本实用新型生物发酵技术领域，具体涉及一种基于微生物发酵制氢的反应釜。
背景技术：
氢能是一种新型的洁净能源，生物质制氢是如今最有前景的制氢方式。生物质是指利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有机体，即一切有生命的可以生长的有机物质通称为生物质。我国生物质能资源广泛，农作物秸秆、农产品加工剩余物、林木采伐及森林抚育剩余物、木材加工剩余物、畜禽养殖剩余物、城市生活垃圾和生活污水、工业有机废弃物和高浓度有机废水等都可以做为生物质能量的来源。生物质热电联产能够合理有效地处理农林废弃物、禽畜粪便、污水污泥等，减少环境污染，改善生态环境。开发生物质可再生能源利用，能够有效地节约化石燃料，改善能源结构，降低污染物排放。与其它能源相比，生物质是唯一一种可以提供气体、液体和固体三种形态燃料的能源资源，具有分布广、洁净性及可再生性好等特点。因此，发展生物质能热电联产是一个利国利民，节能减排、精准扶贫的首选项目。
所以，在微生物发酵反应技术领域中，反应釜的设计对生物质的发酵反应利用率起着关键性作用，由于发酵过程是个长期而漫长的过程，所以在整个发酵反应过程中，需要定期的搅拌，对反应釜内生物质的上、下、内、外均要充分发酵。但是，由于生物质的形状不同于纯液体，其具有较大的粘稠度和沉降性，而目前大多数反应釜的搅拌桨的桨片长度和设置高度单一，只能对一定距离、一定高度范围内的局部生物质进行搅拌，无法进行反应釜内大范围搅拌来实现充分发酵。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于，针对上述现有技术的不足，提出一种基于微生物发酵制氢的反应釜，能够实现反应釜内生物质的高效全面的搅拌，进而达到充分发酵。
本实用新型提出的一种基于微生物发酵制氢的反应釜，包括主罐体和活动连接于所述主罐体顶部的搅拌装置，所述搅拌装置包括设于所述主罐体外侧的驱动装置、设于所述主罐体内部用以搅拌的搅拌架，和一端可拆卸连接于所述驱动装置另一端可拆卸连接于所述搅拌架的轴承组件，所述搅拌架包括用以与所述轴承组件连接的中心转杆、多个可与所述中心转杆垂直连接横向支杆、多个可与所述横向支杆自由端垂直连接的纵向支杆、多个套设于所述横向支杆和纵向支杆上的桨片，以及设于所述中心转杆底部的沉降浆，所述横向支杆包括远端支杆和长度为所述远端支杆二分之一的近端支杆。
进一步地，所述横向支杆和纵向支杆均为圆柱形不锈钢杆。
进一步地，所述桨片包括用以套设于所述横向支杆和纵向支杆的套环和固定连接于所述套环两侧的拨片。
进一步地，所述横向支杆和纵向支杆上设有螺孔，所述套环上设有滑动锁孔和用以穿过所述滑动锁孔与所述螺孔配合使用将所述套环固定于所述横向支杆和纵向支杆上的螺杆。
进一步地，所述滑动锁孔为沿所述套环圆周方向开设的长条形孔。
进一步地，所述横向支杆两端均设有螺纹部，所述纵向支杆两端均设有供所述螺纹部穿过的通孔和用以与所述螺纹部配合使用用以将所述纵向螺杆固定于所述横向螺杆上的紧固件。
进一步地，所述主罐体外周设有用以对所述主罐体内部加热或者降温的夹层、设于所述夹层底端的进水口、设于所述夹层顶端的出水口，以及呈螺旋状盘旋设置于所述夹层内壁一端连接于所述进水口另一端连接于所述出水口的调节管。
进一步地，还包括设于所述主罐体顶部的进料口和设于主罐体底部的出料口。
进一步地，所述主罐体顶部还设有用以收集内部气体的气体收集口，以及设于所述气体收集口上的阀门。
进一步地，所述轴承组件包括一固定连接于所述主罐体顶部用以支撑所述驱动装置和搅拌装置的基座、一端连接于所述驱动装置另一端连接于所述中心转杆的轴杆，和二套设于所述轴杆上用以使所述轴杆可转动的活动连接于所述基座的轴承。
本实用新型的一种基于微生物发酵制氢的反应釜，该种反应釜通过横向支杆和纵向支杆的固定连接，进而通过纵向支杆上纵向设置的桨片进行生物质整个体系的纵向圆周搅拌，通过横向支杆上的桨片进行扇面搅拌；由于远端支杆和近端支杆的长度不同，导致其搅拌范围不同，通过将远端支杆和近端支杆交替垂直设置，使其在搅拌过程中实现生物质内周与外周范围的搅拌，并形成了一定的湍流效果，进一步实现了不同位置的生物质交换接触发酵；由于桨片通过套环套设于枝干上，这样就可以对桨片上的拨片角度进行调节，调节后再通过紧固件穿过滑动锁孔旋进螺孔进行角度固定，带有一定角度的拨片可以在实现更充分的搅拌。
附图说明
图1为本实用新型实施例的一种基于微生物发酵制氢的反应釜的结构示意图；
图2为本实用新型实施例的一种基于微生物发酵制氢的反应釜夹的搅拌架结构俯视图；
图3为本实用新型实施例的一种用于微生物发酵的沉降浆结构示意图；
图4为本实用新型实施例的一种用于微生物发酵的横向支杆结构示意图；
图5为本实用新型实施例的一种用于微生物发酵的纵向支杆结构示意图；
图6为本实用新型实施例的一种用于微生物发酵的轴承组件结构示意图；
图7为本实用新型实施例的一种用于微生物发酵的桨片结构示意图；
图8为本实用新型实施例的一种用于微生物发酵的氢气产出原理图；
图9为本实用新型实施例的一种用于微生物发酵的能源转化流程图。
图中：1-主罐体、11-夹层、12-进水口、13-出水口、14-进料口、15-出料口、16-气体收集口、2-驱动装置、31-中心转杆、32-横向支杆、321-远端支杆、322-近端支杆、323-螺孔、324-螺纹部、33-纵向支杆、331-通孔、34-桨片、341-套环、342-拨片、343-滑动锁孔、35-沉降桨、4-轴承组件、41-基座、42-轴杆、43-轴承。
具体实施方式
为了更清楚地说明本实用新型实施例和现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本实用新型的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。另，涉及方位的属于仅表示各部件间的相对位置关系，而不是绝对位置关系。
请参阅图1和图3。本实用新型实施例的一种基于微生物发酵制氢的反应釜，包括主罐体1和活动连接于主罐体1顶部的搅拌装置，搅拌装置包括设于主罐体1外侧的驱动装置2、设于主罐体1内部用以搅拌的搅拌架，和一端可拆卸连接于驱动装置2另一端可拆卸连接于搅拌架的轴承组件4，搅拌架包括用以与轴承组件4连接的中心转杆31、多个可与中心转杆31垂直连接横向支杆32、多个可与横向支杆32自由端垂直连接的纵向支杆33、多个套设于横向支杆32和纵向支杆33上的桨片34，以及设于中心转杆31底部的沉降桨35，横向支杆32包括远端支杆321和长度为远端支杆321二分之一的近端支杆322。
横向支杆32和纵向支杆33均为圆柱形不锈钢杆。
请参阅图7。桨片34包括用以套设于横向支杆32和纵向支杆33的套环341和固定连接于套环341两侧的拨片342。
请参阅图4和图5。横向支杆32和纵向支杆33上设有螺孔323，套环341上设有滑动锁孔343和用以穿过滑动锁孔343与螺孔323配合使用将套环341固定于横向支杆32和纵向支杆33上的螺杆。
滑动锁孔343为沿套环341圆周方向开设的长条形孔。
横向支杆32两端均设有螺纹部324，纵向支杆33两端均设有供螺纹部324穿过的通孔331和用以与螺纹部324配合使用用以将纵向支杆33固定于横向支杆32上的紧固件。
主罐体1外周设有用以对主罐体1内部加热或者降温的夹层11、设于夹层11底端的进水口12、设于夹层11顶端的出水口13，以及呈螺旋状盘旋设置于夹层11内壁一端连接于进水口12另一端连接于出水口13的调节管。
还包括设于主罐体1顶部的进料口14和设于主罐体1底部的出料口15。
主罐体1顶部还设有用以收集内部气体的气体收集口16，以及设于气体收集口16上的阀门。
请参阅图6。轴承组件4包括一固定连接于主罐体1顶部用以支撑驱动装置2和搅拌装置的基座41、一端连接于驱动装置2另一端连接于中心转杆31的轴杆42，和二套设于轴杆42上用以使轴杆42可转动的活动连接于基座41的轴承43。采用双轴承的目的是使转动部位更加耐受不对称扭力的破坏，延长使用寿命。
本实用新型的中心转杆31上的中部和底部位置设有多个带有内螺纹的孔洞，供横向支杆32和沉降桨35螺接固定，请参阅图2，可将二远端支杆321和二近端支杆322交替垂直设置，这样，即保证了远端和近端的生物质均可被充分搅拌，又使在搅拌过程中中心转杆31受力均匀的作用，防止中心转杆31受力不均使轴承43或者驱动电机损坏。通过一个纵向支杆33将同一侧的上下两个横向支杆32进行自由端连接，这样就形成了一个长方形框架，结构稳定，便于不同基质的生物质搅拌。
请参阅图8和图9。本实用新型发酵充分，制氢效率高，同时经过发酵釜暗发酵后的有机质（含大量有机酸），在光合菌的作用下可继续产出氢气。本申请的气体收集口16外接有气体收集装置，不仅可实现气体的收集，还能够实现氢气的压缩储存，储存后的氢气可作为sofc燃料电池的燃料，通过sofc燃料电池对外接进行供电供热的输出，这样即实现了热电联供转化。
本实用新型的反应釜与光发酵釜联用，即可实现热电能源的转化、供应，其具体优势为生活垃圾、有机物、污水污泥、粪便等废物利用；利用微生物反应制氢，不需要外部能源；sofc可充分利用反映气体供电供热，对气体纯度要求低；sofc高温系统产生更多余热；可用于独户、独栋，也可扩大规模用于小区集中处理生活垃圾，集中供电供热。
本实用新型适用于微生物发酵制氢家用sofc热电联供系统，主要用于暗发酵的进行和光发酵有机质的前处理。该系统的原理为：通过厌氧微生物在多种底物如有机废水、粪便、秸秆等有机物存在的条件下并且在相应酶的催化下进行厌氧发酵制取氢气。此过程中有机物被分解为甲酸、丙酮酸等。
生物质含有大量的葡萄糖、纤维素等碳水化合物，纤维素等高分子化合物，在常温、常压和接近中性的温和条件下在厌氧细菌的作用下可降解为葡萄糖等单糖。然后通过单一细菌或混合细菌发酵制取氢气，反应式如下：
产氢细菌直接产氢时会发生丙酮酸的脱羧作用，过程如下：一为梭状芽抱杆菌型。这个过程是丙酮酸在丙酮酸脱羧酶作用后脱羧同时生成硫胺素焦磷酸和将此电子转移给铁氧还蛋白，铁氧还蛋白氢化酶再重氧化还原的铁氧还蛋白从而产生h2。二是肠道杆菌型，此过程丙酮酸脱羧后形成甲酸，甲酸再裂解为co2和h2。
另外，在一定的光照条件下，光合菌利用所产生的有机酸通过光产生h2和co2。如光合细菌利用乙酸产氢：
这两步反应可分别在各自的反应器中进行，易于控制分别达到最佳状态。两种细菌混合制氢既彻底分解了有机物，又减少了所需光照，增加氢气产量。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
1.一种基于微生物发酵制氢的反应釜，其特征在于：包括主罐体（1）和活动连接于所述主罐体（1）顶部的搅拌装置，所述搅拌装置包括设于所述主罐体（1）外侧的驱动装置（2）、设于所述主罐体（1）内部用以搅拌的搅拌架，和一端可拆卸连接于所述驱动装置（2）另一端可拆卸连接于所述搅拌架的轴承组件（4），所述搅拌架包括用以与所述轴承组件（4）连接的中心转杆（31）、多个可与所述中心转杆（31）垂直连接横向支杆（32）、多个可与所述横向支杆（32）自由端垂直连接的纵向支杆（33）、多个套设于所述横向支杆（32）和纵向支杆（33）上的桨片（34），以及设于所述中心转杆（31）底部的沉降桨（35），所述横向支杆（32）包括远端支杆（321）和长度为所述远端支杆（321）二分之一的近端支杆（322）。
2.如权利要求1所述的一种基于微生物发酵制氢的反应釜，其特征在于：所述横向支杆（32）和纵向支杆（33）均为圆柱形不锈钢杆。
3.如权利要求2所述的一种基于微生物发酵制氢的反应釜，其特征在于：所述桨片（34）包括用以套设于所述横向支杆（32）和纵向支杆（33）的套环（341）和固定连接于所述套环（341）两侧的拨片（342）。
4.如权利要求3所述的一种基于微生物发酵制氢的反应釜，其特征在于：所述横向支杆（32）和纵向支杆（33）上设有螺孔（323），所述套环（341）上设有滑动锁孔（343）和用以穿过所述滑动锁孔（343）与所述螺孔（323）配合使用将所述套环（341）固定于所述横向支杆（32）和纵向支杆（33）上的螺杆。
5.如权利要求4所述的一种基于微生物发酵制氢的反应釜，其特征在于：所述滑动锁孔（343）为沿所述套环（341）圆周方向开设的长条形孔。
6.如权利要求1所述的一种基于微生物发酵制氢的反应釜，其特征在于：所述横向支杆（32）两端均设有螺纹部（324），所述纵向支杆（33）两端均设有供所述螺纹部（324）穿过的通孔（331）和用以与所述螺纹部（324）配合使用用以将所述纵向支杆（33）固定于所述横向支杆（32）上的紧固件。
7.如权利要求1所述的一种基于微生物发酵制氢的反应釜，其特征在于：所述主罐体（1）外周设有用以对所述主罐体（1）内部加热或者降温的夹层（11）、设于所述夹层（11）底端的进水口（12）、设于所述夹层（11）顶端的出水口（13），以及呈螺旋状盘旋设置于所述夹层（11）内，一端连接于所述进水口（12）另一端连接于所述出水口（13）的调节管。
8.如权利要求1所述的一种基于微生物发酵制氢的反应釜，其特征在于：还包括设于所述主罐体（1）顶部的进料口（14）和设于主罐体（1）底部的出料口（15）。
9.如权利要求1所述的一种基于微生物发酵制氢的反应釜，其特征在于：所述主罐体（1）顶部还设有用以收集内部气体的气体收集口（16），以及设于所述气体收集口（16）上的阀门。
10.如权利要求1所述的一种基于微生物发酵制氢的反应釜，其特征在于：所述轴承组件（4）包括一固定连接于所述主罐体（1）顶部用以支撑所述驱动装置（2）和搅拌装置的基座（41）、一端连接于所述驱动装置（2）另一端连接于所述中心转杆（31）的轴杆（42），和二套设于所述轴杆（42）上用以使所述轴杆（42）可转动的活动连接于所述基座（41）的轴承（43）。
技术总结