一种预处理工艺实验自动化训练平台

1.本实用新型属于生物质处理领域，尤其涉及一种预处理工艺实验自动化训练平台。


背景技术：

2.术语“生物质”一般涉及从活的或近期存活的生物机体中获得的任何物质。在能量语境中，它常常被用于指示植物材料，然而来自畜牧业、食品加工和生产以及家用有机废物的副产物和废物均可称为生物质的来源。基于石油和其他化石燃料的不可再生性，且其与大气温室气体水平的急剧增加相关，国际上正在努力减少温室气体的积累，这在许多国家得到正式政策指令支持。这些减排努力的一个中心焦点是发展利用可再生的植物生物质取代石油作为燃料和其他化学产品的来源的工艺的技术。据估计，地球上植物来源的生物质的年生长量大约为每年1x10
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公吨干重，因此，生物质的利用是发展可持续经济的终极目标。
3.目前研究生物质水解的实验室装置如果要做细致优化，一方面需要一个强有力的机器学习计算架构，另一方面需要辅助前者的数据量，而制作一个计算架构需要上百上千集数据量，如果用传统的研究生物质水解的实验室装置执行实验，需要消耗大量人力，导致研究人员精疲力尽，而无暇寻找优化工艺的更好办法。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种预处理工艺实验自动化训练平台，可以让研究人员将更多精力放在物理与数学结合的学习算法上，而在实验执行上少花时间。
5.为解决上述问题，本实用新型的技术方案为：
6.一种预处理工艺实验自动化训练平台，从上至下依次包括第一反应容器、第二反应容器、第三反应容器、排料桶及plc控制器；
7.所述第一反应容器上安装有超声波发生器、加热棒、第一温度计、液位计及第一气压计，厨余原料于所述第一反应容器中进行热解与超声波空化处理；
8.所述第二反应容器的进料口与所述第一反应容器的出料口相连，所述第二反应容器上安装有蒸汽发生器、第二温度计及第二气压计，所述蒸汽发生器的出气口与所述第二反应容器的进气口相连，所述蒸汽发生器将蒸汽输送至所述第二反应容器内，厨余原料于所述第二反应容器进行蒸汽爆破处理；
9.所述第三反应容器的进料口与所述第二反应容器的出料口相连，所述第三反应容器上安装有ph计及第三气压计；
10.所述排料桶的进料口与所述第三反应容器的出料口相连；
11.所述plc控制器与所述超声波发生器、所述加热棒、所述第一温度计、所述液位计、所述第一气压计、所述蒸汽发生器、所述第二温度计、所述第二气压计、所述ph计及所述第三气压计均信号连接。
12.优选地，还包括电子秤，所述排料桶放置于所述电子秤上。
13.优选地，所述排料桶的内腔上方内配备过滤网。
14.本实用新型由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：
15.1)本实用新型提供了一种预处理工艺实验自动化训练平台，从上至下依次包括第一反应容器、第二反应容器、第三反应容器、排料桶及plc控制器，第一反应容器上安装有超声波发生器、加热棒、第一温度计、液位计及第一气压计，第二反应容器上安装有蒸汽发生器、第二温度计及第二气压计，蒸汽发生器的出气口与第二反应容器的进气口相连，蒸汽发生器将蒸汽输送至第二反应容器内，第二反应容器用于对厨余原料进行蒸汽爆破，第三反应容器的进料口与第二反应容器的出料口相连，第三反应容器上安装有ph计及第三气压计，排料桶的进料口与第三反应容器的出料口相连，plc控制器与超声波发生器、加热棒、第一温度计、液位计、第一气压计、蒸汽发生器、第二温度计、第二气压计、ph计及第三气压计均信号连接，加热棒对第一反应容器内的厨余原料进行加热，实现厨余原料中的固体物质的溶解、絮体的破碎过程及有机物的水解过程，超声波发生器利用声波的能量，其在液体中产生空化作用，形成极端的温度与压强条件，同时产生强力喷射形成巨大的水力剪切力，将微生物细胞壁击破，释放出胞内物质，加快水解进程，蒸汽发生器先让蒸汽渗透进厨余原料的内部结构中，维压后急速泄压，使得蒸汽在第二反应容器内高温膨胀直至爆破，进而加快原料预处理溶解。
附图说明
16.图1为本实用新型实施例提供的一种预处理工艺实验自动化训练平台的结构示意图。
17.附图标记说明：
18.11：第一反应容器；12：超声波发生器；13：加热棒；14：第一温度计；15：液位计；16：第一气压计；21：第二反应容器；22：蒸汽发生器；23：第二温度计；24：第二气压计；31：第三反应容器；32：ph计；33：第三气压计；41：排料桶；42：过滤网；43：导流管；51：电子秤。
具体实施方式
19.以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的一种预处理工艺实验自动化训练平台作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。
20.参看图1所示，本实施例提供了一种预处理工艺实验自动化训练平台，从上至下依次包括第一反应容器11、第二反应容器21、第三反应容器31、排料桶41及plc控制器(未示出)；
21.第一反应容器11上安装有超声波发生器12、加热棒13、第一温度计14、液位计15及第一气压计16，厨余原料在第一反应容器11内进行热解与超声波空化处理，第一温度计14用于监控第一反应容器11内的温度，液位计15用于监控第一反应容器11内的液位值，第一气压计16用于监控第一反应容器11内的气压值，加热棒13对第一反应容器11内的厨余原料进行加热，实现厨余原料中的固体物质的溶解、絮体的破碎过程及有机物的水解过程，超声
波发生器12利用声波的能量，其在液体中产生空化作用，形成极端的温度与压强条件，同时产生强力喷射形成巨大的水力剪切力，将微生物细胞壁击破，释放出胞内物质，加快水解进程；
22.第二反应容器21的进料口与第一反应容器11的出料口相连，第二反应容器21上安装有蒸汽发生器22、第二温度计23及第二气压计24，蒸汽发生器22的出气口与第二反应容器21的进气口相连，蒸汽发生器22将蒸汽输送至第二反应容器21内，厨余原料在第二反应容器21内进行蒸汽爆破处理，第二温度计23用于监控第二反应容器21内的温度，第二气压计24用于监控第二反应容器21内的气压值，蒸汽发生器22先让蒸汽渗透进厨余原料的内部结构中，维压后急速泄压，使得蒸汽在第二反应容器21内高温膨胀直至爆破，进而加快原料预处理溶解；
23.第三反应容器31的进料口与第二反应容器21的出料口相连，第三反应容器31上安装有ph计32及第三气压计33，ph计32用于监控第三反应容器31内的厨余原料的ph值，第三气压计33用于监控第三反应容器31内的气压值，第三反应容器31内也可以配备温度计，用于监控第三反应容器31内的温度值，
24.排料桶41的进料口与第三反应容器31的出料口相连，在本实施例中，排料桶41的内腔上方内配备过滤网42，过滤网42用于对由第三反应容器31内排出的厨余原料进行过滤后进入排料桶41内，在本实施例中，排料桶41的下端还外接有导流管43，用于将排料桶41内的废料排出桶外；作为本实施例的一个优选例，训练平台还包括电子秤51，排料桶41放置于电子秤51上；
25.plc控制器与超声波发生器12、加热棒13、第一温度计14、液位计15、第一气压计16、蒸汽发生器22、第二温度计23、第二气压计24、ph计32及第三气压计33均信号连接，plc控制器用于控制整个训练平台。
26.训练平台除了具有负责装配工艺所对应的各类设备，还具有采集数据的功能，采集对象包含：初始状态的原料绝干质量，堆积密度，ph，内气压，物料温度；中间状态的ph，内气压，物料温度和累积耗电量；以及最后结束状态的绝干质量，堆积密度，ph，内气压，物料温度和累积耗电量。
27.本实施例提供的一种预处理工艺实验自动化训练平台的工作过程为：首先制定实验计划，手动准备多份待预处理厨余原料；然后将第一组厨余原料投入第一反应容器11内，设置超声波发生器12和加热棒13的运行参数；接着开启超声波发生器12和加热棒13，对第一反应容器11内的厨余原料进行热解和超声波空化处理；接着关闭超声波发生器12和加热棒13，并将第一反应容器11内的厨余原料排入第二反应容器21内进行处理；接着打开蒸汽发生器22，蒸汽发生器22将蒸汽输入第二反应容器21内，当第二反应容器21内的气压值升至制定目标值时，关闭蒸汽发生器22，并维压一定时间，维压时间结束后，打开第二反应容器21的出料口，厨余原料瞬态爆炸，物料涌入第三反应容器31内；最后厨余物料排入排料桶41内，实验结束。并循环下一组室验，直至整个室验结束。
28.本实施例将热解、超声波空化及蒸汽爆破三种工艺相互配合，可以减少人工添加化学物质；整个平台的拼装方法和应用工艺可以让研究人员很方便地尝试不同的原料处理组合，不仅实验执行起来方便，占地小而且拼装自由。
29.上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于
上述实施方式。即使对本实用新型作出各种变化，倘若这些变化属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本实用新型的保护范围之中。