专利名称：活塞增压式物料汽爆方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种汽爆装置，尤其涉及一种采用增压活塞增加物料汽爆压力，通过 瞬间打开卸压活塞或快开阀产生汽爆效应，对物料进行汽爆或膨化的预处理装置。
背景技术：
蒸汽爆破(简称“汽爆”)技术始于1拟6年，主要用于生产人造纤维板，从20世纪 70年代开始，被广泛用于动物饲料的生产和从木材纤维中提取乙醇和特殊化学品。物料用 蒸汽加热至180-235°C，维压一段时间后，突然释压喷放，物料孔隙中的汽相介质喷出，高压 液态水迅速暴沸形成闪蒸，对外做功，产生“爆破”效果，在机械力的作用下，实现物料的组 分分离和结构变化。该粉碎过程比机械粉碎更彻底、更完全，因为蒸汽会充满物料的所有周 质空间，无孔不入，爆破使得不同粒径大小的有机物都能够完全粉碎。总体上，在化学和物 理过程的联合作用下，木质纤维素类成分经过爆碎后，在生物氧化过程中，会易于被微生物 分解和利用。汽爆还可直接使有机废弃物转化为生物稳定性物质。现有汽爆技术中，汽爆压力通过鼓入高压气体(或蒸汽)来达到，能耗高，物料温度 完全由高温高压蒸汽提供，其他低品位能源无法利用，如热水、导热油。而且，物料温度和压 力受蒸汽限制，物料温度随着蒸汽压力的提高而增加，汽爆温度、压力不能分别控制，不能 实现低温高压或是高温低压汽爆。高压蒸汽直接与低温物料接触，蒸汽会迅速凝结为液态 水，需要不断地通入蒸汽维持汽爆反应釜内的压力稳定，蒸汽消耗量大，大大缩小了汽爆技 术的应用范围，尤其难应用到废弃物稳定化处理领域。还有，现有的汽爆装置物料均不能完 全排出，增加了产品的不均勻性。
发明内容
本发明提供一种节能、低成本、适应性强、可靠性高并能通过增压活塞压缩罐体内 气体提高汽爆压力的活塞增压式物料汽爆方法及装置。本发明采用如下技术方案
本发明所述的一种活塞增压式物料汽爆方法，步骤如下
步骤1将物料从罐体进料口送入罐体，并在封闭进料口后向罐体内通入汽爆气体， 步骤2待物料被加热到汽爆温度时，推动设在罐体内的增压活塞压缩物料，使罐体升 压至汽爆压力，
步骤3快速卸压，使物料膨胀、爆碎，并出料。本发明所述的一种实施上述方法的装置，包括罐体，在罐体上设有蒸汽进口、进料 口和卸料口，在蒸汽进口及卸料口上分别设有阀门，在罐体内设有增压活塞，所述进料口与 处于起始位置的增压活塞相邻，卸料口处阀门为快开阀。本发明所述的另一种实施上述方法的装置，包括罐体，在罐体内设增压活塞，在增 压活塞的起始位置与罐体封闭端间的罐体上设加热夹套、进料口和卸料口，在加热夹套上 设加热介质进、出口，在加热介质进、出口和卸料口上分别设有阀门，并且卸料口处的阀门为快开阀。与现有技术相比，本发明具有以下优点
1、本发明装置利用增压活塞提升汽爆压力，物料温度、汽爆压力不再受蒸汽限制，解决 了传统汽爆过程中物料温度会随压力的增高而升高的问题，可实现物料的高温低压或低温 高压的汽爆，可用来爆碎热敏性高、难分解的物料，应用范围更广。2、本发明可采用夹套加热物料，热源不与物料直接接触，丰富了能源利用种类，降 低了汽爆过程的能源消耗和经济成本，可用于有机废弃物稳定化处理领域中。3、本发明装置通过增压活塞提升汽爆压力，而不采用现有的利用气体来增压，增 压能耗低，且汽爆压力可大大提高，提高了生产效率。4、本发明装置不以高压蒸汽作为压力源，启动速度快，物料可间接加热，能源利用 率高，能耗低，可有效降低下游产品的生产成本。5、本发明装置物料的温度、汽爆压力、物料停留时间可精确控制，所有物料均在相 同条件下被爆碎，大大提升了产品的稳定性、均勻性。6、本发明装置可通过推动增压活塞将物料全部排出，克服了传统汽爆装置物料卸 载不完全的问题。7、本发明主要部件少，可靠性高，设备制造简单，成本低廉，在现有技术条件下可 实现大规模生产和应用。对不同物料，能根据工艺要求实时调整实施方式和汽爆参数，装置 自适应好。物料爆碎时，该装置包括以下3个工作过程1)将物料从罐体进料口送入罐体，并 在封闭进料口后向罐体内通入汽爆气体；2)待物料被加热到汽爆温度时，推动设在罐体内 的增压活塞压缩物料，使罐体升压至汽爆压力；3)快速卸压，使物料膨胀、爆碎，并出料。整 个汽爆过程，操作简单，可调控性高，装置启动速度快。
图1是本发明的活塞增压式汽爆装置的结构示意图。图2是本发明的活塞增压式汽爆装置实施例的结构示意图。其中，1、增压活塞2、罐体3、进料口 4、卸料口 5、快开阀塞6、封闭端7、 蒸汽进口 8、加热夹套 9、加热介质进口 10、加热介质出口。
具体实施例方式实施例1
一种活塞增压式物料汽爆方法，步骤如下
步骤1将物料从罐体进料口送入罐体，并在封闭进料口后向罐体内通入汽爆气体， 步骤2待物料被加热到汽爆温度时，推动设在罐体内的增压活塞压缩物料，使罐体升 压至汽爆压力，
步骤3快速卸压，使物料膨胀、爆碎，并出料，
在本实施例中，步骤3中的出料是通过推动增压活塞，使粉碎后的物料从卸料口排出。实施例2
一种实施上述活塞增压式物料汽爆方法的装置，包括罐体2，在罐体2上蒸汽进口 7、进料口 3和卸料口 4，在蒸汽进口 7及卸料口 4上分别设有阀门，在罐体2内设有增压活塞1， 所述进料口 3与处于起始位置的增压活塞1相邻，卸料口 4处的阀门为快开阀5。实施例3
一种实施上述活塞增压式物料汽爆方法的另一装置，包括罐体2，在罐体2内设增压活 塞1，在增压活塞1的起始位置与罐体封闭端6间的罐体上设加热夹套8、进料口 3和卸料 口 4，在加热夹套8上设加热介质进口 9和加热介质出口 10，在加热介质进口 9、加热介质出 口 10和卸料口 4上分别设有阀门，所述进料口 3与处于起始位置的增压活塞1相邻，卸料 口 4处的阀门为快开阀5，在本实施例中，物料采用间接方式加热。下面参照附图，对本发明做出更为详细的说明
参照图1，一种活塞增压式汽爆装置，其包括增压活塞1、罐体2、进料口 3、卸料口 4、快 开阀5、蒸汽进口 7，汽爆过程通过快开阀5来触发。快开阀5处于关闭位置，增压活塞1处 于起始位置，通过进料口 3往罐体2内送物料，随后推动增压活塞1至罐体2封闭后通过蒸 汽进口 7向罐体2内通入蒸汽加热物料。待物料被加热到汽爆温度时，关闭蒸汽进口阀门， 推动设在罐体2内的增压活塞1压缩物料，使罐体2内压力升至1. 5-5. OMpa (汽爆压力可 根据工艺要求进一步提升)，维压一段时间后，快速打开快开阀5，罐体2内物料被爆碎。为 使物料排尽，可向前继续推动增压活塞1至活塞断面与卸料口平齐。随后各活塞回归到初 始位置，继续加料，进入下一个循环。本装置主要通过增压活塞提升罐体2内汽爆压力，物料的汽爆粉碎无需高压蒸汽 即可实现，降低了汽爆过程对蒸汽品质的要求，大大减少汽爆过程中高压蒸汽的消耗，尤其 是高压蒸汽的消耗，可大幅提高能源的利用率，实现能量梯级利用，降低汽爆能耗。通过压 缩罐体2内气体来提升汽爆压力，汽爆压力容易达到生产要求，有利于提高生产效率。物料 的汽爆压力、停留时间可精确控制，产品稳定性好。装置启动速度快，压力释放时间短，主要 部件少，设备制造简单，可靠性高，在现有技术条件下可实现大规模生产和应用。参照图2，一种活塞增压式汽爆装置，其包括增压活塞1、罐体2、进料口 3、卸料口 4、快开阀5、加热夹套8、加热介质进口 9、加热介质出口 10。罐体2—端密闭，在卸料口 4处 设有快开阀5，汽爆过程通过快开阀5来触发。快开阀5处于关闭位置，增压活塞1处于打 开位置，通过进料口 3往罐体2内送物料，随后推动增压活塞1至罐体2封闭后通过加热介 质进口 9向加热夹套8内通入加热介质加热物料。待物料被加热到汽爆温度时，推动设在 罐体2内的增压活塞1压缩物料，使罐体2升压至1. 5-5. OMpa (汽爆压力可根据工艺要求 进一步提升)，维压一段时间后，快速打开快开阀5，罐体2内物料被爆碎。向前继续推动增 压活塞1至活塞断面与卸料口平齐使物料排尽，随后增压活塞1返回初始位置，继续加料， 进入下一个循环。本装置采用间接加热的方式来加热物料，通过增压活塞来提升汽爆压力，物料的 汽爆温度、汽爆压力和物料停留时间可分别控制，有利于提高物料的爆碎程度和产品的均 勻性、稳定性。物料温度采用间接加热，汽爆过程不需要蒸汽即可进行，汽爆机不需要辅助 的蒸汽系统，工艺的复杂性可大大降低，系统的可靠性可大大提高，汽爆过程的能量消耗也 可大幅度降低，降低产品的生产成本。汽爆参数不再依赖于蒸汽参数，且能分别精确控制， 可扩大汽爆技术的应用范围。
权利要求
1.一种活塞增压式物料汽爆方法，其特征在于，步骤如下步骤1将物料从罐体进料口送入罐体，并在封闭进料口后向罐体或加热夹套内送入热 蒸汽或导热油，步骤2待物料被加热到汽爆温度时，推动设在罐体内的增压活塞压缩物料，使罐体升 压至汽爆压力，步骤3快速卸压，使物料膨胀、爆碎，并出料。
2.根据权利要求1所述的活塞增压式物料汽爆方法，其特征在于，步骤3中的出料是 通过推动增压活塞，使粉碎后的物料从卸料口排出。
3.一种实施权利要求1所述活塞增压式物料汽爆方法的装置，其特征在于，包括罐体 (2)，在罐体(2)内设增压活塞(1)，增压活塞(1)的起始位置与罐体封闭端(6)间的罐体上 设有进料口(3)、蒸汽进口(7)及卸料口(4)，在蒸汽进口(7)及卸料口(4)上分别设阀门， 所述进料口(3)与处于起始位置的增压活塞(1)相邻，卸料口(4)处的阀门为快开阀(5)。
4.一种实施权利要求1所述活塞增压式物料汽爆方法的另一种装置，其特征在于，包 括罐体(2)，在罐体(2)内设增压活塞(1)，在增压活塞(1)的起始位置与罐体封闭端(6)间 的罐体上设加热夹套(8)、进料口(3)和卸料口(4)，在加热夹套(8)上设加热介质进口(9) 和加热介质出口( 10)，在加热介质进口(9)、加热介质出口(10)和卸料口 (4)上分别设有 阀门，所述进料口(3)与处于起始位置的增压活塞(1)相邻，卸料口(4)处的阀门为快开阀 (5)。
全文摘要
一种活塞增压式物料汽爆方法将物料从罐体进料口送入罐体，并在封闭进料口后向罐体内通入汽爆气体，待物料被加热到汽爆温度时，推动设在罐体内的增压活塞压缩物料，使罐体升压至汽爆压力，快速卸压，使物料膨胀、爆碎，并出料。一种汽爆装置，包括罐体，在罐体内设增压活塞，增压活塞的起始位置与罐体封闭端间的罐体上设有进料口、蒸汽进口及卸料口，在蒸汽进口及卸料口上分别设阀门。另一种汽爆装置，包括罐体，在罐体内设增压活塞，在增压活塞的起始位置与罐体封闭端间的罐体上设加热夹套、进料口和卸料口，在加热夹套上设加热介质进、出口，在加热介质进、出口和卸料口上分别设有阀门。
文档编号B01J3/00GK102059075SQ20101055787
公开日2011年5月18日 申请日期2010年11月25日 优先权日2010年11月25日
发明者葛仕福, 葛剑, 赵培涛 申请人:东南大学