[实用新型]一种定向拆解秸秆纤维设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及农业废弃物秸秆处理技术，具体地说，本实用新型涉及一种定向拆解秸秆纤维设备。

背景技术

秸秆处理在我国已越来越得到政府和农民的重视，特别是对空气中PM2.5颗粒的监管，焚烧秸秆现在已得到基本控制，但是我们现在只将全株小麦20%的麦穗作为粮食，其余80%的秸秆被农民作为废弃物而丢在地里，大量的秸秆因无处存放而导致农民把大部分秸秆一把火直接烧掉，这样造成了资源浪费和环境污染。

近年来，研究秸秆预处理的方法也很多，它们分别是化学法、热喷法、蒸煮法、汽爆法。其中化学法由于环保及处理费用高而被淘汰；热喷法需对被处理的秸秆原料长时间蒸煮保压及喷出物料需长时间降温，在设备出料中含过多的夹生料，秸秆拆解成纤维不彻底，所获纤维产率过低，设备投入大、生产占用场地面积大等问题，而难于推广；蒸煮法由于需要更长时间蒸煮秸秆，所用时间大于热喷法而造成耗能更多，将直接造成秸秆产品成本高，影响其工业化的应用；汽爆法是近年来研究最多，也是处理秸秆时间最快，没有环境影响的最有前途秸秆拆解成纤维的物理方法，目前这种技术焦点主要集中在加温、加压和解压时间等关键技术上，有学者提出快开门式秸秆泄放技术，国外也有提出“连续汽爆机”等方法，但是这些方法都是在系统解压后，生物质秸秆从几十秒到几分钟时间内，才被完全解压泄放完成；也有学者将汽爆系统解压时间控制在0.005075s≤S≤0.00875s时间段，其效果在物理意义上是实现了汽爆的物理要求，而没有达到这么快的时间，则为秸秆“喷放”和“膨化”这两种纤维处理状态，上述两种物理状态所获得的纤维与“蒸汽爆炸”不能做状态比较，这两项技术及纤维拆解状态在本质上都区别于汽爆技术，

运用汽爆法的秸秆拆解设备主要有间歇式秸秆汽爆处理设备和以加拿大桑普达公司为代表的国外最先进“连续汽爆设备”。

间歇式秸秆汽爆处理设备的共同特点是在结构上是由锅炉、汽爆罐和开启时间大于0.00875s时间的球阀组成，这种类型秸秆汽爆处理设备除不能在物理意义上完成“蒸汽爆炸”外，还表现出由于汽爆罐内的压力值由大到零的变化，使得最先喷出的秸秆和最后喷出的秸秆由于所处的压力不同，表现出有许多夹生料，纤维得率低，究其原因是一个开启时间相对缓慢的球阀在它打开阀门芯的第一秒钟，汽爆罐内的压力就在降低，随着时间相对缓慢的推移压力下降更快，这就远离了物理意义上的“蒸汽爆炸”条件，只有少量木质素强度较弱的秸秆能被拆解成纤维，以至于秸秆汽爆处理设备至今仍主要用在实验室和生产少量的汽爆物料，用于对汽爆工艺研究和评估等方面，现在社会上农民还在大量焚烧秸秆就说明这样的道理，所以说锅炉法技术瓶颈，是制约工业化批量处理秸秆的根源。

另外，间歇式秸秆汽爆处理设备都采用4MPa高压锅炉加热，通过高压锅炉升温加压，但是高压锅炉无论在制造成本上，还是在升温升压上都要耗费大量能源，除直接造成产品及设备维护成本上升外，最大问题还是带来新的环境污染问题；又因为锅炉在加热过程中，其蒸汽温度与压力是呈函数对应关系，温度越高，则压力越大，因为这种锅炉法在温度与压力两项指标上是不可独立控制的，所以在实践中就发生了影响纤维质量的问题，秸秆在高温作用下，纤维染色团从秸秆原本的金黄色，将裂解成了褐黑色，发生物理化学变化，继续升温秸秆则完全碳化，而该种类型设备只能通过继续升温，设备才能继续提高压力，所以该种设备就不能适应不同种类生物质秸秆原料，加工成纤维需要，也不能控制被拆解的秸秆不发生裂解物理化学反应速度，而且由于高温作用最终将秸秆炭化，外观呈粉状黑色物质，无法得到金黄色外观的秸秆纤维，也就无法得到高值化的秸秆纤维。所以间歇式秸秆汽爆处理设备局限在原理样机还是普遍被认可的。

以加拿大桑普达公司为代表的当今国外最先进“连续汽爆设备”也存在着同样问题，一是设备加压腔内蒸汽压力值难于稳定，更没有精确控制，设备没有在真正意义上形成“蒸汽爆炸”条件，所储的蒸汽能量在最短时间内，没有在秸秆上得到有效释放，设备解压喷放后纤维中夹生料多，还存在着球阀在频繁喷放过程中，蒸汽损失量大，锅炉升温升压慢，设备加压腔内秸秆含水率不能控制，解压球阀虽采用了硬质合金，但还是磨损严重，一个质量较好的球阀其寿命也就一个月。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种定向拆解秸秆纤维设备，能够形成稳定“汽体爆炸”效果，保证各种类型秸秆在“汽体爆炸”脉冲时间范围内被拆解成高值化的纤维。