專利名稱：雙活塞控壓式物料汽爆方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發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生汽爆效應，對物料進行汽爆或膨化的預處理裝置。
背景技術：
蒸汽爆破(簡稱“汽爆”)技術始于1擬6年，主要用于生產人造纖維板，從20世紀 70年代開始，被廣泛用于動物飼料的生產和從木材纖維中提取乙醇和特殊化學品。物料用 蒸汽加熱至180-235°C，維壓一段時間后，突然釋壓噴放，物料孔隙中的汽相介質噴出，高壓 液態水迅速暴沸形成閃蒸，對外做功，產生“爆破”效果，在機械力的作用下，實現物料的組 分分離和結構變化。溫度、壓力、停留時間通常是影響汽爆產品的主要因素，而停留時間與物料溫度密 切相關，現有的汽爆裝置汽爆溫度、壓力、物料停留時間受蒸汽控制，無法對汽爆溫度、壓 力、物料停留時間實行精確控制，物料難于在同等汽爆條件下被爆碎，產品的均勻性穩定性 難以保證。卸壓方面，現有的汽爆裝置通常是在一個壓力容器的底部裝置閥門，通過快速打 開閥門實現壓力的突然釋放，產生汽爆效果。這一模式存在的主要問題是高壓蒸汽的壓力 釋放所需時間長，汽爆能量密度低，物料分解程度不高，產生不了真正的蒸汽爆碎現象。盡 管一些裝置在卸壓方式上做了些改進，但所有的汽爆裝置都存在爆碎后的物料不能完全排 出的問題，汽爆過程的產品相互干擾，產品的穩定性不能得到有效保障。其次，所有的汽爆 裝置爆倉體積均是固定的，意味著每次汽爆過程中添加的物料必須基本相等，而同一汽爆 裝置中，物料質量的多少必定會影響汽爆效果，僅研究某一特定質量下物料的汽爆效果，不 利于汽爆裝置設計的大型化。再者，所有的汽爆裝置都是采用蒸汽直接加熱物料，都需配備 蒸汽發生器，并且汽爆過程中所需要的壓力完全由蒸汽提供，對蒸汽尤其是高壓蒸汽的需 求量大，能耗高。反應釜壓力主要有蒸汽提供，釜內壓力穩定所需時間長，導致物料停留時 間過長，對物料更多的是蒸煮而非真正爆碎，從根本上改變了物料的性質。
發明內容
本發明提供一種節能、低成本、適應性強、可靠性高并能通過增壓活塞壓縮罐體內 氣氣提高汽爆壓力的雙活塞控壓式物料汽爆方法及裝置。本發明采用如下技術方案
本發明所述的一種雙活塞控壓式物料汽爆方法，步驟如下 步驟1將物料從罐體進料口送入罐體，并在封閉進料口后向罐體內通入汽爆氣體， 步驟2待物料被加熱到汽爆溫度時，推動設在罐體內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。本發明所述的一種實施上述方法的裝置，包括罐體，包括罐體，在罐體內設增壓活 塞和卸壓活塞，增壓活塞和卸壓活塞的起始位置間的罐體上設有進料口、蒸汽進口及卸料口，在蒸汽進口上設閥門，所述進料口與處于起始位置的增壓活塞相鄰，卸料口與處于起始 位置的卸壓活塞相鄰。本發明所述的另一種實施上述方法的裝置，包括罐體，在罐體內設增壓活塞和卸 壓活塞，增壓活塞與卸壓活塞的起始位置間的罐體上設有進料口及卸料口，進料口與卸料 口間的罐體上設加熱夾套，加熱夾套上設加熱介質進口和加熱介質出口，在加熱介質進口 和加熱介質出口上分別設有閥門，所述進料口與處于起始位置的增壓活塞相鄰，卸料口與 處于起始位置的卸壓活塞相鄰。與現有技術相比，本發明具有以下優點
1、本發明裝置利用增壓活塞提升汽爆壓力，可利用夾套加熱物料，物料溫度、汽爆壓力 不再受蒸汽限制，解決了傳統汽爆過程中物料溫度會隨壓力的增高而升高的問題，可實現 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，應用范圍更廣。2、本發明裝置采用活塞卸壓，卸壓速度快，可實現罐體內壓力瞬間釋放，有效克服 傳統汽爆裝置中壓力釋放時間長，能量密度低，物料分解程度不高等問題。3、本發明裝置爆倉的體積可根據物料的多少及時調整，有利于實驗中不同參數的 調整，能為蒸汽爆碎工藝參數確定、裝置的大型化和規模化設計提供必要參數。4、本發明裝置通過增壓活塞提升汽爆壓力，汽爆壓力可大大提高，且可有效保證 氣爆壓力達到生產要求，提高了生產效率。5、本發明裝置不以高壓蒸汽作為壓力源，啟動速度快，物料可間接加熱，能源利用 率高，能耗低，可有效降低下游產品的生產成本。6、本發明裝置物料的溫度、汽爆壓力、物料停留時間可精確控制，所有物料均在相 同條件下被爆碎，大大提升了產品的穩定性、均勻性。7、本發明裝置可通過推動增壓活塞將物料全部排出，克服了傳統汽爆裝置物料卸 載不完全的問題。8、本發明主要部件少，可靠性高，設備制造簡單，成本低廉，在現有技術條件下可 實現大規模生產和應用。對不同物料，能根據工藝要求實時調整實施方式和汽爆參數，裝置 自適應好。物料爆碎時，該裝置包括以下3個工作過程1)將物料從罐體進料口送入罐體，并 在封閉進料口后向罐體內通入汽爆氣體；2)待物料被加熱到汽爆溫度時，推動設在罐體內 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 個汽爆過程，操作簡單，可調控性高，裝置啟動速度快。
圖1是本發明的雙雙活塞控壓式汽爆裝置的結構示意圖。圖2是本發明的雙雙活塞控壓式汽爆裝置實施例的結構示意圖。其中，1、增壓活塞 2、罐體 3、卸壓活塞4、進料口 5、卸料口 6、蒸汽進口 7、加熱夾套8、加熱介質出口 9、加熱介質進口。
具體實施例方式實施例1一種雙活塞控壓式物料汽爆方法，步驟如下
步驟1將物料從罐體進料口送入罐體，并在封閉進料口后向罐體內通入汽爆氣體， 步驟2待物料被加熱到汽爆溫度時，推動設在罐體內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，
在本實施例中，步驟3中的出料是通過推動增壓活塞，使粉碎后的物料從卸料口排出。實施例2
一種實施上述雙活塞控壓式物料汽爆方法的裝置，包括罐體2，在罐體2內設增壓活塞 1和卸壓活塞3，所述的增壓活塞1和卸壓活塞3的起始位置間的罐體上設有進料口 4、蒸汽 進口 6及卸料口 5，在蒸汽進口 6上設閥門，所述進料口 4與處于起始位置的增壓活塞1相 鄰，卸料口 5與處于起始位置的卸壓活塞3相鄰。實施例3
一種實施上述雙活塞控壓式物料汽爆方法的另一種裝置，包括罐體2，在罐體內設增壓 活塞1和卸壓活塞3，所述的增壓活塞1與卸壓活塞3的起始位置間的罐體上設有進料口 4 及卸料口，進料口 4與卸料口 5間的罐體2上設加熱夾套7，加熱夾套7上設加熱介質進口 8和加熱介質出口 9，在加熱介質進口 8和加熱介質出口 9上分別設有閥門，所述進料口 4 與處于起始位置的增壓活塞1相鄰，卸料口 5與處于起始位置的卸壓活塞3相鄰。下面參照附圖，對本發明做出更為詳細的說明
參照圖1，一種雙活塞控壓式汽爆裝置，其包括增壓活塞1、罐體2、卸壓活塞3、進料口 4、卸料口 5、蒸汽進口 6，汽爆過程通過卸壓活塞3來觸發。卸壓活塞3處于關閉位置，增壓 活塞1處于初始位置，通過進料口 4往罐體2內送物料，隨后推動增壓活塞1至罐體2封閉 后通過蒸汽進口 6向罐體2內通入蒸汽加熱物料。待物料被加熱到汽爆溫度時，推動設在 罐體2內的增壓活塞1壓縮物料，使罐體2升壓至1. 5-5. OMpa (汽爆壓力可根據工藝要求 進一步提升)，維壓一段時間后，快速打開卸壓活塞3，罐體2內物料被爆碎。為使物料排盡， 可向前繼續推動增壓活塞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 加料，進入下一個循環。本裝置主要通過增壓活塞1提升罐體2內汽爆壓力，物料的汽爆粉碎無需高壓蒸 汽即可實現，降低了汽爆過程對蒸汽品質的要求，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，實現能量梯級利用，降低汽爆能耗。通過 壓縮罐體2內氣體來提升汽爆壓力，汽爆壓力容易達到生產要求，有利于提高生產效率。物 料的汽爆壓力、停留時間可精確控制，產品穩定性好。裝置啟動速度快，壓力釋放時間短，主 要部件少，設備制造簡單，可靠性高，在現有技術條件下可實現大規模生產和應用。通過卸 壓活塞3可實現罐體2內壓力瞬間釋放，有效克服傳統汽爆裝置中壓力釋放時間長，能量密 度低，物料分解程度不高等問題。參照圖2，一種雙活塞控壓式汽爆裝置，其包括增壓活塞1、罐體2、卸壓活塞3、進 料口 4、卸料口 5、加熱夾套7、加熱介質進口 8、加熱介質出口 9，汽爆過程通過卸壓活塞3來 觸發，物料通過夾套7加熱。卸壓活塞3處于關閉位置，增壓活塞1處于打開位置，通過進 料口 4往罐體2內送物料，隨后推動增壓活塞1，當增壓活塞1越過進料口 4后停止推動活 塞，通過加熱介質進口 8加熱夾套內輸送蒸汽或者導熱油加熱物料，待物料被加熱到汽爆溫度時，關閉加熱介質進口 8的閥門，繼續推動增壓活塞1，壓縮罐體2內氣體，提升汽爆壓 力至1.5-5. OMpa (汽爆壓力可根據工藝要求進一步提升)，維壓一段時間后，快速打開卸壓 活塞3，罐體2內物料被爆碎。為使物料排盡，可向前繼續推動增壓活塞1至活塞斷面與卸 料口平齊。隨后各活塞回到初始位置，進入下一個循環。 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間可分別控制，有利于提高物料的爆碎程度和產品的均 勻性、穩定性。物料溫度采用間接加熱，汽爆過程不需要蒸汽即可進行，汽爆機不需要輔助 的蒸汽系統，工藝的復雜性可大大降低，系統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，降低產品的生產成本。汽爆參數不再依賴于蒸汽參數，且能分別精確控制， 可擴大汽爆技術的應用范圍。
權利要求
1.一種雙活塞控壓式物料汽爆方法，其特征在于，步驟如下步驟1推動卸壓活塞封閉卸料口，將物料從罐體進料口送入罐體，并在封閉進料口后 向罐體或加熱夾套內通入蒸汽或導熱油，步驟2待物料被加熱到汽爆溫度時，推動設在罐體內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.根據權利要求1所述的雙活塞控壓式物料汽爆方法，其特征在于，步驟3中的出料是 通過推動增壓活塞，使粉碎后的物料從卸料口排出。
3.一種實施權利要求1所述雙活塞控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)內設增壓活塞(1)和卸壓活塞(3)，增壓活塞(1)和卸壓活塞(3)的起始 位置間的罐體上設有進料口(4)、蒸汽進口(6)及卸料口(5)，在蒸汽進口(6)上設閥門，所 述進料口(4)與處于起始位置的增壓活塞(1)相鄰，卸料口(5)與處于起始位置的卸壓活塞 (3)相鄰。
4.一種實施權利要求1所述雙活塞控壓式物料汽爆方法的另一種裝置，其特征在于， 包括罐體(2)，在罐體內設增壓活塞(1)和卸壓活塞(3)，增壓活塞(1)與卸壓活塞(3)的起 始位置間的罐體上設有進料口( 4)及卸料口，進料口( 4)與卸料口( 5 )間的罐體(2 )上設加 熱夾套(7)，加熱夾套(7)上設加熱介質進口(8)和加熱介質出口(9)，在加熱介質進口(8) 和加熱介質出口(9)上分別設有閥門，所述進料口(4)與處于起始位置的增壓活塞(1)相 鄰，卸料口(5)與處于起始位置的卸壓活塞(3)相鄰。
全文摘要
一種雙活塞控壓式物料汽爆方法將物料從罐體進料口送入罐體，并在封閉進料口后向罐體內蒸汽，待物料被加熱到汽爆溫度時，推動設在罐體內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，在罐體內設增壓活塞和卸壓活塞，增壓活塞與卸壓活塞的起始位置間的罐體上設有進料口、蒸汽進口及卸料口，在蒸汽進口上設有閥門。另一種汽爆裝置，包括罐體，在罐體內設增壓活塞和卸壓活塞，增壓活塞與卸壓活塞的起始位置間的罐體上設有進料口及卸料口，進料口與卸料口間的罐體上設加熱夾套，加熱夾套上設加熱介質進、出口，在加熱介質進、出口上分別設有閥門。
文檔編號B01J3/00GK102059076SQ20101055803
公開日2011年5月18日 申請日期2010年11月25日 優先權日2010年11月25日
發明者葛仕福, 趙培濤 申請人:東南大學