本發(fā)明涉及秸稈利用領(lǐng)域，尤其涉及一種利用秸稈生產(chǎn)乙醇的全流程加工系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

我國是一個(gè)能源嚴(yán)重缺乏但其需求量巨大的國家，目前使用的能源物質(zhì)主要是石油、煤炭、天然氣等。這些化石能源不僅儲(chǔ)藏量有限，而且其大量使用也帶來了嚴(yán)重的環(huán)境問題。發(fā)展清潔可再生能源刻不容緩。生物質(zhì)能源是一種豐富的可再生能源，如果能得到合理利用，將可以大大減少對(duì)化石能源的過分依賴，在構(gòu)建我國未來能源安全新系統(tǒng)中具有舉足輕重的地位。

農(nóng)作物秸稈是生物質(zhì)能源的重要組成部分，其蘊(yùn)含著巨大的能量。我國的農(nóng)作物秸稈資源十分豐富，秸稈總產(chǎn)量達(dá)7億多噸。但因其分布地域廣，存在收獲的季節(jié)性和差異性，且缺乏收集貯運(yùn)技術(shù)和相配套的裝備，因此大量秸稈得不到合理收集和利用而被大量焚燒，隨之產(chǎn)生的污染問題已成為社會(huì)一大公害。秸稈原料中的天然纖維素和半纖維素均為多糖，經(jīng)水解發(fā)酵可轉(zhuǎn)化為乙醇、有機(jī)酸和其它可替代化石能源產(chǎn)品的化合物，因此對(duì)其進(jìn)行合理的收集利用已成為當(dāng)今研究的熱點(diǎn)之一。

為了使秸稈原料適用于燃料乙醇的生產(chǎn)，傳統(tǒng)的處理方式是將秸稈經(jīng)機(jī)械粉碎或研磨成小顆粒的秸稈粉，其優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單易行，容易實(shí)施，但機(jī)械粉碎能耗大、對(duì)物料的脆性和水分含量有較高的要求，粉碎粒度也受到限制，從而導(dǎo)致生產(chǎn)成本難以控制，因此需要先進(jìn)行改性預(yù)處理以改變其理化性狀。研究人員在收集、處理、成本、能耗以及對(duì)環(huán)境影響的技術(shù)瓶頸方面對(duì)農(nóng)作物秸稈進(jìn)行了深入的研究，發(fā)現(xiàn)對(duì)秸稈原料進(jìn)行預(yù)處理后可以很好地解決成本和能耗的問題，從而實(shí)現(xiàn)達(dá)到秸稈的高效利用。由此可見，秸稈的預(yù)處理方法是突破目前秸稈高效利用的關(guān)鍵之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明目的在于提供一種利用秸稈生產(chǎn)乙醇的全流程加工系統(tǒng)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種利用秸稈生產(chǎn)乙醇的全流程加工系統(tǒng)，包括成型系統(tǒng)、60Co-γ輻照系統(tǒng)、秸稈粉碎系統(tǒng)、電子束輻照系統(tǒng)、酶解發(fā)酵系統(tǒng)、乙醇精餾系統(tǒng)和分子篩吸附系統(tǒng)，所述成型系統(tǒng)的輸出端連接所述60Co-γ輻照系統(tǒng)的輸入端，所述60Co-γ輻照系統(tǒng)的輸出端連接所述秸稈粉碎系統(tǒng)的輸入端，所述秸稈粉碎系統(tǒng)的輸出端連接所述電子束輻照系統(tǒng)的輸入端，所述電子束輻照系統(tǒng)的輸出端連接所述酶解發(fā)酵系統(tǒng)的輸入端，所述酶解發(fā)酵系統(tǒng)的輸出端連接所述乙醇精餾系統(tǒng)的輸入端，所述乙醇精餾系統(tǒng)的輸出端連接所述分子篩吸附系統(tǒng)的輸入端，該系統(tǒng)能夠簡(jiǎn)單高效地實(shí)現(xiàn)秸稈到高純度無水乙醇的全流程工藝。

進(jìn)一步的，所述秸稈成型處理系統(tǒng)包括輸送裝置、剪切裝置、成型裝置和裝料箱；所述輸送裝置包括一級(jí)輸送機(jī)構(gòu)、輥輪機(jī)構(gòu)、二級(jí)輸送機(jī)構(gòu)以及三級(jí)輸送機(jī)構(gòu)，所述一級(jí)輸送機(jī)構(gòu)的輸出端與所述輥輪機(jī)構(gòu)的輸入端連接，所述輥輪機(jī)構(gòu)的輸出端與所述二級(jí)輸送機(jī)構(gòu)的輸入端連接，所述二級(jí)輸送機(jī)構(gòu)的輸出端與所述成型裝置的進(jìn)料口連接，所述剪切裝置位于所述二級(jí)輸送機(jī)構(gòu)的上方，所述成型裝置的出料口位于所述三級(jí)輸送機(jī)構(gòu)的上方，所述裝料箱位于所述三級(jí)傳輸機(jī)構(gòu)上并能隨其輸送而經(jīng)過所述成型裝置的出料口的下方，該系統(tǒng)能夠簡(jiǎn)單地將秸稈原料壓縮成穩(wěn)定不變形的秸稈塊。

進(jìn)一步的，所述一級(jí)輸送機(jī)構(gòu)、二級(jí)輸送機(jī)構(gòu)、三級(jí)輸送機(jī)構(gòu)均為傳送帶輸送機(jī)構(gòu)，所述輸送裝置還包括一平料輔助帶，所述平料輔助帶設(shè)置于二級(jí)輸送帶上方，位于所述輥輪機(jī)構(gòu)和所述剪切裝置之間且靠近所述輥輪機(jī)構(gòu)，整個(gè)輸送帶配合平料輔助帶能夠起到防止秸稈端部翹起、調(diào)整并提高平整度和引導(dǎo)秸稈的作用，有利于后續(xù)剪切裝置的剪切作業(yè)。

進(jìn)一步的，所述剪切裝置包括剪切機(jī)構(gòu)和剪切輔助機(jī)構(gòu)，所述剪切機(jī)構(gòu)包括切刀、連桿機(jī)構(gòu)、電機(jī)和導(dǎo)軌，所述電機(jī)通過所述連桿機(jī)構(gòu)與所述切刀實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳輸，將其旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為切刀的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所述導(dǎo)軌限制所述切刀的運(yùn)動(dòng)軌跡，所述切刀上設(shè)置有導(dǎo)向槽，所述導(dǎo)軌上設(shè)置有與所述導(dǎo)向槽匹配的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)沿所述導(dǎo)向槽運(yùn)動(dòng)；所述剪切輔助機(jī)構(gòu)位于所述剪切機(jī)構(gòu)兩側(cè)，所述剪切輔助機(jī)構(gòu)包括一凸輪機(jī)構(gòu)，該凸輪機(jī)構(gòu)包括凸輪、滾子推桿、復(fù)位彈簧、彈簧固定套板、彈簧固定圓板和壓料部件，所述彈簧固定圓板固定套接在所述滾子推桿的上端，所述滾子推桿活動(dòng)套接在彈簧固定套板上，所述復(fù)位彈簧套接在所述推桿上并通過所述彈簧固定套板和彈簧固定圓板限位，所述彈簧固定套板與機(jī)架連接，所述凸輪與所述滾子推桿接觸，并結(jié)合所述復(fù)位彈簧將其旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為所述滾子推桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所述滾子推桿的下端連接有所述壓料部件，所述壓料部件為半月牙形，采用該種機(jī)構(gòu)不僅在剪切時(shí)能保證較大的剪切力，同時(shí)在回程時(shí)能快速返回，同時(shí)采用該剪切輔助機(jī)構(gòu)可以防止剪切機(jī)構(gòu)在向下運(yùn)動(dòng)剪切秸稈時(shí)，秸稈兩端上翹，破壞傳送帶上的其它平整好的秸稈，同時(shí)，能夠防止切刀向上運(yùn)動(dòng)的過程中帶起粘結(jié)的秸稈切斷端部。

進(jìn)一步的，所述成型裝置包括擠壓活塞和成型缸體，所述擠壓活塞沿成型缸體上下運(yùn)動(dòng)，所述成型缸體側(cè)面設(shè)置有一進(jìn)料口，底端設(shè)置有導(dǎo)向槽，其內(nèi)活動(dòng)插接有一落料板，所述落料板通過往復(fù)運(yùn)動(dòng)完成所述成型缸體底面出料口的打開和關(guān)閉動(dòng)作，所述裝料箱底部設(shè)置有緩沖彈簧，該裝置完成了秸稈的入料、成型和出料的全自動(dòng)過程。

進(jìn)一步的，所述60Co-γ輻照系統(tǒng)的輸入端與所述三級(jí)輸送機(jī)構(gòu)的輸出端連接；所述60Co-γ輻照系統(tǒng)包括輻照室，所述輻照室內(nèi)設(shè)置有多塊輻照源板，裝有秸稈塊的所述裝料箱依次迂回曲折經(jīng)過多塊所述輻照源板。

進(jìn)一步的，所述輻照源板為4塊，呈兩兩平行、兩兩共面的方式設(shè)置在所述輻照室內(nèi)，依次形成第一輻照區(qū)、第二輻照區(qū)、第三輻照區(qū)，第二輻照區(qū)位于兩組共面的輻照源板中間,所述第一輻照區(qū)和第二輻照區(qū)位于所述第二輻照區(qū)的兩側(cè)，所述裝料箱呈“S”形迂回曲折依次通過第一輻照區(qū)、第二輻照區(qū)、第三輻照區(qū)，通過“弱-強(qiáng)-弱”的輻照模式，顯著提高了秸稈的纖維素結(jié)構(gòu)的破壞程度以及破壞后的穩(wěn)定程度。

進(jìn)一步的，所述秸稈粉碎系統(tǒng)和電子束輻照系統(tǒng)依次連接，所述秸稈粉碎系統(tǒng)輸入端與所述60Co-γ輻照系統(tǒng)的輸出端連接，所述電子束輻照系統(tǒng)與所述秸稈粉碎系統(tǒng)的輸出端連接；所述電子束輻照系統(tǒng)包括“回”形迷宮通道，所述迷宮通道包括多個(gè)拐角，對(duì)秸稈顆粒進(jìn)行輻照，更進(jìn)一步提高了秸稈的纖維素結(jié)構(gòu)的破壞程度，增加了秸稈顆粒內(nèi)的還原糖。

進(jìn)一步的，所述酶解發(fā)酵系統(tǒng)與所述電子束輻照系統(tǒng)的輸出端連接；包括酶解裝置和發(fā)酵裝置，所述酶解裝置和所述發(fā)酵裝置之間設(shè)置有第一核孔膜裝置，所述發(fā)酵裝置包括發(fā)酵室和乙醇收集室，所述發(fā)酵室和所述乙醇收集室之間設(shè)置有第二核孔膜裝置，所述酶解裝置包括自上向下依次連接的粗糖化室、細(xì)糖化室和酶回收室，所述粗糖化室和所述細(xì)糖化室之間設(shè)置有篩網(wǎng)，所述酶回收室和所述細(xì)糖化室之間設(shè)置有第三核孔膜裝置，所述酶回收室能將其內(nèi)酶液輸送至所述粗糖化室，使用該種系統(tǒng)能夠效率更高地得到純度更高的乙醇初產(chǎn)物。

進(jìn)一步的，所述乙醇精餾系統(tǒng)包括蒸餾罐和蒸汽發(fā)生裝置，所述蒸餾罐接收所述乙醇收集室輸出的乙醇初產(chǎn)物，所述蒸汽發(fā)生裝置包括輸送端和回收端，所述輸送端與所述蒸餾罐的側(cè)壁連接，所述回收端與所述蒸餾罐的底部連接，所述蒸餾罐的頂部與所述分子篩吸附系統(tǒng)連接，所述分子篩吸附系統(tǒng)包括依次連接的過熱器、分子篩、冷凝器和成品酒精罐，所述分子篩為相互并聯(lián)的兩個(gè)，通過乙醇精餾系統(tǒng)和分子篩的相互配合，能夠得到持續(xù)高效的得到99.5％Vol以上的高純度的無水乙醇。

本發(fā)明具有以下有益效果：

1.本發(fā)明將⁶⁰Co-γ輻照與電子束輻照相結(jié)合，不僅可以提高原料的處理量，還可以縮短處理時(shí)間，提高處理效率；

2.本發(fā)明中采用γ射線進(jìn)行一次輻照處理的秸稈原料，能使其組織結(jié)構(gòu)快速被破壞而提高秸稈的脆性使之易于粉碎，減少機(jī)械粉碎的能耗；

3.⁶⁰Co-γ輻照室源板以及材料輻照過程路徑迂回次數(shù)均得到了增加，相應(yīng)地，輻照強(qiáng)度和效率也都得到了提高；

4.電子束輻照系統(tǒng)由于迷道拐角次數(shù)較多，出口處劑量率較低，輻射屏蔽既經(jīng)濟(jì)又有效；

5.酶解發(fā)酵系統(tǒng)采用生物轉(zhuǎn)化制備乙醇的分散、耦合、并行系統(tǒng)，解除了酶解、發(fā)酵過程產(chǎn)物的反饋抑制，同時(shí)，酶解和發(fā)酵均在最適條件下進(jìn)行，提高了酶解糖得率、發(fā)酵乙醇得率；

6.本發(fā)明充分利用了現(xiàn)有廢棄的秸稈資源，為秸稈資源的增值再利用提供了新的途徑，同時(shí)減輕了農(nóng)業(yè)面源污染和因焚燒造成的環(huán)境污染；

7.本發(fā)明中利用成型系統(tǒng)將秸稈打捆成型，實(shí)現(xiàn)秸稈的快速、規(guī)則打包；并將打包好的秸稈塊體裝入輻照箱中，每箱裝入上下兩塊秸稈塊體，輻照一圈后進(jìn)行上下?lián)Q層，以減少輻照不均勻度。

下面將參照附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

附圖說明

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1是本發(fā)明實(shí)施例公開的乙醇生產(chǎn)綜合系統(tǒng)示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例公開的成型系統(tǒng)示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例公開的剪切輔助機(jī)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例公開的剪切機(jī)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例公開的成型裝置示意圖；

圖6是本發(fā)明實(shí)施例公開的⁶⁰Co-γ輻照系統(tǒng)示意圖；

圖7是本發(fā)明實(shí)施例公開的秸稈粉碎系統(tǒng)示意圖；

圖8是本發(fā)明實(shí)施例公開的電子束輻照系統(tǒng)示意圖；

圖9是本發(fā)明實(shí)施例公開的秸稈酶解發(fā)酵系統(tǒng)示意圖；

圖10是本發(fā)明實(shí)施例公開的乙醇精餾系統(tǒng)、分子篩吸附系統(tǒng)示意圖。

圖例說明：

1、成型系統(tǒng)；11、剪切裝置；111、剪切輔助機(jī)構(gòu)；1111、壓料部件；1112、彈簧固定套板；1113、復(fù)位彈簧；1114、彈簧固定圓板；1115、滾子推桿；1116、凸輪；112、剪切機(jī)構(gòu)；1121、電機(jī)；1122、切刀；1123、導(dǎo)軌；1124、連桿機(jī)構(gòu)；12、成型裝置；121、擠壓活塞；122、成型缸體；1221、落料板；1222、進(jìn)料口；1223、導(dǎo)向槽；13、裝料箱；14、輸送裝置；140、一級(jí)輸送機(jī)構(gòu)；141、平料輔助帶；142、三級(jí)輸送機(jī)構(gòu)；143、二級(jí)輸送機(jī)構(gòu)；144、輥輪機(jī)構(gòu)；

2、⁶⁰Co-γ輻照系統(tǒng)；21、輻照室；22、輻照源板；231、第一輻照區(qū)；232、第二輻照區(qū)；233、第三輻照區(qū)；

3、秸稈粉碎系統(tǒng)；31、粉碎機(jī)；32、吸料風(fēng)機(jī)；33、旋風(fēng)分離器；

4、電子束輻照系統(tǒng)；41、電子束輻照室；42、電子束發(fā)生器；43、輻照通道；

5、酶解發(fā)酵系統(tǒng)；51、酶解裝置；511、粗糖化室；512、細(xì)糖化室；513、酶回收室；514、篩網(wǎng)；515、第三核孔膜裝置；52、發(fā)酵裝置；521、發(fā)酵室；522、乙醇收集室；523、第二核孔膜裝置；53、第一核孔膜裝置；

6、乙醇精餾系統(tǒng)；61、蒸餾罐；611、精餾段；612、提餾段；62、蒸汽發(fā)生裝置；

7、分子篩吸附系統(tǒng)；71、過熱器；72、分子篩；73、冷凝器；74、成品酒精罐。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。

本發(fā)明實(shí)施例公開了一種乙醇生產(chǎn)綜合系統(tǒng)，如圖1至圖10所示。該綜合系統(tǒng)包括成型系統(tǒng)1、⁶⁰Co-γ輻照系統(tǒng)2、秸稈粉碎系統(tǒng)3、電子束輻照系統(tǒng)4、酶解發(fā)酵系統(tǒng)5、乙醇精餾系統(tǒng)6和分子篩吸附系統(tǒng)7，成型系統(tǒng)1的輸出端連接⁶⁰Co-γ輻照系統(tǒng)2的輸入端，⁶⁰Co-γ輻照系統(tǒng)2的輸出端連接秸稈粉碎系統(tǒng)3的輸入端，秸稈粉碎系統(tǒng)3的輸出端連接電子束輻照系統(tǒng)4的輸入端，電子束輻照系統(tǒng)4的輸出端連接酶解發(fā)酵系統(tǒng)5的輸入端，酶解發(fā)酵系統(tǒng)5的輸出端連接乙醇精餾系統(tǒng)6的輸入端，乙醇精餾系統(tǒng)6的輸出端連接分子篩吸附系統(tǒng)7的輸入端。而各系統(tǒng)之間優(yōu)選采用自動(dòng)化傳送帶連接，以實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)整體的自動(dòng)控制，減少人工操作，其連接先后關(guān)系如圖1所示。其中：

本實(shí)施例中的成型系統(tǒng)1包括輸送裝置14、剪切裝置11、成型裝置12和裝料箱13；成型系統(tǒng)1的主要功能是利用輸送裝置14自動(dòng)地將秸稈原料通過剪切裝置11剪切成小段后輸送入成型裝置12，在成型裝置12中擠壓成型為秸稈塊后將秸稈塊自動(dòng)裝入裝料箱13當(dāng)中。輸送裝置14包括一級(jí)輸送機(jī)構(gòu)140、輥輪機(jī)構(gòu)144、二級(jí)輸送機(jī)構(gòu)143以及三級(jí)輸送機(jī)構(gòu)142，上述的輸送機(jī)構(gòu)可以采用多種自動(dòng)輸送方式，在本實(shí)施例中，優(yōu)選的，一級(jí)輸送機(jī)構(gòu)140、二級(jí)輸送機(jī)構(gòu)143、三級(jí)輸送機(jī)構(gòu)142均為傳送帶輸送機(jī)構(gòu)。

其中，一級(jí)輸送機(jī)構(gòu)140的輸出端與輥輪機(jī)構(gòu)144的輸入端連接，輥輪機(jī)構(gòu)144的輸出端與二級(jí)輸送機(jī)構(gòu)143的輸入端連接，二級(jí)輸送機(jī)構(gòu)143的輸出端與成型裝置12的進(jìn)料口1222連接，剪切裝置11位于二級(jí)輸送機(jī)構(gòu)143的上方，成型裝置12的出料口位于三級(jí)輸送機(jī)構(gòu)142的上方，裝料箱13位于三級(jí)輸送機(jī)構(gòu)142上并能隨其輸送而經(jīng)過成型裝置12的出料口的下方。此外，在輥輪機(jī)構(gòu)144的出口端，還設(shè)置有一平料輔助帶141，平料輔助帶設(shè)置于二級(jí)輸送機(jī)構(gòu)143的上方，且位于輥輪機(jī)構(gòu)144和剪切裝置11之間，當(dāng)經(jīng)過輥輪機(jī)構(gòu)144初步壓實(shí)的秸稈原料從其輸出端進(jìn)入二級(jí)輸送機(jī)構(gòu)143時(shí)，平料輔助帶141能夠起到防止秸稈端部翹起、調(diào)整并提高平整度和引導(dǎo)秸稈的作用，有利于后續(xù)剪切裝置11的剪切作業(yè)。而剪切裝置11包括剪切輔助機(jī)構(gòu)111和剪切機(jī)構(gòu)112，其中剪切機(jī)構(gòu)112是基于曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的原理，該機(jī)構(gòu)的切削執(zhí)行端在行程末端能達(dá)到切削力的最大，同時(shí)速度最低，有利于切削秸稈時(shí)防止切刀過大沖擊導(dǎo)致原料碎屑飛濺。如圖3和圖4所示，剪切機(jī)構(gòu)112包括切刀1122、連桿機(jī)構(gòu)1124、電機(jī)1121和導(dǎo)軌1123，電機(jī)1121通過連桿機(jī)構(gòu)1124與切刀1122連接，將其旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為切刀1122的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)以完成對(duì)秸稈的切斷，導(dǎo)軌1123限制切刀1122的運(yùn)動(dòng)軌跡，切刀1122上設(shè)置有導(dǎo)向槽，導(dǎo)軌1123上設(shè)置有與導(dǎo)向槽匹配的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)沿導(dǎo)向槽運(yùn)動(dòng)。為了防止剪切機(jī)構(gòu)112在向下運(yùn)動(dòng)剪切秸稈時(shí)，秸稈兩端上翹，破壞傳送帶上的其它平整好的秸稈，同時(shí)，為了防止切刀1122向上運(yùn)動(dòng)的過程中帶起粘結(jié)的秸稈切斷端部，該剪切裝置11還設(shè)置有一剪切輔助機(jī)構(gòu)111，如圖3所示，剪切輔助機(jī)構(gòu)111設(shè)置于剪切機(jī)構(gòu)112兩側(cè)，剪切輔助機(jī)構(gòu)111主要由一凸輪機(jī)構(gòu)組成，包括凸輪1116、滾子推桿1115、復(fù)位彈簧1113、彈簧固定套板1112、彈簧固定圓板1114和壓料部件1111，彈簧固定圓板1114固定套接在滾子推桿1115的上端，滾子推桿1115活動(dòng)套接在彈簧固定套板1112上，復(fù)位彈簧1113套接在滾子推桿1115上并通過彈簧固定套板1112和彈簧固定圓板1114限位，彈簧固定套板1112與機(jī)架連接，滾子推桿1115的下端連接有壓料部件1111，凸輪1116與滾子推桿1115始終保持接觸，并結(jié)合復(fù)位彈簧1113將其旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為滾子推桿1115的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在本實(shí)施例中，壓料部件1111為開口朝向傳送帶的半月牙形狀，該形狀結(jié)構(gòu)更有利于壓緊秸稈。進(jìn)一步，本實(shí)施例的成型裝置12包括擠壓活塞121和成型缸體122，其主要作用是將被切斷的秸稈擠壓成預(yù)定形狀，擠壓活塞121沿成型缸體122上下運(yùn)動(dòng)，其中，在本實(shí)施例中，擠壓活塞121的上下運(yùn)動(dòng)采用液壓裝置驅(qū)動(dòng)，其可以產(chǎn)生較大的擠壓力，更有利于與秸稈的變形成塊。成型缸體122側(cè)面設(shè)置有一進(jìn)料口1222，二級(jí)輸送機(jī)構(gòu)143的輸送帶將切斷的秸稈從該進(jìn)料口1222送入，成型缸體122上下面開口，底端設(shè)置有導(dǎo)向槽1223，其內(nèi)活動(dòng)插接有一落料板1221，落料板1221通過連接一齒輪齒條機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)其往復(fù)運(yùn)動(dòng)完成成型缸體122底面的打開和關(guān)閉動(dòng)作，成型的秸稈即可落入裝料箱13，為了緩沖秸稈塊落入裝料箱13時(shí)的沖擊力，裝料箱13底部設(shè)置有緩沖彈簧。

成型系統(tǒng)1的工作過程為：首先將秸稈原料放置于一級(jí)輸送機(jī)構(gòu)140上，經(jīng)其傳送至輥輪機(jī)構(gòu)144，經(jīng)過輥輪機(jī)構(gòu)144的壓實(shí)后，進(jìn)入二級(jí)輸送機(jī)構(gòu)143，并且通過平料輔助帶141的調(diào)整后通過剪切裝置11的下方，此時(shí)，剪切機(jī)構(gòu)112兩端的剪切輔助機(jī)構(gòu)111先向下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)其壓料部件1111壓好固定秸稈后，切刀1122向下運(yùn)動(dòng)切斷秸稈，即將秸稈切斷為預(yù)設(shè)的長(zhǎng)度，然后切刀1122回退向上運(yùn)動(dòng)離開秸稈，剪切輔助機(jī)構(gòu)111然后向上運(yùn)動(dòng)。二級(jí)輸送機(jī)構(gòu)143將切斷后的秸稈從成型裝置12的進(jìn)料口1222輸入，待其檢測(cè)到預(yù)設(shè)重量或者體積后擠壓活塞121向下運(yùn)動(dòng)將秸稈擠壓成塊，靜止數(shù)秒使秸稈成型緊固，防止或者減少彈性回變。此時(shí)，裝料箱13按照預(yù)定的程序恰好經(jīng)過并停留在成型缸體122底部開口的下端，此時(shí)，齒輪齒條機(jī)構(gòu)拉出落料板1221，打開成型缸體122底部開口，成型后的秸稈塊即落入裝料箱13中，并隨三級(jí)輸送機(jī)構(gòu)142的傳送帶輸送至⁶⁰Co-γ輻照系統(tǒng)的入口處。

本實(shí)施例中的⁶⁰Co-γ輻照系統(tǒng)2包括輻照室21、輻照源板22，輻照室21整體為水泥澆筑，防止輻射能量外泄，其中輻照室為迷道式迂回曲折設(shè)計(jì)，防止在裝料箱13進(jìn)入和輸出時(shí)，從輻照室21內(nèi)部外泄輻射能量，多塊輻照源板22設(shè)置在輻照室21的內(nèi)部，為了充分輻照裝料箱13的秸稈，本實(shí)施例中，輻照源板22的數(shù)量為4塊，呈兩兩平行、兩兩共面的方式設(shè)置在輻照室21內(nèi)，從而形成第一輻照區(qū)231、第二輻照區(qū)232、第三輻照區(qū)233，第二輻照區(qū)232位于兩組輻照源板22中間，裝料箱13呈“S”形迂回曲折經(jīng)過第一輻照區(qū)231、第二輻照區(qū)232、第三輻照區(qū)233，經(jīng)過第一輻照區(qū)231時(shí)，由于位于輻照源板22的邊緣部，輻照強(qiáng)度較小，秸稈內(nèi)部結(jié)構(gòu)開始初步破壞，進(jìn)而進(jìn)入第二輻照區(qū)232，由于位于兩排輻照源板22中央，輻照強(qiáng)度大，秸稈內(nèi)部結(jié)構(gòu)開始劇烈破壞，當(dāng)經(jīng)過第三輻照區(qū)233時(shí)，破壞的結(jié)構(gòu)得以保持，抑制了反彈，通過“弱-強(qiáng)-弱”的輻照模式，顯著提高了秸稈的破壞程度以及穩(wěn)定程度，而采用“S”形路線，每個(gè)裝料箱13可以往復(fù)10次以上的經(jīng)過輻照源板22，從而使預(yù)處理更加充分。

本實(shí)施例的秸稈粉碎系統(tǒng)3包括依次連接的粉碎機(jī)31、吸料風(fēng)機(jī)32和旋風(fēng)分離器33，經(jīng)輻照處理后的秸稈塊經(jīng)輸送進(jìn)入粉碎機(jī)31進(jìn)行粉碎形成秸稈粉末，經(jīng)過粉碎后的秸稈粉末包括粉塵和秸稈顆粒，其中秸稈顆粒才是下一步工序所需要的原料，為此秸稈粉末需要進(jìn)行分離，在本實(shí)施例中，在粉碎機(jī)31的出料口接入一個(gè)吸料風(fēng)機(jī)32，通過其抽吸產(chǎn)生負(fù)壓，將秸稈粉末輸送至旋風(fēng)分離器33，旋風(fēng)分離器33分離得到秸稈顆粒并輸送至電子束輻照系統(tǒng)4。

本實(shí)施例的電子束輻照系統(tǒng)4包括電子束輻照室41和電子束發(fā)生器42，電子束輻照室41整體由水泥澆筑，其內(nèi)設(shè)有迷道式輻照通道43，自動(dòng)傳送帶將秸稈顆粒自動(dòng)送入并送出，秸稈顆粒依次通過電子束發(fā)生器42的掃描盒接收進(jìn)一步的輻照處理。其中，在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，在秸稈顆粒的輻照通道43中，每增加一個(gè)拐角，即增加一次散射，出口處的輻射劑量率就會(huì)下降一個(gè)量級(jí)以上。因此，將輻照通道43設(shè)計(jì)為多拐角的迷宮通道，這樣的輻照室布局基本沒有增加額外成本，同時(shí)能夠保證工作人員以及公眾人身安全，在本實(shí)施例中，輻照通道43設(shè)計(jì)為“回”形迷宮通道，該迷宮通道包括6個(gè)拐角，經(jīng)過該6個(gè)拐角后，出口處的輻射劑量率即可以達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)。

經(jīng)過輻照的秸稈顆粒進(jìn)入下一道工序的酶解發(fā)酵系統(tǒng)5內(nèi)。目前核孔膜技術(shù)由于核孔膜的濾孔孔徑均一，而且濾膜本身是電介質(zhì)薄膜，不存在濾膜本身對(duì)濾液的污染，是精密過濾和篩分粒子的理想工具，尤其在除去懸浮固體顆粒、脂肪、大分子蛋白質(zhì)具有優(yōu)異的效果。因此，在本實(shí)施例中，酶解發(fā)酵系統(tǒng)5包括連接的酶解裝置51和發(fā)酵裝置52，酶解裝置51和發(fā)酵裝置52之間設(shè)置有第一核孔膜裝置53，其孔徑大小只允許經(jīng)過酶解后產(chǎn)生的可溶性糖通過，同時(shí)進(jìn)一部削弱了可溶性糖由于濃度的增大對(duì)酶的抑制作用。發(fā)酵裝置52包括發(fā)酵室521和乙醇收集室522，乙醇收集室522與乙醇精餾系統(tǒng)6連接，發(fā)酵室521和乙醇收集室522之間設(shè)置有第二核孔膜裝置523，其孔徑大小只允許酵母細(xì)胞和發(fā)酵后產(chǎn)生的乙醇分子能通過，同時(shí)也削弱了發(fā)酵室521內(nèi)由于乙醇濃度增加而對(duì)酵母細(xì)胞的抑制作用。酶解裝置51包括自上向下依次連接的粗糖化室511、細(xì)糖化室512和酶回收室513，粗糖化室511和細(xì)糖化室512之間設(shè)置有篩網(wǎng)514，該篩網(wǎng)514將需要溶解的秸稈顆粒以及不能溶解的雜質(zhì)與酶解的主要發(fā)生場(chǎng)所細(xì)糖化室512隔離，以便于進(jìn)一步酶解以及防止堵塞第一核孔膜裝置53，酶回收室513和細(xì)糖化室512之間設(shè)置有第三核孔膜裝置515，第三核孔膜裝置515的核孔膜孔徑大小只允許細(xì)糖化室512中的酶通過，進(jìn)一步將酶回收室513內(nèi)的酶溶液泵回至粗糖化室511，實(shí)現(xiàn)酶的循環(huán)利用。

由于酶解發(fā)酵系統(tǒng)5的乙醇收集室522中的乙醇溶液乙醇濃度較低，同時(shí)還含有其它成分，需要進(jìn)一步提純，為此將其泵入本實(shí)施例中的乙醇精餾系統(tǒng)6，其包括蒸餾罐61和蒸汽發(fā)生裝置62，蒸餾罐61接收乙醇收集室522輸送的乙醇初產(chǎn)物，包括上部的精餾段611和下部的提餾段612，乙醇初產(chǎn)物從精餾段611和提餾段612之間進(jìn)入蒸餾罐61內(nèi)部，蒸汽發(fā)生裝置62的輸送端與蒸餾罐的側(cè)壁連接，其回收端與蒸餾罐61的底部連接，蒸汽發(fā)生裝置62將從蒸餾罐61底部流回的乙醇初產(chǎn)物加熱沸騰產(chǎn)生高溫乙醇蒸汽再送入蒸餾罐實(shí)現(xiàn)蒸餾。蒸餾罐61的頂部與分子篩吸附系統(tǒng)7連接。

為了進(jìn)一步去除乙醇中的水分子而得到無水乙醇，在上述乙醇精餾系統(tǒng)6的輸出端連接一本實(shí)施例中的分子篩吸附系統(tǒng)7，其包括通過管道和閥門依次連接的過熱器71、分子篩72、冷凝器73和成品酒精罐74，分子篩72包括分子篩A塔和分子篩B塔，一用一備。過熱器71連接蒸餾罐61，從蒸餾罐61出來的乙醇蒸汽在過熱器71加熱成高溫乙醇蒸汽通過分子篩，乙醇蒸汽中的水分子通過分子篩填料層過程中，因分子篩的微孔對(duì)水分子有很強(qiáng)的親和力，就將水分子吸附在微孔中，吸附以后的乙醇蒸汽經(jīng)過冷凝、冷卻以后得到濃度為99.5％Vol以上的無水乙醇。在吸附過程中，分子篩A塔吸附接近飽和時(shí)，自動(dòng)切換至分子篩B塔進(jìn)料吸附，此時(shí)分子篩A塔轉(zhuǎn)入脫附過程，從而使整個(gè)綜合系統(tǒng)可以不間斷的工作。

整個(gè)乙醇生產(chǎn)綜合系統(tǒng)的工作過程如下：首先，成型系統(tǒng)1將原料擠壓成預(yù)定形狀的秸稈塊，輸出的秸稈塊在⁶⁰Co-γ輻照系統(tǒng)2內(nèi)完成輻照預(yù)處理，經(jīng)⁶⁰Co-γ輻照系統(tǒng)2輻照并輸出的秸稈塊在秸稈粉碎系統(tǒng)3中粉碎成秸稈顆粒，秸稈粉碎系統(tǒng)3輸出的秸稈顆粒在電子束輻照系統(tǒng)4內(nèi)完成第二次輻照處理，經(jīng)過電子束輻照系統(tǒng)4輻照處理的秸稈顆粒在酶解發(fā)酵系統(tǒng)5內(nèi)酶解發(fā)酵生成乙醇初產(chǎn)物，酶解發(fā)酵系統(tǒng)5輸出的乙醇初產(chǎn)物在乙醇精餾系統(tǒng)6中生成乙醇—水蒸汽，最后通過分子篩吸附系統(tǒng)7，其將通過的乙醇精餾系統(tǒng)6輸出的乙醇—蒸汽中的水分吸收，輸出最終產(chǎn)物無水乙醇。

本發(fā)明輻照室⁶⁰Co-γ源板數(shù)目、材料輻照過程路徑迂回次數(shù)均較現(xiàn)有平臺(tái)有所增加，提高了輻照處理的強(qiáng)度和效率；本發(fā)明電子束輻照室迷道拐角較多，而每增加一次拐角，就增加一次電子束反散射，最終出口處劑量率水平顯著降低，而本設(shè)計(jì)基本無額外增加成本，因此是一種既經(jīng)濟(jì)又有效的輻射屏蔽的模型；本發(fā)明酶解發(fā)酵系統(tǒng)采用生物轉(zhuǎn)化制備乙醇的分散、耦合、并行系統(tǒng)，解除了酶解、發(fā)酵過程產(chǎn)物的反饋抑制，同時(shí)，酶解和發(fā)酵均在最適條件下進(jìn)行，提高了酶解糖得率、發(fā)酵乙醇得率。

以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。