本发明涉及机械设备领域，具体是一种蒸汽爆破制浆设备。
背景技术：
木质素是由苯丙烷单元通过醚键（-o-）和碳键（c-c）连接而成的具有天然芳香族高分子化合物。在植物纤维中，木质素含量仅次于纤维素和半纤维素，是第三大天然有机物，约占5-30%。人类对纤维素的研究已有几千年的历史，可是对木质素的研究却是从1930年开始，且发展较慢。木质素有很好的分散性、阻燃性、耐溶剂型、热稳定性，其分子具有多种活性官能团（芳香基、酚羟基、醇羟基、羰基、甲氧基、羧基和共轭双键等），在现代工业中有较高的利用价值；目前优质的木质素已被广泛应用，国际上已开发的木质素产品达200余种。
在我国，甘蔗渣是一种重要的农产品废弃资源，甘蔗渣是制糖的一种农产品废弃物，每生产出一吨的蔗糖就会产生约一吨的蔗渣。越来越多的国家特别是发达国家已经把农产品废弃物等可再生资源的转化利用列入社会经济可持续发展的重要战略，农产品废弃生物质的有效利用，已经成为当今人类可持续发展的重点之一。甘蔗渣中含有大量的纤维素、木质素、半纤维素等天然高分子物质。目前这些蔗渣除少量用于造纸外，绝大部分被烧掉或废弃，不仅造成资源浪费，还严重污染了环境。因此，如果能从甘蔗渣中分离出优质的木质素应用于工业生产，将会产生巨大的经济效益和生态效益。在甘蔗渣中分离木质素，需要先对甘蔗渣进行处理成比较细碎的甘蔗棉絮状的纤维且制成液体式的浆料，传统的方法常常采用机械破碎法和化学处理，然而，机械破碎法难以将细胞有效破碎，致使提取效率低；而化学破碎方法易造成提取物结构的改变和活性降低或失活，且会对环境产生二次污染，更重要的是植物组织内部未能得到彻底破碎。因此，如何将甘蔗渣爆破成棉絮状的甘蔗渣浆料，以得到能从甘蔗渣浆料提取效率更高，质量更好的木质素的设备和技术，是一个亟待解决的技术难题。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种将甘蔗渣爆破成棉絮状的甘蔗渣浆料的结构简单、质量稳定的蒸汽爆破制浆设备，降低从甘蔗渣中分离木质素的生产成本，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本蒸汽爆破制浆设备，其特征在于：包括真空泵、负压排空罐和爆破罐，所述负压排空罐的一端与真空泵连接，所述负压排空罐的出料口与爆破罐的进料口连接，所述爆破罐的上部还设有烟囱装置，所述爆破罐的出料端口连接有浆液收集罐，所述烟囱装置的上部连接有粉尘排放管，所述粉尘排放管连接有粉尘收集箱，烟囱装置的下部还连接有污水管道，所述污水管道连接有污水收集箱。
以上所述爆破罐包括罐体、进料口和浆液输出口，所述进料口设于罐体的上部，进料口入口处设有喷放阀，所述浆液输出口设有浆液输送管道。
以上所述烟囱装置包括喷水装置、烟囱仓体、烟囱盖、粉尘排放口和废水排放口，所述烟囱仓体内设置有喷水装置，所述烟囱仓体侧面还设有粉尘排放口，烟囱仓体顶部安装有防止粉尘外飞的烟囱盖，烟囱仓体的底部设有废水排放口。
以上所述的烟囱盖顶部为凹口向下的半球体形状结构。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.结构简单，破碎效率高。本发明采用蒸汽爆破技术，即应用蒸汽弹射原理实现的爆炸过程对甘蔗渣进行预处理的一种设备，本设备将渗进甘蔗渣组织内部的蒸汽分子瞬时释放完毕，使蒸汽内能转化为机械能并作用于甘蔗渣组织细胞层间，从而用较少的能量将甘蔗渣彻底分解。由于既避免了化学处理的二次污染问题，又解决了目前生物处理效率低的缺陷，所以本发明采用负压排空罐和爆破罐对甘蔗渣进行蒸汽爆破，大大提高了破碎速度和提取率，降低了木质素的生产成本，具有操作简便，能耗低，本设备破碎的生产效率比传统的机械破碎法效率提高了三倍以上。
2.质量稳定，环保卫生。本发明的蒸汽爆破制浆设备，在爆破罐上设有烟囱装置，所述烟囱装置的上部连接有粉尘排放管，能有效地将粉碎过程中产生的粉尘及时完全地通过烟囱仓体设有的粉尘排放口和连接的排放管排入粉尘收集箱内；另外，在烟囱仓体内腔还设置有喷水装置，将生产中产生的粉尘淋湿通过烟囱仓体的底部设有的废水排放口及时将产生的废水从污水管道排入污水收集箱；另外，烟囱仓体顶部安装有凹口向下的半球体形状结构的烟囱盖，很好地防止了粉尘向外飞扬。本设备不但适合对甘蔗渣爆破成棉絮状的甘蔗渣浆料，以得到从甘蔗渣浆料提取效率更高粉碎技术，也适合用于对生物医药，食品，精细化工等各种固液的粉碎方法，本设备与传统化学处理相比，不会产生二次污染，对环境的保护起到了很好的作用。
附图说明
图1是本发明的主视结构示意简图。
图2是爆破罐5的主视结构示意简图。
图中零件名称及序号：
真空泵1、原料输送管道2、负压排空罐3、喷放管4、爆破罐5、喷放阀6、烟囱装置7、粉尘排放管8、浆液输送管道9、浆液收集罐10、污水管道11、污水收集箱12、粉尘收集箱13、罐体14、进料口15、喷水装置16、烟囱仓17、烟囱盖18、粉尘排放口19、废水排放口20、浆液输出口21。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参看图1与图2所示，本发明提供一种技术方案：
本蒸汽爆破制浆设备，包括真空泵1、原料输送管道2、负压排空罐3、喷放管4、爆破罐5、喷放阀6、烟囱装置7、粉尘排放管8、浆液输送管道9、浆液收集罐10、污水管道11、污水收集箱12、粉尘收集箱13、罐体14、进料口15、喷水装置16、烟囱仓17、烟囱盖18、粉尘排放口19、废水排放口20和浆液输出口21，所述负压排空罐3的一端通过原料输送管道2与真空泵1连接，所述负压排空罐3的出料口通过喷放管4与爆破罐5的进料口连接，所述爆破罐5的上部还设有烟囱装置7，所述爆破罐5的出料口端连接有浆液收集罐10，所述烟囱装置7的上部连接有粉尘排放管8，所述粉尘排放管8连接有粉尘收集箱13，烟囱装置7的下部还连接有污水管道11，所述污水管道11连接有污水收集箱12（参看图1所示）；
所述爆破罐5包括罐体14、进料口15和浆液输出口21，所述进料口15设于罐体14的上部，进料口15入口处设有喷放阀6，所述浆液输出口21设有浆液输送管道9；所述烟囱装置7包括喷水装置16、烟囱仓体17、烟囱盖18、粉尘排放口19和废水排放口20，所述烟囱仓体17内设置有喷水装置16，烟囱仓体17侧面还设有粉尘排放口19，烟囱仓体17的底部设有废水排放口20，烟囱仓体17的顶部还安装有凹口向下的半球体形状结构的烟囱盖18，使得生产过程产生的粉尘及时落入烟囱仓体17的底部且从废水排放口20及时排出进入污水收集箱12，不会对环境产生二次污染（参看图2所示）。
本发明的工作原理为：
本设备是采用蒸汽爆破即汽爆（steamexplosion），是应用蒸汽弹射原理实现的爆炸过程对甘蔗渣进行预处理的技术。本设备是将渗进甘蔗渣组织内部的蒸汽分子瞬时释放完毕，使蒸汽内能转化为机械能并作用于甘蔗渣组织细胞层间，植物细胞中的纤维为木质素所粘结，在高温、高压蒸汽作用下，纤维素结晶度提高，聚合度下降，半纤维素部分降解，木质素软化，横向连结强度下降，甚至软化可塑，当充满压力蒸汽的物料骤然减压时，孔隙中的气剧膨胀，产生“爆破”效果，可部分剥离木质素，并将原料撕裂为细小纤维。本发明设备的蒸汽爆破可起到以下几方面作用：一是类酸性水解作用及热降解作用：蒸汽爆破过程中，高压热蒸汽进入纤维原料中，并渗入甘蔗渣纤维内部的空隙，由于水蒸汽和热的联合作用产生甘蔗渣纤维原料的类酸性降解以及热降解，低分子物质溶出，纤维聚合度下降；二是类机械断裂作用：在高压蒸汽释放时，已渗入甘蔗渣纤维内部的热蒸汽分子以气流的方式从较封闭的孔隙中高速瞬间释放出来，纤维内部及周围热蒸汽的高速瞬间流动，使纤维发生一定程度上的机械断裂。这种断裂不仅表现为纤维素大分子中的键断裂，还原端基增加，纤维素内部氢键的破坏，还表现为无定形区的破坏和部分结晶区的破坏；三是氢键破坏作用：在蒸汽爆破过程中，水蒸汽渗入甘蔗渣纤维各孔隙中并与纤维素分子链上的部分羟基形成氢键。同时高温、高压和含水的条件又会加剧对纤维素内部氢键的破坏，游离出新的羟基，增加了甘蔗渣的吸附能力。瞬间泄压爆破使甘蔗渣内各孔隙间的水蒸汽瞬间排除到空气中，打断了甘蔗渣纤维素内的氢键。分子内氢键断裂的同时纤维素被急速冷却至室温，使得纤维素超分子结构被“冻结”，只有少部分的氢键重组。这样使溶剂分子容易进入片层间，而渗入的溶剂进一步与甘蔗渣纤维素大分子链进行溶剂化，并引起残留分子内氢键的破坏，加速了葡萄糖环基的运动，最后导致其它晶区的完全破坏，直至完全溶解；四是结构重排作用：在高温、高压下，甘蔗渣纤维素分子内氢键受到一定程度的破坏，纤维素链的可动性增加，有利于纤维素向有序结构变化，同时，纤维素分子链的断裂，使纤维素链更容易再排列。从而用较少的能量将原料分解成棉絮状的甘蔗渣浆料，由于本设备既避免了化学处理的二次污染问题，又解决了目前生物处理效率低的问题，是生物质转化领域最有前景的预处理技术。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。