[发明专利]一种用于秸秆原料综合利用预处理的连续蒸煮系统

说明书

本发明公开了一种用于秸秆原料综合利用预处理的连续蒸煮系统，包括斜螺旋脱水机、回料螺旋机和椭圆形蒸煮管，倾斜设置的斜螺旋脱水机上端底部的出料口与回料螺旋机一端的进料口连通，回料螺旋机中间部位的出料口则与双波轮计量机的进料端连通，双波轮计量机的出料端则与带加热装置的预热螺旋机的进料端连通，预热螺旋机的进料端位于预热螺旋机的一端，反馈口与反喷物料接收系统的进料端连通，两个椭圆形蒸煮管总的出料端则通过卸料中间管与弯管喷放装置的进料端连通。本发明的具有运行稳定、物料无堵塞、连续性强、能耗低、效率高等优点；便于实现自动化控制，可大幅提高生产效率。

技术领域

本发明涉及生物质原料加工技术领域，具体说是一种用于秸秆原料综合利用预处理的连续蒸煮系统。

背景技术

目前，生物质原料生产燃料乙醇的连续蒸煮预处理装置，主要采用的是制浆造纸行业的通用装备横管连续蒸煮器；该技术源自瑞典，20世纪70年代引进我国，至今已有近50年的历史，目前仍然是主流连续蒸煮装置；为形成足够强度的料塞封堵蒸汽，实现连续运行，进入锥形料塞螺旋机前，不仅通过预热螺旋机对物料加热，还要喷入部分热的药液，使物料与化学品反应，部分低分子量木质素等物质降解，物料软化，密度达到140-160kg/m3，进入料塞螺旋机的物料密度、形态特性、滤液成分及性质、挤压脱水特性、在装置中的运行规律都与生物质燃料乙醇预处理方法出现很大差异；其料塞螺旋机，具有锥形的脱水机壳，锥形的变螺距、变叶片外径、变主轴根径的螺旋机主轴，秸秆原料压缩比一般不低于1:3.5，锥形的脱水机壳和锥体螺旋轴，配置动力极高，而且螺旋轴、机壳筛框筛鼓和料塞区管壁磨损严重，使用周期短，更换频繁，既增加了成本，又降低了生产效率；在料塞区后部，连接有一段扩散管，在两者之间设有备用的药液进口管，用于注入药液，使挤干的物料吸收化学品进行体积扩散并增加润滑作用；但增加的扩散管，同样是高紧度料塞，也增加了动力消耗；而且进料量波动时（秸秆物料与水的混合物是非均相介质，计量体积相同的介质内绝干物料的含量是不一致的，而且这种进料量波动还会产生累积效应），很容易在锥形螺旋的最小口径区域形成过干料区，且过干料区域会迅速扩大，使干结物料与料塞螺旋机筛框筛鼓的摩擦力剧增，当这种摩擦力总和大于进料端螺旋叶片的推动力，物料不再前行，设备堵塞，也就是所谓的物料打滑，只能排空整个连续蒸煮器的蒸汽，停机进行清理，即使焊有防滑条，也难以避免，甚至出现设备损毁事故；

对制浆造纸是行业来说，料塞区过长，还会加剧纤维内部的错位撕裂，损伤纤维，导致成浆强度下降；所以，起封堵蒸汽作用的是料塞管和扩散管两段的组合区；

对生物质处理过程来说，适当增加料塞区紧度和长度，取消扩散管区，增加纤维内部的错位撕裂，特别是损伤结晶区纤维，正是追求的目标；而且紧度增加，水分随之降低，可以节约蒸汽；

所以，制浆造纸行业连续蒸煮器的关键设备料塞螺旋机，在生物质原料生产燃料乙醇蒸煮预处理中，是不能使用的；

制浆造纸行业蒸煮秸秆物料，经过高温150-175℃、蒸汽压力0.6-0.85Mpa，长时间60-180min，大比例化学品对物料进行蒸煮处理，化学品约占物料的10-18%，并且是在T型进料管上部喷入，从料塞区进入的物料干度40-50%，迅速吸收化学品溶液，使物料含量降至25%左右，并发生化学反应，在高温和初期的高化学品含量状态下，反应进展较快，其中构成植物结构强度的木质素大量溶出，物料结构强度坍塌，疏松软化，具有一定的流动性，在圆筒形蒸煮管内被具有变径螺旋叶片的螺旋机推进前行并搅拌，至中间管完成蒸煮过程，物料纤维浓度只有12-15%，其他物质以溶解物或胶体物形式进入黑液，在卸料器加入稀黑液冷却降温后减压喷入喷放仓；

制浆造纸行业横管连续蒸煮器的螺旋叶片是变径变螺距的，叶片直径一段大一段小，并设有偏心叶片对进料进行搅拌，物料填充系数50-75%，管内壁设有防滑条，适合于物料含量25%左右，蒸煮后纤维浓度12-15%，并且分散成纸浆状态、具有良好流动性、介质均相的浆料；