[发明专利]内燃机的二氧化碳捕捉装置

说明书

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CN 101639329A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CN 201851229U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℃，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。