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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