一种生物质能节水减排薯类淀粉加工系统.pdf

本发明LQ-67涉及一种生物质能节水减排薯类淀粉加工系统，具体涉及一种生产生物质洁净型煤和在田间河边生产淀粉砣的一种节约用水减少污染排放的生产工艺。涉及在普通挫磨工序和渣浆分离工序之间增加一台挤汁设备；涉及挤出薯汁返回挫磨工序；涉及淀粉沉淀清水循环用于洗薯；涉及淀粉清洗水再利用；涉及源薯汁作为高级液体有机肥和/或农村沼气原料；涉及薯渣作为生物质固硫洁净型煤原料；涉及一种车载式粉渣混合饼生产技术；涉及一种专用手动挤汁机。是一种能增加生物质能源产出、节约生产用水、减少污水排放、减少储存运输成本、灵活机动、操作简便的薯类淀粉加工系统。

1.  LQ-67(一种生物质能节水减排薯类淀粉加工系统)，至少包括将挫磨后的薯浆挤出原薯汁的挤汁设备、薯渣制生物质固硫洁净型煤设备、工艺水重复利用节水减排系统、至少包括一辆装有4种小型专用设备流动加工车。

2.  根据权利要求1所述的LQ-67系统，其特征在于：所述的挤出设备，包括一种专用手动挤汁设备和将挤出的原薯汁返回挫磨机的工艺和将清水加入挤出设备再清洗的技术。

3.  根据权利要求1、2所述的一种专用手动挤汁设备，是专用于在田间地头无交流电供应时使用，也可在有交流电供应地方使用，其特征是在一个四周有孔的挤压筒上部有手动螺旋预压装置和下部有手动千斤顶的主压装置。

4.  根据权利要求1、2所述的将挤出的原薯汁返回挫磨机的工艺，其特征是将挤出的原薯汁返回到挫磨机与鲜薯一起挫磨粉碎，挤出多余薯汁作为高档液体有机肥返还薯地或作为生物质能沼气原料。

5.  根据权利要求1、2所述的将清水加入挤出设备的工艺，其特征是将少量清水(或淀粉清洗沉淀水)加入到已挤过一次源汁的挤汁设备中再挤汁一次，即用清水再清洗一次粉渣混合物。

6.  根据权利要求1所述的LQ-67系统，其特征在于：所述的将薯渣制成生物质固硫洁净型煤设备包括生物质固硫洁净型煤的特定成分组成、专用薯渣脱水设备、专用薯渣热风干燥炕和其他常规设备。

7.  根据权利要求1、6所述的生物质固硫洁净型煤，其特征组成为：由含淀粉并起粘结剂作用的糊化薯渣、洗煤厂下脚料煤泥或煤矿下脚料煤矸石粉、起固硫作用的碳酸钙粉组成。糊化薯渣量为5～15％(干量)；煤泥和或煤矸石粉量为70～80％(干量)；碳酸钙粉量为5～10％组成。

8.  根据权利要求1、6所述的专用薯渣脱水设备，与权利要求3所述的专用手动挤汁设备相同。

9.  根据权利要求1、6所述的专用薯渣热风干燥炕，其特征是由一个有屋顶防雨9mX12m的矩形干燥炕、两个燃煤炉和两台热风抽风机组成。

10.  根据权利要求1、6、9所述的矩形干燥炕，其特征为：炕四周用水泥砂浆砖包围，炕高0.5～0.7m，炕面铺铁丝网或耐温塑料网再铺一层纱布，炕面由钢架支撑。

11.  根据权利要求1、6、9所述的两台燃煤炉，分别位于干燥炕的两头，其特征为：是一个方形的两层结构，上层是炉膛及可调开关大小的炉门，上层后面有抽风口；下层是灰膛及灰膛门。

12.  根据权利要求1、6、9所述的两台热风抽风机，位于燃煤炉与干燥炕之间，其特征为：热风抽风机进风口与燃煤炉抽风口相接，出风口位于矩形干燥炕两头的中间，两台热风抽风机出口相对在同一直线上，在干燥炕内部形成紊流，使干燥炕面加热均匀。

13.  根据权利要求1所述的LQ-67系统，其特征在于：工艺水重复利用以节约生产用水减少污水排放，系统包括清水的①次、②次、③次、④次和⑤次利用。

14.  根据权利要求1、13所述的工艺水①次利用，其特征为：清水第一次用于粗淀粉的搅拌清洗，保证最后粉砣产品的洁净。

15.  根据权利要求1、13所述的工艺水②次利用，其特征为：将第一次用过的搅拌清洗水经沉淀后，用于挤汁机再清洗水和或粉渣分离用的补充水。

16.  根据权利要求1、13所述的工艺水③次利用，其特征为：粉渣分离后沉淀池上部的水作循环利用，其多余部分用于鲜薯洗泥。

17.  根据权利要求1、13所述的工艺水④次利用，其特征为：沉淀池上部多余的清水用于鲜薯洗泥在排放。

18.  根据权利要求1、13所述的工艺水⑤次利用，其特征为：加入清水后的挤出浓薯汁，部分作为挫磨时的添加水循环利用，多余部分作为高档液体有机肥就地灌溉和或作为薯农的沼气原料，也可浓缩后作为高档浓缩液体有机肥产品。

19.  根据权利要求1所述的LQ-67系统，其特征在于：包括一辆流动加工车和其上的专用小型清洗机、专用小型挫磨机、专用挤汁机和专用小型柴油发电机组等4种专用设备。

20.  根据权利要求1、19所述的流动加工车，其特征在于：是一辆装有自制箱体或旧集装箱改造的箱体农用运输车或改装卡车，箱体内按一定顺序整体安装4种专用设备和一个兼做粉渣饼仓库的自带水箱。

21.  根据权利要求1、19所述的专用小型清洗机，其特征在于：是由园钢焊成的鼠笼式小型清洗机，用电动机通过皮带带动小齿轮，小齿轮带动清洗机圆周上的大齿圈转动，其中心轴是空心的，既作支撑用，又作洗薯喷水管用。

22.  根据权利要求1、19所述的专用小型挫磨机，其特征在于：是由木头园芯外嵌钢锯条和传动装置组成。

23.  根据权利要求1、19所述的专用挤汁机，其特征与权利要求3相同。

24.  根据权利要求1、19所述的专用小型柴油发电机组，其特征在于：是将市购小型柴油发电机组改造，加装各电器控制开关盒组成。

一种生物质能节水减排薯类淀粉加工系统
技术领域：
本发明涉及薯类淀粉加工技术。具体地说，本发明提出了一种产生物质能产品、节约用水和减少污水排放的薯类淀粉加工系统，简称：LQ-67系统。
技术背景：
我国薯类精淀粉加工一般采用两类方式。一类是将鲜薯从薯地运到精淀粉加工厂加工成精淀粉；另一类是在薯地附近加工成“淀粉砣”式的粗淀粉，再由中大型淀粉加工厂加工成精淀粉。
第一类是用较现代化的机械设备，可大规模地生产出品质较高的精淀粉产品，但厂数不多，一般都集中在城镇周边，距薯地较远，运输费用较高。在生产高品质淀粉的同时也将大量的含淀粉酶和有机质的经济效益不高的薯汁带到淀粉加工厂，在淀粉加工厂中必须用高成本的污水处理设备和技术来处理这些废弃物，否则将造成对环境水质和大气的污染。其次，由于鲜薯含水率高达70～85％，这类加工方式相当于将鲜薯总量的60～70％废水运到加工厂再排掉，增加了无效的运输成本。第三，由于薯类收获期是季节性的，我国北方仅有1～2个月，南方地区是3～4个月，最多半年左右，这将造成精淀粉厂高投入的设备闲置大半年，或者要占用大量流动资金和占用大量存储设备来储存鲜薯原料以增加生产期，既增加资金的占用成本，又增加鲜薯水分损失、腐烂和发芽等保管成本。
第二类是用较简单的机械加工设备先生产出品质较低的粗淀粉(粉砣)产品。这类淀粉加工厂生产能力虽然不大，一般每厂每天只能加工5～15吨鲜薯，但厂数众多，一般都建在有水源的村边和小河边。虽然运输距离较近，降低了运输成本，但同样也将大量的含淀粉酶和有机质的薯汁带到粉砣加工厂，并把这些污染物用约10倍以上的清水稀释后直接排入附近的河流中，造成严重的河水污染，薯渣就地扔掉。有部分加工厂甚至把部分或全部薯渣堆积在工厂附近或小河边等待雨季来临时洪水冲走，造成严重对大气和河流的污染和生物质的白白浪费。
其实，薯汁含有蛋白等多种营养物和有机物，本身就是一种高级的液体有机肥料、饲料原料和沼气原料。
干薯渣含少量淀粉其糊化后是生物质洁净型煤很好的粘结剂；其发热量在6800～7000大卡/KG，不含硫，灰分很少是一种优质燃料。
干薯渣含有机质高达70～85％，内含氮磷钾等植物生长的三元素，是制造天然纯有机肥的理想原料。
薯渣含蛋白质、纤维素等是动物饲料的原料。
因此，应该运用循环经济的发展模式，运用3R的运作机制，至少能找到一种减少(Reduce)清水的投入并从源头减少污染源；将已投入的清水进行多次再利用(Reuse)从加工过程中减少污水排放量；将淀粉生产中产生的废薯汁和废薯渣进行再循环使用(Recycle)成为有用的再生资源。
专利申请200710118232.7虽然提出一种车载式马铃薯淀粉加工技术和方法，提出在田间地头直接将马铃薯加工成半成品，重点解决了运输储存成本问题，是一个好技术和方法。但并未从根本上解决大量的耗水和大量的污水排放问题(田间地头可能难找到大量水源和附近田地容纳不了大量的污水量)；已经大量存在的小型淀粉厂一时难于淘汰已投资的设备；薯渣并未得到充分的利用；淀粉精加工厂的部分设备并未发挥其应有的作用。
发明的内容：
本发明LQ-67的目的是提出一种既能生产生物质能产品(生物质固硫洁净型煤、沼气和高档液体有机肥)，又能节约生产用水(减少70％以上)、减少污染排放量物(90％以上)、减少运输成本(50％以上)并可延长生产周期的薯类淀粉加工系统。
可在田间地头将鲜薯加工成淀粉半成品。这里所说的半成品是指挤汁后的含淀粉和薯渣的“粉渣饼”或“粉砣”。这里所说的粉砣是用LQ-67发明改进后所产的粉砣。
为了实现本发明，特制了一种专门用于挤汁的核心设备“手动挤汁机＂，在无交流电供应的田间地头实现手动挤汁。
为了实现本发明，特制了一种车载加工运输车，能灵活机动地实现田间地头淀粉加工。
附图说明：
为了详细表述本发明，结合附图作详细说明。
图1：LQ—67系统实施方案一流程图
图2：LQ—67系统实施方案二流程图
图3：LQ—67系统实施方案三流程图
图4：专用挤汁机示意图。
具体实施方式：
实施方案一：现有小型粉砣加工厂的改进
(一)实施方案一流程图注释(参见图1)：
100(小型洗薯机)       101(带泥鲜薯)      R1(鲜薯缓存容器)
                      102(洗净鲜薯)
                      103(带泥外排洗薯水)④200(小型挫磨机)       201(挫磨后粉渣浆)  R2(粉渣浆缓存容器)300(专用挤汁机)       301(挤汁后粉渣饼)  R3(粉渣饼缓存容器)
                                         301.1(外运粉渣饼)
                      302(浓薯汁)⑤      R4(浓薯汁缓存容器)
                                         302.1(外排浓薯汁)
                                         302.2(浓薯汁循环泵)
                                         302.3(回用浓薯汁)
400(薯渣干燥炕)       401(干薯渣)
500(混捏机)           501(煤泥或煤矸石粉)
                      502(型煤固硫剂)
                      503(混合型煤原料)
600(型煤成型机)       601(生物质固硫洁净型煤)
700(粉渣分离摇筛)     701(湿粗淀粉浆)
                      702(湿薯渣)        R5(湿薯渣缓存容器)
800(流水沉淀池)       801(沉淀粗淀粉砣)
                      802(沉淀池上层水)  R6(上层水缓存容器)
                                         802.1(沉淀水循环泵)
                                         802.2(摇筛用沉淀水)
                                         802.3(挤汁用沉淀水)
                                         802.4(洗薯用沉淀水)③
900(淀粉清洗园池)     901(清水)          901.1(清水泵)
                                         901.2(园池用清水)①
                                         901.3(摇筛用清水)①
                                         901.4(挤汁用清水)①
                                         901.5(洗薯用清水)①
                                         901.6(挫磨用清水)①
                      902(园池上清水)②
                      903(淀粉砣)
1000(小型柴油发电机组)
(二)实施方案一的改造内容：
在保留现有小型粉砣加工厂所有设备的基础上，增加一台专制的挤汁机；增加两台水泵；增加六个缓存容器和增加部分管道，整个厂改造费用约在一万元左右。
1.安装一台挤汁机
首先将原有的“200(小型挫磨机)”与“700(粉渣分离摇筛)”的距离拉开，在适当地方安装“300(专用挤汁机)”，使200出口靠近300。
2.安装两台水泵
(1).安装“802.1(沉淀水循环泵)＂
在适当位置固定“802.1(沉淀水循环泵)＂，其泵入口方便与“R6(上层水缓存容器)”连接，泵出口水方便与G5、G7和G12管连接。
(2).安装“302.2(浓薯汁循环泵)＂
在适当位置固定“302.2(浓薯汁循环泵)＂，其泵入口方便与“R4(浓薯汁缓存容器)”连接，泵出口水方便与G10管连接。
3.增加五个缓存容器
(1).R1：存放带泥鲜薯
(2).R2：存放挫磨粉浆
(3).R3：存放挤汁后粉渣饼
(4).R4：存放浓薯汁
(5).R5：存放湿薯渣
(6).R6：存放沉淀池上层水
4.配水管
一般现有小型粉砣加工厂的水路是：清水通过总水管并联式直接送入小型洗薯机的中心轴、小型挫磨机的入口、摇筛的喷水管和淀粉清洗园型池。现需改动如下：
(1).G1：原有“901.1(清水泵)”，入水总管，不变。
(2).G2：901.1→900，清水管，不变。
(3).G3：900→R6，沉淀水管，新增加。
(4).G4：800→R6，沉淀水管，新增加。
(5).G5：802.1→700，沉淀水管，新增加。
(6).G6：901.1→700，清水管，新增加。
(7).G7：802.1→300，沉淀水管，新增加。
(8).G8：901.1→300，水管，新增加。
(9).G9：R4→302.2，浓薯汁管，新增加。
(10).G10：302.2→200，浓薯汁管，新增加。
(11).G11：901.1→100，清水管，新增加。
(12).G12：802.1→100，沉淀水管，新增加。
(13).G13：100→103，洗泥水管，新增加。
(14).G14：901.1→200清水管，新增加。
(三)实施方案一操作步骤：
1.操作初期
(1).清洗鲜薯泥沙：启动901.1和100，清水901通过G1→901.1→G2→G11→100，鲜薯101从R1进入100开始洗泥，泥水103通过G14排入附近农田或河道。
(2).挫磨：清洗一段时间后，净薯102流入200挫磨，同时通过G14加入少量清水。
(3).挤汁：201(挫磨后粉渣浆)流入R2缓存，足够一次挤汁后，将201手工装入300中第一次挤汁，然后再通过G8加入少量清水进行第二次清洗挤汁。302(浓薯汁)流入R4缓存，301(挤汁后粉渣饼)进入R3缓存。
(4).粉渣分离：301从R3进入700进行粉渣分离，清水通过G6管加入以冲刷淀粉。薯渣702进入R5缓存。
(5).淀粉沉淀：701自动连续进入800进行流水淀粉沉淀。上层沉淀水802自动流入R6缓存器中。
2.操作中期
当R6中有足够的沉淀水时开始进入操作中期。
(1).清洗鲜薯泥沙：启动802.1，关闭G11，打开G12，洗薯水通过802.1→G12→100，鲜薯101从R1进入100继续洗泥。泥水103通过G14排入附近农田或河道。
(2).挫磨：净薯102流入200挫磨，此事R4中已有浓薯汁，启动302.2，停用G14，浓薯汁从R4→G9→302.2→G10→200，用浓薯汁参加挫磨。
(3).挤汁：201(挫磨后粉渣浆)流入R2缓存，足够一次挤汁后，将201手工装入300中第一次挤汁，关闭G8，然后打开G7并通过G7加入少量沉淀池上层水进行第二次清洗挤汁。302(浓薯汁)流入R4缓存，301(挤汁后粉渣饼)进入R3缓存。
(4).粉渣分离：301从R3进入700进行粉渣分离，循环沉淀上层水通过G5管加入以冲刷淀粉。薯渣702进入R5缓存。
(5).淀粉沉淀：701自动连续进入800进行流水淀粉沉淀。上层沉淀水802自动流入R6缓存器中。
3.操作末期
当800中有足够厚度的沉淀淀粉或一天的工作结束时进入操作末期。
(1).停止洗薯，用清水将洗薯机冲洗干净。
(2).停止挫磨，停302.2泵，用清水将挫磨机冲洗干净。
(3).挤汁：将R2中粉浆挤后，用清水将300冲洗干净。
(4).粉渣分离：将R3中的粉渣饼分离后，用清水将300冲洗干净。
(5).淀粉沉淀：将所有的沉淀上清水排入R6中。
(6).淀粉清洗：将800中的粗淀粉砣铲入900(淀粉清洗园池)中，然后通过G2放入清水和启动搅拌机20分钟后静置12小时。
(7).淀粉包装：将900中淀粉装袋。
实施方案二：车载粉渣饼生产系统
(一)实施方案二流程图注释(参见图2)：
1oo(小型洗薯机)     101(带泥鲜薯)       R1(鲜薯缓存容器)
                    102(洗净鲜薯)
                    103(带泥外排洗薯水)
200(小型挫磨机)     201(挫磨后粉渣浆)   R2(粉渣浆缓存容器)
300(专用挤汁机)     301(挤汁后粉渣饼)   R3(粉渣饼缓存容器)
                                        301.1(外运粉渣饼)
                    302(浓薯汁)         R4(浓薯汁缓存容器)
                                        302.1(外排浓薯汁)
                                        302.2(浓薯汁循环泵)
                                        302.3(回用浓薯汁)
                                        901.1(清水泵)
                    Rs(水箱或水源)      901.5(洗薯用清水)
                                        901.6(挫磨用清水)
                                        901.4(挤汁用清水)
1000(小型柴油发电机组)
(二)实施方案二的内容：
这是一个全新的方案，全部设备和生产用水装在类似一辆农用汽车上或一个旧集装箱中。可在没有电力和水供应的田间地头将鲜薯加工成“粉渣饼”，将浓薯汁作为液体有机肥返还薯地中。本发明方案其特征在于所有设备包括水电都装于同一加工车上，耗电耗水少，操作简单，机动灵活。
1.设备清单：
(1)外箱体：专门制作/用独立的农用车厢/旧集装箱等
(2)水箱兼粉渣饼库
(3)小型洗薯机
(4)小型挫磨机
(5)专制挤汁机
(6)小型水泵
(7)小型柴油发电机组
(8)4个帆布软容器。
2.设备连接
按图2顺序安装在外箱体中，其中4个帆布软容器可折叠存放在车中。
(三)实施方案二操作步骤：
(1)出发前，加足发电机用柴油(目的地无电源)、加足车用汽(柴)油和水(目的地无水)；
(2)到达目的地后：
(A)在加工车周围打开4个帆布软容器；
(B)启动发电机(如周围有电则接入电源)；
(C)接入水源管(如当地有水源)；
(D)接好排泥水管和浓薯汁管。
(3)开始生产：投入鲜薯，排出洗薯泥水和浓薯汁，产出粉渣饼。
(4)结束生产，将水箱中的余水排空，其腾出的空水箱装载产出的“粉渣饼”；撤出水、电线管即可全部同车返回。
实施方案三：加工精淀粉和生物质固硫洁净型煤
(一)实施方案三的注释(参见图3)
300(专用挤汁机)    301(挤汁后粉渣饼)
400(薯渣干燥炕)    401(干薯渣)       401.1(干薯渣粉碎机)
                                     401.2(干薯渣粉)
                                     401.3(薯渣糊化锅)
                                     401.4(薯渣糊)
500(混捏机)        501(煤泥或煤矸石粉)
                   502(型煤固硫剂)
                   503(混合型煤原料)
600(型煤成型机)    601(生物质固硫洁净型煤)
(二)实施方案三的内容：
将方案一生产的“粉砣”和“脱水薯渣”；将方案二生产的”粉渣饼”，在固定的精淀粉加工厂中，用常规工艺生产精淀粉的同时，将副产的薯渣生产“生物质固硫洁净型煤”。
其特征在于湿薯渣用自制脱水机脱掉总重量约50～60％的水分，然后在专制的“干燥炕”中炕干，使水分降到10％以下并粉碎，再煮成糊状作为生物质粘结剂与洗煤厂下脚料煤泥或煤矸石及必要的固硫剂捏合，挤压成“生物质固硫洁净型煤”。
实施方案三主设备清单：
(1)剂水机；
(2)薯渣干燥炕
(3)干薯渣粉碎机
(4)薯渣糊化锅
(5)混捏机
(6)型煤成型机
(7)普通标准精淀粉加工设备。
(三)实施方案三操作步骤(图3)：
(1)普通精淀粉加工：将剂汁后的粉渣饼加水进行粉渣分离、淀粉精洗、淀粉除沙、淀粉干燥和淀粉包装等。
(2)粉渣除水：将粉渣分离后说得的含水80^-85％湿薯渣，用剂汁机除掉总量50～60％的水，使含水量为55～60％。
(3)湿薯渣炕干：将脱水后的湿薯渣，在专用炕上用热风烘8～12小时，使含水量达5～10％。
(4)干薯渣粉碎：将干薯渣用粉碎机粉碎成<3mm粉末。
(5)干薯渣糊化：将干薯渣粉在糊化锅中加水70％，加热到60～70度糊化。薯渣糊浓度约20％。
(6)捏合：将薯渣糊、煤泥或煤矸石粉和固硫剂混合后，用捏合机捏合均匀。其中按干物质计算分别为：薯渣糊(含水80％)：煤泥(含水23％)：固硫剂(含水5％)＝10∶85：5分别换算各自的总量。
(7)挤压成型：将捏合后的混合料在型煤成型机中挤压成“生物质固硫洁净型煤”。
(8)干燥：自然风干1～2天。
核心设备：挤汁机
(一)挤汁机的注释
301(预压装置)
302(上板)
303(挤汁桶)
304(四连杆)
305(中板)
306(千斤顶)
307(下板)
(二)挤汁机使用说明
(1)装料：提高301预压装置；移出303挤汁桶；装入被挤物料；303回位；
(2)预压：旋转螺旋杆，用螺杆压力预压；
(3)主压：用306千斤顶(50吨力)主压；
(4)脱模出料