CN102059076A - 双活塞控压式物料汽爆方法及装置 - Google Patents
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Abstract
一种双活塞控压式物料汽爆方法：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蒸汽，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和卸压活塞，增压活塞与卸压活塞的起始位置间的罐体上设有进料口、蒸汽进口及卸料口，在蒸汽进口上设有阀门。另一种汽爆装置，包括罐体，在罐体内设增压活塞和卸压活塞，增压活塞与卸压活塞的起始位置间的罐体上设有进料口及卸料口，进料口与卸料口间的罐体上设加热夹套，加热夹套上设加热介质进、出口，在加热介质进、出口上分别设有阀门。
Description
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。
温度、压力、停留时间通常是影响汽爆产品的主要因素，而停留时间与物料温度密切相关，现有的汽爆装置汽爆温度、压力、物料停留时间受蒸汽控制，无法对汽爆温度、压力、物料停留时间实行精确控制，物料难于在同等汽爆条件下被爆碎，产品的均匀性稳定性难以保证。卸压方面，现有的汽爆装置通常是在一个压力容器的底部装置阀门，通过快速打开阀门实现压力的突然释放，产生汽爆效果。这一模式存在的主要问题是高压蒸汽的压力释放所需时间长，汽爆能量密度低，物料分解程度不高，产生不了真正的蒸汽爆碎现象。尽管一些装置在卸压方式上做了些改进，但所有的汽爆装置都存在爆碎后的物料不能完全排出的问题，汽爆过程的产品相互干扰，产品的稳定性不能得到有效保障。其次，所有的汽爆装置爆仓体积均是固定的，意味着每次汽爆过程中添加的物料必须基本相等，而同一汽爆装置中，物料质量的多少必定会影响汽爆效果，仅研究某一特定质量下物料的汽爆效果，不利于汽爆装置设计的大型化。再者，所有的汽爆装置都是采用蒸汽直接加热物料，都需配备蒸汽发生器，并且汽爆过程中所需要的压力完全由蒸汽提供，对蒸汽尤其是高压蒸汽的需求量大，能耗高。反应釜压力主要有蒸汽提供，釜内压力稳定所需时间长，导致物料停留时间过长，对物料更多的是蒸煮而非真正爆碎，从根本上改变了物料的性质。
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气提高汽爆压力的双活塞控压式物料汽爆方法及装置。
本发明采用如下技术方案：
本发明所述的一种双活塞控压式物料汽爆方法，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，包括罐体，在罐体内设增压活塞和卸压活塞，增压活塞和卸压活塞的起始位置间的罐体上设有进料口、蒸汽进口及卸料口，在蒸汽进口上设阀门，所述进料口与处于起始位置的增压活塞相邻，卸料口与处于起始位置的卸压活塞相邻。
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和卸压活塞，增压活塞与卸压活塞的起始位置间的罐体上设有进料口及卸料口，进料口与卸料口间的罐体上设加热夹套，加热夹套上设加热介质进口和加热介质出口，在加热介质进口和加热介质出口上分别设有阀门，所述进料口与处于起始位置的增压活塞相邻，卸料口与处于起始位置的卸压活塞相邻。
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，可利用夹套加热物料，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、本发明装置采用活塞卸压，卸压速度快，可实现罐体内压力瞬间释放，有效克服传统汽爆装置中压力释放时间长，能量密度低，物料分解程度不高等问题。
3、本发明装置爆仓的体积可根据物料的多少及时调整，有利于实验中不同参数的调整，能为蒸汽爆碎工艺参数确定、装置的大型化和规模化设计提供必要参数。
4、本发明装置通过增压活塞提升汽爆压力，汽爆压力可大大提高，且可有效保证气爆压力达到生产要求，提高了生产效率。
5、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。
6、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。
7、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。
8、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是本发明的双双活塞控压式汽爆装置的结构示意图。
图2是本发明的双双活塞控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、卸压活塞 4、进料口 5、卸料口 6、蒸汽进口 7、加热夹套 8、加热介质出口 9、加热介质进口。
具体实施方式
实施例1
一种双活塞控压式物料汽爆方法，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，
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
一种实施上述双活塞控压式物料汽爆方法的装置，包括罐体2，在罐体2内设增压活塞1和卸压活塞3，所述的增压活塞1和卸压活塞3的起始位置间的罐体上设有进料口4、蒸汽进口6及卸料口5，在蒸汽进口6上设阀门，所述进料口4与处于起始位置的增压活塞1相邻，卸料口5与处于起始位置的卸压活塞3相邻。
实施例3
一种实施上述双活塞控压式物料汽爆方法的另一种装置，包括罐体2，在罐体内设增压活塞1和卸压活塞3，所述的增压活塞1与卸压活塞3的起始位置间的罐体上设有进料口4及卸料口，进料口4与卸料口5间的罐体2上设加热夹套7，加热夹套7上设加热介质进口8和加热介质出口9，在加热介质进口8和加热介质出口9上分别设有阀门，所述进料口4与处于起始位置的增压活塞1相邻，卸料口5与处于起始位置的卸压活塞3相邻。
下面参照附图，对本发明做出更为详细的说明：
参照图1，一种双活塞控压式汽爆装置，其包括增压活塞1、罐体2、卸压活塞3、进料口4、卸料口5、蒸汽进口6，汽爆过程通过卸压活塞3来触发。卸压活塞3处于关闭位置，增压活塞1处于初始位置，通过进料口4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6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，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，快速打开卸压活塞3，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1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。通过卸压活塞3可实现罐体2内压力瞬间释放，有效克服传统汽爆装置中压力释放时间长，能量密度低，物料分解程度不高等问题。
参照图2，一种双活塞控压式汽爆装置，其包括增压活塞1、罐体2、卸压活塞3、进料口4、卸料口5、加热夹套7、加热介质进口8、加热介质出口9，汽爆过程通过卸压活塞3来触发，物料通过夹套7加热。卸压活塞3处于关闭位置，增压活塞1处于打开位置，通过进料口4往罐体2内送物料，随后推动增压活塞1，当增压活塞1越过进料口4后停止推动活塞，通过加热介质进口8加热夹套内输送蒸汽或者导热油加热物料，待物料被加热到汽爆温度时，关闭加热介质进口8的阀门，继续推动增压活塞1，压缩罐体2内气体，提升汽爆压力至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，快速打开卸压活塞3，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。随后各活塞回到初始位置，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 (4)
1.一种双活塞控压式物料汽爆方法，其特征在于，步骤如下：
步骤1 推动卸压活塞封闭卸料口，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通入蒸汽或导热油，
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。
2.根据权利要求1所述的双活塞控压式物料汽爆方法，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。
3.一种实施权利要求1所述双活塞控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）和卸压活塞（3），增压活塞（1）和卸压活塞（3）的起始位置间的罐体上设有进料口（4）、蒸汽进口（6）及卸料口（5），在蒸汽进口（6）上设阀门，所述进料口（4）与处于起始位置的增压活塞（1）相邻，卸料口（5）与处于起始位置的卸压活塞（3）相邻。
4.一种实施权利要求1所述双活塞控压式物料汽爆方法的另一种装置，其特征在于，包括罐体（2），在罐体内设增压活塞（1）和卸压活塞（3），增压活塞（1）与卸压活塞（3）的起始位置间的罐体上设有进料口（4）及卸料口，进料口（4）与卸料口（5）间的罐体（2）上设加热夹套（7），加热夹套（7）上设加热介质进口（8）和加热介质出口（9），在加热介质进口（8）和加热介质出口（9）上分别设有阀门，所述进料口（4）与处于起始位置的增压活塞（1）相邻，卸料口（5）与处于起始位置的卸压活塞（3）相邻。
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