CN110144289A - 一种生物质暗光联合连续制氢装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种生物质暗光联合连续制氢装置，包括制氢罐壳体，设于制氢罐壳体内且沿中心线方向延伸的中心管，以及位于制氢罐壳体内且环设于中心管外螺旋管；所述制氢罐壳体一端设有入料口，远离入料口一端设有出料口；所述螺旋管一端与制氢罐壳体的入料口连通，另一端与出料口连通，所述螺旋管内设有若干个透明管，所述透明管一端与中心管连接另一端封闭，其中一部分透明管内设有照明装置，另一部分透明管内设有加热装置；所述光源与加热装置均安装于中心管上。利用所述装置能够达到光暗联合制备氢气，提高了氢气的制备效率。
Description
技术领域
本发明属于生物反应器技术领域，具体涉及一种生物质暗光联合连续制氢装置。
背景技术
人类正面临着巨大的能源与环境双重压力。矿物能源资源在日益耗尽；大量使用矿物能源引起了日益严重的环境问题。所以开发可再生的清洁能源势在必行。在所有的可替代能源中，氢的资源十分丰富。氢能是最环保的能源，清洁无污染，燃烧热值很高，便于储存，是解决目前全球能源紧缺和环境污染问题最为首选的能源。科学界认为，氢能在本世纪能源舞台上将成为举足轻重的能源。
微生物法制氢是在一定条件下，通过微生物将有机质分解制取富含氢的气体，然后通过气体分离得到纯氢。它以其清洁、不需要消耗矿物资源等突出优点，所用原料可以为有机废水、城市垃圾、生物质等工农业废弃物，在常温、常压和接近中性的温和条件下即可进行产氢反应，来源丰富，价格低廉。其生产过程清洁、节能，且不消耗矿物资源。既实现了废弃物资源化利用，降低了环境污染，又提供了清洁的氢能源，缓解了能源危机，因此微生物法制氢技术受到各国科学家的重视，成为最有发展前景的制氢途径之一。
发明内容
本发明为了克服现有技术的不足，提供了一种生物质暗光联合连续制氢装置，。
本发明采用以下技术方案：
一种生物质暗光联合连续制氢装置，包括制氢罐壳体，设于制氢罐壳体内且沿中心线方向延伸的中心管，以及位于制氢罐壳体内且环设于中心管外螺旋管；
所述制氢罐壳体一端设有入料口，远离入料口一端设有出料口；
所述螺旋管一端与制氢罐壳体的入料口连通，另一端与出料口连通，所述螺旋管内设有若干个透明管，所述透明管一端与中心管连接另一端封闭，其中一部分透明管内设有照明装置，另一部分透明管内设有加热装置；
所述光源与加热装置均安装于中心管上。
进一步地，所述制氢罐壳体轴向中心线沿竖直方向延伸，所述入料口位于制氢罐壳体的下部，所述出料口位于制氢罐壳体的上部。
进一步地，制氢罐壳体的入料口连接有入料管道，所述入料管道上设有进料泵，所述入料管进料泵与入料口之间的管道上连接有回流管，所述回流管的一端与出料口联通，回流管上设有循环泵。
进一步地，所述回流管上靠近入料口一端设有排渣管，回流管靠近出料口的一端设有排气管。
进一步地，所述透明管间隔均匀分布与螺旋管内，所述内置加热装置的透明管与内置照明装置的透明管数量比例为1:3。
进一步地，所述照明装置包括设于透明管内的石英光纤内芯，所述石英光纤的电源设于中心管内。
进一步地，所述加热装置包括设于透明管内的加热管，所述加热管的电源设于中心管内。
进一步地，所述制氢罐壳体外设有保温层。
使用所述装置制备氢气的工艺，包括如下步骤：
1）将含有生物质、菌液的物料有入料口泵入；
2）料液在螺旋管内混合产氢后由排气口收集氢气；
3）部分物料由回流管回流至入料口。
本发明有益效果为：
1）本发明所述装置采用内置光源，使料液中光照分布均匀，避免外置光源因料液透光性差而导致光照不足。螺旋管的设计，使料液交替经过光反应区和暗反应区，达到光暗联合发酵制氢的目的。避免使照明装置时开时关，大大简化了操作过程，同时延长了照明装置的使用寿命。
2）本发明所述透明管沿螺旋管均匀布置。料液在流动过程中，经过玻璃管后形成紊流，使料液混合更加均匀，起到自行搅拌的作用，不需要另外安装搅拌装置，节省电能。
3）本发明所述出料口安装回流管，未反应完全的料液通过回流管再次进入装置内再次利用，有利于料液的充分反应。回流管上安装污泥泵，回收光和细菌再利用并排出残渣，减少微生物流出损失。
4）本发明所述排气管用于及时收集排出的氢气，排气管的设置略高于出料口，起到液封的作用，防止气体随着料液从出料口排出，有助于防止反应产生的氢气的流失，从而提高产氢效率。
5）本发明所述的装置能够根据实际情况，可以灵活调整光纤数量，满足不同要求的光暗比例。
附图说明
图1为本发明生物质暗光联合连续制氢装置结构示意图；
图2为本发明生物质暗光联合连续制氢装置俯视图；
图3为图1中所述螺旋管分布结构示意图；
图4为图3中所述A处的局部放大图；
图5是图3中B处放大结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明所述生物质暗光联合连续制氢装置以及实施工艺进行详细的描述。以下实施例中所述生物质、菌液种类并不是本实施例的创新点所在，因此不做赘述。
实施例1
一种生物质暗光联合连续制氢装置，如图1-5所示，包括制氢罐壳体1，设于制氢罐壳体1内且沿中心线方向延伸的中心管2，以及位于制氢罐壳体1内且环设于中心管2外的螺旋管3；本实施例中，所述制氢罐壳体1轴向中心线沿竖直方向延伸。
本实施例中，所述制氢罐壳体1外设有保温层。
所述制氢罐壳体1下部设有入料口4，远离入料口4一端即制氢罐壳体1的上部设有出料口5；本实施例中，制氢罐壳体1的入料口4连接有入料管道6，所述入料管道6上设有进料泵7，所述进料泵7提供物料由入料口4输送至出料口5的动力，所述入料管6上进料泵7与入料口4之间的管道上连接有回流管9，所述回流管9的一端与出料口5联通，回流管9上设有循环泵11，所述循环泵11提供物料循环动力。未反应完全的料液通过回流管9再次由入料口4进入装置中再次利用，有利于料液的充分反应。
本实施例中，所述回流管9上靠近入料口4一端设有排渣管10，排渣管10上设有污泥泵12，所述排渣管10可以排出物料残渣并回收光合细菌，减少了物料中微生物的流失。
本实施例中，所述回流管9靠近出料口5的一端设有排气管8，反应生成的氢气由排气管8的出口处收集。所述排气管8的最低位置在竖直方向上高于出料口的位置，能够使物料在回流管9中起到液封的作用，防止了氢气随料液排出，并能够保证及时排出氢气并进行收集。
所述螺旋管3一端与制氢罐壳体1的入料口4连通，另一端与出料口5连通。
所述螺旋管3内间隔均匀分布有若干个透明管13，所述透明管13一端与中心管2连接另一端封闭；本实施例中，所述透明管13由中心管2为起点向制氢罐壳体1外缘延伸。透明管13设于物料流动的螺旋管3内，使得物料在流动过程中经过透明管13时产生紊流，能够起到搅拌物料的作用，有助于物料的混合，省略了搅拌装置，能够节省能源。
其中一部分透明管13内设有照明装置，另一部分透明管13内设有加热装置；本实施例中，所述内置加热装置的透明管13与内置照明装置的透明管13数量比例为1:3。本实施例的实现方式为每三个内置照明装置的透明管13，设置一个内置加热装置的透明管13，内置照明装置的透明管13在螺旋管3内形成光反应区，内置加热装置的透明管13在螺旋管3内形成暗反应区，通过物料的运动间隔通过光反应区和暗反应区，达到了联合发酵的目的。同时能够避免了照明装置频繁地切换开关，简化了操作，延长照明装置的使用寿命。
所述光源与加热装置均安装于中心管2上。
所述照明装置包括设于透明管13内的石英光纤内芯14，所述石英光纤内芯14的电源设于中心管2内，石英光纤内芯14的光可以为太阳能聚光器产生或人造光源产生。透明管13伸入螺旋管3中能够保证物料的光照分布均匀，避免了光照不均匀而导致的产氢不足。
所述加热装置包括设于透明管13内的加热管15，所述加热管15的电源设于中心管2内。透明管13伸入螺旋管3中能够保证物料的保温或加热均匀，能够避免物料的温度分布不均匀而导致的产氢不足。
使用时，物料通过进料泵7提供动力经由入料口4输送进入螺旋管3内进行反应，打开照明装置和加热装置；料液螺旋上升，交替经过光反应区和暗反应区，实现暗光联合制氢。反应过程中产生的氢气由出料口5输出并于排气管8排出并收集到储氢装置中储存。剩余料液进入回流管9，部分物料通过回流泵11循环至入料口4，重新进入螺旋管3中再次进行反应，其余残渣通过排污管10排出。
实施例2
使用实施例1所述装置制备氢气的工艺，包括如下步骤：
1）将含有生物质、菌液的物料有入料口4泵入；
2）料液在螺旋管3内混合产氢后由排气管8收集氢气；
3）加热管加热保持反应温度为38℃；
4）部分物料由回流管9回流至入料口。
料液在螺旋管3中经过带有照明装置的透明管13时料液进行光照反应产氢，料液经过带有加热装置的透明管13时料液进行暗反应，料液在光反应和暗反应中交替进行有助于提高产氢效率。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种生物质暗光联合连续制氢装置，其特征在于，包括制氢罐壳体，设于制氢罐壳体内且沿中心线方向延伸的中心管，以及位于制氢罐壳体内且环设于中心管外螺旋管；
所述制氢罐壳体一端设有入料口，远离入料口一端设有出料口；
所述螺旋管一端与制氢罐壳体的入料口连通，另一端与出料口连通，所述螺旋管内设有若干个透明管，所述透明管一端与中心管连接另一端封闭，其中一部分透明管内设有照明装置，另一部分透明管内设有加热装置；
所述光源与加热装置均安装于中心管上。
2.如权利要求1所述的生物质暗光联合连续制氢装置，其特征在于，所述制氢罐壳体轴向中心线沿竖直方向延伸，所述入料口位于制氢罐壳体的下部，所述出料口位于制氢罐壳体的上部。
3.如权利要求1所述的生物质暗光联合连续制氢装置，其特征在于，制氢罐壳体的入料口连接有入料管道，所述入料管道上设有进料泵，所述入料管进料泵与入料口之间的管道上连接有回流管，所述回流管的一端与出料口联通，回流管上设有循环泵。
4.如权利要求3所述的生物质暗光联合连续制氢装置，其特征在于，所述回流管上靠近入料口一端设有排渣管，回流管靠近出料口的一端设有排气管。
5.如权利要求1所述的生物质暗光联合连续制氢装置，其特征在于，所述透明管间隔均匀分布与螺旋管内，所述内置加热装置的透明管与内置照明装置的透明管数量比例为1:3。
6.如权利要求1所述的生物质暗光联合连续制氢装置，其特征在于，所述照明装置包括设于透明管内的石英光纤内芯，所述石英光纤的电源设于中心管内。
7.如权利要求1所述的生物质暗光联合连续制氢装置，其特征在于，所述加热装置包括设于透明管内的加热管，所述加热管的电源设于中心管内。
8.如权利要求1-7任一所述的生物质暗光联合连续制氢装置，其特征在于，所述制氢罐壳体外设有保温层。
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2019
- 2019-06-25 CN CN201910552116.9A patent/CN110144289B/zh active Active
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