一种利用非纯CO2养护水泥预制件的装置与方法与流程

一种利用非纯co2养护水泥预制件的装置与方法
技术领域
1.本发明属于水泥制品技术领域，具体涉及一种利用非纯co2养护水泥预制件的装置与方法。


背景技术：

2.水泥行业碳排放占全球人为二氧化碳排放量的5％到8％，担负着巨大的减排压力。同时，水泥的理论固碳量约为其重量的一半，因此，水泥制品领域又具有巨大的固碳潜力。将水泥预制件制作成型后即刻进行碳化养护，不仅能够瞬间提高制品的强度，同时可将co2转化为稳定的碳酸盐，永久封存在水泥预制件中，得到低碳建材产品。
3.迄今为止，水泥制品的碳化养护相关发明中使用的基本都是高纯co2。然而，为了降低大气中的co2含量，必须将已经排放到空气中的co2以及即将排放到空气中的烟道气co2等进行捕集回收。捕集得到的通常是非纯的低浓度co2，把这些低浓度co2直接用于水泥预制件的养护，将更具经济和环保价值。


技术实现要素：

4.针对现有技术、装备的不足，本发明的目的在于提供一种利用非纯co2养护水泥预制件的装置与方法，本发明将低浓度co2用于水泥预制件的养护，所用装置及方法简便实用。而且釜内气体浓度易测量可调节，能够保证碳化过程快速高效进行。本发明在真正减少碳排放助力碳中和的同时也制得了绿色低碳建材，是目前已知的利用非纯co2养护水泥制品的最佳方案，具有广阔的应用前景。
5.为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
6.一种利用非纯co2养护水泥预制件的装置，包括：储气罐2、减压阀、真空泵6、反应釜8、压力表9、温度传感器10、co2浓度检测仪14、计算机15，以及阀门与气管；
7.其连接关系如下：
8.储气罐2的出气口连接储气罐放气阀门3，储气罐放气阀门3再与第一减压阀4连接，第一减压阀4通过管路与反应釜进气阀门5连接，组成进气系统；反应釜抽气阀门7与真空泵6连接，组成抽气装置；反应釜盖上安装压力表9和温度传感器10，用于检测反应期间釜内的温度、压力变化情况；反应釜检测阀门12与第二减压阀13连接，第二减压阀13再通过管路与co2浓度检测仪14连接，组成气体浓度检测装置；压力表9、温度传感器10、co2浓度检测仪14与计算机15连接，组成数据采集系统；反应釜上还设置有反应釜放气阀门11。
9.所述储气罐2的工作压力为3mpa，罐体设置有进出气阀门、压力表和安全阀。
10.所述第一减压阀4和第二减压阀13的输入范围为0～25mpa，输出范围为0～1mpa。
11.所述真空泵6为旋片式真空泵，能抽真空至
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0.9bar。
12.所述反应釜8为316l不锈钢材质，能够承受3mpa压力。
13.所述压力表9的测量范围为
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0.1～10mpa，精度等级0.4级。
14.所述温度传感器10的测量范围为0～200℃，分辨率为0.1℃。
15.所述co2浓度检测仪14的测量范围为0～99.99％vol，分辨率为0.01％vol。
16.所述装置对水泥预制件进行碳化养护的方法步骤如下：
17.(1)将脱模后的水泥预制件放入反应釜8中，关闭反应釜进气阀门5、反应釜放气阀门11和反应釜检测阀门12，打开反应釜抽气阀门7，启动真空泵6将反应釜内空气抽出，至压力表9的读数为
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0.85～
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0.9bar时关闭反应釜抽气阀门7，关闭真空泵6；
18.(2)将第一减压阀4的出口压力设定为0.5～5bar，打开储气罐放气阀门3，储气罐2中co2体积浓度为15％～50％的非纯co2气体先通过第一减压阀4减压，然后经反应釜进气阀门5通入反应釜内，对反应釜8中的水泥预制件进行养护，至压力表9的读数到达0.5～5bar后开始计时；
19.(3)养护期间，每隔15～60min利用co2浓度检测仪14测试一次反应釜内气体的co2浓度；测试时先打开反应釜检测阀门12，气体经过第二减压阀13减压后流向co2浓度检测仪14，co2浓度检测仪14表盘读数稳定后读取浓度值，关闭反应釜检测阀门12；若co2浓度低于10％，则关闭反应釜进气阀门5，打开反应釜放气阀门11将气体放出，然后重新对反应釜抽真空并通入非纯co2；
20.(4)从开始计时时刻起算，1～24小时后结束养护；之后关闭储气罐放气阀门3、反应釜进气阀门5、反应釜抽气阀门7和反应釜检测阀门12，打开反应釜放气阀门11放气后取出养护后水泥预制件。
21.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
22.(1)将非纯co2成功地应用于水泥预制件的碳化领域，而且碳化装置及方法成本低廉，操作简便；
23.(2)温度、压力以及气体浓度值可随时测量并记录在计算机中，保证了对反应参数的有效控制以及对反应规律的准确把握。反应釜内气体浓度可以始终控制在10％以上，保证了非纯co2养护过程的高效进行；
24.(3)没有采用生产出来的高纯co2，而是将“废气”变废为宝，真正助力了“碳达峰碳中和”行动。
附图说明
25.图1为碳化养护装置原理图。
26.其中，1——储气罐进气阀门，2——储气罐，3——储气罐放气阀门；4——第一减压阀；5——反应釜进气阀门；6——真空泵；7——反应釜抽气阀门；8——反应釜；9——压力表；10——温度传感器；11——反应釜放气阀门；12——反应釜检测阀门；13——第二减压阀；14——co2浓度检测仪；15——计算机。
具体实施方式
27.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
28.如图1所示，本发明一种利用非纯co2养护水泥预制件的装置，其特征在于：包括：储气罐2、减压阀、真空泵6、反应釜8、压力表9、温度传感器10、co2浓度检测仪14、计算机15，以及阀门与气管；
29.其连接关系如下：
30.储气罐2的出气口连接储气罐放气阀门3，储气罐放气阀门3再与第一减压阀4连接，第一减压阀4通过管路与反应釜进气阀门5连接，组成进气系统；反应釜抽气阀门7与真空泵6连接，组成抽气装置；反应釜盖上安装压力表9和温度传感器10，用于检测反应期间釜内的温度、压力变化情况；反应釜检测阀门12与第二减压阀13连接，第二减压阀13再通过管路与co2浓度检测仪14连接，组成气体浓度检测装置；压力表9、温度传感器10、co2浓度检测仪14与计算机15连接，组成数据采集系统；反应釜上还设置有反应釜放气阀门11。
31.实施例1
32.(1)将脱模后的尺寸为的圆柱形水泥预制件放入反应釜8中，反应釜进气阀门5、反应釜放气阀门11和反应釜检测阀门12，打开反应釜抽气阀门7，启动真空泵6将反应釜内空气抽出，至压力表9的读数为
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0.85～
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0.9bar时关闭反应釜抽气阀门7，关闭真空泵6；
33.(2)将第一减压阀4的出口压力设定为1bar。打开储气罐放气阀门3，储气罐2中co2体积浓度为45％的非纯co2气体先通过第一减压阀4减压，然后经反应釜进气阀门5通入反应釜内，对反应釜8中的水泥预制件进行养护，至压力表9的读数到达1bar后开始计时。期间保持储气罐2与反应釜8之间的管路通畅，以便反应釜内压力下降后可以自动补充气体恢复压力值；
34.(3)养护期间，每隔45min利用co2浓度检测仪14测一次反应釜内气体的co2浓度。测试时先打开反应釜检测阀门12，气体经过第二减压阀13减压后流向co2浓度检测仪14，co2浓度检测仪14表盘读数稳定后读取浓度值，关闭反应釜检测阀门12。若co2浓度低于10％，则关闭反应釜进气阀门5，打开反应釜放气阀门11将气体放出。然后重新对反应釜抽真空并通入非纯co2。
35.(4)从开始计时时刻起算，2小时后结束养护。然后关闭其他阀门，打开反应釜放气阀门11放气后取出试件。将试件切开后在断面喷淋酚酞溶液，断面颜色无明显变化，说明预制件整体都已达到较高的碳化养护程度。压缩试验表明试件此时的抗压强度为18～20mpa。
36.实施例2
37.(1)将脱模后的尺寸为的圆柱形水泥预制件放入反应釜8中，反应釜进气阀门5、反应釜放气阀门11和反应釜检测阀门12，打开反应釜抽气阀门7，启动真空泵6将反应釜内空气抽出，至压力表9的读数为
‑
0.85～
‑
0.9bar时关闭反应釜抽气阀门7，关闭真空泵6；
38.(2)将第一减压阀4的出口压力设定为3bar。打开储气罐放气阀门3，储气罐2中co2体积浓度为30％的非纯co2气体先通过第一减压阀4减压，然后经反应釜进气阀门5通入反应釜内，对反应釜8中的水泥预制件进行养护，至压力表9的读数到达3bar后开始计时。期间保持储气罐2与反应釜6之间的管路通畅，以便反应釜内压力下降后可以自动补充气体恢复压力值；
39.(3)养护期间，每隔60min利用co2浓度检测仪14测试一次反应釜内气体的co2浓度。测试时先打开反应釜检测阀门12，气体经过第二减压阀13减压后流向co2浓度检测仪14，co2浓度检测仪14表盘读数稳定后读取浓度值，关闭反应釜检测阀门12。若co2浓度低于10％，则关闭反应釜进气阀门5，打开反应釜放气阀门11将气体放出。然后重新对反应釜抽真空并
通入非纯co2。
40.(4)从开始计时时刻起算，5小时后结束养护。之后关闭其他阀门，打开反应釜放气阀门11放气后取出试件。将试件切开后在断面喷淋酚酞溶液，断面颜色无变化，说明预制件整体都已达到较高的碳化养护程度。试件抗压强度为22～25mpa。
41.实施例3
42.(1)将脱模后的尺寸为的圆柱形水泥预制件放入反应釜8中，反应釜进气阀门5、反应釜放气阀门11和反应釜检测阀门12，打开反应釜抽气阀门7，启动真空泵6将反应釜内空气抽出，至压力表9的读数为
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0.85～
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0.9bar时关闭反应釜抽气阀门7，关闭真空泵6；
43.(2)将第一减压阀4的出口压力设定为5bar。打开储气罐放气阀门3，储气罐2中co2体积浓度为20％的非纯co2气体先通过第一减压阀4减压，然后经反应釜进气阀门5通入反应釜内，对反应釜8中的水泥预制件进行养护，至压力表9的读数到达5bar后开始计时。期间保持储气罐2与反应釜8之间的管路通畅，以便反应釜内压力下降后可以自动补充气体恢复压力值；
44.(3)养护期间，每隔30min利用co2浓度检测仪14测试一次反应釜内气体的co2浓度。测试时先打开反应釜检测阀门12，气体经过第二减压阀13减压后流向co2浓度检测仪14，co2浓度检测仪14表盘读数稳定后读取浓度值，关闭反应釜检测阀门12。若co2浓度低于10％，则关闭反应釜进气阀门5，打开反应釜放气阀门11将气体放出。然后重新对反应釜抽真空并通入非纯co2。
45.(4)从开始计时时刻起算，8小时后结束养护。之后关闭其他阀门，打开反应釜放气阀门11放气后取出试件。将试件切开后在断面喷淋酚酞溶液，断面颜色无变化，说明预制件整体都已达到较高的碳化养护程度。试件抗压强度为26～28mpa。