一种高热值粪便及生物质制氢装置的制作方法

本发明涉及氢能制备，具体涉及一种高热值粪便及生物质制氢装置。

背景技术：

1、传统的制氢技术主要有四种，一是电解水制氢，但制氢成本过高，不划算；二是化石燃料制氢，但受原料的限制；三是石油与甲烷的裂解，但也受能源限制；四是生物质制氢；

2、生物质制氢也有两种方法，一是生物发酵产生沼气，沼气提取甲烷后产生氢气；但也有致命的缺点，沼气是具有硫化氢腐蚀及有毒气体的，再有鸡粪一般不采用发酵原理产生沼气的，鸡粪中含有一定的的沙子，发酵后会堵塞发酵设备；再有气温与发酵菌种对发酵过程也产生一定的影响，具体不作赘述；二是生物质气化炉气化后产生氢气；

3、一、目前现有技术中的生物质气化炉，由于其仅采用自燃热解且燃烧层次仅有一层的制氢方式，存在以下待解决的问题：(1)热值低，生物质气化炉可燃气体的热值只在1100到1200卡；(2)氢含量低，氢气含量只有15.27％；(3)氧含量高，氧气含量有3.12％，尤其是氧含量过高后，对于后续的除焦工艺影响较大，具体表现为：若氧量高于1％后，静电除焦设备会产生爆炸；

4、二、养殖场的粪便燃烧与制氢技术；养殖场粪便一直是环保急需解决的问题，由于饲料在制作过程中会添有相应的添加剂或微量元素，牲畜排出后采用发酵制氢后制成的有机肥料，会对植物造成伤害；同时由于养殖粪便的热值低，导致晒干的粪便直接热解制氢时无法达到气化转化所需的温度和反应时间；若采用添加一定量的可燃物进行热解的方式，也会对氢含量产生影响。为此本申请提出了一种解决方案。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高热值粪便及生物质制氢装置，用于解决生物质气化炉制氢过程中，产生的热值低、氢含量低及氧含量过高的问题，以及养殖场粪便热解制氢过程中的发酵制氢具有的添加剂影响后续有机肥料的正常使用和热解过程中的反应温度和反应时间无法精确控制的问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种高热值粪便及生物质制氢装置，包括炉体，所述炉体的上端安装有炉盖，所述炉体的下端安装有存灰箱；所述炉体内部的上端安装有电加热机构和辅助加热机构，所述电加热机构包括1～n条及1～n层的电热管，所述辅助加热机构包括1～n条及1～n层的辅助加热管，所述辅助加热管的底部开设有均匀分布的若干个出气孔，相邻的每层所述电热管和辅助加热管均互呈角度设置，且每层所述电热管和辅助加热管相交错设置；所述炉体下端的一侧连接有出气管，所述出气管外设置有抽风机，所述抽风机的输出端安装有集气管，所述集气管上连接有送气管，所述送气管与辅助加热管相连通；所述炉盖的上端安装有进料机构，且炉盖内设置有搅料机构，通过进料机构完成粪便的进料后由搅料机构完成均匀铺设；所述存灰箱上安装有搅灰机构，所述搅灰机构延伸至炉体内实现炉灰的均匀搅动。

3、进一步设置为：所述电加热机构还包括有电热丝，所述电热丝穿插至电热管内且外端与电加热器相连，所述辅助加热机构还包括有环绕总管，所述辅助加热管贯穿炉体延伸至外部的一端均与环绕总管相连，所述送气管与若干个所述环绕总管相连通，所述送气管靠近抽风机的位置安装有蝶阀，用以送气管内可燃气体的截断或连通。

4、进一步设置为：所述存灰箱下端中部安装有电机三，所述电机三驱动连接有转轴且延伸至炉体内，所述搅灰机构设置于转轴外，所述搅灰机构包括有绞灰盘和隔热盘，所述绞灰盘上安装有圆周阵列分布的绞灰片，所述隔热盘上安装有平行式分布的隔热片，所述绞灰片和隔热片均呈倾斜式的依次压设分布，所述隔热盘的外端与炉体内壁相连接，所述转轴靠近存灰箱的外部安装有压灰板，所述绞灰盘下端的两侧安装有对称设置的刮灰杆，所述刮灰杆呈“l”状且底部与隔热盘上表面相接近。

5、进一步设置为：所述存灰箱下端内侧的中部位置对称开设有出灰口，所述存灰箱对应出灰口的外侧两端安装有卡条，两个所述卡条之间压接有出灰门，所述存灰箱对应出灰口的上端安装有电动推杆，所述电动推杆的输出端与出灰门上端中部相连接。

6、进一步设置为：所述炉盖的顶部安装有下料管，所述下料管的上端连接有水平放置的送料管，所述送料管远离下料管的一侧安装有电机一，所述电机一的输出端延伸至送料管内且连接有送料螺旋叶，所述送料管靠近电机一的上端贯穿连接有入料斗。

7、进一步设置为：所述送料管对应下料管的上端安装有电机二，所述电机二的输出端延伸至炉体内且外部依次连接有撒料盘和搅拌叶，所述撒料盘为扇叶状且与炉盖的开口角度相同，所述搅拌叶设置于电机二输出轴的末端但不与电热管接触。

8、进一步设置为：所述炉体对应交错分布的电热管和辅助加热管中部的部分嵌入安装有温度传感器，所述温度传感器的探测端延伸至炉体内，所述炉盖靠近炉体内侧的上端插设安装有雷达料位计，所述雷达料位计的探测端延伸至炉体内。

9、进一步设置为：所述炉体靠近绞灰盘的内壁上端安装有集灰环，所述炉体靠近隔热盘的内壁下端安装有收灰盘，所述压灰板的上端与收灰盘具有间隙，所述绞灰盘的直径大于集灰环的下端直径，所述压灰板的直径大于收灰盘的下端直径。

10、进一步设置为：所述炉体靠近存灰箱的外侧安装有若干个支撑腿，所述支撑腿的底部延伸至存灰箱底部的下方。

11、进一步设置为：所述炉体对应电热管贯穿的部分嵌入安装有伸缩套，所述伸缩套套接于电热管外，用以提供电热管受热过程中的膨胀伸缩保护。

12、本发明具备下述有益效果：

13、1、本发明通过将电热管外部的电热丝通送电，使电热管通电加热，且电热管为1～n层和1～n条的分布，使得炉体内能够得到多层次的电加热，提升粪便原料气化转化的效率，当炉体内的温度传感器获取到炉体内的温度达到150度后，开启可燃气体的抽风机，并同步开启蝶阀，此时炉体内产生的可燃气体通过出气管、抽风机进入送气管中，再由送气管排入1～n层和1～n条分布的辅助加热管中，最终由辅助加热管底部的出气孔喷向炉体内形成助燃，达到省电目的的同时，还能够根据炉体内温度实时控制加热温度和加热时间，使温度始终控制在到度之间，确保了粪便热解过程中的反应温度和反应时间；

14、2、改变了燃烧模式，通过可燃气体辅助加热的方式，使可燃气体的热值提升；

15、3、提升了可燃气体中的氢含量，并且降低了氧含量，以便于后期直接采用静电除焦系统进行除焦；

16、4、高热值的燃烧也降低了粪便原料中含有的危害元素，使热解后的粪便原料能够直接进行施肥，不再危害农作物。

技术特征：

1.一种高热值粪便及生物质制氢装置，包括炉体(1)，其特征在于，所述炉体(1)的上端安装有炉盖(2)，所述炉体(1)的下端安装有存灰箱(3)；所述炉体(1)内部的上端安装有电加热机构和辅助加热机构，所述电加热机构包括1～n条及1～n层的电热管(14)，所述辅助加热机构包括1～n条及1～n层的辅助加热管(22)，所述辅助加热管(22)的底部开设有均匀分布的若干个出气孔(23)，相邻的每层所述电热管(14)和辅助加热管(22)均互呈角度设置，且每层所述电热管(14)和辅助加热管(22)相交错设置；

2.根据权利要求1所述的一种高热值粪便及生物质制氢装置，其特征在于，所述电加热机构还包括有电热丝，所述电热丝穿插至电热管(14)内且外端与电加热器相连，所述辅助加热机构还包括有环绕总管(13)，所述辅助加热管(22)贯穿炉体(1)延伸至外部的一端均与环绕总管(13)相连，所述送气管(12)与若干个所述环绕总管(13)相连通，所述送气管(12)靠近抽风机(16)的位置安装有蝶阀(24)，用以送气管(12)内可燃气体的截断或连通。

3.根据权利要求1所述的一种高热值粪便及生物质制氢装置，其特征在于，所述存灰箱(3)下端中部安装有电机三(18)，所述电机三(18)驱动连接有转轴(25)且延伸至炉体(1)内，所述搅灰机构设置于转轴(25)外，所述搅灰机构包括有绞灰盘(26)和隔热盘(28)，所述绞灰盘(26)上安装有圆周阵列分布的绞灰片(27)，所述隔热盘(28)上安装有平行式分布的隔热片(29)，所述绞灰片(27)和隔热片(29)均呈倾斜式的依次压设分布，所述隔热盘(28)的外端与炉体(1)内壁相连接，所述转轴(25)靠近存灰箱(3)的外部安装有压灰板(30)，所述绞灰盘(26)下端的两侧安装有对称设置的刮灰杆(39)，所述刮灰杆(39)呈“l”状且底部与隔热盘(28)上表面相接近。

4.根据权利要求1所述的一种高热值粪便及生物质制氢装置，其特征在于，所述存灰箱(3)下端内侧的中部位置对称开设有出灰口(31)，所述存灰箱(3)对应出灰口(31)的外侧两端安装有卡条(19)，两个所述卡条(19)之间压接有出灰门(20)，所述存灰箱(3)对应出灰口(31)的上端安装有电动推杆(21)，所述电动推杆(21)的输出端与出灰门(20)上端中部相连接。

5.根据权利要求1所述的一种高热值粪便及生物质制氢装置，其特征在于，所述炉盖(2)的顶部安装有下料管(7)，所述下料管(7)的上端连接有水平放置的送料管(5)，所述送料管(5)远离下料管(7)的一侧安装有电机一(8)，所述电机一(8)的输出端延伸至送料管(5)内且连接有送料螺旋叶(34)，所述送料管(5)靠近电机一(8)的上端贯穿连接有入料斗(6)。

6.根据权利要求5所述的一种高热值粪便及生物质制氢装置，其特征在于，所述送料管(5)对应下料管(7)的上端安装有电机二(9)，所述电机二(9)的输出端延伸至炉体(1)内且外部依次连接有撒料盘(32)和搅拌叶(33)，所述撒料盘(32)为扇叶状且与炉盖(2)的开口角度相同，所述搅拌叶(33)设置于电机二(9)输出轴的末端但不与电热管(14)接触。

7.根据权利要求1所述的一种高热值粪便及生物质制氢装置，其特征在于，所述炉体(1)对应交错分布的电热管(14)和辅助加热管(22)中部的部分嵌入安装有温度传感器(15)，所述温度传感器(15)的探测端延伸至炉体(1)内，所述炉盖(2)靠近炉体(1)内侧的上端插设安装有雷达料位计(10)，所述雷达料位计(10)的探测端延伸至炉体(1)内。

8.根据权利要求3所述的一种高热值粪便及生物质制氢装置，其特征在于，所述炉体(1)靠近绞灰盘(26)的内壁上端安装有集灰环(35)，所述炉体(1)靠近隔热盘(28)的内壁下端安装有收灰盘(36)，所述压灰板(30)的上端与收灰盘(36)具有间隙，所述绞灰盘(26)的直径大于集灰环(35)的下端直径，所述压灰板(30)的直径大于收灰盘(36)的下端直径。

9.根据权利要求1所述的一种高热值粪便及生物质制氢装置，其特征在于，所述炉体(1)靠近存灰箱(3)的外侧安装有若干个支撑腿(4)，所述支撑腿(4)的底部延伸至存灰箱(3)底部的下方。

10.根据权利要求1所述的一种高热值粪便及生物质制氢装置，其特征在于，所述炉体(1)对应电热管(14)贯穿的部分嵌入安装有伸缩套(38)，所述伸缩套(38)套接于电热管(14)外，用以提供电热管(14)受热过程中的膨胀伸缩保护。

技术总结本发明公开了一种高热值粪便及生物质制氢装置，涉及氢能制备技术领域，本发明针对生物质气化炉制氢过程中，产生的热值低、氢含量低及氧含量过高的问题，以及养殖场粪便热解制氢过程中的发酵制氢具有的添加剂影响后续有机肥料的正常使用和热解过程中的反应温度和反应时间无法精确控制的问题，包括炉体，具体利用电热管和辅助加热管均是1～N层及1～N条的分布和燃烧热解、原料投入及出灰、排气形成一个完整的循环，其目的是：能够实现粪便生物质原料的强制性的多层次燃烧热解，确保了反应时间和反应温度，通过可燃气体的高热值燃烧提升可燃气体中的氢含量同时降低了氧含量，热解后的粪便原料不对农作物造成危害。技术研发人员：程少全,程元杰受保护的技术使用者：程少全技术研发日：技术公布日：2024/3/11