[实用新型]一种生物质制氢装置

说明书

一种生物质制氢装置，属于固体废弃物处理技术领域。该装置由预处理系统，产氢产酸系统，产甲烷系统，脱硫系统，天然气制氢系统，气柜，氢气提纯系统，固液分离系统和沼液池组成。该装置首先利用产氢产酸系统和产甲烷系统生物发酵作用生产氢气和甲烷，而后将生产的甲烷进一步送入天然气制氢系统制氢气，最后将原料氢气送入氢气提纯系统进一步提纯得到氢气产品。本实用新型产氢原料采用生物质可再生能源，来源丰富，成本低廉。同时该装置将生物产氢技术和化学制氢技术结合，为生物质制氢提供了一个新的途径。

技术领域

本实用新型涉及到一种生物质制氢装置，属于固体废弃物处理技术领域。

背景技术

我国农村每年产生70多亿吨的生物质废弃物，包括作物秸秆10亿吨，畜禽粪便62亿吨，村镇生活垃圾1.2亿吨。农业有机废弃物作为一种重要的生物质资源，具有绿色、低碳、清洁、可再生等特点，我国一直很重视农业有机废弃物资源化利用，目前利用的方式主要有堆肥，发酵产沼气，发电，制生物质燃料等。其中，利用有机废弃物发酵产沼气是我国重点发展方向，根据生物质能发展“十三五”规划，到2020年，初步形成一定规模的绿色低碳生物天然气产业。目前，天然气产业主要回收利用秸秆发酵过程中产生的甲烷，而在生物质发酵过程中，同时也会产生氢气，产生量大致为50～100mL/g(VS)。氢气和甲烷相比，燃烧只产生水，不产生CO₂温室气体，是一种清洁能源。同时氢气的燃烧值为121061kJ/Kg，高于甲烷的50054kJ/Kg，是甲烷燃烧值的2.4倍，未来应用前景非常广阔。

目前，国内外对有机物发酵产氢气进行了诸多研究，世界上首个采用有机质发酵的工业化示范项目为哈尔滨工业大学有机废水发酵法生物制氢技术生产性示范工程。虽然在有机废水制氢领域已完成了工业化示范，但生物质发酵制氢的研究目前还处于小试和中试阶段，对环境条件要求苛刻，产氢量少，生物质利用率低，离规模化应用还有很长的距离。而天然气制氢该技术已在国内成功运用20多年，生产技术成熟，生产规模的选择性较大(标准状态下400m³/h～200000m³/h)。本发明旨在提出一种联合生物法和化学法的生物质制氢装置。

发明内容

针对生物质发酵制氢技术存在的问题，本发明提供一种生物质制氢装置，具体实施方式如下：

一种生物质制氢装置：设有相互连通的预处理系统，产氢产酸系统，产甲烷系统，脱硫系统，天然气制氢系统，气柜，氢气提纯系统，固液分离系统和沼液池。

预处理系统(1)与产氢产酸系统(2)连接，产氢产酸系统(2)的出气口与气柜(7)连接，产氢产酸系统(2)固液出口与产甲烷系统(3)连接，产甲烷系统(3)的出气口依次与脱硫系统(4)、蒸汽重整单元(5)、CO转化单元(6)、气柜(7)，气柜(7)与氢气提纯系统(8)连接，产甲烷系统(3)的固液出口与固液分离系统(9)连接，固液分离系统(9)的液体出口与沼液池(10)连接，沼液池(10)经由沼液回流泵(16)再与预处理系统(1)连接；蒸汽重整单元(5)、CO转化单元(6)组合成天然气制氢系统；预处理系统(1)上设有氢氧化钠加料口和生物质加料口。

进一步的，生物质在预处理系统中采用2wt％浓度的氢氧化钠对生物质进行预处理，处理时间1d。

进一步的，经过预处理的生物质进入产氢产酸系统发酵，产氢产酸系统中接种产氢产酸细菌，温度控制在35-38℃，pH控制在5～6，发酵时间2-3d，产氢细菌利用生物质进行发酵产H₂，CO₂和产乙酸。

进一步的，经产氢产酸系统发酵后的生物质进入产甲烷系统，产甲烷系统中接种产甲烷细菌，温度控制在55～50℃，pH控制在7～8，发酵时间25-30d，产甲烷细菌利用生物质进行发酵产沼气。

进一步的，产甲烷系统产生的沼气进入脱硫系统，脱硫系统优先采用干法脱硫，脱硫剂采用三氧化二铁，pH值8-9(pH值为50g脱硫剂泡在200-300ml水稳定时水溶液的pH值)，脱硫塔内气体流速0.1-0.3m/s。