[發明專利]一種基于二氧化碳轉換利用的熱電聯產裝置及方法

在審

• 申請號: 202210323621.8
• 申請日: 2022-03-30
• 公開（公告）號: CN114687820A
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 李雪瑤;劉小江;劉清渭;武止戈
• 申請（專利權）人: 劉小江;劉清渭
• 主分類號: F01K11/02
• 分類號: F01K11/02;F01D15/10;F01K17/02;C01B32/05;C01B13/02
• 代理公司: 長沙中科啟明知識產權代理事務所(普通合伙) 43226
• 代理人: 匡治兵

1.一種基于二氧化碳轉換利用的熱電聯產裝置，其特征在于：包括熱電聯產系統、氧氣輸送機(18)、二氧化碳催化裂解裝置、蒸汽管道(9)和碳片反應箱(11)，所述熱電聯產系統的輸入端通過氧氣輸送機(18)與二氧化碳催化裂解裝置的輸出端連通，所述二氧化碳裂解裝置的輸入端通過蒸汽管道(9)與所述熱電聯產系統的輸出端連通；所述二氧化碳催化裂解裝置包括反應釜(1)、二氧化碳分布器(8)、加熱器(10)、液態合金(4)和碳片輸送管道(17)，所述反應釜(1)底部設有二氧化碳分布器(8)，所述二氧化碳分布器(8)的輸入端通過二氧化碳壓縮裝置(7)與熱電聯產系統連通，所述二氧化碳分布器(8)上方設有加熱器(10)，所述加熱器(10)上方設有蒸汽管道(9)，所述加熱裝置(10)與所述反應釜(1)內壁之間填充有液態合金(4)，所述液態合金(4)覆蓋住所述加熱器(10)上端；所述反應釜(1)側壁連通有碳片輸送管道(17)，所述碳片輸送管道(17)的一端伸入碳片反應箱(11)內，所述碳片輸送管道(17)上安裝有封閉閥(16)。

2.根據權利要求1所述的一種基于二氧化碳轉換利用的熱電聯產裝置，其特征在于：所述碳片反應箱(11)外側連通有空壓機(12)，所述空壓機(12)一端通過泄壓閥(13)與壓力平衡罐(14)連接，所述壓力平衡罐(14)一端通過壓力平衡閥(15)與所述碳片反應箱(11)連接。

3.根據權利要求1或2所述的一種基于二氧化碳轉換利用的熱電聯產裝置，其特征在于：所述碳片反應箱(11)內安裝有電弧反應裝置，所述電弧反應裝置包括取料口(29)、負極電弧棒(30)、正極電弧棒(31)和冷卻裝置(32)，所述碳片反應箱(11)一側設有取料口(29)，所述取料口(29)內側設有多組負極電弧棒(30)，所述碳片反應箱(11)底部設有正極電弧棒(31)，所述正極電弧棒(31)和負極電弧棒(30)之間留有間隙，所述負極電弧棒(30)遠離取料口(29)的一側設有冷卻裝置(32)。

4.根據權利要求1所述的一種基于二氧化碳轉換利用的熱電聯產裝置，其特征在于：所述反應釜(1)上設有溫度探頭(5)，所述溫度探頭(5)一端沒入所述液態合金(4)內。

5.根據權利要求1所述的一種基于二氧化碳轉換利用的熱電聯產裝置，其特征在于：所述熱電聯產系統系統包括鍋爐(19)、增壓泵(20)、除氧器(21)、汽輪機(22)、冷卻塔(24)、凝汽器(26)、凝結水加熱裝置(28)，所述反應釜(1)的輸出端通過氧氣輸送機(18)與鍋爐(19)的輸入端連通，所述鍋爐(19)的輸出端通過二氧化碳壓縮裝置(7)與二氧化碳分布器(8)適配連接，所述鍋爐(19)內設有換熱管，所述換熱管一端通過增壓泵(20)與除氧器(21)連通、另一端與汽輪機(22)適配安裝，所述除氧器(21)一端與汽輪機(22)連接，所述汽輪機(22)的輸出端與發電機組(23)適配連接，所述汽輪機(22)的輸入端分別連接有凝汽器(26)、凝結水加熱裝置(28)和加熱器(10)，所述凝汽器(26)上通過冷凝循環泵(25)與冷卻塔(24)連通；所述凝汽器(26)上通過凝結水輸送泵(27)與凝結水加熱裝置(28)連接。

6.根據權利要求5所述的一種基于二氧化碳轉換利用的熱電聯產裝置，其特征在于：所述蒸汽管道(9)入口端與汽輪機(22)的輸出端之間安裝有蒸汽流量調節閥(6)。

7.根據權利要求2所述的一種基于二氧化碳轉換利用的熱電聯產裝置，其特征在于：所述壓力平衡罐(14)內儲存有惰性氣體。

8.應用于如權利要求1～7任意一項所述的一種基于二氧化碳轉換利用的熱電聯產裝置的工作方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、加熱器(10)將反應釜(1)內的液態合金(4)加熱至100℃～120℃并保持，通過溫度探頭(5)實時監控液態合金(4)的加熱溫度，熱電聯產系統產生的二氧化碳氣體通過二氧化碳壓縮裝置(7)被壓入反應釜(1)底部的二氧化碳分布器(8)內向上進行冒氣，二氧化碳冒氣激發液態合金(4)催化裂解成碳片(3)及氧氣(33)，氧氣(33)通過氧氣輸送管道(2)經由氧氣輸送機(18)送入鍋爐(19)內助燃，碳片(3)由碳片輸送管道(17)送入碳片反應箱(11)內；

S2、基于S1，碳片(3)進入碳片反應箱(11)后，掉落至碳片反應箱(11)底部，覆蓋住正極電弧棒(31)，多組負極電弧棒(30)針對正極電弧棒(31)放電，并伴隨產生3000度以上的高溫而氣化碳片(3)，覆蓋正極電弧棒(31)的碳片(3)被氣化后，會被冷卻裝置(32)降溫，生成石墨烯。