一種用于蒸汽爆破的泄壓接收裝置的制作方法

本發明涉及生物質蒸汽爆破預處理技術領域，尤其涉及一種用于蒸汽爆破的泄壓接收裝置。

技術背景

生物質蒸汽爆破預處理主要是利用高溫高壓蒸汽處理植物組織，并通過瞬間泄壓噴放過程實現植物組織的組分分離和結構變化。泄壓噴放過程即是：在高溫高壓下汽化并被壓縮的植物內部水分，在瞬間產生的蒸汽壓差作用下，驟然膨脹爆破，依靠瞬間膨脹爆破產生的蒸汽動力將植物組織從內部撕裂。泄壓噴放的過程越快，蒸汽動力釋放時間越短，對植物組織物料的撕裂作用就越強。

現有技術中，生物質蒸汽爆破預處理的泄壓接收裝置主要借鑒制漿造紙行業的噴放倉，但是制漿造紙行業所用的噴放倉在減壓噴放過程中，對于蒸汽爆破產生的蒸汽動力撕裂物料的作用沒有嚴格要求。制漿造紙行業的噴放倉主要是接收經過長時間化學品蒸煮的漿料(該漿料的形成條件通常是化學品與物料比例為10-18％，高溫150-170℃、蒸汽壓力0.6-0.8Mpa，長時間60-180min)，該漿料在蒸煮化學品的作用下，構成植物結構強度的木質素等物質已經基本降解溶出，物料結構已經分解的很疏松，在減壓噴放過程中漿料很容易分散；且物料干度只有10-15％，有一定的流動性，從噴放倉內容易出料。

生物質蒸汽爆破預處理的減壓噴放過程與制漿造紙行業的減壓噴放過程有本質區別，形成的物料性質也完全不同。生物質蒸汽爆破預處理的泄壓接收裝置在減壓噴放過程中，對于蒸汽爆破產生的蒸汽動力撕裂物料的作用要求最大化。生物質蒸汽爆破預處理的物料在進入泄壓接收裝置前在汽爆裝置內處理時，不加或加入少量化學品，蒸汽壓力高(0.8-3.0Mpa)，處理時間短(1-30min)，該物料經過蒸汽爆破預處理后，構成植物結構強度的木質素基本不溶出，物料微觀強度遠高于制漿造紙行業的紙漿；且生物質汽爆預處理后的物料干度較高，一般不會低于15％，大部分在25％以上，沒有流動性，極易在泄壓接收裝置內出現物料架橋堵塞，無法連續正常運行。

中國專利CN 101905233 B公布了一種節能降噪汽爆物料噴放裝置，存在以下缺陷：一、封閉的、隔音的筒體上部設置有用于收集噴放蒸汽的安全閥，該安全閥使得在噴放過程中的筒體內帶有壓力，大大降低了快速泄壓實現植物結構內部水分瞬間膨脹爆破的作用，噴放泄壓越快，汽爆動力釋放時間越短，對物料的撕裂作用就越強，反之汽爆效果將大幅度降低；二、筒體中央設置一底部敞口的柱筒作為緩沖倉，在噴放過程中，必將有大量物料在敞口處噴濺進入筒體與柱筒之間，干度較高的汽爆物料將很快充滿并造成堵塞，且沒有任何預防及解決措施；三、筒體底部設置螺旋出料裝置，是單螺旋，不能將進入筒體的物料全部輸送出來，只能輸送螺旋機直徑及長度范圍的物料，圓筒體底部除中間螺旋部分外，兩側半圓處的物料將堆積堵塞，最終導致兩側物料搭橋，使整個筒體堵塞，無法運行。

中國專利CN 102794135 A公開了一種汽爆物料接收倉，接收倉是封閉且隔音的下部呈斗形的筒體，存在以下缺陷：一、筒體上部設置有噴爆罩和氣固分離網罩，其目的是阻擋蒸汽擴散夾帶的汽爆物料，隨蒸汽上升的物料被氣固分離網罩攔截，攔截的是細長的汽爆纖維物料；蒸汽逸出的方向首先是減壓最快的出口部，在蒸汽的擴散逸出壓力作用下，絲狀物料交織并牢固附著纏繞在氣固分離網罩上，很快就會將氣固分離網罩堵塞，而固定環型注水管只能沖洗水管的環形部分，大部分區域無法清理，氣固分離網罩堵塞在所難免；加入的沖洗水將影響下工序對物料干度的要求；二、筒體下部設置的百葉式集料斗，結構與制漿造紙行業所用的噴放倉結構一樣，這種方式只適應蒸煮去除木質素較徹底、細膩柔軟的紙漿，且物料干度最高不能超過15％；而汽爆物料中維持植物微觀結構強度的木質素基本都在，物料較紙漿長且硬挺，而且汽爆物料干度一般不低于25％，在下部的錐體部分急劇收口連接至一條螺旋輸送機，汽爆物料搭橋無法避免，而環型注水管只能沖洗環形部分，中間物料仍然會搭橋結團，造成堵塞，導致無法正常使用。

中國專利CN 1800488 A公開了一種汽爆噴放倉，存在以下缺陷：一、噴放管切線與噴放倉體連接，噴放過程中物料進入倉體，蒸汽夾帶物料會直接從頂端固定的連接煙囪中無阻擋的減壓飛濺出來；二、噴放倉體下端內收成方形，由于汽爆后的物料較疏松、干度大、流動性差，會在收口部分產生架橋堵塞；三、噴放倉體下方設置不變徑、等螺距的四臺螺旋輸送機，在物料覆蓋螺旋輸送機后，螺距(螺旋葉片空隙)是均等的、每個螺距的體積也是均等的，只有位于出口遠端的的第一個螺距能夠在接收物料后出料，并連續向前輸送；而其它螺旋葉片空隙的出料能力為零，且其余螺旋內始終有來自第一個螺距連續輸送來的物料充滿，不能再接收物料，運行一段時間后，除第一螺距出料，其他螺距不出料而且上部來料不斷，造成物料堆積，越聚越多，越聚越高，形成斜搭橋，物料不再下降，最終導致整個筒體堵塞，無法運行。

技術實現要素：

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的問題，提供一種用于蒸汽爆破的泄壓接收裝置，在快速泄壓的同時徹底分離蒸汽和物料，不僅提高對物料的撕裂效果，而且可以使物料整體均勻出料，實現倉體內不搭橋，不堵塞，保證設備連續高效運行。

本發明提供了一種用于蒸汽爆破的泄壓接收裝置，與汽爆裝置連接，植物組織內的水分在所述汽爆裝置的高溫高壓下汽化并壓縮，當所述汽爆裝置連通所述泄壓接收裝置時實現瞬時泄壓，所述泄壓接收裝置包括：泄壓接收倉，用于對所述汽爆裝置排出的蒸汽和物料進行泄壓及分離處理，具有倉體、連通所述汽爆裝置與所述倉體的泄壓進口管、用于排出夾帶物料的蒸汽且位于所述倉體上方的一次蒸汽出口管以及用于使全部物料排出且位于所述倉體底部的物料出口；出料螺旋機，連通所述泄壓接收倉的物料出口；收集出料螺旋機，連接所述出料螺旋機的出料口；

泄壓分離處理器，用于對所述泄壓接收倉排出的夾帶物料的蒸汽進行泄壓及分離處理，具有：用于接收所述夾帶物料的蒸汽的容器；經由蒸汽通道與所述一次蒸汽出口管連通的蒸汽進口管，所述蒸汽進口管連通所述容器；用于排出不夾帶物料的蒸汽且位于所述容器上方的二次蒸汽出口管；以及連通所述倉體并用于將分離出的物料排向所述倉體內的物料通道，所述物料通道位于所述容器下方；其中，所述一次蒸汽出口管設置在所述倉體的上方中央，其下端位于所述泄壓進口管出口下方；其中，所述二次蒸汽出口管設置在所述容器的上方中央，其下端位于所述蒸汽進口管出口下方，其上端連通外界。

優選的，所述倉體包括：圓筒結構，用于分離蒸汽和物料，其外壁沿切線設置與其連通的所述泄壓進口管，其上方中央設置所述一次蒸汽出口管；位于所述圓筒結構下方并與其底部連通的錐臺結構，其底部設置所述物料出口。

優選的，所述錐臺結構的截面積上小下大，且錐角為3-5°。

優選的，所述泄壓進口管沿所述圓筒結構的外壁切線并向下傾斜0-5°與所述圓筒結構內部連通；所述蒸汽進口管沿所述泄壓分離處理器的所述容器外壁切線并向下傾斜0-3°與所述容器內部連通。

優選的，所述錐臺結構的底部平行排列至少四條所述出料螺旋機；每條所述出料螺旋機的每個螺旋葉片空隙軸向單位長度內平均的出料體積相等。

優選的，每條所述出料螺旋機為變徑、變螺距出料螺旋機。

優選的，所述一次蒸汽出口管的截面積是所述泄壓進口管截面積的至少四倍；所述二次蒸汽出口管的截面積是所述蒸汽進口管截面積的1-1.5倍。

優選的，所述一次蒸汽出口管下端與所述泄壓進口管出口之間的垂直距離為所述泄壓進口管直徑的1.5-3倍；所述二次蒸汽出口管與所述蒸汽進口管出口之間的垂直距離為所述蒸汽進口管直徑的1.5-3倍。

優選的，所述泄壓分離處理器為旋風分離器。

優選的，所述泄壓接收倉與所述汽爆裝置密封連接；所述旋風分離器、所述至少四條出料螺旋機與所述泄壓接收倉密封連接；所述收集出料螺旋機與所述至少四條出料螺旋機密封連接。

本發明的有益效果體現在以下方面：

1、本發明一方面通過設置體積大于汽爆裝置的泄壓接收倉及泄壓分離處理器產生壓差來實現快速泄壓；另一方面通過使泄壓接收倉的蒸汽出口管截面積大于進口管截面積，以及使泄壓分離處理器的蒸汽出口管截面積大于進口管截面積來進一步擴大減壓，實現較大壓差，快速泄壓；

2、本發明一方面通過泄壓接收倉一次分離蒸汽和物料，及泄壓分離處理器再次分離夾帶物料的蒸汽，另一方面通過泄壓接收倉及泄壓分離處理器的進口管分別沿切線向下傾斜連通泄壓接收倉和泄壓分離處理器，再一方面通過泄壓接收倉及泄壓分離處理器的蒸汽出口管下端向下延伸至從泄壓接收倉及泄壓分離處理器內并位于進口管出口下方，三方面配合實現徹底分離蒸汽和物料；

3、本發明通過設置上部圓筒形、下部錐臺形的泄壓接收倉，并在泄壓接收倉底部的物料出口下方平行排列多條變徑、變螺距出料螺旋機來實現物料無死角均勻出料，不堵塞，不架橋。

附圖說明

圖1是本發明用于蒸汽爆破的泄壓接收裝置的主視圖(未示出收集出料螺旋機)；

圖2是圖1所示的左視圖；

圖3是圖1所示的俯視圖(未示出收集出料螺旋機)；

圖4是本發明的出料螺旋機的結構示意圖。

附圖標記說明：2-泄壓接收倉；2a-泄壓進口管；2b-一次蒸汽出口管；2c-物料出口；2e-觀察口；21-圓筒結構；22-錐臺結構；3-蒸汽通道；4-泄壓分離處理器；4a-蒸汽進口管；4b-二次蒸汽出口管；4c-物料通道；4e-觀察口；5-出料螺旋機；6-收集出料螺旋機；N、N－1、……40、39、38、37、36、35、34、33、32、31-螺旋葉片空隙。

具體實施方式

本發明的泄壓接收裝置與汽爆裝置連接，用于生物質蒸汽爆破預處理過程。生物質蒸汽爆破預處理：植物組織內的水分在汽爆裝置的高溫高壓下汽化并壓縮，當汽爆裝置連通本發明泄壓接收裝置時實現瞬時泄壓噴放，在瞬間產生的蒸汽壓差作用下，在高溫高壓下汽化并被壓縮的植物內部水分驟然膨脹爆破，依靠瞬間膨脹爆破產生的蒸汽動力將植物組織從內部撕裂。

本發明的泄壓接收裝置可實現泄壓噴放過程迅速完成，蒸汽動力釋放時間短，對植物組織物料的撕裂作用強；并且可實現徹底分離蒸汽和物料，使全部物料均勻出料。

下面結合具體結構及實施例詳細敘述本發明。

如圖1至3所示，本發明用于蒸汽爆破的泄壓接收裝置包括：與汽爆裝置密封連接的泄壓接收倉2，用于在與汽爆裝置連通產生壓差時對汽爆裝置排出的蒸汽和物料進行泄壓及分離處理；與泄壓接收倉2密封連接的泄壓分離處理器4，用于對泄壓接收倉2排出的夾帶物料的蒸汽進行泄壓及分離處理；與泄壓接收倉2密封連接的至少四條出料螺旋機5，用于使全部物料均勻出料；與至少四條出料螺旋機5密封連接的收集出料螺旋機6，用于將全部物料輸送到下一工序。

進一步的，具體實施時，本發明除了在泄壓分離處理器4上設置用于排放蒸汽的出口外，其余部分均為密封結構。

具體的，如圖1至3所示，泄壓接收倉2包括：倉體，用于接收汽爆裝置排出的蒸汽和物料；設置在倉體側壁并與其連通的泄壓進口管2a，當連通汽爆裝置與倉體時，蒸汽和物料從泄壓進口管2a進入倉體內；位于倉體上方的一次蒸汽出口管2b，夾帶物料的蒸汽從一次蒸汽出口管2b排出后進入泄壓分離處理器4；位于倉體底部的物料出口2c，與蒸汽分離后的全部物料從物料出口2c進入至少四條出料螺旋機5。

倉體包括：圓筒結構21；位于圓筒結構21下方并與其底部連通的錐臺結構22。

其中，泄壓進口管2a沿圓筒結構21的外壁切線方向并向下傾斜0-5°連通圓筒結構21內部，一次蒸汽出口管2b設置在圓筒結構21的上方中央。沿切線向下傾角0-5°可使汽爆裝置排出的蒸汽和物料從泄壓進口管2a進入倉體內時，在離心力的作用下，物料沿圓筒結構21內壁旋轉下行，圓筒結構21中央形成相對負壓區，蒸汽從位于圓筒結構21上方中央的一次蒸汽出口管2b逸出，便于分離物料和蒸汽。向下傾角的角度太大會將落入錐臺結構22底部的物料沖濺起來；向上傾角則會使物料從一次蒸汽出口管2b噴出。

進一步的，為了防止蒸汽逸出時夾帶物料，便于分離物料和蒸汽，一次蒸汽出口管2b的下端位于泄壓進口管2a出口下方。具體實施時，可將一次蒸汽出口管2b下端與泄壓進口管2a出口之間的垂直距離設計為泄壓進口管2a直徑的1.5-3倍，該距離能夠使蒸汽帶出的物料在中途回落，減少物料從一次蒸汽出口管2b濺出的幾率。

其中，錐臺結構22的截面積上小下大，物料出口2c設置在錐臺結構22底部。上小下大的錐臺結構可以便于物料從物料出口2c快速出料，防止物料在倉體內堵塞。具體的，錐臺結構22的錐角設計為3-5°。

泄壓分離處理器4包括：容器，用于接收從一次蒸汽出口管2b排出的夾帶物料的蒸汽；設置在容器側壁并與其連通的蒸汽進口管4a，經由蒸汽通道3與一次蒸汽出口管2b連通，夾帶物料的蒸汽從一次蒸汽出口管2b排出后經由蒸汽通道3及其蒸汽進口管4a進入容器內；位于容器上方的二次蒸汽出口管4b，不夾帶物料的蒸汽從二次蒸汽出口管4b排出至外界；位于容器下方并連通倉體的物料通道4c，蒸汽夾帶的物料與蒸汽分離后經由物料通道4c進入倉體內。

其中，容器為上圓筒下錐臺的結構。

其中，蒸汽進口管4a沿容器上方圓筒外壁的切線方向并向下傾斜0-3°連通容器內部，二次蒸汽出口管4b設置在容器的上方中央。同樣的，沿切線向下傾角0-3°可使一次蒸汽出口管2b排出的夾帶物料的蒸汽從蒸汽進口管4a進入容器內時，在離心力的作用下，物料沿容器內壁旋轉下行，中央形成相對負壓區，蒸汽從位于容器上方中央的二次蒸汽出口管4b逸出，便于分離物料和蒸汽。

進一步的，為了防止蒸汽逸出時夾帶物料，二次蒸汽出口管4b的下端位于蒸汽進口管4a出口下方。具體實施時，可將二次蒸汽出口管4b下端與蒸汽進口管4a出口之間的垂直距離設計為蒸汽進口管4a直徑的1.5-3倍，該距離能夠使蒸汽帶出的物料在中途回落，以便于二次蒸汽出口管4b排出不夾帶物料的蒸汽。

本發明在利用泄壓接收倉2與泄壓分離處理器4組合實現快速泄壓之外，還結合以下方式快速泄壓。具體的，將泄壓接收倉2的一次蒸汽出口管2b的截面積設置為泄壓進口管2a截面積的至少四倍；將泄壓分離處理器4的二次蒸汽出口管4b的截面積設置為蒸汽進口管4a截面積的1-1.5倍。快速泄壓有利于實現大的壓差，被壓縮的植物內部水分驟然膨脹爆破而將植物組織從內部有效撕裂。

本實施例的泄壓分離處理器4為旋風分離器。

如圖1至3所示，本實施例的錐臺結構22的底部平行排列四條出料螺旋機5，四條出料螺旋機5的進料口與物料出口2c密封連通，用于接收來自倉體的全部物料并使其均勻出料。具體的，每條出料螺旋機5的每個螺旋葉片空隙軸向單位長度內平均的出料體積相等，以便于均勻出料，防止倉體內架橋堵塞。

實施時，如圖4所示，本實施例的每條出料螺旋機5為變徑、變螺距出料螺旋機，實現各處、各葉片間物料輸送量一致。

本實施例實現物料均勻出料的原理如下：根據倉體體積不同，精確計算每條出料螺旋機5的變徑傾斜角度、相鄰葉片變螺距量，來實現各處、各葉片間物料輸送量一致。

如圖4所示，具體的，假設變徑、變螺距出料螺旋機5的兩個相鄰螺旋葉片空隙依次為N、N－1、……40、39、38、37、36、35、34、33、32、31，

螺旋葉片空隙N的軸向單位長度內平均的出料體積＝螺旋葉片空隙N的體積－螺旋葉片空隙N－1的體積＝(N)；

螺旋葉片空隙N－1的軸向單位長度內平均的出料體積＝螺旋葉片空隙N－1的體積－螺旋葉片空隙N－2的體積＝(N－1)；

那么，以此類推，螺旋葉片空隙40的軸向單位長度內平均的出料體積＝螺旋葉片空隙40的體積－螺旋葉片空隙39的體積＝(40)；

螺旋葉片空隙39的軸向單位長度內平均的出料體積＝螺旋葉片空隙39的體積－螺旋葉片空隙38的體積＝(39)；

以此類推，螺旋葉片空隙33的軸向單位長度內平均的出料體積＝螺旋葉片空隙33的體積－螺旋葉片空隙32的體積＝(33)；

螺旋葉片空隙32的軸向單位長度內平均的出料體積＝螺旋葉片空隙32的體積－螺旋葉片空隙31的體積＝(32)；

經過精確計算，使每個螺旋葉片空隙軸向單位長度內平均的出料體積為：(N)≈(N－1)≈……≈(40)≈(39)≈(38)≈(37)≈(36)≈(35)≈(34)≈(33)≈(32)≈(31)。

從上述計算得出，第N個螺旋葉片空隙軸向單位長度內平均的出料體積為(N)，其余螺旋葉片空隙軸向單位長度內平均的出料體積與第N個螺旋葉片空隙軸向單位長度內平均的出料體積大致相等。由于每個螺旋葉片空隙的出料能力大致相同，就能夠使從倉體內落在每個螺旋葉片空隙上方的物料等量出料，從而各個螺旋葉片空隙上方在不斷接收下落物料也不會造成搭橋堵塞，使倉體內物料在生產運行中整體下降、無死角、無架橋、不堵塞。

采用本實施例的變徑、變螺距出料螺旋機，汽爆裝置內排出的物料在沿切線向下傾角0-5°的角度范圍內進入倉體內時，在倉體內存留時間基本一致、物料水平截面各點在單位時間內的出料量基本一致；且可適應物料出料干度在任何范圍內變化。

如圖2所示，本實施例四條出料螺旋機5的出料口密封連通一條收集出料螺旋機6的進料口。

盡管上述對本發明做了詳細說明，但本發明不限于此，本技術領域的技術人員可以根據本發明的原理進行修改，因此，凡按照本發明的原理進行的各種修改都應當理解為落入本發明的保護范圍。