专利名称：：一种温室气体减排以及商业化利用方法
技术领域：
：本发明涉及温室气体的减排以及商业化利用，是将温室气体密闭到一个封闭的腔体内进行减排，同时将含有温室气体的密闭腔体作为传热元件，加以商业化利用，直接实现减排指标、间接减排指标，传热元件出售等三种商业化应用。
背景技术：
：科学研究表明，由于工业化产生的温室气体二氧化碳排放，导致全球气候升温。过去三十年里，气温平均每十年升高0.2摄氏度。目前，全球的温度是过去十二万年来最高的，人类污染正在将气候变化推向危险的境地。全球变暖使得地球生态系统正在发生持续的变化。现在全球变暖现象使地球生态系统发生了许多变化，如海平面逐渐升高，冰川不断减少，冰冻地带正在消失等等。厄尔尼诺现象、旱灾及其它一些不寻常的自然现象发生地也更频繁、更强烈了。2005年2月16日限制温室气体排放的《京都议定书》正式生效后，世界各国对于消减温室气体排放、共同遏制地球变暖纷纷采取行动。<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>上述的表格表明了目前世界各国科学家所采取的策略，但是现有的技术方法都需要大量的投入。依照京都议定书及我国『温室气体防治法』草案所指的温室气体则是包括二氧化碳，甲垸，氧化亚氮，氢氟碳化物，全氟碳化物，六氟化硫等六种气体。2005年2月16日正式生效的《京都协议书》中明确约定2008年一2012年，所有签署联合国气候变化框架公约的发达国家要将其温室气体排放量在1990年的基础上减少5.2%，而发展中国家没有减排义务。为减少发达国家为达到减排目标而付出的代价，《京都协议书》引入了三种灵活的减排机制清洁发展机制(CDM)、联合履行(JI)、排放贸易(ET)。其中CDM是唯一与发展中国家直接相关的减排机制。CDM的主要内容是发达国家可以通过提供资金和技术的方式，在削减成本较低的发展中国家开展项目级的合作，通过项目所实现的"经核准的减排量"(CERs)，用于发达国家缔约方完成在《京都协议书》下的减排义务。排放权交易机制是一种使GHG排放规则成为"成本一效益"的形式。通过将减排的GHG量(吨)转化为一种商品量(相当于C02的量(吨))，使得各组织之间可以进行交易以最低的成本满足其减排的指标义务。这种机制可鼓励那些环境友好的企业以低碳的技术回收一部份投资，同时也可惩罚那些持续造成污染的企业。这是一种对减排的激励机制，因其在碳市场中具有货币价值。超临界流体(SCF)指热力学状态处于"临界点"以上的流体；即在临界温度和临界压力以上的流体，超临界流体兼有液体和气体的双重特性，密度大、扩散系数大、粘度小、渗透性好；在临界点附近流体的物理化学性质随温度和压力的变化极其敏感，在不改变化学组成的条件下，即可通过压力调节流体性质。超临界流体技术自上世纪70年代开始崭露头角，以其环保、高效等显著优势轻松超越传统技术，迅速渗透到传统技术，渗透到萃取分离、石油萃取分离、石油化工、化学工程、材料科学、生物技术化工、化学工程、材料^1"学、生物技术与医药、环境工程、纳米技术等诸多领域，并成为这些领域发展的主导之一。然而，超临界流体的传热性能的研究，仅限于将其作为一种流体进行研究，如作为一种流体，采用外界的特殊泵提供动力，来实现的流体传热。1985年10月，Nitsche和Straub在航天飞机内一次实验中意外发现，在一个封闭的腔体内，流体的主流温度随壁温改变很快，系统趋于热平衡所用时间远低于原先估计所需的时间，注意此时的传热过程，导热非常微弱，对流受到抑制，辐射可以忽略，但热能仍较快地从壁面传给主流，所以这里面蕴涵着一种新的传热机理，此后，一些实验先后证实了这一奇异的传热现象，该传热现象被称为活塞效应，Zappoli指出"活塞效应实质上是一种热声效应"，是导热、对流和辐射以外的第四种传热机理。利用以温室气体为主要的超临界流体进行传热，结合热管技术，特别是利用"活塞效应"原理，也可以改善热管技术的不足，可以形成一种新的传热元件。在本发明人其他相关的专利中己经公开了此项技术。
发明内容本发明的目的就是提供一种温室气体减排以及商业化利用方法，将温室气体作为一种工作介质，将其密闭在一个腔体中，实现温室气体的减排。将封闭在腔体内的温室气体的数量进行折算，既可以实现其第一种商业化应用，同时将封闭腔体作为传热元件进行出售，实现第二种商业化应用，将传热元件用于节能/新能源利用，特别是减排的利用，其减排的指标可以产生第三种商业化应用。本发明将减排不仅是一种投资需要完成的环境指标，同时实现了温室气体的有效的商业化利用，将为推动全球温室效应的减缓或消失，起到至关重要的作用。具体
发明内容如下一种温室气体减排方法，其技术方法是将温室气体密闭到一个封闭的腔体中，使温室气体不能泄漏或排放到大气中，实现温室气体的减排，同时该腔体可以作为传热元件传热。腔体的至少一部分为吸热端(部件)，腔体的至少另一部分为散热端(部件)，传热元件从吸热端吸收热量，当腔体工作介质处于亚临界和/或超临界状态时，由于超一临界工作介质在临界点和/或拟临界点附近具有较低的热扩散率和较高的热膨胀率，超临界流体在腔体内部主要以热波的形式将热量从吸热端传递到散热端，实现热能的传递。传热过程包括换热、集热、散热、蓄热的热量的传递、交换、收集、储存、应用、控制、管理的所有过程，在本发明中，传热的概念包括以上所述的所有的过程。所灌装的工作介质液态体积之和不超过所有腔体体积；所有的工作介质的液态体积之和，指所有的工作介质在临界温度以下，处于常温时一定压力下处于液态或固态时的体积，该体积称为工作介质的液态体积，在本专利中，工作介质的液态体积指液态或固态工作介质的体积之和，通常所有的液体体积为腔体体积的5%-100%，对于不同的工作介质，工作介质的灌入量是不同的，但通常情况下，其体积可以按照20%进行，对于特殊的情况，也可以按照不超过腔体体积进行。对于其常压常温下为气体的工作介质，可以在气态下进行灌装，但是，其灌装的数量，以其灌装的重量进行计算，工作介质的总量，以其相对的液态体积进行计算，其体积不超过腔体的体积。在腔体的吸热部位吸收热量后，由于热扩散的作用，一个极薄的热边界层迅速在加热壁面附近形成，因为超临界流体在临界点附近具有较高的热膨胀率和压縮率，于是热边界层犹如一个活塞，迅速膨胀压缩主流，该过程可看作是绝热过程，热边界层膨胀的同时产生压力波，它以声速在主流中传播，并在系统的对面边界处反射，热能正是以压力波作为载体从边界传给主流，在活塞效应的作用下，主流温度快速均匀上升，从而大大减少了系统趋于热平衡所需的时间，同样，活塞效应也存在于冷却过程中，此时主流膨胀，压縮热边界层，活塞效应是一个瞬态现象，在系统趋于热平衡的过程中，活塞效应逐渐减弱，当系统达到热平衡后，活塞效应便消失，活塞效应传热现象的实质是，热边界层的膨胀，收縮，产生压力波，热能以压力波为载体，在边界与主流之间传递，使主流快速均匀升温、或降温，从而极大程度加快了系统趋向热平衡，活塞效应传热过程不同于导热、对流和辐射，因此是一种新的传热机理，活塞效应不仅在临界点附近存在，而且在温度和压力已远离临界点处依然作用明显，它归因于流体，临界点附近具有较低的热扩散率和较高的热膨胀率，热压缩率，定压比热与定容比热之比可以用来衡量不同参数时的活塞效应强度，其比值越大，其活塞效应越明显。任何温室气体都可以采用此方法进行处理，使其减少排放，但是《京都协议书》规定的六种减排物质为至少下列一种或多种二氧化碳，甲烷，氧化亚氮，氢氟碳化物，全氟碳化物，六氟化硫。为强化传热能力，还在工作介质内加入强化传热物质，强化传热物质为至少下列一类物质A、颗粒类物质，工作介质与颗粒类物质的重量比为1:0.001-5000;B、相变类物质，工作介质与相变类物质的重量比为1:0.001~8000。所述的颗粒物质可以为金属颗粒物和/或非金属颗粒，金属颗粒物可以为金属，例如为铜、铁、铝、锌、钢、金、银、锡颗粒中的一种或多种，其中以铜、铝的传热系统较高所以其强化传热效果较好；金属颗粒物质还可以为金属氧化物，例如为四氧化三锰、氧化钴、氧化钽、四氧化三铁、三氧化锆、氧化钇、氧化铍、氧化镱、氧化镝、氧化硼、氧化硅、氧化铝颗粒中的一种或多种；金属颗粒物还可以为盐类颗粒，例如硼酸钨镉、钛酸钾、碳化硼、络酸锶、偏铝酸锂、重铬酸盐(重铬酸钾、重铬酸钠)中的一种或多种。非金属颗粒物可以为塑料颗粒、玻璃颗粒、陶瓷颗粒、沙石颗粒；其中沙石颗粒可选用Si02或绿柱石。所述的辅助相变物质可以为固固相变物质或固液相变物质、液气相变物质或其中两种或两种以上的混合物。所述的液气相变物质可以为钠、萘、钾、铯、导热油、水、汞、联苯、导热姆、丙酮、氨、甲醇、乙醇、乙烷、氮、CFC、HCFC、HFC、CFCs、HFCFs、HFCs、氨、碳氢化合物、二氧化碳中的一种或多种，但具体选用时不能与所用的基础传热物质相同。'所述的固固相变物质可以为多元醇、PE(季戊四醇)、PG(2，2—二羟甲基丙醇)、NPG(新戊二醇)、TMP(三甲基丙垸)、TAM、无机盐、层状钙钛矿、硫氰化铵'(NH4SCN)、高分子聚合物、高分子交联树脂、接枝共聚物、聚乙烯中的一种或一种以上的物质。所述的固液相变物质可以为无机水合盐、石蜡、脂肪酸、碱金属及碱土金属的卤化物、高温融化盐、混合盐、金属、合金、高级脂肪烃、醇、多烃基化合物中的一种或一种以上的物质。所述的无机水合盐可以为硫酸盐、磷酸盐、碳酸盐、醋酸盐中的一种或多种。所述的高温融化盐可以为氟化盐、氯化物、硝酸盐、碳酸盐、硫酸盐中的一种或多种。所述的多烃基化合物可以为多元醇、季戊四醇、新戊二醇中的一种或多种。对于颗粒物质来说，在超临界流体中的加入量，综合各因素考虑，工作介质与颗粒类物质的重量比为1:0.0015000。辅助相变物质在超临界流体中的加入量，工作介质与相变类物质的重量比为h0細~800。可以封闭的腔体是承载内部的工作介质进行工作的载体，需要根据传热性能、强度、防腐性能、成本等因素选择合适的空腔形状，只要^:合上述要求，可以采用任何形状的腔体，最为普通的腔体为金属或非金属的管，从最基本的一个直管到复杂的由多个分支的管件，只要其没有构成一个闭环的回路，将其称为树；其次对于其形状构成至少一个闭环回路的系统，其腔体是可以沟通成为一个闭环的回路的结构，称为环；对于由多个相互交叉形状的腔体，称为网络；其中树、环、网络的概念和拓扑学中的树、环、网络概念一致，因而可以封闭的腔体的至少为下列一种腔体A、至少含有一个树；B、至少含有一个环；C、至少含有一个网络。可以封闭的腔体的材质只要符合设计的要求，在原则上是没有限制的，通常的可以采用下列一种A、金属物；B、非金属物；C、金属与非金属的复合物。可以封闭腔体，可以是圆形、方形、椭圆型、三角形、四边形等任意形状，对于圆形采用直径来衡量，对于旋转体可以用高度衡量，对于特殊的物体，采用在空腔中的最小长度作为空腔的高来度量，可以封闭的腔体的直径或高为:.0.01纳米100米，对于气态或超临界态，适合于微尺度的腔体，如微通道结构的腔体，以及采用光刻技术成型的微通道技术，其高可以小至0.01纳米，而对于大型的物体，其高可以到100米，此时应用于大型的发电设备、化工设备、电力设备、冶金设备中。在腔体的内表面和/或外表面还设置有至少下列一种物质A、防腐材料；B、增加导热性能的材料。该材料为一种涂层，被加工在内和/或外表面，以增强传热能力。由于超临界物质一般具有腐蚀性，如果不对内表面进行处理，应该对腔体的材料的厚度进行校核，除了需要考虑强度外，还需要考虑腐蚀对于厚度的影响，从而增加腔体的厚度，但是通常情况下，还是采用防腐的办法，采用对材料进行防腐处理，对于碳钢类材料，可以采用镀锌或镀铝实现防腐，对于采用镀锌或镀铝优选在其中添加入稀土材料进行防腐。除内表面进行防腐处理外，一般根据换热的环境，还将对外表面进行防腐处理。由于超临界工作介质达到超临界状态时通常具有较高的压力，因而选择的可以封闭的腔体壳体强度应至少超过临界压力的强度。为了安全还应设置一定的安全余量，这种关于强度的计算，可以根据材料力学的理论进行设计以及效核。为了增加换热能力，在传热元件的外表和/或腔体内表面设置有翅片。通常可以在传热元件的吸热端和/或放热端的内表面和/或外表面上，加工上翅片用于增加换热面积，从而增强换热能力。一种温室气体商业化利用方法，其技术特征是将温室气体密闭到一个封闭的腔体中，使温室气体不能泄漏或排放到大气中，形成了可以出售的第一种温室气体减排指标，形成了第一种商业化利用。该种应用是直接减少排放所形成的商业价值，称为直接减排商业价值，同时实现了温室气体的有效、安全的处理。将装有温室气体的腔体制造成为一个传热元件，并将传热元件进行商业化销售，实现温室气体的第二种商业化利用。该应用是由于形成的传热元件的商业价值，体现了其温室气体的应用商业价值，称为直接利用商业价值。，将装有温室气体的腔体制造成为一个传热元件，用于节能以及新能源利用，在节能以及新能源利用形成了温室气体减排指标，实现温室气体的第三种商业化利用。该商业价值在于传热元件产生的节能/新能源利用，间接而形成的减排的指标带来的商业价值，称为间接减排商业价值。将装有温室气体的腔体制造成为一个传热元件，直接用于温室气体的减排，实现温室气体的第三种商业化利用，该种商业价值同样属于间接减排商业价值。优选的温室气体为二氧化碳，甲垸，氧化亚氮，氢氟碳化物，全氟碳化物，六氟化硫。超临界工作介质中最常使用的就是二氧化碳，而二氧化碳正是一种最为主要的温室气体，由于在自然界中含量增加，使得地球出现温度增加，为地球带来了危害，全球都在寻求处理二氧化碳的技术方法，但是现有的技术方法需要投入大量的资金，才能实现温室气体的减排，釆用本发明的技术方法，实现了将温室气体"变费为宝"的利用，并可以带来三种商业价值，实现了温室气体的多次利用以及完全商业化的利用。图1:基本树形传热元件；图2:计算机散热器用传热元件；图3:太阳能用传热元件；图4:树形结构传热元件(建筑供暖用传热元件)；图5:环形结构传热元件(工业换热器用传热元件)；图6:网络结构传热元件(电子散热用微通道平板传热元件)；其中-1:传热元件吸热端(部件)3:传热元件绝热端(部件)5:灌状管和/或灌状阀门，7:环形腔体结构，2:传热元件放热端(部件)，4:温室气体传热介质，6:树形腔体结构，8:网络腔体结构，10:导热材料。9:防腐材料，具体实施方式基本多相传热元件请参照图1，一个直径为38MM的碳钢管，长度为1M，将管的上下两端密闭构成为一个腔体，在腔体的表面，采用镀稀土铝进行防腐，并在管件的外表面，加工上进行镀铝，其厚度比内部的稀土铝后，主要用于防腐和导热，铝比碳钢具有更高的导热性能；在腔体的内部，在管的一个封口面上，加工上一个单向阀，釆用单向阀将气体的二氧化碳气体充入到腔体内部，其充入的重量为300克，其固态物为颗粒度为0.OOlmm的铜10克、颗粒度为0.Olmm的氧化铜3克、颗粒度为0.3mm的铝100克。这样构成基本的多相导热元件。工作温度区间10—130'C，工作压力区间1—15MPa。当工作温度处于31度，压力处于7MPa时，二氧化碳以气态存在进行传热，当温度处于31以上，压力处于7MPa以上后，传热介质处于超临界状态，当吸热端的温度高于31度时，吸热端的换热使的二氧化碳处于超临界状态，当放热端的温度和压力经过放热端放热后处于温度31度以下，压力处于7MPa以下，因而此时，传热元件依靠气一超临界状态进行传热。二氧化碳作为工作介厲^现了减排，其指标可以出售，传热元件可以出售，该传热元件用于减排的工程，其间接的减排也可以出售，实现了温室气体的减排以及商业化利用。计算机散热器用多相传热元件请参照图2，采用直径为32MM，高度为58MM的铜金属管，首先在其腔体灌装水10克，然后再充入甲烷工作介质30克，工作温度区间为10—80度，压力范围为l一10MPa，甲烷在工作过程中，由气态装化为超临界状态进行传热。将腔体吸热端与计算机CPU相连接，其吸热端只有铜管的底面部分，其放热端为整个的铜管的侧面。甲垸作为工作介质实现了减排，其指标可以出售，传热元件用于计算机散热器可以出售。实现了温室气体的减排以及商业化利用。太阳能用多相传热元件请参照图3，采用直径为18MM，长度为1800MM的无缝铁管，采用镀稀土锌进行防腐，内部灌装有二氧化碳30克，氨10克，加入的相变类强化传热介质为甲醇30克，汽化温度为64.7°C;乙醇:40克，汽化温度为78.3。C;加入的颗粒类物质为0.OOlmm的铜100克、颗粒度为0.Olmm的氧化铜30克，其吸热端为1600固，放热端长200MM，此实施例中，吸热端的长度大于放热端的长度。二氧化碳作为工作介质实现了减排，其指标可以出售，传热元件可以出售，该传热元件用于太阳能利用，其间接的减排也可以出售，实现了温室气体的减排以及商业化利用。树形结构传热元件请参照图4，传热元件是用于建筑供暖，其吸热端为一个吸热设备，在该案例中为一个换热器，该换热器与锅炉进行换热，该传热元件为一个树形结构，在腔体中，没有构成闭环回路的结构，在放热端，由六个散热器组成，六个散热器将热能散热，其散热端由六个散热部件构成，该传热元件的吸热端与放热端都是由部件或设备构成。该传热元件由一个吸热区域，两个方文热区域，一个绝热区域构成。采用的工作介质，基础传热介质二氧化碳，5000克，辅助相变物质为2，2—二羟甲基丙醇(PG):10000克，相变温度81.76°C，转变焓-172.458J/G;工作温度区间10—130。C，工作压力区间3—15MPa。二氧化碳作为工作介质实现了减排，其指标可以出售，传热元件可以出售，该传热元件用于减排的工程，其间接的减排也可以出售，实现了温室气体的减排以及商业化利用。环形结构传热元件请参照图5，本传热元件用于工业换热器件，该传热元件由一个吸热区域、一个绝热区域、一个放热区域构成，传热元件的结构为一个闭环的回路，其腔体的不同的部分处于传热区域和放热区域，总体构成为一个传《為元件。基础超临界传热介质为Rll，R12，加入量为5000克，加入的强化传^^物质为纯聚乙二醇(PEG):10000克，相变温度328。C，相变烚185J/G;高密度聚乙烯(HDPE):500克，相变温度133°C，相变烚212J/G，传热元件的工作温度30-600°C，工作压力2-50MPa。Rll，R12为工作介质实现了减排，其指标可以出售，传热元件可以出售，该传热元件用于减排的工程，其间接的减排也可以出售，实现了温室气体的减排以及商业化利用。网络结构传热元件请参照图6，本传热元件为一个网络型的微通道传热板，是在一个铜板上面加工上的微通道，每个直径为30纳米，其通道的形状如图所示，其传热端，吸热端以及绝热端分为三个部分构成，其传热工作介质为超临界流体C02为10克，NH3为30克，加入的形变类物质为CaCl2'6H20，10克，相变温度58°C，潜热值250KJ/KG;Na2SO3'10H2O(加入适量氧化纳)，120克，相变温度17-27°C，潜热值246KJ/KG;传热元件的工作温度，-10-180°C。工作压力3-25MPa。可用于特殊领域的散热使用。二氧化碳作为工作介质实现了减排，其指标可以出售，传热元件可以出售，该传热元件用于减排的工程，其间接的减排也可以出售，实现了温室气体的减排以及商业化利用。权利要求1、一种温室气体减排方法，其特征是将温室气体(4)密闭到一个封闭的腔体中，使温室气体不能泄漏或排放到大气中，实现温室气体的减排，同时该腔体可以作为传热元件传热。2、根据权利要求1所述的一种温室气体减排方法，其特征是:i温室气体为至少下列一种或多种-二氧化碳，甲烷，氧化亚氮，氢氟碳化物，全氟碳化物，六氟化硫。3、根据权利要求1所述的一种温室气体减排方法，其特征是为强化传热能力，还在温室气体工作介质内加入强化传热物质，强化传热物质为至少下列一类物质A、颗粒类物质，工作介质与颗粒类物质的重量比为1:0.001~5000;B、相变类物质，工作介质与相变类物质的重量比为1:0.001-8000。4、根据权利要求1所述的一种温室气体减排方法，其特征是可以封闭的腔体至少为下列一种腔体A、至少含有一个树(6);B、至少含有一个环(7);C、至少含有一个网络(8)。5、根据权利要求1所述的一种温室气体减排方法，其特征是可以封闭的腔体的材质为下列一种A、金属物；B、非金属物；C、金属与非金属的复合物。6、一种温室气体商业化利用方法，其特征是将温室气体密闭到一个封闭的腔体中，使温室气体不能泄漏或排放到大气中，形成了可以出售的第一种温室气体减排指标，形成了第一种商业化利用。7、根据权利要求6所述的一种温室气体商业化利用方法，其特征是将装有温室气体的腔体制造成为一个传热元件，并将传热元件进^1商业化销售，实现温室气体的第二种商业化利用。8、根据权利要求7所述的一种温室气体商业化利用方法，其特征是将装有温室气体的腔体制造成为一个传热元件，用于节能以及新能源利用，在节能以及新能源利用形成了温室气体减排指标，实现温室气体的第三种商业化利用。9、根据权利要求6所述的对温室气体商业化利用方法，其特征是将装有温室气体的腔体制造成为一个传热元件，直接用于温室气体的减排，实现温室气体的第三种商业化利用。10、根据权利要求6所述的对温室气体迸行利用的方法，其特征是优选的温室气体为二氧化碳，甲垸，氧化亚氮，氢氟碳化物，全氟碳化物，六氟化硫.全文摘要本发明提供了一种温室气体减排以及商业化利用方法，将温室气体作为一种工作介质，将其密闭在一个腔体中，实现温室气体的减排。将直接减排指标进行商业化出售，既可以实现其第一种商业化应用；将传热元件进行商业化出售，实现第二种商业化应用；将传热元件用于节能/新能源利用，特别是减排的利用，其减排的指标可以产生第三种商业化应用。本发明将减排不仅是一种投资需要完成的环境指标，同时实现了温室气体的有效的商业化利用，将为推动全球温室效应的减缓或消失，起到至关重要的作用。文档编号F28D15/00GK101285661SQ20071004883公开日2008年10月15日申请日期2007年4月9日优先权日2007年4月9日发明者李建民申请人:李建民