專利名稱：一種汽爆余熱回收的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于汽爆技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，特別涉及到一種汽爆余熱回收的裝置和方法。
背景技術(shù)：
隨著能源、環(huán)境問(wèn)題的日益突出，生物基化工業(yè)的發(fā)展將成為必然的趨勢(shì)，然而由于生物質(zhì)在進(jìn)化過(guò)程中形成天然自我保護(hù)的抗降解屏障，因此各種解除生物質(zhì)抗降解屏障的預(yù)處理方式迅速發(fā)展。其中汽爆技術(shù)由于其無(wú)污染且破除抗降解屏障效果好的優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注。此外，汽爆技術(shù)還可應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、材料等相關(guān)領(lǐng)域，是原料預(yù)處理和物理化學(xué)轉(zhuǎn)化的良好方式，具有一定的工業(yè)應(yīng)用前景。汽爆過(guò)程中需要高溫高壓氣體，爆破的瞬間在空氣中釋放，帶來(lái)幾個(gè)工業(yè)問(wèn)題。第一，汽爆釋放高溫高壓氣體中所含的能量沒有充分利用；第二，汽爆介質(zhì)沒有回收并循環(huán)利用，一方面增加汽爆成本，另一方面，汽爆物質(zhì)為氨氣和其他有害物質(zhì)時(shí)，對(duì)周圍環(huán)境造成污染；第三，汽爆過(guò)程中產(chǎn)生的易揮發(fā)物質(zhì)沒有回收，易揮發(fā)物中包括的乙醛、糠醛等小分子物質(zhì)，長(zhǎng)期大量吸入有害人體，而回收后可應(yīng)用于化工業(yè)；第四，汽爆瞬間由于高溫高壓氣體中所含的水蒸汽遇冷液化形成白霧而不利于車間其他作業(yè)的進(jìn)行。而到目前為止，無(wú)汽爆余熱回收的報(bào)道。針對(duì)汽爆后熱能浪費(fèi)、汽爆介質(zhì)和易揮發(fā)氣體隨處散布及汽爆時(shí)車間較難作業(yè)的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種汽爆余熱回收的裝置和方法。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明針對(duì)汽爆過(guò)程中，大量高溫高壓介質(zhì)所含熱能浪費(fèi)、車間難以作業(yè)、有害汽爆介質(zhì)和易揮發(fā)物質(zhì)污染環(huán)境的問(wèn)題，提供一種汽爆余熱回收的裝置和方法，此方法在回收余熱的同時(shí)使得汽爆介質(zhì)可循環(huán)利用并冷凝回收其中的易揮發(fā)物質(zhì)，減少汽爆操作的能耗，并提高汽爆工藝的可操作性、安全性。技術(shù)方案本發(fā)明提供的一種汽爆余熱回收裝置的技術(shù)方案如下本發(fā)明提供的一種汽爆余熱回收裝置，由汽爆系統(tǒng)、余熱回收系統(tǒng)和物料回收系統(tǒng)組成。根據(jù)技術(shù)方案所提供的汽爆余熱回收的裝置，其特征在于汽爆系統(tǒng)、余熱回收系統(tǒng)和物料回收系統(tǒng)由適合于食品的不銹鋼材質(zhì)制作。根據(jù)技術(shù)方案所提供的汽爆余熱回收的裝置，其特征在于此裝置中的汽爆系統(tǒng)主要包括汽爆罐和蒸汽發(fā)生裝置，其間通過(guò)針型閥相連，控制汽爆壓力。根據(jù)技術(shù)方案所提供的汽爆余熱回收的裝置，其特征在于汽爆后連接緩沖罐，緩沖罐的體積是汽爆罐的3 5倍，緩沖罐同時(shí)與余熱回收系統(tǒng)通過(guò)針型閥相連。
根據(jù)技術(shù)方案所提供的汽爆余熱回收的裝置，其特征在于汽爆系統(tǒng)和余熱回收系統(tǒng)通過(guò)緩沖罐相連。根據(jù)技術(shù)方案所提供的汽爆余熱回收的裝置，其特征在于物料回收系統(tǒng)由緩沖罐和冷凝回收系統(tǒng)組成，緩沖罐回收汽爆后的物料，包括其中的液體，冷凝回收系統(tǒng)回收汽爆過(guò)程中產(chǎn)生的易揮發(fā)氣體。根據(jù)技術(shù)方案所提供的汽爆余熱回收的裝置，其特征在于余熱回收系統(tǒng)有三種裝置，包括熱交換裝置、汽爆罐裝置、儲(chǔ)氣罐裝置，根據(jù)汽爆物料和汽爆目的，選擇使用其中的一種裝置，也可以同時(shí)使用其中的多種裝置。根據(jù)技術(shù)方案所提供的汽爆余熱回收的裝置，其特征在于余熱回收系統(tǒng)的熱交換裝置中將緩沖罐中高溫高壓氣體通過(guò)換熱器實(shí)現(xiàn)余熱的回收，被加熱的水用于蒸汽發(fā)生裝置，實(shí)現(xiàn)熱能的循環(huán)利用，同時(shí)將汽爆過(guò)程中產(chǎn)生的易揮發(fā)氣體冷凝回收，因此換熱裝置也是氣體冷凝回收裝置。根據(jù)技術(shù)方案所提供的汽爆余熱回收的裝置，其特征在于余熱回收系統(tǒng)中的熱交裝置中冷凝介質(zhì)可以是自來(lái)水，也可以是其他用于汽爆的物質(zhì)，冷凝介質(zhì)的流量根據(jù)冷凝器的面積和冷凝回收時(shí)間確定。根據(jù)技術(shù)方案所提供的汽爆余熱回收的裝置，其特征在于余熱回收系統(tǒng)的汽爆罐裝置，通過(guò)將緩沖罐中的高溫高壓氣體通入到其他汽爆罐中，排出其他汽爆罐中的空氣，以實(shí)現(xiàn)余熱回收利用。根據(jù)技術(shù)方案所提供的汽爆余熱回收的裝置，其特征在于余熱回收系統(tǒng)中儲(chǔ)氣罐裝置，通過(guò)將緩沖罐中的高溫高壓氣體通入到儲(chǔ)氣罐中，用于再次汽爆。緩沖罐和儲(chǔ)氣罐之間通過(guò)針型閥相連，儲(chǔ)氣罐的體積為汽爆罐的3 5倍。本發(fā)明提供的一種汽爆余熱回收的方法和裝置，其操作流程如下汽爆余熱回收可以采取三種方式，第一種是將汽爆后釋放的蒸汽熱量用于加熱常溫自來(lái)水，加熱的水用于制備汽爆用的水蒸汽，同時(shí)回收其中的易揮發(fā)物質(zhì)，第二種是將高壓高溫蒸汽直接釋放到其他汽爆罐用于排空，第三種是將高溫高壓蒸汽通入儲(chǔ)氣罐(4) 中，用于下次汽爆。第一種方式的主要步驟如下(1)、將汽爆后的氣體釋放到緩沖罐(3)汽爆通過(guò)球閥(6)控制，氣體釋放到緩沖罐中，緩沖罐體積為汽爆罐體積的3 5倍。(2)、將緩沖罐中的氣體釋放到冷凝系統(tǒng)(5)緩沖罐和冷凝系統(tǒng)之間通過(guò)針形閥相連，在汽爆的同時(shí)打開緩沖罐和冷凝系統(tǒng)之間針型閥。(3)、換熱在汽爆的瞬間打開冷凝介質(zhì)開關(guān)，根據(jù)汽爆壓力、汽爆罐體積、換熱面積和冷凝時(shí)間調(diào)節(jié)冷凝介質(zhì)的流量。0)、加熱介質(zhì)再利用將(3)中所得到的加熱介質(zhì)，通過(guò)泵加入到汽爆介質(zhì)制備裝置(1)中。第二種方式的主要步驟如下
(1)、汽爆的瞬間，物料隨著高溫高壓汽爆介質(zhì)釋放到緩沖罐中，緩沖罐與其他備用的汽爆罐體通過(guò)針型閥相連，汽爆時(shí)針型閥處于打開狀態(tài)，與作業(yè)汽爆罐相連的其他汽爆罐的排氣閥為打開狀態(tài)?？梢愿鶕?jù)汽爆壓力選擇同時(shí)打開一個(gè)或幾個(gè)其他汽爆罐，釋放到緩沖罐中的高溫高壓氣體通入其他汽爆罐，以排出其中的空氣，備用。第三種方式的主要步驟如下(1)、汽爆的瞬間，汽爆料隨著高溫高壓汽爆介質(zhì)釋放到緩沖罐中，汽爆前打開緩沖罐和儲(chǔ)氣罐之間的閥門，使得高壓高溫蒸汽通入儲(chǔ)氣罐中，用于下次汽爆。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)采用本發(fā)明所提供的汽爆余熱回收的裝置和方法，其優(yōu)點(diǎn)在于1.通過(guò)回收汽爆余熱，降低汽爆熱能的消耗量，從而降低汽爆成本，并在汽爆瞬間保證車間其他作業(yè)的開展。2.通過(guò)回收汽爆介質(zhì)，減少汽爆過(guò)程中物質(zhì)的消耗，降低成本的同時(shí)，保護(hù)環(huán)境， 提高汽爆操作的安全性。3.在汽爆余熱回收的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)汽爆過(guò)程中產(chǎn)生的易揮發(fā)氣體的回收，作為汽爆副產(chǎn)品增加汽爆產(chǎn)值。

圖1是帶有余熱回收裝置汽爆罐的前視圖。圖2是帶有余熱回收裝置汽爆罐的后視圖。圖中1-汽爆介質(zhì)制備裝置；2-汽爆罐；3-緩沖罐；4-儲(chǔ)氣罐；5-冷凝系統(tǒng)、換熱裝置；6-球閥具體實(shí)施方法實(shí)施例1汽爆玉米秸稈，汽爆罐體積5L，緩沖罐體積15L，采用U形管冷凝器，換熱面積為 0. 11m2。蒸汽制備裝置和汽爆罐之間、緩沖罐和余熱回收系統(tǒng)之間通過(guò)針型閥相連，向汽爆罐中加入玉米秸稈200g，通入水蒸汽升壓到1. 5MPa，維壓5min后手動(dòng)打開快開門，物料隨高壓蒸汽進(jìn)入緩沖罐。打開快開門前，打開自來(lái)水開關(guān)，緩沖罐和冷凝換熱器之間的閥門保持打開的狀態(tài)。高壓高溫蒸汽在冷凝裝置中冷凝液化，同時(shí)汽爆過(guò)程中產(chǎn)生的易揮發(fā)氣體， 隨溫度的降低而液化。冷凝裝置中的液化溶液通過(guò)排水閥收集。加熱的自來(lái)水通過(guò)泵通入蒸汽制備裝置中以循環(huán)利用。實(shí)施例2汽爆大麻，汽爆罐體積5L，緩沖罐體積15L。向汽爆罐中加入大麻200g，通入水蒸汽升壓到0.9MPa，維壓Imin后手動(dòng)打開快開門，物料隨高壓蒸汽進(jìn)入緩沖罐。汽爆前保持緩沖罐和其他三個(gè)汽爆罐之間的閥門處于打開狀態(tài)，并保持其他三個(gè)罐體的排氣閥打開， 以排出其中的空氣，汽爆后關(guān)閉各個(gè)汽爆罐的排氣閥，可以直接通入汽爆介質(zhì)進(jìn)行汽爆。實(shí)施例3汽爆稻草，汽爆罐體積5L，緩沖罐體積25L，儲(chǔ)氣罐體積為15L。向汽爆罐中加入稻草200g，通入水蒸汽升壓到1. 5MPa，維壓細(xì)化后手動(dòng)打開快開門，物料隨高壓蒸汽進(jìn)入緩沖罐。打開快開門前，緩沖罐和儲(chǔ)氣罐之間的閥門保持打開的狀態(tài)，高壓高溫蒸汽通入儲(chǔ)氣罐中，用于下次汽爆。實(shí)施例4汽爆玉米秸稈，汽爆罐體積5L，緩沖罐體積15L，儲(chǔ)氣罐體積25L，采用U形管冷凝器，換熱面積為0. 11m2。玉米秸稈200g，加入10%的氨水200g，浸泡1 后加入汽爆罐。汽爆壓力1.5MPa，維壓;3min后手動(dòng)打開快開門。物料隨高溫高壓氣體進(jìn)入緩沖罐。打開快開門前，打開自來(lái)水開關(guān)，緩沖罐和冷凝換熱器之間的閥門保持打開的狀態(tài)。高壓高溫氣體中易冷凝氣體在冷凝裝置中冷凝液化，同時(shí)汽爆過(guò)程中產(chǎn)生的易揮發(fā)氣體，隨溫度的降低而液化。冷凝裝置中的液化溶液通過(guò)排水閥收集，收集的溶液可用于下次浸泡玉米秸稈。加熱的自來(lái)水通過(guò)泵通入蒸汽制備裝置中以循環(huán)利用。
權(quán)利要求
1.一種汽爆余熱回收的裝置，此裝置主要包括汽爆系統(tǒng)、余熱回收系統(tǒng)和物料回收系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求1所述的汽爆余熱回收的裝置，其特征是汽爆系統(tǒng)、余熱回收系統(tǒng)和物料回收系統(tǒng)用適合于食品的不銹鋼材料制作。
3.如權(quán)利要求1所述的汽爆余熱回收的裝置，其特征是汽爆系統(tǒng)包括汽爆罐(2)和汽爆介質(zhì)制備裝置(1)，其間通過(guò)針型閥相連。
4.如權(quán)利要求1所述的汽爆余熱回收的裝置，其特征是物料回收系統(tǒng)包括緩沖罐(3) 和冷凝液回收裝置(5)，緩沖罐的體積是汽爆罐的3 5倍，冷凝液回收裝置即為余熱回收系統(tǒng)中的熱交換裝置(5)。
5.如權(quán)利要求1所述的汽爆余熱回收的裝置，其特征是汽爆系統(tǒng)和余熱回收系統(tǒng)通過(guò)緩沖罐( 相連。
6.如權(quán)利要求1所述的汽爆余熱回收的裝置，其特征是余熱回收系統(tǒng)有三種裝置，包括熱交換裝置(5)、汽爆罐裝置、儲(chǔ)氣罐裝置0)。
7.如權(quán)利要求1所述的汽爆余熱回收的裝置，其特征是余熱回收系統(tǒng)的熱交換裝置是將緩沖罐中高溫高壓氣體通過(guò)換熱器實(shí)現(xiàn)余熱的回收利用，被加熱的介質(zhì)用于汽爆介質(zhì)制備裝置(1)，實(shí)現(xiàn)熱能的循環(huán)利用。
8.如權(quán)利要求1所述的汽爆余熱回收的裝置，其特征是余熱回收系統(tǒng)的熱交換裝置 (5)在實(shí)現(xiàn)熱能循環(huán)利用的同時(shí)，冷凝回收汽爆過(guò)程中產(chǎn)生的易揮發(fā)氣體，同時(shí)是物料回收系統(tǒng)的一部分。
9.如權(quán)利要求1所述的汽爆余熱回收的裝置，其特征是余熱回收系統(tǒng)的汽爆罐裝置， 通過(guò)將緩沖罐中的高溫高壓汽爆介質(zhì)通入到其他汽爆罐中實(shí)現(xiàn)余熱回收利用。
10.如權(quán)利要求1所述的汽爆余熱回收的裝置，其特征是余熱回收系統(tǒng)中儲(chǔ)氣罐裝置 (4)，通過(guò)將緩沖罐中的高溫高壓汽爆介質(zhì)通入到儲(chǔ)氣罐中，用于再次汽爆。
11.如權(quán)利要求1所述的汽爆余熱回收的裝置，其特征是余熱回收系統(tǒng)中儲(chǔ)氣罐裝置中，儲(chǔ)氣罐的體積為汽爆罐的3 5倍。
12.—種汽爆余熱回收的方法，其步驟如下(1).將汽爆后的高溫高壓汽爆介質(zhì)直接釋放到緩沖罐(3)；(2).將步驟(1)中緩沖罐中的高溫高壓汽爆介質(zhì)通入冷凝回收系統(tǒng)( 或其他汽爆罐或儲(chǔ)氣罐⑷；(3).對(duì)步驟( 中通入到冷凝回收系統(tǒng)( 中的高溫高壓氣體通過(guò)熱交換充分利用其余熱，同時(shí)可以冷凝回收其中的易揮發(fā)物質(zhì)；對(duì)O)中通入到其他汽爆罐中的高溫高壓汽爆介質(zhì)可用于排空；對(duì)O)中通入到儲(chǔ)氣罐中的高溫高壓汽爆介質(zhì)，可用于下次汽爆。
13.如權(quán)利要求12所述的汽爆余熱回收的方法，其特征是適用于任何物料的汽爆及任何壓力的汽爆過(guò)程。
14.如權(quán)利要求12所述的汽爆余熱回收的方法，其特征是汽爆所用的汽爆介質(zhì)是水蒸汽、氨氣或其他適合于汽爆的氣體。
全文摘要
一種汽爆余熱回收的裝置和方法，屬于汽爆技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，包括以下步驟汽爆物料隨高溫高壓汽爆介質(zhì)進(jìn)入緩沖罐(3)，然后將緩沖罐中高溫高壓的氣體通入冷凝系統(tǒng)(5)或其他汽爆罐或儲(chǔ)氣罐中。通入到冷凝系統(tǒng)中的高溫高壓氣體與冷凝介質(zhì)進(jìn)行換熱，在換熱回收熱量的同時(shí)，冷凝回收汽爆過(guò)程中產(chǎn)生的易揮發(fā)氣體，最后將被加熱的介質(zhì)用于制備汽爆介質(zhì)。通入到其他汽爆罐中的汽爆介質(zhì)，用于排出其他汽爆罐中的空氣；通入到儲(chǔ)氣罐(4)中的高溫高壓汽爆介質(zhì)用于下次汽爆。本發(fā)明可充分利用汽爆熱能，降低汽爆能耗，并循環(huán)使用汽爆介質(zhì)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)汽爆過(guò)程中易揮發(fā)氣體的回收，降低汽爆成本，并提高汽爆的安全性，有利于汽爆技術(shù)的發(fā)展及推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)B01J3/00GK102172493SQ20111005362
公開日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2011年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月7日
發(fā)明者趙軍英, 陳洪章 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所