[发明专利]操控非木本植物材料的设备、系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及非木本植物材料的处理，并且更具体地，涉及用于将此类植物材料进料到处理容器的进料设备、包括该进料设备的用于处理非木本植物材料的系统以及用于操控非木本植物材料的方法。

背景技术

将要处理的材料进料到处理容器中可以以多种方式实现，并且取决于多种因素，例如，待进料的材料的特性和除实际进料材料之外的对材料的可能期要的动作。料塞螺旋进料器(plug screw feeder)是一种常用类型的进料器，其中，旋转螺旋将材料向前运送。在将材料进料到处理容器的同时，螺旋和相关联的螺旋管或壳体也起到体积压缩的作用。此类料塞螺旋进料器非常常见地用于将木材片进料到蒸炼器或浸渍器。一般，此类料塞螺旋进料器也包括位于进料器端部的料塞管，该料塞管具有基本恒定的内径。发生在料塞螺旋进料器的一部分中的压缩基本上是轴向的。

此类料塞螺旋进料器的众所周知的问题是经常不能实现料塞螺旋进料器中对材料的理论上可能的压缩。此类问题的一种解决方案可以是“强制进料”料塞螺旋，即，确保材料进料到料塞螺旋，使得螺旋壳体中的有效容积的主体部分被合适地充满，并因此可被压缩。

美国专利第5,320,034号中公开了使用强制进料原理的现有技术螺旋进料器装置。该已知的装置用以增加木材片的纤维错位，改善了纤维材料的后续浸渍。通过借助强制进料螺旋将材料强制送进压缩装置(料塞螺旋进料器)的入口段，在料塞螺旋的入口中填装密度(即，填充程度)将增加并且是均匀的。换句话说，确保了在入口段处的料塞螺旋进料器的容积充满木材片。

然而，当处理其它类型的材料时，还可能实施不同的考虑。已发现，美国专利第5,320,034号中公开的螺旋进料器装置在不经修改的情况下不适用于进料非木本植物材料，此类材料的体积密度远低于木材片。

近来，使用非木本植物已变得越来越重要。在某些情况下，该材料用作产生热的燃料。该材料也可以作为原材料取代木材来生产用于制纸目的的纸浆等。在许多这样的工艺中，非木本材料在加压反应器中进行处理，对进料设备有特殊要求。

因此，需要适用于进料大量非木本植物材料的改进的进料设备，并因此需要包括此种进料设备的用于处理此种材料的系统，以及用于进料非木本植物材料的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种适于操控大量非木本植物材料的进料设备。另一目的是提供一种进料设备，其中材料流的回流风险等被最小化。又一目的是提供一种进料设备，通过该进料设备能够在保持运行条件的情形下抵抗更高的压力以进料非木本植物材料。

另一目的是提供一种用于处理非木本植物材料的系统，其中材料流的回流风险等被最小化。又一目的是对于进料设备中给定尺寸的料塞螺旋增加处理系统的能力。再一目的是提供一种用于非木本植物材料的处理系统，其中如果在将非木本植物材料引入到进料设备之前施加液体以浸渍非木本植物材料，则该液体被均匀分布。又一目的是提供一种用于将非木本植物材料进料到处理容器的方法。

根据所附权利要求，已实现了这些和其它目的。

为本公开的目的，术语“非木本植物材料”包含诸如稻草、甘蔗渣和小麦(糠和谷材料)的草本植物。该术语也包含腐叶材料和空果串。简而言之，术语“非木本植物材料”用于包含未定义为木材的材料的所有类型的植物/植物部分。

本发明基于这样的认识，即适用于进料大体积非木本植物材料的进料设备可以通过包括强制进料螺旋的设备实现，该强制进料螺旋将材料进料到料塞螺旋进料器，其中强制进料螺旋和料塞螺旋之间的距离被调适成适合于这样的材料。通过根据由为强制进料螺旋进料的进料装置设定的生产流调整料塞螺旋的旋转速度，该材料的体积密度可以增大。可以将强制进料螺旋的旋转速度设定成这样的值，即该值确保强制进料螺旋不会过度充满，即，不超过强制进料螺旋的最大填充度。优选地，强制进料螺旋的旋转速度设定成超速运行，即导致相对低的填充度。然而，所有进入强制进料螺旋的材料都(强制)进入到料塞螺旋中。