一种脉冲汽爆装置的制作方法

1.本发明涉及一种脉冲汽爆装置。


背景技术：

2.秸秆需要在特定的工艺条件下进行连续预处理，通过对加酸混合并加入高温蒸汽在一定压力下反应后的秸秆进行汽爆，才能为后续加工提供容易酶解糖化的生物质。
3.现有的脉冲汽爆装置具有以下缺点：由于汽爆时会产生闪蒸汽，闪蒸汽回收时会携带部分汽爆产物，不仅会造成闪蒸汽回收管道的堵塞，同时还会降低汽爆产物的产出效率；通过料位传感器来实时监测汽爆产物的料位，以避免汽爆时由于空间体积浮动较大，影响汽爆效果的稳定性。由于秸秆的汽爆产物基本不具有流动性，一般通过螺旋轴向外输送。而螺距相等的螺旋轴输送基本不具有流动性的汽爆产物时，会导致料顶面沿远离出料端的方向向下倾斜，影响料位传感器监测的准确性和汽爆效果的稳定性。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种脉冲汽爆装置，能够提高汽爆产物的质量稳定性和产出效率。
5.为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种脉冲汽爆装置，包括具有中空腔体的容器、连通在所述容器底部的螺旋传送机构；所述容器包括自上而下依次连通的上段部、中段部和下段部，所述上段部顶部封闭；所述脉冲汽爆装置还包括连通在所述中段部侧部的进料口、沿上下方向穿设于所述容器中的出气管、设于所述下段部中的料位传感组件，所述出气管的顶部与外界大气压连通，所述出气管的底部高度低于或等于所述进料口的底部高度，并高于所述料位传感组件的高度；所述中段部包括呈圆筒形的内表面，所述进料口的进料方向垂直于所述内表面的轴心线方向；所述螺旋传送机构包括上侧与所述下段部底部连通的且具有传送腔体的柱形主体、可绕自身轴心线方向转动地设于所述柱形主体中的螺杆，所述螺杆包括螺距沿送料方向有序增大的第一螺旋叶片。
6.优选地，所述进料口的进料方向平行于所述内表面的切线方向。
7.优选地，所述内表面为耐磨陶瓷层。
8.优选地，所述出气管包括管本体、连通在所述管本体下端的进气部，所述进气部内侧的横截面积自下而上逐渐减小。
9.更优选地，所述进气部的内侧自下而上锥形收缩。
10.优选地，所述料位传感组件包括高料位传感器和低料位传感器，所述高料位传感器设于所述低料位传感器上方。
11.更优选地，所述高料位传感器至少有两个，沿平行于所述螺杆的轴心线方向间隔排列。
12.更优选地，所述低料位传感器至少有两个，沿平行于所述螺杆的轴心线方向间隔排列。
13.优选地，所述脉冲汽爆装置还包括可绕自身轴心线方向转动地设于所述下段部中的齿辊，所述齿辊包括辊轴、凸设于所述辊轴外侧周部的松料齿。
14.更优选地，所述齿辊还包括设于所述辊轴上的且用于引导物料下落的第二螺旋叶片，所述第二螺旋叶片沿螺旋方向间歇性断开。
15.由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明脉冲汽爆装置具有以下优点：通过设置内表面呈圆筒形的中段部，使汽爆原料能够边打圈边汽爆，避免汽爆原料直接落入汽爆产物中；汽爆产生的闪蒸汽第一次上升和下降过程中，汽爆产物持续落下，实现两者的有效分离；接着闪蒸汽再从出气管底部进入并向上排出，不仅能够避免闪蒸汽回收管道的堵塞，同时能够保证汽爆产物的产出效率；通过在螺杆上设置螺距沿送料方向有序增大的第一螺旋叶片，使后方的物料螺旋前移时，随着螺距的增加，前方的物料落下，此时后方的物料也同步落下，能够使物料顶部基本保持水平，以保证料位传感组件监测的准确性，以准确的监测并控制物料汽爆的空间体积，保证汽爆效果的稳定性和汽爆产物质量的稳定性。
附图说明
16.附图1为根据本发明具体实施例的脉冲汽爆装置的结构示意图；附图2为附图1中中段部的结构示意图；附图3为附图1中齿辊的结构示意图；附图4为根据本发明具体实施例的脉冲汽爆装置的俯视示意图。
17.其中：1、容器；11、上段部；12、中段部；121、内表面；13、下段部；2、进料口；3、出气管；31、管本体；32、进气部；4、料位传感组件；41、高料位传感器；42、低料位传感器；5、螺旋传送机构；51、柱形主体；511、出气口；52、螺杆；521、第一螺旋叶片；522、第三螺旋叶片；6、齿辊；61、辊轴；62、松料齿；63、第二螺旋叶片；631、第一段；632、第二段；7、出料口；8、安全阀；9、支座；10、观察孔；14、第一驱动电机；15、第二驱动电机。
具体实施方式
18.下面结合具体实施例和附图来对本发明的技术方案作进一步的阐述。
19.在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明实施例的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
20.在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。
21.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
22.在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
23.在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
24.下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明实施例的不同结构。为了简化本发明实施例的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明实施例。此外，本发明实施例可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。
25.本实施例提供一种脉冲汽爆装置，用于对加酸混合并加入高温蒸汽在一定压力下反应后的秸秆进行汽爆，以生成汽爆产物纤维素、少量的木质素和少量的半纤维素，汽爆时生成闪蒸汽。
26.参见图1所示，上述脉冲汽爆装置包括具有中空腔体的容器1，该容器1包括自上而下依次连通的上段部11、中段部12和下段部13。该上段部11顶部封闭，该下段部13底部与螺旋传送机构5连通。
27.上述脉冲汽爆装置还包括连通在中段部12侧部的进料口2、沿上下方向穿设于容器1中的出气管3。出气管3的顶部与外界大气压连通，用于向外排出汽爆产生的闪蒸汽；出气管3的底部高度低于或等于进料口2的底部高度，以避免闪蒸汽直接带着汽爆产物向上进入出气管3中；出气管3的底部高度高于下段部13的底部。在本实施例中，出气管3的上端向上伸出上段部11；该脉冲汽爆装置还包括设于下段部13中的料位传感组件4，出气管3的底部高度高于料位传感组件4的高度。
28.通过这个设置，汽爆产生的闪蒸汽先从中段部12上升至上段部11，触顶后再下降至中段部12，最后从出气管3下端进入，并从出气管3上端向外排出。闪蒸汽在第一次上升过程中，中段部12中的汽爆产物持续下落，实现与闪蒸汽的初步分离；由于上升的闪蒸汽中会带有部分汽爆产物，在下降过程中，能够实现两者的进一步分离。不仅能够避免闪蒸汽回收管道的堵塞，同时能够保证汽爆产物的产出效率。
29.参见图1所示，上述出气管3包括管本体31、连通在管本体31下端的进气部32，进气部32内侧的横截面积自下而上逐渐减小。在本实施例中，该进气部32的内侧自下而上锥形
收缩。通过沿进气方向逐渐减小进气部32内侧的横截面积，能够增加其中闪蒸汽的流速，提高其排放回收效率。该进气部32的底部高度低于或等于中段部12的底部高度，以避免汽爆产生的闪蒸汽直接向上排放，并带出汽爆产物纤维素等。
30.参见图2所示，上述中段部12整体呈圆筒形，其内表面121为圆柱面。该进料口2的进料方向垂直于内表面121的轴心线方向，在本实施例中，内表面121的轴心线平行于竖直方向。通过这个设置，在一定压力（本实施例中为1.6mpa）下进入进料口2的秸秆，在容器1中由于容积突然增大，秸秆原料在内表面121快速运动，边打圈边汽爆，能够避免秸秆原料直接落入汽爆产物中。
31.在本实施例中，进料口2的进料方向平行于内表面121进料处的切线方向，且内表面121为耐磨陶瓷层。通过这个设置，能够减小秸秆原料对内表面121的冲击力，避免内表面121的过度磨损，并将原料的速度损耗降到最低，增加其在内表面121中的打圈圈数和汽爆时间，防止秸秆原料向下进入汽爆产物中之后再发生汽爆。
32.上述进料口2至少有两个，沿上下方向间隔排列地连通在中段部12侧部。通过这个设置，能够增加单位时间内进入容器1中的秸秆原料的量，以提高汽爆产物的生产效率。参见图2所示，在本实施例中，进料口2有两个，两个进料口2沿竖直方向间隔排列。
33.参见图1所示，上段部11上设有安全阀8，当容器1中压力过高时，通过该安全阀8向外泄压。下段部13侧部设有支座9，用以实现容器1的安装或放置。
34.在汽爆过程中，为了保证汽爆效果的稳定性，需要控制汽爆时的空间体积。在本实施例中，料位传感组件4包括高料位传感器41和低料位传感器42，高料位传感器41设于低料位传感器42上方。
35.通过设置高料位传感器41和低料位传感器42，以通过控制螺旋传送机构5的传送效率，将料位控制在高料位传感器41和低料位传感器42之间，能够保证汽爆效果的稳定性和汽爆产物质量的稳定性。具体的，在料位上升至高料位时提高螺旋传送机构5的传送效率，在料位下降至低料位时降低螺旋传送机构5的传送效率。
36.参见图1所示，下段部13侧部还设有用于观察料位的观察孔10，该观察孔10设于高料位传感器41和低料位传感器42之间。
37.上述螺旋传送机构5包括上侧与容器1底部连通的且具有传送腔体的柱形主体51、可绕自身轴心线方向（即图1中的左右方向）转动地设于柱形主体51中的螺杆52，螺杆52包括螺距沿送料方向有序增大的第一螺旋叶片521。参见图1所示，螺杆52位于容器1正下方的一段，其螺距从左往右有序增大，螺杆52位于容器1右侧的一段等螺距设置，以保证均匀出料，其螺距与左段的最大螺距相等。
38.通过这个设置，螺杆52中送料后端（即图1中的左端）的汽爆产物螺旋前移时，随着螺距的增加，未能填满送料前端（即图1中的右端）的螺旋间隙，送料前端上方的汽爆产物落下进行填充，此时送料后端上方的汽爆产物也同步落下进行填充，能够使汽爆产物顶部基本保持水平，以保证料位传感组件4监测的准确性，以准确的监测并控制物料汽爆的空间体积，保证汽爆效果的稳定性和汽爆产物质量的稳定性。
39.为了保证监测的准确性，高料位传感器41至少有两个，沿平行于螺杆52的轴心线方向间隔排列。在本实施例中，高料位传感器41有两个，当两个高料位传感器41均检测到料位达到高料位时，才提高螺旋传送机构5的传送效率。
40.为了保证监测的准确性，低料位传感器42至少有两个，沿平行于螺杆52的轴心线方向间隔排列。在本实施例中，低料位传感器42有两个，当两个低料位传感器42均检测到料位达到低料位时，才降低螺旋传送机构5的传送效率。
41.上述螺杆52还包括设于其出料端的且与第一螺旋叶片521间隔排列的第三螺旋叶片522，第三螺旋叶片522与第一螺旋叶片521具有相反的螺旋方向，两者之间形成用于输出汽爆产物的出料口7。
42.参见图1所示，上述螺旋传送机构5还包括开设于柱形主体51出料端的出气口511，在本实施例中，该出气口511设于出料口7的正上方。
43.参见图4所示，在本实施例中，螺杆52有两条，沿水平方向并排在容器1底部，螺杆52的左右两端分别超出容器1的左右两侧，两条螺杆52沿垂直送料方向的排列宽度与容器1底部的宽度接近。两条螺杆52共用一个柱形本体51，且分别通过对应的第一驱动电机14驱动，以实现对汽爆产物的稳定传送，并进一步保证料顶面的水平度。
44.上述脉冲汽爆装置还包括可绕自身轴心线方向（即图1中的左右方向）转动地设于下段部13中的齿辊6、用于驱动齿辊6转动的第二驱动电机15。齿辊6包括辊轴61、凸设于辊轴61外侧周部的松料齿62。在本实施例中，齿辊6设于高料位传感器41和低料位传感器42之间。由于汽爆产物基本不具有流动性，为了防止其在容器1中架桥堆积，通过设置齿辊6，能够增加汽爆产物流动性，避免其长时间停留在温度较高的容器1中导致碳化。
45.参见图3所示，齿辊6还包括设于辊轴61上的且用于引导物料下落的第二螺旋叶片63，第二螺旋叶片63沿螺旋方向间歇性断开。通过这个设置，能够避免汽爆产物具有沿齿辊6轴向运动的趋势。
46.在本实施例中，第二螺旋叶片63包括螺旋方向相反的第一段631和第二段632，第一段631和第二段632沿齿辊6的轴心线方向间隔排列。通过这个设置，对汽爆产物向下的运动起到了更好地导向作用。
47.以下具体阐述下本实施例的工作过程：将秸秆原料以1.6mpa的压力间歇性通过进料口2送入容器1中，由于容积瞬间扩大，秸秆原料绕着中段部12的内表面121边打圈边汽爆，固态的汽爆产物向下落入并堆积在下段部13中；汽爆时产生的闪蒸汽先从中段部12上升至上段部11，触顶后再下降至中段部12，最后从出气管3下端进入，并从出气管3上端向外排出；根据料位传感组件4的监测结果来调节螺杆52的传送效率，当监测到料位上升至高料位时，提高螺杆52的转速，当监测到料位下降至低料位时，降低螺杆52的转速，将汽爆产物的料位控制在高料位和低料位之间；汽爆产物通过螺杆52右端的出料口7向下输出，残留的闪蒸汽则通过出气口511向上排出。
48.上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。