CN102635469B - 一种内燃机富氧燃烧与液氧固碳***及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种内燃机富氧燃烧和液氧固碳***及其工作方法,它包括CO2捕捉装置(1),进气管增压装置(2),液氧输氧管(3),液氧储存罐(4),内燃机进气管(5),内燃机(6),内燃机排气管(7),冷凝水管(8),干冰封存装置(9),干冰收集管(10)。采用CO2捕捉装置(1)将液氧汽化为氧气,与一部分未凝华的CO2共同进入内燃机,进行富氧燃烧,消除了CH和CO的生成;同时又能捕捉CO2,使内燃机实现零排放。
Description
技术领域
本发明涉及一种内燃机富氧燃烧与液氧固碳***及其工作方法。
背景技术
当前节能减排要求日趋严格,节能与环保成为研究的热点,内燃机的节能技术也成为研的究的重点。富氧燃烧技术可以显著提高燃烧效率和火焰温度,从而改善燃烧和排放性能,是一项具有广阔应用前景的高效节能技术。富氧燃烧可以提高温度和压力峰值,使碳烟、CO和SO2排放量减少,但由于通入过量空气,其中含有大量的氮气,自然使NOx排放量增大。如果采用本专利设计的纯O2和CO2助燃,既实现了富氧燃烧,又彻底解决了NOx污染物排放的问题。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CO2的捕捉装置设计还不充分,实际应用性还需要进一步研究,本专利将对一种固碳回收利用方法进行***研究,提出更具有可行性的新型液氧固CO2内燃机零排放燃烧整体方案。碳的捕获和存储的煤气化联合循环发电(IGCC),是应用于电厂的燃烧前脱碳方法,电厂采用的燃烧后脱碳方法是化学吸收法。这两种方法都不能应用于内燃机的脱碳,本发明是对内燃机实现脱碳零排放燃烧设计的。
发明内容
本发明的目的正是为了实现上面所叙述的内燃机富氧燃烧,同时它能实现CO2固定捕捉,符合现在中国目前节能减排改革现状。
本发明提供一种内燃机富氧燃烧与液氧固碳***,包括CO2捕捉装置,液氧输氧管,液氧储存罐,内燃机进气管,内燃机,内燃机排气管,冷凝水管,干冰收集管。
作为优选,***还包括干冰封存装置。
作为优选,***还包括进气管增压装置。
本发明还提供了所述固碳***的工作方法,内燃机产生的尾气通过排气管,经过冷凝水管降低到一定温度,进入CO2捕捉装置;同时,液氧储存罐中的液氧通过液氧输氧管样进入CO2捕捉装置,通过对流换热,液氧受热汽化成氧气,而尾气中的一部分CO2凝华成为干冰,通过CO2捕捉装置底部的干冰收集孔进入干冰收集管;之后,尾气中另一部分没有凝华的CO2跟氧气一起排出CO2捕捉装置,与氧气一起经内燃机进气管通入内燃机气缸燃烧。干冰经过所述干冰收集管进入干冰封存装置。在所述内燃机进气管上设置进气管增压装置对混合气体进行增压。所述内燃机实现循环燃烧。
本发明是使内燃机通过纯氧和CO2助燃,燃烧后产生的尾气CO2先经过冷凝水降低到接近100℃,然后进入CO2捕捉装置,与液氧对流换热,液氧受热汽化成氧气,一部分CO2凝华成干冰,另一部分继续与汽化后的氧气混合进入内燃机助燃,实现富氧燃烧循环。
采用本发明可以使内燃机实现富氧燃烧,提高了燃料燃烧效率,做功能力提高,消除了CH和CO的生成。液氧汽化后助燃,不含有氮气,彻底解决了NO排放问题,实现了内燃机的零排放。
附图说明
图1是本发明的总体方案流程图,
图中:1-CO2捕捉装置,2-进气管增压装置,3-液氧输氧管,4-液氧储存罐,5-内燃机进气管,6-内燃机,7-内燃机排气管,8-冷凝水管,9-干冰封存装置,10-干冰收集管。
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CO2捕捉装置1具有外壳,尾气入口设置于外壳侧下部,混合气体出口设置于外壳顶部。冷凝水管设置在尾气入口处。
根据流程图1,内燃机6启动时通入空气助燃,内燃机产生的尾气通过排气管7进入CO2捕捉装置1,液氧储存罐4中的液氧通过液氧输氧管3同样进入CO2捕捉装置1,通过对流换热,液氧受热汽化成氧气,排出CO2捕捉装置1,通过内燃机进气管5进入进气管增压装置2,增加压力后进入内燃机6燃烧,此时内燃机实现富氧燃烧,燃烧的尾气大部分为CO2,将其通过内燃机排气管7末端的冷凝水管8,温度降低到接近100℃,再通入CO2捕捉装置1,与通入其中的液氧对流换热此时,液氧被汽化成氧气,同时,CO2尾气一部分凝华成为干冰,通过CO2捕捉装置1底部的干冰收集孔排出,进入干冰收集管10,到达干冰封存装置9,另一部分没有完全凝华的CO2跟氧气一起排出CO2捕捉装置1,与氧气按照富氧燃烧的比例通入内燃机气缸燃烧。这样内燃机实现液氧固碳零排放循环燃烧。
本发明***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。
Claims (3)
1.一种内燃机富氧燃烧与液氧固碳***,包括CO2捕捉装置(1),进气管增压装置(2),液氧输氧管(3),液氧储存罐(4),内燃机进气管(5),内燃机(6),内燃机排气管(7),冷凝水管(8),干冰收集管(10),干冰封存装置(9);其特征在于:
所述CO2捕捉装置(1)具有外壳,该外壳侧下部连接所述内燃机排气管(7),该外壳顶部设置有混合气体出口;
所述进气管增压装置(2)一端连接所述CO2捕捉装置(1)的混合气体出口,另一端连接所述内燃机进气管(5);
所述液氧输氧管(3)的一端连通所述CO2捕捉装置(1)外壳的顶部开口,另一端与所述液氧储存罐(4)连接;
所述干冰收集管(10)设置在所述CO2捕捉装置(1)外壳的下部,并与所述干冰封存装置(9)相连;
所述冷凝水管(8)设置在所述内燃机排气管(7)末端处。
2.一种基于权利要求1所述的内燃机富氧燃烧与液氧固碳***的工作方法,其特征在于:
内燃机(6)产生的尾气通过排气管(7),经过冷凝水管(8)降低到一定温度,进入CO2捕捉装置(1);
同时,液氧储存罐(4)中的液氧通过液氧输氧管(3)同样进入CO2捕捉装置(1),通过对流换热,液氧受热汽化成氧气,而尾气中的一部分CO2凝华成为干冰,通过CO2捕捉装置(1)底部的干冰收集孔进入干冰收集管(10);
之后,尾气中另一部分没有凝华的CO2跟氧气一起排出CO2捕捉装置(1),与氧气一起经内燃机进气管(5)通入内燃机气缸燃烧。
3.如权利要求2所述的工作方法,其特征在于:干冰经过所述干冰收集管(10)进入干冰封存装置(9)。
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