本发明公开了一种内燃机的二氧化碳捕捉装置,可以彻底解决内燃机产生CO
1.内燃机的二氧化碳捕捉装置,包括外壳、入口(1)、液氧导流块(2)、干冰下降道(3)、干冰收集器(4)、出口(5)、液氧入口(6);其中,所述入口(1)设置在所述外壳侧下部,所述出口(5)设置在所述外壳上部,所述液氧导流块(2)设置于所述液氧入口(6)的下方;所述入口(1)连接于内燃机排气管尾部,所述内燃机排气管尾部具有冷凝水管。
2.如权利要求1所述的内燃机的二氧化碳捕捉装置,其特征在于:所述液氧入口(6)设置于壳体的顶部。
3.如权利要求1或2所述的内燃机的二氧化碳捕捉装置,其特征在于:所述液氧导流块(2)上表面呈斜坡形状。
4.如权利要求1或2所述的内燃机的二氧化碳捕捉装置,其特征在于:所述液氧导流块(2)的侧面与所述外壳之间形成所述干冰下降道(3)。
5.如权利要求1或2所述的内燃机的二氧化碳捕捉装置,其特征在于:所述干冰收集器(4)位于固定CO₂的装置的底部。
6.如权利要求1或2所述的内燃机的二氧化碳捕捉装置,其特征在于,采用保温绝热层对固定CO₂的装置进行绝热。
7.如权利要求4所述的内燃机的二氧化碳捕捉装置,其特征在于,采用保温绝热层对固定CO₂的装置进行绝热。
8.如权利要求5所述的内燃机的二氧化碳捕捉装置,其特征在于,采用保温绝热层对固定CO₂的装置进行绝热。技术领域
本发明涉及一种内燃机的二氧化碳捕捉装置,具体来说涉及与内燃机通过纯氧助燃富氧燃烧系统相匹配的内燃机尾气固定CO₂系统。
背景技术
中国为了兑现《京都议定书》的承诺,降低碳排放是我国目前刻不容缓的目的。内燃机碳排放也是目前亟待解决的问题。内燃机广泛采用的节能燃烧方式是富氧燃烧,富氧燃烧可以提高化学反应速率,获得更高的燃烧温度和燃烧压力,从而使内燃机输出更多有用功。富氧燃烧可以彻底消除排放CH、CO等污染物,但是由于碳氢燃料燃烧必然产生CO₂和NO_x污染物的问题,根据本发明,内燃机采用纯氧和CO₂助燃,进行富氧燃烧,和本固定CO₂装置共同使用,彻底解决了CO₂和NO_x污染物的问题。实用新型专利ZL201020576059.2设计了内燃机液氧固碳零排放的一种整体方案,但没有设计固定CO₂的装置。本发明对固定CO₂的装置进行了系统研究。发明专利申请CNxa0101639329A设计了一种将液氧与尾气CO₂进行间壁换热后汽化后的氧气进入内燃机助燃的装置,但是由于设计为间壁换热,则汽化后的氧气不能和剩余的未完全凝华的CO₂混合。本专利可实现汽化后的氧气与CO₂混合,形成氧气的质量分数为30%的气体,通入内燃机助燃,实现富氧燃烧。实用新型专利CNxa0201851229U设计了一种液氧受热汽化成氧气进入内燃机并将尾气CO₂凝华成干冰固定回收的装置,其设计的装置结构复杂,占用空间较大,装置不紧凑,同时尾气CO₂固定回收装置开口较小,容易造成干冰堵塞情况。本专利不仅设计体积小、重量轻,装置在汽车上便携性好,而且克服了回收装置开口较小,容易被干冰堵塞的情况,应用重力作用,使干冰直接坠落入底部进行回收。本文设计的装置利用了对流换热原理,使内燃机的尾气CO₂和液氧换热,既可以满足液氧汽化进入内燃机富氧燃烧,同时内燃机排放的CO₂放热后凝华成干冰,被固定封存,使内燃机实现零排放。
发明内容
本发明的目的正是为了使上面所叙述的内燃机通过液氧汽化助燃进行富氧燃烧并固定CO₂,实现零排放,符合目前节能减排、低碳环保的发展要求。本发明是使上述内燃富氧机燃烧后产生的尾气CO₂经过冷凝水管,温度降低到接近50°C,然后进入本装置,与液氧对流换热,液氧受热汽化成氧气,同时大部分CO₂冷凝成干冰,剩余的部分CO₂和汽化后的氧气混合后进入内燃机助燃,实现富氧燃烧。采用本发明可以实现所述液氧汽化后与CO₂共同进入内燃机助燃,内燃机进行富氧燃烧,既消除了NO_x的生成,又消除了CH和CO等污染物的排放。使内燃机既具有了富氧燃烧的优点又摈弃了普通富氧燃烧的不足,实现了内燃机的零排放。本装置与内燃机配合使用,可以使内燃机工作在狭小的零排放的空间内,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。回收的干冰可以循环利用,用于制冷、干冰清洗剂、植物养料等。
附图说明
图1是内燃机固定CO₂装置图,图中:1-入口,2-液氧导流块,3-干冰下降道,4-干冰收集器,5-出口,6-液氧入口。
具体实施方式
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1,固定CO₂装置具有外壳,入口1设置在外壳侧下部,出口5设置在外壳上部,液氧入口6设置于所述壳体的顶部,液氧导流块2设置于液氧入口6的下方。下面进一步叙述CO₂捕捉装置的原理。所述内燃机进行富氧燃烧,通过纯氧和CO₂助燃,产生尾气绝大部分是CO₂。尾气先通过内燃机排气管尾部的冷凝水管,使温度降低到接近50°C,再通过与排气管连接的本装置入口1进入本装置。在本装置顶端的液氧入口6与液氧进气管连接,使液氧通过液氧入口6进入本装置。液氧进入后,就到达下部的液氧导流块2表面,形成液膜。同时通过入口1进入的CO₂遇到液氧,与其进行对流换热。液氧受热汽化为氧气,CO₂放热,大部分凝华成干冰,剩余的未凝华的CO₂气体与汽化后的氧气共同通过装置的出口5排出本装置,进入内燃机进气管道,进入内燃机助燃,使内燃机富氧燃烧。同时,凝华成的干冰,沿液氧导流块2下降到干冰下降道3,再由于重力作用,坠落到本装置底部的干冰收集器4。所述液氧导流块2上表面呈斜坡形状。本装置设计的液氧导流块要具有一定的密封性,可以阻止CO₂通过入口1进入,未与液氧对流换热,就直接从装置的出口5排出本装置。同时装置需要有一定的密封性能和绝热性能,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。