[实用新型]植物纤维的多级单螺杆连续式蒸汽爆破装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种生物质原料预处理过程中的蒸汽爆破装置，特别涉及植物纤维的连续式蒸汽爆破装置。

背景技术

随着资源和能源日益紧缺，人们越来越重视生物质资源的开发和转化。当前生物质主要用于造纸制浆、发酵生产酒精、人造板、纤维板以及木塑复合材料的制备等，然而植物纤维的预处理技术是实现植物纤维资源化利用的关键。目前对于植物纤维的预处理技术主要包括物理预处理，化学预处理等技术。近年来，一种新型物理-化学预处理技术——蒸汽爆破技术以其高效、无污染、低成本等优点正引起研究者的注意。目前爆破装置主要分为间歇式和连续式两种。间歇式蒸汽爆破方法生产不连续，耗时长，生产率低，无法实现工业化连续生产，产业化推广困难；连续式处理的处理能力较大，效率较高，适合于大型工业应用，但这种设备较少，价格昂贵。

当前虽然有很多蒸汽爆破装置的专利技术，但多数只能实现间歇式生产。如CN201195813号专利提供了一种间歇汽爆装置，包括蒸汽发生器、缓冲罐、接收罐，使用时先将玉米秸秆、麦草等放入汽爆罐中，通入一定温度压力的饱和蒸汽，保压一段时间后快速泄压实现汽爆。而CN102151519A号专利则公开了一种蒸汽爆破连续生产法及其配套装置，该装置依次对多个汽爆罐进行装料、通蒸汽、保温保压和喷放操作。CN201756659U号专利公开了秸秆纤维素纯物理法分子结构改性活化的连续汽爆机，该机采用不少于二台的高压闪爆装置实现连续蒸汽爆破。以上这两种蒸汽爆破装置都是基于利用多个汽爆单元来微分时间，以局部间歇来实现总体连续化生产，本质仍然是间歇式汽爆。类似地，CN102797188A号专利公布了一种数控连续汽爆机，它利用滑动封盖原理能在毫秒级(0.00875s)的时间内完成超音速蒸汽爆碎的过程，并未真正的实现物料均匀连续爆破。

对于不同的植物纤维原料，其需要蒸汽爆破条件不同，特别是木本植物，其木质化程度高，结构更为致密，一次处理达不到需要效果，需要单机多次或者多台设备串联生产，间歇式生产导致生产损失大，能量损失多，效率低、能耗大、产能低，工艺参数不易控制，劳动强度大，自动化程度低，成本高。有的植物纤维在处理过程中需要添加改性剂，但改性剂与植物纤维物料分散不均匀且不能浸润到物料颗粒内部导致反应效果不佳，并且不同的阶段改性剂的种类、含量及反应所需的条件都可能不同，爆破过程的温度、压力等需要调节。目前资源和能源日益紧缺，开发利用可再生的生物质资源和节能降耗是大势所趋。如何能够使爆破装置在保证优质高效爆破效果的同时节能降耗是行业内的一个重要课题。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在的诸多不足之处，公开了一种植物纤维的多级单螺杆连续式蒸汽爆破装置，该蒸汽爆破装置由多段机架、多段机筒、多段螺杆之间串联式组合，级数可调，采用这种结构设计，可以用一台机器连续的多次爆破实现连续多次爆破，减少能量和生产损失，能耗低、产能高，并且可以根据物料实际情况调节级数，对物料的适应性广，自动化程度高，劳动强度低，从而降低成本。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下技术方案：

植物纤维的多级单螺杆连续式蒸汽爆破装置，包括至少2个或2个以上依次串接的单螺杆连续式蒸汽爆破单元，所述单螺杆连续式蒸汽爆破单元包括机架、固定在机架上的机筒、水平设置于机筒内的中空螺杆，所述机筒的出料口均设置有可更换的、带锥孔的口模，所述螺杆内横穿有一根驱动螺杆旋转的花键芯轴，所述花键芯轴的左端与第一电机经皮带驱动连接，右端设置有轴承及支座。

进一步地，所述螺杆可依据不同物料及处理效果选择螺杆类型，所有螺杆的轴线位于同一水平直线上，花键芯轴的右端设有螺纹，以及与所述螺纹相连接用于将各级螺杆压紧，实现平稳、可靠传动的螺母。

进一步地，所述口模的锥度孔尺寸大小不一，各级机筒上均有加料口。

进一步地，机筒由机筒上部和机筒下部上下连接而成。

进一步地，机筒上部和机筒下部之间通过紧固螺钉相连接、各级机筒之间由螺栓固定连接。

进一步地，所述机筒前端设置有用于监测机筒前端温度的温度传感器。 

进一步地，所述机筒上部和机筒下部都开有用来对机筒前端升温和降温的控温流道。

本实用新型的多级单螺杆连续式蒸汽爆破装置包括多段机架、多段机筒、多段螺杆、驱动装置、喂料装置、给水装置、控温装置等，所述多段机架、多段机筒、多段螺杆串联的设计，各级之间通过导向装置和连接机构联接，可通过调节级数实现多次爆破，得到优质高效的爆破效果。