專利名稱：活塞增壓式物料汽爆方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽爆裝置，尤其涉及一種采用增壓活塞增加物料汽爆壓力，通過 瞬間打開卸壓活塞或快開閥產(chǎn)生汽爆效應(yīng)，對(duì)物料進(jìn)行汽爆或膨化的預(yù)處理裝置。
背景技術(shù)：
蒸汽爆破(簡(jiǎn)稱“汽爆”)技術(shù)始于1擬6年，主要用于生產(chǎn)人造纖維板，從20世紀(jì) 70年代開始，被廣泛用于動(dòng)物飼料的生產(chǎn)和從木材纖維中提取乙醇和特殊化學(xué)品。物料用 蒸汽加熱至180-235°C，維壓一段時(shí)間后，突然釋壓噴放，物料孔隙中的汽相介質(zhì)噴出，高壓 液態(tài)水迅速暴沸形成閃蒸，對(duì)外做功，產(chǎn)生“爆破”效果，在機(jī)械力的作用下，實(shí)現(xiàn)物料的組 分分離和結(jié)構(gòu)變化。該粉碎過程比機(jī)械粉碎更徹底、更完全，因?yàn)檎羝麜?huì)充滿物料的所有周 質(zhì)空間，無孔不入，爆破使得不同粒徑大小的有機(jī)物都能夠完全粉碎?？傮w上，在化學(xué)和物 理過程的聯(lián)合作用下，木質(zhì)纖維素類成分經(jīng)過爆碎后，在生物氧化過程中，會(huì)易于被微生物 分解和利用。汽爆還可直接使有機(jī)廢棄物轉(zhuǎn)化為生物穩(wěn)定性物質(zhì)?，F(xiàn)有汽爆技術(shù)中，汽爆壓力通過鼓入高壓氣體(或蒸汽)來達(dá)到，能耗高，物料溫度 完全由高溫高壓蒸汽提供，其他低品位能源無法利用，如熱水、導(dǎo)熱油。而且，物料溫度和壓 力受蒸汽限制，物料溫度隨著蒸汽壓力的提高而增加，汽爆溫度、壓力不能分別控制，不能 實(shí)現(xiàn)低溫高壓或是高溫低壓汽爆。高壓蒸汽直接與低溫物料接觸，蒸汽會(huì)迅速凝結(jié)為液態(tài) 水，需要不斷地通入蒸汽維持汽爆反應(yīng)釜內(nèi)的壓力穩(wěn)定，蒸汽消耗量大，大大縮小了汽爆技 術(shù)的應(yīng)用范圍，尤其難應(yīng)用到廢棄物穩(wěn)定化處理領(lǐng)域。還有，現(xiàn)有的汽爆裝置物料均不能完 全排出，增加了產(chǎn)品的不均勻性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種節(jié)能、低成本、適應(yīng)性強(qiáng)、可靠性高并能通過增壓活塞壓縮罐體內(nèi) 氣體提高汽爆壓力的活塞增壓式物料汽爆方法及裝置。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
本發(fā)明所述的一種活塞增壓式物料汽爆方法，步驟如下
步驟1將物料從罐體進(jìn)料口送入罐體，并在封閉進(jìn)料口后向罐體內(nèi)通入汽爆氣體， 步驟2待物料被加熱到汽爆溫度時(shí)，推動(dòng)設(shè)在罐體內(nèi)的增壓活塞壓縮物料，使罐體升 壓至汽爆壓力，
步驟3快速卸壓，使物料膨脹、爆碎，并出料。本發(fā)明所述的一種實(shí)施上述方法的裝置，包括罐體，在罐體上設(shè)有蒸汽進(jìn)口、進(jìn)料 口和卸料口，在蒸汽進(jìn)口及卸料口上分別設(shè)有閥門，在罐體內(nèi)設(shè)有增壓活塞，所述進(jìn)料口與 處于起始位置的增壓活塞相鄰，卸料口處閥門為快開閥。本發(fā)明所述的另一種實(shí)施上述方法的裝置，包括罐體，在罐體內(nèi)設(shè)增壓活塞，在增 壓活塞的起始位置與罐體封閉端間的罐體上設(shè)加熱夾套、進(jìn)料口和卸料口，在加熱夾套上 設(shè)加熱介質(zhì)進(jìn)、出口，在加熱介質(zhì)進(jìn)、出口和卸料口上分別設(shè)有閥門，并且卸料口處的閥門為快開閥。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
1、本發(fā)明裝置利用增壓活塞提升汽爆壓力，物料溫度、汽爆壓力不再受蒸汽限制，解決 了傳統(tǒng)汽爆過程中物料溫度會(huì)隨壓力的增高而升高的問題，可實(shí)現(xiàn)物料的高溫低壓或低溫 高壓的汽爆，可用來爆碎熱敏性高、難分解的物料，應(yīng)用范圍更廣。2、本發(fā)明可采用夾套加熱物料，熱源不與物料直接接觸，豐富了能源利用種類，降 低了汽爆過程的能源消耗和經(jīng)濟(jì)成本，可用于有機(jī)廢棄物穩(wěn)定化處理領(lǐng)域中。3、本發(fā)明裝置通過增壓活塞提升汽爆壓力，而不采用現(xiàn)有的利用氣體來增壓，增 壓能耗低，且汽爆壓力可大大提高，提高了生產(chǎn)效率。4、本發(fā)明裝置不以高壓蒸汽作為壓力源，啟動(dòng)速度快，物料可間接加熱，能源利用 率高，能耗低，可有效降低下游產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。5、本發(fā)明裝置物料的溫度、汽爆壓力、物料停留時(shí)間可精確控制，所有物料均在相 同條件下被爆碎，大大提升了產(chǎn)品的穩(wěn)定性、均勻性。6、本發(fā)明裝置可通過推動(dòng)增壓活塞將物料全部排出，克服了傳統(tǒng)汽爆裝置物料卸 載不完全的問題。7、本發(fā)明主要部件少，可靠性高，設(shè)備制造簡(jiǎn)單，成本低廉，在現(xiàn)有技術(shù)條件下可 實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用。對(duì)不同物料，能根據(jù)工藝要求實(shí)時(shí)調(diào)整實(shí)施方式和汽爆參數(shù)，裝置 自適應(yīng)好。物料爆碎時(shí)，該裝置包括以下3個(gè)工作過程1)將物料從罐體進(jìn)料口送入罐體，并 在封閉進(jìn)料口后向罐體內(nèi)通入汽爆氣體；2)待物料被加熱到汽爆溫度時(shí)，推動(dòng)設(shè)在罐體內(nèi) 的增壓活塞壓縮物料，使罐體升壓至汽爆壓力；3)快速卸壓，使物料膨脹、爆碎，并出料。整 個(gè)汽爆過程，操作簡(jiǎn)單，可調(diào)控性高，裝置啟動(dòng)速度快。


圖1是本發(fā)明的活塞增壓式汽爆裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的活塞增壓式汽爆裝置實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，1、增壓活塞2、罐體3、進(jìn)料口 4、卸料口 5、快開閥塞6、封閉端7、 蒸汽進(jìn)口 8、加熱夾套 9、加熱介質(zhì)進(jìn)口 10、加熱介質(zhì)出口。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
一種活塞增壓式物料汽爆方法，步驟如下
步驟1將物料從罐體進(jìn)料口送入罐體，并在封閉進(jìn)料口后向罐體內(nèi)通入汽爆氣體， 步驟2待物料被加熱到汽爆溫度時(shí)，推動(dòng)設(shè)在罐體內(nèi)的增壓活塞壓縮物料，使罐體升 壓至汽爆壓力，
步驟3快速卸壓，使物料膨脹、爆碎，并出料，
在本實(shí)施例中，步驟3中的出料是通過推動(dòng)增壓活塞，使粉碎后的物料從卸料口排出。實(shí)施例2
一種實(shí)施上述活塞增壓式物料汽爆方法的裝置，包括罐體2，在罐體2上蒸汽進(jìn)口 7、進(jìn)料口 3和卸料口 4，在蒸汽進(jìn)口 7及卸料口 4上分別設(shè)有閥門，在罐體2內(nèi)設(shè)有增壓活塞1， 所述進(jìn)料口 3與處于起始位置的增壓活塞1相鄰，卸料口 4處的閥門為快開閥5。實(shí)施例3
一種實(shí)施上述活塞增壓式物料汽爆方法的另一裝置，包括罐體2，在罐體2內(nèi)設(shè)增壓活 塞1，在增壓活塞1的起始位置與罐體封閉端6間的罐體上設(shè)加熱夾套8、進(jìn)料口 3和卸料 口 4，在加熱夾套8上設(shè)加熱介質(zhì)進(jìn)口 9和加熱介質(zhì)出口 10，在加熱介質(zhì)進(jìn)口 9、加熱介質(zhì)出 口 10和卸料口 4上分別設(shè)有閥門，所述進(jìn)料口 3與處于起始位置的增壓活塞1相鄰，卸料 口 4處的閥門為快開閥5，在本實(shí)施例中，物料采用間接方式加熱。下面參照附圖，對(duì)本發(fā)明做出更為詳細(xì)的說明
參照?qǐng)D1，一種活塞增壓式汽爆裝置，其包括增壓活塞1、罐體2、進(jìn)料口 3、卸料口 4、快 開閥5、蒸汽進(jìn)口 7，汽爆過程通過快開閥5來觸發(fā)?？扉_閥5處于關(guān)閉位置，增壓活塞1處 于起始位置，通過進(jìn)料口 3往罐體2內(nèi)送物料，隨后推動(dòng)增壓活塞1至罐體2封閉后通過蒸 汽進(jìn)口 7向罐體2內(nèi)通入蒸汽加熱物料。待物料被加熱到汽爆溫度時(shí)，關(guān)閉蒸汽進(jìn)口閥門， 推動(dòng)設(shè)在罐體2內(nèi)的增壓活塞1壓縮物料，使罐體2內(nèi)壓力升至1. 5-5. OMpa (汽爆壓力可 根據(jù)工藝要求進(jìn)一步提升)，維壓一段時(shí)間后，快速打開快開閥5，罐體2內(nèi)物料被爆碎。為 使物料排盡，可向前繼續(xù)推動(dòng)增壓活塞1至活塞斷面與卸料口平齊。隨后各活塞回歸到初 始位置，繼續(xù)加料，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。本裝置主要通過增壓活塞提升罐體2內(nèi)汽爆壓力，物料的汽爆粉碎無需高壓蒸汽 即可實(shí)現(xiàn)，降低了汽爆過程對(duì)蒸汽品質(zhì)的要求，大大減少汽爆過程中高壓蒸汽的消耗，尤其 是高壓蒸汽的消耗，可大幅提高能源的利用率，實(shí)現(xiàn)能量梯級(jí)利用，降低汽爆能耗。通過壓 縮罐體2內(nèi)氣體來提升汽爆壓力，汽爆壓力容易達(dá)到生產(chǎn)要求，有利于提高生產(chǎn)效率。物料 的汽爆壓力、停留時(shí)間可精確控制，產(chǎn)品穩(wěn)定性好。裝置啟動(dòng)速度快，壓力釋放時(shí)間短，主要 部件少，設(shè)備制造簡(jiǎn)單，可靠性高，在現(xiàn)有技術(shù)條件下可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用。參照?qǐng)D2，一種活塞增壓式汽爆裝置，其包括增壓活塞1、罐體2、進(jìn)料口 3、卸料口 4、快開閥5、加熱夾套8、加熱介質(zhì)進(jìn)口 9、加熱介質(zhì)出口 10。罐體2—端密閉，在卸料口 4處 設(shè)有快開閥5，汽爆過程通過快開閥5來觸發(fā)?？扉_閥5處于關(guān)閉位置，增壓活塞1處于打 開位置，通過進(jìn)料口 3往罐體2內(nèi)送物料，隨后推動(dòng)增壓活塞1至罐體2封閉后通過加熱介 質(zhì)進(jìn)口 9向加熱夾套8內(nèi)通入加熱介質(zhì)加熱物料。待物料被加熱到汽爆溫度時(shí)，推動(dòng)設(shè)在 罐體2內(nèi)的增壓活塞1壓縮物料，使罐體2升壓至1. 5-5. OMpa (汽爆壓力可根據(jù)工藝要求 進(jìn)一步提升)，維壓一段時(shí)間后，快速打開快開閥5，罐體2內(nèi)物料被爆碎。向前繼續(xù)推動(dòng)增 壓活塞1至活塞斷面與卸料口平齊使物料排盡，隨后增壓活塞1返回初始位置，繼續(xù)加料， 進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。本裝置采用間接加熱的方式來加熱物料，通過增壓活塞來提升汽爆壓力，物料的 汽爆溫度、汽爆壓力和物料停留時(shí)間可分別控制，有利于提高物料的爆碎程度和產(chǎn)品的均 勻性、穩(wěn)定性。物料溫度采用間接加熱，汽爆過程不需要蒸汽即可進(jìn)行，汽爆機(jī)不需要輔助 的蒸汽系統(tǒng)，工藝的復(fù)雜性可大大降低，系統(tǒng)的可靠性可大大提高，汽爆過程的能量消耗也 可大幅度降低，降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。汽爆參數(shù)不再依賴于蒸汽參數(shù)，且能分別精確控制， 可擴(kuò)大汽爆技術(shù)的應(yīng)用范圍。
權(quán)利要求
1.一種活塞增壓式物料汽爆方法，其特征在于，步驟如下步驟1將物料從罐體進(jìn)料口送入罐體，并在封閉進(jìn)料口后向罐體或加熱夾套內(nèi)送入熱 蒸汽或?qū)嵊?，步驟2待物料被加熱到汽爆溫度時(shí)，推動(dòng)設(shè)在罐體內(nèi)的增壓活塞壓縮物料，使罐體升 壓至汽爆壓力，步驟3快速卸壓，使物料膨脹、爆碎，并出料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞增壓式物料汽爆方法，其特征在于，步驟3中的出料是 通過推動(dòng)增壓活塞，使粉碎后的物料從卸料口排出。
3.一種實(shí)施權(quán)利要求1所述活塞增壓式物料汽爆方法的裝置，其特征在于，包括罐體 (2)，在罐體(2)內(nèi)設(shè)增壓活塞(1)，增壓活塞(1)的起始位置與罐體封閉端(6)間的罐體上 設(shè)有進(jìn)料口(3)、蒸汽進(jìn)口(7)及卸料口(4)，在蒸汽進(jìn)口(7)及卸料口(4)上分別設(shè)閥門， 所述進(jìn)料口(3)與處于起始位置的增壓活塞(1)相鄰，卸料口(4)處的閥門為快開閥(5)。
4.一種實(shí)施權(quán)利要求1所述活塞增壓式物料汽爆方法的另一種裝置，其特征在于，包 括罐體(2)，在罐體(2)內(nèi)設(shè)增壓活塞(1)，在增壓活塞(1)的起始位置與罐體封閉端(6)間 的罐體上設(shè)加熱夾套(8)、進(jìn)料口(3)和卸料口(4)，在加熱夾套(8)上設(shè)加熱介質(zhì)進(jìn)口(9) 和加熱介質(zhì)出口( 10)，在加熱介質(zhì)進(jìn)口(9)、加熱介質(zhì)出口(10)和卸料口 (4)上分別設(shè)有 閥門，所述進(jìn)料口(3)與處于起始位置的增壓活塞(1)相鄰，卸料口(4)處的閥門為快開閥 (5)。
全文摘要
一種活塞增壓式物料汽爆方法將物料從罐體進(jìn)料口送入罐體，并在封閉進(jìn)料口后向罐體內(nèi)通入汽爆氣體，待物料被加熱到汽爆溫度時(shí)，推動(dòng)設(shè)在罐體內(nèi)的增壓活塞壓縮物料，使罐體升壓至汽爆壓力，快速卸壓，使物料膨脹、爆碎，并出料。一種汽爆裝置，包括罐體，在罐體內(nèi)設(shè)增壓活塞，增壓活塞的起始位置與罐體封閉端間的罐體上設(shè)有進(jìn)料口、蒸汽進(jìn)口及卸料口，在蒸汽進(jìn)口及卸料口上分別設(shè)閥門。另一種汽爆裝置，包括罐體，在罐體內(nèi)設(shè)增壓活塞，在增壓活塞的起始位置與罐體封閉端間的罐體上設(shè)加熱夾套、進(jìn)料口和卸料口，在加熱夾套上設(shè)加熱介質(zhì)進(jìn)、出口，在加熱介質(zhì)進(jìn)、出口和卸料口上分別設(shè)有閥門。
文檔編號(hào)B01J3/00GK102059075SQ20101055787
公開日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2010年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月25日
發(fā)明者葛仕福, 葛劍, 趙培濤 申請(qǐng)人:東南大學(xué)