数控立式连续汽爆机00001.docx

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数控立式连续汽爆机00001

数控立式连续汽爆机

（本机参数如有变动恕不另行通知）

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、白酒酿造、淀粉加工 、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。

本机采用添塞式高密度自动入料系统。

爆腔内物料密度是热喷罐入料密度的3倍；爆腔利用率高，产量大。

由于爆腔内物料密度高，爆腔保温好，因此蒸汽消耗低，每吨物料蒸汽消耗量仅为0.2吨，属节能产品。

而热喷罐由于装料密度低、罐体保温差，保压时间及无效工作时间长，因此其每吨物料蒸汽消耗量为3吨左右，能耗较高。

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：

2.5MPa（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0.2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

电        源；    单相AC220V   200W（电脑控制电源）

爆 发 速  度；    0.00875s

计算机配置;      戴尔+研华工控

额定汽爆间隔：

    20S/次

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：

 外配锅炉产汽量为秸秆处理量的30%；蒸汽压力按艺压力确定。

与锅炉连接无缝钢管规格为：

Φ38X3.5；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

本机应安装于防雨棚架内，可直接落位于硬化地面之上，采用混凝土预埋基与本机下方可靠联接，以防止工作时位移。

本机上部4角配有拉线环，应与地面做45度拉线锚固，以保持设备稳定，防止设备倾覆。

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

本机物料采用上进下出方式工作。

物料可采用计量输入提升配置，自安装地平线提升至本机上部输入。

也可由客户自配物料提升计量设备，与本机上端法兰做结构完成连接即可；

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4Mpa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

图1                         图2

图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。

图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150Kg/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。

（6） LB系列数控立式连续汽爆机选型：

   LB系列数控立式连续汽爆机在选型时应参考如下要求：

目前所提供的超音速汽爆生产单元为日处理25吨生物质原料。

这一生产规模的确定是经过考查生物质企业整体生产流程的所有环节，考虑到经济技术两方面的因素后而综合确定的。

同样，客户在进行超音速数控汽爆机单元规格和数量选择时，也要考虑方方面面的实际情况，才能做出合理选择。

首先，物流成本是首要考虑的因素，单机过大会引起物流成本激增。

汽爆机单元规格的大小，决定了企业场内场外的物流密度和输送距离，对物流成本起到决定作用。

由于秸秆密度较低，一吨物料的体积约为8立方米左右。

当规划年秸秆处理量为3万吨时（日处理量100吨），其贮存体积为24万立方米；当秸秆贮存堆高为5米时，在不考虑物流通道、消防通道时，净占地约5万平方米。

假如采用单机日处理量100吨汽爆机时，则会形成5万平方米的物料向一点集中，引起场内物流周转费用上升。

若采用4台25吨汽爆机，在5万平方米均布摆设，则会大幅降低场内物流周转费。

第二，一对一的汽爆机与锅炉配置会引起供汽源的剧烈波动。

当一台锅炉在没有其它热负荷的情况下，只向一台汽爆机做间断式集中供汽，当汽爆机处于加料状态时，蒸汽停止供应，由于锅炉内煤的燃烧并没有停止，锅炉的炉膛温度不可能在几秒钟内停止，锅炉的热惰性将会引起锅炉超压运行；当汽爆机处于供汽时，需大量蒸汽在数秒钟涌进入汽爆机，而锅炉在短时间受锅炉额定蒸发量限制，在数秒钟内产不出其供出的蒸汽，因此将会引起锅炉欠压运行，物料所确定的蒸汽压力将得不到保证；由于锅炉的单一热负荷极不稳定，很难保证锅炉的正常运行，甚至发生安全事故。

按我国蒸汽锅炉安全操作规范规定，蒸汽锅炉在运行过程中，应保持热负荷稳定，禁止锅炉运行工况出现压力骤升骤降，引起锅炉受压部分金属疲劳，从而引发安全事故。

若采用多台汽爆机在计算机控制下交替均衡工作，则可明显稳定锅炉工作压力，保障汽爆工艺压力运行，实现预期的预处理结果。

从以上分析可以得出，当蒸汽类设备组成工业系统时，应符合国家强制性标准的规定，应由多台小容积负荷设备组成，其单台负荷不应超过锅炉负荷的25%，且相互交替自动有序在计算机控制下规则运行，以保证蒸汽系统安全稳定运行，实现实验室理论确定的蒸汽压力工艺目标。

实践证明，大容积的喷放罐会对蒸汽源产生很大冲击。

由手工操作的热喷放系统，由于手工操作，其中不确定因素较多，根本无法保证蒸汽系统安全有序工作。

目前在热喷放设备中，大多是3至5立方米的大容积喷放罐，配置2吨锅炉，其蒸汽包容量大多在0.5立方米，且不具备蒸汽压力自动平衡系统的功能。

供汽时，只有0.5立方米蒸汽包的锅炉向3至5立方米大容积的喷放罐注蒸汽时，由于短时用汽量远大于锅炉的储汽量及额定产汽量，必将引起锅炉压力骤然下降，待热平衡后再缓慢回升至额定压力，整个系统蒸汽压力交替大幅度波动，工作运行在极不稳定状态。

加料时，目前喷放罐多采用人工填料的原始方法，从打开装料口，经过工人或皮带运输机装满3至5立方米的喷放罐。

装满40立方米的秸秆，需经过较长时间，然后再关闭紧固装料口。

由于这个过程是手工作业，因此影响这个过程时间长短的不确定因素较多。

锅炉在这个不确定时间中，由于不供汽及在保压过程中供汽量减少等原因，都会引起锅炉压力在这两个过程中超过锅炉额定压力，引发安全事故。

若增大锅炉蒸汽贮存，由于蒸汽属可凝性气体，在贮存容器内必须自动加热，否则由于漏热将使蒸汽相变为水，因此只有改变蒸汽负荷配置，方可满足系统正常安全运行。

综上所述，由于喷放罐单体容积大，造成蒸汽波动幅度较大，根本无法稳定在理论确定的压力范围，因此热喷放工艺中关于工作压力的确定，由于热喷放罐功能简陋，仅仅是个理论概念而已，根本无法工业实施。

因此汽爆机单机产量不易过大。

从大量的生产实践中，以25吨汽爆机并列运行较为经济合理。

针对压力平衡问题，数控汽爆机在计算机控制下，会自动平衡进入汽爆机的蒸汽量与爆腔内压力。

以及当锅炉压力过高时，会自动降低保压时间；当锅炉压力过低时，会自动延长保压时间。

当锅炉蒸汽压力超过设定压力时，会自动禁止超压蒸汽进入汽爆机。

数控汽爆机的自动蒸汽平衡能力，是十分重要的，在锅炉蒸汽系统对间断供汽负荷做间断供汽时，其蒸汽压力的不稳定是绝对的。

对于工作在绝对不稳定蒸汽系统的汽爆机，其自动平衡能力是十分必要的。

当数控汽爆机多台自动运行时，即可共用一套数控自动化控制系统，可大幅降低设备造价节约投资。

从生产稳定性考虑，对大多数生产设备选型为双台，比如发电机组为2乘，水泵为2乘等等。

例如，当生产量为日处理量50吨时，宜选用2台25吨连续汽爆机，而不宜选用一台50吨数控立式连续汽爆机。

LB系列数控立式连续汽爆机的日产量是24小时无中断状态下得出。

但在实际工业生产中，物料进出输送、辅机运行状态、蒸汽锅炉运行工况、系统运行工况、工人操作水平都很难做到无中断运行，因此标定产量与实际处理量之间应留有余量，以满足生产需求。

图1

图2