【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及二氧化碳捕捉利用封存，具体涉及一种耦合电解水内循环的一氧化碳制备系统。
技术介绍
1、煤炭的消耗量仍然占能源消耗的主导地位，煤炭地下气化(underground coalgasification,ucg)技术可以将煤炭在地下进行燃烧，通过煤的一系列化学反应产生可供使用的燃料，ucg有望开辟天然气有效供给的新途径。
2、然而受产气不稳定、热值不稳定及环境污染等重大瓶颈问题制约，ucg至今仍然未能实现产业化。研究表明：炉腔坍塌、地下水涌入、煤气泄漏等问题是引发产气量不稳定、产气热值不稳定和环境污染的最主要的直接原因，其总根源在于气化炉燃烧推进过程中围岩破裂、失稳。而燃烧过程中产生的大量二氧化碳可能会被排放到大气层中，造成空气污染，燃烧中的热量往往也不能被收集利用从而导致能源的浪费。而固体氧化物水电解因为高温的存在，催化剂的活性显著提升，使得水分解能耗降低，可以高效快速的产生氢气和氧气，高温水电解的效率可高达90％。固体氧化物水电解除了能耗低外，还不易腐蚀，对流体的分布和管控要求也不高。然而，高温水电解需额外消耗能量去保证高温运行条件，从而提高了整体的能耗。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种耦合电解水内循环的一氧化碳制备系统，解决了二氧化碳转化效率低、存储困难等问题。
2、为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
3、本专利技术公开了一种耦合电解水内循环的一氧化碳制备系统，包括原位燃烧反应炉，所述燃烧
4、优选的，所述第一混合域和第二混合域内分别设置有二氧化碳注入管和氧气注入管，所述二氧化碳注入管和氧气注入管相离设置，所述氧气注入管靠近氧气喷头设置。
5、优选的，所述第一混合域和第二混合域的底部分别设置有搅拌器，所述搅拌器设置在氧气注入管的旁侧。
6、优选的，所述氧气喷头贯穿存水管道设置，所述存水管道上设置有出水管和注水管。
7、优选的，所述一氧化碳粗筛管的出口处设置有一氧化碳提纯装置，所述一氧化碳粗筛管与一氧化碳提纯装置中的反应域连通，所述反应域靠近其底部的两侧分别连通有混合物流经室，所述混合物流经室的外侧连通有碳粉存储室，所述碳粉存储室外侧连通有吹起口，所述反应域的顶部连通有沉淀域，所述沉淀域的顶部连通有一氧化碳细筛管。
8、优选的，所述一氧化碳提纯装置包括对称设置的内衬结构，所述内衬结构呈l形，所述内衬结构的中心处形成再反应域；所述内衬结构的外侧贴合设置有中衬结构，所述中衬结构的底部与内衬结构的横部相离，形成碳粉存储室，与所述内衬结构上的混合物流经室相通，所述中衬结构之间形成沉淀域；所述中衬结构的外侧贴合设置有外衬结构，所述外衬结构上的吹起口与碳粉存储室相通。
9、优选的，所述吹起口的位置低于所述碳粉存储室，所述混合物流经室的位置低于所述碳粉存储室，所述混合物流经室的位置低于所述再反应域。
10、优选的，所述出水管和注水管之间设置有固体氧化物电解水装置，所述固体氧化物电解水装置包括分别贯穿出水管的空气注入管和水蒸气管道，所述水蒸气管道连接热能回收利用系统，所述热能回收利用系统的另一端连接所述注水管，所述水蒸气管道通过支管和空气注入管的出口端连接有混合气体管道，所述混合气体管道上连接有固体氧化物电池，所述固体氧化物电池的出口端分别与注水管以及氧气喷头连接。
11、优选的，所述注水管靠近其顶端连接有混合物管道，所述热能回收利用系统的另一端同样连接有水蒸气管道，所述水蒸气管道和混合物管道与储物罐连接，所述储物罐通过水循环管道与注水管连接，所述水循环管道上设置有水压力泵，所述储物罐的顶部连接所述氢气注入管。
12、优选的，所述氢气注入管上连接有氢气分流管，所述氢气分流管上连接有压缩机，所述压缩机连接着水蒸气循环管，所述水蒸气循环管的两端分别与注水管和水蒸气管道连接。
13、本专利技术具备以下有益效果：
14、本专利技术提供了一种耦合电解水内循环技术的高效一氧化碳制备系统，该系统通过在煤矿中原位构造燃烧反应炉，通过向燃烧反应炉中不断充二氧化碳和氧气的方法，令燃烧反应炉中的碳发生不完全燃烧，进而产生一系列物理化学反应高效转化为一氧化碳，随后一氧化碳通过一氧化碳粗筛管进行进一步提纯，进而实现二氧化碳的高效转化，转化后作为可燃烧的一氧化碳被收集起来再次利用；与此同时，该系统可以将燃烧反应炉中产生的热量进行回收利用，回收利用的热量将通过高温固体氧化物电解水系统，实现整个系统的内循环。该系统可以帮助解决二氧化碳转化效率低，存储困难的一系列科学问题，不仅实现了地下煤矿的清洁开采，还实现了能源的高效利用和可持续发展。
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1.一种耦合电解水内循环的一氧化碳制备系统，包括原位燃烧反应炉(11)，其特征在于：所述燃烧反应炉(11)的四周密封设置有存水管道(8)，所述燃烧反应炉(11)内部放置有煤炭(16)，所述煤炭(16)的顶部设置有一氧化碳粗筛管(17)，所述煤炭(16)的底部设置有火焰喷头(12)，所述火焰喷头(12)与氢气注入管(13)相连，所述火焰喷头(12)的旁侧设置有氧气喷头(9)，所述煤炭(16)的两侧分别设置有喷头(5)，所述喷头(5)的一端贯穿伸出所述存水管道(8)外，所述喷头(5)伸出存水管道(8)外的一端分别位于第一混合域(4)和第二混合域(15)中。
2.根据权利要求1所述的一种耦合电解水内循环的一氧化碳制备系统，其特征在于：所述第一混合域(4)和第二混合域(15)内分别设置有二氧化碳注入管(3)和氧气注入管(6)，所述二氧化碳注入管(3)和氧气注入管(6)相离设置，所述氧气注入管(6)靠近氧气喷头(9)设置。
3.根据权利要求1或2所述的一种耦合电解水内循环的一氧化碳制备系统，其特征在于：所述第一混合域(4)和第二混合域(15)的底部分别设置有搅拌器(
4.根据权利要求3所述的一种耦合电解水内循环的一氧化碳制备系统，其特征在于：所述氧气喷头(9)贯穿存水管道(8)设置，所述存水管道(8)上设置有出水管(1)和注水管(10)。
5.根据权利要求1所述的一种耦合电解水内循环的一氧化碳制备系统，其特征在于：所述一氧化碳粗筛管(17)的出口处设置有一氧化碳提纯装置，所述一氧化碳粗筛管(17)与一氧化碳提纯装置中的反应域(23)连通，所述反应域(23)靠近其底部的两侧分别连通有混合物流经室(22)，所述混合物流经室(22)的外侧连通有碳粉存储室(21)，所述碳粉存储室(21)外侧连通有吹起口(20)，所述反应域(23)的顶部连通有沉淀域(25)，所述沉淀域(25)的顶部连通有一氧化碳细筛管(26)。
6.根据权利要求5所述的一种耦合电解水内循环的一氧化碳制备系统，其特征在于：所述一氧化碳提纯装置包括对称设置的内衬结构(18)，所述内衬结构(18)呈L形，所述内衬结构(18)的中心处形成再反应域(23)；所述内衬结构(18)的外侧贴合设置有中衬结构(24)，所述中衬结构(24)的底部与内衬结构(18)的横部相离，形成碳粉存储室(21)，与所述内衬结构(18)上的混合物流经室(22)相通，所述中衬结构(24)之间形成沉淀域(25)；所述中衬结构(24)的外侧贴合设置有外衬结构(19)，所述外衬结构(19)上的吹起口(20)与碳粉存储室(21)相通。
7.根据权利要求6所述的一种耦合电解水内循环的一氧化碳制备系统，其特征在于：所述吹起口(20)的位置低于所述碳粉存储室(21)，所述混合物流经室(22)的位置低于所述碳粉存储室(21)，所述混合物流经室(22)的位置低于所述再反应域(23)。
8.根据权利要求4所述的一种耦合电解水内循环的一氧化碳制备系统，其特征在于：所述出水管(1)和注水管(10)之间设置有固体氧化物电解水装置，所述固体氧化物电解水装置包括分别贯穿出水管(1)的空气注入管(27)和水蒸气管道(29)，所述水蒸气管道(29)连接热能回收利用系统(28)，所述热能回收利用系统(28)的另一端连接所述注水管(10)，所述水蒸气管道(29)通过支管和空气注入管(27)的出口端连接有混合气体管道(30)，所述混合气体管道(30)上连接有固体氧化物电池(32)，所述固体氧化物电池(32)的出口端分别与注水管(10)以及氧气喷头(9)连接。
9.根据权利要求8所述的一种耦合电解水内循环的一氧化碳制备系统，其特征在于：所述注水管(10)靠近其顶端连接有混合物管道(39)，所述热能回收利用系统(28)的另一端同样连接有水蒸气管道(29)，所述水蒸气管道(29)和混合物管道(39)与储物罐(40)连接，所述储物罐(40)通过水循环管道(36)与注水管(10)连接，所述水循环管道(36)上设置有水压力泵(37)，所述储物罐(40)的顶部连接所述氢气注入管(13)。
10.根据权利要求9所述的一种耦合电解水内循环的一氧化碳制备系统，其特征在于：所述氢气注入管(13)上连接有氢气分流管(35)，所述氢气分流管(35)上连接有压缩机(38)，所述压缩机(38)连接着水蒸气循环管(34)，所述水蒸气循环管(34)的两端分别与注水管(10)和水蒸气管道(29)连接。
...【技术特征摘要】
1.一种耦合电解水内循环的一氧化碳制备系统，包括原位燃烧反应炉(11)，其特征在于：所述燃烧反应炉(11)的四周密封设置有存水管道(8)，所述燃烧反应炉(11)内部放置有煤炭(16)，所述煤炭(16)的顶部设置有一氧化碳粗筛管(17)，所述煤炭(16)的底部设置有火焰喷头(12)，所述火焰喷头(12)与氢气注入管(13)相连，所述火焰喷头(12)的旁侧设置有氧气喷头(9)，所述煤炭(16)的两侧分别设置有喷头(5)，所述喷头(5)的一端贯穿伸出所述存水管道(8)外，所述喷头(5)伸出存水管道(8)外的一端分别位于第一混合域(4)和第二混合域(15)中。
2.根据权利要求1所述的一种耦合电解水内循环的一氧化碳制备系统，其特征在于：所述第一混合域(4)和第二混合域(15)内分别设置有二氧化碳注入管(3)和氧气注入管(6)，所述二氧化碳注入管(3)和氧气注入管(6)相离设置，所述氧气注入管(6)靠近氧气喷头(9)设置。
3.根据权利要求1或2所述的一种耦合电解水内循环的一氧化碳制备系统，其特征在于：所述第一混合域(4)和第二混合域(15)的底部分别设置有搅拌器(7)，所述搅拌器设置在氧气注入管(6)的旁侧。
4.根据权利要求3所述的一种耦合电解水内循环的一氧化碳制备系统，其特征在于：所述氧气喷头(9)贯穿存水管道(8)设置，所述存水管道(8)上设置有出水管(1)和注水管(10)。
5.根据权利要求1所述的一种耦合电解水内循环的一氧化碳制备系统，其特征在于：所述一氧化碳粗筛管(17)的出口处设置有一氧化碳提纯装置，所述一氧化碳粗筛管(17)与一氧化碳提纯装置中的反应域(23)连通，所述反应域(23)靠近其底部的两侧分别连通有混合物流经室(22)，所述混合物流经室(22)的外侧连通有碳粉存储室(21)，所述碳粉存储室(21)外侧连通有吹起口(20)，所述反应域(23)的顶部连通有沉淀域(25)，所述沉淀域(25)的顶部连通有一氧化碳细筛管(26)。
6.根据权利要求5所述的一种耦合电解水内循环的一氧化碳制备系统，其特征在于：所述一氧化碳提纯装置包括对称设置的内衬结构(18)，所述内衬结构(18)呈l形，所述内衬结构(18)的中心处形成再反应域(23...
【专利技术属性】
技术研发人员：尚晓吉，孙锐，张志镇，
申请(专利权)人：深地科学与工程云龙湖实验室，
类型：发明
国别省市：
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