CN102191104B - 生物质燃料秸秆淀粉联产工艺及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种秸秆利用的方法和工具,即一种生物质燃料秸秆淀粉联产工艺及设备。其特点是:把玉米皮制取淀粉,再将淀粉加碱制成淀粉胶,另把玉米秸秆或植物生物质粉碎,与淀粉胶混合压型,制成块状燃料。其有益效果是:以玉米皮淀粉胶为粘合剂生产生物质压缩燃料,对生物质的粉碎程度要求不高,且可以节省电能,并且可以使玉米皮得到充分的利用,提高附加值,特别是所提供的专用设备,能够显著提高秸秆等生物质燃料的生产率,降低生产成本,从而为生物质压缩燃料的普及应用创造了条件。
Description
技术领域
本发明涉及一种秸秆利用的方法和工具,即一种生物质燃料秸秆淀粉联产工艺及设备。
背景技术
玉米是我国北方的主要农作物,玉米秸秆曾经是产区人民的主要生活燃料。随着经济的发展和人民生活水平的提高,煤电气等现代燃料和设备进入农民家庭,秸秆燃料被逐步取代,由此产了玉米秸秆过剩的问题。许多乡村剩余秸秆堆积如山,已经成为滋生害虫、引发火灾的隐患。有些地方采取集中焚烧的措施处理剩余的秸秆,不仅浪费了资源,而且还引发了空气污染、山林火灾以及航空障碍等诸多问题。近年来,利用玉米秸秆制作饲料、沼气或粉碎还田等项研究已经取得成功,但由于秸秆量大,利用率仍然很低。然而,秸秆压缩燃料的问世,为秸秆利用带来了希望。秸秆压缩燃料就是把秸秆压成高密度块状燃料,可以像煤炭一样储运和使用。可是,现有秸秆压缩燃料的成本太高,难以普遍推行。以目前最先进的螺旋挤出热压成型工艺为例,需要先将秸秆粉碎、揉搓,粒径一般为15mm以下,再送入螺旋挤出机中挤出,在挤出的同时通过200℃以上的电热管,使秸秆棒表层的胶体物质糊化凝聚而成型。仅其中的电热管耗电就达200-300度/吨,而且效率很低,一般的中小型机组一小时生产量约0.3吨,按热值计算的综合成本接近或高于煤炭的售价。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够大幅度降低成本,增加效益的秸秆燃料工艺及设备。
上述目的是由以下技术方案实现的:提供一种生物质燃料秸秆淀粉联产工艺,其特点是:把玉米皮即玉米穗的***制取淀粉,再将淀粉制成淀粉胶,另把玉米秸秆或植物生物质粉碎,与淀粉胶混合压型,制成块状燃料。
所说的联产工艺的过程是:把玉米皮放入加热罐中加水浸泡沸煮,加入纯碱煮沸,捞出捣烂,即成淀粉胶体,另将秸秆切碎,与淀粉胶混合喂入挤压机,挤压成型。
所说的联产工艺的过程是:把玉米皮加水浸泡3-4小时,在罐中加水煮沸,按玉米皮重量的12-18%加入纯碱,加热煮沸4小时左右,捞出捣烂,即成淀粉胶体,另将秸秆切碎,取一部分与淀粉胶混合,与其他秸秆共同喂入挤压机,挤压成型。
所说的联产工艺的过程是:把玉米皮加水浸泡3-4小时,在罐中加水煮沸,按玉米皮重量的12-18%加入纯碱Na2CO3,加热煮沸4小时左右,当玉米皮煮至能搓成丝时停火捞出,用清水洗去玉米皮中的浓碱溶液,洗至溶液pH为8-9时,放入缸中捣烂,再加少量清水进行揉搓,得浆液通过压榨,压榨出来的白色糊状液体放入沉淀缸中,将上层清水分出,得沉淀物即为淀粉,将压榨的玉米皮醪叶连同其中保留的淀粉,加碱制成淀粉胶备用,另将秸秆切碎,连同淀粉胶混合喂入挤压机,挤压成型。
所说的联产工艺的过程是:把玉米皮加水浸泡3-4小时,在罐中加水煮沸,按玉米皮重量的12-18%加入纯碱加热煮沸4小时左右,当玉米皮煮至能搓成丝时停火捞出,一部分用清水洗去玉米皮中的浓碱溶液,洗至溶液pH为8-9时,放入缸中捣烂,再加少量清水进行揉搓,得浆液通过压榨,压榨出来的白色糊状液体放入沉淀缸中,将上层清水分出,得沉淀物就是淀粉。另一部分玉米皮连同其中保留的淀粉捣碎制成淀粉胶,另将秸秆切碎,连同淀粉胶混合喂入挤压机,挤压成型。
所说的玉米皮连同其中的淀粉加碱制胶后,与煤泥或褐煤或褐煤上层的腐植酸混合,再与粉碎的秸秆进入挤压机挤压压型。
所说的联产工艺的设备包括淀粉提取罐、捣缸、秸秆粉碎机和挤压机,其中,加热罐有一个中空的罐体,罐体的下部空间装有炉排,炉排上面是火膛,下面是灰池,罐体上部一侧设有进料口,进料口上面设有压盖,另一侧设有出料口,出料口里面装有绞龙,出料口的外端装有斜压盖,在罐体里面有竖立的转轴,转轴上端与电机输出端相接,下部设有外螺纹,且配装一片筛片,在转轴上段设有伞齿轮,伞齿轮与绞龙轴端的伞齿轮相啮合,转轴的上部还设有拨爪轮。
所说的联产工艺的设备包括淀粉提取罐、捣缸、秸秆粉碎机和挤压机,其中,挤压机的出料管穿过淀粉加热罐的火膛。
所说的联产工艺的设备包括淀粉加热罐、捣缸、秸秆粉碎机和挤压机,其中,挤压机的出料管外面设有夹层,提取罐和夹层之间设有蒸汽管。
所说的挤压机设有液压油缸和活塞杆,活塞杆前端装有压盘,压盘和一种环形的模压套相配合,模压套放在底座上。
本发明的有益效果是:以玉米皮淀粉胶为粘合剂生产生物质压缩燃料,对生物质的粉碎程度要求不高,且可以节省电能,并且可以使玉米皮得到充分的利用,提高附加值,特别是所提供的专用设备,能够显著提高秸秆等生物质燃料的生产率,降低生产成本,从而为生物质压缩燃料的普及应用创造了条件。
附图说明
图1是第一种实施例的工艺流程图;
图2是第一种实施例的设备主视图;
图3是第一种实施例的设备罐体的主视图;
图4是第一种实施例的设备部件网盘的主视图;
图5是第一种实施例的设备部件网盘的俯视图;
图6是第一种实施例的设备部件拨爪轮的主视图;
图7是第一种实施例的设备部件拨爪轮的俯视图;
图8是第一种实施例的设备捣缸的主视图;
图9是第一种实施例的设备捣缸的左视图;
图10是第二种实施例的工艺流程图;
图11是第三种实施例的主视图;
图12是第四种实施例的主视图;
图13是第五种实施例的工艺流程图;
图14是第六种实施例的主视图;
图15是第六种实施例的俯视图;
图16是第六种实施例的工作方式示意图。
图中可见:加热罐1,捣缸2,挤压机3,罐体4,炉排5,燃烧室6,,筛片7,转轴8,出料口9,斜压盖10,绞龙11,拨爪轮12,伞齿轮13,电机14,进料口15,漏孔16,升降套17,捣锤16,,杠杆19,捣锤电机20,夹层21,蒸汽管22,液压油缸23,活塞杆24,压盘25,模压套26,底座27,燃料块28,串杆29。
具体实施方式
本发明总的构思是:把玉米皮制取淀粉,再把淀粉制成淀粉胶,另把玉米秸秆或其他杂草等生物质粉碎与淀粉胶混合压型,制成块状燃料。玉米皮即玉米穗外面的***,一般产量是玉米产量的10%左右,每100kg玉米皮所含干淀粉达50kg左右。按上中等玉米产量900kg/亩为例,可收玉米皮90kg左右,含淀粉约45kg,可提取40kg。而1亩玉米的干燥秸秆约1200kg,压块需要淀粉胶150kg,其中用淀粉5kg,尚有35kg淀粉可以出售,按目前价格4元/kg,价值140元,去除成本40元,尚可收入100元。压制秸秆燃料1.2吨,每吨售价300元,去除成本100元,亩收入200元。两项合计亩收入可达300元。每吨节电100元计算,亩节约120元。亩增收节支420元以上。此外还具有节约煤炭、保护环境、提高人民生活质量等社会效益。下面仅介绍几个实施例:
第一种实施例:图1表示了一种工艺流程,干玉米皮入加水浸泡,再连同湿玉米皮一起入罐加碱水煮沸,捞出入缸捣烂,即成淀粉胶体,另将秸秆粉碎,与淀粉胶混合喂入挤压机,挤压成型。具体步骤是:
1.选料。将玉米皮一层一层分开,剔除腐烂变质的皮层,并将老的、干的、嫩的、青的分开。
2.水浸。将老的玉米皮放入缸中,用清水浸泡3-4小时左右,让其充分吸水,嫩的、绿的可以不水浸。
3.碱液蒸煮。在加热罐中放进清水,加热到水沸腾后,按玉米皮重量的15%,向沸水中加入纯碱Na2CO3,待碱全部溶解,将浸泡过的老玉米皮和未泡过的嫩玉米皮投入罐中。罐中的水以淹没玉米皮为度,然后加热煮沸4小时左右,每隔20分钟搅拌一次,同时不断补充适量热水,碱分子中的氢氧基即可破坏玉米皮中纤维与木质素之间的结合,以提高淀粉产率。
4.洗碱。玉米皮煮至能用手搓成丝时,证明玉米皮中的纤维基本上已和木质素分离,这时便停火捞出。
5.压榨。把玉米皮放入捣缸(2)中,开动捣锤电机(20)把玉米皮捣烂,成胶状,再按每1kg淀粉加浓度10%的碱水30kg,也可用煮玉米皮的碱液补足,就制成了连同玉米皮醪叶在内的淀粉胶。
6.秸秆粉碎。采用粉碎机把玉米秸秆粉碎,长度50mm以下,最好揉搓至软。
7.混胶成型。将淀粉胶150kg,与粉碎的干燥秸秆1200kg混合,送入挤压机(3)挤压成块。这里所说的混合可以是均匀的混合,也可以是部分的混合,在压块中只要有一部分秸秆相互粘结固定即可。
8.干燥。将秸秆压块进行自然晾晒或加热烘干均可。推荐用加热罐(1)的余热进行烘干。
上述过程可以采用简单的设备,如加热用铁锅,捣碎用大缸和木棒,秸秆粉碎用铡刀等。为了提高效率,本例推出一套专用设备。如图2这套设备主要包括加热罐(1)、捣缸(2)、挤压机(3)。此外还有秸秆粉碎机,因属于常规设备故未画出。如图3所示,加热罐(1)也是一个容器状的罐体(4)下面有炉排(5),炉排(5)上面是燃烧室(6)。这里的炉排(5)和燃烧室(6)应按秸秆燃料进行设计,因为秸秆成本低。罐体(4)里面下部有一片网盘(8),结合图4、5可见,这种筛片(7)是一片布满漏孔(16),中间是一个升降套(17)。在罐体(1)的里面,沿轴心线有一支竖立的转轴(8),转轴(8)上端接罐顶上面的电机(14),转轴(8)的中下部是一段外螺杆,且与筛片(7)中间的升降套(17)的螺孔相配合。转动转轴(8),筛片(7)即可上下平动。在罐体(1)的一侧,有一个进料口(15),上面有盖。在罐体(1)的另一侧设有一支出料口(10),端口外面有斜盖(11)。进料口(10)里面装有绞龙(12)。绞龙(12)内端有伞齿轮(13),与转轴(8)上的伞齿轮(13)相啮合。在转轴(8)上还装有一个拨爪轮(12),结合图6、7可见,拨爪轮(12)周围装有多条弹性较好的拨爪。结合图8、9可见,捣缸(2)是一个开口容器,里面装有捣锤(18),捣锤(18)的连杆与一支杠杆(19)的小端相铰链。杠杆(19)的大端与捣锤电机(20)输出轴端的曲柄相铰链。杠杆(19)上的支点通过轴固定在机座上。
工作时,先开动电机(14)使筛片(7)降到最低点,再把玉米皮和水从进料口(15)放入加热罐(1)内,关闭进料口(14)的上盖。在罐体(4)下面的燃烧室(6)里面加柴点燃,当玉米皮已经煮好时,开动电机(14)反转,筛片上升,玉米皮接近出料口(9)的绞龙(11),绞龙(11)在伞齿轮(13)的带动下转动。转轴上面的拨爪轮(12)在转动中把玉米皮推向绞龙(11),绞龙(11)即可将玉米皮推出出料口(10),出料口(10)外端的斜盖(10)平时靠自重而关闭,但可被玉米皮挤开。推出的玉米皮进入捣缸(2),开动捣锤电机(20),通过杠杆(19)带动捣锤(18)上下运动,将玉米皮捣烂成胶。此时,粉碎机已经将秸秆粉碎备用,淀粉胶和粉碎的秸秆混合进入挤压机(3),由里面的压缩绞龙强制挤出,即可成为高密度的秸秆燃料。
第二种实施例:图10表示了另一种工艺流程。把玉米皮加水浸泡3-4小时,在罐中加水煮沸,按玉米皮重量的12-18%加入纯碱,加热煮沸4小时左右停火捞出,用清水洗去玉米皮中的浓碱溶液,洗至溶液pH为8-9时,放入缸中捣烂,再加少量清水进行揉搓,得浆液通过压榨,压榨出来的白色糊状液体放入沉淀缸中,将上层清水分出,得沉淀物即为淀粉,可处理后包装销售或他用,另将压榨的玉米皮连同其中保留的淀粉,放入缸中,用木棒捣烂或用粉碎机粉碎,成胶状,再按每1kg淀粉加浓度10%的碱水30kg,也可用煮玉米皮的碱液补足,就制成了连同玉米皮醪叶在内的淀粉胶。同时将玉米秸秆粉碎,长度50mm以下,最好揉搓至软。将淀粉胶150kg,与粉碎的秸秆1200kg混合,连同胶体混合喂入挤压机,挤压成型。这里所说的混合可以是均匀的混合,也可以是部分的混合,在压块中只要有一部分秸秆相互粘结固定即可。
第三种实施例:如图11所示,挤压机(3)的出口是一长管,穿过加热罐(1)下面的燃烧室(6),挤出的燃料经过高温区即可干燥凝固。当然,这种装置,还可以代替现有的电热管,所用的秸秆不用加胶也可以固化。
第四种实施例:如图12所示,挤压机(3)的外面设有夹层(21),加热罐(1)和夹层之间设有蒸汽管(22)。其作用与前例一样,提高机内物料的温度,以便更好的固化成型。
第五种实施例:玉米皮连同其中的淀粉加碱制胶后,与煤泥或褐煤或褐煤腐殖酸以及粉碎的秸秆进入挤压机成型。这种方式,可以利用低值煤,提高燃料的热值和强度。特别是利用褐煤腐植酸,效果更好。因为褐煤腐植酸是露天褐煤矿上层的未成煤,开采后长期堆放,污染环境,成为矿区的公害。研究发现。褐煤腐植酸在适当加水后经挤压会出现良好的粘性,可以强化淀粉胶的作用,加之腐植酸也有一定的热值,可以改善秸秆燃料的燃烧效果。
第六种实施例:图14、15、16介绍了一种秸秆挤压机(3),有液压油缸(23)、活塞杆(24)、压盘(25)、模压套(26)和底座(27)等。液压油缸(23)固定在机架上,液压油缸里面的活塞杆(24)下端固连着压盘(25),压盘(25)最好为圆形,且与呈环形的模压套(26)相配合,模压套(26)下面有一个板状的底座(26)。工作时,将秸秆和煤泥等材料装入模压套(26),开动液压泵,操纵活塞杆(24)下行,压盘(25)将模压套(26)里面的物料压缩成柱状,再提起模压套(26),即可取出燃料块(28)。这里的模压套(26)可以是一个整体的圆柱套筒,也可以如图所示:由两个弧形钢板对成,靠串杆(29)连接,压缩完成时可以如图16所示,抽掉串杆(29),将模压套(26)打开,压缩的燃料块(28)即可取出。这样的燃料块(28)体积较大,强度较高,可以叠放干燥,适合远距离运输,可以代替煤炭作为工业热源。
Claims (4)
1.一种生物质燃料秸秆淀粉联产设备,其特征在于:所述联产设备包括淀粉加热罐(1)、捣缸(2)、秸秆粉碎机和挤压机(3),其中,加热罐(1)有一个中空的罐体(4),罐体(4)的下部空间装有炉排(5),炉排(5)上面是燃烧室(6),罐体上部一侧设有进料口(15),进料口(15)上面设有压盖,另一侧设有出料口(9),出料口里面装有绞龙(11),出料口(9)的外端装有斜压盖(10),在罐体(4)里面有竖立的转轴(8),转轴(8)上端与电机(14)输出端相接,下部设有外螺纹,且配装有筛片(7),在转轴(8)上段设有伞齿轮(13),伞齿轮(13)与绞龙(11)轴端的伞齿轮(13)相啮合,转轴(8)的上部还设有拨爪轮(12),所说的挤压机(3)的出料管穿过加热罐(1)的燃烧室(6),挤压机(3)的出料管外面设有夹层(21),加热罐(1)和夹层(21)之间设有蒸汽管(22)。
2.根据权利要求1所述的生物质燃料秸秆淀粉联产设备,其特征在于:所述挤压机(3)设有液压油缸(23)和活塞杆(24),活塞杆(24)前端装有压盘(25),压盘(25)和一种环形的模压套(26)相配合,模压套(26)放在底座(27)上。
3.根据权利要求1所述的一种生物质燃料秸秆淀粉联产设备,其特征在于:所述设备把玉米皮即玉米穗的***制取淀粉,再将淀粉制成淀粉胶,另把玉米秸秆或植物生物质粉碎,与淀粉胶混合压型,制成块状燃料,其过程是:把玉米皮加水浸泡3—4小时,在加热罐(1)中加水煮沸,按玉米皮重量的12—18%加入纯碱Na 2 CO 3 ,加热煮沸4小时,当玉米皮煮至能搓成丝时停火捞出,用清水洗去玉米皮中的浓碱溶液,洗至溶液pH为8-9时,放入捣缸(2)中捣烂,再加少量清水进行揉搓,得浆液通过压榨,压榨出来的白色糊状液体放入沉淀缸中,将上层清水分出,得沉淀物即为淀粉,将压榨的玉米皮醪叶连同其中保留的淀粉,加碱制成淀粉胶备用,另将秸秆切碎,连同淀粉胶混合喂入挤压机(3),挤压成型。
4.根据权利要求3所述的生物质燃料秸秆淀粉联产设备,其特征在于:所述设备的使用过程是:所说的玉米皮的淀粉制胶后,与煤泥或褐煤或褐煤腐植酸混合,再与粉碎的秸秆进入挤压机(3)挤压压型。
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