[发明专利]一种内燃机富氧燃烧与液氧固碳系统及其工作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种内燃机富氧燃烧与液氧固碳系统及其工作方法。

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NO_x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NO_x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系统研究，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系统，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，系统还包括干冰封存装置。

作为优选，系统还包括进气管增压装置。

本发明还提供了所述固碳系统的工作方法，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。