一種生物質(zhì)甲烷的制備裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于能源利用領(lǐng)域，尤其涉及一種換熱器及包括換熱器的甲烷制備工 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，這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，但實際中通常需要對沼氣進(jìn)行提純，產(chǎn)生甲烷，以滿足不同用途（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] 在甲烷生產(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，對于甲烷的生產(chǎn)過程，如何提高甲烷的產(chǎn)出率，也是甲烷生產(chǎn)工藝中一直在 追求的，利用氫氣提純生物質(zhì)氣是提高生產(chǎn)生物質(zhì)甲烷效率的有效方法，這一方法基于 Sabatier反應(yīng):C〇2+4H2-CH4+2H2〇。傳統(tǒng)上，該反應(yīng)一般使用釕(Ru)基和鎳(Ni)基催化劑實 現(xiàn)。但是目前并沒有一套成型的工藝或設(shè)備來實現(xiàn)氫氣提出甲烷。 【實用新型內(nèi)容】
[0005] 本實用新型旨在提供一種氫氣提純生物質(zhì)氣中使用的換熱器及其利用氫氣提純 生物質(zhì)氣是提高生產(chǎn)生物質(zhì)甲烷效率的工藝，該工藝?yán)蒙锓椒▉韺崿F(xiàn)Sabatier反應(yīng)。
[0006] 為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案如下:一種生物質(zhì)甲烷的制備裝置，包 括厭氧發(fā)酵罐、氣化爐、壓縮機、膜分離器和冷凝器，氣化爐依次經(jīng)過壓縮機、膜分離器和冷 凝器后連接厭氧發(fā)酵罐，在生物反應(yīng)器中，進(jìn)行合成甲烷的反應(yīng)。
[0007] 作為優(yōu)選，氣化爐通過合成氣潔凈裝置連接壓縮機。
[0008] 作為優(yōu)選，壓縮機、膜分離器和冷凝器分別是兩個，所述氣化爐依次經(jīng)過第一級壓 縮機、第一級膜分離器、第一級冷凝器、第二級壓縮機、第二季膜分離器和第二級冷凝器后 連接厭氧發(fā)酵罐。
[0009] 作為優(yōu)選，在冷凝器和厭氧發(fā)酵罐之間的管路上設(shè)置閥門。
[0010] 作為優(yōu)選，所述冷凝器為板翅式冷凝器，板翅式冷凝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，從而使傾斜部分兩側(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，所述突起延伸的長度為L，沿著混合物的流動方向，同一個傾斜部分設(shè) 置多個突起，沿著混合物的流動方向，所述的長度L越來越大。
[0012] 作為優(yōu)選，在冷凝器和厭氧發(fā)酵罐之間的管路上設(shè)置二氧化碳濃度檢測裝置、氫 氣濃度檢測裝置和流速檢測裝置中的至少一個。
[0013] 作為優(yōu)選，厭氧發(fā)酵罐分為兩部分，第一部分進(jìn)行厭氧發(fā)酵產(chǎn)生沼氣的反應(yīng)的部 分，第二部分是沼氣和來自氣化爐的合成氣合成甲烷反應(yīng)的部分。
[0014] 作為優(yōu)選，厭氧發(fā)酵罐中的第二部分中設(shè)置氫氣濃度檢測裝置、甲烷濃度檢測裝 置、二氧化碳濃度檢測裝置的至少一個。
[0015] 作為優(yōu)選，所述厭氧發(fā)酵罐中設(shè)置甲烷菌移植通道。
[0016] -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，其特征在于，在傾斜部 分上通過沖壓方式加工突起，從而使傾斜部分兩側(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。
[0017] 作為優(yōu)選，所述突起延伸的長度為L，沿著混合物的流動方向，同一個傾斜部分設(shè) 置多個突起，沿著混合物的流動方向，所述的長度L越來越大。
[0018] 作為優(yōu)選，包括厭氧發(fā)酵罐、氣化爐、壓縮機、膜分離器和冷凝器，所述厭氧發(fā)酵罐 內(nèi)產(chǎn)生沼氣，所述沼氣中含有甲烷和二氧化碳;氣化爐產(chǎn)生的合成氣依次經(jīng)過壓縮機、膜分 離器和冷凝器后，進(jìn)入?yún)捬醢l(fā)酵罐，進(jìn)入?yún)捬醢l(fā)酵罐中的合成氣含有氫氣，在厭氧發(fā)酵罐 中，沼氣和合成氣進(jìn)行合成甲烷的反應(yīng)。
[0019] 作為優(yōu)選，合成甲烷的反應(yīng)中使用的催化劑是氫營養(yǎng)型產(chǎn)甲烷菌。
[0020] 作為優(yōu)選，氣化爐產(chǎn)生的合成氣經(jīng)過合成氣潔凈裝置后進(jìn)入壓縮機。
[0021] 作為優(yōu)選，包括兩級壓縮、膜分離和冷凝過程，所述合成氣依次經(jīng)過第一級壓縮 機、第一級膜分離器、第一級冷凝器、第二級壓縮機、第二級膜分離器和第二級冷凝器后進(jìn) 入生物反應(yīng)器。
[0022] 作為優(yōu)選，厭氧發(fā)酵罐內(nèi)產(chǎn)生沼氣，甲烷的摩爾百分含量45%以上，二氧化碳的摩 爾百分含量為30%以上，進(jìn)入?yún)捬醢l(fā)酵罐的合成氣的氫氣的摩爾百分含量為70%以上。 [0023]作為優(yōu)選，所述從合成氣潔凈裝置中出來的合成氣分為兩股氣流，分別是第二氣 流和第十氣流，第十氣流直接用于發(fā)電機進(jìn)行發(fā)電或進(jìn)入換熱器發(fā)熱，第二路氣流進(jìn)入第 一級壓縮機進(jìn)行壓縮，從壓縮機出來的氣流進(jìn)入第一級膜分離器，從膜分離器分理出來的 兩股氣流，分別是第四氣流和第五氣流，第四氣流用于發(fā)電機進(jìn)行發(fā)電或進(jìn)入換熱器發(fā)熱， 第五氣流進(jìn)入第一級冷凝器，在冷凝器中將第五氣流中的水分進(jìn)行冷凝，以排除其中的水 分，從第一級冷凝器出來的氣流進(jìn)入第二級壓縮機，壓縮后的氣流進(jìn)入第二級膜分離器，從 第二級膜分離器分理出兩股氣流，一股氣流用于發(fā)電機發(fā)電或進(jìn)入換熱器發(fā)熱，一股經(jīng)過 第二級冷凝器冷凝后進(jìn)入?yún)捬醢l(fā)酵罐。
[0024]作為優(yōu)選，第二氣流和第十氣流連接的位置設(shè)置三通閥，所述三通閥與控制系統(tǒng) 進(jìn)行數(shù)據(jù)連接，控制系統(tǒng)控制三通閥的開閉方向及其開度的大小。
[0025] 作為優(yōu)選，所述的冷凝器至少一個為前面所述的換熱器。
[0026] 與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實用新型具有如下的優(yōu)點：
[0027] 1)開發(fā)了一種適應(yīng)氣體的冷凝提純的換熱器，可以提高冷凝提出的效率。
[0028] 2)本實用新型通過設(shè)置在厭氧發(fā)酵罐中直接反應(yīng)，省去了生物反應(yīng)器，同時在厭 氧發(fā)酵罐中通過生物方法來實現(xiàn)甲烷的生產(chǎn)，節(jié)省了成本，同時提高了甲烷的生產(chǎn)效率。
[0029] 3)本實用新型提出了一種全新的生產(chǎn)生物質(zhì)甲烷的裝置，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，大幅增加甲烷產(chǎn)量，從而提高厭氧發(fā)酵和 生物質(zhì)氣化的整體效率。
[0030] 4)本實用新型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。通過膜分離器的作用，分離可以達(dá)到分子級。
【附圖說明】
[0031] 圖1是本實用新型的制備生物質(zhì)甲烷的工藝流程圖；
[0032] 圖2是本實用新型一種板翅式換熱器換熱板片結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033] 圖3是本實用新型一個板翅單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034] 圖4是本實用新型設(shè)置突起結(jié)構(gòu)傾斜部分平面的示意圖；
[0035] 圖5是本實用新型設(shè)置突起結(jié)構(gòu)傾斜部分平面的另一個示意圖；
[0036]圖6是本實用新型的三角形突起結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖7是本實用新型三角形突起流道中的切面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038]圖8是本實用新型的制備生物質(zhì)甲烷的另一個實施例工藝流程圖 [0039] 附圖標(biāo)記如下：
[0040] 1-12氣流，13氣化爐，14合成氣潔凈裝置，15第一級壓縮機，16第一級膜分離器，17 第一級冷凝器，18第二級壓縮機，19第二級膜分離器，20發(fā)電機，21換熱