专利名称：一种汽爆余热回收的装置和方法
技术领域：
本发明属于汽爆技术应用领域，特别涉及到一种汽爆余热回收的装置和方法。
背景技术：
随着能源、环境问题的日益突出，生物基化工业的发展将成为必然的趋势，然而由于生物质在进化过程中形成天然自我保护的抗降解屏障，因此各种解除生物质抗降解屏障的预处理方式迅速发展。其中汽爆技术由于其无污染且破除抗降解屏障效果好的优点而备受关注。此外，汽爆技术还可应用于医药、食品、材料等相关领域，是原料预处理和物理化学转化的良好方式，具有一定的工业应用前景。汽爆过程中需要高温高压气体，爆破的瞬间在空气中释放，带来几个工业问题。第一，汽爆释放高温高压气体中所含的能量没有充分利用；第二，汽爆介质没有回收并循环利用，一方面增加汽爆成本，另一方面，汽爆物质为氨气和其他有害物质时，对周围环境造成污染；第三，汽爆过程中产生的易挥发物质没有回收，易挥发物中包括的乙醛、糠醛等小分子物质，长期大量吸入有害人体，而回收后可应用于化工业；第四，汽爆瞬间由于高温高压气体中所含的水蒸汽遇冷液化形成白雾而不利于车间其他作业的进行。而到目前为止，无汽爆余热回收的报道。针对汽爆后热能浪费、汽爆介质和易挥发气体随处散布及汽爆时车间较难作业的问题，本发明提出一种汽爆余热回收的装置和方法。
发明内容
发明目的本发明针对汽爆过程中，大量高温高压介质所含热能浪费、车间难以作业、有害汽爆介质和易挥发物质污染环境的问题，提供一种汽爆余热回收的装置和方法，此方法在回收余热的同时使得汽爆介质可循环利用并冷凝回收其中的易挥发物质，减少汽爆操作的能耗，并提高汽爆工艺的可操作性、安全性。技术方案本发明提供的一种汽爆余热回收装置的技术方案如下本发明提供的一种汽爆余热回收装置，由汽爆系统、余热回收系统和物料回收系统组成。根据技术方案所提供的汽爆余热回收的装置，其特征在于汽爆系统、余热回收系统和物料回收系统由适合于食品的不锈钢材质制作。根据技术方案所提供的汽爆余热回收的装置，其特征在于此装置中的汽爆系统主要包括汽爆罐和蒸汽发生装置，其间通过针型阀相连，控制汽爆压力。根据技术方案所提供的汽爆余热回收的装置，其特征在于汽爆后连接缓冲罐，缓冲罐的体积是汽爆罐的3 5倍，缓冲罐同时与余热回收系统通过针型阀相连。
根据技术方案所提供的汽爆余热回收的装置，其特征在于汽爆系统和余热回收系统通过缓冲罐相连。根据技术方案所提供的汽爆余热回收的装置，其特征在于物料回收系统由缓冲罐和冷凝回收系统组成，缓冲罐回收汽爆后的物料，包括其中的液体，冷凝回收系统回收汽爆过程中产生的易挥发气体。根据技术方案所提供的汽爆余热回收的装置，其特征在于余热回收系统有三种装置，包括热交换装置、汽爆罐装置、储气罐装置，根据汽爆物料和汽爆目的，选择使用其中的一种装置，也可以同时使用其中的多种装置。根据技术方案所提供的汽爆余热回收的装置，其特征在于余热回收系统的热交换装置中将缓冲罐中高温高压气体通过换热器实现余热的回收，被加热的水用于蒸汽发生装置，实现热能的循环利用，同时将汽爆过程中产生的易挥发气体冷凝回收，因此换热装置也是气体冷凝回收装置。根据技术方案所提供的汽爆余热回收的装置，其特征在于余热回收系统中的热交装置中冷凝介质可以是自来水，也可以是其他用于汽爆的物质，冷凝介质的流量根据冷凝器的面积和冷凝回收时间确定。根据技术方案所提供的汽爆余热回收的装置，其特征在于余热回收系统的汽爆罐装置，通过将缓冲罐中的高温高压气体通入到其他汽爆罐中，排出其他汽爆罐中的空气，以实现余热回收利用。根据技术方案所提供的汽爆余热回收的装置，其特征在于余热回收系统中储气罐装置，通过将缓冲罐中的高温高压气体通入到储气罐中，用于再次汽爆。缓冲罐和储气罐之间通过针型阀相连，储气罐的体积为汽爆罐的3 5倍。本发明提供的一种汽爆余热回收的方法和装置，其操作流程如下汽爆余热回收可以采取三种方式，第一种是将汽爆后释放的蒸汽热量用于加热常温自来水，加热的水用于制备汽爆用的水蒸汽，同时回收其中的易挥发物质，第二种是将高压高温蒸汽直接释放到其他汽爆罐用于排空，第三种是将高温高压蒸汽通入储气罐(4) 中，用于下次汽爆。第一种方式的主要步骤如下(1)、将汽爆后的气体释放到缓冲罐(3)汽爆通过球阀(6)控制，气体释放到缓冲罐中，缓冲罐体积为汽爆罐体积的3 5倍。(2)、将缓冲罐中的气体释放到冷凝系统(5)缓冲罐和冷凝系统之间通过针形阀相连，在汽爆的同时打开缓冲罐和冷凝系统之间针型阀。(3)、换热在汽爆的瞬间打开冷凝介质开关，根据汽爆压力、汽爆罐体积、换热面积和冷凝时间调节冷凝介质的流量。0)、加热介质再利用将(3)中所得到的加热介质，通过泵加入到汽爆介质制备装置(1)中。第二种方式的主要步骤如下
(1)、汽爆的瞬间，物料随着高温高压汽爆介质释放到缓冲罐中，缓冲罐与其他备用的汽爆罐体通过针型阀相连，汽爆时针型阀处于打开状态，与作业汽爆罐相连的其他汽爆罐的排气阀为打开状态。可以根据汽爆压力选择同时打开一个或几个其他汽爆罐，释放到缓冲罐中的高温高压气体通入其他汽爆罐，以排出其中的空气，备用。第三种方式的主要步骤如下(1)、汽爆的瞬间，汽爆料随着高温高压汽爆介质释放到缓冲罐中，汽爆前打开缓冲罐和储气罐之间的阀门，使得高压高温蒸汽通入储气罐中，用于下次汽爆。本发明的优点采用本发明所提供的汽爆余热回收的装置和方法，其优点在于1.通过回收汽爆余热，降低汽爆热能的消耗量，从而降低汽爆成本，并在汽爆瞬间保证车间其他作业的开展。2.通过回收汽爆介质，减少汽爆过程中物质的消耗，降低成本的同时，保护环境， 提高汽爆操作的安全性。3.在汽爆余热回收的同时，实现汽爆过程中产生的易挥发气体的回收，作为汽爆副产品增加汽爆产值。
图1是带有余热回收装置汽爆罐的前视图。图2是带有余热回收装置汽爆罐的后视图。图中1-汽爆介质制备装置；2-汽爆罐；3-缓冲罐；4-储气罐；5-冷凝系统、换热装置；6-球阀具体实施方法实施例1汽爆玉米秸秆，汽爆罐体积5L，缓冲罐体积15L，采用U形管冷凝器，换热面积为 0. 11m2。蒸汽制备装置和汽爆罐之间、缓冲罐和余热回收系统之间通过针型阀相连，向汽爆罐中加入玉米秸秆200g，通入水蒸汽升压到1. 5MPa，维压5min后手动打开快开门，物料随高压蒸汽进入缓冲罐。打开快开门前，打开自来水开关，缓冲罐和冷凝换热器之间的阀门保持打开的状态。高压高温蒸汽在冷凝装置中冷凝液化，同时汽爆过程中产生的易挥发气体， 随温度的降低而液化。冷凝装置中的液化溶液通过排水阀收集。加热的自来水通过泵通入蒸汽制备装置中以循环利用。实施例2汽爆大麻，汽爆罐体积5L，缓冲罐体积15L。向汽爆罐中加入大麻200g，通入水蒸汽升压到0.9MPa，维压Imin后手动打开快开门，物料随高压蒸汽进入缓冲罐。汽爆前保持缓冲罐和其他三个汽爆罐之间的阀门处于打开状态，并保持其他三个罐体的排气阀打开， 以排出其中的空气，汽爆后关闭各个汽爆罐的排气阀，可以直接通入汽爆介质进行汽爆。实施例3汽爆稻草，汽爆罐体积5L，缓冲罐体积25L，储气罐体积为15L。向汽爆罐中加入稻草200g，通入水蒸汽升压到1. 5MPa，维压細化后手动打开快开门，物料随高压蒸汽进入缓冲罐。打开快开门前，缓冲罐和储气罐之间的阀门保持打开的状态，高压高温蒸汽通入储气罐中，用于下次汽爆。实施例4汽爆玉米秸秆，汽爆罐体积5L，缓冲罐体积15L，储气罐体积25L，采用U形管冷凝器，换热面积为0. 11m2。玉米秸秆200g，加入10%的氨水200g，浸泡1 后加入汽爆罐。汽爆压力1.5MPa，维压;3min后手动打开快开门。物料随高温高压气体进入缓冲罐。打开快开门前，打开自来水开关，缓冲罐和冷凝换热器之间的阀门保持打开的状态。高压高温气体中易冷凝气体在冷凝装置中冷凝液化，同时汽爆过程中产生的易挥发气体，随温度的降低而液化。冷凝装置中的液化溶液通过排水阀收集，收集的溶液可用于下次浸泡玉米秸秆。加热的自来水通过泵通入蒸汽制备装置中以循环利用。
权利要求
1.一种汽爆余热回收的装置，此装置主要包括汽爆系统、余热回收系统和物料回收系统。
2.如权利要求1所述的汽爆余热回收的装置，其特征是汽爆系统、余热回收系统和物料回收系统用适合于食品的不锈钢材料制作。
3.如权利要求1所述的汽爆余热回收的装置，其特征是汽爆系统包括汽爆罐(2)和汽爆介质制备装置(1)，其间通过针型阀相连。
4.如权利要求1所述的汽爆余热回收的装置，其特征是物料回收系统包括缓冲罐(3) 和冷凝液回收装置(5)，缓冲罐的体积是汽爆罐的3 5倍，冷凝液回收装置即为余热回收系统中的热交换装置(5)。
5.如权利要求1所述的汽爆余热回收的装置，其特征是汽爆系统和余热回收系统通过缓冲罐( 相连。
6.如权利要求1所述的汽爆余热回收的装置，其特征是余热回收系统有三种装置，包括热交换装置(5)、汽爆罐装置、储气罐装置0)。
7.如权利要求1所述的汽爆余热回收的装置，其特征是余热回收系统的热交换装置是将缓冲罐中高温高压气体通过换热器实现余热的回收利用，被加热的介质用于汽爆介质制备装置(1)，实现热能的循环利用。
8.如权利要求1所述的汽爆余热回收的装置，其特征是余热回收系统的热交换装置 (5)在实现热能循环利用的同时，冷凝回收汽爆过程中产生的易挥发气体，同时是物料回收系统的一部分。
9.如权利要求1所述的汽爆余热回收的装置，其特征是余热回收系统的汽爆罐装置， 通过将缓冲罐中的高温高压汽爆介质通入到其他汽爆罐中实现余热回收利用。
10.如权利要求1所述的汽爆余热回收的装置，其特征是余热回收系统中储气罐装置 (4)，通过将缓冲罐中的高温高压汽爆介质通入到储气罐中，用于再次汽爆。
11.如权利要求1所述的汽爆余热回收的装置，其特征是余热回收系统中储气罐装置中，储气罐的体积为汽爆罐的3 5倍。
12.—种汽爆余热回收的方法，其步骤如下(1).将汽爆后的高温高压汽爆介质直接释放到缓冲罐(3)；(2).将步骤(1)中缓冲罐中的高温高压汽爆介质通入冷凝回收系统( 或其他汽爆罐或储气罐⑷；(3).对步骤( 中通入到冷凝回收系统( 中的高温高压气体通过热交换充分利用其余热，同时可以冷凝回收其中的易挥发物质；对O)中通入到其他汽爆罐中的高温高压汽爆介质可用于排空；对O)中通入到储气罐中的高温高压汽爆介质，可用于下次汽爆。
13.如权利要求12所述的汽爆余热回收的方法，其特征是适用于任何物料的汽爆及任何压力的汽爆过程。
14.如权利要求12所述的汽爆余热回收的方法，其特征是汽爆所用的汽爆介质是水蒸汽、氨气或其他适合于汽爆的气体。
全文摘要
一种汽爆余热回收的装置和方法，属于汽爆技术应用领域，包括以下步骤汽爆物料随高温高压汽爆介质进入缓冲罐(3)，然后将缓冲罐中高温高压的气体通入冷凝系统(5)或其他汽爆罐或储气罐中。通入到冷凝系统中的高温高压气体与冷凝介质进行换热，在换热回收热量的同时，冷凝回收汽爆过程中产生的易挥发气体，最后将被加热的介质用于制备汽爆介质。通入到其他汽爆罐中的汽爆介质，用于排出其他汽爆罐中的空气；通入到储气罐(4)中的高温高压汽爆介质用于下次汽爆。本发明可充分利用汽爆热能，降低汽爆能耗，并循环使用汽爆介质，同时实现汽爆过程中易挥发气体的回收，降低汽爆成本，并提高汽爆的安全性，有利于汽爆技术的发展及推广应用。
文档编号B01J3/00GK102172493SQ20111005362
公开日2011年9月7日 申请日期2011年3月7日 优先权日2011年3月7日
发明者赵军英, 陈洪章 申请人:中国科学院过程工程研究所