CN 106698993 A“一种聚羧酸减水剂”，利用废料白泥调浆、加热，再与玉米秸秆混均，再加入十二烷基硫酸钠，搅拌后干燥挤压成块，酸浸得到水解液，利用CaO将秸秆水解液调到pH值为6.0～7.0，得到的水解液经干燥、氧化、磺化后，加入到聚羧酸减水剂中，搅拌均匀后用超声波处理1～2h，得到改性的聚羧酸系减水剂。该方法主要优势是将造纸废液用于制备聚羧酸减水剂，能够很好地变废为宝，利用其中的强碱对玉米秸秆进行前处理，使得其能够更好地浸酸进行水解。其实质是利用秸秆中的木质素磺化与减水剂复配。中国专利CN 102936110A“一种木质素磺酸盐-聚羧酸共聚复合高性能减水剂及制备方法”，以木质素磺酸盐、甲基烯丙基聚氧乙烯醚和丙烯酸在过硫酸铵的作用下直接合成，氢氧化钠中和而得。其实质是木质素磺酸盐改性聚羧酸减水剂。

直接把生物质秸秆用于减水剂的研究，目前主要有两篇报道：中国专利 CN106279574 A“一种利用秸秆改性的聚羧酸减水剂及其制备方法”，第一步，秸秆预处理：将秸秆粉碎后，加入稀酸，搅拌混合均匀后浸泡18-36h，过滤并用清水冲洗秸秆至中性；第二步，制备利用秸秆改性的聚羧酸减水剂：将甲代烯丙基聚氧乙烯基-1000、甲代烯丙基聚氧乙烯基-2400、马来酸酐、丙烯酰胺、甲基丙烯磺酸钠和秸秆加入四回流装置和恒压滴液漏斗，恒压滴液漏斗内加入过硫酸铵，开始滴加引发剂过硫酸铵，滴加速度为2-4滴/s，滴加完毕后保温4-5h；降温至35-45℃，调节pH至6.8-7.2，即可得到利用秸秆改性的聚羧酸减水剂。中国专利CN 105713164 B“一种利用秸秆制备的脂肪族减水剂及其制备方法”，通过秸秆酸洗、秸秆改性脂肪族减水剂等步骤制备而成。具体为：秸秆进行预处理，将玉米秸秆或小麦秸秆粉碎后，加入稀酸，搅拌混合均匀后浸泡18～36h，过滤并用清水冲洗秸秆至中性；在反应釜中加入水，然后加入亚硫酸钠，溶解；在溶解后的亚硫酸钠溶液中加入丙酮，磺化8～12min；然后加入预处理后的秸秆，搅拌反应20～40min；向溶液中加入甲醛，90～95℃下再反应1～2h，制备秸秆改性脂肪族减水剂。该技术对秸秆废弃物资源进行了有效利用，改善了现有的脂肪族减水剂缓凝效果差的缺点，提高了脂肪族减水剂的应用范围，降低了生产成本。但这两项研究结果只是实验室的小试摇瓶试验，一是对秸秆的粉碎没有提出细碎的程度和方法，只是说秸秆粉碎，二是秸秆水解采用常规的稀盐酸或稀硫酸水解，会带入过量的氯离子和硫酸根离子，影响减水剂性能，三是没有提出工业化试验的设想与构思，距离产业化生产装置和生产系统还有很大的距离。

农作物秸秆直接改性制备减水剂，对秸秆原料的预处理方法、改性方法及其相应设备装置要求也很高，直接影响后续所制备的秸秆基减水剂性能，这也是秸秆减水剂产业化生产必须考虑的关键问题，否则起不到新型减水剂的开发利用价值。然而利用农作物秸秆来直接制备减水剂的秸秆原料的微碎、水解预处理方法和磺化等改性专用工艺装置，尚未见到这方面的报道。

发明内容：

本实用新型的目的是为了提供一种秸秆基减水剂的秸秆原料预处理和改性工艺装置，该工艺装置是由小麦/玉米秸秆的初碎装置、清洗装置、由预烘干装置和螺旋干燥器组成的烘干装置、二次粉碎装置、球磨机微碎装置、螺旋挤出水解机、螺旋挤出改性反应机组、配料储罐组、加热器、集料仓称重装置和带推车的储料罐组成，通过该工艺装置，易于制备出符合秸秆基减水剂所需的的前驱体秸秆磺化-羟甲基化改性物料，可直接用于减水率在15％普通减水剂，也可与其它减水剂复配使用，更可以作为秸秆基减水剂的前驱体继续通过与不饱和聚醚大单体和不饱和小分子单体接枝共聚制备出更高性能的复合型减水剂。该工艺装置进一步推动低成本的秸秆基生物质混凝土减水剂产业化进程，从而可以为农作物秸秆的回收利用提供新的可能，符合国家的可持续发展政策和生物质资源的发展战略。

本实用新型所采取的技术方案如下所述。

一种秸秆基减水剂的秸秆原料预处理和改性工艺装置，包括秸秆原料预处理工艺装置、秸秆木质纤维素氧化-磺化-羟甲基化改性工艺装置、辅助装置；所述的秸秆原料预处理工艺装置，包括秸秆原料的初碎、清洗、干燥、二次粉碎、微碎预处理工艺装置和秸秆粉料水解预处理工艺装置；所述的辅助装置包括安置设备的设备支架1，设备间输送物料的1#秸秆粗料输送风道4、2#秸秆干粗料输送风道11、1#秸秆粉料输送风道14、2#秸秆粉料输送风道17、1# 秸秆水解粉料输送带21、2#秸秆水解粉料输送带24组成；所述的秸秆原料的初碎、清洗、干燥、二次粉碎、微碎预处理工艺装置，是由秸秆原料的初碎装置2、清洗装置5、由预烘干装置6和螺旋干燥器8组成的烘干装置、二次粉碎装置12和球磨机微碎装置13组成；所述的秸秆粉料水解预处理工艺装置是由1 #集料仓称重装置15、1#加热器20、1#配料储罐组18和螺旋挤出水解机19 组成；所述的秸秆木质纤维素氧化-磺化-羟甲基化改性工艺装置，是由2#配料储罐组25、螺旋挤出改性反应机组26、2#加热器27、2#集料仓称重装置22、 3#集料仓称重装置28和带推车的储料罐29组成。

所述秸秆初碎装置2安装在设备支架1上，分为秸秆初碎室上部腔体、秸秆初碎室中部腔体和秸秆初碎室下部腔体三部分；所述的秸秆初碎室上部腔体是由左右两侧内置由主动托辊组和从动托辊组组成的一对托辊组带动的由主动托辊组输送带和从动托辊组输送带组成的一对表面呈凹凸状的托辊组输送带形成的V型空间；所述的主动托辊组由主动托辊组传动电机带动主动托辊组传动皮带旋转；所述的秸秆初碎室中部腔体内设置有由星型主动刀辊和星型从动刀辊组成的星型刀辊组；所述的秸秆初碎室中部腔体上端水平设置1#齿条；所述的秸秆初碎室中部腔体内底部设置“W”型不锈钢筛网；所述的秸秆初碎室下部腔体内左侧设置有倾斜挡板、内右侧设置有斜板不锈钢筛网，所述斜板不锈钢筛网下端连接集尘腔，所述集尘腔下端连接有收尘罐；所述秸秆初碎室下部腔体的外部左侧安装有1#鼓风机，秸秆初碎室下部腔体的右下端设置有秸秆初碎装置出料口；所述秸秆初碎装置出料口管道内安置的1#轴流风机，所述秸秆初碎装置出料口管道与1#秸秆粗料输送风道4连接，所述1#秸秆粗料输送风道 4末端与清洗装置5相连。

所述清洗装置5顶端设置有秸秆粗料进口，中间腔体为秸秆清洗槽，所述秸秆清洗槽下部通过排水管与污水澄清槽相连通，污水澄清槽左侧并列设置有循环水箱；所述的循环水箱和污水澄清槽为一整体，中间通过溢流堰隔开；所述的循环水箱底部设置有循环水箱出水口依次连接离心水泵、循环水上水管、循环水上水管控制阀以及设置于清洗装置5上端的循环水进液口；秸秆清洗槽由秸秆清洗槽过滤网分隔为上、下两部分；所述秸秆清洗槽上部分设置有搅拌轴，搅拌轴位于秸秆清洗槽上部分的一端安装有搅拌叶片，搅拌轴位秸秆清洗槽外的一端连接搅拌电机；清洗装置5的装置壁上端开设有清洗后秸秆出口，清洗后秸秆出口下方设置有秸秆脱水从动托辊，秸秆脱水从动托辊安装于从动托辊支撑架上，秸秆脱水从动托辊与预烘干装置6上安装的秸秆脱水主动托辊相配合；秸秆脱水从动托辊下方安装有倾斜设置的不锈钢冲孔过滤网板，不锈钢冲孔过滤网板下设置有弹簧支撑板，不锈钢冲孔过滤网板与弹簧支撑板之间设置有弹簧管；不锈钢冲孔过滤网板的下方还安装有过滤水收集槽，过滤水收集槽底部设置有排水管，排水管与污水澄清槽连接。

所述预烘干装置6的上端侧壁外设置有通过主动托辊支撑架连接的秸秆脱水主动托辊，所述秸秆脱水主动托辊通过1#电机传动皮带连接传动电机；预烘干装置6上端的侧壁外设置电机支撑架，传动电机置于电机支撑架上；所述预烘干装置6的上端侧壁上开设有秸秆碎料进料口，秸秆碎料进料口与不锈钢冲孔过滤网板相连；预烘干装置6上部设置有预烘干室，预烘干装置6下部设置有输送带，所述输送带包括呈折叠式反向交替移动的1#～7#耐热输送带组成；所述输送带下方有倾斜设置的不锈钢冲孔网接料盘；不锈钢冲孔网接料盘下方设置有热空气分布器；不锈钢冲孔网接料盘与预烘干装置6底部设置的预烘干装置出料口相连接；所述1#耐热输送带、3#耐热输送带、5#耐热输送带、 7#耐热输送带与2#电机传动皮带连接；2#耐热输送带、4#耐热输送带和6 #耐热输送带与3#电机传动皮带连接；预烘干装置6内的上部设置有粉尘过滤器；预烘干装置6的顶端设置有排空烟囱；2#电机传动皮带连接设置于2#电机支座上的2#传动电机，3#电机传动皮带连接设置于3#电机支座上的3#传动电机；旋风分离器9连接热空气分布器的2#轴流风机；2#轴流风机联通垂直于其的垂直进气总管，垂直进气总管联通垂直于其的横向二次分气管；横向二次分气管联通垂直于其的纵向三次分气管，纵向三次分气管上开设分气小圆孔，输送带上开设通气小圆孔。

所述螺旋干燥器8是由1#螺旋进料器、干燥室、电动搅拌器、空气分配器、电加热器和2#鼓风机组成。

所述二次粉碎装置12是由二次粉碎室上部腔体和二次粉碎室下部腔体组成；二次粉碎装置12顶部开设有秸秆进料口，从秸秆进料口内穿入传动电机转轴，传动电机转轴通过传动轴承支座安装于二次粉碎装置12内，位于二次粉碎装置12内的部分传动电机转轴通过剪切刀片固定垫板连接有剪切刀片；位于二次粉碎装置12外的传动电机转轴端部连接有4#传动电机；所述剪切刀片的直径尺寸沿传动电机转轴从上到下依次增大，二次粉碎室下部腔体的内壁轴向均匀分布4个2#齿条，2#齿条与剪切刀片之间间隙从上到下依次减小，二次粉碎装置12底部设置有至少两个秸秆二次粉碎装置出料口，秸秆二次粉碎装置出料口上设置有3#星型卸料器；剪切刀片固定垫板为筒状圆环，剪切刀片固定垫板内圆环为传动转轴孔；传动电机转轴穿过传动转轴孔内，二次粉碎室上部腔体的外侧为二次粉碎室上部腔体外缘；每两个相邻的剪切刀片固定垫板的上、中、下段分别安装有上端垫板、中间垫板和下端垫板；所述上端垫板与传动电机转轴之间安装有联轴器；所述下端垫板通过螺母安装于传动轴承支座上；所述传动转轴孔上设置有键槽；传动电机转轴上设置有键，键与键槽相嵌合匹配。

所述球磨机微碎装置13是由2#螺旋进料器、球磨机排料口和1#传动电机及减速器组成，装置呈卧式结构。

所述1#配料储罐组18由1#～4#配料储罐组成，所述的1#～4#配料储罐设有连通式液位计I和液位刻度尺I，还设有1#搅拌器、5#传动电机、1 #排料总管和1#排料总管放液阀；所述1#配料储罐组18安装在设备支架1 上，并架设于螺旋挤出水解机19的正上方。

所述的螺旋挤出水解机19是由螺旋挤出机进料口、螺旋挤出机腔体、2 #传动电机及减速器、螺杆、盘管换热器和星型卸料器组成；所述的螺旋挤出水解机19为单/双螺旋挤出机；所述的盘管换热器缠绕在螺旋挤出水解机19机壳外；所述螺旋挤出水解机19装在设备支架1上，并置于1#配料储罐组18的正下方。

所述1#加热器20由1#加热水箱、1#温度计、1#原水进口、1#人孔、1#回水口、1#盘管换热器回水控制阀、1#盘管换热器进水控制阀、1#热水泵、1#加热水箱出水控制阀、1#排污口和1#电加热丝组成；所述1#加热器 20置于螺旋挤出水解机19的下方。

所述的1#集料仓称重装置15是由1#集料仓、1#支撑架、1#磅秤/台秤支撑平台固定吊架、1#吊架固定板、1#进料口、1#磅秤/台秤、1#磅秤/台秤支撑平台、4#星型卸料器、1#连接软管部件组成，为悬挂式结构，悬挂于设备支架1上；所述的1#集料仓称重装置15的组成、结构与2#集料仓称重装置22和3#集料仓称重装置28相同。

所述2#配料储罐组25是由5#～8#配料储罐组成，所述5#～8#配料储罐上设有2#排料总管、2#排料总管放液阀、连通式液位计II、液位计刻度尺II、2#搅拌器、排料三通阀、3#传动电机及减速器；所述2#配料储罐组 25装在设备支架1上，并架设于螺旋挤出改性反应机组26的上部。

所述螺旋挤出改性反应机组26是由1#～4#螺旋挤出机串联组成“之字形”折叠式反向交替结构，其上设有进料、出料管阀、2#盘管换热器、6#传动电机、7#传动电机、6#电机传动皮带、7#电机传动皮带、2#盘管换热器进水管、2#盘管换热器回水管和7#星型卸料器；所述1#～4#螺旋挤出机为单/ 双螺旋挤出机；所述2#盘管换热器缠绕在1#～4#螺旋挤出机机壳上；所述螺旋挤出改性反应机组26装在设备支架1上，并置于2#配料储罐组25的正下方。

所述2#加热器27由2#加热水箱、2#温度计、2#原水进口、2#人孔、 2#回水口、2#盘管换热器回水控制阀、2#盘管换热器进水控制阀、2#热水泵、2#加热水箱出水控制阀、2#排污口和2#电加热丝组成；所述2#加热器 27置于螺旋挤出改性反应机组26右下方。

由于上述技术方案的运用，本实用新型具有以下的优点和积极效果：

(1)秸秆先经过初碎装置粉碎成1～3cm的秸秆段，再经清洗装置把其中的泥砂等杂质清洗干净，原料既能便于清洗干净，又防止秸秆粉碎太细而在清洗过程中造成秸秆粉料中的有机成分大量损失和后续液-固分离的困难。

(2)清洗后的秸秆段经过预烘干装置和螺旋干燥器的干燥工艺，预烘干装置使用的热空气来自于螺旋干燥器排出的废热空气，实现能源的充分利用，烘干效率高，易于达到秸秆的含水率以质量百分比计算在10％以下的水平。

(3)利用球磨机的特点，易于把10mm以下的秸秆段细碎75～400μm的秸秆粉，便于后续的水解和减水剂的制备。

(4)利用螺旋挤出机具有平推流、高速挤压和强剪切的作用特点，长时间的高速挤压和强剪切的作用，进一步使得秸秆的结晶度下降，无定形态纤维素的比率和反应活性面积进一步增大，从而使得秸秆的纤维素更容易被弱酸渗透，更容易被水解，使得秸秆水解变得更为高效，并且易于控制；同时，由于在螺旋挤出机身外壳带有盘管式换热器，便于升温，加快反应和易于操作。

(5)与螺旋挤出水解机/螺旋挤出改性反应机组都配套有配料储罐组，便于各自配液的控制和分步加料，螺旋挤出改性反应机组串联，便于改性试剂的分步控制加入，易于实现“间歇式连续推进”操作过程。

(6)配料储罐组设有简单的连通式液位计和液位刻度尺，便于初步监控液体物料的投放量。

(7)悬挂式集料仓称重装置，方便架设在输送带或储料罐或反应器的上部，能对固体粉料的精确称重，便于粉料的精准投放，确保产品质量。

该工艺装置，易于制备出符合秸秆基减水剂所需的前驱体秸秆木质纤维素预处理和氧化-磺化-羟甲基化改性物料，并且该工艺装置连续紧凑、设备简单、易于操作、秸秆微碎和水解效率高、改性效果好、成本低和易于工业化的特点，为秸秆基减水剂的合成提供性能优异的秸秆原料前驱体，具有潜在的工业化价值和应用前景。

附图说明：

下面结合附图对本实用新型技术方案作进一步说明：

附图1为本实用新型的工艺装置简图；

附图2为本实用新型的工艺装置图中无需另说明的设备附件装配图；

附图3为本实用新型的秸秆初碎装置2的正剖视图；

附图4为附图3的A-A剖视图；

附图5为本实用新型的清洗装置5和预烘干装置6位置装配示意图；

附图6为附图5的局部放大A图；

附图7为本实用新型的预烘干装置6的正剖视图：

附图8为本实用新型的预烘干装置6的左视图；

附图9为附图8的A-A剖视图；

附图10为附图8的热空气分布器614结构示意图；

附图11为本实用新型的二次粉碎装置12的正剖视图；

附图12为附图11的A-A剖视图；

附图13为附图11的剪切刀片组件示意图；

附图14为附图13的A-A剖视图；

附图15为本实用新型的1#集料仓称重装置15与1#缓冲储罐16装配示意图；

附图16为本实用新型的螺旋挤出水解机19、1#配料储罐组18和1#加热器20装配位置示意图；

附图17为本实用新型的螺旋挤出改性反应机组26、2#配料储罐组25 和2#加热器27装配位置示意图；

附图18为本实用新型的3#集料仓称重装置28与带推车的储料罐29装配示意图；

附图1～18中：

1-设备支架；

2-秸秆初碎装置，包括：201-1#鼓风机；202-W型不锈钢筛网；203-星型主动刀辊；204-倾斜挡板；205-1#齿条；206-主动托辊组输送带；207-主动托辊组；208-V型进料口；209-V型进料口盖板；210-从动托辊组；211-秸秆初碎室上部腔体；212-粉尘排出管道；213-星型从动刀辊；214-秸秆初碎室中部腔体； 215-秸秆初碎室下部腔体；216-1#轴流风机；217-秸秆初碎装置出料口；218- 斜板不锈钢筛网；219-集尘腔；220-收尘罐；221-星型主动刀辊传动电机；222- 主动托辊组传动电机；223-主动托辊组传动皮带。

3-原料秸秆捆；

4-1#秸秆粗料输送风道；

5-清洗装置，包括：501-过滤水收集槽；502-秸秆清洗槽过滤网；503-秸秆清洗槽；504-搅拌叶片；505-循环水进液口；506-秸秆粗料进口；507-搅拌轴； 508-搅拌电机；509-过滤水收集槽排水管；510-污水澄清槽；511-溢流堰；512- 循环水箱；513-循环水箱出水口；514-离心水泵；515-循环水上水管；516-循环水上水管控制阀；517-弹簧支撑板；518-弹簧管；519-不锈钢冲孔过滤网板；520- 从动托辊支撑架；521-秸秆脱水从动托辊；522-清洗后秸秆出料口。

6-预烘干装置，包括：601-1#传动电机；602-1#电机支撑架；603-1#电机传动皮带；604-秸秆脱水主动托辊；605-主动托辊支撑架；606-秸秆湿碎料进料口；607-1#耐热输送带；607-1-1#传动托辊；607-2-1#从动托辊；607-3-通气小圆孔；608-2#耐热输送带；608-1-2#传动托辊；608-2-2#从动托辊；609-3 #耐热输送带；610-4#耐热输送带；611-5#耐热输送带；612-2#电机传动皮带；613-不锈钢冲孔网接料盘；614-热空气分布器；614-1-垂直进气总管；614-2-2 #轴流风机；614-3-横向二次分气管；614-4-纵向三次分气管；614-5-分气小圆孔；615-预烘干装置出料口；616-7#耐热输送带；617-6#耐热输送带；618-3 #电机传动皮带；619-粉尘过滤器；620-排空烟囱；621-2#传动电机；622-3# 传动电机；623-2#电机支座；624-3#电机支座；625-1#齿轮传动皮带；626-2 #齿轮传动皮带；627-预烘干室。

7-半干粗料输送带；

8-螺旋干燥器，包括：801-1#螺旋进料器；802-干燥室；803-电动搅拌器； 804-空气分配器；805-电加热器；806-1#鼓风机；

9-旋风分离器，包括：901-1#星型卸料器；902-引风机；903-余热输送管； 904-三通过滤阀；

10-4#集料仓，1001-2#星型卸料器；

11-2#秸秆干粗料输送风道；

12-二次粉碎装置，包括：1201-秸秆进料口；1202-传动电机转轴；1203-4 #传动电机；1204-联轴器；1205-二次粉碎室上部腔体；1206-2#齿条；1207- 二次粉碎室下部腔体；1208-传动轴承支座；1209-秸秆二次粉碎装置出料口； 1210-3#星型卸料器；1211-螺母；1212-下端垫板；1213-剪切刀片；1214-中间垫板；1215-上端垫板；1216-剪切刀片固定垫板；1217-传动转轴孔；1218-二次粉碎室上部腔体外缘；1219-键槽。

13-球磨机微碎装置；1301-2#螺旋进料器；1302-球磨机排料口；1303-1# 传动电机及减速器；

14-1#秸秆粉料输送风道；

15-1#集料仓称重装置，包括：1501-1#集料仓；1502-1#支撑架；1503-1 #磅秤/台秤支撑平台固定吊架；1504-1#吊架固定板；1505-1#集料仓进料口； 1506-1#磅秤/台秤；1507-1#磅秤/台秤支撑平台；1508-4#星型卸料器；1509-1 #连接软管。

16-1#缓冲储罐，包括：1601-1#缓冲储罐进料口；1602-1#缓冲储罐腔体； 1603-5#星型卸料器；1604-2#连接软管。

17-2#秸秆粉料输送风道；

18-1#配料储罐组，包括：1801-1#配料储罐；1801-1-连通式液位计I； 1801-2-液位计刻度尺I；1801-3-1#搅拌器；1801-4-5#传动电机；1801-5-排料阀；1802-2#配料储罐；1803-3#配料储罐；1804-4#配料储罐；1805-1#排料总管；1805-1-1#排料总管放液阀。

19-螺旋挤出水解机，包括：1901-螺旋挤出机进料口；1902-螺旋挤出机腔体；1903-2#传动电机及减速器；1904-螺杆I；1905-1#盘管换热器；1906-6 #星型卸料器；

20-1#加热器，包括：2001-1#加热水箱；2002-1#温度计；2003-1#原水进口；2004-1#人孔；2005-1#回水口；2006-1#盘管换热器回水控制阀；2007-1 #盘管换热器进水控制阀；2008-1#热水泵；2009-1#加热水箱出水控制阀； 2010-1#排污口；2011-1#电加热丝。

21-1#秸秆水解粉料输送带；

22-2#集料仓称重装置；

23-2#缓冲储罐；

24-2#秸秆水解粉料输送带；

25-2#配料储罐组，包括：2501-5#配料储罐；2501-1-连通式液位计II； 2501-2-液位计刻度尺II；2501-3-2#搅拌器；2501-4-排料三通阀；2501-5-3# 传动电机及减速器；2502-6#配料储罐；2503-7#配料储罐；2504-8#配料储罐； 2505-2#排料总管；2505-1-2#排料总管放液阀；2506-8#配料储罐排料管； 2507-7#配料储罐排料管；2508-6#配料储罐排料管；2509-5#配料储罐排料管；

26-螺旋挤出改性反应机组，包括：2601-1#螺旋挤出机；2601-1-1#螺旋挤出机进料口；2601-2-1#螺旋挤出机出料控制阀；2601-3-2#盘管换热器回水管；2601-4-螺杆II；2601-5-2#盘管换热器；2602-2#螺旋挤出机；2603-3#螺旋挤出机；2603-3-2#盘管换热器进水管；2604-4#螺旋挤出机；2605-6#电机传动皮带；2606-7#星型卸料器；2607-6#传动电机；2608-7#传动电机；2609-7 #电机传动皮带。

27-2#加热器，包括：2701-2#加热水箱；2702-2#温度计；2703-2#原水进口；2704-2#人孔；2705-2#回水口；2706-2#盘管换热器回水控制阀；2707-2 #盘管换热器进水控制阀；2708-2#热水泵；2709-2#加热水箱出水控制阀； 2710-2#排污口；2711-2#电加热丝。

28-3#集料仓称重装置，包括：2801-3#集料仓；2802-3#连接软管；2803-3 #吊架固定板；2804-3#磅秤/台秤支撑平台固定吊架；2805-3#磅秤/台秤； 2806-3#磅秤/台秤支撑平台；2807-8#星型卸料器；2808-4#连接软管。

29-带推车的储料罐。

具体实施方式：

为使本实用新型实现的技术手段方案、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型具体内容，并配合附图详细说明如下。

本实用新型的工艺装置工作原理和操作步骤：

S1：秸秆原料预处理，具体过程如下：

第一步：秸秆原料的初碎、清洗、干燥、二次粉碎、微碎预处理。

(1)秸秆初碎装置：所述秸秆初碎装置2安装在设备支架1上，分为秸秆初碎室上部腔体211、秸秆初碎室中部腔体214和秸秆初碎室下部腔体215三部分；所述的秸秆初碎室上部腔体211的左右两侧内置由主动托辊组207和从动托辊组210组成的一对托辊组带动的由主动托辊组输送带206和从动托辊组输送带(未标注)组成的一对表面呈凹凸状的托辊组输送带组成的V型空间；所述的主动托辊组207由主动托辊组传动电机222带动主动托辊组传动皮带223 旋转；所述的秸秆初碎室中部腔体214内设置有由星型主动刀辊203和星型从动刀辊213组成的星型刀辊组；所述的秸秆初碎室中部腔体214上端水平设置1 #齿条205；所述的秸秆初碎室中部腔体214内底部设置“W”型不锈钢筛网202；所述的秸秆初碎室下部腔体215内左侧设置有倾斜挡板204、内右侧设置有斜板不锈钢筛网218，所述斜板不锈钢筛网218下端连接集尘腔219，所述集尘腔219 下端连接有收尘罐220；所述秸秆初碎室下部腔体215的外部左侧安装有1#鼓风机201，秸秆初碎室下部腔体215的右下端设置有秸秆初碎装置出料口217，所述秸秆初碎装置出料口217管道内安置的1#轴流风机216，所述秸秆初碎装置出料口217管道与1#秸秆粗料输送风道4连接，所述1#秸秆粗料输送风道 4末端与清洗装置5相连。

在使用时，待处理的一定量小麦秸秆/玉米秸秆捆3经自然风干后，经人工拆包，排放在与秸秆初碎装置2的上端V型进料口208平齐的操作平台上，由人工推料进入秸秆初碎室上部腔体211，夹在置于秸秆初碎室上部腔体211的左右两侧的由主动托辊组207和从动托辊组210组成的一对托辊组带动的由主动托辊组输送带206和从动托辊组输送带(未标注)组成的一对表面呈凹凸状的托辊组输送带组成的V型空间中，主动托辊组207由主动托辊组传动电机222 在一定转速下带动主动托辊组传动皮带223旋转，秸秆捆3在V型空间两侧的托辊组输送带上受到向下的摩擦力，秸秆捆表层首先剥离，进入正下端的由星型主动刀辊203和星型从动刀辊213组成的星型刀辊组之间进行剪切破碎，星型主动刀辊203由星型主动刀辊传动电机221以一定转速下带动旋转，部分未完全剪切破碎的秸秆料带入星型刀辊组下端“W”型空间，二次被星型刀辊组上的星型刀片搅拌受力带起，与水平置于秸秆初碎室中部腔体214上端的1#齿条 205再次剪切破碎，碎料落入星型刀辊组下端的固定于秸秆初碎室中部腔体214 内的“W”型孔径为5～8mm的不锈钢筛网202上，经不锈钢筛网202筛分后的碎料落入相连接的置于秸秆初碎室下部腔体215内左侧的倾斜挡板204和右侧的斜板不锈钢筛网218上，通过秸秆初碎室下部腔体215外部左侧安装的1#鼓风机201和秸秆初碎装置出料口217处管道内安置的1#轴流风机216的作用下，秸秆碎料经过孔径为2mm斜板不锈钢筛网218，进入1#秸秆粗料输送风道4 内被提升和输送至清洗装置5中。同时，秸秆碎料经过斜板不锈钢筛网218时秸秆碎料中的砂土杂质落入集尘腔219中，进一步落入收尘罐220中收集后归田。完成秸秆的初碎和输送过程，所得秸秆碎料颗粒尺寸为1～3cm。

(2)秸秆碎料清洗装置：所述清洗装置5顶端设置有秸秆粗料进口506，中间腔体为秸秆清洗槽503，所述秸秆清洗槽503下部通过排水管与污水澄清槽 510相连通，污水澄清槽510左侧并列设置有循环水箱512；所述的循环水箱512 和污水澄清槽510为一整体，中间通过溢流堰511隔开；所述的循环水箱512 底部设置有循环水箱出水口513依次连接离心水泵514、循环水上水管515、循环水上水管控制阀516以及设置于清洗装置5上端的循环水进液口505；秸秆清洗槽503由秸秆清洗槽过滤网502分隔为上、下两部分；所述秸秆清洗槽503上部分设置有搅拌轴507，搅拌轴507位于秸秆清洗槽503上部分的一端安装有搅拌叶片504，搅拌轴507位秸秆清洗槽503外的一端连接搅拌电机508；清洗装置5的装置壁上端开设有清洗后秸秆出口522，清洗后秸秆出口522下方设置有秸秆脱水从动托辊521，秸秆脱水从动托辊521安装于从动托辊支撑架520上，秸秆脱水从动托辊521与预烘干装置6上安装的秸秆脱水主动托辊604相配合；秸秆脱水从动托辊521下方安装有倾斜设置的不锈钢冲孔过滤网板519，不锈钢冲孔过滤网板519下设置有弹簧支撑板517，不锈钢冲孔过滤网板519与弹簧支撑板517之间设置有弹簧管518；不锈钢冲孔过滤网板519的下方还安装有过滤水收集槽501，过滤水收集槽501底部设置有排水管509，排水管509与污水澄清槽510连接。

在使用时：由1#秸秆粗料输送风道4内被提升和输送来的秸秆初碎料段从清洗装置5的上端秸秆粗料进口506进入清洗装置5内，落入盛放清洁水的秸秆清洗槽503中清洗，在搅拌电机508带动搅拌轴507旋转，固定在搅拌轴507 上向下倾斜的搅拌叶片504搅拌秸秆向下迁移至搅拌叶片504的下端处，并受秸秆清洗槽过滤网502的阻挡不再向下迁移，秸秆初碎料段在叶片下端处不受力的情况下，沿秸秆清洗槽503槽壁向上迁移，进入上端的清洗后秸秆出料口 522，并进入由秸秆脱水主动托辊604和秸秆脱水从动托辊521组成的秸秆脱水托辊组间，秸秆脱水主动托辊604在1#传动电机601带动1#电机传动皮带603 的作用下旋转，秸秆湿料在脱水辊托组空隙之间受牵引和挤压脱水，进行秸秆和水分的初步分离过程，初步脱水后的秸秆湿碎料落在正下方倾斜设置的不锈钢冲孔过滤网板519上，在弹簧管518的震动作用下，秸秆湿碎料向下滑动，通过秸秆湿碎料进料口606落入预烘干装置6内，秸秆清洗和输送过程完成。同时，秸秆湿碎料通过脱水托辊组挤压出的水，下落通过不锈钢冲孔过滤网板 519落入过滤水收集槽501内收集，并进一步通过下端的排水管509进入污水澄清槽510中。秸秆清洗槽503中的清洗污水从下端的排水管(未标注)排放进入污水澄清槽510中，污水澄清槽510中澄清后的上部清水通过溢流堰511进入循环水箱512，循环水箱512中的清水通过左下端的出水口513，在离心水泵514的作用下排出并通过循环水上水管515和控制阀516打入循环水进液口505，再次进入秸秆清洗槽503中循环使用，直至污染严重不能使用及时排出收集归田，更换新水。此过程要求秸秆清洗槽503的排出的水量与循环进液水量相匹配，保持秸秆清洗槽503的恒定液位。

(3)秸秆初碎料预烘干装置：所述预烘干装置6的上端侧壁外设置有通过主动托辊支撑架605连接的秸秆脱水主动托辊604，所述秸秆脱水主动托辊 604通过1#电机传动皮带603连接1#传动电机601；预烘干装置6上端的侧壁外设置1#电机支撑架602，1#传动电机601置于1#电机支撑架602上；所述预烘干装置6的上端侧壁上开设有秸秆碎料进料口606，秸秆碎料进料口606 与不锈钢冲孔过滤网板519相连；预烘干装置6上部设置有预烘干室627，预烘干装置6下部设置有输送带，所述输送带包括呈折叠式反向交替转动的1#耐热输送带607、2#耐热输送带608、3#耐热输送带609、4#耐热输送带610、5 #耐热输送带611、6#耐热输送带617、7#耐热输送带616组成；所述输送带下方有倾斜设置的不锈钢冲孔网接料盘613；不锈钢冲孔网接料盘613下方设置有热空气分布器614；不锈钢冲孔网接料盘613与预烘干装置6底部设置的预烘干装置出料口615相连接；所述1#耐热输送带607、3#耐热输送带609、5# 耐热输送带611、7#耐热输送带616与2#电机传动皮带612连接；2#耐热输送带608、4#耐热输送带610和6#耐热输送带617与3#电机传动皮带618连接；预烘干装置6内的上部设置有粉尘过滤器619；预烘干装置6的顶端设置有排空烟囱620；2#电机传动皮带612连接设置于2#电机支座623上的2#传动电机621，3#电机传动皮带618连接设置于3#电机支座624上的3#传动电机 622；旋风分离器9连接热空气分布器614的2#轴流风机614-2；2#轴流风机 614-2联通垂直于其的垂直进气总管614-1，垂直进气总管614-1联通垂直于其的横向二次分气管614-3；横向二次分气管614-3联通垂直于其的纵向三次分气管614-4，纵向三次分气管614-4上开设分气小圆孔614-5，输送带上开设通气小圆孔607-3。

在使用时：经脱水辊托组初步脱水后的秸秆湿碎料由预烘干装置6的秸秆湿碎料进料口606落入预烘干室627内，进一步落入由1#～7#耐热输送带组成的“之”字形耐热输送带组上移动和初步干燥。首先物料落在1#耐热输送带607 上，并随着1#耐热输送带607的移动而移动，依次落入呈“之”字形折叠式反向交替移动的2#耐热输送带608、3#耐热输送带609、4#耐热输送带610、5# 耐热输送带611、6#耐热输送带617、7#耐热输送带616上，最后落入下方倾斜设置的不锈钢冲孔网接料盘613上，进一步滑落至预烘干装置出料口615并排出。此过程中，耐热输送带组按移动走向分为两组，其中1#、3#、5#、7 #耐热输送带为A组，2#、4#和6#耐热输送带为B组，A组由2#传动电机 621通过2#电机传动皮带612带动，B组由3#传动电机622通过3#电机传动皮带618带动，而且各耐热输送带有传动托辊和从动托辊带动转动，如1#耐热输送带607由1#传动托辊607-1带动1#齿轮传动皮带625转动，1#齿轮传动皮带625带动1#从动托辊607-2转动，1#传动托辊607-1与1#从动托辊607-2 一起带动1#耐热输送带607转动。同时此过程中，由旋风分离器9的引风机 905出口相连的余热输送管906中的余热空气流在引风机905和2#轴流风机 614-2的作用下，引入到热空气分布器614的垂直进气总管614-1中，并经由篦子型热空气分布器614的横向二次分气管614-3、纵向三次分气管614-4，并由各分气管上的分气小圆孔614-5使得余热空气流均匀分布进入预烘干室627的底部，并呈热空气流向上移动，通过各个耐热输送带的通气小圆孔607-3，吹动各个耐热输送带上的湿秸秆初碎料呈微弱的流态化在相邻两个耐热输送带间飘动，湿物料的流向与热空气流的流向相反，呈逆流接触，加剧气固相间传热，加快烘干速度，最下端的耐热输送带上的物料水分含量最少，从下端进入的热空气流气速最大、温度最高，秸秆湿碎料越易于呈流态化而浮动，干燥效果越好。同时上升的低温湿空气经过预烘干室627的最上端的粉尘过滤器619过滤，最后由排空烟囱620排出，最大限度地降低对环境的污染。余热输送管906中夹带的少量微细的秸秆粉料由三通过滤阀907过滤和定期排放回收。

(4)秸秆碎料二次烘干装置：所述秸秆碎料二次烘干装置是指螺旋干燥器8，是由1#螺旋进料器801、干燥室802、电动搅拌器803、空气分配器804、电加热器805和2#鼓风机806组成。

在使用时：经秸秆预烘干室预烘干装置出料口615排出的半干秸秆初碎物料，落入半干粗料输送带7上，被提升输送至螺旋干燥器8的左端的1#螺旋进料器801内，进一步输送到干燥室802内进行二次干燥。干燥过程中，由2#鼓风机806吹入的自然空气，经过电加热器805加热和进入热空气分配器804分配，以切向流方式进入干燥室802内，并螺旋上升运动，吹动干燥室802内下落的秸秆半干碎料呈流态化，秸秆半干碎料的下落与热空气流的上升，流向相反，呈逆流接触，加剧气固相间传热，加快烘干速度，并随着水分的失去，秸秆碎料流态化层向上迁移，迁移到干燥室802的最上端排风管排出并通过相连的旋风分离器9的进料管切向旋转进入旋风分离器9中进行气-固分离。气-固分离后的废热空气由顶端的排气管排出并通过余热输送管903再次加入预烘干室 627内对秸秆湿物料的预烘干过程；气-固分离后的干秸秆碎料落入旋风分离器9 的底部，并通过1#星型卸料器901排放进入4#集料仓10中集料。

(5)秸秆二次粉碎装置：所述二次粉碎装置12是由二次粉碎室上部腔体 1205和二次粉碎室下部腔体1207组成；二次粉碎装置12顶部开设有秸秆进料口1201，从秸秆进料口1201内穿入传动电机转轴1202，传动电机转轴1202通过传动轴承支座1208安装于二次粉碎装置12内，位于二次粉碎装置12内的部分传动电机转轴1202通过剪切刀片固定垫板1216连接有剪切刀片1213；位于二次粉碎装置12外的传动电机转轴1202端部连接有4#传动电机1203；所述剪切刀片1213的直径尺寸沿转轴1202从上到下依次增大，二次粉碎室下部腔体1207的内壁轴向均匀分布4个2#齿条1206，2#齿条1206与剪切刀片1213 之间间隙从上到下依次减小，二次粉碎装置12底部设置有至少两个秸秆二次粉碎装置出料口1209，秸秆二次粉碎装置出料口1209上设置有3#星型卸料器 1210；剪切刀片固定垫板1216为筒状圆环，剪切刀片固定垫板1216内圆环为传动转轴孔1217；传动电机转轴1202穿过传动转轴孔1217内，二次粉碎室上部腔体1205的外侧为二次粉碎室上部腔体外缘1218；每两个相邻的剪切刀片固定垫板1216的上、中、下段分别安装有上端垫板1215、中间垫板1214和下端垫板1212；所述上端垫板1215与传动电机转轴1202之间安装有联轴器1204；所述下端垫板1212通过螺母1211安装于传动轴承支座1208上；所述传动转轴孔1217上设置有键槽1219；传动电机转轴1202上设置有键，键槽1219与键相嵌合匹配。

在使用时：4#集料仓10的出料口与2#秸秆干粗料输送风道11相连通，二次粉碎装置12的秸秆进料口1201又与2#秸秆干粗料输送风道11相连通，由2#秸秆干粗料输送风道11来的烘干后的秸秆初碎料首先进入二次粉碎装置 12的秸秆进料口1201内，进一步进入二次粉碎室上部腔体1205，固定在传动电机转轴1202上的剪切刀片1213在4#传动电机1203的带动下高速旋转，进一步把落入的秸秆初碎料剪切成更细的颗粒，剪切刀片1213的直径尺寸沿转轴从上到下依次增大，并且二次粉碎室下部腔体1207的内壁轴向均匀分布4个2 #齿条1206，其与剪切刀片1213之间间隙从上到下依次减小，便于配合剪切刀片1213对物料的完全剪切和彻底粉碎，粉碎成10mm以下的秸秆段，并由下端的秸秆二次粉碎装置出料口1209通过3#星型卸料器1210排出粉碎室。传动电机转轴1202通过联轴器1204与4#传动电机1203相连，传动电机转轴1202通过传动轴承带动剪切刀片1213旋转，剪切刀片1213在传动电机转轴1202上的固定是通过上端垫板1215、中间垫板1214、下端垫板1212、传动转轴孔1217、剪切刀片固定垫板1216等部件，通过键槽1219及键、螺母1211相互配合紧固定连接实现的。

(6)球磨机微碎装置：所述球磨机微碎装置13是由2#螺旋进料器1301、球磨机排料口1302和1#传动电机及减速器1303组成，装置呈卧式结构。

在使用时，从3#星型卸料器1210排出二次粉碎室的颗粒长度为10mm以下的秸秆段，进入球磨机微碎装置13的左端2#螺旋进料器1301中，进一步进入球磨机微碎装置13中进行球磨细碎，球磨机旋转筒体由1#传动电机及减速器1303通过电机小齿轮和筒体上的传动大齿圈啮合传动，当粉碎原料出料粒度 400μm以下，停止球磨，秸秆微细粉料由球磨机排料口1302排出。整个球磨过程中，旋转筒体转速10～50r/min，秸秆原料装填量10～15Kg，铜球直径 10～15mm，球磨时间10～15min，微粉碎原料粒径可达75～400μm。

第二步：秸秆粉料水解预处理装置，具体过程如下：

所述的秸秆粉料水解预处理工艺装置是由1#集料仓称重装置15、1#加热器20、1#配料储罐组18和螺旋挤出水解机19组成；

所述的1#集料仓称重装置15是由1#集料仓1501、1#支撑架1502、1# 磅秤/台秤支撑平台固定吊架1503、1#吊架固定板1504、1#集料仓进料口1505、 1#磅秤/台秤1506、1#磅秤/台秤支撑平台1507、4#星型卸料器1508、1#连接软管1509部件组成，为悬挂式结构，悬挂于设备支架1上；

所述1#配料储罐组18是由1#配料储罐1801、2#配料储罐1802、3#配料储罐1803和4#配料储罐1804组成；所述的1#配料储罐组18的1#～4#配料储罐，设有简单的连通式液位计I 1801-1和液位刻度尺I 1801-2，还设有1# 搅拌器1801-3、5#传动电机1801-4、1#排料总管1805和1#排料总管放液阀 1805-1；所述1#配料储罐组18安装在设备支架1上，并架设于螺旋挤出水解机19的正上方；

所述的螺旋挤出水解机19是由螺旋挤出机进料口1901、螺旋挤出机腔体 1902、2#传动电机及减速器1903、螺杆I 1904、1#盘管换热器1905和6#星型卸料器1906组成；所述的螺旋挤出水解机19为单/双螺旋挤出机；所述的1 #盘管换热器1905缠绕在螺旋挤出水解机19机壳外；所述螺旋挤出水解机19 装在设备支架1上，并置于1#配料储罐组18的正下方；

所述1#加热器20是由1#加热水箱2001、1#温度计2002、1#原水进口 2003、1#人孔2004、1#回水口2005、1#盘管换热器回水控制阀2006、1#盘管换热器进水控制阀2007、1#热水泵2008、1#加热水箱出水控制阀2009、1 #排污口2010和1#电加热丝2011组成；所述1#加热器20置于螺旋挤出水解机19的下方。

在使用时，第一步球磨制得的秸秆微细粉料由球磨机排料口1302排出，进入1#秸秆粉料输送风道14内被提升输送至1#缓冲储罐16内，通过其下端的 5#星型卸料器1603放料进入1#集料仓称重装置15中称重，并通过下端的4 #星型卸料器1508放料一定量至2#秸秆粉料输送风道17内被提升送至螺旋挤出水解机19的进料口1901内，并由2#传动电机及减速器1903带动螺杆1904 在一定的转速下转动，把秸秆粉料带入螺旋挤出水解机19中进行水解。在水解过程中，开启1#加热器20的1#热水泵2008把1#加热水箱2001内的热水依次通过1#出水控制阀2009、1#热水泵2008、1#盘管换热器进水控制阀2007 进入缠绕在螺旋挤出水解机19机身上的1#盘管换热器1905内，通过热交换对螺旋挤出水解机19内的物料加热至所需温度，热交换后液由1#盘管换热器回水控制阀2006控制通过1#回水口2005进入1#加热水箱2001内再次被加热和循环使用。同时在水解过程中，把配料储罐组18中1#配料储罐1801、2 #配料储罐1802和3#配料储罐1803中的配液，通过各自下端的排料阀1801-5 配合精密流量计(未画出)缓慢加入到螺旋挤出水解机19中，1#配料储罐1801、 2#配料储罐1802和3#配料储罐1803中的配液分别为一定浓度剂量的润滑添加剂、水解主催化酸和助催化酸。在给定的螺杆转速下保温水解，水解结束，由螺旋挤出水解机19末端的6#星型卸料器1906把物料排出。

S2：秸秆木质纤维素氧化-磺化-羟甲基化改性，具体过程如下：

所述的秸秆木质纤维素氧化-磺化-羟甲基化改性工艺装置，是由2#配料储罐组25、螺旋挤出改性反应机组26、2#加热器27、2#集料仓称重装置22、 3#集料仓称重装置28和带推车的储料罐29组成；所述的秸秆木质纤维素氧化 -磺化-羟甲基化改性是在螺旋挤出改性反应机组26中进行的；

所述2#配料储罐组25是由5#配料储罐2501、6#配料储罐2502、7#配料储罐2503和8#配料储罐2504组成；所述5#～8#配料储罐上设有2#排料总管2505、2#排料总管放液阀2505-1、连通式液位计II 2501-1、液位计刻度尺 II 2501-2、2#搅拌器2501-3、排料三通阀2501-4、3#传动电机及减速器2501-5；所述2#配料储罐组25装在设备支架1上，并架设于螺旋挤出改性反应机组26 的上部；

所述螺旋挤出改性反应机组26是由1#螺旋挤出机2601、2#螺旋挤出机2602、3#螺旋挤出机2603和4#螺旋挤出机2604串联组成“之字形”折叠式反向交替结构，其上设有进料2601-1、出料管阀2601-2、2#盘管换热器2601-5、 6#传动电机2607、7#传动电机2608、6#电机传动皮带2605、7#电机传动皮带2609、2#盘管换热器进水管2603-3、2#盘管换热器回水管2601-3和7#星型卸料器2606；所述1#～4#螺旋挤出机为单/双螺旋挤出机；所述2#盘管换热器缠绕在1#～4#螺旋挤出机机壳上；所述螺旋挤出改性反应机组26装在设备支架1上，并置于2#配料储罐组25的正下方；

所述2#加热器27是由2#加热水箱2701、2#温度计2702、2#原水进口 2703、2#人孔2704、2#回水口2705、2#盘管换热器回水控制阀2706、2#盘管换热器进水控制阀2707、2#热水泵2708、2#加热水箱出水控制阀2709、2 #排污口2710、和2#电加热丝2711组成；所述2#加热器27置于螺旋挤出改性反应机组26右下方；

所述2#集料仓称重装置22和3#集料仓称重装置28，其组成、结构与1 #集料仓称重装置15的相同。

在使用时：秸秆水解后由螺旋挤出水解机19末端的6#星型卸料器1906排出的秸秆水解粉料，落入到1#秸秆水解粉料输送带21上，提升输送至2#缓冲储罐23内，通过其下端的星型卸料器(未标注)放料进入2#集料仓称重装置22中称重，并通过其下端的星型卸料器(未标注)放料进入2#秸秆水解粉料输送带24上，被提升送至螺旋挤出改性反应机组26的1#螺旋挤出机2601 的进料口2601-1内，并由转动螺杆2601-4把秸秆粉料送入由1#螺旋挤出机 2601、2#螺旋挤出机2602、3#螺旋挤出机2603、4#螺旋挤出机2604串联组成“之字形”的螺旋挤出反应机组26中进行磺化-羟甲基化改性反应。在反应过程中，首先开启2#加热器27中的热水通过2#盘管换热器2601-5加热机身给物料加热至所需温度，然后2#配料储罐组25中的配液依次跟进对应加入。秸秆物料首先进入1#螺旋挤出机2601，同时把2#配料储罐组25中的5#配料储罐2501中的一定浓度剂量的氧化剂通过排料三通阀2501-4配合精密计量泵(未画出)缓慢加入1#螺旋挤出机2601中；反应一定时间后，通过1#螺旋挤出机出料控制阀2601-2放料进入2#螺旋挤出机2602中，同时缓慢加入6#配料储罐2502中的一定浓度剂量磺化剂于2#螺旋挤出机2602中；反应一定时间后，通过2#螺旋挤出机出料控制阀放料进入3#螺旋挤出机2603中，同时缓慢加入7#配料储罐2503中的一定浓度剂量碱液于3#螺旋挤出机2603中，调节pH 值8-9；反应一定时间后，通过3#螺旋挤出机出料控制阀放料进入4#螺旋挤出机2604中，同时缓慢加入8#配料储罐2504中的一定浓度剂量羟甲基化试剂于4#螺旋挤出机2604中，反应一定时间后得到秸秆改性后呈棕褐(黑)色的羟甲基化木质素磺酸钠/纤维素硫酸酯的粘稠混合物，通过7#星型卸料器2606 放料，进入3#集料仓称重装置28称重后通过8#星型卸料器2807卸料进入带推车的储料罐29中，达到规定重量后运到下一工序使用，下一个带推车的储料罐29进入工作。

关于螺旋挤出改性反应机组26的动力传动部分，可以采2种方法：

方法一：采用每台螺旋挤出机都有各自的传动电机单独使用，4台螺旋挤出机采用“之字形”串联排列，相邻螺旋挤出机反向运转，1#螺旋挤出机2601与3 #螺旋挤出机2603呈逆时针方向运转，2#螺旋挤出机2602与4#螺旋挤出机 2604呈顺时针方向运转，螺杆送料方向与电机旋转方向匹配。

方法二：采用分组形式，1#螺旋挤出机2601与3#螺旋挤出机2603为A 组，2#螺旋挤出机2602与4#螺旋挤出机2604为B组，A组由6#传动电机 2607通过6#电机传动皮带2605带动，B组由7#传动电机2608通过7#电机传动皮带2609带动，A组、B组旋转方向相反，且各螺杆送料方向与电机旋转方向匹配，该方法节能。

关于螺旋挤出改性反应机组26的加热传热部分，2#加热器27的2#加热水箱2701通过2#原水进口2703注入自来水，由2#电热丝2711加热，热水依次通过2#出水控制管阀2709、2#热水泵2708，进入起点在3#螺旋挤出机2603的外加热2#盘管换热器进水控制阀2707进水，依次通过3#螺旋挤出机2603、2#螺旋挤出机2602和1#螺旋挤出机2601，热水流向与秸秆物料走向相反，逆流辐射热交换，最后通过终点在1#螺旋挤出机2601的外加热2# 盘管换热器回水控制阀2706和2#回水口2705，再次进入2#加热水箱2701中二次加热和循环使用。2#加热器27还包含2#温度计2702、2#人孔2704和2 #排污口2710，便于加热器的测温、维修和废水排放。

关于1#集料仓称重装置15、2#集料仓称重装置22、3#集料仓称重装置28的作用、组成和工作原理，以1#集料仓称重装置15与物料1#缓冲储罐 16装配结构示意图15图为例解释如下：其作用是把秸秆微碎物料，通过该装置，准确地称取重量，投放到螺旋挤出水解机19中进行秸秆粉料的水解，控制物料的加入量，确保产品质量。其安装形式为悬挂式安装。1#集料仓称重装置15 是由1#集料仓1501、1#支撑架1502、1#磅秤/台秤支撑平台固定吊架1503、 1#吊架固定板1504、1#进料口1505、1#磅秤/台秤1506、1#磅秤/台秤支撑平台1507、4#星型卸料器1508、1#连接软管1509部件组成。其工作原理：其实质就是和常规的在地面或平台上放置的磅秤或台秤称取物料的重量原理是一样的，只是为了适应工艺的要求，把1#磅秤/台秤1506放置在1#磅秤/台秤支撑平台1507上，1#支撑平台1507又通过1#磅秤/台秤支撑平台固定吊架 1503悬空固定，1#磅秤/台秤支撑平台固定吊架1503又焊接或铰连接固定在上端的1#吊架固定板1504上，1#吊架固定板1504又支撑在1#支撑架1502上； 1#集料仓1501固定在1#磅秤/台秤1506上，1#集料仓1501的上部1#进料口1505与坐落在1#固定板1504上的1#物料缓冲储罐16下端的2#连接软管 1604活动链接，1#物料缓冲储罐16下端的5#星型卸料器1603又与2#连接软管1604固定连接；1#集料仓1501下端的4#星型卸料器1508又与1#连接软管1509固定连接；1#连接软管1509可以与其下端的接料装置如容器或物料输送带活动连接或近距离接触。2#连接软管1604和1#连接软管1509很好地起到既连接上下设备物流管路，又能消除上下设备外力对1#集料仓称重装置 15的称重精度的影响，通过加减累积和清零操作，方便物料的投放量计算。

以上所述实施例仅是对本实用新型的技术方案而非限制技术方案，是本实用新型的主要特征、优点和具体范例而已，本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施方式的限制，在不脱离本实用新型的技术方案的宗旨和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种秸秆基减水剂的秸秆原料预处理和改性工艺装置，其特征在于，该工艺装置包括秸秆原料预处理工艺装置、秸秆木质纤维素氧化-磺化-羟甲基化改性工艺装置、辅助装置；所述的秸秆原料预处理工艺装置，包括秸秆原料的初碎、清洗、干燥、二次粉碎、微碎预处理工艺装置和秸秆粉料水解预处理工艺装置；所述的辅助装置包括安置设备的设备支架(1)，设备间输送物料的1#秸秆粗料输送风道(4)、2#秸秆干粗料输送风道(11)、1#秸秆粉料输送风道(14)、2#秸秆粉料输送风道(17)、1#秸秆水解粉料输送带(21)、2#秸秆水解粉料输送带(24)组成；所述的秸秆原料的初碎、清洗、干燥、二次粉碎、微碎预处理工艺装置，是由秸秆原料的初碎装置(2)、清洗装置(5)、由预烘干装置(6)和螺旋干燥器(8)组成的烘干装置、二次粉碎装置(12)和球磨机微碎装置(13)组成；所述的秸秆粉料水解预处理工艺装置是由1#集料仓称重装置(15)、1#加热器(20)、1#配料储罐组(18)和螺旋挤出水解机(19)组成；所述的秸秆木质纤维素氧化-磺化-羟甲基化改性工艺装置，是2#配料储罐组(25)、螺旋挤出改性反应机组(26)、2#加热器(27)、2#集料仓称重装置(22)、3#集料仓称重装置(28)和带推车的储料罐(29)组成。

2.根据权利要求1所述的一种秸秆基减水剂的秸秆原料预处理和改性工艺装置，其特征在于：所述的秸秆原料预处理工艺装置中的秸秆原料粉碎预处理装置，包括秸秆初碎装置(2)、二次粉碎装置(12)和球磨机微碎装置(13)；

所述秸秆初碎装置(2)安装在设备支架(1)上，分为秸秆初碎室上部腔体(211)、秸秆初碎室中部腔体(214)和秸秆初碎室下部腔体(215)三部分；所述的秸秆初碎室上部腔体(211)的左右两侧内置由主动托辊组(207)和从动托辊组(210)组成的一对托辊组带动的由主动托辊组输送带(206)和从动托辊组输送带组成的一对表面呈凹凸状的托辊组输送带组成的V型空间；所述的主动托辊组(207)由主动托辊组传动电机(222)带动主动托辊组传动皮带(223)旋转；所述的秸秆初碎室中部腔体(214)内设置有由星型主动刀辊(203)和星型从动刀辊(213)组成的星型刀辊组；所述的秸秆初碎室中部腔体(214)上端水平设置1#齿条(205)；所述的秸秆初碎室中部腔体(214)内底部设置“W”型不锈钢筛网(202)；所述的秸秆初碎室下部腔体(215)内左侧设置有倾斜挡板(204)、内右侧设置有斜板不锈钢筛网(218)，所述斜板不锈钢筛网(218)下端连接集尘腔(219)，所述集尘腔(219)下端连接有收尘罐(220)；所述秸秆初碎室下部腔体(215)的外部左侧安装有1#鼓风机(201)，秸秆初碎室下部腔体(215)的右下端设置有秸秆初碎装置出料口(217)，所述秸秆初碎装置出料口(217)管道内安置的1#轴流风机(216)，所述秸秆初碎装置出料口(217)管道与1#秸秆粗料输送风道(4)连接，所述1#秸秆粗料输送风道(4)末端与清洗装置(5)相连；

所述二次粉碎装置(12)是由二次粉碎室上部腔体(1205)和二次粉碎室下部腔体(1207)组成；二次粉碎装置(12)顶部开设有秸秆进料口(1201)，从秸秆进料口(1201)内穿入传动电机转轴(1202)，传动电机转轴(1202)通过传动轴承支座(1208)安装于二次粉碎装置(12)内，位于二次粉碎装置(12)内的部分传动电机转轴(1202)通过剪切刀片固定垫板(1216)连接有剪切刀片(1213)；位于二次粉碎装置(12)外的传动电机转轴(1202)端部连接有4#传动电机(1203)；所述剪切刀片(1213)的直径尺寸沿转轴(1202)从上到下依次增大，二次粉碎室下部腔体(1207)的内壁轴向均匀分布4个2#齿条(1206)，2#齿条(1206)与剪切刀片(1213)之间间隙从上到下依次减小，二次粉碎装置(12)底部设置有至少两个秸秆二次粉碎装置出料口(1209)，秸秆二次粉碎装置出料口(1209)上设置有3#星型卸料器(1210)；剪切刀片固定垫板(1216)为筒状圆环，剪切刀片固定垫板(1216)内圆环为传动转轴孔(1217)；传动电机转轴(1202)穿过传动转轴孔(1217)内，二次粉碎室上部腔体(1205)的外侧为二次粉碎室上部腔体外缘(1218)；每两个相邻的剪切刀片固定垫板(1216)的上、中、下段分别安装有上端垫板(1215)、中间垫板(1214)和下端垫板(1212)；所述上端垫板(1215)与传动电机转轴(1202)之间安装有联轴器(1204)；所述下端垫板(1212)通过螺母(1211)安装于传动轴承支座(1208)上；所述传动转轴孔(1217)上设置有键槽(1219)；传动电机转轴(1202)上设置有键，键槽(1219)与键相嵌合匹配；

所述球磨机微碎装置(13)是由2#螺旋进料器(1301)、球磨机排料口(1302)和1#传动电机及减速器(1303)组成，装置呈卧式结构。

3.根据权利要求1所述的一种秸秆基减水剂的秸秆原料预处理和改性工艺装置，其特征在于：所述的秸秆原料预处理工艺装置中的清洗装置(5)，其顶端设置有秸秆粗料进口(506)，中间腔体为秸秆清洗槽(503)，所述秸秆清洗槽(503)下部通过排水管与污水澄清槽(510)相连通，污水澄清槽(510)左侧并列设置有循环水箱(512)；所述的循环水箱(512)和污水澄清槽(510)为一整体，中间通过溢流堰(511)隔开；所述的循环水箱(512)底部设置有循环水箱出水口(513)依次连接离心水泵(514)、循环水上水管(515)、循环水上水管控制阀(516)以及设置于清洗装置(5)上端的循环水进液口(505)；秸秆清洗槽(503)由秸秆清洗槽过滤网(502)分隔为上、下两部分；所述秸秆清洗槽(503)上部分设置有搅拌轴(507)，搅拌轴(507)位于秸秆清洗槽(503)上部分的一端安装有搅拌叶片(504)，搅拌轴(507)位秸秆清洗槽(503)外的一端连接搅拌电机(508)；清洗装置(5)的装置壁上端开设有清洗后秸秆出口(522)，清洗后秸秆出口(522)下方设置有秸秆脱水从动托辊(521)，秸秆脱水从动托辊(521)安装于从动托辊支撑架(520)上，秸秆脱水从动托辊(521)与预烘干装置(6)上安装的秸秆脱水主动托辊(604)相配合；秸秆脱水从动托辊(521)下方安装有倾斜设置的不锈钢冲孔过滤网板(519)，不锈钢冲孔过滤网板(519)下设置有弹簧支撑板(517)，不锈钢冲孔过滤网板(519)与弹簧支撑板(517)之间设置有弹簧管(518)；不锈钢冲孔过滤网板(519)的下方还安装有过滤水收集槽(501)，过滤水收集槽(501)底部设置有排水管(509)，排水管(509)与污水澄清槽(510)连接；

所述的秸秆原料预处理工艺装置中的预烘干装置(6)，其上端侧壁外设置有通过主动托辊支撑架(605)连接的秸秆脱水主动托辊(604)，所述秸秆脱水主动托辊(604)通过1#电机传动皮带(603)连接1#传动电机(601)；预烘干装置(6)上端的侧壁外设置1#电机支撑架(602)，1#传动电机(601)置于1#电机支撑架(602)上；所述预烘干装置(6)的上端侧壁上开设有秸秆碎料进料口(606)，秸秆碎料进料口(606)与不锈钢冲孔过滤网板(519)相连；预烘干装置(6)上部设置有预烘干室(627)，预烘干装置(6)下部设置有输送带，所述输送带包括呈折叠式反向交替转动的1#耐热输送带(607)、2#耐热输送带(608)、3#耐热输送带(609)、4#耐热输送带(610)、5#耐热输送带(611)、6#耐热输送带(617)、7#耐热输送带(616)组成；所述输送带下方有倾斜设置的不锈钢冲孔网接料盘(613)；不锈钢冲孔网接料盘(613)下方设置有热空气分布器(614)；不锈钢冲孔网接料盘(613)与预烘干装置(6)底部设置的预烘干装置出料口(615)相连接；所述1#耐热输送带(607)、3#耐热输送带(609)、5#耐热输送带(611)、7#耐热输送带(616)与2#电机传动皮带(612)连接；2#耐热输送带(608)、4#耐热输送带(610)和6#耐热输送带(617)与3#电机传动皮带(618)连接；预烘干装置(6)内的上部设置有粉尘过滤器(619)；预烘干装置(6)的顶端设置有排空烟囱(620)；2#电机传动皮带(612)连接设置于2#电机支座(623)上的2#传动电机(621)，3#电机传动皮带(618)连接设置于3#电机支座(624)上的3#传动电机(622)；旋风分离器(9)连接热空气分布器(614)的2#轴流风机(614-2)；2#轴流风机(614-2)联通垂直于其的垂直进气总管(614-1)，垂直进气总管(614-1)联通垂直于其的横向二次分气管(614-3)；横向二次分气管(614-3)联通垂直于其的纵向三次分气管(614-4)，纵向三次分气管(614-4)上开设分气小圆孔(614-5)，输送带上开设通气小圆孔(607-3)；

所述的秸秆原料预处理工艺装置中的螺旋干燥器(8)，是由1#螺旋进料器(801)、干燥室(802)、电动搅拌器(803)、空气分配器(804)、电加热器(805)和2#鼓风机(806)组成。

4.根据权利要求1所述的一种秸秆基减水剂的秸秆原料预处理和改性工艺装置，其特征在于：所述秸秆粉料水解预处理工艺装置的1#集料仓称重装置(15)，是由1#集料仓(1501)、1#支撑架(1502)、1#磅秤/台秤支撑平台固定吊架(1503)、1#吊架固定板(1504)、1#集料仓进料口(1505)、1#磅秤/台秤(1506)、1#磅秤/台秤支撑平台(1507)、4#星型卸料器(1508)、1#连接软管(1509)部件组成，为悬挂式结构，悬挂于设备支架(1)上；

所述秸秆粉料水解预处理工艺装置的1#配料储罐组(18)，是由1#配料储罐(1801)、2#配料储罐(1802)、3#配料储罐(1803)和4#配料储罐(1804)组成；所述的1#配料储罐组(18)的1#～4#配料储罐，设有简单的连通式液位计I(1801-1)和液位刻度尺I(1801-2)，还设有1#搅拌器(1801-3)、5#传动电机(1801-4)、1#排料总管(1805)和1#排料总管放液阀(1805-1)；所述1#配料储罐组(18)安装在设备支架(1)上，并架设于螺旋挤出水解机(19)的正上方；

所述秸秆粉料水解预处理工艺装置的螺旋挤出水解机(19)，是由螺旋挤出机进料口(1901)、螺旋挤出机腔体(1902)、2#传动电机及减速器(1903)、螺杆I(1904)、1#盘管换热器(1905)和6#星型卸料器(1906)组成；所述的螺旋挤出水解机(19)为单/双螺旋挤出机；所述的1#盘管换热器(1905)缠绕在螺旋挤出水解机(19)机壳外；所述螺旋挤出水解机(19)装在设备支架(1)上，并置于1#配料储罐组(18)的正下方；

所述秸秆粉料水解预处理工艺装置的1#加热器(20)，是由1#加热水箱(2001)、1#温度计(2002)、1#原水进口(2003)、1#人孔(2004)、1#回水口(2005)、1#盘管换热器回水控制阀(2006)、1#盘管换热器进水控制阀(2007)、1#热水泵(2008)、1#加热水箱出水控制阀(2009)、1#排污口(2010)和1#电加热丝(2011)组成；所述1#加热器(20)置于螺旋挤出水解机(19)的下方。

5.根据权利要求1所述的一种秸秆基减水剂的秸秆原料预处理和改性工艺装置，其特征在于：所述秸秆木质纤维素氧化-磺化-羟甲基化改性工艺装置的2#配料储罐组(25)，是由5#配料储罐(2501)、6#配料储罐(2502)、7#配料储罐(2503)和8#配料储罐(2504)组成；所述5#～8#配料储罐上设有2#排料总管(2505)、2#排料总管放液阀(2505-1)、连通式液位计II(2501-1)、液位计刻度尺II(2501-2)、2#搅拌器(2501-3)、排料三通阀(2501-4)、3#传动电机及减速器(2501-5)；所述2#配料储罐组(25)装在设备支架(1)上，并架设于螺旋挤出改性反应机组(26)的上部；

所述秸秆木质纤维素氧化-磺化-羟甲基化改性工艺装置的螺旋挤出改性反应机组(26)，是由1#螺旋挤出机(2601)、2#螺旋挤出机(2602)、3#螺旋挤出机(2603)和4#螺旋挤出机(2604)串联组成“之字形”折叠式反向交替结构，其上设有进料(2601-1)、出料管阀(2601-2)、2#盘管换热器(2601-5)、6#传动电机(2607)、7#传动电机(2608)、6#电机传动皮带(2605)、7#电机传动皮带(2609)、2#盘管换热器进水管(2603-3)、2#盘管换热器回水管(2601-3)和7#星型卸料器(2606)；所述1#～4#螺旋挤出机为单/双螺旋挤出机；所述2#盘管换热器缠绕在1#～4#螺旋挤出机机壳上；所述螺旋挤出改性反应机组(26)装在设备支架(1)上，并置于2#配料储罐组(25)的正下方；

所述秸秆木质纤维素氧化-磺化-羟甲基化改性工艺装置的2#加热器(27)，是由2#加热水箱(2701)、2#温度计(2702)、2#原水进口(2703)、2#人孔(2704)、2#回水口(2705)、2#盘管换热器回水控制阀(2706)、2#盘管换热器进水控制阀(2707)、2#热水泵(2708)、2#加热水箱出水控制阀(2709)、2#排污口(2710)、和2#电加热丝(2711)组成；所述2#加热器(27)置于螺旋挤出改性反应机组(26)右下方；

所述秸秆木质纤维素氧化-磺化-羟甲基化改性工艺装置的2#集料仓称重装置(22)和3#集料仓称重装置(28)，其组成、结构与1#集料仓称重装置(15)的相同。

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