一种CO<sub>2</sub>捕捉装置的制作方法

文档序号:5200801阅读:254来源:国知局
专利名称:一种CO<sub>2</sub>捕捉装置的制作方法
技术领域
本发明涉及一种新型的CO2捕捉装置,具体来说涉及与富氧燃烧零排放内燃机系统相匹配的液氧固化CO2装置。
背景技术
在节能与环保等要求日趋严格的今天,发动机的节能与环保研究成为当前研究的热点。富氧燃烧是节约能源的主要方式之一,富氧燃烧可以使燃料燃烧更加充分,消除CH、CO等污染物的产生,获得更高的压力峰值,从而使发动机的做功能力得以提高。但是普通的空气中含有氮气,燃烧碳氢燃料会产生CO2和NOx污染物的问题,因此从发动机助燃气入手,研究内燃机以液氧固化CO2并以液氧助燃的新方法具有相当的现实意义,该方法的实现可以彻底解决发动机产生CO2和NOxS染物的问题。实用新型专利(ZL201020576059. 2)给出了液氧固碳零排放内燃机的一种整体方案,但没有对CO2的捕捉装置进行研究;发明专利申请(CN201010171423. I)设计了一种氨法固碳装置,用化学原料回收锅炉产生的CO2,但不能对内燃机排放的CO2进行捕捉。本发明对于捕捉内燃机尾气中的CO2装置进行了系统研究。

发明内容
为了实现捕捉CO2,需要利用液氧汽化吸热来使CO2变成干冰,本发明设计的装置既可以满足液氧汽化富氧燃烧,同时还可以利用液氧汽化吸热来捕捉发动机排放的0)2,使发动机实现零排放。本发明是使液氧富氧内燃机燃烧后产生的尾气CO2经过冷凝水降低到接近50°C,然后经过本装置,与液氧对流换热,使液氧受热汽化成氧气,一部分CO2冷凝成干冰,一部分和汽化后的氧气混合进入内燃机助燃,实现富氧燃烧。采用本发明可以使内燃机实现捕捉CO2的同时又消除了 NOx的生成,将液氧汽化为氧气,与未凝华的CO2共同进入内燃机,进行富氧燃烧,消除了 CH和CO的生成。既提高了内燃机效率,又实现了内燃机的零排放。内燃机与本装置配合使用,可以使内燃机工作在狭小的空间内,同时可以应用于需要零排放的场合,比如军用坑道施工车辆、隧道挖掘机、钻井发电机、潜艇发电机,军用导弹发射车辆等场合。


图I是CO2捕捉装置图。图中I-入口,2-冷凝水管,3-第一层凝华筛,4-第一个干冰收集器,5-第二层凝华筛,6-第二个干冰收集器,7-出气口,8-液氧入口,9-液氧导流块。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步详细描述
本发明的具体技术方案是如图I,CO2捕捉装置具有外壳,入口 I设置在外壳侧下部,出气口 7设置在外壳上部,第一层凝华筛3和第二层凝华筛5沿着入口 I至出气口 7的方向依次设置于所述外壳内部。下面进步叙述CO2捕捉装置的原理。液氧助燃内燃机富氧燃烧后产生的尾气(绝大部分为CO2)通过排气管尾端的冷凝水管2冷凝,温度降低到接近50°C,通过入口 I进入本捕捉装置。同时液氧通过装置顶部的液氧入口 8进入,到达液氧导流块9,液氧沿导流块9分别流到第一层凝华筛3和第二层凝华筛5的表面,形成液体膜附着在筛孔上。此时,通过CO2入口 I进入的CO2到达第一层凝华筛3,与附着在其上的液氧对流换热,液氧受热汽化为氧气,CO2凝华为干冰颗粒,由于重力作用,干冰坠落到达第一层凝华筛3底部的第一个干冰收集器4。未凝华为干冰的CO2气体通过第一层凝华筛3到达第二层凝华筛5的表面,与附着其上的液氧继续进行对流换热,此时液氧汽化,CO2气体凝华后的颗粒到达第二层凝华筛5底部的第二个干冰收集器6。液氧汽化后的氧气和还没有凝华的CO2气体混合成为新的气体,通过本装置的出气口 7,排出本装置,进入内燃机进气系统。本装置设计的第二层 凝华筛5比第一层凝华筛3更细密,因为第一层凝华筛板使大部分CO2气体都凝华成干冰,剩下的只有少量CO2气体没有凝华,为了使更少的CO2气体未凝华而沿出气口 7排出,需要更加细密的筛孔。为了防止与外界热交换,采用保温绝热层对装置进行绝热。应用本发明系统的内燃机可以工作在需要零排放的、狭小的空间内,比如军用坑道施工车辆、隧道挖掘机、钻井发电机、潜艇发电机,军用导弹发射车辆等场合同时,回收的干冰可以进行循环利用,用于制冷、高级干冰清洗剂、植物营养成分等。本发明不限于以上对实施例的描述,本领域技术人员根据本发明揭示的内容,在本发明基础上不必经过创造性劳动所进行的改进和修改,比如进气管增压装置和干冰封存装置的选择设置等,都应该在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种CO2捕捉装置,包括外壳、入口(I)、冷凝水管(2)、第一层凝华筛(3)、第一个干冰收集器(4)、第二层凝华筛(5)、第二个干冰收集器¢)、出气口(7)、液氧入口(8)、液氧导流块(9);其中,所述入口⑴设置在所述外壳侧下部,所述出气口(7)设置在所述外壳上部,所述液氧入口(8)设置于所述壳体的顶部;其特征在于所述第一层凝华筛(3)和所述第层凝华筛(5)沿着所述入口(I)至所述出气口(7)的方向依次设置于所述外壳内部。
2.如权利要求I所述的一种CO2捕捉装置,其特征在于所述液氧导流块(9)设置于所述液氧入口(8)内侧,使得液氧沿所述液氧流块(9)能够分别流到所述第一层凝华筛(3)和所述第二层凝华筛(5)的表面。
3.如权利要求I或2所述的一种CO2捕捉装置,其特征在于所述第一个干冰收集器(4)位于所述第一层凝华筛(3)的的底部,所述第二个干冰收集器(6)位于所述第二层凝华筛(5)的的底部。
4.如权利要求I或2所述的一种0)2捕捉装置,其特征在于所述二层凝华筛(5)比所述第层凝华筛(3)更细密。
5.如权利要求3所述的一种CO2捕捉装置,其特征在于所述二层凝华筛(5)比所述第一层凝华筛(3)更细密。
6.如权利要求I或2或5所述的种CO2捕捉装置,其特征在于所述冷凝水管(2)设置在所述入口(I)的外部。
7.如权利要求3所述的一种CO2捕捉装置,其特征在于所述冷凝水管(2)设置在所述入口(I)的外部。
8.如权利要求4所述的一种CO2捕捉装置,其特征在于所述冷凝水管(2)设置在所述入口(I)的外部。
9.如权利要求I或2所述的一种CO2捕捉装置,其特征在于采用保温绝热层对所述捕捉装置进行绝热。
10.如权利要求5或7或8所述的一种CO2捕捉装置,其特征在于采用保温绝热层对所述捕捉装置进行绝热。
全文摘要
本发明设计的种CO2捕捉装置可以既满足富氧燃烧,同时可以利用液氧汽化吸热来捕捉内燃机排放的CO2,使发动机实现零排放。该装置包括外壳、入口(1)、冷凝水管(2)、第一层CO2凝华筛(3)、第一个干冰收集器(4)、第二层CO2凝华筛(5)、第二个干冰收集器(6)、出气口(7)、液氧入口(8)、液氧导流块(9)。将液氧汽化为氧气,与一部分未凝华的CO2共同进入内燃机,进行富氧燃烧,消除了CH和CO的生成。内燃机与本装置配合使用,可以使内燃机工作在狭小的需要零排放的空间内,比如军用坑道施工车辆、隧道挖掘机、钻井发电机、潜艇发电机,军用导弹发射车辆等场合。
文档编号F02M25/10GK102644528SQ201210119468
公开日2012年8月22日 申请日期2012年4月23日 优先权日2012年4月23日
发明者刘永峰, 李德英, 秦建军, 陈红兵 申请人:北京建筑工程学院
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