一种利用汽车尾气制备液态CO₂及供冷暖气的装置的制作方法

专利名称：一种利用汽车尾气制备液态CO₂及供冷暖气的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及到汽车尾气处理领域，特指ー种利用汽车尾气制备液态C02及供应冷暖气的循环节能装置。特别使用于轿车、公交车以及大型卡车。
背景技术：
随着经济的迅速发展，汽车エ业也随着快速发展，在当今时代，汽车已经成为人们生活中必不可少的工具，汽车给人们带来方便的同时也带给人们极大的危害。众所周知，汽车在行驶的过程中产生的尾气含有大量有害气体，因而给大气造成的极大的污染。目前我国有约2/3的城市空气达不到国家标准，其中机动车在大城市的污染贡献率已经超过50%,在沿海城市，尤为突出。汽车尾气对大气环境的污染日趋加重，汽车尾气的主要成分有一氧化氮、一氧化碳、ニ氧化氮、ニ氧化硫、ニ氧化碳、碳氢化合物、铅、苯以及ー些悬浮颗粒物。这些物质的存在严重的危害着市民的健康，这已经引起很多国家特别是汽车持有量大的发达国家。因此，有效的控制汽车尾气的排放，改善空气质量，是当前迫在眉睫需要解决的问题之一。众所周知，汽车发动机排出的尾气的温度高达500°C 600°C，排入大气的热量十分惊人，特别是夏季，高温空气严重影响了居民的生活质量，若将这些热量排到空气中，容易造成大气热污染，而且也造成能源浪费。因此，需要对尾气进行有效的降温以及冷气的制备，并充分回收余热是当前实现节能环保的一项举措之一。对于汽车尾气处理这方面，国内已经有许多专利，如中国专利CN201696121 U —种新型汽车尾气处理器，该专利虽然能去除尾气中的污染气体，但是无法有效降低尾气温度，同时也无法实现尾气热量的回收、尾气零排放及充分利用尾气等问题，特别是尾气转换装置，采用贵重金属催化剂，代价比较大，而是将尾气除棹，容易造成大气热污染和能源的浪费；如中国专利CN201679585 U —种汽车尾气热交换处理系统，该专利虽然能降低尾气温度，但是降低的幅度不是很大，而且这种热交換装置也比较复杂，无法实现为车厢供冷气、污染气体无法杜绝排放等问题。虽然汽车尾气处理方面的专利比较多，但是也存在ー些不足如(I)所有专利可以对车厢供应暖气，但是在夏天的时候，无法实现利用尾气向车厢提供冷气；(2)很多专利利用活性炭来去除尾气，但是活性炭吸附不能有效去除CO与NO ; (3)大部分专利利用了贵重金属作为催化剂来处理尾气，但贵重金属成本很大，而且寿命较短，不能循环利用；(4)大部分专利都是单纯的除掉尾气，没有充分利用尾气来实现尾气处理的有效循环利用；(5)对于该专利所涉及的技术，降低尾气温度的幅度不大，而且装置复杂，成本大。总之，现有的专利均无法实现利用汽车尾气来制备エ业能源——液态C02、降低尾气温度、汽车尾气零排放以及无法在冬天为车厢内提供暖气、夏季为车厢提供冷气、实现汽车尾气循环利用。 发明内容[0007]本实用新型的目的在于提供ー种利用汽车自身排放的尾气来制备液态CO2、既可以为车厢提供冷气，又可以提供暖气以及降低尾气温度、实现汽车尾气的零排放的循环节能装置，克服当前技术无法在一个系统里面同时供应冷暖气、没有充分利用尾气、尾气降温效率较低、成本较大的局限性。 本发明的目的是通过以下技术方案实现ー种利用汽车尾气制备液态CO2及供冷暖气的装置，包括进气管、排气管、发动机、气体输送管、降温腔、冷气制备腔、热交换与余热回收装置、尾气过滤装置、尾气制取CO2装置、CO2液化装置、液态CO2输送管、液态CO2存储罐、隔音板、气泵、微型抽风机、延时继电器、单向辅助阀、控制阀以及控制器。用排气管连接发动机的出气ロ，所述的排气管的末端设计为喇叭ロ，并在排气管上设有过滤装置，所述的过滤装置中设有多层过滤网，排气管的末端与降温腔相连接，所述的降温腔分为上下两层，上层为尾气降温腔，并在尾气降温腔内为设有隔音板，并在隔音板上设有无数小孔，下层为冷气制备腔，在冷气制备腔两端分别设有气泵与微型抽风机，上层与下层连为一体，用两根三岔管将热交换与余热回收装置与降温腔、尾气转换装置连接起来，两端分别接降温腔与尾气转换装置，两个三岔ロ连接热交换与余热回收装置，并在靠近降温腔处的三岔管上安装单向辅助阀，其中，热交换与余热回收装置由水箱、吸热腔、冷空气进气管、暖气输送管、微型抽风机、隔气板构成，水箱处于吸热腔内，冷空气进气管、暖气输送管安装在吸热腔底部，并在暖气输送管上设有微型抽风机，并在水箱底部与吸热腔底部设有隔气板，隔气板采用绝热材料，水箱采用导热性能良好的材料，尾气转换装置为ー个U形玻璃管，并在其中放有少量的高锰酸钾与I2O5，其中，尾气转换装置一端接气体输送管，另一端与三岔管相连接，用气体输送管将尾气转换装置与尾气制取CO2装置连接起来，其中，尾气制取CO2装置包括两个容器，两个容器里面盛装的溶液都是饱和的Na2CO3溶液，并在连接尾气转换装置与左边的容器的气体输送管上设有单向辅助阀，两个容器与气体输送管连接起来，并在连接容器与CO2液化装置的气体输送管上设有单向辅助阀与干燥箱，用液态C02输送管将CO2液化装置与液态CO2存储罐、尾气降温腔连接起来，并在液态C02输送管上设有两个控制开关及增压阀，这两个控制开关连接同一个控制器与CO2液化装置、控制器接延时继电器，在液态CO2存储罐的底部接液态C02输送管，在该管道上设有ー个开关，用进气管将CO2液化装置与发动机的进气腔连接起来。 只要定期向利用尾气制取CO2装置、尾气转换装置加入足量的饱和的Na2CO3溶液、适量的高锰酸钾，就可以实现装置的循环利用。当发动机工作时，尾气通过本发明之后，通过一系列的化学反应在除去尾气中的NOx, CO、SO2以及碳氢化物的同时产生了 C02。基本化学反应过程如下1)5C0+I205 = 2I+5C022) 2KMn04 = K2MnO4+Μη02+023) 4I+502 = 2I2054) 2N0+02 = 2N025) 2N02+Na2C03 = NaN03+NaN02+C026) SO2+Na2CO3 = Na2S03+C02本实用新型和现有技术相比，具有以下优点[0020](I)本实用新型可以利用汽车自身排放的尾气来制备エ业重要的能源——液态CO2。(2)本实用新型利用汽车自身的尾气来降低尾气温度，并实现尾气的零排放。(3)本实用新型既可以在冬天为车厢提供暖气，又可以在夏季为车厢提供冷气，可以代替车厢内空调，且结构简单，成本较低。(4)本实用新型变废气为宝，充分利用尾气发生化学反应全部产生CO2，然后液化CO2,液化后的CO2温度达-50°c，降温效果非常好，既完全除去了 N0x、C0及硫化物，又达到了降温效果。(5)本实用新型实用了成本低廉的化学物质除去了对人体有害的NO、CO，避免了贵重金属催化剂的使用，大大减低了成本。(6)本实用将降温后的少量其他不良气体送入发动机内进行更加充分燃烧，节约了能源，实现了零排放，达到了真正意义上的环保。

图I为本实用新型的结构示意图图中I、发动机；2、排气管；3、过滤腔；4、过滤网；5、气泵；6、气孔；降温腔B (包括7、尾气降温腔；8、隔音板；9、冷气制备腔)；10(a)和10(b)为微型抽风机；11、单向辅助阀；热交换与余热回收装置C(包括10(b)、微型抽风机；12、吸热腔；13、水箱；14、冷空气进气管；15、隔气板；16、暖气输送管；17三叉管)；18、尾气转换装置；尾气制取CO2装置D (包括容器(19)、(20)为除N02、S02装置);21、干燥箱;22、CO2液化装置；23、进气管；24、进气腔;25、延时继电器；26、控制器；27、控制开关；28、液态CO2输送管；29、液态CO2存储罐；30、开关；31、液态CO2输送管；32、增压阀；未标明的管道均为气体输送管。
具体实施方式
以下结合附图做进一步说明ー种利用汽车尾气制备液态CO2及供冷暖气的装置，主要包括排气管2、尾气过滤装置3、尾气降温腔7、冷气制备腔9、微型抽风机10、单向辅助阀11、热交换与余热回收装置C、利用尾气制取CO2装置D、CO2液化装置22、进气管23、延时继电器25、隔音板8、控制器26、控制开关27、液态CO2存储罐29、开关30、液态CO2输送管28与31、增压阀32。 本发明第一实施例应用于冬天车厢内需供暖气、实现汽车尾气零排放及降温以及利用尾气制备液态CO2，首先在尾气降温腔7内放适量的干冰，启动发动机1，通过控制器26作用，所有管道上的控制开关27(a)、27(b)都打开，开关30始終关闭，微型抽风10(b)机开始运转，气泵5和微型抽风10 (a)不运转，尾气通过排气管2进入过滤装置3中的多层过滤网4后，可以将尾气净化，过滤的尾气进入降温腔内B，干冰吸热汽化，为了有效的降低温度，延长尾气在降温腔B内的停留时间，在降温腔B的进气ロ与出气ロ附近设置了带气孔6的隔音板8，减缓尾气的流速，并将尾气降温腔7的进气ロ设计为“喇叭ロ” ;尾气进入热交换与余热回收装置C可以进一歩降温，降温后的尾气通过三岔管17，增大热量与水的接触面积，冷水吸收尾气热量，通过冷气进气管14向吸热腔12内输送冷空气，吸热腔12内的冷空气吸收水箱13的热量，吸热腔12内的冷空气不断吸收热量变成暖气，通过微型抽风机10，将暖空气经过管道16送入车厢内，为了更好的实现热交换处理，在底部设置了冷、暖空气隔气板15 ;降温后的气体进入尾气转换装置18，150°C以下的CO与I2O5反应，除去了 CO，生成I与CO2,随后高锰酸钾受热分解产生适量的02，NO、I与O2反应，除去了 NO，I再次与O2又生成I2O5 ;生成的C02、N02、以及其他尾气进入利用尾气制取CO2装置D后，N02、SO2与容器19和20中的饱和Na2CO3溶液反应生成CO2，为了防止倒吸，在尾气转换装置18与利用尾气制取CO2装置19之间设置了一个单向辅助阀11，既达到去除污染气体的目的，又产生了CO2 ;将干冰汽化的CO2、利用尾气发生化学反应的CO2、尾气中原来的CO2以及碳氢化物、以及其他少量的气体经过干燥箱21的处理后一起送入CO2液化装置22，延时继电器25与CO2液化装置22连接起来，井能实现第三次降温，使得液态CO2经过液态CO2输送管28的作用 进入液态CO2存储罐29中，且回流到尾气降温腔7内，在液态CO2输送管28设有两个控制开关27(a)、27(b)及增压阀32，这两个控制开关27 (a)、27(b)与同一个控制器26、同一个延时继电器25连接，在利用尾气制取CO2装置D与CO2液化装置22之间也设有ー个单向辅助阀11 ;其他未液化的低温气体进入发动机的进气ロ 24进行更加充分的燃烧；发动机I停止之后，为了充分利用尾气，介于尾气降温腔7与液态CO2存储罐29之间的控制开关27 (b)延时IOmin后关闭；介于CO2液化装置22与液态CO2存储罐29之间的控制开关27 (a)以及CO2液化装置22都延时20min后关闭，延时继电器25可以与汽车自动控制系统相连接，这样就可以充分处理尾气。由于液态CO2存储罐29里的液态CO2是会越来越多，经过一段时间后，当液态CO2存储罐达到一定量时，通过液态CO2输送管31，打开开关30，定量地放出一部分液态CO2，从而可以生产エ业能源——液态C02。以后就这样往复循环，达到本发明目的。本发明第二实施例应用于夏天车厢内需供冷气、实现汽车尾气零排放以及利用尾气制备液态CO2，本实施例与第一实施例不同之处在于气泵5和微型抽风10(a)运转，微型抽风10(b)不运转，向冷气制备腔9内不断输送外界空气，冷气制备腔9 一端接气泵5.另一端接微型抽风机10,空气降温之后,抽风机10(a)将冷气送入车厢内为车厢内提供冷气。其他具体工作方式同第一实施例。
权利要求1.一种汽车利用尾气制备液态CO2及供冷暖气的装置，包括排气管(2)、过滤装置(3)、气泵(5)、降温腔(B)、冷气制备腔(9)、热交换与余热回收装置(C)、尾气转换装置(18)、利用尾气制取CO2装置(D)、CO2液化装置(22)、进气管(23)、液态CO2存储罐(29)、液态CO2输送管(28、31)组成，其特征在于用排气管(2)连接发动机(I)的出气口，所述的排气管(2)的末端设计为喇叭口，并在排气管(2)上设有过滤装置(3)，所述的过滤装置(3)中设有多层过滤网，排气管(2)的末端与降温腔(B)相连接，所述的降温腔(B)分为上下两层，上层(7)为尾气降温腔，并在尾气降温腔(7)内为设有隔音板(8)，并在隔音板(8)上设有无数小孔￠)，下层(9)为冷气制备腔，在冷气制备腔(9)两端分别设有气泵(5)与微型抽风机(10(a))，上层(7)与下层(9)连为一体，用两根三岔管(17)将热交换与余热回收装置(C)与降温腔(B)、尾气转换装置(18)连接起来，三岔管(17)的两端分别接降温腔(B)与尾气转换装置(18)，两个三岔口连接热交换与余热回收装置(C)，并在靠近降温腔(B)处的三岔管(17)上安装单向辅助阀，其中，热交换与余热回收装置(C)由水箱(13)、吸热腔(12)、冷空气进气管(14)、暖气输送管(16)、微型抽风机(10(b))、隔气板(15)构成，水箱(13)处于吸热腔(12)内，冷空气进气管(14)、暖气输送管(16)安装在吸热腔(12)底部，并在暖气输送管(16)上设有微型抽风机(10(b))，并在水箱(13)底部与吸热腔(12)底部设有隔气板(15)，隔气板(15)采用绝热材料，水箱(13)采用导热性能良好的材料，尾气转换装置(18)为一个U形玻璃管，并在其中放有少量的高锰酸钾与1205，其中，尾气转换装置(18) 一端接气体输送管，另一端与三岔管(17)相连接，用气体输送管将尾气转换装置(18)与尾气制取CO2装置(D)连接起来，其中，尾气制取CO2装置(D)包括两个容器(19、20)，两个容器里面盛装的溶液都是饱和的Na2CO3溶液，并在连接尾气转换装置(18)与其中一个容器(19)的气体输送管上设有单向辅助阀(11)，两个容器(19、20)用气体输送管连接起来，并在连接另一个容器(20)与CO2液化装置(22)的气体输送管上设有单向辅助阀(11)与干燥箱(21)，用液态C02输送管(28)将CO2液化装置(22)与液态CO2存储罐(29)、尾气降温腔(7)连接起来，并在液态C02输送管(28)上设有控制开关(27 (a)、27(b))及增压阀(32)，这两个控制开关连接同一个控制器(26)，0)2液化装置(22)、控制器(26)接延时继电器(25)，在液态CO2存储罐(29)的底部接液态C02输送管(31)，在该管道上设有一个开关(30)，用进气管(23)将CO2液化装置(22)与发动机(I)的进气腔(24)连接起来。
专利摘要本实用新型公开了一种利用汽车尾气制备液态CO2及供冷暖气的装置。主要包括尾气转换装置、冷气制备腔、热交换与余热回收装置、尾气过滤装置、尾气制取CO2装置、CO2液化装置、液态CO2存储罐等。本实用新型变废气为宝，充分利用尾气经过热交换与余热回收装置，实现供暖气；并使尾气发生化学反应全部产生CO2，再将管道中所有的CO2一起经过液化产生的液态CO2汽化来进行尾气降温、制备冷气及液态CO2，降温后其他尾气进入发动机进行再次更充分燃烧，实现了利用汽车自身排放的尾气来制备液态CO2、向车厢内提供冷气和暖气以及尾气的零排放、降低尾气温度，即达到汽车尾气零排放、降温、制备液态CO2、供冷暖气的循环利用的目的。
文档编号B60H1/32GK202417662SQ201120314959
公开日2012年9月5日 申请日期2011年8月24日 优先权日2011年8月24日
发明者谢小江, 赖瑞林 申请人:谢小江