【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请涉及一种甲烷氧化装置，用于回收热量，以供氧化过程中再利用。
技术介绍
1、众所周知，甲烷是一种强效温室气体，其全球变暖潜能值远高于二氧化碳。众所周知，牲畜是甲烷气体的重要来源，其中，甲烷气体通过牲畜呼气和打嗝释放出来。牲畜的甲烷排放物通常会对牲畜生产者带来直接的经济影响，因为牲畜生产者可能会因其碳足迹而受到税收的影响。此外，由于牲畜是全球变暖的关键因素，因此减少牲畜的甲烷排放物至关重要。
2、在甲烷释放到大气中之前捕获和氧化甲烷是减少甲烷排放量的方法。在这个过程中，甲烷与氧气发生氧化反应，产生二氧化碳和水蒸气，从而减少有害甲烷的释放量。这一过程要求的氧化温度约为500℃，进而对能量需求很高。此外，牲畜的经常性排放也意味着需要对这种甲烷的进行氧化的频率很高。
3、因此，需要一种方法，从甲烷氧化过程中回收能量，并在氧化过程中再利用该能量。
4、本申请的目的和方面寻求至少减轻现有技术的这些问题。
技术实现思路
1、根据本申请的第一方面，提供了一种甲烷氧化装置，用于回收热量以供氧化过程中再利用，该甲烷氧化装置包括：甲烷氧化单元，用于氧化甲烷；热交换器，用于回收热量以供氧化过程中再利用；其中，热交换器包括：入口，其中，入口在使用时与甲烷排放源流体连通；出口；至少一条流动路径，其中，至少一条流动路径将入口流体连接到出口，并且至少一条流动路径至少具有穿过甲烷氧化单元的部分；至少一个逆流路径，其中，逆流路径为流动路径的反向路径，并且至少一个逆流路径至少具有
2、通过这种方式，甲烷排放物氧化产生的能量可以在氧化过程中回收和再利用。因此，可以减少或消除氧化过程对任何外部电源的依赖。这种热量回收方式可以提供一种自我维持的甲烷氧化装置，这种甲烷氧化装置具有更轻的重量，从而提高装置的便携性。这种装置是有优势的，特别是在应用时，将装置安装到牲畜或其它动物，用以捕获由动物释放的甲烷排放物并进行氧化。
3、优选地，在使用时，流体通过至少一个流动路径和至少一个逆流路径流动，并且传输流出甲烷氧化单元的流体的热量，以对流入甲烷氧化单元的流体进行加热。通过这种方式，流入甲烷氧化单元的未加热流体在氧化之前被加热，而流出甲烷氧化单元的加热后流体在释放到外部环境之前被冷却。这一过程从氧化过程中回收热量，并通过在氧化之前加热需要氧化的流体来实现对回收热量的再利用。
4、在一些实施例中，热交换器为板式热交换器。可替换地或另外地，热交换器是回热式热交换器。或者，热交换器是再生式热交换器。优选地，热交换器为单程热交换器。或者，热交换器是双程热交换器。
5、优选地，入口包括入口歧管，出口包括出口歧管。通过这种方式，装置包括多条流动路径和多条逆流路径，使得可以从一条路径到另一条路径进行高效和高速率的热量传播，同时，通过甲烷氧化装置最大限度地减少压降和热损失。
6、优选地，至少一条逆流路径与至少一条流动路径平行。通过这种方式，提供了一种平行流动热交换器，其中，流动路径与逆流路径之间的热传递阻力，沿着流动路径的长度与沿着反向流路径的长度大致相同，反之亦然。
7、优选地，至少一条流动路径的长度与至少一条逆流路径的长度相同。优选地，至少一条流动路径和至少一条逆流路径基本上是直的。或者，至少一条流动路径和至少一条逆流路径基本上是弯曲的或u形。
8、优选地，甲烷氧化单元包括用于催化甲烷氧化的腔室。催化氧化室以放热方式，将动物呼出的甲烷氧化成流体。可替换地或另外地，甲烷氧化单元包括位于热交换器内的至少一种催化材料。在一些实施例中，至少一种催化材料位于至少一条流动路径或至少一条逆流路径中的至少一者中。通过这种方式，甲烷在热交换器内发生氧化，无需单独的氧化室。
9、优选地，甲烷氧化单元所处的位置至至少一条流动路径的长度与至至少一条逆流路径的长度基本相等。通过这种方式，流动路径和逆流路径之间的热量传输能力相等，反之亦然，例如，流出甲烷氧化单元的流体的热量被传输以对流入甲烷氧化单元的流体进行加热的场景。
10、优选地，热交换器包括隔热单元，用于对装置进行隔热，以减少向外部环境的热量损失。减少向外部环境的热量损失，可以增加氧化过程中回收和再利用的热量。
11、在一些实施例中，装置包括多个热交换器。通过将一个热交换器的入口馈入另一个热交换器的出口，热交换器可以串联配置两个或两个以上，从而减少因任何管道和配件要求而造成的压力损失，提高热量传输效率。
12、在一些实施例中，所述装置包括加热单元，用于在使用时加热甲烷氧化单元内的流体。动物的甲烷排放物需要从其约为30℃的呼气温度，加热至约为500℃的氧化温度。在优选实施例中，装置不需要加热单元，并且在使用时，装置回收和再利用的热量足以将动物排放物加热至氧化所需的温度。通过这种方式，装置基本上是自我维持的，不需要依赖对加热单元供电的电源。或者，装置对加热单元的依赖是周期性的，因此减少了对任何电源的电力需求。
13、优选地，装置基本上是长方体。或者，装置基本上是v形的。或者，装置基本上是弯曲的或u形的。通过这种方式，在使用时，装置的形状与位置相适应。这种特性减小了在动物身上使用的装置的体积，有助于防止装置干扰动物的视力、采食或饮水、反刍或其他正常行为。
14、优选地，所述装置包括连接器，用于将入口连接到甲烷收集单元。优选地，连接器用于最小化入口与甲烷收集单元之间的流体所流经的距离。通过这种方式，降低了对泵或外部流体驱动器来辅助甲烷收集单元和甲烷氧化装置之间的流体流动的需求。
15、在一些实施例中，装置包括甲烷收集单元，用于收集动物释放的甲烷排放物。优选地，在使用时，甲烷收集单元位于动物的鼻子附近，用于收集动物的甲烷排放物。优选地，甲烷收集单元，用于在收集动物的呼气之前减少对动物呼气的稀释或提前分散。优选地，甲烷收集单元包括至少一个传感器，用于检测动物排放物的至少一个特征。例如，甲烷收集单元可包括甲烷传感器、二氧化碳传感器和/或温度传感器。
16、在一些实施例中，装置包括定位器，用于将装置定位在靠近动物头部的位置。通过这种方式，装置可以安全地安装在动物的靠近动物甲烷排放源的位置处，例如，但不限于，安装在动物的肩膀、颈部或头部。或者，装置包括安装器，用于将装置安装在动物的挽具上。通过这种方式，装置可以与动物携带的现有设备一起使用。这两种配置都允许装置可拆卸地保留在动物身上，例如，使得可以移除装置以供维护。在其它实施例中，装置包括定位器，用于将装置定位在固定结构上。例如，所述装置可包括定位器，在使用时，用于将装置安装在靠近存在甲烷排放物的饲养场、马厩、谷仓或其它合适位置。通过这种方式，多个动物的甲烷排放物可以由装置同时氧化。在这些实施例中，装置可包括甲烷收集单元，用于收集来自外部环境的甲烷排放物。在一些实施例中，甲烷氧化装置用于在结构上固定使用和在动物身上便携式本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种甲烷氧化装置，用于回收热量以供氧化过程中再利用，所述甲烷氧化装置包括：
2.根据权利要求1所述的装置，其中，在使用时，流体通过所述至少一个流动路径和所述至少一个逆流路径流动，流出所述甲烷氧化单元的流体的热量被传输以加热流入所述甲烷氧化单元的流体。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述热交换器为回热式热交换器。
4.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述热交换器为再生式热交换器。
5.根据上述任一项权利要求所述的装置，其中，所述热交换器是单程热交换器。
6.根据上述任一项权利要求所述的装置，其中，所述入口包括入口歧管，并且所述出口包括出口歧管。
7.根据上述任一项权利要求所述的装置，其中，所述至少一个逆流路径与所述至少一个流动路径平行。
8.根据上述任一项权利要求所述的装置，其中，所述至少一条流动路径的长度与所述至少一条逆流路径的长度相同。
9.根据上述任一项权利要求所述的装置，其中，所述至少一条流动路径和所述至少一条逆流路径基本上是直的。
10.根据权利要
11.根据上述任一项权利要求所述的装置，其中，所述甲烷氧化单元包括用于催化甲烷氧化的腔室。
12.根据权利要求1至10中任一项所述的装置，其中，所述甲烷氧化单元包括位于所述热交换器内的至少一种催化材料。
13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述至少一种催化材料位于所述至少一条流动路径或所述至少一条逆流路径中的至少一者中。
14.根据上述任一项权利要求所述的装置，其中，所述甲烷氧化单元所处的位置至所述至少一条流动路径的长度与至所述至少一条逆流路径的长度基本相等。
15.根据上述任一项权利要求所述的装置，其中，所述热交换器包括隔热单元，用于对所述装置进行隔热，以减少向外部环境的热量损失。
16.根据上述任一项权利要求所述的装置，其中，所述装置包括多个热交换器。
17.根据上述任一项权利要求所述的装置，其中，所述装置包括加热单元，用于在使用时加热所述甲烷氧化单元内的流体。
18.根据上述任一项权利要求所述的装置，其中，所述装置基本上为长方体。
19.根据权利要求1至17中任一项所述的装置，其中，所述装置基本上为V形。
20.根据上述任一项权利要求所述的装置，其中，所述装置包括连接器，用于将所述入口连接到甲烷收集单元。
21.根据权利要求1至19中任一项所述的装置，其中，所述装置包括甲烷收集单元，用于收集动物排出的甲烷排放物。
22.根据上述任一项权利要求所述的装置，其中，所述装置包括定位器，用于将所述装置定位在靠近动物的头部的位置。
23.根据上述任一项权利要求所述的装置，其中，所述装置包括至少一个传感器。
24.根据上述任一项权利要求所述的装置，其中，所述装置包括泵，用于在使用时辅助流体流经所述装置。
25.根据上述任一项权利要求所述的装置，其中，所述装置包括排放物分离单元，用于在使用时根据至少一个排放特性分离排放物。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种甲烷氧化装置，用于回收热量以供氧化过程中再利用，所述甲烷氧化装置包括：
2.根据权利要求1所述的装置，其中，在使用时，流体通过所述至少一个流动路径和所述至少一个逆流路径流动，流出所述甲烷氧化单元的流体的热量被传输以加热流入所述甲烷氧化单元的流体。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述热交换器为回热式热交换器。
4.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述热交换器为再生式热交换器。
5.根据上述任一项权利要求所述的装置，其中，所述热交换器是单程热交换器。
6.根据上述任一项权利要求所述的装置，其中，所述入口包括入口歧管，并且所述出口包括出口歧管。
7.根据上述任一项权利要求所述的装置，其中，所述至少一个逆流路径与所述至少一个流动路径平行。
8.根据上述任一项权利要求所述的装置，其中，所述至少一条流动路径的长度与所述至少一条逆流路径的长度相同。
9.根据上述任一项权利要求所述的装置，其中，所述至少一条流动路径和所述至少一条逆流路径基本上是直的。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，其中，所述至少一条流动路径和所述至少一条逆流路径基本上是弯曲的或u形。
11.根据上述任一项权利要求所述的装置，其中，所述甲烷氧化单元包括用于催化甲烷氧化的腔室。
12.根据权利要求1至10中任一项所述的装置，其中，所述甲烷氧化单元包括位于所述热交换器内的至少一种催化材料。
13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述至少一种催化材料位于所述至少一条...
【专利技术属性】
技术研发人员：弗朗西斯科·诺里斯，帕特里西奥·诺里斯，托马斯·冈德里，克里斯托弗·琼斯，
申请(专利权)人：泽尔普有限公司，
类型：发明
国别省市：
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