[发明专利]一种村镇户用小型氢烷燃气发生装置和使用方法

说明书

技术领域

本发明属于生物能源技术领域，具体涉及一种村镇户用小型氢烷燃气发生装置。

本发明的又一目的在于提供一种利用上述氢烷燃气发生装置制备氢烷燃气的方法。

背景技术

随着社会的发展及村民生活水平提高的同时，带来了村镇环境污染问题和资源浪费。据报道，我国是世界上农村有机废弃物产出量最大的国家，每年大约有40多亿t，其中畜禽粪便排放量26.1亿t，农作物秸秆7.0亿t，废弃农膜等塑料2.5万t，蔬菜废弃物1-1.5亿t。其中，我国村镇生活源有机废弃物、人畜粪便所占份额较大，造成村镇垃圾随意倾倒、粪土乱堆、柴草乱垛等现象，严重影响村容村貌和危害居民身体健康。

氢气作为高效、清洁、可再生的能源，受到人们的日益关注。但是，理论上生物制氢过程能源利用率最高仅为35％，而氢气-甲烷联产耦合制氢技术能源利用率高达89％。此外，氢烷燃气是将氢气和甲烷气按照一定比例混合后制备的具有高附加值的新型燃气，经混配后的燃气其燃烧性能、热值等均有显著提高，且燃烧后产生的硫化物、CO₂等二次污染少，是理想的生物能源。由于村镇废弃物分散、混杂，现有处理设施存在预处理要求高、启动缓慢、运行不稳定、产气率低、能耗大和占地面积大等问题，无法实现氢气-甲烷联产，以及混配利用的目的。因此，研发适合我国村镇单户使用的，具有“小型化、低成本、易操作”的氢烷燃气发生装置不仅是研究热点，也是亟待解决的难点问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种村镇户用小型氢烷燃气发生装置。

本发明的又一目的在于提供一种利用上述氢烷燃气发生装置制备氢烷燃气的方法。

为实现上述目的，本发明提供的村镇户用小型氢烷燃气发生装置，主要包括：

垃圾破碎输送装置，通过绞龙与氢烷发生器的进料口相连；

氢烷发生器内部为厌氧产氢室和厌氧产沼室组成的双反应区结构，破碎后的垃圾在氢烷发生器内分别经过厌氧产氢室和厌氧产沼室进行厌氧发酵；厌氧产氢室和厌氧产沼室之间设有厌氧产沼室单向可开启阀门；

氢烷发生器中心贯穿有纳米陶瓷镀膜滚轴，纳米陶瓷镀膜滚轴的出气端分别连接氢气纯化器和甲烷纯化器，对生物气进行纯化；

纯化后的氢气和甲烷经过气体混合阀控制进行氢烷气的混配后输送至储氢罐进行储存和利用；

氢烷发生器安装在一底座上，该底座与氢烷发生器之间安装有重力升降装置；底座下部安装有360度可旋转万向轮，便于装置的移动和安放；底座两侧设有支架，分别用于固定绞龙和氢气纯化器、甲烷纯化器。

所述的氢烷燃气发生装置，其中，垃圾破碎输送装置是由预混室和设置在预混室内的垃圾破碎器组成，预混室底部的出料口与绞龙连接。

所述的氢烷燃气发生装置，其中，氢烷发生器为高径比1∶0.5-1∶5的卧式滚筒；厌氧产氢室和厌氧产沼室的体积比为1∶0.5-1∶5。

所述的氢烷燃气发生装置，其中，氢烷发生器的厌氧产氢室和厌氧产沼室内均安装有温度、pH值、溶解氧复合电极，对发酵过程中的指标进行实时测定。

所述的氢烷燃气发生装置，其中，氢烷发生器内壁安装有4-8组三棱柱型挡板，破碎后的垃圾在氢烷发生器内旋转过程中经挡板摔打使物料与发酵菌体充分混合，并使发酵温度均匀。

所述的氢烷燃气发生装置，其中，氢气纯化器中安装有氢气膜分离组件，甲烷纯化器中安装有二氧化碳脱除组件，氢气纯化器和甲烷纯化器中配有干燥剂，分别对氢气和甲烷进行纯化和干燥。

所述的氢烷燃气发生装置，其中，气体混合阀上连接有气体流量计以调节氢气和甲烷的比例。

所述的氢烷燃气发生装置，其中，所述垃圾包括厨余垃圾、人畜粪便、秸秆及难降解的混杂垃圾。

本发明提供的利用上述氢烷燃气发生装置制备氢烷燃气的方法，破碎后的垃圾在氢烷发生器内的厌氧产氢室和产氢发酵菌剂混合进行厌氧产氢发酵；

厌氧产氢室的物料进入厌氧产沼室，与产甲烷菌剂混进行厌氧产甲烷发酵；

发酵产生的氢气和甲烷气经纳米陶瓷镀膜滚轴出气端分别连接氢气纯化器和甲烷纯化器进行纯化；

纯化后的氢气和甲烷气按体积比1∶5-1∶100混配成氢烷燃气。

所述的方法，其中，纯化后的氢气和甲烷气是通过气体流量计调节和气体混合阀控制混配。

本发明的优点在于：