CN102635468A - 二氧化碳固化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的二氧化碳固化装置，应用于固定内燃机尾气CO2。尾气通过冷凝水管(2)冷凝到接近50℃后，进入入口(1)。同时液氧从液氧喷淋装置(6)进入被喷淋到Z形CO2凝华筛(3)表面。通过入口1进入的CO2上升到Z形CO2凝华筛(3)表面与液氧对流换热，液氧受热汽化为氧气，CO2凝华为干冰颗粒，由于重力作用，干冰坠落于底部的干冰收集器(4)。未冷凝的CO2和汽化后的氧气成为新的混合气体，通过本装置的出口(5)，排出本装置进入内燃机进气系统，进入内燃机富氧燃烧。

Description

二氧化碳固化装置
技术领域
本发明涉及二氧化碳固化装置，具体来说涉及一种固定内燃机通过液氧汽化助燃富氧燃烧所排放的尾气中的CO2的装置。
背景技术
工业节能减排改造是我国的科学发展观的重要体现，研究内燃机的新型节能减排技术也被众多科学家重视。内燃机燃料的节约方法是富氧燃烧，通过过量助燃空气，使燃料燃烧充分，达到节能的目的，同时可以消除CH、CO等的排放。富氧燃烧可以获得更高的压力峰值和温度峰值，最高压力与内燃机的做功能力成正比，因此内燃机可以获得更多有用功。燃烧燃料会产生CO2和空气助燃会产生NOx污染物的问题，本发明匹配内燃机采用液氧汽化助燃可以彻底解决NOx污染物的问题，将内燃机与本专利装置匹配使用，可以将尾气中的CO2完全固定，实现内燃机零排放。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方案，但没有对固定尾气CO2的装置进行研究，本专利对于固定内燃机尾气中的CO2装置进行了系统研究。发明专利申请公开说明书CN101639329A设计了一种用汽车用液氧与尾气CO2的间壁换热器，但是不能使液氧汽化后与剩余的CO2进行混合，本专利可使氧气/CO2形成质量分数为30％的富氧燃烧助燃气体。实用新型专利CN201851229U设计了一种内燃机液氧汽化后进气并将尾气CO2固定回收的装置，但其设计的装置是用汽化后的氧气直接进入内燃机燃烧，同时尾气CO2固定回收装置开口较小。
发明内容
本发明的目的正是为了实现上面所叙述的新型内燃机既能通过液氧汽化助燃实现富氧燃烧，同时又能固定尾气中的CO2。
本发明是这样实现的：内燃机尾气通过冷凝水管2冷凝到接近50℃后，进入入口1。同时液氧从液氧喷淋装置6进入被喷淋到Z形CO2凝华筛3表面。通过入口1进入的CO2上升到Z形CO2凝华筛3表面与液氧对流换热，液氧受热汽化为氧气，CO2凝华为干冰颗粒，由于重力作用，干冰坠落于底部的干冰收集器4。未冷凝的CO2和汽化后的氧气成为新的混合气体，通过本装置的混合气体出口5，排出本装置进入内燃机进气系统，进入内燃机富氧燃烧。
内燃机通过与本发明装置配套使用，可以使内燃机的尾气CO2得到固定，同时，由于采用液氧汽化助燃，彻底消除了NOx的生成，内燃进行富氧燃烧，又消除了CH和CO的生成。可以提高内燃机效率，同时还是新型的零排放内燃机。
附图说明
图1是固定CO2的装置图。
图中：1-入口，2-冷凝水管，3-Z形CO2凝华筛，4-干冰收集器，5-混合气体出口，6-液氧喷淋装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述：
如图1，本发明的装置具有外壳，入口1设置在外壳侧下部，混合气体出口5设置在外壳上部。连续Z形的CO2凝华筛3沿气流方向布置在外壳中。内燃机(未图示)用纯氧和CO2的混和气体助燃，进行富氧燃烧后，产生的尾气(绝大部分为CO2)通过冷凝水管2进行冷凝，使温度降低到接近50℃，通过入口1进入固定CO2的装置。液氧从装置顶部的液氧喷淋装置6进入，液氧由于重力作用被喷淋到其下方的多个并排布置的Z形CO2凝华筛3的表面，形成液体膜附着在筛孔上。此时，通过入口1进入的CO2上升到Z形CO2凝华筛3表面，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，干冰坠落到达底部的干冰收集器4。还有一部分CO2气体未凝华为干冰，和汽化后的氧气成为新的混合气体，通过本装置的混合气体出口5，排出本装置，进入内燃机进气系统，进入内燃机富氧燃烧。
本装置设计的Z形CO2凝华筛使更易与液氧接触，提高了对流换热效率，使CO2气体大部分凝华成干冰，使液氧全部汽化为氧气。另外Z形CO2凝华筛可以根据换热需要，及本装置尺寸，数量进行调整。为了防止本装置与外界热交换，采用保温绝热层对装置进行绝热。
搭配本发明装置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，比如入口和出口的布置、冷凝水管的形式和布置等，都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.二氧化碳固化装置，该装置具有外壳、冷凝水管(2)、Z形的CO2凝华筛(3)、干冰收集器(4)、液氧喷淋装置(6)，所述外壳包括位于侧下部的入口(1)和位于上部的混合气体出口(5)，所述Z形的CO2凝华筛(3)设置于所述外壳中。
2.如权利要求1所述的二氧化碳固化装置，其特征在于，其中所述液氧喷淋装置(6)设置于所述外壳的顶部，所述干冰收集器(4)设置于所述外壳的下部。
3.如权利要求1或2所述的二氧化碳固化装置，其特征在于，所述Z形CO2凝华筛(3)沿气流方向布置。
4.如权利要求1或2所述的二氧化碳固化装置，其特征在于，所述Z形CO2凝华筛(3)为多个并排布置。
5.如权利要求3所述的二氧化碳固化装置，其特征在于，所述Z形CO2凝华筛(3)为多个并排布置。
6.如权利要求5所述的二氧化碳固化装置，其特征在于，所述Z形CO2凝华筛(3)的数量可以调整。
7.如权利要求1或2或5或6所述的二氧化碳固化装置，其特征在于，所述冷凝水管(2)设置在所述入口(1)的外部。
8.如权利要求3所述的二氧化碳固化装置，其特征在于，采用保温绝热层对所述固定CO2的装置进行绝热。
9.如权利要求4所述的二氧化碳固化装置，其特征在于，采用保温绝热层对所述固定CO2的装置进行绝热。
10.如权利要求7所述的二氧化碳固化装置，其特征在于，采用保温绝热层对所述固定CO2的装置进行绝热。
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