[发明专利]一种柴油机CO2捕捉系统及其工作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种柴油机CO₂捕捉系统及其工作方法。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

本发明提供一种柴油机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。

本发明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。

本发明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。

采用本发明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是本发明的总体方案流程图。