[实用新型]一种基于二次膨胀的超声速碳分离设备

说明书

本实用新型公开了一种基于二次膨胀的超声速碳分离设备，包括多个超声速碳分离单体，超声速碳分离单体包括烟气来流主管道，烟气来流主管道的底部连接有第一收缩‑发散喷管，第一收缩‑发散喷管的底部连接有第一弯管，第一弯管的尾部连接有一个分离口，分离口的内上方连接有扩压管道，扩压管道的末端连接有第一直管道，第一直管道的末端连接有净化烟气管道；分离口的内下方连接有第二收缩‑发散喷管，第二收缩‑发散喷管的底部连接有第二弯管，第二弯管的尾部连接有第二直管道，第二直管道的末端连接有二氧化碳管道。本实用新型能够改善传统的燃烧后捕集法所存在的不足，实现从烟气中分离二氧化碳气体以降低碳排放，从而缓解温室效应。

技术领域

本实用新型涉及二氧化碳捕获领域，具体涉及一种基于二次膨胀的超声速碳分离设备。

背景技术

虽然近些年的清洁能源技术在高速发展，但是全国乃至于全世界的能源消费体系仍以化石能源为主，清洁能源为辅。而化石能源在燃烧过程中所产生的烟气中含有过量的二氧化碳，是造成温室效应和环境污染的主要原因之一。

面对海平面的不断上升和日渐明显的温室效应，联合国呼吁世界各地共同采取有效措施以减少二氧化碳等温室气体的排放。碳捕获、利用与封存(CCUS)技术就是当前备受关注的低碳技术。CCUS技术的第一阶段是二氧化碳的捕获过程，目前针对该阶段主要存在燃烧前捕集、富氧燃烧捕集和燃烧后捕集三种方法。其中，燃烧后捕集法因为优势较为明显导致使用相对广泛。燃烧后捕集技术主要有吸收法、吸附法、低温分离、膜分离法，虽然燃烧后捕集法具有明显的优势，但这些方法也均存在一些不足。例如，吸收法与吸附法需要高品质的吸收剂或吸附剂，并且需要大量的能量支撑试剂的再生过程。膜分离法则需要找到合适的膜材料，并且需要对未脱碳的烟气进行前处理，分离出的二氧化碳纯度较低。低温分离法则需要复杂的工艺流程，设备占地面积大，维护相对较难导致碳的捕获成本增加。可以发现，传统的燃烧后捕获方法在能耗、工艺流程、投资等方面均存在一些问题，因此找到一种能量利用率高、投资小、安全可靠、环境友好的碳捕获技术是十分重要的，并且是急需的。

实用新型内容

本实用新型提供了一种基于二次膨胀的超声速碳分离设备，目的在于改善传统的燃烧后捕集法所存在的不足，实现从烟气中分离二氧化碳气体以降低碳排放，从而缓解温室效应。

本实用新型采用以下的技术方案：

一种基于二次膨胀的超声速碳分离设备，包括多个超声速碳分离单体，所述超声速碳分离单体包括烟气来流主管道，所述烟气来流主管道的底部连接有第一收缩-发散喷管，第一收缩-发散喷管的底部连接有第一弯管，所述第一弯管的尾部连接有一个分离口，所述分离口的内上方连接有扩压管道，扩压管道的末端连接有第一直管道，所述第一直管道的末端连接有净化烟气管道；

所述分离口的内下方连接有第二收缩-发散喷管，所述第二收缩-发散喷管的底部连接有第二弯管，所述第二弯管的尾部连接有第二直管道，所述第二直管道的末端连接有二氧化碳管道；

多个所述超声速碳分离单体是串联在一起的，其中每个超声速碳分离单体的烟气来流主管道串联在一起，每个超声速碳分离单体的净化烟气管道串联在一起，每个超声速碳分离单体的二氧化碳管道串联在一起。

优选地，所述第一收缩-发散喷管、第一弯管、分离口、扩压管道、第一直管道、第二收缩-发散喷管、第二弯管和第二直管道是一体式结构。

优选地，所述烟气来流主管道、净化烟气管道和二氧化碳管道是横向设置的。

优选地，所述烟气来流主管道与第一收缩-发散喷管的顶部相连通，第一直管道的末端与净化烟气管道相连通，第二直管道的末端与二氧化碳管道相连通。

优选地，所述第一弯管和第二弯管的弯曲角度相同，第一弯管和第二弯管的弯曲角度均为70°至80°之间。

本实用新型具有的有益效果是：