甜高粱秸桿臥式連續發酵裝置設計

馬文燕+闞紅+宋繼田

摘 要：設計甜高粱秸稈臥式連續發酵裝置，采用鋼繩芯輸送帶運輸，在運輸的時候同時進行發酵。運輸裝置采用最新的DTⅡ型鋼繩芯輸送帶運輸機。本設計的工藝要求為植物秸稈連續發酵48小時，每小時發酵物已知，考慮到連續生產的持續性，生產分為四條線進行。每條線分為四段，物料在每段帶上停留12小時，輸送運動每半小時進行一次，運行90秒。第一段是傾斜鋼繩芯帶，后三段為水平皮帶。通過計算對輸送帶結構及部件進行選取，進行發酵裝置外形設計及鋼架校核。

關鍵詞：連續發酵； DTⅡ型皮帶運輸機； 螺旋拉緊裝置；驅動裝置

一、臥式連續發酵裝置的研究意義

甜高粱桔稈固態發酵是借鑒傳統的白酒固態發酵生產工藝原理，結合甜高粱桔稈原料本身的特點，將甜高粱桔稈直接粉碎后進行發酵。這樣可以節省榨汁成本。另外固態發酵還具有需水量少、能耗小、產物濃度高、產生的廢水少和運作費用低等優點。因而，用甜高粱桔稈生產乙醇是一種符合我國國情的、安全的能源供應產業，為生物燃料乙醇的生產開辟了一條廣闊的道路。

本設計為甜高粱秸稈臥式連續發酵裝置設計。采用鋼繩芯輸送帶運輸，在運輸過程中進行發酵，實現運輸與發酵的同時進行，進而達到連續發酵的目的。運輸裝置采用最新的DTⅡ型鋼繩芯輸送帶運輸機，由于托輥是等長的三段，并且它們之間的夾角為135 即λ=45 ，使得輸送帶形成等腰梯形的截面積，這樣不僅增加了輸送能力，而且還能夠有利于保持發酵的溫度。輸送帶主要部件及配套部件有：機架、導料槽、螺旋拉緊裝置、空段清掃器、頭部漏斗、電動機、液力耦合器、制動器、減速器、聯軸器等。本設計的工藝要求為植物秸稈連續發酵48小時，每小時發酵量已知。本設計采用四條生產線，每條線分為四段，物料在每段帶上停留12小時，由于輸送帶速度很慢，因此，每隔半小時進行一次輸送，運行時間為90秒。第一段是傾斜鋼繩芯帶，后三段為水平皮帶。第一段不僅有12小時的發酵功能，而且還有把秸稈物料輸送到最高處的作用。從第一段落到第二段輸送帶上再進行水平的運輸，運輸到末端再落到第三段上，層層下落，直到第四段末端，發酵完成。

二、化工工藝計算

1.工藝流程

生產的工藝流程：甜高粱秸稈經過破碎機進行破碎，然后經過粉碎機進行粉碎，粉碎為為每段秸稈長度為5-6毫米，然后進行接種、發酵，發酵2天，把甜高粱秸稈中的糖分轉化為酒精，然后運入立式蒸餾裝置進行蒸餾，蒸餾后的物料經過干燥機進行干燥，然后進行壓縮可制成燃燒棒等，蒸餾出來的酒精進行冷卻然后儲存，由于蒸餾出來的酒精含量低，故再進行精餾，最后出來純度為95%的酒精。

2.基本數據

處理量M， 粉碎后秸稈密度ρ，發酵時間為T，摩擦因子為μ。

3.設計參數的確定

設計采用DTⅡ型固定式帶式輸送機，帶寬為B，選ST-800的鋼絲繩，確定鋼絲繩最大直徑， 鋼絲繩間距，帶厚，上下覆蓋膠厚度，鋼絲繩數量，輸送帶質量。鋼絲繩接頭長度。傳動滾筒直徑，改向滾筒直徑，滾子直徑等參數。

4.輸送帶輸送物料截面積計算

取輸送帶上物料堆積角θ=45°，槽角λ=45°。48小時連續發酵的體積V°=MT/ρ。發酵分四條運輸帶進行V=V°/4。每條輸送帶的長度Lo =V/S。每條分為四段，每段長度L= Lo /4。為了便于掉料及增加運輸帶輸送能力的彈性，水平輸送帶預定一固定值。

先把秸稈物料堆放在傾斜的輸送帶上，運輸到高度

H總×單層3

然后，從最高層一層一層向下落，其余三層是水平輸送帶。首先進行傾斜輸送帶的設計計算，不妨命名為第一輸送帶，然后進行其余三條水平輸送帶的設計。

5.傳動功率計算

傳動滾筒軸功率 PA= FuV2，傳動滾筒機效率為0.8， 聯軸器效率為0.98 ；液力耦合器效率0.8 ；二級減速器效率為0.84。 因此，=0.53；傾斜輸送帶即第一輸送帶的功率 PA1= Fu1V1可計算出來，故PM1= PA1/。 從而選取傾斜輸送帶電動機型號。

（1）限制輸送帶下垂度的最小張力：

承載分支F ≥

（2）輸送帶工作時不打滑需保持的最小張力：

F ≥F

三、結語

固體發酵工藝是適合甜高粱自身特性的一種發酵工藝，本文基于固態發酵的理論，根據實際工程的需要，通過設計計算，確定了輸送帶的基本尺寸，進行輸送帶機構及部件的選取，發酵裝置外形的設計以及鋼架結構的校核，最終設計出臥式固態連續發酵裝置，該裝置可有效地解決傳統發酵裝置中存在的生產不連續的問題，有利于生產的機械自動化和連續化。

參考文獻：

[1] 劉榮厚，李金霞，沈飛，等.甜高粱莖稈汁液固定化酵母酒精發酵的研究[J]. 農業工程學報，2005，21 （9）：137-140.

[2]《運輸機械設計選用手冊》編輯委員會.運輸機械設計選用手冊[M].北京：化學工業出版社，1999.1.endprint