一種利用發(fā)電裝置的生物質(zhì)甲烷的制備裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于能源利用領(lǐng)域，尤其設(shè)及包括換熱器的甲燒制備系統(tǒng)，屬于換熱 器及其應(yīng)用領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人類對能源的需求量越來越大。然而煤、石油、天 然氣等傳統(tǒng)能源儲備量不斷減少、日益緊缺，造成價格的不斷上漲，同時常規(guī)化石燃料造成 的環(huán)境污染問題也愈加嚴(yán)重，運(yùn)些都大大限制著社會的發(fā)展和人類生活質(zhì)量的提高。沼氣 是低成本可再生能源，但實(shí)際中通常需要對沼氣進(jìn)行提純，產(chǎn)生甲燒，W滿足不同用途（比 如:作為汽車燃料）的有關(guān)技術(shù)要求。傳統(tǒng)沼氣提純技術(shù)需要消耗大量能源，不符合當(dāng)前節(jié) 能減排和保護(hù)環(huán)境的要求。
[0003] 在甲燒生產(chǎn)的過程中，一般需要經(jīng)過換熱器進(jìn)行冷凝，目前的換熱器都是使用通 用的常見的換熱器，并不能很好的適用氣體的冷凝提純，因此需要開發(fā)一種新的類型的換 熱器，使其滿足沼氣生產(chǎn)過程中氣體的冷凝提純。
[0004] 此外，對于甲燒的生產(chǎn)過程，如何提高甲燒的產(chǎn)出率，也是甲燒生產(chǎn)工藝中一直在 追求的，利用氨氣提純生物質(zhì)氣是提高生產(chǎn)生物質(zhì)甲燒效率的有效方法，運(yùn)一方法基于 Sabatier反應(yīng):0)2+4也-邸4+2也0。傳統(tǒng)上，該反應(yīng)一般使用釘(Ru)基和儀(Ni)基催化劑實(shí) 現(xiàn)。但是目前并沒有一套成型的工藝或設(shè)備來實(shí)現(xiàn)氨氣提出甲燒。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] 本實(shí)用新型旨在提供一種氨氣提純生物質(zhì)氣中使用的換熱器及其利用電能電解 產(chǎn)生氨氣提純生物質(zhì)氣是提高生產(chǎn)生物質(zhì)甲燒效率的工藝，該工藝?yán)蒙锓椒▉韺?shí)現(xiàn) Sabatier 反應(yīng)。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：
[0007] -種利用發(fā)電裝置的生物質(zhì)甲燒的制備裝置，包括厭氧發(fā)酵罐、生物反應(yīng)器、發(fā)電 裝置和電解水裝置，所述風(fēng)力發(fā)電裝置與電解水裝置連接，電解水裝置與生物反應(yīng)器連接， 所述厭氧發(fā)酵罐與生物反應(yīng)器相連。
[000引作為優(yōu)選，厭氧發(fā)酵罐和生物反應(yīng)器之間設(shè)置沼氣潔凈裝置。
[0009] 作為優(yōu)選，所述生物反應(yīng)器與冷凝器相連。
[0010] 作為優(yōu)選，所述冷凝器是板翅式換熱器，所述板翅式換熱器包括互相平行的板片， 所述板片之間設(shè)置翅片，所述翅片包括傾斜于板片的傾斜部分，在傾斜部分上通過沖壓方 式加工突起，且傾斜部分兩側(cè)的流體通過傾斜部分上沖壓方式形成的孔連通;所述突起從 傾斜部分沿著混合氣體流動方向向外延伸。
[0011] 作為優(yōu)選，所述突起的延伸方向與混合物的流動方向的夾角為a,同一個傾斜部分 設(shè)置多個突起，沿著混合物的流動方向，所述的夾角a越來越小。
[0012] 作為優(yōu)選，厭氧發(fā)酵罐與生物反應(yīng)器之間的管路上設(shè)置沼氣閥口，電解水裝置與 生物反應(yīng)器連接的管路上設(shè)置氨氣閥口。
[0013] 作為優(yōu)選，還包括與生物反應(yīng)器相連的氨氣管道、甲燒管道及其二氧化碳管道，同 時每個管道上設(shè)置閥口和速度檢測裝置。
[0014] 作為優(yōu)選，所述的發(fā)電裝置是風(fēng)力發(fā)電裝置或者太陽能發(fā)電裝置。
[0015] -種生物質(zhì)甲燒的制備工藝，包括厭氧發(fā)酵罐、生物反應(yīng)器、風(fēng)力發(fā)電裝置和電解 水裝置，所述風(fēng)力發(fā)電裝置與電解水裝置連接，W便向電解水裝置輸送電，電解水裝置與生 物反應(yīng)器連接，將產(chǎn)生的氨氣輸入到生物反應(yīng)器中，所述厭氧發(fā)酵罐產(chǎn)生的沼氣進(jìn)入生物 反應(yīng)器，進(jìn)入生物反應(yīng)器的所述沼氣中含有甲燒和二氧化碳;在生物反應(yīng)器中，進(jìn)行合成甲 燒的反應(yīng)。
[0016] 作為優(yōu)選，生物反應(yīng)器中使用的催化劑是氨營養(yǎng)型產(chǎn)甲燒菌。
[0017] 作為優(yōu)選，沼氣在進(jìn)入生物反應(yīng)器之前，還經(jīng)過沼氣潔凈裝置進(jìn)行凈化。
[0018] 作為優(yōu)選，進(jìn)入生物反應(yīng)器的沼氣，甲燒的摩爾百分含量45% W上，二氧化碳的摩 爾百分含量為30% W上。
[0019] 作為優(yōu)選，所述生物反應(yīng)器與冷凝器相連，用于冷凝合成后的甲燒。
[0020] 作為優(yōu)選，厭氧發(fā)酵罐與生物反應(yīng)器之間的管路上設(shè)置沼氣閥口，電解水裝置與 生物反應(yīng)器連接的管路上設(shè)置氨氣閥口，通過閥口來控制進(jìn)入生物反應(yīng)器中的沼氣和氨氣 的數(shù)量。
[0021 ]作為優(yōu)選，還包括與生物反應(yīng)器相連的氨氣管道、甲燒管道及其二氧化碳管道，用 于向生物反應(yīng)器中輸入氨氣、甲燒和二氧化碳，同時每個管道上設(shè)置閥口和速度檢測裝置， 所述閥口和速度檢測裝置與控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)聯(lián)接。
[0022] 作為優(yōu)選，所述的冷凝器為所述的換熱器。
[0023] 與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實(shí)用新型具有如下的優(yōu)點(diǎn)：
[0024] 1)本實(shí)用新型利用風(fēng)力或者太陽能發(fā)電裝置連接電解水裝置，通過電解產(chǎn)生的氨 氣制備甲燒，節(jié)約了能源。
[0025] 2)開發(fā)了一種適應(yīng)氣體的冷凝提純的換熱器，可W提高冷凝的效率。
[0026] 3)本實(shí)用新型通過設(shè)置生物反應(yīng)器，通過生物方法來實(shí)現(xiàn)甲燒的生產(chǎn)，加大的提 高了甲燒的生產(chǎn)效率。
[0027] 4)本實(shí)用新型提出了一種全新的生產(chǎn)生物質(zhì)甲燒的工藝方法，將厭氧發(fā)酵和生物 質(zhì)氣化過程結(jié)合起來，降低沼氣提純過程耗能的同時，大幅增加甲燒產(chǎn)量，從而提高厭氧發(fā) 酵和生物質(zhì)氣化的整體效率。
[0028] 5)本實(shí)用新型的膜分離器是采用中空纖維和Ma化imid聚合材料制成的，是一種像 玻璃一樣的聚合膜。通過膜分離器的作用，分離可W達(dá)到分子級。
【附圖說明】
[0029] 圖1是本實(shí)用新型的制備生物質(zhì)甲燒的工藝流程圖；
[0030] 圖2是本實(shí)用新型一種板翅式換熱器換熱板片結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031 ]圖3是本實(shí)用新型一個板翅單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032] 圖4是本實(shí)用新型設(shè)置突起結(jié)構(gòu)傾斜部分平面的示意圖；
[0033] 圖5是本實(shí)用新型設(shè)置突起結(jié)構(gòu)傾斜部分平面的另一個示意圖；
[0034] 圖6是本實(shí)用新型的Ξ角形突起結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035] 圖7是本實(shí)用新型Ξ角形突起流道中的切面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036] 圖8是本實(shí)用新型的制備生物質(zhì)甲燒的另一個實(shí)施例工藝流程圖。
[0037] 附圖標(biāo)記如下：
[0038] 1沼氣流，2氨氣流，3甲燒流，4厭氧發(fā)酵罐，5沼氣潔凈裝置，6生物反應(yīng)器，7電解水 裝置，8風(fēng)力發(fā)電裝置，9冷凝器，10密封件，11流體通道，12板片，13傾斜部分，14水平部分， 15突起，16翅片。
【具體實(shí)施方式】
[0039] 下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說明。需要說明的是，本文 中的氣體含量，沒有特殊說明的情況下是摩爾含量。
[0040] 圖1展示了一種制備生物質(zhì)甲燒的工藝流程，如圖1所示，所述的制備工藝中包括 厭氧發(fā)酵罐4、生物反應(yīng)器6、電解水裝置7和風(fēng)力發(fā)電裝置8,所述厭氧發(fā)酵罐4產(chǎn)生的沼氣 進(jìn)入生物反應(yīng)器6中，進(jìn)入生物反應(yīng)器6的沼氣中含有甲燒和二氧化碳，作為優(yōu)選，含量最多 的依次是甲燒和二氧化碳;風(fēng)力發(fā)電裝置8與電解水裝置7相連，向電解水裝置7中輸送電， 電解水裝置7電解產(chǎn)生的氨氣流2進(jìn)入生物反應(yīng)器6中，在生物反應(yīng)器6中，進(jìn)行合成甲燒的 反應(yīng):C02+4出-CH4+2出0;生物反應(yīng)器6中使用的催化劑是氨營養(yǎng)型產(chǎn)甲燒菌。
[0041] 作為優(yōu)選，沼氣在進(jìn)入生物反應(yīng)器6之前，還經(jīng)過沼氣潔凈裝置9進(jìn)行凈化，W除去 雜質(zhì)，比如硫化氨，氨，氧硅烷等。
[0042] 作為優(yōu)選，進(jìn)入生物反應(yīng)器的沼氣，甲燒的摩爾百分含量45% W上，二氧化碳的摩 爾百分含量為13%^上％。
[0043 ]作為優(yōu)選，從生物反應(yīng)器6中出來的甲烷烴過冷凝器9后進(jìn)行回收。
[0044] 作為優(yōu)選，在生物反應(yīng)器中，二氧化碳與氨氣的比例為:1比4(摩爾數(shù)比例）。
[0045] 沼氣流1的管路上設(shè)置沼氣閥口，氨氣流2的管路上設(shè)置氨氣閥口，通過閥口來控 制進(jìn)入生物反應(yīng)器中的沼氣和氨氣的數(shù)量。
[0046] 所述系統(tǒng)還包括二氧化碳濃度檢測裝置、氨氣濃度檢測裝置、甲燒濃度檢測裝置， 所述二氧化碳濃度檢測裝置、氨氣濃度檢測裝置、甲燒濃度檢測裝置與控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)連 接;所述系統(tǒng)還包括流速檢測裝置，所述流速檢測裝置與控制器數(shù)據(jù)連接，所述在氣流1的 管路上設(shè)置甲燒濃度檢測裝置、二氧化碳濃度檢測裝置和流速檢測裝置，所述在氣流2的管 路上設(shè)置流速檢測裝置，所述控制器根據(jù)二氧化碳濃度檢測裝置、甲燒濃度檢測裝置W及 兩個流速蘇檢測裝置計算出進(jìn)入生物反應(yīng)器的二氧化碳摩爾數(shù)、氨氣摩爾數(shù)W及甲燒摩爾 數(shù)，并根據(jù)摩爾數(shù)來自動調(diào)整Ξ通閥向氣流1和氣流2開度的大小。
[0047] 如果檢測進(jìn)入生物反應(yīng)器氨氣的摩爾數(shù)偏多，則控制器自動調(diào)低氨氣閥口的開 度，減少