图1 连续式蒸汽爆破设备
如图1所示,该种木质纤维素连续式蒸汽爆破装置包括外壳、转轴、多个爆破腔体;外壳为圆柱形,转轴设置在外壳的轴线上,爆破腔体固定设置在转轴的周围,转轴用于驱动爆破腔体在壳体内绕着外壳的轴线转动;在壳体的上部设置进料口、下部设置爆破口,并在壳体上设置蒸汽入口,蒸汽入口设置在进料口和爆破口之间;装置能够实现进料、进蒸汽、爆破的连续化运转,缩短相邻爆破腔体之间的爆破间隙。
每一个爆破腔体均包括一爆破腔腔体,爆破腔腔体与转轴连接的一侧封闭,与壳体接触的一侧开放并形成一外侧开口;并且爆破腔腔体的与壳体接触的一侧与壳体(除设置进料口、爆破口、蒸汽入口之外的其余部分壳体)能够贴合密封。
在汽爆工艺中,为了防止植物组织内可容汽孔隙被液体侵占,液体不可压缩,只有气体才能够压缩,若物料内部含水率过高,植物细胞孔隙会被液态水充盈,从而影响气体进入植物组织的量,由于汽爆物内部缺乏气体膨胀介质,导致气体物无能量汽支持,因此不能够实现爆能量高效转换。因此,物料含水量对出料的质量具有很大的影响。
爆破腔腔体上外侧开口的形状与爆破口的形状相同,以实现物料的瞬间喷放。爆破腔腔体的截面为圆形,外侧开口的面积至少为爆破腔腔体截面面积的80%及以上。将外侧开口的形状与爆破口的形状相同的优点:爆破时,将外侧出口和爆破口重合,能够实现物料的瞬间喷放,能够在最短的时间内实现爆破腔内能量的有效释放;并且,能够完全避免了现有设备中喷放阀磨损严重的问题。
当转动转轴以使爆破腔体的外侧开口转动到进料口位置时,将木质纤维素原料从进料口投入爆破腔体内部;投入的木质纤维素原料的质量能够根据需要进行调整。
蒸汽入口与一蒸汽发生器连接,在蒸汽入口处设置一阀门,当爆破腔体转动至蒸汽入口位置时,打开阀门,以使蒸汽进入爆破腔体内部。爆破腔体内部设置压力传感器以检测爆破腔体内部的压力,当爆破腔体内部的压力达到预设值时,关闭阀门,停止蒸汽的供应。
在爆破腔体体积一定的情况下,爆破腔体内的水分来源包括物料和加入的蒸汽两部分,只要控制好物料中的水分含量,同时控制蒸汽的通入量,就能够保证爆破腔体内的压力一定,使爆破腔体内蒸汽为饱和状态且温度不变,无论外界条件如何变化,物料中的水分含量都不会发生大的变化,因此,本装置能够对物料中水分实现控制,从而提高了出料的质量。
爆破装置包括第一爆破腔体、第二爆破腔体、第三爆破腔体和第四爆破腔体,四个爆破腔体沿着转轴均匀设置。
进料口和爆破口设置在同一直线上,进料口和爆破口分别设置在壳体的最顶部和最底部。并且,为了避免蒸汽的浪费,可以在爆破口出口处,设置蒸汽回收利用装置,将回收后的蒸汽二次利用。
木质纤维素连续式蒸汽爆破方法及步骤:
(1)启动转轴进行转动,第一爆破腔体随着转轴转至进料口,停止转轴的转动,将木
质纤维素原料从进料口投入第一爆破腔体内部;
(2)继续转动转轴,第一爆破腔体转动至蒸汽入口位置,停止转轴的转动,打开蒸汽入口处的阀门,向第一爆破腔体内部供给蒸汽,待第一爆破腔体内部压力达到设定值,停止供应蒸汽;此时,第二爆破腔体转动至进料口处,将木质纤维素原料从进料口投入第二爆破腔体内部;
(3)继续转动转轴,第一爆破腔体转动至爆破口,并使爆破腔腔体上的外侧开口与爆破口重合,停止转轴的转动,完成第一爆破腔体的喷爆过程;此时,第二爆破腔体转动至蒸汽入口位置,完成蒸汽的供给过程;并且第三爆破腔体转动至进料口处,将木质纤维素原料从进料口投入第三爆破腔体内部;
(4)继续转动转轴,第二爆破腔体转动至爆破口,并使第二爆破腔腔体上的外侧开口与爆破口重合,停止转轴的转动,完成第二爆破腔体的喷爆过程;此时,第三爆破腔体转动至蒸汽入口位置,完成蒸汽供给的过程;并且此时第四爆破腔体转动至进料口处,将木质纤维素原料从进料口投入第四爆破腔体内部;
(5)继续转动转轴,第一爆破腔体随着转轴转至进料口,重复以上步骤,以实现进料、进蒸汽、爆破的连续化运转,缩短相邻两个爆破腔体之间的爆破间隙。