内燃机CO₂捕捉装置的制作方法

专利名称：内燃机CO₂捕捉装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种内燃机CO2捕捉装置，具体来说涉及与液氧汽化助燃的富氧燃烧内燃机系统相匹配的内燃机尾气CO2捕捉装置。
背景技术：
当今世界，全球气候变暖问题是困扰许多国家发展的首要问题，许多国家在寻找节能减排的新方法，在固碳装置的研究方面，基本都是对电厂锅炉的尾气进行脱碳研究，基本没有应用于内燃机尾气脱碳的装置，本专利将对此方面进行深入研究。通过研究已经证实，富氧燃烧可以通过过量空气助燃，使燃料燃烧更加充分，是节约能源的主要方式之一。富氧燃烧能够获得更高的压カ峰值和温度峰值，可以彻底消除CH、CO等污染物。但是富氧燃烧具有ー些不足，通入过量助燃空气，使NOx污染物増加，同吋，CO2排放也是温室气体的主要成分。为实现内燃机富氧燃烧，又能摒弃富氧燃烧伴随产生的不足，需要采用本专利与内燃机配合使用。液氧通入本装置，受热汽化，同时尾气CO2放热，凝华为干冰，剰余CO2和汽化后的氧气进入内燃机进行富氧燃烧，内燃机实现零排放。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流程设想，但没有具体设计如何对CO2进行固定；发明专利申请专利CN201010171423. I设计了ー种氨法固碳装置，用化学吸收法对锅炉产生的CO2进行固定，但不能对内燃机尾气中的CO2进行捕捉。本专利对于如何捕捉内燃机尾气CO2进行了系统研究。发明专利申请公开CN 101639329A设计了一种汽车用液氧与尾气CO2进行间壁换热将液氧汽化后通入内燃机助燃的装置，但是其不能将汽化后的氧气和剰余的未完全凝华的CO2混合，共同通入内燃机进行助燃。本专利可实现将氧气与CO2形成氧气的质量分数为30%的富氧气体，进入内燃机助燃，实现富氧燃烧。实用新型专利CN 201851229U设计了ー种液氧汽化后进入内燃机并将尾气CO2固定回收的装置，其设计的装置复杂，占用空间较大，装置不紧凑，同时尾气CO2固定回收装置开ロ较小。本专利不仅设计体积较小，装置在汽车上便携性好，而且克服了回收装置开ロ较小，容易被干冰堵塞的情況，是应用重力作用，使干冰直接坠落入底部。

发明内容
本发明的目的正是为了实现内燃机进行富氧燃烧，又能实现对内燃机尾气CO2进行固定捕捉，使内燃机实现零排放，能够减缓全球性气候变暖速率。本发明是与内燃机配套使用，将以液氧助燃并进行富氧燃烧的内燃机燃烧后产生的尾气CO2先经过冷凝水管，使其温度降低到接近50°C，然后进入本装置，与同时进入本装置的液氧进行对流换热，使液氧受热汽化成氧气，大部分CO2凝华成干冰，剰余的为凝华成干冰的CO2和汽化后的氧气组成混合气，排出本装置，进入内燃机进气管道，进入内燃机助燃，实现富氧燃烧井能零排放。
采用本发明可以使内燃机尾气CO2得到固定捕捉，同时将液氧汽化为氧气，与未凝华的CO2共同进入内燃机，实现富氧燃烧，同时摒弃了 NOx的生成，又消除了 CH和CO的生成。使内燃机具有更高的做功能力，又节约了燃料，并且，实现了零排放。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并且需要零排放的场合内，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。通过本装置回收的干冰可以再次利用，可以用于制冷、干冰清洗剂、植物养料等。


图I是内燃机CO2捕捉装置图，图中1-入口，2-干冰下降块，3-出口，4-液氧喷淋装置，5-对流换热室，6-干冰下降道，7-干冰收集器。
具体实施方式

下面结合附图对本发明作进ー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，出口 3设置在外壳上部，干冰下降块2设置于入口 I进入对流换热室5部分的上方。下面进ー步叙述CO2捕捉装置的原理。内燃机排气管尾端连接冷凝水管，将尾气冷凝到接近50°C，把尾气通过入口 I进入本捕捉装置。尾气是内燃机用氧气和CO2组成的混合气助燃产生的，主要成分为CO2，从入口进气管进入后绕过干冰下降块2底部，向上进入对流换热室5。同时液氧通过装置顶部的液氧喷淋装置4进入对流换热室5，与入口 I进入的CO2对流换热。液氧吸收热量，汽化为氧气，CO2放热，大部分凝华为干冰，还有一部分剰余未凝华的CO2气体与汽化后的氧气共同通过顶部的出口 3排出本装置。凝华的干冰由于重力作用下降到干冰下降块2表面，通过其顶部的斜坡下降，通过干冰下降道6，到达底部的干冰收集器7。本装置设计的液氧喷淋装置4可以使液氧下降到对流换热室5，使其与CO2混合更加均匀，提高了换热效率；干冰下降块2能集中凝华的干冰，使其全部通过干冰下降道6，下降到底部的干冰收集器7，同时又不会堵塞入口 I连接的进气管尾端。为了防止对流换热与外界热交换，造成热量损失，需要采用保温绝热层对装置进行绝热。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掲示的内容，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.内燃机CO2捕捉装置，包括外壳、入口(I)、干冰下降块(2)、出口(3)、液氧喷淋装置(4)、对流换热室(5)、干冰下降道￠)、干冰收集器(7);其中，所述入口(I)设置在所述外壳侧下部，所述出口(3)设置在所述外壳上部，所述液氧喷淋装置(4)设置于所述对流换热室(5)的顶部；其特征在于所述入口(I)的进气管从所述对流换热室(5)的下部进入所述对流换热室(5)。
2.如权利要求I所述的内燃机CO2捕捉装置，其特征在于所述干冰下降块(2)设置于所述入口(I)的进气管进入所述对流换热室(5)部分的上方，CO2从所述入口进气管进入后绕过所述干冰下降块(2)底部。
3.如权利要求I或2所述的内燃机0)2捕捉装置，其特征在于所述干冰收集器(7)位于所述干冰下降道出)的底部。
4.如权利要求I或2所述的内燃机0)2捕捉装置，其特征在于所述干冰下降块(2)的顶部呈斜坡状。
5.如权利要求3所述的内燃机CO2捕捉装置，其特征在于所述干冰下降块(2)的顶部呈斜坡状。
6.如权利要求I或2或5所述的内燃机CO2捕捉装置，其特征在于该捕捉装置应用于内燃机，所述内燃机的排气管尾端连接有冷凝水管。
7.如权利要求3所述的内燃机CO2捕捉装置，其特征在于该捕捉装置应用于内燃机，所述内燃机的排气管尾端连接有冷凝水管。
8.如权利要求4所述的内燃机CO2捕捉装置，其特征在于该捕捉装置应用于内燃机，所述内燃机的排气管尾端连接有冷凝水管。
9.如权利要求I或2或5或7或8所述的内燃机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6所述的内燃机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
本发明公开了一种内燃机CO2捕捉装置，该装置包括外壳、入口(1)、干冰下降块(2)、出口(3)、液氧喷淋装置(4)、对流换热室(5)、干冰下降道(6)、干冰收集器(7)。内燃机尾气CO2得到固定捕捉，同时将液氧汽化为氧气，与未凝华的CO2共同进入内燃机，实现富氧燃烧，同时摒弃了NOx的生成，又消除了CH和CO的生成。液氧通入本装置，受热汽化，时尾气CO2放热，凝华为干冰，剩余CO2和汽化后的氧气进入内燃机进行富氧燃烧，内燃机实现零排放。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。通过本装置回收的干冰可以再次利用，可以用于制冷、干冰清洗剂、植物养料等。
文档编号F02M25/10GK102678393SQ20121011947
公开日2012年9月19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, 弋理, 秦建军, 陈红兵 申请人:北京建筑工程学院