專利名稱：用于清潔燃煤發(fā)電廠廢氣的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過(guò)分離微粒物質(zhì)和分解二氧化碳?xì)怏w來(lái)使燃煤發(fā)電廠廢氣清潔的系統(tǒng)
背景技術(shù)：
提供下述討論完全是為了幫助讀者的理解，并不是承認(rèn)所討論的任何信息或引用的參考文件構(gòu)成相對(duì)于本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)。人為產(chǎn)生的溫室氣體二氧化碳(CO2)通常被認(rèn)為是氣候變暖的重要因素。因此， 提出了許多不同的方法來(lái)用于減少這種氣體的排放，多數(shù)方法集中于碳吸收和/或碳再回收利用。

發(fā)明內(nèi)容
人為的溫室氣體排放通常被認(rèn)為是氣候變暖的主要因素。這種溫室氣體的主要成分為二氧化碳(co2)。因此，減少二氧化碳的排放已經(jīng)變成重要的考慮因素。本發(fā)明通過(guò)提供一種用于顯著減少氣體，特別是廢氣(如燃煤發(fā)電廠中排放的廢氣)中二氧化碳排放的系統(tǒng)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。所述系統(tǒng)包括裝置或部件，該裝置或部件過(guò)濾氣流以除去微粒、將 CO2轉(zhuǎn)化為碳和氧氣并且分離出碳。所述系統(tǒng)也可包括過(guò)濾器，所述過(guò)濾器用于從(X)2轉(zhuǎn)換器的電解質(zhì)溶液中去除碳粒，從而增加電解質(zhì)溶液的使用壽命。因此，本發(fā)明的第一方面涉及用于清潔含(X)2的氣體和分解(X)2的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)包括基于纖維(fiber-based)的廢氣微粒過(guò)濾器和CO2分解和分離裝置，該CO2分解和分離裝置具有與基于纖維的廢氣微粒過(guò)濾器的出口連接的氣體通道。所述(X)2分解和分離裝置利用電解質(zhì)溶液分解C02。有利地，所述系統(tǒng)也可包括電解液過(guò)濾器，其從所述電解液中過(guò)濾碳微粒。在具體的有利的實(shí)施例中，所述基于纖維的廢氣微粒過(guò)濾器為螺旋框架過(guò)濾器 (spiral frame filter)；所述廢氣微粒過(guò)濾器為下述的或本發(fā)明中另有所述的螺旋框架過(guò)濾器的實(shí)施例的指定的過(guò)濾器；電解液過(guò)濾器是傾斜角度的過(guò)濾器，例如下面的或本文中所描述的電解液過(guò)濾器的實(shí)施例所詳細(xì)說(shuō)明的過(guò)濾器。關(guān)于廢氣過(guò)濾器的相關(guān)方面，所述廢氣過(guò)濾器為螺旋框架過(guò)濾器，其中過(guò)濾材料以繞中心旋轉(zhuǎn)軸成螺旋形的方式安裝。在具體的實(shí)施例中，所述過(guò)濾器包括箱，所述箱具有廢氣入口和出口連接點(diǎn)，并且具有可旋轉(zhuǎn)地安裝在其中的螺旋狀過(guò)濾器元件。所述過(guò)濾器元件例如可包括螺旋狀框架，所述螺旋狀框架用金屬絲網(wǎng)連接到中心軸上(或其他大體上穿孔的和優(yōu)選基本上剛性支撐表面(優(yōu)選地為黑色金屬))，該剛性支撐表面連接到螺旋框架并且基本上橫跨所述框架和所述軸之間的空間；過(guò)濾器面板，其包括纖維安裝盤，該纖維安裝盤具有大量的連接到纖維安裝盤的表面的纖維，所述過(guò)濾器面板安裝在所述螺旋狀框架和所述金屬網(wǎng)或其他支撐表面上。在某些情況下，所述螺旋狀框架連接到具有至少一個(gè)鎖環(huán)的中心軸；纖維被固定在所述纖維安裝盤的大量的細(xì)孔中；所述過(guò)濾器框架和/或所述金屬絲網(wǎng)或其他支撐件主要由黑色金屬制成；所述過(guò)濾器面板磁性地安裝到所述螺旋框架和/或所述金屬絲網(wǎng)(通常用于黑色金屬螺旋框架和/或支撐表面)。并且在某些實(shí)施例中(特別是對(duì)于黑色金屬螺旋框架和/或支架)，所述過(guò)濾器面板安裝在所述螺旋框架和金屬絲網(wǎng)上(或其他支撐件)，間隙調(diào)整面板連接到纖維安裝盤，磁性板連接到間隙調(diào)整面板；所述間隙調(diào)整板連接到磁性安裝板，所述磁性安裝板連接 (如粘合)到所述磁性板。進(jìn)一步有利的實(shí)施例，包括沖洗器(如噴洗器)，其從所述纖維上沖走微粒；所述沖洗器包括多個(gè)與沖洗水供水管連接的沖洗水噴嘴。在進(jìn)一步有利的實(shí)施例中，所述過(guò)濾器包括多個(gè)(例如，2、3或4)或至少兩個(gè)平行連接的過(guò)濾器箱；平行連接的過(guò)濾器箱包括安裝在廢氣入口連接管和廢氣出口連接管中的氣體開關(guān)閥，用于使所述過(guò)濾器箱控制所述廢氣流動(dòng)通過(guò)所述箱子(如用于每個(gè)箱子或每組平行箱子的入口和出口的閥使得所述閥能夠?qū)⒚總€(gè)箱子與其他的一個(gè)或多個(gè)箱子隔離， 或?qū)⒚拷M箱子與另一組或多組箱子隔離)。另一個(gè)相關(guān)的發(fā)明涉及電解液微粒過(guò)濾器，其包括外部本體和安裝在該外部本體內(nèi)的傾斜的、安裝在輸送機(jī)上的(conveyor-mounted)纖維微粒過(guò)濾器。在具體的實(shí)施例中，所述電解液微粒過(guò)濾器包括電解質(zhì)供給管，該供給管在傾斜的、安裝在輸送機(jī)上的纖維微粒過(guò)濾器的頂部或靠近頂部處供給電解液，以及電解液回流管，該電解液回流管在電解液通過(guò)所述傾斜的、安裝在輸送機(jī)上的纖維微粒過(guò)濾器后去除已過(guò)濾的電解液；所述過(guò)濾器包括可轉(zhuǎn)動(dòng)的帶有輸送帶的輸送機(jī)輥，所述輸送帶承載著碳收集纖維過(guò)濾器以便從電解質(zhì)溶液中收集碳微粒，還包括沖洗器，所述沖洗器用于沖洗來(lái)自碳收集纖維過(guò)濾器上的碳微粒，形成碳微粒懸浮液。這種碳微粒懸浮液能夠被傳送到碳微粒分離器，該碳微粒分離器將碳微粒與電解質(zhì)溶液分離，例如離心分離器，該離心分離器接收來(lái)自碳收集纖維過(guò)濾器的懸浮液。也在具體的實(shí)施例中，所述電解液微粒過(guò)濾器也包括角度調(diào)整器，所述角度調(diào)整器調(diào)整所述過(guò)濾器的傾斜角度(如通過(guò)調(diào)整所述外部本體的傾斜角度或輸送機(jī)輥的傾斜角度的方式)，和安裝在輸送機(jī)上的(conveyor mounted)過(guò)濾器。其他的實(shí)施例將從詳細(xì)的描述和權(quán)利要求中變得很明顯。


原始圖1-9描述了在本系統(tǒng)中有用的示范性過(guò)濾器。圖1為說(shuō)明具有螺旋狀框架和中心軸的示范性微粒過(guò)濾器的示意圖。圖2A為說(shuō)明連接到微粒過(guò)濾器的螺旋狀框架的金屬絲網(wǎng)的示意圖。
圖2B為說(shuō)明安裝到所述微粒過(guò)濾器的所述螺旋狀框架的纖維的示意圖。圖2C為一幅示意圖，該圖描述了由盤制成的纖維過(guò)濾器，該盤具有大量的細(xì)孔， 這些細(xì)孔上固定有許多纖維。圖2D為說(shuō)明安裝在所述纖維盤上的間隙調(diào)整磁性板和磁性板的示意圖。圖3是縱向剖視圖，該圖示出了具有螺旋狀框架微粒過(guò)濾器的過(guò)濾器箱，所述螺旋狀框架微粒過(guò)濾器的軸、軸承、纖維過(guò)濾器、馬達(dá)、皮帶、沖洗噴嘴、廢氣入口連接管和廢氣出口連接管都安裝在過(guò)濾器箱中。圖4A為說(shuō)明移除了后蓋后的過(guò)濾器箱的示意圖。圖4B為說(shuō)明使用了金屬纖維和合成纖維的纖維過(guò)濾器的示意圖。圖4C為描述了過(guò)濾器箱的后蓋的示意圖。圖5為說(shuō)明完整的具有兩個(gè)過(guò)濾器箱的螺旋狀框架纖維過(guò)濾器裝置的透視圖。圖6為說(shuō)明完整的螺旋狀框架纖維過(guò)濾器裝置的側(cè)視圖。圖7為示出使用傾斜角度的碳收集過(guò)濾器裝置用于從電解液中清除細(xì)小碳微粒的透視圖和側(cè)視圖。圖8為描述了從工廠廢氣中清除細(xì)小微粒和(X)2氣體的完整系統(tǒng)的方框圖。圖9為描述了示范性控制箱的示意圖。下述的圖1-12描述了(X)2轉(zhuǎn)換和分離裝置。圖1為(X)2轉(zhuǎn)換裝置的正視圖。圖2為(X)2轉(zhuǎn)換裝置的后視圖。圖3為說(shuō)明了 CO2轉(zhuǎn)換室和石墨-氧分離室的部分剖視圖。圖4A(頂部)為說(shuō)明了沒有外殼的石墨-氧分離過(guò)濾器組件的示意圖。圖4A(底部)為說(shuō)明了濾鼓的剖視圖。圖4A(底部左側(cè))為說(shuō)明了圍繞管式過(guò)濾器出現(xiàn)了似薄膜的、 膠凝狀物質(zhì)的示意圖。圖4B為說(shuō)明了石墨-氧分離裝置的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)的示意圖。圖5為說(shuō)明了(X)2轉(zhuǎn)換室的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)的示意圖。圖6A為說(shuō)明了三根串聯(lián)的感應(yīng)管的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)的示意圖。圖6B(頂部)為說(shuō)明了 CO2轉(zhuǎn)換室組件的示意圖。圖6B(底部)為描述了 CO2轉(zhuǎn)換室的外部視圖。圖7為說(shuō)明了補(bǔ)充部分41P和42P怎樣安裝到軸31的示意圖。圖8為說(shuō)明了套筒34和其支撐軸31的旋轉(zhuǎn)的有關(guān)部分的詳細(xì)設(shè)計(jì)的示意圖。圖9為說(shuō)明了套筒34和其他的支撐軸31的旋轉(zhuǎn)的部分的外部視圖。圖10為說(shuō)明了拔插件工具怎樣用于改變軸31的補(bǔ)充部件的示意圖。圖11 (右上方)描述了完整的濾鼓的截面視圖。圖11 (右底部)說(shuō)明了在建造中的硅樹脂夾層和管式過(guò)濾器的示意圖。圖11(左下方)描述了在建造中的的纖維繩卷的示意圖。圖11 (左中部)描述了準(zhǔn)備插入管式過(guò)濾器中的完整的纖維繩卷的示意圖。圖11(左上方)說(shuō)明了管式過(guò)濾器、圍繞管式過(guò)濾器的似薄膜的(filmy)膠狀物和在管式過(guò)濾器中氧氣與石墨分離的截面視圖。圖12(右側(cè))描述了(X)2轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的側(cè)視圖。圖12 (底部左側(cè))描述了(X)2轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的后視圖。圖12 (頂部)描述了 CO2轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的頂視圖。
具體實(shí)施例方式二氧化碳(CO2)是人類活動(dòng)產(chǎn)生的最為普遍、到處存在的和被提起的溫室氣體。溫室氣體被廣泛認(rèn)為引起了或至少顯著地促使了全球變暖。本發(fā)明通過(guò)提供實(shí)用系統(tǒng)以將 CO2氣體分解為碳和氧氣，解決了人為產(chǎn)生的(X)2問(wèn)題并且能夠顯著地有助于緩和全球變暖問(wèn)題。本發(fā)明設(shè)計(jì)能夠在世界各處廉價(jià)地制造。因此，雖然本發(fā)明能夠?qū)?X)2氣體分解并分離成碳和氧并且消除(X)2氣體，但是由于很多原因，包含CO2的氣體中的細(xì)小微粒目前很難處理。本發(fā)明的系統(tǒng)在CO2氣體被送入(X)2還原系統(tǒng)以分解和分離(X)2氣體之前，使用螺旋狀框架和合成纖維來(lái)過(guò)濾這些包含在 CO2氣體中的非常細(xì)小的微粒。另外，用于(X)2氣體的分解和分離的電解質(zhì)溶液將吸收從CO2氣體中分離出來(lái)的碳，并且在電解液中所述碳的數(shù)量隨著電解質(zhì)溶液的重復(fù)使用而增加。結(jié)果，所述電解質(zhì)溶液的分解和分離效率將降低。本發(fā)明使用傾斜角度的設(shè)計(jì)以使所述電解質(zhì)溶液流動(dòng)穿過(guò)合成纖維并且所述碳將粘附在合成纖維的間隙之間。在示范性的系統(tǒng)中，大約70%的碳將被獲取到，因此所述電解液可以被多次使用。對(duì)于本發(fā)明，(X)2氣體將流向所述第一裝置(第一主要系統(tǒng)部件)，其使用螺旋狀合成纖維來(lái)清除包含在CO2氣體中的細(xì)小微粒，所述第二裝置(第二主要系統(tǒng)部件)隨后將實(shí)施CO2氣體的分解和分離，和第三裝置(第三主要系統(tǒng)部件)使用傾斜角度的裝置來(lái)允許所述電解液流動(dòng)通過(guò)所述碳收集過(guò)濾器。使用這種設(shè)計(jì)，能夠制造非常低成本和高效率的系統(tǒng)來(lái)實(shí)施(X)2氣體的分解和分離。本發(fā)明特別非常適合于從煤或焦煤廢氣中收集非常細(xì)小的微粒。圖8為方框示意圖，該圖示出了設(shè)計(jì)用于從工廠和發(fā)電廠廢氣中清除細(xì)小微粒和去除CO2氣體，并收集從(X)2的分解中產(chǎn)生的碳的示范性總系統(tǒng)。如圖8所示，廢氣從源頭 39導(dǎo)入到螺旋狀纖維過(guò)濾器裝置40。在通過(guò)了該過(guò)濾器裝置后，從螺旋狀纖維過(guò)濾器40 流出的廢氣將被供給到CO2分解和分離裝置41，在其中CO2氣體被分解和分離。來(lái)自0)2分解和分離裝置的電解液流過(guò)傾斜角度的碳過(guò)濾器42。還原的碳微粒隨后能夠被收集到碳收集裝置43中。所述系統(tǒng)由控制箱50控制?？刂葡?0示意性地顯示在圖9中。通過(guò)收集來(lái)自所述電解液中的碳，用在CO2分解和分離裝置41中的電解液的量減少了。另外，收集到的碳變?yōu)橘Y源。從CO2中分離的碳是非常細(xì)小的，因此，能夠例如被用于生產(chǎn)人造金剛石。這是一種廢氣清潔系統(tǒng)，該廢氣清潔系統(tǒng)使用了一組協(xié)同工作的裝置來(lái)獲取從工廠或發(fā)電廠排放的廢氣，并且使所述廢氣通過(guò)螺旋狀纖維過(guò)濾器廢氣過(guò)濾器裝置40、0)2分解和分離裝置41和傾斜角度的碳過(guò)濾器裝置42以從所述廢氣中清除細(xì)小的微粒并去除 CO2氣體。最后，從CO2中分解和分離的碳能夠通過(guò)所述碳收集裝置43而被收集。示范性系統(tǒng)部件的詳細(xì)資料如下所示。在Niioka美國(guó)專利申請(qǐng)12/072，059和12/188,681中描述了所述CO2分解和分離裝置，這兩個(gè)專利申請(qǐng)?jiān)诖送ㄟ^(guò)參考他們的全部，包括附圖都并入本申請(qǐng)中。A、使用螺旋狀框架纖維過(guò)濾器的廢氣過(guò)濾器的設(shè)計(jì)和安裝。如圖1的上部分所示的闡明的示例中，所示的螺旋狀纖維框架的一部分Ia連接到 (例如安裝在)中心軸。全長(zhǎng)的螺旋框架Ib為圖1的下部分所示，其安裝在軸如上。金屬連接件2用于將框架連接到軸并且使用螺栓孔6中的螺栓固定在適當(dāng)位置。當(dāng)然，所述框架可以以其他方式連接到所述軸，例如通過(guò)焊接。承載軸承如和4b和驅(qū)動(dòng)皮帶輪5也安裝在軸上。金屬絲網(wǎng)3橫跨螺旋框架Ib和軸如之間的空間。用于螺旋狀過(guò)濾器的示范性結(jié)構(gòu)的詳細(xì)情況如圖2A、圖2B、圖2C和圖2D所示。 圖2A所示為螺旋框架部分Ia(與Ib相同)和與其連接的金屬絲網(wǎng)3安裝在軸如上的剖視圖。如圖2B所示，所述金屬絲網(wǎng)通過(guò)使用螺栓9能夠被連接到所述螺旋框架lb。其他常規(guī)的連接方法能夠選擇性地使用。圖2B所示為一種連接所述過(guò)濾纖維8a到所述螺旋狀框架Ib的示范性方法。圖 2B所示為具有大量的細(xì)孔(如鉆孔)的金屬盤或葉片面板8，這些孔內(nèi)安裝有金屬和合成纖維8a，形成過(guò)濾器面板。因?yàn)樗鼋饘俦P8的后側(cè)由于安裝在該盤的孔中的金屬和合成纖維而不光滑，不能使用膠粘物，因此間隙調(diào)整板10被安裝并且同時(shí)膠粘物能被用于將所述磁性板連接板11和磁性板12連接。所述磁性板12將自由地粘附到所述螺旋狀框架Ib 上變?yōu)樗鼋Y(jié)構(gòu)的一部分。圖2C所示為具有安裝在金屬盤8中的過(guò)濾器纖維8a的完整的過(guò)濾器的部分側(cè)視圖。該圖顯示了一些來(lái)自廢氣的非常細(xì)小的微粒7被粘附到所述過(guò)濾纖維8a上。圖2D所示為具有間隙調(diào)整板、磁性板連接板11和磁性板12的完整的過(guò)濾器板的部分的透視圖。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到盡管闡明的結(jié)構(gòu)是有優(yōu)點(diǎn)的，但是其他用于將過(guò)濾器板連接到所述螺旋框架的方法也可以使用。圖3所示為具有過(guò)濾器箱A的完整的廢氣過(guò)濾器的側(cè)剖面圖。具有連接到所述螺旋狀框架的過(guò)濾纖維8b的螺旋狀過(guò)濾器單元安裝在箱殼體中。承載軸承如和4b被安裝在軸4c的兩端，并且所述驅(qū)動(dòng)皮帶輪5也被安裝在軸如的端部。馬達(dá)16、皮帶17和皮帶輪5轉(zhuǎn)動(dòng)所述軸如，例如大約500轉(zhuǎn)每分鐘。待清潔的廢氣將從廢氣進(jìn)氣連接管15a被供給，流動(dòng)通過(guò)所述纖維過(guò)濾器，并且所述細(xì)小微粒將被捕獲到所述過(guò)濾纖維中。被清潔后的廢氣隨后將通過(guò)所述廢氣排氣連接管1 被供給到系統(tǒng)中的第二裝置。沖洗水13a通過(guò)清水管13b被供給到?jīng)_洗噴嘴14。廢水排放管21被安裝在箱A 的底部。廢水排放管21將排掉用于清洗所述箱A的水。所述廢氣進(jìn)氣連接管1 將被連接到(X)2源頭，例如廢氣排放工廠或發(fā)電廠。根據(jù)在所述廢氣排放連接管1 完成的測(cè)量，所述螺旋狀纖維過(guò)濾器的設(shè)計(jì)僅將從廢氣(如從煤中)中過(guò)濾細(xì)小的微粒而并不分解CO2氣體。所述系統(tǒng)的第二主要部件， CO2分解和分離裝置41 (圖8)將把(X)2氣體分解和分離為碳和氧。圖4A所示為移除了后蓋18b (見圖4C)的過(guò)濾器箱A。所述前蓋18a (見圖5)和后蓋18b被安裝到兩端上的蓋安裝法蘭表面23。在圖4所示的沖出的廢料22能通過(guò)圖5 和圖6所示的箱A和箱B上的檢修門19而被取出。圖4B所示為螺旋狀框架纖維過(guò)濾器組件的側(cè)面截剖面圖，實(shí)質(zhì)上如圖2C所示的一樣。圖4C所示為后蓋18b的側(cè)視圖，具有廢氣出口連接管15b，承載軸承和用于承載軸承4b的安裝座。圖5所示為使用了螺旋狀框架纖維過(guò)濾器的完整的廢氣過(guò)濾器裝置(圖8中的標(biāo)號(hào)40)。在這個(gè)實(shí)施例中，具有兩個(gè)過(guò)濾箱，箱A和箱B，其可以基本上相同，平行連接。計(jì)時(shí)器開關(guān)可被安裝在控制箱50上以將流動(dòng)的廢氣從箱A切換到箱B并且在預(yù)設(shè)的時(shí)間段內(nèi)從箱B切換到箱A。
兩個(gè)廢氣開關(guān)閥和氣缸15c和15d被安裝，一個(gè)安裝在廢氣入口端1 并且另一個(gè)安裝在廢氣出口端15b，以控制廢氣的流動(dòng)。在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)后，過(guò)濾箱中的一個(gè)將充滿細(xì)小的微粒并且由于粘附在纖維過(guò)濾器上的細(xì)小微粒的累積，所述廢氣流動(dòng)變得非常緩慢。因此，在設(shè)定時(shí)間內(nèi)，計(jì)時(shí)器開關(guān)將觸發(fā)所述廢氣開關(guān)閥和氣缸15c和15d，并且他們將流動(dòng)的廢氣從一個(gè)過(guò)濾器箱切換到另一個(gè)過(guò)濾器箱，隔離過(guò)濾器箱中的一個(gè)。此時(shí)，所述隔離的過(guò)濾器箱將被沖洗并且廢氣將被直接通過(guò)另一個(gè)過(guò)濾器箱。圖6為使用了螺旋狀框架纖維過(guò)濾器的廢氣過(guò)濾裝置40的側(cè)視圖。圖中顯示了帶有檢修門把手20的兩個(gè)檢修門19。過(guò)濾器箱A和B都具有這樣的檢修門。B. CO2分解和分離裝置如前所述，從過(guò)濾裝置40過(guò)濾的廢氣直接通到(X)2分解和分離裝置41。在Niioka 美國(guó)專利申請(qǐng)12/072,059和12/188,681中描述了 CO2分解和分離裝置，這兩個(gè)專利申請(qǐng)?jiān)诖送ㄟ^(guò)參考他們的全部包括附圖都合并本申請(qǐng)中。這種轉(zhuǎn)換和分離裝置破壞了二氧化碳(CO2)中和一些其他空氣污染物中的碳氧鍵。該處理過(guò)程產(chǎn)生了分離的碳粒子(如石墨)和氧氣。所述裝置克服了當(dāng)前在減少點(diǎn)源和/或周圍(X)2濃度方面的主要技術(shù)挑戰(zhàn)。所述CO2轉(zhuǎn)換裝置通常為密閉的裝置(除了適當(dāng)?shù)娜肟诤统隹谶B接外)，其包括兩關(guān)鍵部件CO2 轉(zhuǎn)換室；石墨-氧分離室。很容易認(rèn)識(shí)到，所述裝置也將包括用于處理氣體和液體的部件。這種部件可根據(jù)用于特定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用而變化。通常其中會(huì)具有氣體輸送網(wǎng)絡(luò)，該氣體輸送網(wǎng)絡(luò)包括 CO2氣體源(如來(lái)自本發(fā)明中的廢氣微粒過(guò)濾器)和一系列的分配管道以及控制部件，如管道(經(jīng)常涂有相對(duì)的非活性材料如泰夫龍 )、閥門、壓力調(diào)節(jié)器(如在系統(tǒng)中其引導(dǎo)、循環(huán)、調(diào)節(jié)和保持(X)2和&的壓力在所需的水平)以及類似物。同樣地，通常其中將會(huì)有相應(yīng)的液體處理網(wǎng)絡(luò)，該液體處理網(wǎng)絡(luò)包括用于在所述裝置中存儲(chǔ)、循環(huán)和分配液體的部件，該部件包括，例如箱、管道、閥門、壓力計(jì)，所述部件用于在所述裝置中引導(dǎo)、循環(huán)、調(diào)節(jié)和保持電解液以及CO2和O2的混合物(其可為膠狀體狀態(tài))的壓力在所需的水平。所述氣體和液體的處理將通常由一套電力的和/或機(jī)電設(shè)備(電機(jī)、泵、皮帶輪、 皮帶等)來(lái)驅(qū)動(dòng)，該電力和/或機(jī)電設(shè)備向所述(X)2轉(zhuǎn)換裝置提供動(dòng)力使其達(dá)到所需的速度和壓力。為了將CO2在周圍的條件(ambient condition)下轉(zhuǎn)換為石墨和氧，具有高濃度 CO2的氣體(如過(guò)濾燃煤發(fā)電廠廢氣)和本發(fā)明中的電解質(zhì)溶液在所需的水平下通過(guò)它們各自的輸送系統(tǒng)被引入到管道或第一套管道，如設(shè)置在ω2轉(zhuǎn)換室的3根串聯(lián)的管道。通常所述氣體和電解質(zhì)溶液被分別引入但是以協(xié)調(diào)的方式，例如同時(shí)。為了確保在這些感應(yīng)管(inductive pipe)中的CO2和電解質(zhì)溶液之間的充分混合和反應(yīng)，每根管道配備有混合器，如帶有混合突起物(例如固定到該軸上的翼)的軸該軸并被設(shè)置成能夠高速旋轉(zhuǎn)。在特別的實(shí)施例中，所述軸具有以焊接或以其他方式固定到軸上的螺旋狀翼(如5個(gè)翼)。高速旋轉(zhuǎn)的軸被認(rèn)為導(dǎo)致管道內(nèi)具有磁性。當(dāng)酸性(X)2與堿性電解質(zhì)溶液在這種高速混合條件下混合時(shí)，似薄膜的、凝膠狀物質(zhì)出現(xiàn)在ω2轉(zhuǎn)換室中。雖然可以設(shè)計(jì)一根或多根管道旋轉(zhuǎn)(或者代替軸或除了軸之外的如以相反旋轉(zhuǎn)的方式)的裝置，但是在大多數(shù)情況下只旋轉(zhuǎn)軸更簡(jiǎn)單或更加理想。這種膠狀、薄膜狀(filmy)、凝膠狀的膠狀物隨后被送入石墨-氧分離室。石墨-氧分離室的主要部件為過(guò)濾器。一種有利的結(jié)構(gòu)包括中空的、圓柱形的具有用過(guò)濾器穿孔的濾鼓，如管式過(guò)濾器。例如，示范性的濾鼓由合成硅樹脂制成并且用管式過(guò)濾器穿孔(在一個(gè)例子中有182個(gè)這樣的管式過(guò)濾器)。在這種例子中，每個(gè)管式過(guò)濾器為長(zhǎng)35毫米，在頂部的外徑為15毫米、內(nèi)徑為10毫米，在底部的外徑為10毫米、內(nèi)徑為5毫米。在每個(gè)管式過(guò)濾器的頂部被緊緊地塞滿玻璃纖維繩卷，并且在底部塞滿松散的玻璃纖維。當(dāng)所述濾鼓在所述石墨-氧分離腔室內(nèi)部以高離心速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，新的電解質(zhì)溶液被注入到所述濾鼓的中心以產(chǎn)生靜電感應(yīng)，以便在膠狀的、薄膜狀的物質(zhì)中將石墨和氧分
1 O在這種條件下，有連續(xù)的兩個(gè)反應(yīng)。第一，石墨被吸引到管式過(guò)濾器底部搖晃的松散纖維并且最終被電解質(zhì)溶液清洗掉和/或分離掉。第二，氧和未處理的(X)2通過(guò)被緊緊地塞滿玻璃纖維繩卷的所述管式過(guò)濾器。由引入膠狀物質(zhì)和/或以高離心速度在石墨-氧分離室中旋轉(zhuǎn)濾鼓所產(chǎn)生的過(guò)高的壓力通過(guò)在系統(tǒng)中安裝電磁閥(例如螺線管閥)、液體排出噴嘴和氣體排出噴嘴的網(wǎng)絡(luò)來(lái)防止和控制。電磁閥和液體排放噴嘴的觸發(fā)允許1)石墨和新的以及用過(guò)的電解質(zhì)溶液被收集到電解質(zhì)溶液箱中，和2、氣體，例如氧和未處理的CO2，流入氧氣箱中。因此在周圍條件下實(shí)現(xiàn)了將(X)2轉(zhuǎn)換為石墨和氧。在周圍條件下將(X)2轉(zhuǎn)換為碳微粒和氧的方法和裝置的實(shí)施例將從下述描述和實(shí)施例的附圖中得到更加充分地理解，但是，下述描述和實(shí)施例附圖不應(yīng)被視為將所述方法和裝置限定于具體的實(shí)施例，僅是用于解釋和理解。應(yīng)當(dāng)意識(shí)到在本發(fā)明范圍內(nèi)的設(shè)計(jì)可以對(duì)本發(fā)明的設(shè)計(jì)作各種改變。作為引文，在(X)2轉(zhuǎn)換和分離裝置的附圖中使用的項(xiàng)目標(biāo)識(shí)符列示如下1、用于CO2轉(zhuǎn)換和分離裝置的項(xiàng)目標(biāo)識(shí)符1. CO2 轉(zhuǎn)換室2石墨-氧分離室2a石墨-氧分離器殼體的上半部2b石墨-氧分離器殼體的下半部2c用于螺線管閥的磁鐵3具有合格濃度的CO2氣缸4a電解質(zhì)溶液箱4b電解質(zhì)溶液備用箱4c電解質(zhì)溶液噴嘴的位置5.用于氧和未處理(X)2的收集箱6a在(X)2轉(zhuǎn)換室和石墨-氧分離室之間的連接管6b在CO2轉(zhuǎn)換室和石墨-氧分離室之間的連接管7a給濾鼓的旋轉(zhuǎn)提供能量的電機(jī)0100]7b皮帶輪
0101]7c 皮帶
0102]7d旋轉(zhuǎn)軸31的電機(jī)
0103]8a將電解質(zhì)溶液泵入石墨-氧分離室的泵
0104]8b用于電解質(zhì)溶液的管道
0105]9用于更換濾鼓的門
0106]10將(X)2氣缸連接到(X)2轉(zhuǎn)換室的管道
0107]IOa 二氧化碳噴嘴的位置
0108]IOb將多余的電解質(zhì)溶液從CO2轉(zhuǎn)換室排出的帶閥的管道
0109]IOc將多余的電解質(zhì)溶液從CO2轉(zhuǎn)換室排出的帶閥的管道
0110]Ila引導(dǎo)氣體從石墨-氧分離室到箱5的管道
0111]lib壓力調(diào)節(jié)閥
0112]Ilc壓力調(diào)節(jié)閥
0113]12支撐CO2轉(zhuǎn)換裝置的支架
0114]13a CO2轉(zhuǎn)換室的蓋
0115]13b CO2轉(zhuǎn)換室的蓋
0116]13c排水噴嘴
0117]13d排水噴嘴
0118]14連接軸的聯(lián)軸器
0119]15a屏蔽填料
0120]15b屏蔽填料
0121]16a 軸承
0122]16b 軸7
0123]17a用于旋轉(zhuǎn)濾鼓的軸
0124]17b連接軸
0125]18a離心分離器旋轉(zhuǎn)鼓的主體
0126]18b過(guò)濾器蓋
0127]19旋轉(zhuǎn)鼓和連接管道之間的接觸表面
0128]20防止廢氣泄漏的蓋子
0129]21a將石墨和O2分離的感應(yīng)濾鼓
0130]21b排放新的電解質(zhì)溶液到濾鼓的噴嘴以將從纖維上除去石墨并且防止管式過(guò)慮器阻塞
0131]21c液體排放噴嘴
0132]22氣體排放噴嘴
0133]23a濾鼓的橫截面和石墨_氧分離器
0134]23b電磁閥
0135]24電解質(zhì)溶液排放管
0136]25螺栓孔
0137]26a在管道中引起磁性的旋轉(zhuǎn)螺旋狀翼
26b在管道中引起磁性的旋轉(zhuǎn)螺旋狀翼26c在管道中引起磁性的旋轉(zhuǎn)螺旋狀翼27將(X)2和電解質(zhì)溶液組成的膠狀物從管道29c注入到(X)2轉(zhuǎn)換室的內(nèi)部的噴嘴28a在管道29a和29b之間的連接管道28b在管道29b和29c之間的連接管道28c CO2和電解質(zhì)溶液的膠狀物朝向2個(gè)腔室之間的連接管道的流動(dòng)方向28g朝向管道^a的(X)2的流動(dòng)方向28w朝向管道^a的電解質(zhì)溶液的流動(dòng)方向29a通過(guò)在內(nèi)部高速旋轉(zhuǎn)電解質(zhì)溶液的感應(yīng)管道29b通過(guò)在內(nèi)部高速旋轉(zhuǎn)電解質(zhì)溶液的感應(yīng)管道29c通過(guò)在內(nèi)部高速旋轉(zhuǎn)電解質(zhì)溶液的感應(yīng)管道30緩解軸磨損的補(bǔ)充部件31 軸31a管道^a的軸線31b管道^b的軸線31c管道^c的軸線31s補(bǔ)充部件41p的鍵(key)32 蓋子33a悶頭法蘭33b填充物33c 法蘭33d 軸陣列法蘭(shaft lineup flange)34套筒主體35a 螺栓35b 螺栓36壓蓋填料37沖洗機(jī)38 彈簧39用于套筒主體的蓋子40軸承固定座40a用作軸承座的管道和連接管6a、6b41p具有陶瓷涂層的補(bǔ)充部件42從左側(cè)看去的補(bǔ)充部件42p具有陶瓷涂層的補(bǔ)充部件42u撥出補(bǔ)充部件的方向42v制造在補(bǔ)充部件42p上的用于連接拔插件工具的槽42y拔插件工具的把手42z用于更換補(bǔ)充部件的拔插件工具43 鍵槽
44由合成纖維制成的硅樹脂層45a合成硅樹脂45b合成硅樹脂粘合劑46 剪毛織物(pile cut textile)47管式過(guò)濾器48管式過(guò)濾器的側(cè)視圖，顯示了逐漸變細(xì)的底部49氧和(X)2的流動(dòng)方向50塞緊的纖維繩卷51松散的玻璃纖維52用于制造過(guò)濾繩的玻璃纖維53由在電感應(yīng)環(huán)境下混合CO2和電解質(zhì)溶液所產(chǎn)生的膜狀的膠狀物54黑點(diǎn)表示被吸引入管式過(guò)濾器中的膜狀的、凝膠狀物質(zhì)中的石墨55側(cè)面沒有CO2氣體泄漏，所有氣體通過(guò)管式過(guò)濾器2、CO2轉(zhuǎn)換室的設(shè)計(jì)和安裝圖1描述了一個(gè)完整的CO2裝置的例子的正視圖。在下面的描述中，這種特殊的設(shè)計(jì)，包括尺寸、材料、特定部件的數(shù)量以及所述裝置的其他特征應(yīng)當(dāng)被理解為說(shuō)明性的并且不應(yīng)視為限制。該裝置包括(X)2轉(zhuǎn)換室1和石墨-氧分離室2。為了開始將(X)2轉(zhuǎn)換為石墨和氧， CO2氣體和電解質(zhì)溶液以所需的水平被分別但同時(shí)通過(guò)它們的輸送系統(tǒng)從(X)2來(lái)源(例如氣缸；3)和電解質(zhì)溶液箱如注入到室1，經(jīng)轉(zhuǎn)換后，CO2和電解質(zhì)溶液的膠狀物經(jīng)由兩根連接管6a和6b被送入石墨-氧氣分離室2。在這個(gè)示例的裝置中，電解質(zhì)溶液儲(chǔ)存箱如由SUS 304不銹鋼制成。其尺寸為直徑590毫米、高900毫米和大約200升的容積。電解液輔助儲(chǔ)存箱4b的尺寸為直徑490毫米和高600毫米以及大約120升的容積。其由SUS 304不銹鋼制成。圖5中的氧氣收集箱 5的尺寸為外徑1200毫米和高1300毫米并且由鋼制成，箱體內(nèi)部涂有環(huán)氧樹脂。具有四個(gè)附加圖，其提供了(X)2轉(zhuǎn)換裝置的概觀圖2顯示了(X)2轉(zhuǎn)換裝置放置在支架12上的后視圖。圖12 (左下方)為CO2轉(zhuǎn)換裝置的后視圖。圖12 (頂部)為CO2轉(zhuǎn)換裝置的俯視圖。圖12(右底部)為CO2轉(zhuǎn)換裝置的側(cè)視圖。圖3所示圖為(X)2轉(zhuǎn)換室1和石墨-氧分離室2的局部剖視圖。室2中濾鼓18a 的詳細(xì)設(shè)計(jì)如圖4A和4B所示，其已在下面的第三和第四部分討論過(guò)。CO2轉(zhuǎn)換室1的尺寸為長(zhǎng)1600毫米和直徑600毫米。蓋子13a的尺寸為寬300毫米和內(nèi)徑600毫米并且所述蓋子由塑料材料制成(圖6B底部)。CO2轉(zhuǎn)換室1的內(nèi)部具有三根由SUS-304材料制成的管圖5和圖 6A)。這些管是特別設(shè)計(jì)的，相互連接，并且串聯(lián)和29b通過(guò)28a連接；29b和29c通過(guò)28b連接)以確保CO2和電解質(zhì)溶液在管道中的持續(xù)混合。五個(gè)與^a的翼相似的螺旋狀翼被焊接到軸31a、31b和31c，分別使用氬氣焊接法。這些翼用于提高每根管中的(X)2與電解質(zhì)溶液的混合和相互作用。每套5個(gè)翼在圖5中被分別標(biāo)記為^aJ6bJ6c。管^a、29b和29c的尺寸為長(zhǎng)200毫米，外徑145毫米，厚度3毫米并且由SUS 304不銹鋼制成。軸31a.31b.31c被分別安裝在管29a,29b和29c的中心(圖5)。補(bǔ)充部件30被安裝到軸31上緩解磨損(圖6B，頂部)。軸31a、31b、31c的尺寸為長(zhǎng)1500毫米， 直徑25毫米并且由SUS 304材料制成。旋轉(zhuǎn)電極螺旋狀翼^a、26b和^c的尺寸為長(zhǎng)150 毫米并且外徑100毫米以及由SUS 304材料制成(圖5)。圖6A所示的具有28毫米孔的蓋子32安裝在管的兩端以便軸31a、31b、31c能夠伸出(在三根管上總共有6個(gè)蓋子)。每個(gè)蓋子以CO2氣體或電解質(zhì)溶液不會(huì)從管道的端部泄漏的方式制造和安裝。悶頭法蘭33a、填料33b、具有三個(gè)觀毫米孔的軸陣列法蘭33d 和具有螺栓孔25的法蘭33c被構(gòu)造為支撐三根軸31a、31b、31c安裝到CO2轉(zhuǎn)換室1中(圖 6B頂部)。(X)2轉(zhuǎn)換室1的每個(gè)端部由蓋子13a或1 蓋住并且分別配備有排放管13c或 13d(圖6頂部)。如圖8所示，六根軸承16a和其他部件被設(shè)計(jì)和安裝到軸31a、31b、31c 以提供平穩(wěn)的轉(zhuǎn)動(dòng)。具有皮帶輪7b和皮帶7c的電機(jī)7a提供旋轉(zhuǎn)動(dòng)力到管^a、29b和^c中的軸上， 當(dāng)內(nèi)部的(X)2和電解質(zhì)溶液高速旋轉(zhuǎn)時(shí)(圖6A)，管^a、29b和29c很快變得具有電感。軸31安裝在套筒34的中心，并且軸31與壓蓋填料36、沖洗器37、彈簧38、套筒蓋 39、軸承固定座40、屏蔽填料33b、螺栓35a、3^和軸承16a組裝在一起。軸31的轉(zhuǎn)動(dòng)由電機(jī)7d提供(圖9)。將陶瓷涂層施加到軸31以減緩對(duì)軸31的腐蝕和磨損。由于在CO2轉(zhuǎn)換室中的極端的腐蝕條件，軸31的平均壽命周期在沒有陶瓷涂層的情況下僅為50個(gè)小時(shí)。這也導(dǎo)致頻繁地更換和維護(hù)軸31，也導(dǎo)致(X)2轉(zhuǎn)換裝置長(zhǎng)時(shí)間的停機(jī)時(shí)間。對(duì)軸31和其具有鍵43 (key)的相關(guān)的部件的改進(jìn)以防止未經(jīng)批準(zhǔn)的維修和回火 (tempering)。首先，槽42V被制造在補(bǔ)充部件42P的邊緣用于連接拔插件工具。42P隨后插入軸31中。另一個(gè)補(bǔ)充部件41P被安裝在部件42P的外部(圖7)。施加陶瓷涂層到軸 3U41P和42P的表面達(dá)到大約50微米的厚度。根據(jù)特定的應(yīng)用也可以選擇其他厚度，如大約20-50、30-60、40-70或者50-100微米。選擇用于陶瓷涂層的材料在本示例中為采用等離子噴涂設(shè)備噴涂的的氧化鉻。用于補(bǔ)充部件42P的尺寸為外徑50毫米和長(zhǎng)150毫米并且由SUS-304材料制成，并且補(bǔ)充部件41P的尺寸為長(zhǎng)130毫米和外徑51毫米并且也由 SUS-304材料制成。42為從左側(cè)(圖7)看過(guò)去的補(bǔ)充部件。有了這些適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，軸31的壽命周期增加了約100倍達(dá)到了 5000小時(shí)，并且軸 31和在圖7、圖8和圖9中描述的其相關(guān)的部件現(xiàn)在可以用很少的時(shí)間和精力來(lái)容易地恢復(fù)、維護(hù)和更換。圖10所示為拔插件工具4 怎樣用于移除補(bǔ)充部件。技術(shù)人員能夠很容易地使用把手42y沿著圖42u所示方向來(lái)拔出補(bǔ)充部件。3、CO2轉(zhuǎn)換室的操作來(lái)自箱如的電解質(zhì)溶液通過(guò)泵8a被泵入(X)2轉(zhuǎn)換腔室1，同時(shí)來(lái)自氣缸3的CO2 經(jīng)由泰夫龍(Teflon)管道10通過(guò)壓力調(diào)節(jié)器Ilc調(diào)節(jié)到所需的水平而被輸送到(X)2轉(zhuǎn)換室1 (圖1)。泵8a的旋轉(zhuǎn)速度由室中(X)2的濃度決定以便操作者能夠控制(X)2與電解質(zhì)溶液在管道^a、29b和^c內(nèi)的最佳混合。例如，當(dāng)使用99. 7%濃度的(X)2時(shí)，所述電機(jī)控制電解質(zhì)溶液的流速的速度設(shè)定在1900轉(zhuǎn)每分。過(guò)量的電解質(zhì)溶液通過(guò)溢流管IOb和IOc 導(dǎo)入電解質(zhì)溶液儲(chǔ)存箱如。具體地，本發(fā)明所述的電解質(zhì)溶液由泵8a提供動(dòng)力沿28w所示的方向通過(guò)位于管道^a的中心的噴嘴如供給到管道圖5)。(X)2被同時(shí)但單獨(dú)地通過(guò)也位于管道29a的中心的噴嘴IOa沿圖中28g所示方向供給到管道^a。一旦達(dá)到用于CO2和電解質(zhì)溶液的所需壓力，動(dòng)力隨后被開啟來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)在管道^a、29b和^c中的軸用以確保(X)2和電解質(zhì)溶液自由地流動(dòng)通過(guò)螺旋狀翼26a J6bJ6c，因此提高管道中CO2和電解質(zhì)溶液的相互混合作用。當(dāng)內(nèi)部的CO2和電解質(zhì)溶液高速旋轉(zhuǎn)時(shí)(圖6A)，管道^a、29b和29c迅速變?yōu)殡姼袘?yīng)的。換句話說(shuō)，當(dāng)(X)2和電解質(zhì)溶液的膠狀物以這種方式混合和處理時(shí)，由于電解質(zhì)溶液和螺旋狀翼邊緣之間的持續(xù)的運(yùn)動(dòng)和接觸，旋轉(zhuǎn)的螺旋狀翼的附近產(chǎn)生摩擦。由脈沖和振蕩產(chǎn)生電場(chǎng)，從而管道^a、29b和29c變?yōu)殡姼袘?yīng)的。理論上，在這種環(huán)境下，在電解質(zhì)溶液中的大多數(shù)雙極性分子發(fā)生分解，產(chǎn)生陰離子和陽(yáng)離子，并且釋放出熱量，在電感應(yīng)條件下，這種熱量足以將CO2轉(zhuǎn)換為石墨和02。因此，成功地實(shí)現(xiàn)了將(X)2轉(zhuǎn)換為石墨和氧。4、石墨-氧分離室的設(shè)計(jì)和安裝當(dāng)酸性的(X)2與堿性的電解質(zhì)溶液在管道^a、29b和29c混合時(shí)，軸在管道^a、 29b和^c中以高速旋轉(zhuǎn)，似薄膜的、凝膠狀物質(zhì)出現(xiàn)在這些電感應(yīng)管道中。這種由石墨、 氧、電解質(zhì)溶液和未處理的CO2組成的物質(zhì)最終到達(dá)噴嘴27，該噴嘴27依次將這種似薄膜的、凝膠狀物質(zhì)注入到(X)2轉(zhuǎn)換室1的內(nèi)部(圖幻。這種似薄膜的物質(zhì)之后經(jīng)由連接管道 6a和6b (圖4B)被導(dǎo)入石墨-氧分離室2。在示該范性裝置中的連接管道6a和6b的尺寸為長(zhǎng)400毫米和外徑120毫米。這兩根管道水平地安裝到石墨-氧分離室2的右側(cè)和左側(cè) (圖 4B)。濾鼓和石墨-氧分離器23a的剖視圖如圖4B所示。在該示例性裝置中，在石墨-氧分離室2內(nèi)部的主要部件是中空、圓柱形轉(zhuǎn)鼓18a。在本實(shí)施例中所述濾鼓組件21a是由通過(guò)硅樹脂粘膠劑粘合多層合成硅樹脂4 制成(圖11，右底部)并且用許多管式過(guò)濾器 47穿孔(圖11，右上方)。在示范性的裝置中，使用了 182個(gè)管式過(guò)濾器。每層硅樹脂由合成纖維44制成(圖11，右底部)。在示范性的裝置中，轉(zhuǎn)鼓18a的尺寸為長(zhǎng)1200毫米并且中心鼓直徑為500毫米。構(gòu)建一個(gè)如圖4A(右下角)所示的圓柱形的、中空的旋轉(zhuǎn)濾鼓 21a大約需要1500毫米X500毫米并具有10毫米厚的合成硅樹脂夾層。所述合成硅樹脂夾層像如圖11 (右底部)所示那樣構(gòu)建。合成纖維44、合成硅樹脂層4 和合成硅樹脂粘合劑4 與剪毛纖維46 (pile cut fiber)堆疊在一起以形成合成硅樹脂夾層。所述濾鼓被安裝在所述轉(zhuǎn)鼓18a的內(nèi)部(圖4A，頂部)并且可以通過(guò)門9來(lái)維護(hù)或更換(圖1、2)。 在示范性的裝置中塑料管式過(guò)濾器47的尺寸為長(zhǎng)35毫米，在頂部的外徑為15毫米、內(nèi)徑 10毫米，在底部的外徑為10毫米、內(nèi)徑5毫米。所述轉(zhuǎn)鼓18a通過(guò)兩個(gè)殼體被牢固地定位和構(gòu)造上半部殼體加和下半部殼體 2B。在所述轉(zhuǎn)鼓和連接管道19之間的接觸表面連接外部本體40a和蓋子20以防止氣體泄漏(圖4B)。所述濾鼓通過(guò)將合成硅樹脂夾層塑造成圓形而被構(gòu)成(圖4A，右底部)。穿過(guò) 3層硅樹脂鉆有182個(gè)14毫米的孔。隨后填塞有纖維繩卷的塑料管式過(guò)濾器47被有力地插入到每個(gè)孔中。合成硅樹脂粘合劑被用于密封每個(gè)管式過(guò)濾器47的周圍(圖4A，右底部)以防止氣體泄漏55 (圖11)。用于濾鼓18a的上部殼體加和下部殼體2b的長(zhǎng)度為1400毫米并且最大外徑為 600毫米(圖4B)。
管式過(guò)濾器47的結(jié)構(gòu)如下。玻璃纖維首先被制成繩52并且隨后被緊緊地卷成過(guò)濾繩卷50(圖11，左下方)。緊緊地卷起的纖維卷50隨后被強(qiáng)有力地從頂部插入管式過(guò)濾器47中(圖11，左下方)。由于管式過(guò)濾器的頂部較大的內(nèi)徑和底部較小的內(nèi)徑(圖11， 左上方)，緊緊塞入的纖維繩卷50將牢固地安裝在管式過(guò)濾器的全長(zhǎng)的內(nèi)部，而管式過(guò)濾器的底部部分48懸掛著松散的玻璃纖維51 (圖11，左上方)。圖11中左上方黑色的點(diǎn)表示石墨微粒。圖11 (右上方)所示為所述濾鼓的小剖面的俯視圖。兩個(gè)屏蔽填料1 和1 (圖4A，頂部)和兩個(gè)軸承16a和16b被安裝在軸17a和所述濾鼓18a的連接軸17b上以提供平穩(wěn)的轉(zhuǎn)動(dòng)(圖4B)。管道40a用作軸承座(bearing receptacle)以與連接管道6a和6b連接(圖4B)。電動(dòng)機(jī)7a和皮帶輪7b以及皮帶7c向軸17a提供旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，軸17a轉(zhuǎn)而以高離心速度轉(zhuǎn)動(dòng)濾鼓18a并且使得似薄膜狀的物質(zhì)從 CO2轉(zhuǎn)換室1經(jīng)由連接管道6a和6b流入石墨-氧分離室2 (圖4B)。5、石墨-氧分離室的操作當(dāng)濾鼓18a在石墨-氧分離室2內(nèi)部以高離心速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，新的電解質(zhì)溶液經(jīng)由管道8b被注入到所述濾鼓的中心。這種操作使得濾鼓21a產(chǎn)生電感應(yīng)并且有助于石墨與氧的分離。(圖4A，頂部和底部右側(cè))電解質(zhì)溶液從噴嘴/管嘴21b (其安裝在管道8b的端部)釋放出以用于從松散的纖維中沖洗和逐出石墨并且防止所述管式過(guò)濾器堵塞(圖4A 頂部)。蓋子20安裝在濾鼓組件的每端用以防止液體和氣體的泄漏(圖4A頂部)。此外， 因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間的操作所述管式過(guò)濾器后其可能被石墨堵塞，優(yōu)選地安裝計(jì)時(shí)器用以控制沖洗操作。關(guān)于從(X)2轉(zhuǎn)換室1中出來(lái)的膠狀的、似薄膜的物質(zhì)53 (圖4A，左下方)，這種物質(zhì)被沿著圖中的^c (圖5)所示方向經(jīng)由連接管道6a和6b導(dǎo)入所述石墨-氧分離室2中的濾鼓18a(圖幻。此時(shí)，濾鼓以高離心速度旋轉(zhuǎn)并且新的電解質(zhì)溶液從管道8b被注入濾鼓的中心(圖4B)。就像在CO2轉(zhuǎn)換室發(fā)生的一樣，高速旋轉(zhuǎn)的包含石墨、氧、未經(jīng)處理的(X)2 和電解質(zhì)溶液的膠狀體的濾鼓使得所述濾鼓產(chǎn)生電感應(yīng)。由于高的旋轉(zhuǎn)速度和更多的電解質(zhì)溶液，在濾鼓中產(chǎn)生靜電感應(yīng)通常比在(X)2轉(zhuǎn)換室中的靜電感應(yīng)更強(qiáng)。結(jié)果，在膠狀體中的石墨被吸引并轉(zhuǎn)移到管式過(guò)濾器47的松散的纖維上(圖4A， 左下方)。石墨被被電解質(zhì)溶液從石墨-氧分離室2中的管式過(guò)濾器上沖洗掉。包含石墨的電解質(zhì)溶液最終被供給到電解質(zhì)溶液的儲(chǔ)存箱如。將來(lái)自CO2轉(zhuǎn)換室1的膠狀的、薄膜狀的物質(zhì)53經(jīng)由連接管道6a和6b引入石墨-氧分離室2和/或?yàn)V鼓18a以高離心速度旋轉(zhuǎn)而在裝置中產(chǎn)生高壓。為了防止裝置中積累過(guò)大的高壓，螺線管閥2c、電磁閥23b、液體排放噴嘴21c和氣體排放噴嘴22構(gòu)成的電磁控制網(wǎng)絡(luò)被安裝用于調(diào)整氣壓(圖4B)。2c和2 的去活或者關(guān)閉停止了膠體狀、似薄膜的物質(zhì)流向石墨-氧分離室2。兩個(gè)閥的激活允許石墨與用過(guò)的的和新的電解質(zhì)溶液加上微量的A和未經(jīng)處理的(X)2經(jīng)由液體排放噴嘴21c輸送到電解質(zhì)溶液儲(chǔ)存箱如中。兩個(gè)閥2c和23b的激活也允許氧49 (其已經(jīng)通過(guò)了管式過(guò)濾器47，見圖11，左上方)與未經(jīng)處理的CO2加上微量的電解質(zhì)溶液經(jīng)由氣體排放噴嘴22 (圖4B)和泰夫龍(Teflon)配管Ila和閥lib (圖1)被輸送到收集箱 5(圖1)。收集箱5中容納的物質(zhì)能經(jīng)由管道M(圖2)排出。C.使用傾斜角度方式的碳過(guò)濾裝置的設(shè)計(jì)和安裝以及碳收集裝置如上所述，在(X)2分解和分離裝置中使用的電解質(zhì)溶液將迅速承載碳微粒并且會(huì)變得無(wú)效，除非碳被去除掉。這種去除可使用電解質(zhì)溶液過(guò)濾器來(lái)完成。有利地，該過(guò)濾器將有效地低能耗地清潔電解質(zhì)溶液。如圖7中所示的合適的電解質(zhì)過(guò)濾裝置對(duì)應(yīng)于圖8中的標(biāo)號(hào)42。因此，圖7示出了用于從電解質(zhì)溶液中收集碳的傾斜角度的碳纖維過(guò)濾裝置42的透視圖和側(cè)視圖。所述傾斜角度的碳過(guò)濾器具有外殼沈，該外殼內(nèi)安裝有輸送輥^b。碳收集纖維過(guò)濾器M被安裝在輸送帶25上。在設(shè)計(jì)方案中所示，安裝有六片碳收集纖維過(guò)濾器對(duì)。剪毛織物纖維被用于這種設(shè)計(jì)中。內(nèi)部安裝輥馬達(dá)37被用于驅(qū)動(dòng)輸送輥^b。在示范性裝置中這種馬達(dá)的輸出功率為3. 5馬力并且它的轉(zhuǎn)速在50轉(zhuǎn)每分鐘。所述驅(qū)動(dòng)馬達(dá)和泵由控制箱50控制。這種控制箱50可被安裝在(X)2分解和分離裝置41上。所有驅(qū)動(dòng)馬達(dá)和泵優(yōu)選地為自動(dòng)地控制。對(duì)于該示范性的系統(tǒng)，所述控制箱50具有六個(gè)控制開關(guān)并且有計(jì)時(shí)器開關(guān)安裝在其上。如圖9所描述的，它們是(X)2分解和分離裝置馬達(dá)控制開關(guān)44、CO2分解和分離裝置吹風(fēng)機(jī)控制開關(guān)45、C02分解和分離裝置泵控制開關(guān)46、使用螺旋狀框架纖維過(guò)濾器的廢氣過(guò)濾裝置的馬達(dá)控制開關(guān)47、使用傾斜角度方法的碳過(guò)濾裝置的泵控制開關(guān)48、從電解質(zhì)溶液中收集碳的碳收集裝置的馬達(dá)控制開關(guān)49和計(jì)時(shí)器開關(guān)51。輸送機(jī)馬達(dá)將根據(jù)計(jì)時(shí)器開關(guān)51來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖7所示，電解質(zhì)溶液被從(X)2分解和分離裝置的電解質(zhì)溶液箱如泵入電解質(zhì)溶液收集箱四并且通過(guò)電解質(zhì)溶液入口管32b。電解質(zhì)溶液收集箱傾斜角度調(diào)整裝置30 將調(diào)整電解質(zhì)溶液的流動(dòng)。電解質(zhì)溶液將從碳收集纖維過(guò)濾器M的頂部流向底部。碳為由(X)2的分解產(chǎn)生的以非常細(xì)小的微粒形式并且將滲入過(guò)濾器的中心，并且因此碳被從電解質(zhì)溶液中分離。通過(guò)這種方法，碳被從電解質(zhì)溶液中分離并且粘附到纖維過(guò)濾器上。所述碳收集纖維過(guò)濾器M將被由過(guò)濾沖洗噴嘴泵33提供沖洗壓力的沖洗噴嘴27 沖洗。沖洗掉的碳可通過(guò)分離器，如離心分離器31，以將碳從水中分離出來(lái)。使用電解質(zhì)溶液浸入式過(guò)濾箱35，過(guò)濾器沖洗泵33可持續(xù)工作。總之，圖1、圖2、圖3、圖4、圖5和圖6描述了從廢氣中過(guò)濾細(xì)小微粒的有效裝置。圖7描述了使用傾斜角度的具有纖維過(guò)濾器的碳過(guò)濾裝置以允許電解質(zhì)溶液從頂部到底部流過(guò)過(guò)濾器，允許使用相對(duì)較低的電功率來(lái)過(guò)濾。D、用于過(guò)濾裝置的項(xiàng)目標(biāo)識(shí)下述列出了在各個(gè)圖中標(biāo)記項(xiàng)目的標(biāo)識(shí)。A 主箱 AB 主箱 BIa部分的螺旋狀框架部分Ib螺旋狀框架2螺旋狀框架連接金屬配件3金屬絲網(wǎng)4a 軸承4b 軸承
4c 車由5.皮帶輪6.螺栓孔7.粘附在纖維上的細(xì)小微粒8.具有許多孔的面板以固定金屬和/或合成纖維8a過(guò)濾纖維8b具有過(guò)濾纖維的廢氣過(guò)濾器9用于安裝金屬絲網(wǎng)的螺栓10間隙調(diào)整面板11磁性板安裝板12磁性板13a沖洗水-箭頭所示為水流動(dòng)方向13b沖洗管14沖洗噴嘴15a廢氣入口連接管道15b廢氣出口連接管道15c廢氣開關(guān)閥和氣缸15d廢氣開關(guān)閥和氣缸16驅(qū)動(dòng)馬達(dá)17 皮帶18a 前蓋18b 后蓋19用于箱A和B的檢修門20用于箱A和B的檢修門手柄21廢水流出管22沖洗掉的廢料23蓋安裝法蘭表面24碳收集纖維過(guò)濾器25輸送帶26 外殼27碳沖洗噴嘴28a 框架28b輸送機(jī)輥29電解質(zhì)溶液收集箱30電解質(zhì)溶液收集箱角度調(diào)整裝置31電解質(zhì)溶液收集箱32電解質(zhì)溶液管道32a離心分離器32b電解質(zhì)溶液進(jìn)料管
33過(guò)濾器沖洗噴嘴泵34連接管35 電解質(zhì)溶液脫離過(guò)濾箱(electrolyte emersion filter tank)36 輥軸37內(nèi)部安裝輥馬達(dá)38示出了從電解質(zhì)溶液收集的碳39 工廠40使用螺旋狀框架纖維過(guò)濾器的廢氣過(guò)濾裝置41正在申請(qǐng)專利的CO2分解和分離裝置42使用傾斜角度方法的碳過(guò)濾裝置43從電解質(zhì)溶液中收集碳的碳收集裝置44正在申請(qǐng)專利的(X)2分解和分離裝置的馬達(dá)控制開關(guān)45正在申請(qǐng)專利的CO2分解和分離裝置的吹風(fēng)機(jī)控制開關(guān)46正在申請(qǐng)專利的CO2分解和分離裝置的泵控制開關(guān)47使用螺旋狀框架纖維過(guò)濾器的廢氣過(guò)濾裝置的馬達(dá)控制開關(guān)48使用傾斜角度方法的碳過(guò)濾裝置的泵控制開關(guān)49從電解質(zhì)溶液中收集碳的碳收集裝置的馬達(dá)控制開關(guān)50控制箱51計(jì)時(shí)器開關(guān)本說(shuō)明書中引用的所有專利和其他參考文件表明了本發(fā)明所述技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員的技術(shù)水平，并且其全文包括表格和附圖通過(guò)參考而被并入本發(fā)明中，在相同程度上， 好像每個(gè)參考文件已經(jīng)通過(guò)分別地參考它們的全部并入本發(fā)明中。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易地理解本發(fā)明能很好地適于實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)以及發(fā)明的那些固有的功能。本發(fā)明中描述的方法、變化和組合作為表示目前優(yōu)選的實(shí)施例的范例并且不是意欲作為本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將想到本發(fā)明的變形和其他使用，這些變形和其他使用都包含在本發(fā)明的精神之內(nèi)，并由權(quán)利要求的范圍來(lái)限定。在不背離本發(fā)明精神范圍內(nèi)對(duì)公開在本發(fā)明中的內(nèi)容的各種替代和變型對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見。因此，這種附加的實(shí)施例落入本發(fā)明和下述的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。在此闡明描述的本發(fā)明可適當(dāng)?shù)卦谌鄙俦景l(fā)明中沒有具體公開的任何一個(gè)部件或多個(gè)部件、限制的情況下實(shí)行。因此，例如，在本發(fā)明的每個(gè)例子中的術(shù)語(yǔ)“包括”、“主要包括”和“包含”可由其他兩個(gè)術(shù)語(yǔ)中的任何一個(gè)代替。所述術(shù)語(yǔ)和已經(jīng)使用的措辭用作描述的用語(yǔ)而不應(yīng)視為限制，并且無(wú)意在使用這種術(shù)語(yǔ)和表達(dá)時(shí)排除本發(fā)明所示和描述的任何等同特征或本發(fā)明的部分特征，但是應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到各種變形可能落入本發(fā)明要求的范圍內(nèi)。因此，應(yīng)當(dāng)理解盡管本發(fā)明已經(jīng)通過(guò)優(yōu)選實(shí)施例和選定的特征具體地公開了，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可借助本發(fā)明公開的變形和概念的改變，并且這種變形和改變被認(rèn)為落入通過(guò)所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。此外，本發(fā)明的特征或方面以馬庫(kù)什群組或其他替代的群組的方式進(jìn)行了描述， 從而本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到本發(fā)明也可以獨(dú)立構(gòu)件或馬庫(kù)什群組或其他群組的所屬群組的方式進(jìn)行描述。并且，除非有相反的表示，用于實(shí)施例的各種數(shù)值或數(shù)值范圍端點(diǎn)，附加的實(shí)施例描述了任何通過(guò)2個(gè)不同值作為范圍端點(diǎn)或通過(guò)從特定的范圍減去兩個(gè)不同的范圍端點(diǎn)作為附加范圍的端點(diǎn)。這種范圍也包含在描述的本發(fā)明的范圍內(nèi)。另外，說(shuō)明書的數(shù)值范圍包括大于包括具體描述的在范圍內(nèi)的每個(gè)整數(shù)值的值。因此，附加的實(shí)施例包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)和下屬的權(quán)利要求中。
權(quán)利要求
1.一種用于清潔含(X)2的氣體和分解(X)2的系統(tǒng)，包括基于纖維的廢氣微粒過(guò)濾器；CO2分解和分離裝置，所述(X)2分解和分離裝置具有與所述基于纖維的廢氣微粒過(guò)濾器的出口連接的氣體通道，其中所述(X)2分解和分離裝置在分解(X)2時(shí)利用電解質(zhì)溶液；以及電解質(zhì)溶液過(guò)濾器，該電解質(zhì)溶液過(guò)濾器從所述電解質(zhì)溶液中過(guò)濾碳微粒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述基于纖維的廢氣微粒過(guò)濾器為螺旋框架過(guò)濾ο
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括傾斜角度的電解質(zhì)溶液過(guò)濾器。
4.一種廢氣過(guò)濾器，包括箱，所述箱包括廢氣入口和出口連接件，和螺旋狀過(guò)濾器部件，該螺旋狀過(guò)濾器部件可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在所述廢氣過(guò)濾器中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的廢氣過(guò)濾器，其中所述螺旋狀過(guò)濾器部件包括螺旋狀框架，所述螺旋狀框架用金屬絲網(wǎng)連接到中心軸，所述金屬絲網(wǎng)連接到螺旋狀框架并且橫跨所述框架和所述軸之間的空間；過(guò)濾器面板，所述過(guò)濾器面板包括纖維安裝盤，大量纖維固定到該纖維安裝盤的表面， 所述過(guò)濾器面板安裝在所述螺旋狀框架和所述金屬絲網(wǎng)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的過(guò)濾器，其中所述螺旋狀框架用至少一個(gè)鎖環(huán)連接到所述中心軸。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的過(guò)濾器，其中所述纖維被固定到所述纖維安裝盤中的大量的細(xì)孔中。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的過(guò)濾器，其中所述過(guò)濾器框架或所述金屬絲網(wǎng)主要由黑色金屬制成，并且所述過(guò)濾器面板被磁性地安裝到所述螺旋狀框架和所述金屬絲網(wǎng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的過(guò)濾器，其中所述過(guò)濾器面板安裝在所述螺旋框架和金屬絲網(wǎng)上，間隙調(diào)整面板連接到所述纖維安裝盤，磁性板安裝到所述間隙調(diào)整面板。
10.如權(quán)利要求9所述的過(guò)濾器，其中所述間隙調(diào)整面板被連接到粘合所述磁性板的磁性板安裝板。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的過(guò)濾器，還包括沖洗器，所述沖洗器從所述纖維上沖洗微粒。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的過(guò)濾器，其中所述沖洗器包括多個(gè)流體地與沖洗水供給管線連接的沖洗水噴嘴。
13.根據(jù)權(quán)利要求4所述過(guò)濾器，包括至少兩個(gè)平行連接的所述箱。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的過(guò)濾器，還包括氣體開關(guān)閥，所述氣體開關(guān)閥安裝在用于所述箱的廢氣入口連接管和廢氣出口連接管中，以便控制廢氣的流動(dòng)通過(guò)所述箱。
15.一種電解質(zhì)溶液過(guò)濾器，包括外部本體；安裝在該外部本體中的傾斜的、安裝在輸送機(jī)上的纖維微粒過(guò)濾器。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電解質(zhì)溶液微粒過(guò)濾器，還包括電解質(zhì)溶液進(jìn)料管，所述進(jìn)料管在所述傾斜的、安裝在輸送機(jī)上的微粒過(guò)濾器頂部或頂部附近提供電解質(zhì)溶液，以及電解質(zhì)溶液回流管，所述電解質(zhì)溶液回流管在電解質(zhì)溶液通過(guò)所述傾斜的、安裝在輸送機(jī)上的微粒過(guò)濾器后去除已過(guò)濾的電解質(zhì)溶液。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電解質(zhì)溶液微粒過(guò)濾器，還包括可旋轉(zhuǎn)的輸送機(jī)輥，所述輸送機(jī)輥具有輸送帶，所述輸送帶包括碳收集纖維過(guò)濾器以便收集碳微粒。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電解質(zhì)溶液微粒過(guò)濾器，還包括沖洗器，所述沖洗器從所述碳收集纖維過(guò)濾器上沖洗碳微粒，形成碳微粒懸浮液，和離心分離器，所述離心分離器， 該離心分離器接收來(lái)自所述碳收集纖維過(guò)濾器的所述懸浮液。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電解質(zhì)溶液微粒過(guò)濾器，還包括角度調(diào)整器，所述角度調(diào)整器調(diào)整所述過(guò)濾器的傾斜角度。
全文摘要
描述了一種用于從發(fā)電廠的廢氣中清除微粒和CO2的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括用于廢氣的微粒過(guò)濾器、CO2分解部件和用于從所述分解部件中清洗電解質(zhì)溶液的過(guò)濾器。
文檔編號(hào)B01D33/04GK102307649SQ200980151293
公開日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2009年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月6日
發(fā)明者新岡淑男 申請(qǐng)人:新岡淑男