CN102059075A

CN102059075A - 活塞增压式物料汽爆方法及装置

Info

Publication number: CN102059075A
Application number: CN 201010557872
Authority: CN
Inventors: 葛仕福; 赵培涛; 葛剑
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2010-11-25
Filing date: 2010-11-25
Publication date: 2011-05-18

Abstract

一种活塞增压式物料汽爆方法：将物料从罐体进料口送入罐体，并在封闭进料口后向罐体内通入汽爆气体，待物料被加热到汽爆温度时，推动设在罐体内的增压活塞压缩物料，使罐体升压至汽爆压力，快速卸压，使物料膨胀、爆碎，并出料。一种汽爆装置，包括罐体，在罐体内设增压活塞，增压活塞的起始位置与罐体封闭端间的罐体上设有进料口、蒸汽进口及卸料口，在蒸汽进口及卸料口上分别设阀门。另一种汽爆装置，包括罐体，在罐体内设增压活塞，在增压活塞的起始位置与罐体封闭端间的罐体上设加热夹套、进料口和卸料口，在加热夹套上设加热介质进、出口，在加热介质进、出口和卸料口上分别设有阀门。

Description

活塞增压式物料汽爆方法及装置

技术领域

本发明涉及一种汽爆装置，尤其涉及一种采用增压活塞增加物料汽爆压力，通过瞬间打开卸压活塞或快开阀产生汽爆效应，对物料进行汽爆或膨化的预处理装置。

背景技术

蒸汽爆破（简称“汽爆”）技术始于1926年，主要用于生产人造纤维板，从20世纪70年代开始，被广泛用于动物饲料的生产和从木材纤维中提取乙醇和特殊化学品。物料用蒸汽加热至180-235℃，维压一段时间后，突然释压喷放，物料孔隙中的汽相介质喷出，高压液态水迅速暴沸形成闪蒸，对外做功，产生“爆破”效果，在机械力的作用下，实现物料的组分分离和结构变化。该粉碎过程比机械粉碎更彻底、更完全，因为蒸汽会充满物料的所有周质空间，无孔不入，爆破使得不同粒径大小的有机物都能够完全粉碎。总体上，在化学和物理过程的联合作用下，木质纤维素类成分经过爆碎后，在生物氧化过程中，会易于被微生物分解和利用。汽爆还可直接使有机废弃物转化为生物稳定性物质。

现有汽爆技术中，汽爆压力通过鼓入高压气体（或蒸汽）来达到，能耗高，物料温度完全由高温高压蒸汽提供，其他低品位能源无法利用，如热水、导热油。而且，物料温度和压力受蒸汽限制，物料温度随着蒸汽压力的提高而增加，汽爆温度、压力不能分别控制，不能实现低温高压或是高温低压汽爆。高压蒸汽直接与低温物料接触，蒸汽会迅速凝结为液态水，需要不断地通入蒸汽维持汽爆反应釜内的压力稳定，蒸汽消耗量大，大大缩小了汽爆技术的应用范围，尤其难应用到废弃物稳定化处理领域。还有，现有的汽爆装置物料均不能完全排出，增加了产品的不均匀性。

发明内容

本发明提供一种节能、低成本、适应性强、可靠性高并能通过增压活塞压缩罐体内气体提高汽爆压力的活塞增压式物料汽爆方法及装置。

本发明采用如下技术方案：

本发明所述的一种活塞增压式物料汽爆方法，步骤如下：

步骤1 将物料从罐体进料口送入罐体，并在封闭进料口后向罐体内通入汽爆气体，

步骤2 待物料被加热到汽爆温度时，推动设在罐体内的增压活塞压缩物料，使罐体升压至汽爆压力，

步骤3 快速卸压，使物料膨胀、爆碎，并出料。

本发明所述的一种实施上述方法的装置，包括罐体，在罐体上设有蒸汽进口、进料口和卸料口，在蒸汽进口及卸料口上分别设有阀门，在罐体内设有增压活塞，所述进料口与处于起始位置的增压活塞相邻，卸料口处阀门为快开阀。

本发明所述的另一种实施上述方法的装置，包括罐体，在罐体内设增压活塞，在增压活塞的起始位置与罐体封闭端间的罐体上设加热夹套、进料口和卸料口，在加热夹套上设加热介质进、出口，在加热介质进、出口和卸料口上分别设有阀门，并且卸料口处的阀门为快开阀。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明装置利用增压活塞提升汽爆压力，物料温度、汽爆压力不再受蒸汽限制，解决了传统汽爆过程中物料温度会随压力的增高而升高的问题，可实现物料的高温低压或低温高压的汽爆，可用来爆碎热敏性高、难分解的物料，应用范围更广。

2、本发明可采用夹套加热物料，热源不与物料直接接触，丰富了能源利用种类，降低了汽爆过程的能源消耗和经济成本，可用于有机废弃物稳定化处理领域中。

3、本发明装置通过增压活塞提升汽爆压力，而不采用现有的利用气体来增压，增压能耗低，且汽爆压力可大大提高，提高了生产效率。

4、本发明装置不以高压蒸汽作为压力源，启动速度快，物料可间接加热，能源利用率高，能耗低，可有效降低下游产品的生产成本。

5、本发明装置物料的温度、汽爆压力、物料停留时间可精确控制，所有物料均在相同条件下被爆碎，大大提升了产品的稳定性、均匀性。

6、本发明装置可通过推动增压活塞将物料全部排出，克服了传统汽爆装置物料卸载不完全的问题。

7、本发明主要部件少，可靠性高，设备制造简单，成本低廉，在现有技术条件下可实现大规模生产和应用。对不同物料，能根据工艺要求实时调整实施方式和汽爆参数，装置自适应好。

物料爆碎时，该装置包括以下3个工作过程：1）将物料从罐体进料口送入罐体，并在封闭进料口后向罐体内通入汽爆气体；2）待物料被加热到汽爆温度时，推动设在罐体内的增压活塞压缩物料，使罐体升压至汽爆压力；3）快速卸压，使物料膨胀、爆碎，并出料。整个汽爆过程，操作简单，可调控性高，装置启动速度快。

附图说明

图1是本发明的活塞增压式汽爆装置的结构示意图。

图2是本发明的活塞增压式汽爆装置实施例的结构示意图。

其中，1、增压活塞 2、罐体 3、进料口 4、卸料口 5、快开阀塞 6、封闭端 7、蒸汽进口 8、加热夹套 9、加热介质进口 10、加热介质出口。

具体实施方式

实施例1

一种活塞增压式物料汽爆方法，步骤如下：

步骤3 快速卸压，使物料膨胀、爆碎，并出料，

在本实施例中，步骤3中的出料是通过推动增压活塞，使粉碎后的物料从卸料口排出。

实施例2

一种实施上述活塞增压式物料汽爆方法的装置，包括罐体2，在罐体2上蒸汽进口7、进料口3和卸料口4，在蒸汽进口7及卸料口4上分别设有阀门，在罐体2内设有增压活塞1，所述进料口3与处于起始位置的增压活塞1相邻，卸料口4处的阀门为快开阀5。

实施例3

一种实施上述活塞增压式物料汽爆方法的另一装置，包括罐体2，在罐体2内设增压活塞1，在增压活塞1的起始位置与罐体封闭端6间的罐体上设加热夹套8、进料口3和卸料口4，在加热夹套8上设加热介质进口9和加热介质出口10，在加热介质进口9、加热介质出口10和卸料口4上分别设有阀门，所述进料口3与处于起始位置的增压活塞1相邻，卸料口4处的阀门为快开阀5，在本实施例中，物料采用间接方式加热。

下面参照附图，对本发明做出更为详细的说明：

参照图1，一种活塞增压式汽爆装置，其包括增压活塞1、罐体2、进料口3、卸料口4、快开阀5、蒸汽进口7，汽爆过程通过快开阀5来触发。快开阀5处于关闭位置，增压活塞1处于起始位置，通过进料口3往罐体2内送物料，随后推动增压活塞1至罐体2封闭后通过蒸汽进口7向罐体2内通入蒸汽加热物料。待物料被加热到汽爆温度时，关闭蒸汽进口阀门，推动设在罐体2内的增压活塞1压缩物料，使罐体2内压力升至1.5-5.0Mpa（汽爆压力可根据工艺要求进一步提升），维压一段时间后，快速打开快开阀5，罐体2内物料被爆碎。为使物料排尽，可向前继续推动增压活塞1至活塞断面与卸料口平齐。随后各活塞回归到初始位置，继续加料，进入下一个循环。

本装置主要通过增压活塞提升罐体2内汽爆压力，物料的汽爆粉碎无需高压蒸汽即可实现，降低了汽爆过程对蒸汽品质的要求，大大减少汽爆过程中高压蒸汽的消耗，尤其是高压蒸汽的消耗，可大幅提高能源的利用率，实现能量梯级利用，降低汽爆能耗。通过压缩罐体2内气体来提升汽爆压力，汽爆压力容易达到生产要求，有利于提高生产效率。物料的汽爆压力、停留时间可精确控制，产品稳定性好。装置启动速度快，压力释放时间短，主要部件少，设备制造简单，可靠性高，在现有技术条件下可实现大规模生产和应用。

参照图2，一种活塞增压式汽爆装置，其包括增压活塞1、罐体2、进料口3、卸料口4、快开阀5、加热夹套8、加热介质进口9、加热介质出口10。罐体2一端密闭，在卸料口4处设有快开阀5，汽爆过程通过快开阀5来触发。快开阀5处于关闭位置，增压活塞1处于打开位置，通过进料口3往罐体2内送物料，随后推动增压活塞1至罐体2封闭后通过加热介质进口9向加热夹套8内通入加热介质加热物料。待物料被加热到汽爆温度时，推动设在罐体2内的增压活塞1压缩物料，使罐体2升压至1.5-5.0Mpa（汽爆压力可根据工艺要求进一步提升），维压一段时间后，快速打开快开阀5，罐体2内物料被爆碎。向前继续推动增压活塞1至活塞断面与卸料口平齐使物料排尽，随后增压活塞1返回初始位置，继续加料，进入下一个循环。

本装置采用间接加热的方式来加热物料，通过增压活塞来提升汽爆压力，物料的汽爆温度、汽爆压力和物料停留时间可分别控制，有利于提高物料的爆碎程度和产品的均匀性、稳定性。物料温度采用间接加热，汽爆过程不需要蒸汽即可进行，汽爆机不需要辅助的蒸汽系统，工艺的复杂性可大大降低，系统的可靠性可大大提高，汽爆过程的能量消耗也可大幅度降低，降低产品的生产成本。汽爆参数不再依赖于蒸汽参数，且能分别精确控制，可扩大汽爆技术的应用范围。

Claims

1.1．一种活塞增压式物料汽爆方法，其特征在于，步骤如下：

步骤1 将物料从罐体进料口送入罐体，并在封闭进料口后向罐体或加热夹套内送入热蒸汽或导热油，

步骤3 快速卸压，使物料膨胀、爆碎，并出料。

2.2．根据权利要求1所述的活塞增压式物料汽爆方法，其特征在于，步骤3中的出料是通过推动增压活塞，使粉碎后的物料从卸料口排出。

3.3．一种实施权利要求1所述活塞增压式物料汽爆方法的装置，其特征在于，包括罐体（2），在罐体（2）内设增压活塞（1），增压活塞（1）的起始位置与罐体封闭端（6）间的罐体上设有进料口（3）、蒸汽进口（7）及卸料口（4），在蒸汽进口（7）及卸料口（4）上分别设阀门，所述进料口（3）与处于起始位置的增压活塞（1）相邻，卸料口（4）处的阀门为快开阀（5）。

4.4．一种实施权利要求1所述活塞增压式物料汽爆方法的另一种装置，其特征在于，包括罐体（2），在罐体（2）内设增压活塞（1），在增压活塞（1）的起始位置与罐体封闭端（6）间的罐体上设加热夹套（8）、进料口（3）和卸料口（4），在加热夹套（8）上设加热介质进口（9）和加热介质出口（10），在加热介质进口（9）、加热介质出口（10）和卸料口（4）上分别设有阀门，所述进料口（3）与处于起始位置的增压活塞（1）相邻，卸料口（4）处的阀门为快开阀（5）。