專利名稱：粉碎膨化植物纖維原料的方法
技術領域：
本發明涉及一種粉碎膨化植物纖維原料的方法。
背景技術：
植物纖維原料粉碎膨化機，是植物纖維原料制作乙醇工藝生產中前處理工序中的一臺重要設備。利用植物纖維原料粉碎膨化機，將規格不同的植物纖維原料進行粉碎、擠壓、膨化，在高壓力的情況下，將植物纖維碎料壓入后續設備滯留器中，進行高溫高壓蒸煮， 再次進行閃爆后，送入水解罐中進行酶解，制作乙醇。文獻ZL94M2551.0公開了一種植物纖維素蒸爆處理機，包括電動機、蒸汽管、送料筒、蒸煮筒、出料筒、分離卸料器，三個筒內具有螺桿送料裝置，送料筒的出料口裝有由粉碎頭、頂桿、自調節彈簧組成的碎料止逆裝置，出料筒的出料口通過兩個閥門與分離卸料器的進口連接。目前的粉碎膨化機普遍采用等外徑螺桿，螺桿出口端采用液壓錐形閥堵塞出口的方案，以此解決與之相連滯留器內蒸汽反竄問題。由于這種植物纖維物料粉碎膨化機的進料口處容積小，物料在此處的堆積比小、松散，螺桿帶進的料少，限制了設備的產量，也使處理每噸絕干物料的電耗相對較高。加之原料輸送中流動性差無法連續化生產，實現大工業生產難度大。要降低植物纖維物料制乙醇的成本，必須要擴大生產規模，提高單線生產能力。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是現有技術中存在為防止蒸汽反竄需設置錐形閥、結構復雜，處理量小、電耗高，原料輸送中流動性差無法連續化生產的問題，提供一種新的粉碎膨化植物纖維原料的方法。該方法具有不需設置錐形閥解決相連滯留器內蒸汽反竄問題、結構簡單；能處理規格不同的植物纖維原料；生產能力大、能耗低；能夠實現連續化生產的特點。為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下一種粉碎膨化植物纖維原料的方法，在溫度為80 250°C，壓力為0. 04 4MPa，螺桿速度為5 100轉/分鐘，進料速度為280 5000千克/小時條件下，將植物纖維原料送入粉碎膨化機；植物纖維原料在粉碎膨化機中連續輸送，并被擠壓、粉碎、搓揉和膨化后送入相連的滯留器內；所述粉碎膨化機沿沿傳動方向依次包括電機1、聯軸器2、減速機3、加料斗4、錐形筒體6、直筒體7和模板8 ；其中加料斗4下部設置有漏水篩口 9 ；錐形筒體6內筒壁上設置有剪切螺釘6-1，錐形筒體6下部設置有漏水口 10 ；直筒體7內筒壁上設置有至少一個剪切螺釘7-1 ；在由加料斗 4、錐形筒體6和直筒體7構成的腔體內，設置有與減速機3同軸的螺桿5 ；所述螺桿5沿傳動方向依次為X1至X2之間采用等螺距連續螺紋；X2至X3之間采用外徑依次減小、變螺距螺紋，但在剪切螺釘6-1處螺紋不連續；X3至X4之間采用等外徑、等螺距螺紋，但在剪切螺釘7-1處螺紋不連續；X4至)(5之間采用等外徑、變螺距連續螺紋；模板8內側設有軸向位置可調節的內錐套8-1，與螺桿5端部錐形形成環狀圓錐孔，環狀圓錐孔間隙大小可調。上述技術方案中，Xl至)(5之間，整個螺桿等根徑。電機1配變頻調速器。減速機3 為帶推力軸承座的兩級斜齒輪傳動減速機。X3至X4之間優選方案為設置有多頭螺紋5-1。 Xl至X2之間優選方案為采用等外徑或外徑依次減小的等螺距連續螺紋。漏水口 10內設置有濾網。粉碎膨化時，溫度優選范圍為150 190°C，壓力優選范圍為0. 48 1. ^MPajl 桿速度優選范圍為20 60轉/分鐘，進料速度優選范圍為1000 4000千克/小時。本發明方法中，所述壓力均指絕壓。本發明中，模板8內側設有軸向位置可調節的內錐套8-1，與螺桿5端部錐形形成環狀圓錐孔，環狀圓錐孔間隙大小可調，達到不同的粉碎膨化效果。采用變外徑、變螺距的組合型螺桿與模板上軸向位置可調節的內錐套，可以在沒有出口處錐形閥封堵的情況下， 直接用擠壓植物纖維物料本身形成料封，封堵相連滯留器中反竄的蒸汽，保持滯留器內的壓力。電機配變頻調速器，可以根據植物纖維物料進料量調節電機的轉速，保持穩定生產。 減速機與螺桿同軸，采用帶推力軸承座的兩級斜齒輪傳動的減速機，以平衡螺桿的軸向力， 降低螺桿的轉速，增大螺桿的扭矩。加料斗4的斷面形狀為U形，此處螺桿外徑是出口處螺桿外徑的4倍。選用U形加料斗，可以加大進料口的容積，使松散的植物纖維物料多進料， 減少進口處堵料。加料斗4下部設漏水篩口 9，植物纖維物料中的水可以從漏水篩口流出。 錐形筒體6設置剪切螺釘6-1，用于破碎秸稈。錐形筒體6下部設漏水口 10，漏水口 10內有濾網，水漏出，植物纖維物料留住。直筒體7設置至少一個剪切螺釘7-1，用于破碎、搓揉秸稈，防止秸稈抱在軸上與軸同轉。X3至X4之間還設置有多頭螺紋5-1，用于物料的粉碎、 造壓，防止直筒體7內物料反竄。模板8與螺桿5之間的環狀圓錐孔，用于植物纖維物料粉碎膨化機內的壓力提高，物料在從出口 11噴出時，使植物纖維物料膨化。本發明中，植物纖維物料從加料斗4加入，減速機3驅動螺桿5轉動，植物纖維物料在螺桿5的推動下向前運動。物料在變外徑、變螺距的組合型螺桿與剪切螺釘作用下在筒體內被擠壓、破碎、搓揉，且剪切螺釘可防止植物纖維物料抱在軸上與軸同轉。在出料模板8處，由于內錐套8-1與螺桿5端部錐形所形成的環狀圓錐孔面積不斷減小，植物纖維物料被擠壓、破碎、摩擦升熱和升壓，植物纖維物料中的一部分水份被擠出后，沿加料斗4下部的漏水口 9和錐形筒體下部的漏水口 10漏出；另一部分水份因摩擦升熱汽化，隨植物纖維物料從模板8與螺桿之間的環狀錐形間隙中噴出，達到破碎和膨化的目的。本發明中所述變外徑、變螺距的組合型螺桿的外徑，以與筒壁的間隙為螺桿直徑的1/80 1/120效果為好。螺距是根據植物纖維物料的粉碎膨化要求進行選定的。螺距大進料量大；螺距小造壓高，剪切力強，膨化效果好。本發明中所使用的粉碎膨化機采用了變外徑、變螺距的螺桿結構，同時將加料口處的容積加大，使松散的植物纖維物料在加料口處進料能力大，從而提高設備的產量；變外徑、變螺距的組合型螺桿與剪切螺釘使物料在筒體內被擠壓、破碎、搓揉，且剪切螺釘可防止植物纖維物料抱在軸上與軸同轉，可以實現連續化生產。在出料模板處，利用模板內側可軸向調節的內錐套與螺桿端部錐形所形成的環狀圓錐孔，使物料在此處密度和壓力增大，用擠壓植物纖維物料本身形成密封，解決相連滯留器內蒸汽反竄的問題；出料口處沒有液壓錐形閥，結構簡單可靠，制造容易、有利于產品放大；內錐套軸向位置可調，以改變環狀圓錐孔間隙大小，達到不同的粉碎膨化效果。所以本發明方法具有不需設置錐形閥解決相連滯留器內蒸汽反竄問題、結構簡單；能處理規格不同的植物纖維原料；生產能力大、能耗低；能夠實現連續化生產的特點。采用本發明方法，與采用等外徑螺桿、螺桿出口端采用液壓錐形閥堵塞出口的粉碎膨化機相比，結構簡單，可實現連續化生產，處理每噸絕干物料的電耗降低了 89%，小時生產能力提高了 1000%，取得了較好的技術效果。


圖1為本發明中粉碎膨化機的結構示意圖。圖2為本發明中粉碎膨化機出口處的放大示意圖。圖1和圖2中，1為電機，2為聯軸器，3為減速機，4為加料斗，5為螺桿，5-1為多頭螺紋，6為錐形筒體，6-1為錐形筒體6內筒壁上的剪切螺釘，7為直筒體，7-1為直筒體7 內筒壁上的剪切螺釘，8為模板，8-1為內錐套；9為加料斗4下部的漏水篩口，10為錐形筒體6下部的漏水口，11為物料出口。下面通過實施例對本發明作進一步闡述。
具體實施例方式實施例1采用圖1所示粉碎膨化機，在溫度為170°C，壓力為O.SMPa，螺桿速度為35轉/分鐘，進料速度為800千克/小時條件下，將800克玉米秸稈從加料斗4加入，減速機3驅動螺桿5轉動，玉米秸稈在螺桿5的推動下向前運動。由于模板8開孔面積小，玉米秸稈被擠壓、破碎、摩擦、升熱和升壓，玉米秸稈原料中的一部分水份被擠出后，從加料斗4下部的漏水口 9和錐形筒體下部的漏水口 10漏出；另一部分水份因摩擦升熱汽化，隨玉米秸稈原料從模板8的圓環孔噴出。共消耗電量35. 2度。實施例2同實施例1，只是加工的植物纖維原料為稻秸稈(體現能處理規格不同的木質纖維原料的特點)。加工條件為溫度為175°C，壓力為0. 9Pa，螺桿速度為30轉/分鐘，進料速度為800千克/小時。共消耗電量33度。實施例3同實施例1，只是加工的植物纖維原料為麥秸稈。加工條件為溫度為180°C， 壓力為1. OMPa，螺桿速度為40轉/分鐘，進料速度為800千克/小時。共消耗電量40度。實施例4同實施例1，只是加工的植物纖維原料為蘆葦。加工條件為溫度為160°C，壓力為0. 62MPa，螺桿速度為32轉/分鐘，進料速度為800千克/小時。共消耗電量31度。對比例1采用等外徑螺桿、并且螺桿出口端采用液壓錐形閥堵塞出口的粉碎膨化機，在溫度為170°C，壓力為0. 8MPa，螺桿速度為20轉/分鐘，進料速度為70千克/小時條件下，將 70克玉米秸稈從加料斗加入，玉米秸稈在螺桿的推動下向前運動。生產過程中發生玉米秸稈抱在軸上與軸同轉的現象，導致生產暫停。清除后，繼續生產。整個過程共消耗電量度。
權利要求
1.一種粉碎膨化植物纖維原料的方法，在溫度為80 250°C，壓力為0. 04 4MPa，螺桿速度為5 100轉/分鐘，進料速度為280 5000千克/小時條件下，將植物纖維原料送入粉碎膨化機；植物纖維原料在粉碎膨化機中連續輸送，并被擠壓、粉碎、搓揉和膨化后送入相連的滯留器內；所述粉碎膨化機沿沿傳動方向依次包括電機(1)、聯軸器O)、減速機(3)、加料斗(4)、錐形筒體(6)、直筒體(7)和模板(8)；其中加料斗(4)下部設置有漏水篩口(9)；錐形筒體(6)內筒壁上設置有剪切螺釘(6-1)，錐形筒體(6)下部設置有漏水口 (10)；直筒體(7)內筒壁上設置有至少一個剪切螺釘(7-1)；在由加料斗G)、錐形筒體(6) 和直筒體(7)構成的腔體內，設置有與減速機(3)同軸的螺桿(5)；所述螺桿( 沿傳動方向依次為X1至X2之間采用等螺距連續螺紋；X2至X3之間采用外徑依次減小、變螺距螺紋，但在剪切螺釘(6-1)處螺紋不連續；X3至X4之間采用等外徑、等螺距螺紋，但在剪切螺釘(7-1)處螺紋不連續；X4至X5之間采用等外徑、變螺距連續螺紋；模板(8)內側設有軸向位置可調節的內錐套(8-1)，與螺桿( 端部錐形形成環狀圓錐孔，環狀圓錐孔間隙大小可調。
2.根據權利要求1所述的粉碎膨化植物纖維原料的方法，其特征在于在Xl至)(5之間， 整個螺桿等根徑。
3.根據權利要求1所述的粉碎膨化植物纖維原料的方法，其特征在于電機(1)配變頻調速器。
4.根據權利要求1所述的粉碎膨化植物纖維原料的方法，其特征在于減速機C3)為帶推力軸承座的兩級斜齒輪傳動減速機。
5.根據權利要求1所述的粉碎膨化植物纖維原料的方法，其特征在于X3至X4之間還設置有多頭螺紋(5-1)。
6.根據權利要求1所述的粉碎膨化植物纖維原料的方法，其特征在于漏水口(10)內設置有濾網。
7.根據權利要求1所述的粉碎膨化植物纖維原料的方法，其特征在于Xl至X2之間采用等外徑或外徑依次減小的等螺距連續螺紋。
8.根據權利要求1所述的粉碎膨化植物纖維原料的方法，其特征在于在溫度為150 1900C，壓力為0. 48 1. 26MPa,螺桿速度為20 60轉/分鐘，進料速度為1000 4000千克/小時。
全文摘要
本發明涉及一種粉碎膨化植物纖維原料的方法，主要解決現有技術中存在為防止蒸汽反竄需設置錐形閥、結構復雜，處理量小、電耗高，原料輸送中流動性差無法連續化生產的問題。本發明通過采用在溫度為80～250℃，壓力為0.04～4MPa，螺桿速度為5～100轉/分鐘，進料速度為280～5000千克/小時條件下，將植物纖維原料送入粉碎膨化機；植物纖維原料在粉碎膨化機中連續輸送，并被擠壓、粉碎、搓揉和膨化后送入相連的滯留器內的技術方案較好地解決了該問題，可應用于粉碎膨化植物纖維原料的工業生產中。
文檔編號B02C18/30GK102371204SQ20101026314
公開日2012年3月14日 申請日期2010年8月24日 優先權日2010年8月24日
發明者丁偉軍, 孟明, 張秋翔, 李雙喜, 繆晡, 蔡紀寧 申請人:中國石化集團上海工程有限公司, 中國石油化工股份有限公司