一种利用生物质制备氢气的方法和系统与流程

本发明涉及生物质制氢，具体为一种利用生物质制备氢气的方法和系统。

背景技术：

1、氢气作为一种清洁燃料，对环境无污染，已成为未来能源中最有前途的能源载体之一，目前，绿氢制取技术有电解水制氢、生物质制氢、光催化制氢等，其中生物质制氢使得废弃生物质得到资源化利用，减少了环境污染，生物质制氢主要是指生物质经过不同预处理后，利用化学或生物的方法制取氢气的技术；

2、生物质制备氢气的方法主要包括生物质气化、生物质发酵和生物催化三种主要途径：其中，生物质气化：将生物质经过气化反应，通过高温和催化剂的作用，将生物质转化为合成气，然后通过气体分离技术将氢气从合成气中提取出来；生物质发酵：利用微生物对生物质进行发酵，产生氢气，这种方法通常需要在无氧条件下进行，通过调控发酵条件和微生物的种类，可以提高氢气产率；生物催化：利用生物催化剂对生物质进行催化反应，产生氢气，这种方法具有反应温和、废弃物生成少等优点，但需要寻找高效的生物催化剂；

3、现有的生物质制备氢气系统在使用时仍存在一些问题：缺乏对生物质原料的预处理，直接将生物质原料投入气化反应器中，会导致生物质原料含水量不一而影响生物质的氢气制备效率，其次，多是将催化剂和生物质原料直接一起投入气化反应器中混合后进行气化反应，生物质原料和催化剂的混合效率比较低，影响了生物质的氢气制备效率，为此，我们提出一种利用生物质制备氢气的方法和系统用于解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种利用生物质制备氢气的方法和系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种利用生物质制备氢气的系统，包括进料口，所述进料口的底端固定安装有粉碎机构，所述粉碎机构的底端固定安装有干燥机构，所述干燥机构的底端固定安装有导料机构，所述导料机构的顶端一侧设有进料机构，所述导料机构的底端固定安装有混合机构，所述混合机构的底端固定安装有气化反应器，所述气化反应器的外侧固定安装有热能回收系统，所述热能回收系统的输出端固定安装有导热管。

3、作为本发明的一种优选技术方案，所述粉碎机构包括粉碎外框，所述进料口的底端和粉碎外框的顶端固定安装，所述粉碎外框的中部转动安装有对称分布的两个粉碎辊，所述粉碎辊中开设有导热储腔，两个所述粉碎辊的一端均固定安装有第一密封转动件，两个所述第一密封转动件的中部固定安装有u型管，所述u型管的中部固定安装有第一架，所述第一架固定安装在粉碎外框的外侧，两个所述粉碎辊的另一端均固定安装有第二密封转动件，其中一个第二密封转动件的中部固定安装有第一管，另一个第二密封转动件的中部固定安装有第二管，所述第一管、第二管上固定安装有第二架，所述第二架固定安装在粉碎外框的外侧，所述粉碎辊靠近第一密封转动件的一侧固定安装有传动齿轮，两个所述传动齿轮啮合连接。

4、作为本发明的一种优选技术方案，其中一个所述粉碎辊靠近第二密封转动件的一侧固定安装有冠齿轮，所述粉碎外框外壁靠近冠齿轮的一侧固定安装有驱动电机，所述驱动电机的驱动端固定安装有驱动齿轮，所述驱动齿轮和冠齿轮啮合连接。

5、作为本发明的一种优选技术方案，所述干燥机构包括干燥外框，所述干燥外框固定安装在粉碎外框的底端，所述干燥外框中固定安装有均匀分布的多个导热筒，所述导热筒的外侧开设有均匀分布的多个干燥穿槽，相邻两个所述导热筒的端部固定安装有连通管，顶部位置所述导热筒远离连通管的一端部固定安装有连接头，所述连接头的端部固定安装有连接管，所述连接管远离连接头的一端固定安装有封环，所述封环固定卡接在第一管中，所述导热管的端部和第二管的端部固定安装。

6、作为本发明的一种优选技术方案，所述导料机构包括导料斜框，所述导料斜框的顶端一体成型有顶纵框，所述顶纵框的顶端和干燥外框的底端固定安装，所述导料斜框的底端一体成型有底纵框，所述导料斜框的顶部一体成型有进料框，所述导料斜框的内侧底部活动卡设有振荡板，所述振荡板的底端固定安装有纵轴，所述纵轴活动贯穿导料斜框的底端，所述导料斜框的底端固定安装有u型架，所述纵轴的底部活动贯穿u型架，所述u型架的内侧底部设有驱动架，所述驱动架固定安装在纵轴上，所述u型架的内侧中部固定安装有辅助架，所述驱动架顶端和辅助架底端的纵轴外侧活动套设有弹簧，所述u型架的中部设有凸轮，所述凸轮上固定安装有第一轴，所述第一轴转动安装在u型架的中部。

7、作为本发明的一种优选技术方案，所述进料机构包括储料框，所述储料框的底端一体成型有导料圆框，所述导料圆框的底端一体成型有排料框，所述排料框的底端和进料框的顶端固定安装，所述导料圆框中活动卡设有控料框，所述控料框的外侧开设有均匀分布的多个控料凹槽，所述控料框的中部固定安装有第二轴，所述第二轴转动安装在导料圆框的中部。

8、作为本发明的一种优选技术方案，所述混合机构包括混合圆框，所述混合圆框的顶部一侧一体成型有第一框，所述第一框的顶端和底纵框的底端固定安装，所述混合圆框的底部中间位置一体成型有第二框，所述第二框的底端和气化反应器的进料端固定安装，所述混合圆框的中部转动安装有第三轴，所述第三轴上固定安装有混合架，所述混合架位于混合圆框中，所述第二框的顶部滑动卡设有底封板，所述底封板的一端部延伸出第二框的外侧，所述第二框外侧顶部固定安装有安装架，所述安装架上固定安装有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆的驱动端和底封板的一端固定安装。

9、作为本发明的一种优选技术方案，其中一个所述粉碎辊的端部和第二轴的端部之间固定安装有第一皮带轮传动组，所述第一皮带轮传动组包括两个第一皮带轮和活动套接在两个第一皮带轮外侧的第一传动皮带，两个所述第一皮带轮分别固定套接在其中一个粉碎辊和第二轴的端部。

10、作为本发明的一种优选技术方案，所述第二轴的端部和第一轴的端部之间固定安装有第二皮带轮传动组，所述第二皮带轮传动组包括两个第二皮带轮和活动套接在两个第二皮带轮外侧的第二传动皮带，两个所述第二皮带轮分别固定套接在第二轴和第一轴的端部。

11、作为本发明的一种优选技术方案，所述第一轴的端部和第三轴的端部之间固定安装有第三皮带轮传动组，所述第三皮带轮传动组包括两个第三皮带轮和活动套接在两个第三皮带轮外侧的第三传动皮带，两个所述第三皮带轮分别固定套接在第一轴和第三轴的端部。

12、一种利用生物质制备氢气的方法，包括如下步骤：

13、步骤一、初始状态下，底封板对混合圆框底部中间位置进行封堵，控制开启驱动电机带动驱动齿轮驱动冠齿轮进行转动，从而带动其中一个粉碎辊进行转动，配合第一皮带轮传动组、第二皮带轮传动组和第三皮带轮传动组的传动，同步驱动第一轴、第二轴和第三轴进行同步转动，配合使用两个传动齿轮的啮合连接，驱动另一个粉碎辊进行同步反向转动；

14、步骤二、将生物质通过进料口投入粉碎外框中，经过两个粉碎辊的同步反向转动，对生物质进行粉碎预处理；

15、其中，热能回收系统回收的热能通过导热管、第二管导入其中一个粉碎辊中导热储腔内，并通过u型管导入另一个粉碎辊中导热储腔内，对粉碎预处理的生物质进行初级接触干燥，并通过第一管、连接管、连接头导入多个导热筒中，并通过多个干燥穿槽均匀排出干燥外框中，生物质粉碎预处理后通过粉碎外框的底端导入干燥外框中和多个导热筒接触，并通过多个干燥穿槽均匀排出的回收热能对粉碎预处理后的生物质进行二次干燥；

16、步骤三、干燥后的生物质通过干燥外框的底端、顶纵框导入导料斜框中的振荡板上，控制第一轴转动带动凸轮进行转动，当凸轮凸起部位和驱动架接触时，凸轮顶起驱动架、纵轴，带动振荡板上移，并挤压弹簧，当凸轮凸起部位不和驱动架接触时，弹簧复位带动驱动架、纵轴、振荡板下移，以此驱动振荡板进行间接性振荡，对干燥后的生物质进行振荡下料；

17、同时，控制第二轴同步转动，带动控料框进行转动，储料框中的催化剂导入顶部位置控料凹槽中，并通过控料框的转动，将顶部位置控料凹槽中催化剂导入底部位置并通过排料框、进料框间接性投入导料斜框中，落在振荡板上的生物质上，进行催化剂、生物质的小剂量接触并同步振荡下料；

18、步骤四、催化剂、生物质小剂量接触并同步振荡下料后，通过底纵框、第一框落入混合圆框中，通过控制第三轴转动带动混合架在混合圆框中转动，对催化剂、生物质进行有效混合，混合结束后，控制开启电动伸缩杆伸缩驱动底封板进行滑动，混合圆框底部中间位置开通，混合后的催化剂、生物质通过第二框导入气化反应器中进行氢气有效制备。

19、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

20、1.通过设置粉碎机构、干燥机构，配合使用热能回收系统，对生物质进行粉碎预处理同时进行初级接触干燥，以及对粉碎预处理后的生物质进行二次干燥，有效减少生物质原料的含水量，提升了生物质的氢气制备效率。

21、2.通过设置导料机构，配合使用进料机构，对干燥后的生物质进行振荡下料，同时进行催化剂、生物质的小剂量接触并同步振荡下料，便于后续催化剂、生物质的混合。

22、3.通过设置混合机构，对催化剂、生物质进行有效混合，便于后续生物质的氢气制备。