一種板翅式換熱器及其利用風(fēng)電的甲烷制備工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于能源利用領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種換熱器及包括換熱器的甲燒制備工藝和 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(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人類對(duì)能源的需求量越來(lái)越大。然而煤、石油、天 然氣等傳統(tǒng)能源儲(chǔ)備量不斷減少、日益緊缺，造成價(jià)格的不斷上漲，同時(shí)常規(guī)化石燃料造成 的環(huán)境污染問(wèn)題也愈加嚴(yán)重，運(yùn)些都大大限制著社會(huì)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(duì)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(guò)程中，一般需要經(jīng)過(guò)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(guò)程中氣體的冷凝提純。
[0004] 此外，對(duì)于甲燒的生產(chǎn)過(guò)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 S油atier反應(yīng)：CO2+4H2-CH4巧&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(lái)實(shí)現(xiàn)氨氣提出甲燒。

【發(fā)明內(nèi)容】
陽(yáng)〇化]本發(fā)明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▉?lái)實(shí)現(xiàn) Sabatier反應(yīng)。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0007] 一種混合氣體冷凝使用的板翅式換熱器，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(guò)沖壓 方式加工突起，且傾斜部分兩側(cè)的流體通過(guò)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(dòng)方向向外延伸。
[0008] 作為優(yōu)選，所述突起的延伸方向與混合物的流動(dòng)方向的夾角為a,同一個(gè)傾斜部分 設(shè)置多個(gè)突起，沿著混合物的流動(dòng)方向，所述的夾角a越來(lái)越小。
[0009] 一種生物質(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)。
[0010] 作為優(yōu)選，生物反應(yīng)器中使用的催化劑是氨營(yíng)養(yǎng)型產(chǎn)甲燒菌。
[0011] 作為優(yōu)選，沼氣在進(jìn)入生物反應(yīng)器之前，還經(jīng)過(guò)沼氣潔凈裝置進(jìn)行凈化。
[0012] 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。
[0013] 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。
[0014] 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n，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(guò)閥口來(lái)控制進(jìn)入生物反應(yīng)器中的沼氣和氨氣 的數(shù)量。
[0015] 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(shí)每個(gè)管道上設(shè)置閥口和速度檢測(cè)裝置， 所述閥口和速度檢測(cè)裝置與控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)聯(lián)接。
[0016] 作為優(yōu)選，所述的冷凝器為權(quán)利要求1-2之一所述的換熱器。
[0017] 與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn)：
[0018] 1)本發(fā)明利用風(fēng)力或者太陽(yáng)能發(fā)電裝置連接電解水裝置，通過(guò)電解產(chǎn)生的氨氣制 備甲燒，節(jié)約了能源。
[0019] 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。
[0020] 3)本發(fā)明通過(guò)設(shè)置生物反應(yīng)器，通過(guò)生物方法來(lái)實(shí)現(xiàn)甲燒的生產(chǎn)，加大的提高了 甲燒的生產(chǎn)效率。
[0021] 4)本發(fā)明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(guò)程結(jié)合起來(lái)，降低沼氣提純過(guò)程耗能的同時(shí)，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。
[0022] 5)本發(fā)明的膜分離器是采用中空纖維和Matrimid聚合材料制成的，是一種像玻 璃一樣的聚合膜。通過(guò)膜分離器的作用，分離可W達(dá)到分子級(jí)。
【附圖說(shuō)明】
[0023] 圖1是本發(fā)明的制備生物質(zhì)甲燒的工藝流程圖；
[0024] 圖2是本發(fā)明一種板翅式換熱器換熱板片結(jié)構(gòu)示意圖； 陽(yáng)0巧]圖3是本發(fā)明一個(gè)板翅單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[00%] 圖4是本發(fā)明設(shè)置突起結(jié)構(gòu)傾斜部分平面的示意圖；
[0027] 圖5是本發(fā)明設(shè)置突起結(jié)構(gòu)傾斜部分平面的另一個(gè)示意圖；
[0028] 圖6是本發(fā)明的S角形突起結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029] 圖7是本發(fā)明S角形突起流道中的切面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030] 圖8是本發(fā)明的制備生物質(zhì)甲燒的另一個(gè)實(shí)施例工藝流程圖
[0031] 附圖標(biāo)記如下：
[0032] 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】
[0033] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說(shuō)明。需要說(shuō)明的是，本文中的 氣體含量，沒有特殊說(shuō)明的情況下是摩爾含量。
[0034] 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+4H2-CH4巧&0 ;
[0035] 生物反應(yīng)器13中使用的催化劑是氨營(yíng)養(yǎng)型產(chǎn)甲燒菌。
[0036] 作為優(yōu)選，沼氣在進(jìn)入生物反應(yīng)器6之前，還經(jīng)過(guò)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。
[0037] 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％。
[0038] 作為優(yōu)選，從生物反應(yīng)器6中出來(lái)的甲烷烴過(guò)冷凝器9后進(jìn)行回收。
[0039] 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）。
[0040] 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(guò)閥口來(lái)控 制進(jìn)入生物反應(yīng)器中的沼氣和氨氣的數(shù)量。
[0041] 所述系統(tǒng)還包括二氧化碳濃度檢測(cè)裝置、氨氣濃度檢測(cè)裝置、甲燒濃度檢測(cè)裝置， 所述二氧化碳濃度檢測(cè)裝置、氨氣濃度檢測(cè)裝置、甲燒濃度檢測(cè)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(cè)裝置，所述流速檢測(cè)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(cè)裝置、二氧化碳濃度檢測(cè)裝置和流速檢測(cè)裝置，所述在氣流2的 管路上設(shè)置流速檢測(cè)裝置，所述控制器根據(jù)二氧化碳濃度檢測(cè)裝置、甲燒濃度檢測(cè)裝置W 及兩個(gè)流速檢測(cè)裝置計(jì)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(lái)自動(dòng)調(diào)整=通閥向氣流1和氣流2開度的大小。
[0042] 如果檢測(cè)進(jìn)入生物反應(yīng)器氨氣的摩爾數(shù)偏多，則控制器自動(dòng)調(diào)低氨氣閥口的開 度，減少氣流2的流量；如果檢測(cè)的氨氣的摩爾數(shù)偏少，則增加氨氣閥口的開度，增加氣流2 的流量。
[0043] 或者如果檢測(cè)進(jìn)入生物反應(yīng)器氨氣的摩爾數(shù)偏多，則控制器自動(dòng)增加甲燒閥口的 開度，增加氣流1的流量；如果檢測(cè)的氨氣的摩爾數(shù)偏少，則減少甲燒氣閥口的開度，降低 氣流1的流量。
[0044] 對(duì)于控制氨氣的摩爾數(shù)，上述的兩種方式可W結(jié)合在一起控制氨氣和二氧化碳的 數(shù)量，從而盡快達(dá)到氨氣和二氧化碳的數(shù)量的平衡。
[0045] 如果檢測(cè)進(jìn)入生物反應(yīng)器的二氧化碳的摩爾數(shù)過(guò)多，則相應(yīng)的自動(dòng)增加氨氣的含 量，則增加氨氣閥口的開度，增加氣流2的流量，相反，則控制器自動(dòng)調(diào)低氨氣閥口的開度， 減少氣流2的流量。
[0046] 當(dāng)然，作為一個(gè)優(yōu)選，如果檢測(cè)進(jìn)入生物反應(yīng)器