一种可车载除湿防护空温式二氧化碳气化撬

本发明涉及一种二氧化碳气化撬，尤其涉及一种适用于二氧化碳矿化领域的可车载除湿防护空温式二氧化碳气化撬。

背景技术：

1、响应碳中和的实行，越来越多的捕碳集碳技术被应用于市场中，捕集到的二氧化碳大多以液态的形式进行储存，随之而来的问题是如何有效利用这些捕集的二氧化碳，其中二氧化碳矿化技术的发展日益成熟，但其对于二氧化碳的利用是以带压气态二氧化碳的形式进行，因此发展一款适用于二氧化碳矿化领域的带压二氧化碳气化撬装置迫在眉睫。

2、对于二氧化碳气化撬，即是通过换热将液态二氧化碳加热产生相变成为气态二氧化碳的设备，目前传统的气化撬大致可分为间接式和直接式两种换热方式，前者如蒸气加热式气化器，热水水浴式气化器，空冷式气化器，强制通风式气化器，电加热式气化器，固体导热式气化器；后者如热气式气化器，浸没燃烧式气化器。

3、目前的二氧化碳气化撬大多采用空温式气化方式，整个气化撬装裸露在室外环境空气中，装置的基本单元是气化管束，由若干气化管横向排列，两端连接集气管或集液管，组成一排管束排，再由若干管束排通过两侧连接弯管纵向排列形成气化器，一端进液，一端出气；其管束多采用翅片管，且形式多样，有板翅式管、螺旋翅片管、星型翅片管等。在气化过程中，管外空气自然对流和水气凝结及凝华结霜等的热量通过翅片和换热芯管传至流动的低温液态工质，使其气化并加热至所需要的温度，无需额外的能耗。

4、但传统的二氧化碳气化撬装置的整个撬装结构裸露在环境空气中，主要依靠空气自然对流换热使液态二氧化碳吸热气化的方式，空气中的水蒸气在低温气化管束壁面上会凝结，附着形成液膜，并且容易形成结霜层，会显著增加传热热阻，降低空气与co2之间的传热效率，导致co2气化效率降低。同时，现有撬装自然对流换方式还会受到空气湿度影响较大，特别是在南方雨季或北方雪天时，co2撬装的气化稳定性和气化效率严重降低，难以实现全天候场景的工作运行，如：当运行环境空气湿度较高时，空气中的水分凝结于气化器表面，在气化管束不同管程外壁面上会形成附着液膜或进一步变为结霜层，这势必大大增加二氧化碳气化的传热热阻，降低管束外壁的对流传热系数，显著降低co2气化的换热效率，影响二氧化碳气化的稳定性，影响二氧化碳的气化效率。

5、对于目前的二氧化碳气化装置，一方面，在运行压力上，多为低压状态运行，气化过程中的co2不仅流量小，而且气化的co2气体压力低，难以直接进入带压的二氧化碳矿化反应装置中。对于产生高压co2气化气和直接用于高压二氧化碳矿化反应的气化撬装置及其高压气化方法的相关内容尚未见到。

6、另一方面，采用空温式气化工艺的二氧化碳气化撬装置，目前都呈现为裸露气化管束的结构设置，其应用场景大多为工程现场，环境中存在的大量环境灰尘贴附于气化管束上，形成灰垢热阻，会进一步增大气化传热热阻，降低气化效率，影响气化稳定性；同时，管束四周没有防护结构，对于内部的装置不能形成有效的防护，尤其是在气化撬装置的移动过程中，容易产生碰撞，对内部装置造成损坏，即使有些设备带有防护设备，但是在实际操作中操作流程复杂，不能快速便捷进行打开和关闭的操作。

7、此外，对于应用于二氧化碳矿化领域的气化撬，目前应用的二氧化碳气化撬呈现为简单的裸露气化管束的自然对流换热结构设置，气化管束上未安装任何检测装置，存在无法进行实时数据监测和流量、温度的快速调控等问题，二氧化碳矿化工作对于输入的气态二氧化碳的流量和温度具有一定要求，目前应用的裸露二氧化碳气化撬已不能满足二氧化碳矿化工作的需求。

技术实现思路

1、为解决现有二氧化碳气化装置存在的气化稳定低、气化co2压力低，受环境和空气湿度影响大、装置移动不便和防护薄弱，无法适应二氧化碳矿化领域对气态二氧化碳稳定、高效高压的需求，及对气化温度、气化量、气化压力等参量的快速响应调节问题，本发明提供一种全天候高效高压稳定运行的，快速响应，可除湿防护空温式二氧化碳气化撬及其气化方法，在二氧化碳矿化领域，特别是分布式矿化场景具有广阔的应用前景。

2、本发明的主要构思原理：

3、本发明依据强制对流换热原理，基于底部除湿装置，利用气液速度转向的惯性分离技术，采用风机两种不同运行状态，配合两侧百叶角度调节，引射卷吸空气去除壁面边界效应影响，实现全天候高效稳定、安全高压气化的运行。

4、一方面，将气化器内置于防护箱体内，防护箱体内各面设置的防护结构可以保护内部气化器不被外部物品破坏，两者构成一个统一整体，便于进行车载运输。气化器整体采用抗高压材质，入口接入高压液态二氧化碳，利用静压差使管束内的二氧化碳产生足够的流动速度。防护箱体上部均布风机，两侧设置百叶窗，配合风机鼓入外部空气时，以便同时从百叶窗引入卷吸大量空气，相比于传统裸露汽化撬装置，不但利用风机提供的空气形成强制对流，且通过调节两侧百叶的角度，控制引射卷吸的空气量，极大增加了空气流量与流动速率，形成强制对流换热过程，大大增加了汽化撬的换热效率。

5、另一方面，为实现全天候运行，避免空气湿度影响（如雨雪天气），依据实际运行环境空气中的湿度情况，分别启动风机的鼓风或引风状态，配合调节百叶窗中百叶角度，利用底部设置的除湿防护网，通过气液流道的惯性分离原理除去空气中的湿度，防止空气中的水蒸气在气化管束外壁面上形成液膜或进一步形成霜层，以提高气化效率。此外，利用气化器进液管道与出气管道上安置的温度、流量、压力等传感器和电动阀门，通过电信号连接至防护箱体尾部的总控制屏，能够实现对二氧化碳气化进程中的参数监测，通过操作控制屏来控制电动阀门和风机实现对二氧化碳气化温度、气化压力、气化流量等参量的快速调控，满足二氧化碳矿化反应装置所需的压力要求，以便直接给二氧化碳高压矿化装置提供高压co2气化气。

6、本发明具有下列优点及效果：

7、首先，本发明依据环境中的空气湿度情况，避免空气湿度影响（如雨雪天气），采用风机鼓风或引风两种不同运行状态，配合两侧百叶角度调节，引射卷吸空气去除壁面边界效应影响，耦合底部除湿装置，利用壁面冷凝和气液速度转向的惯性分离技术，能够有效除去空气中的凝结液滴，有效防止气化管束外壁面上形成冷凝液膜或进一步形成霜层，实现全天候、高效稳定、安全高压气化的运行。

8、其次，相比于传统自然对流的空温式气化撬，本发明利用强制对流换热原理，通过风机和百叶窗卷吸效应形成的壳程流场（气化管束外壁面）垂直横掠气化管束，管束之间的湍流和扰动效应大大增加，边界层效应显著减弱，显著提高传热效果；增加气化撬的换热效率，能够提高二氧化碳的气化率、气化稳定性及气化压力，显著降低气化过程中环境变化造成的影响。

9、再者，co2矿化领域中，对于co2气化压力、温度、流量具有较高要求，本装置的实时在线监测与阀门、风机控制系统，能够实时监测co2气化特征参量，同时控制电动阀门和风机快速对co2气化温度、压力、流量进行调控，为co2矿化装置提供稳定高效的气态二氧化碳。

10、此外，气化撬装的外部箱体不仅成形成气化撬装的壳程流场，强化壳程流场强迫对流换热效果，而且还能对内部的气化管束起到防护作用，提高整个气化撬装置的防护性能，同时将两者构成一个整体结构便于车载运输移动。利用底部安装的升降装置和底部防护板的开闭功能，迅速高效的投入实际场景运营，显著提高了整个装置的便捷性，可移动性。