一種板翅式換熱器及其利用風電的甲烷制備工藝的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于能源利用領域，尤其設及一種換熱器及包括換熱器的甲燒制備工藝和 系統，屬于換熱器及其應用領域。
【背景技術】
[0002] 隨著現代社會經濟的高速發展，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，同時常規化石燃料造成 的環境污染問題也愈加嚴重，運些都大大限制著社會的發展和人類生活質量的提高。沼氣 是低成本可再生能源，但實際中通常需要對沼氣進行提純，產生甲燒，W滿足不同用途（比 如：作為汽車燃料）的有關技術要求。傳統沼氣提純技術需要消耗大量能源，不符合當前節 能減排和保護環境的要求。
[0003] 在甲燒生產的過程中，一般需要經過換熱器進行冷凝，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，因此需要開發一種新的類型的換 熱器，使其滿足沼氣生產過程中氣體的冷凝提純。
[0004] 此外，對于甲燒的生產過程，如何提高甲燒的產出率，也是甲燒生產工藝中一直 在追求的，利用氨氣提純生物質氣是提高生產生物質甲燒效率的有效方法，運一方法基于 S油atier反應：CO2+4H2-CH4巧&0。傳統上，該反應一般使用釘（Ru)基和儀（Ni)基催化劑 實現。但是目前并沒有一套成型的工藝或設備來實現氨氣提出甲燒。
【發明內容】
陽〇化]本發明旨在提供一種氨氣提純生物質氣中使用的換熱器及其利用電能電解產 生氨氣提純生物質氣是提高生產生物質甲燒效率的工藝，該工藝利用生物方法來實現 Sabatier反應。
[0006] 為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：
[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。
[0008] 作為優選，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。
[0009] 一種生物質甲燒的制備工藝，包括厭氧發酵罐、生物反應器、風力發電裝置和電解 水裝置，所述風力發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 物反應器連接，將產生的氨氣輸入到生物反應器中，所述厭氧發酵罐產生的沼氣進入生物 反應器，進入生物反應器的所述沼氣中含有甲燒和二氧化碳；在生物反應器中，進行合成甲 燒的反應。
[0010] 作為優選，生物反應器中使用的催化劑是氨營養型產甲燒菌。
[0011] 作為優選，沼氣在進入生物反應器之前，還經過沼氣潔凈裝置進行凈化。
[0012] 作為優選，進入生物反應器的沼氣，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] 作為優選，所述生物反應器與冷凝器相連，用于冷凝合成后的甲燒。
[0014] 作為優選，厭氧發酵罐與生物反應器之間的管路上設置沼氣閥n，電解水裝置與 生物反應器連接的管路上設置氨氣閥口，通過閥口來控制進入生物反應器中的沼氣和氨氣 的數量。
[0015] 作為優選，還包括與生物反應器相連的氨氣管道、甲燒管道及其二氧化碳管道，用 于向生物反應器中輸入氨氣、甲燒和二氧化碳，同時每個管道上設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行數據聯接。
[0016] 作為優選，所述的冷凝器為權利要求1-2之一所述的換熱器。
[0017] 與現有技術相比較，本發明具有如下的優點：
[0018] 1)本發明利用風力或者太陽能發電裝置連接電解水裝置，通過電解產生的氨氣制 備甲燒，節約了能源。
[0019] 2)開發了一種適應氣體的冷凝提純的換熱器，可W提高冷凝的效率。
[0020] 3)本發明通過設置生物反應器，通過生物方法來實現甲燒的生產，加大的提高了 甲燒的生產效率。
[0021] 4)本發明提出了一種全新的生產生物質甲燒的工藝方法，將厭氧發酵和生物質氣 化過程結合起來，降低沼氣提純過程耗能的同時，大幅增加甲燒產量，從而提高厭氧發酵和 生物質氣化的整體效率。
[0022] 5)本發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。通過膜分離器的作用，分離可W達到分子級。
【附圖說明】
[0023] 圖1是本發明的制備生物質甲燒的工藝流程圖；
[0024] 圖2是本發明一種板翅式換熱器換熱板片結構示意圖； 陽0巧]圖3是本發明一個板翅單元的結構示意圖；
[00%] 圖4是本發明設置突起結構傾斜部分平面的示意圖；
[0027] 圖5是本發明設置突起結構傾斜部分平面的另一個示意圖；
[0028] 圖6是本發明的S角形突起結構示意圖；
[0029] 圖7是本發明S角形突起流道中的切面結構示意圖。
[0030] 圖8是本發明的制備生物質甲燒的另一個實施例工藝流程圖
[0031] 附圖標記如下：
[0032] 1沼氣流，2氨氣流，3甲燒流，4厭氧發酵罐，5沼氣潔凈裝置，6生物反應器，7電解 水裝置，8風力發電裝置，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。
【具體實施方式】
[0033] 下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】做詳細的說明。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。
[0034] 圖1展示了一種制備生物質甲燒的工藝流程，如圖1所示，所述的制備工藝中包括 厭氧發酵罐4、生物反應器6、電解水裝置7和風力發電裝置8,所述厭氧發酵罐4產生的沼 氣進入生物反應器6中，進入生物反應器6的沼氣中含有甲燒和二氧化碳，作為優選，含量 最多的依次是甲燒和二氧化碳；風力發電裝置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電解產生的氨氣流2進入生物反應器6中，在生物反應器6中，進行合 成甲燒的反應：C02+4H2-CH4巧&0 ;
[0035] 生物反應器13中使用的催化劑是氨營養型產甲燒菌。
[0036] 作為優選，沼氣在進入生物反應器6之前，還經過沼氣潔凈裝置9進行凈化，W除 去雜質，比如硫化氨，氨，氧硅烷等。
[0037] 作為優選，進入生物反應器的沼氣，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] 作為優選，從生物反應器6中出來的甲烷烴過冷凝器9后進行回收。
[0039] 作為優選，在生物反應器中，二氧化碳與氨氣的比例為：1比4(摩爾數比例）。
[0040] 沼氣流1的管路上設置沼氣閥口，氨氣流2的管路上設置氨氣閥口，通過閥口來控 制進入生物反應器中的沼氣和氨氣的數量。
[0041] 所述系統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行數據連 接；所述系統還包括流速檢測裝置，所述流速檢測裝置與控制器數據連接，所述在氣流1的 管路上設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 管路上設置流速檢測裝置，所述控制器根據二氧化碳濃度檢測裝置、甲燒濃度檢測裝置W 及兩個流速檢測裝置計算出進入生物反應器的二氧化碳摩爾數、氨氣摩爾數W及甲燒摩爾 數，并根據摩爾數來自動調整=通閥向氣流1和氣流2開度的大小。
[0042] 如果檢測進入生物反應器氨氣的摩爾數偏多，則控制器自動調低氨氣閥口的開 度，減少氣流2的流量；如果檢測的氨氣的摩爾數偏少，則增加氨氣閥口的開度，增加氣流2 的流量。
[0043] 或者如果檢測進入生物反應器氨氣的摩爾數偏多，則控制器自動增加甲燒閥口的 開度，增加氣流1的流量；如果檢測的氨氣的摩爾數偏少，則減少甲燒氣閥口的開度，降低 氣流1的流量。
[0044] 對于控制氨氣的摩爾數，上述的兩種方式可W結合在一起控制氨氣和二氧化碳的 數量，從而盡快達到氨氣和二氧化碳的數量的平衡。
[0045] 如果檢測進入生物反應器的二氧化碳的摩爾數過多，則相應的自動增加氨氣的含 量，則增加氨氣閥口的開度，增加氣流2的流量，相反，則控制器自動調低氨氣閥口的開度， 減少氣流2的流量。
[0046] 當然，作為一個優選，如果檢測進入生物反應器