燃烧氢碳氮氧时组分适配能量转换与元素重整结链的方法技术

本发明专利技术提供了一种燃烧氢碳氮氧时组分适配能量转换系统实现元素重整的方法。本发明专利技术是将空气流经隔膜压差低功耗分离出富氧与氮元素，燃烧器以富氧与氢碳物质在高温、压下燃烧后，燃气膨胀喷射功，慢速释放的热能闭合利用转换为机电能对外输出，未转化的少量余热输往储存装置内供夜间或低温时调用，尾气清洗脱硫硝黏连碳氮化物等处理，未转化的氧化碳、炭氮化合物、氮、气热输往立体大棚；将氧化碳浓度智能化调整到410

【技术实现步骤摘要】
燃烧氢碳氮氧时组分适配能量转换与元素重整结链的方法


[0001]本专利技术属于可燃能量元素的综合利用
，具体涉及燃料燃烧氢碳氮氧等可燃元素时在能源电力生产、气炭固定、植物立体智能化种植以及农、畜牧产业结链中进行重整，以提供一种对环境友好的循环转换方法。

技术介绍

[0002]氢是宇宙最丰富的元素，它构成了宇宙质量的75％。氢取自于水，反应后生成水，可实现零污染循环，同时氢能热值为142KJ/g。
[0003]碳已被证明可使作物增产，另外碳元素构成小分子的种类有可能要多于整个宇宙中所有原子的数量。碳是驱动人类文明的主要能量来源，燃烧着的碳资源驱动力量，同时产生了二氧化碳。二氧化碳是热力学上的终点，在整个势能面上，碳已经没有可以轻松抵达的更低洼的地方。完全燃烧时的热值为32700KJ/kg。
[0004]氮具有侵蚀、催化、养育和摧毁性质；在高温燃烧条件下，NO
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主要以NO的形式存在，最初排放的NO
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中NO占比高达95％。NO在大气中极易与空气中的氧发生反应，生成NO2，大气中NO
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普遍以NO2的形式存在。空气中的NO和NO2通过光化学反应，相互转化而达到平衡。在温度较高时，NO2与水分子作用形成酸雨中的第二重要酸分——硝酸(HNO3)。在有催化剂存在时，如遇上合适的气象条件，NO2转变成硝酸的速度会明显加快，特别是当NO2与SO2同时存在时，可以相互催化，形成硝酸的速度更快。另外，NO
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可与平流层内的O3发生反应生成NO与O2，NO与O3进一步反应生成NO2和O2，从而打破O3平衡，使O3浓度降低，导致O3层的耗损。
[0005]氧是维持人类生命的能源物质，最常见的同位素
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O具有8个质子和8个中子，因而是具有“双幻数”的原子核。地球上氧无所不在；将这些氧库联系起来的是氧交换，而作为主要温室气体的二氧化碳则是这一过程中的重要中介。
[0006]工业化生产以来，高密度获取能量是以煤和石油，天然气通过开采挖掘运输，大量燃烧快速释放的热转化而来。煤是具有可燃性质的沉积岩，煤的主要成分有：氢、碳、氧、硫，其中碳和氢是主要可燃元素，碳是发热量的主要来源，其热值很高，一部分与氢、氧、氮结合成挥发性的有机物，其余部分呈单质状态的固定碳，它要在较高温度/时间下才能燃烧完全。原油的主要组成元素包括：碳、氢、硫、氮、氧、镍、钒、铁、锑、氯、碘、砷、磷、镍、钒、铁、钾等。经过石油工业加工提炼后，当作燃料的部分为碳、氢、硫。硫在碳化燃料中含量较少，虽然能够燃烧放热，但发热量较低，完全燃烧时热量仅为9040KJ/kg。另外硫在燃烧过程中生成的SO2和SO3，会进一步和水含压氮气化合生存硫酸和亚硫酸。
[0007]氢碳氮氧，燃烧转化是最便捷的方式，因为氧在环境中无处不在，不需要付出成本即可以获得。工业化的应用后排放了大量的尘粒、二氧化碳，二氧化硫、氮氧化物、碳氮化合物，灰渣、噪声、热污染等；废气超排造成的温室效应，酸雨和呼吸系统疾病问题，成为亟待解决的问题。
[0008]目前，热能利用最普遍的几种方式包括：(1)燃煤含压氮气
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汽轮机发电；(2)内燃机燃烧做功；(3)燃气轮机+余热联合循环利用；(4)火箭发动机燃烧喷射。然而上述几种目
前的能源转换方式排放了大量的尘粒、二氧化碳，二氧化硫、氮氧化物，以及灰渣、噪声、热污染等，目前无法得到很好解决。因废气的超排造成的温室效应、酸雨和疾病问题，已引起全球的广泛关注。
[0009]传统方法将不可燃又无功的氮元素烧结为碳氮化合物和氮氧化物。在生活垃圾填埋处除释放甲烷和二氧化碳外，还有一些有害的有机气体，如二甲苯、含卤化合物，部分具有致癌作用，还会产生氨、硫化氢等恶臭气体和其他挥发性气体。尘粒、热污染和超量二氧化碳排放已使气候变暖，极端天气频发，陆生动物呼吸系统承压超荷。
[0010]过去“一把火能源”是将氢碳氮氧放在一起混合燃烧，虽然这种方法可以快速释放热、光、电，还可以在能量间进行转换。但是由于设计使用路径的不足，使热力能源普遍效率低污染严重。如火力含压氮气发电、民用、工业用途只利用热能，燃气膨胀被白白浪费，产物中SO2、CO2、NO
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，灰渣尘粒数高；内燃机燃气轮机只利用燃气膨胀，烧水热量被浪费，并且要用冷却系统里的水或风扇，采取强制循环将热量带走散释到大气中，才能可靠运行。这些方法的有效能量利用起点均只有50％左右，输出净效率不到40％，热转换效率有待提高。另一方面，热污染、灰渣、重金属残留在大气中，空气中氧能助燃，大量不可燃烧的氮元素被无辜烧坏，形成NO
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排放到大气中。对二氧化碳进行封存或排放以后捕捉的路径探索不尽所愿，超量温室气体排放还在继续。
[0011]因此，寻求一种能够对燃烧产生的氢碳氮氧组分进行重新调节，寻找一种能够使得燃烧产生的氢碳氮氧等可燃元素在能源电力生产、气炭固定、植物立体智能化种植以及农、畜牧产业结链中进行重整，以提供一种对环境友好的循环处理方法，成为亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0012]本专利技术的目的就是为了解决上述难题，从而提供燃烧氢碳氮氧时组分适配能量转换与元素重整结链的方法。本专利技术方法从元素本源出发，将燃料燃烧过程中产生的氢碳氮氧气态元素经过能量转换系统进行调节和重组，通过能源电力生产、气炭固定、立体种植，畜牧水产饲养结链重整组成闭络循环，实现了氢碳氮氧的清洁化处理，是一种对环境友好的循环处理方法，很好解决了现有的各种热力能源燃烧处理方式存在的热能利用效率低、污染严重的问题。本专利技术还提供了实施上述元素重整结链的能量转换与种植结链的系统。
[0013]本专利技术的目的之一是提供一种燃烧氢碳氮氧时组分适配能量转换与元素重整结链的方法，包括以下步骤：
[0014](1)富氧制备与燃料喷射连续燃烧步骤：将压缩空气在流动中经过分子膜筛，在压力差状态下由沸石分子膜孔渗透时选择性分离出富氧和单质氮，制备得到含压富氧(与燃烧所需要的压气共用)，单质含压氮气，然后采用富氧燃烧器将空气分离延续的含压富氧和经过压力输送的碳氢燃料，在密闭容器内混合，高温高压下快速燃烧，对燃烧器出口喷出的燃气射流膨胀热能进行能量转化并将慢速释放的热能闭合回收再利用；
[0015](2)空气分离延续的有压氮气冷却膨胀联合转换步骤：将热能闭合循环，有压氮气流过燃气组件体内部设置的通路时对高温部件冷却(与空气分离压气共用)，吸热后自身膨胀，增大的势能提供给转换轮机，转换轮机将燃烧器产生的燃气射流、氮气膨胀动能、尾气循环装置吸入低温尾气增压，通过热部件时进行交换吸热再膨胀，进行热闭合循环；势能联
合转换，使大部分热能转换为机电能向外输出，少量余热随要释放的尾气输往储存装置内储藏供夜间或低温时调用；
[0016](3)气液循环步骤：将步骤(2)剩余的气体元素和尘粒在集成设备中清洗，对固体物在密闭容器内燃烧后催化为流体，对燃尽排放物进行焦化水碎后做再利用料，对尾本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.燃烧氢碳氮氧时组分适配与植物种置固定炭氮结链用于元素重整的方法，其特征在于，所述元素重整的方法包括以下步骤：(1)富氧制备与燃料喷射连续燃烧步骤：将压缩空气流经分子筛，渗透分离出富氧和单质氮，制备得到含压富氧和含压氮气，然后采用富氧燃烧器将空气分离延续的含压富氧和经过压力输送的碳氢燃料，在密闭容器内混合，高温高压下快速燃烧，对燃烧器出口喷出的燃气射流膨胀热能进行能量转化，并将慢速释放的热能闭合交换回收再利用；(2)空气分离延续的含压氮气冷却膨胀联合转换步骤：将热能闭合循环，含压氮气流过燃气组件体内部设置的通路时对高温部件冷却，吸热后自身膨胀，增大的势能提供给转换轮机，转换轮机将燃烧器产生的燃气射流、氮气膨胀动能、尾气循环装置吸入低温尾气增压，通过热部件时进行交换吸热再膨胀，进行热闭合循环；势能联合转换，使大部分热能转换为机电能向外输出，少量余热随要释放的尾气输往储存装置内储藏供夜间或低温时调用；(3)气液循环步骤：将步骤(2)剩余的气体元素和尘粒在集成设备中清洗，对固体物在密闭容器内燃烧后催化为流体，对燃尽排放物进行焦化水碎后做再利用料，对尾气进行脱硫脱硝，并黏连除去粉尘和碳氮化合物，气体中剩余的二氧化碳与氮气输入储存催化窖藏室；转换器中的高温部件，气冷不能满足条件的部位用导热液协助冷却并热交换；(4)将经步骤(3)整理后的气体伴随气热一起输往立体大棚，立体大棚内设置若干层可进行高度调节的小格土表，供给种植的植物吸收固炭氮生长代谢，通过立体大棚内的大量植物呼吸作用与光合作用，固炭氮快速生长代谢析出氢氧和氮气同步进行；立体大棚顶部设置二氧化碳捕集循环装置，少部分实现无害化排放，另一部分作为燃烧所需的再生工业空气进行可循环使用；(5)根据植物生长周期不同将氧化碳浓度调整到410
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4500ppm，温度控制在3
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45℃，空气湿度40
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95％，在光热时间围度植物代谢和蒸发汽化共同作用下析出氢气和氧气；配给微量磷、钾、钙、镁、硫和铁营养元素，施以间隙性光热合作用，智能供给立体大棚里种植的牧草、蔬菜、水果、林木、粮农作物生长；(6)经立体大棚内植物固碳氮后，农、林产所获的高产植物用于提供给人、家禽或其它动物食用，产生的粪便用于催化生产沼气燃料，实现氢碳能源清洁化生产、土地空间立体集约利用、粮农林作物与牧业高产；使氢、碳、氮、氧组分在能量转换系统中实现重整和良性循环。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中制备富氧的具体过程为：将空气通过压缩机加压后，除去油、固体杂质和水，得到的压缩空气从进气阀输入装有多层分子筛的吸附管，将空气中的氮气和氧气吸附筛分，并由两个不同的管道...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅万伦，刘先云，
申请(专利权)人：梅万伦，
类型：发明
国别省市：