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数控立式连续汽爆机

使用说明书

 

(本机参数如有变动恕不另行通知)

鹤壁正道生物能源有限公司

二○○六年十月编制

一、用途

LB系列数控立式连续汽爆机,是采用非化学纯物理方式,对各类生物质的纤维素、半纤维素、木质素进行物理爆破分离的设备。是非粮燃料乙醇、烟草膨胀加工、低聚糖萃取、无碱造纸、无胶秸秆塑模、 生物质天然气及各类发酵行业对原料进行预处理工艺的高效、节能、环保、先进的自动化预处理设备。广泛适用于规模化生产工艺系统使用。

 

二、特点

1、节能

本机爆出系统采用世界上最先进的蒸汽弹射原理,将所爆物料在0.00875秒内爆出,所爆物料瞬间降温,可实现工程热力学膨胀降温的物理现象。其产生的膨胀功是使所爆物料产生变化的动力学基础,而非用加长保压时间(蒸煮时间)实现物料水解。因此可极大的将物料保压时间,从传统工艺的数分钟缩短至数秒钟,从而达到明显的节能目的。

一般的生活常识告诉我们:用数分钟蒸煮食物的能耗将明显高于用数秒钟蒸煮食物的能耗,故本机节能作用明显。属世界上能耗最低的生物质预处理装备。

2.         高安全性

由于连续汽爆机是由汽缸与活塞组成的“压缩机”结构,较由筒体与焊接封头组成的简单而原始热喷放罐安全可靠。因此,我国《钢制压力容器》GB150-1998在第一章第三款中明确规定,此类由汽缸与活塞组成的受压器室结构,不属于压力容器范围。但热喷放罐由于筒体与封头形成焊接整体,具备了压力容器特征,在使用中具有危险性。为此我国目前所批准的热喷放罐工作压力不允许超过1.8Mpa,以避免发生爆炸危险。而由汽缸与活塞组成的数控连续汽爆机,由于其结构固有的安全性,因此其工作压力可根据客户要求做到任意压力。

众所周知,汽爆工作压力越高,则做功时间越短。且蒸汽压力增高,增加耗煤(能)甚微。而汽爆机工作时间越短,则节约蒸汽越明显。汽爆机目前大多工作时间在10秒~60秒,而热喷放罐工作时间大多在600秒~1800秒,两者相差巨大。就如现代化电厂,为了提高发电效率节煤,其蒸汽压力从超临界向超超临界发展,而低于临界压力的小发电厂,由于发电效率低下,不符合节能要求,而被国家强令关闭。同样,由于热喷放技术工作压力低下,是早期在没有汽爆机出现前的一种不成熟技术,不符合节能减排的基本国策,因此热喷放技术将与小火电一样最终将被淘汰。

3、高可靠性

本机采用世界上最先进的自动进料系统。可连续将处于大气压下的物料以极低的能耗,稳定送进高压蒸汽系统。爆出部分采用自涨密封器,可在260℃温度及3.5MPa超音速气流冲击下长期高稳定工作。在锅炉不发生干烧的情况下,密封件工作寿命为30万次。

4、高一致性

任何一种产品都应在一个统一而稳定的生产工艺下生产。其工艺一致性越稳定,其产品的性能则越稳定。由于数控连续汽爆机是由数字控制工艺量化指标进行自动生产的,因此爆出物有极高的工艺统一性。

真正的汽爆是在0.00875秒内将物料爆于大气压,而热喷放设备是在10秒内将物料喷于大气压。物料从爆出开始至结束是有先有后,依序爆出或喷出的。其压力是从大至小至零在变化。而最先爆(喷)出的物料与最后爆(喷)出的物料由于所处压力不同,其效果也不同。关于此观点,就连热喷放专家也承认不同的压力将会有不同的结果,否则他们也不会规定出1.8MPa而不是0.5MPa。

汽爆由于全体物料均在0.00875秒范围内完成,那么他的最大时间差就是0.00875秒。而热喷放则在10.5秒内完成,两者相差1200倍。可见热喷放工艺所产生的物料其质量一致性极差,生熟不一。通俗的讲,热喷放第一秒所喷出的物料与第10秒所喷出的物料是有巨大差异的,而汽爆全部差异也仅仅只有0.00875秒。而一般发酵行业及最需要对原料进行预处理的单位,最基本的要求就是其所预处理后的原料一致性,否则“生熟”不一的预处理原料,难以完成统一的发酵或下一级工艺要求。

众所周知,衡量利用生物质项目是否先进的指标是得率与产率;即以最少的生物质原料获得最大的提取物,为得率最大化。每一种生物质利用项目都离不开高效而一致的预处理。如果经预处理的物料是多种不同条件下处理的产物,那么为了照顾第10秒爆出的物料充分降解,就要延长发酵时间。而延长了发酵时间,就要影响单位发酵容积下的产率。当每立方发酵容积下的产物低时,要获得同样的生产量,就要增加发酵罐的数量,以扩大发酵容积,保证预期产量。当发酵容积扩大后,不但增加了投资成本,还引起了物流量的增大。如果发酵工艺按第一秒喷出物料性质确定,那么第10秒所喷出的物料利用率就要降低而影响得率。得率降低后,要保证预期产量时,就要加大原料进入量,也必将引起成本上升。

理想的发酵效率应该是全体物料在相同的发酵条件下,同时发酵完毕,而反对出现一部分物料早已发酵,而另一部分物料还未完成发酵的现象。因此追求汽爆物料的一致性是衡量汽爆技术是否先进的试金石。目前,真正的汽爆技术,已将全体汽爆物料的处理时间局限在0.00875秒范围内,较长时间喷出技术所处理物料的一致性有了明显的提高,这也正是追求0.00875秒目标的原因所在。

5、可极大的节约人工费用

由于本机从入料至出料的全工艺过程,均为数控自动完成。本机操作人员仅为1名操作电脑人员监控,因此可极大的节约人工费用开支,避免由人工操作而带来的工艺不稳定等不确定因素。

6、可节约设备投入费用

由于本机采用数字自动化高效生产,可极大的提高生产效率,具体体现在相同生产能力下,其造价低于蒸球以及横管式连续蒸煮器、热喷放罐等由人工操作的预处理设备,并可节约大量的无效操作时间,以达到高效生产的目的。

 

三、工作原理

本机为立式安装形式,物料由本机上方进入,下方排出。安装高度7.1米,占地面积2.036M×2.036M。由汽缸、活塞、入料器、压料器、自涨密封器、汽固分离器、机架结构、入料仓、爆出接收仓、数控系统组成;待爆物料在计算机的控制下,依次完成自动进料、气密压、蒸汽控制、爆出控制、复位等全套动作,继而形成“迫击炮”联发效应。由于本机采用特种声屏蔽技术,噪声较农用四轮车低。

 

四、技术指标:

额定工作蒸汽压力:3MPa(可根据用户要求设计)

额定蒸汽耗量:    每吨干物质原料耗蒸汽约为0.5吨。

                            (不包括供蒸汽管道等热损失)

额定操作气源;    压力0.8MPa   耗气量1m3/min

        源;    单相AC220V   200W(电脑控制电源)

爆 发 速  度;    0.00875 s  

额定汽爆间隔:    20S/

计算机配置;      戴尔  +研华工控   

超音速高温密封件寿命:在不发生锅炉干烧状态下:30万次。

五、操作

1、外供操作气泵供气压力应不低于0.7Mpa,工作时其气压波动值不应大于±0.1Mpa。

2、外接蒸汽压力应稳定在所需工艺压力范围之内。其最高压力不应超过设计压力。

3、原料应准备充分,供料系统可稳定向本机供料。

4、启动电脑,双击“汽爆自控”进入程序,在单击“运行”菜单,进入控制界面。

5、单击“启动”,即可启动本机;

单击“暂停”,即暂停整机;

单击“终止”,即终止整机。

6、启动本机,在不加料的情况下带蒸汽进行运行15分钟,对本机进行预热。

7、预热结束后,加料运行。

8、在电脑控制界面中,可单击“保压时间”旁的数字,以修改保压时间。(单位为秒)

9、工作结束后,应带蒸汽空运行15分钟,待本机内残留物料排清,以利于下一次使用。

 

六、维护

应定期向本机外挂油雾器加注N46液压油,使油面保持在正常液面,并应及时将滤水器内存水放出。

 

七、故障排除

现象

原因

解决方法

全部不动作

操作气源压力不足

检查外接气源的压力应在0.7~0.8mpa范围

进气泄漏

检查漏气点修复

无操作电源

检查电源

某一运动位置卡滞,电磁阀发光二极管亮

该位置电磁阀卡滞

手动该阀运行

消除卡滞

某一缸在某一运动位置卡滞,电磁阀发光二极管不亮

控制电路断路

若手动运行尚可,则应检查其电路及线圈是否正常

 

八、外接系统条件

为保证本机正常无故障运行,其外接条件十分重要,请按下列要求,对外接条件核准。

1、电源:    单相AC220V±2%(计算机用电源)

2、外配气源:   产气量:1m³/min      外配气泵压力:1Mpa

            供气出口恒压力:0.8MPa±0.08MPa

            连接钢管规格:G4/3                     

3、 外配蒸汽源: 外配锅炉产汽量应大于秸秆处理量的10%;蒸汽压力按工艺压力确定。外配锅炉应内带恒压阀,所产蒸汽为恒压输出;与锅炉连接无缝钢管规格为:27X3.5;并附带高温保温接入本机。其输出压力波动应不大于±0.1Mpa。蒸汽含水量应可调,以适应不同汽爆工艺需求。

 

九、安装要求

本机应安装于厂房或棚架内,可直接落位于硬化地面之上,采用混凝土预埋基管与本机下方连接法兰可靠联接,以防止工作时位移。

计算机应在本机旁设立封闭独立的操作间,(类似书报亭)以避免物料粉尘对计算机的影响,并改善电脑操作人员的工作环境。

本机外廊尺寸如附图所示,可按附图规划出入料配置方案,做好厂房设计及使用准备。

 

十、出入料方式

本机采用物料上进下出方式工作。(见图1-4)外配物料提升设备可与本机上端法兰做结构连接;(见 图1-5)外配爆出物料输送设备,可与本机下方出口法兰做结构连接。(见 图1-6)

 

十一、运行工况建议

1、         物料预处理

当用于发酵糖化预处理时,物料粉碎越细则总糖含量上升,但粉碎过细时则粉碎能耗上升。当兼顾能耗与总糖的关系时,建议使用底筛为φ8孔的锤式粉碎机,做为物料粉碎处理工艺并通过汽爆工艺试验台做比较确定。

当用于纸浆预处理时,其粉碎长度应适度加长,以降低其COD含量即降低糖含量,具体物料长度及物料外形尺寸控制,应通过汽爆工艺试验台确定。

2、         蒸汽压力与压力保持时间

⑴、当用于糖化预处理时,其蒸汽压力大至在2.5MPa左右选择,蒸汽压力越高,则对应温度越高。当温度过高时,则总糖下降糠醛上升,压力保待时间大约在90秒左右选择,当蒸汽压力增加则保持时间可以缩短,具体工艺应通过汽爆工艺试验台试验确定。

⑵、当做纸浆预处理时,为降低总糖其蒸汽压力一般高于发酵工艺其压力大至在3Mpa左右选择,而保持时间应小于发酵工艺大约在10秒左右选择,以降低其COD指标。具体工艺,还应根据原料的不同,通过汽爆工艺试验台做试验确定。

⑶、数控多参数运行。通计算机的编程,可实现多温度梯度组合一压力工艺运行,如下图所示:

Mpa                    MPa

 

 


         

S                         S

1                         图2

1所示,物料进入后处于低压保持,临到保持时升至高压爆出。这样可避免糖类等温敏成分受高压高温长时间影响,又可在爆出时,有足够的爆炸分离能力。至于两用阶段分配比例,可通过汽爆工艺试验台完成确认。

2所示,物料进入后即处于高压高温状态,有利于对物料的高压高温渗透可缩短物料在设备内的停留时间,提高设备生产率。

⑷、饱和水蒸汽的物理参数

在定压下对水加热,使温度升高,直至将开始沸腾。所加入的热量,仅是使水的温度升高,这时的水称为饱和水,温度称为饱和温度ts。这时的水继续加热,水开始沸腾并逐渐变为蒸汽。这时饱和压力不变,ts也不变。蒸汽和水的共存状态称为湿饱和蒸汽。随着加热过程的继续进行,水逐渐减少,汽逐渐增多,直至水全部变为蒸汽,这时的蒸汽称为干饱和蒸汽或称饱和水蒸气。沸腾时的温度称沸腾温度(即饱和温度)。它与水面上的压力有关,当压力为0.1013Mpa时,沸腾温度为100℃。压力高,沸腾温度也高,反之亦然。每一压力都对应于一确定的温度。常用温度如下表所示:

温度

98

110

120

130

140

150

160

170

180

190

200

210

220

230

240

250

260

表压力

MPa

0

0.04

0.1

0.17

0.26

0.37

0.52

0.69

0.90

1.15

1.45

1.81

2.22

2.70

3.25

3.88

4.59

Kgf/cm2

0

0.39

0.98

1.67

2.55

3.63

5.10

6.76

8.82

11.27

14.21

17.74

21.76

26.46

31.85

38.02

44.98

5)、汽爆机每小时产量核算:

ρ×V×3600/(20+T)   (Kg/小时)

ρ——汽缸内装料密度,  Kg/m3

V——汽缸容积,         m3

T——保压时间,         S

计算实例:

原料密度:150Kg/m3

汽缸容积:0.095m3

保压时间:20S

150×0.095×3600/(20+20)=1282.5Kg/h

从以上结果可得出,当汽爆机在执行不同的保压工艺时间时,将会有不同的生产量,这对确定汽爆机的产量将十分重要。本机名义日产量是按物料密度150 Kg / m3、保压时间90S确定,这两个数据的变化将会引起日产量的变化

 

 

产品参数如有改动,恕不另行通知。

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