一种柴油机CO2捕捉系统及其工作方法技术方案

本发明专利技术公开了一种柴油机CO2捕捉系统及其工作方法，它包括，柴油机(1)，粒子捕集器(2)，脱硝器(3)，第一个气体分离器(4)，真空泵(5)，第一个压气机(6)，第二个气体分离器(7)，第二个压气机(8)，储气罐(9)。本发明专利技术使柴油机燃烧后的尾气经过颗粒捕集、脱硝后，剩余的N2和CO2经过两次分离，两次加压，得到纯度较高的CO2且以液态CO2的形式存储。本发明专利技术可以捕捉柴油机燃烧后产生的CO2，消除了柴油机燃烧产生的颗粒物和氮氧化物，实现了柴油机的超低排放。摆脱了现有技术柴油机燃烧后CO2捕捉系统中液氧供应的限制，彻底解决了柴油机CO2捕捉问题，并且能够满足特殊用途柴油机的需要。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种柴油机CO2捕捉系统及其工作方法。
技术介绍
柴油机燃烧后产生多种有害气体：尾气中的固体颗粒物是PM2.5的重要来源之一，尾气中的氮氧化物是酸雨的主要源头之一，并且尾气中的CO2作为温室气体对自然环境的危害也逐渐被人们所重视。同时，CO2有多种用途，如用作灭火剂等，所以有效处理柴油机尾气，并收集其中的CO2正成为当前的研究热点。专利(ZL201210119466.4)公开了一种技术方案，使内燃机通过纯氧O2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，在捕捉装置中CO2与液氧对流换热，液氧受热汽化成氧气，大部分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。该系统需要液氧供应，由液氧实现对气态CO2的固化。并且实现在柴油在所谓富氧(CO2/O2混合)环境下着火和燃烧还需进一步研究。因此，对于在某些特殊场合用途柴油机(如坑道，地下空间等)，应当提出更具有可行性的对柴油机燃烧后的CO2捕集的整体方案。
技术实现思路
本专利技术提出了一种利用膜技术分离柴油机燃烧后的CO2技术方案，排除了现有技术中需要液氧供应的限制，更具有可行性。本专利技术提供一种柴油机CO2捕捉系统，包括柴油机、粒子捕集器、脱硝器、第一气体分离器、真空泵、第一压气机、第二气体分离器、第二压气机和储气罐。柴油机的排气口连接至粒子捕集器的气体入口，粒子捕集器的气体出口连接脱硝器的气体入口，脱硝器的气体出口连接第一气体分离器的气体入口。第一气体分离器具有外壳，该外壳一侧设置有气体入口，另一侧设置有CO2出口，该外壳的上侧或下侧设置有N2出口。该外壳上的CO2出口连接真空泵的入气口，真空泵的出气口连接第一压气机的入气口，第一压气机的出气口连接第二气体分离器的入气口，第二气体分离器的出气口连接第二压气机入气口，第二压气机的出液口连接至储气罐。本专利技术还提供了上述捕捉系统的工作方法：柴油机燃烧后的尾气首先进入粒子捕集器；处理后的尾气再进入脱硝器；接着，尾气中的N2和CO2进入第一气体分离器；尾气中再经真空泵进入第一压气机；然后尾气进入第二气体分离器；尾气最后进入第二压气机，此时尾气中的CO2由气态变为液态；液态CO2由第二压气机的出液口排入储气罐。其中，约60％的N2被第一气体分离器分离排出至大气中；真空泵的压力差设置成约100mbar，上述的尾气中的CO2和剩余的约40％的N2经第一压气机后的压力是约4bar；经过第二气体分离器后，尾气中的CO2浓度达到约95％；第二压气机的压力设置为约110bar。本专利技术使柴油机燃烧后的尾气经过颗粒捕集、脱硝后，剩余的N2和CO2经过两次分离，两次加压，得到纯度较高的CO2且以液态CO2的形式存储，实现了柴油机尾气处理，并捕捉了柴油机燃烧产生的CO2。采用本专利技术可以捕捉柴油机燃烧后产生的CO2，消除了柴油机燃烧产生的颗粒物和氮氧化物，实现了柴油机的超低排放。摆脱了现有技术柴油机燃烧后CO2捕捉系统中液氧供应的限制，彻底解决了柴油机CO2捕捉问题，并且能够满足特殊用途柴油机的需要。附图说明图1是本专利技术的总体方案流程图。图中：1-柴油机，2-粒子捕集器，3-脱硝器，4-第一气体分离器，5-真空泵，6-第一压气机，7-第二气体分离器，8-第二压气机，9-储气罐。具体实施方式下面结合附图1对本专利技术作进一步详细描述。本专利技术的一种柴油机CO2捕捉系统，包括柴油机1，粒子捕集器2，脱硝器3，第一气体分离器4，真空泵5，第一压气机6，第二气体分离器7，第二压气机8，储气罐9。柴油机1的排气口连接至粒子捕集器2的气体入口，粒子捕集器2的气体出口连接脱硝器3的气体入口，脱硝器3的气体出口连接第一气体分离器4的气体入口。本专利技术的第一气体分离器4具有外壳，该外壳一侧设置有气体入口，另一侧设置有CO2出口，该外壳的上侧或下侧设置有N2出口。该外壳上的CO2出口连接真空泵5的入气口，真空泵5的出气口连接第一压气机6的入气口，第一压气机6的出气口连接第二气体分离器7的入气口，第二气体分离器7的出气口连接第二压气机8入气口，第二压气机8的出液口连接至储气罐9。通过以下内容对本专利技术柴油机CO2捕捉系统具体实施例的工作原理、工作方法和工作过程进行详细阐述。柴油机1燃烧后排出的气体(尾气)成分主要为颗粒物、氮氧化物、N2和CO2。参见流程图1，尾气首先进入粒子捕集器2，捕集器2能够将尾气中的颗粒物基本过滤干净；处理后的尾气再进入脱硝器3，由脱硝器3将其中的氮氧化物基本吸收干净；接着，尾气中剩余N2和CO2进入第一气体分离器4，约60％的N2被第一气体分离器4分离排出至大气中；尾气中的CO2和剩余的约40％的N2再经真空泵5进入第一压气机6，真空泵5的压力差设置成约100mbar，上述的尾气中的CO2和剩余的约40％的N2经第一压气机6后的压力是约4bar；然后尾气进入第二气体分离器7，经过第二气体分离器7后，尾气中的CO2浓度达到约95％；尾气最后进入第二压气机8，该第二压气机8的压力设置为约110bar,此时尾气中的CO2由气态变为液态，液态CO2由第二压气机8的出液口排入储气罐9进行存储。经上述过程，本专利技术的柴油机CO2捕捉系统过滤了柴油机排放尾气中的固体颗粒物、吸收了尾气中的氮氧化物、捕捉了生成的CO2，从而避免了固体颗粒物和氮氧化物带来的空气污染，并有效防止了CO2进入大气成为温室气体，有利于自然环境的保护。并且储气罐9中的液态CO2能够用于其他用途。本专利技术的柴油机CO2捕捉系统可以用在特殊环境下柴油机，如坑道，隧道等。同时，捕捉的CO2可以用以灭火剂或农作物的肥料等。本专利技术不限于以上对实施例的描述，本领域技术人员根据本专利技术揭示的内容，在本专利技术基础上不必经过创造性劳动所进行的改进和修改，比如两个气体分离器和压气机的选择设置等，都应该在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柴油机CO2捕捉系统，其特征在于：包括柴油机、粒子捕集器、脱硝器、第一气体分离器、真空泵、第一压气机、第二气体分离器、第二压气机和储气罐；所述柴油机的排气口连接至所述粒子捕集器的气体入口；所述粒子捕集器的气体出口连接所述脱硝器的气体入口；所述脱硝器的气体出口连接所述第一气体分离器的气体入口；所述第一气体分离器具有外壳，所述外壳的一侧设置有气体入口，所述外壳的另一侧设置有CO2出口，所述外壳的上侧或下侧设置有N2出口；所述外壳上的CO2出口连接所述真空泵的入气口；所述真空泵的出气口连接所述第一压气机的入气口；所述第一压气机的出气口连接所述第二气体分离器的入气口；所述第二气体分离器的出气口连接所述第二压气机入气口；所述第二压气机的出液口连接至所述储气罐。

【技术特征摘要】
1.一种柴油机CO2捕捉系统，其特征在于：包括柴油机、粒子捕集器、脱硝器、第
一气体分离器、真空泵、第一压气机、第二气体分离器、第二压气机和储气罐；
所述柴油机的排气口连接至所述粒子捕集器的气体入口；
所述粒子捕集器的气体出口连接所述脱硝器的气体入口；
所述脱硝器的气体出口连接所述第一气体分离器的气体入口；
所述第一气体分离器具有外壳，所述外壳的一侧设置有气体入口，所述外壳的另
一侧设置有CO2出口，所述外壳的上侧或下侧设置有N2出口；
所述外壳上的CO2出口连接所述真空泵的入气口；
所述真空泵的出气口连接所述第一压气机的入气口；
所述第一压气机的出气口连接所述第二气体分离器的入气口；
所述第二气体分离器的出气口连接所述第二压气机入气口；
所述第二压气机的出液口连接至所述储气罐。

【专利技术属性】
技术研发人员：刘永峰，姚圣卓，田洪森，周庆辉，秦建军，
申请(专利权)人：北京建筑大学，
类型：发明
国别省市：北京;11