一种脉冲汽爆方法

技术领域

本发明涉及一种脉冲汽爆方法。

背景技术

秸秆需要在特定的工艺条件下进行连续预处理，通过对加酸混合并加入高温蒸汽在一定压力下反应后的秸秆进行汽爆，才能为后续加工提供容易酶解糖化的生物质。

现有的脉冲汽爆方法具有以下缺点：

由于汽爆时会产生闪蒸汽，闪蒸汽回收时会携带部分汽爆产物，不仅会造成闪蒸汽回收管道的堵塞，同时还会降低汽爆产物的产出效率；

通过料位传感器来实时监测汽爆产物的料位，以避免汽爆时由于空间体积浮动较大，影响汽爆效果的稳定性。由于秸秆的汽爆产物基本不具有流动性，一般通过螺旋轴向外输送。而螺距相等的螺旋轴输送基本不具有流动性的汽爆产物时，会导致料顶面沿远离出料端的方向向下倾斜，影响料位传感器监测的准确性和汽爆效果的稳定性。

发明内容

本发明的目的是提供一种脉冲汽爆方法，能够提高固体产物的质量稳定性和产出效率。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种脉冲汽爆方法，将设定压力下的汽爆原料间歇性地通入汽爆容器中，使所述汽爆原料在所述汽爆容器的内圆周面上边绕竖直轴心线方向做圆周运动边汽爆，使汽爆生成的气体产物在所述汽爆容器中先向上运动再向下运动，与汽爆生成的固体产物分离，所述气体产物再向上运动并从所述汽爆容器中向外排出；

将所述汽爆容器中堆积的所述固体产物通过螺旋传送的方式向外输出；

保持所述固体产物顶面的水平度；

对所述固体产物的堆积高度进行监测并控制，将所述堆积高度控制在上限位高度和下限位高度之间。

优选地，所述汽爆原料的进料方向为所述汽爆容器进料处内表面的切线方向。

优选地，所述气体产物向下运动的最低点低于或等于所述汽爆原料进料的最低高度。

优选地，设置螺旋轴的螺距沿送料方向有序增大，以保持所述固体产物顶面沿平行于送料方向的水平度。

更优选地，调节所述螺旋轴的数量，使至少两个所述螺旋轴沿垂直送料方向的排列宽度与所述汽爆容器沿垂直送料方向的宽度相同，以保持所述固体产物顶面沿垂直于送料方向的水平度。

更优选地，调节所述螺旋轴的直径，使所述螺旋轴的直径与所述汽爆容器沿垂直送料方向的宽度相同，以保持所述固体产物顶面沿垂直于送料方向的水平度。

更优选地，调节所述螺旋轴的转速来控制所述堆积高度。

优选地，在所述汽爆容器中，沿平行于螺旋传送的转动轴心线方向间隔设置至少两个上限位传感器，以监测所述固体产物是否达到所述上限位高度。

优选地，在所述汽爆容器中，沿平行于螺旋传送的转动轴心线方向间隔设置至少两个下限位传感器，以监测所述固体产物是否达到所述下限位高度。

优选地，对所述上限位高度和所述下限位高度之间的所述固体产物进行松散。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明脉冲汽爆方法具有以下优点：

通过使汽爆原料在汽爆容器中边打圈边汽爆，能够避免汽爆原料直接落入固体产物中；汽爆产生的气体产物在第一次上升和下降过程中，固体产物持续落下，能够实现两者的有效分离；接着气体产物再次上升并从汽爆容器中向外排出，不仅能够避免气体产物回收管道的堵塞，同时能够保证固体产物的产出效率；

通过保持固体产物顶面的水平度，能够保证对固体产物堆积高度监测的准确性，以准确的监测并控制汽爆原料汽爆的空间体积，保证汽爆效果的稳定性和固体产物质量的稳定性。

附图说明

附图1为应用本发明方法的脉冲汽爆装置的结构示意图；

附图2为附图1中汽爆容器与进料口的连接结构示意图；

附图3为附图1中对固体产物进行松散的齿辊结构示意图。

其中：1、汽爆容器；11、上段部；12、中段部；121、内表面；13、下段部；2、螺旋传送机构；21、柱形主体；22、螺旋轴；3、进料口；4、出气管；5、上限位传感器；6、下限位传感器；7、齿辊；71、辊轴；72、松料齿。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图来对本发明的技术方案作进一步的阐述。

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明实施例的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明实施例的不同结构。为了简化本发明实施例的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明实施例。此外，本发明实施例可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。

本实施例提供一种脉冲汽爆方法，用于对加酸混合并加入高温蒸汽在一定压力下反应后的秸秆进行汽爆，以生成汽爆产物纤维素、少量的木质素和少量的半纤维素，汽爆时生成闪蒸汽。

在本实施例中，上述脉冲汽爆方法通过图1-3所示的脉冲汽爆装置实现，包括以下步骤：

S1：将设定压力（本实施例中为1.6Mpa）下的汽爆原料间歇性地通入汽爆容器1中，由于容积瞬间扩大，汽爆原料在汽爆容器1的内圆周面上边绕竖直轴心线方向做圆周运动边汽爆。

参见图1-2所示，汽爆容器1包括自上而下依次连通的上段部11、中段部12和下段部13。该上段部11顶部封闭，该下段部13底部与螺旋传送机构2连通。中段部12侧部设有进料口3，汽爆容器1中还设有沿竖直方向设置的且上端向上伸出上段部11的出气管4。

参见图2所示，在本实施例中，上述中段部12整体呈圆筒形，其内表面121为圆柱面。汽爆原料的进料方向为汽爆容器1进料处内表面121的切线方向。通过这个设置，进入汽爆容器1的汽爆原料在其内表面121快速运动，边打圈边汽爆，能够避免汽爆原料直接落入固体产物中；并且能够减小汽爆原料对内表面121的冲击力，避免内表面121的过度磨损，并将汽爆原料的速度损耗降到最低，增加其在内表面121中的打圈圈数和汽爆时间，防止汽爆原料向下进入固体产物中之后再发生汽爆。

S2：使汽爆生成的气体产物在汽爆容器1中先向上运动再向下运动，与汽爆生成的固体产物分离，气体产物再向上运动并从汽爆容器1中向外排出。

参见图1所示，出气管4的顶部与外界大气压连通，用于向外排出汽爆产生的气体产物；出气管4的底部高度低于或等于进料口3的底部高度，以避免气体产物直接带着固体产物向上进入出气管4中；出气管4的底部高度高于下段部13的底部。

通过这个设置，汽爆产生的气体产物先从中段部12上升至上段部11，触顶后再下降至中段部12，最后从出气管4下端进入，并从出气管4上端向外排出。气体产物在第一次上升过程中，中段部12中的固体产物持续下落，实现与气体产物的初步分离；由于上升的气体产物中会带有部分固体产物，在下降过程中，能够实现两者的进一步分离。不仅能够避免气体产物回收时造成管道堵塞，同时能够保证固体产物的产出效率。

S3：将汽爆容器1中堆积的固体产物通过螺旋传送机构2向外输出，并保持固体产物顶面的水平度，同时对固体产物的堆积高度进行监测并控制，将堆积高度控制在上限位高度和下限位高度之间。

在汽爆过程中，为了保证汽爆效果的稳定性，需要控制汽爆时的空间体积。在本实施例中，通过设置上限位传感器5和下限位传感器6，以通过控制螺旋传送机构2的传送效率，将料位控制在上限位高度和下限位高度之间，能够保证汽爆效果的稳定性和汽爆产物质量的稳定性。具体的，上限位传感器5用于监测固体产物是否达到上限位高度，下限位传感器6则用于监测固体产物是否达到下限位高度。在料位上升至上限位高度时提高螺旋传送机构2的传送效率，在料位下降至下限位高度时降低螺旋传送机构2的传送效率。

上述螺旋传送机构2包括上侧与容器底部连通的且具有传送腔体的柱形主体21、可绕自身轴心线方向（即图1中的左右方向）转动地设于柱形主体21中的螺旋轴22。

为了保证监测的准确性，上限位传感器5至少有两个，沿平行于螺旋轴22的轴心线方向间隔排列。在本实施例中，上限位传感器5有两个，当两个上限位传感器5均检测到料位上升到上限位高度时，提高螺旋轴22的转速，以提高螺旋传送机构2的传送效率。

为了保证监测的准确性，下限位传感器6至少有两个，沿平行于螺旋轴22的轴心线方向间隔排列。在本实施例中，下限位传感器6有两个，当两个下限位传感器6均检测到料位下降到下限位高度时，降低螺旋轴22的转速，以降低螺旋传送机构2的传送效率。

参见图1所示，设置螺旋轴22的螺距沿送料方向（即图1中从左向右的方向）有序增大，以保持固体产物顶面沿平行于送料方向的水平度。具体地，螺旋轴22位于汽爆容器1正下方的一段，其螺距从左往右有序增大，螺旋轴22位于汽爆容器1右侧的一段等螺距设置，以保证均匀出料，其螺距与左段的最大螺距相等。

通过这个设置，螺旋轴22中送料后端（即图1中的左端）的固体产物螺旋前移时，随着螺距的增加，未能填满送料前端（即图1中的右端）的螺旋间隙，送料前端上方的固体产物落下进行填充，此时送料后端上方的固体产物也同步落下进行填充，能够使固体产物顶面沿平行于送料方向基本保持水平，以保证料位传感器监测的准确性，以准确的监测并控制物料汽爆的空间体积，保证汽爆效果的稳定性和固体产物质量的稳定性。

为了进一步保证料位传感器监测的准确性，在本实施例中，调节螺旋轴22的数量，使至少两个螺旋轴22沿垂直送料方向的排列宽度与汽爆容器1沿垂直送料方向的宽度相同，能够使固体产物顶面沿垂直于送料方向基本保持水平。在另一个实施例中，调节螺旋轴22的直径，使螺旋轴22的直径与汽爆容器1沿垂直送料方向的宽度相同，能够使固体产物顶面沿垂直于送料方向基本保持水平。

S4:在螺旋轴22传送过程中，对上限位高度和所述下限位高度之间的固体产物进行松散。

参见图3所示，通过齿辊7对固体产物进行松散。在本实施例中，齿辊7包括辊轴71、凸设于辊轴71外侧周部的松料齿72。由于固体产物基本不具有流动性，为了防止其在汽爆容器1中架桥堆积，通过设置齿辊7，能够增加固体产物的流动性，避免其长时间停留在温度较高的汽爆容器1中导致碳化。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。