热压法秸秆纤维化方法及装置与流程

本发明涉及植物纤维化、秸秆资源化、农业农村生态治理、清洁生产及循环经济等领域，具体是热压法秸秆纤维化方法及装置。

技术背景

当前，国内废弃的农作物秸秆，绝大多数通过机械打碎埋入农田。

这样，因秸秆本身的寄生虫也随秸秆被埋入农田，所以不同程度地增加了全国各地的土壤病虫害；同时，片面过多的秸秆打碎埋入农田，因未能及时降解而不同程度地破坏了全国各地的农田土壤，也影响了农作物的正常成长。

可见，国内将废弃的农作物秸秆，采取简单而片面的打碎埋田方式，既不科学也不可持续。

众所周知，木材与秸秆是木质纤维的主要来源；木质纤维作为最主要的可降解性材料之一，在当前的绿色经济中有着极其重要作用。

例如，国内木质纤维下游的制浆造纸，产能已超每年亿吨，占全球产能约四分之一规模，却因国内木材贪乏而造成木质纤维缺乏，曾依赖进口垃圾废纸弥补市场短缺。

当下，全球性的木质纤维仍以木材为主制备，由于缺乏先进秸秆纤维技术与装备，所以对每年再生性巨量农作物秸秆及纤维资源却熟视无睹！

秸秆相比木材的优点是：秸秆具有轻质薄皮结构，因此以秸秆为原料的木质纤维生产过程，理应相对流程较短及能耗较低。

当然，秸秆相比木材也有致命缺点：一是木质纤维质量差别较大；二是秸秆纤维价格仅为同类木材纤维约三分之二。所以，发展秸秆纤维不能简单照搬木材纤维工艺及设备，否则价格难以覆盖成本。

因此，如何克服现有技术与装备的不足而推动秸秆资源化快速发展，是本发明要解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明提供一种热压法秸秆纤维化方法，由常温常压封闭碎化全部备料及浸泡系统与一体化高温高压容器型调节固液比、传质传热均化、压缩给料、蒸煮软化及热态磨解系统组合集成固液汽三者闭合性生产循环而不排放生产性污废的植物及秸秆固废全部纤维化技术方案；该方法包括如下工序：①常温常压工况下植物及秸秆封闭碎化与全系备料；②常温常压工况下原料与水液预浸及脱水；③高温高压工况下调节、均化及压缩给料；④高温高压工况下均化物蒸煮软化；⑤高温高压工况下预解物卸料及输送压缩；⑥高温高压工况下预解物热态磨解；⑦高温高压工况下磨解物料汽分离；⑧高温高压工况下纤维卸料、输出及转换为常温常压态纤维；其中，所述高温高压工况下调节、均化及压缩给料工序和所述高温高压工况下料汽分离工序二者产生的余热蒸汽全部回用于所述高温高压工况下均化物蒸煮软化工序，若蒸汽不足时则由外部补充。

该方法还包括常温常压工况下或高温高压工况下水液收集、补充、调配及供给工序，并承担所述高温高压工况下调节、均化及压缩给料工序排出水液的收集、补充、调配及回用于所述常温常压工况下原料与水液预浸及脱水工序，若水液不足时则由外部补充。

本发明还提供一种热压法秸秆纤维化装置，由机械碎化与风压密闭备料系统、原料水液预浸脱水机、预浸物高温高压调节均化压缩给料机、水液收集补充调配回用系统、均化物高温高压蒸煮软化器、预解物高温高压卸料输送压缩机、预解物高温高压磨解机、高温高压料汽导管、高温高压料汽分离器、高温高压蒸汽回用导管、高温高压卸料机及数据控制系统构成；出于表达上述各部件间的相互构造，在此只指出除所述水液收集补充调配回用系统有进出液口、预浸物高温高压调节均化压缩给料机有出液口、原料水液预浸脱水机有进液口以及所述高温高压料汽分离器有排汽口、高温高压蒸汽导管有进出汽口、均化物高温高压蒸煮软化器有进汽口之外，均具有进出料口；其中，所述机械碎化与风压密闭备料系统出料口经所述原料水液预浸脱水机进出料口与所述预浸物高温高压调节均化压缩给料机进料口相连接；所述预浸物高温高压调节均化压缩给料机出液口经所述水液收集补充调配回用系统进出液口与所述原料水液预浸脱水机进液口相连接而完成液体回收及回用；所述预浸物高温高压调节均化压缩给料机出料口与所述均化物高温高压蒸煮软化器进料口相连接而完成预解；所述均化物高温高压蒸煮软化器出料口经所述预解物高温高压卸料输送压缩机进出料口与所述预解物高温高压磨解机进料口相连接完成磨解及汽化；所述预解物高温高压磨解机出料口经所述高温高压料汽导管进出料口与所述高温高压料汽分离器进料口相连接完成纤维及蒸汽分离，所述高温高压料汽分离器排汽口经所述高温高压蒸汽回用导管进出汽口与所述均化物高温高压蒸煮软化器进汽口相连接而完成分离气体回收及回用；所述高温高压料汽分离器出料口与所述高温高压卸料机进料口相连接而完成固体纤维输出。

进一步，所述机械碎化与风压密闭备料系统，是因将植物及秸秆固废全部制备原料而设置封闭储存间、粉碎搓丝机、风选料仓、除尘器、风管及风机的通用机电设备。由于该设备各部件及未说明的连接关系为现有技术而不再细述，但是不同于通常的选择性备料及其可能产生固废。

进一步，所述原料水液预浸脱水机，是因将有一定温度水液与原料混合而设置动力转动圆形螺旋叶片轴、脱水槽、进出料口、进出液口及壳体的通用机电设备。

进一步，所述预浸物高温高压调节均化压缩给料机，是因调节固液混合比及均化压缩给料而设置动力转动圆形螺旋叶片轴、筛网、进出料口、进出液口及壳体的耐热承压机电设备。

进一步，所述水液收集补充调配回用系统，是因承担有质量及能量的水液回收和处理、补充、调配及回用而设置容器、搅拌机、泵阀、进出液口及进出料口的通用或耐热承压机电设备。

进一步，所述的均化物高温高压蒸煮软化器，是因既承担余热蒸汽收集又加热均化物并可适应无药液或有药液工况而设置动力转动圆形螺旋叶片轴、进出料口、进出液口及壳体的耐热承压机电设备。在同等高温高压工况下，固液均化使蒸煮软化既降低能耗又缩短反应时间。

进一步，所述的预解物高温高压卸料输送压缩机，是因承担保温保压卸料及输送而设置动力转动圆形螺旋叶片轴、进出料口及壳体的耐热承压机电设备。

进一步，所述的预解物高温高压磨解机，是因既磨解纤维又为余热汽源而设置动力转动圆形盘及磨片及机体和磨腔进出料口、进出汽口、壳体及保温和输送挤压喂料机及保温的耐热承压类机电设备。

进一步，所述的高温高压卸料机，是因将高温高压纤维卸为常温常压纤维而设置动力转动圆形螺旋叶片轴或动力转动圆形隔仓轴、进出料口及壳体的耐热承压机电设备。

进一步，所述的数据控制系统，除常规性工业自控外，设有安全应急监控、热工工程监控及固液汽全程监控的智能控制系统。

进一步，所述的热压法秸秆纤维化装置，还可设置桁架及箱体，通过所述各部件与所述桁架及箱体的连接或集成而构造成模块化结构、组装式安装及撬装式使用的装置。

本发明的有益效果：在常温常压封闭碎化全系备料及浸泡系统基础上，采取以调节固液比、传质传热均化、压缩给料、蒸煮软化及热态磨解为主的一体化高温高压容器型工艺及装备，既实现了植物资源及秸秆固废全部纤维化利用而从根源上预防污废及污染；又充分发挥热连续效应而提升原料分解转化纤维生产效率；还通过余热蒸汽全量回用而充分提高节能降耗效果；更使整个工艺过程密闭循环及不产生废弃物而达到清洁生产目标。同时，本发明可有效节约资源及能源能效，可极大降低生产成本而提升秸秆处置的经济效益，可进一步解决阻碍秸秆资源化快速发展的商业性较差顽症。

附图说明

图1为本发明的热压法秸秆纤维化方法装置示意图。

具体实施方式

本发明的热压法秸秆纤维化方法装置，如图1所示，由粉碎搓丝机1、风管2、颗粒除尘器3、粉末除尘器4、风机5、风选料仓6、原料水液预浸脱水机7、预浸物高温高压调节均化压缩给料机8、水液收集补充调配回用系统9、均化物高温高压蒸煮软化器10、预解物高温高压卸料输送压缩机11、预解物高温高压磨解机12、高温高压料汽导管13、高温高压料汽分离器14、高温高压蒸汽回用导管15、高温高压卸料机16及数据控制系统17构成。其中，通过所述风管2进出口将所述粉碎搓丝机1、颗粒除尘器3、粉末除尘器4、风机5及风选料仓6的出进口相互串通连接；所述风选料仓6出料口经所述原料水液预浸脱水机7进出料口与所述预浸物高温高压调节均化压缩给料机8进料口相连接；所述预浸物高温高压调节均化压缩给料机8出液口经所述水液收集补充调配回用系统9进出液口与所述原料水液预浸脱水机7进液口相连接；所述预浸物高温高压调节均化压缩给料机8出料口与所述均化物高温高压蒸煮软化器10进料口相连接；所述均化物高温高压蒸煮软化器10出料口经所述预解物高温高压卸料输送压缩机11进出料口与所述预解物高温高压磨解机12进料口相连接；所述预解物高温高压磨解机12出料口经所述高温高压料汽导管13进出料口与所述高温高压料汽分离器14进料口相连接，所述高温高压料汽分离器14排汽口经所述高温高压蒸汽回用导管15进出汽口与所述均化物高温高压蒸煮软化器10进汽口相连接；所述高温高压料汽分离器14出料口与所述高温高压卸料机16进料口相连接。

植物及秸秆固废由粉碎搓丝机1经风管2、颗粒除尘器3、粉末除尘器4、风机5及风选料仓6制备为原料；原料由风选料仓6输入原料水液预浸脱水机7而固液混合，原料再经预浸物高温高压调节均化压缩给料机8而固液比调节及传质传热均化，以及所排水液由水液收集补充调配回用系统9并经补水及处理而输入原料水液预浸脱水机7循环使用；预浸物高温高压调节均化压缩给料机8将固液比调节及传质传热均化后的原料输入均化物高温高压蒸煮软化器10加热预解，预解后的物料经预解物高温高压卸料输送压缩机11输入预解物高温高压磨解机12转化为纤维及蒸汽，再由高温高压料汽导管13输入高温高压料汽分离器14成为纤维与蒸汽；分离蒸汽由高温高压蒸汽回用导管15输入均化物高温高压蒸煮软化器10加热使用；分离纤维由高温高压卸料机16转化为常温常压后输出；上述生产过程由数据控制系统17管理控制；至此，完成高效而清洁的植物及秸秆固废纤维化。

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