潛艇艙室中CO₂的清除系統及方法

2023-09-11 06:54:10

專利名稱：潛艇艙室中CO2的清除系統及方法
技術領域：
本發明涉及CO2清除領域，尤其涉及一種潛艇艙室中CO2的清除系統及方法。
背景技術：
從潛艇艙室中清除CO2 (二氧化碳)是安全技術與工程領域一個極為重要的研究課題。因為環境大氣中CO2的含量對人類生存影響很大。自然界大氣中CO2的含量只有
O.03%左右，當CO2含量達到O. 1%時，人就會感到不適；含量達到1%時，人會感到頭昏， 思維遲鈍；含量達到3%時，人的中樞神經機能降低；含量達到5%時，人的正常呼吸很難維持，會發生生命危險。潛艇下潛後，潛艇艙室會成為一個獨立的密閉環境。艙室的空間有限，船員的新陳代謝和設備運行會不斷地產生CO2,如不及時清除，艙室中的CO2濃度會急劇增加，很快就會達到不適合人類生存的程度，船員的健康和安全就會受到威脅。因此，連續不斷的清除所產生的CO2，使其維持在較低的含量水平是潛艇艙室生命保障系統最重要的任務之潛艇從誕生至今，各國的研究人員對適合潛艇艙室的CO2淨化技術進行了廣泛的研究。這些技術從原理上可以分為以下3類(I)化學吸收法如使用鹼石灰、超氧化物、LiOH、一乙醇胺和固態胺等清除CO2的方法。(2)物理淨化法如通氣管換氣、膜分離和分子篩吸附等方法。(3)生物淨化法如使用藻類、其他綠色植物等方法。鑑於物理淨化法和生物淨化法存在諸多問題，化學吸收法是目前各國進行潛艇艙室CO2清除的主流方法。它的原理是利用某些化學物質把CO2從混合氣體中直接吸收出來， 從而淨化艙室空氣。這些化學物質可分為非再生型和可再生型2種。鹼金屬和鹼土金屬氫氧化物(如鹼石灰和LiOH等)、鹼金屬超氧化物(如K2O2和Na2O2等)是非再生型清除劑， 金屬氧化物(如MgO和AgO等)、液態胺和固態胺是可再生型清除劑。常規潛艇中清除CO2的裝置主要使用非再生型清除劑。其中K2O2、鹼石灰和LiOH 是使用最廣泛的CO2固體吸收劑。超氧化物是一種很活潑的氧化劑，它在吸收CO2的同時會釋放出O2，因此得到各國研究者的青睞。法國最早的潛艇採用超氧化物清除CO2，但由於其質量差，曾引起多次爆炸， 於1917年停止使用。東歐和前蘇聯等國家的常規潛艇使用超氧化物清除CO2，直至目前為止，俄羅斯的常規潛艇仍採用超氧化物，並且在核潛艇上作為應急空氣再生裝置。我國海軍常規潛艇多年來也一直使用該方法。由於超氧化物在高溼的海洋環境中，吸溼後發生膨脹和糊狀現象，導致有效比表面減少，利用效率降低。超氧化物具有強氧化性，存儲要求高，包裝破損遇水劇烈反應易爆炸，使用過程中粉末飄散到空氣中會給潛艇大氣帶來二次汙染。鹼石灰由於毒性小、使用方便、價格便宜等優點，曾廣泛應用於常規潛艇。但由於 CO2吸收過程易受溫度和溼度的影響，鹼石灰吸收CO2的速度慢、吸收容量小，許多國家紛紛改用LiOH。目前只有法國在常規潛艇應用該技術。
LiOH是目前已知的固體CO2吸收劑中吸收速率快、吸收量最大的材料，因此在國內外海軍潛艇上被廣泛使用。日本和德國的潛艇主要採用該技術，美國核潛艇則將LiOH作為清除CO2的應急措施。該技術的缺點在於=LiOH價格昂貴、成本高，同時其生成物穩定，不利於二次回收利用。由於非再生型清除劑只能單次使用，受吸收劑總量、潛航時間和產生CO2量的限制很大。因此，開發可再生型清除劑，使吸收劑在潛艇潛航時可以連續不斷循環清除艙室中 CO2具有至關重要的意義。早在上世紀七十年代，金屬氧化物作為CO2吸收劑就已經受到重視，美國研製出 AgO作為主材料的吸收劑，然而由於吸收效率太低，未獲得廣泛應用。目前獲得廣泛應用的是ーこ醇胺清除CO2技術，美、俄、英、日等國的現役核潛艇均採用該技木。但是MEA裝置體積大、能耗大；MEA易分解、揮發；設備腐蝕嚴重；還會向艙室洩露ーこ醇胺，造成艙室二次汙染。受MEA性能的限制，該技術只能將艙室空氣中CO2含量控制在0. 5%的水平，進ー步提高難度很大。目前現有的潛艇艙室CO2清除技術均存在缺陷，而如何解決既能有效清除潛艇艙室空氣中的CO2，又能重複利用吸收裝置中的吸收劑是急需解決的問題。

發明內容
本發明實施方式提供一種潛艇艙室中CO2的清除系統及方法，可以解決目前的清除方法在潛艇艙室的特定環境中清除CO2效果不好且無法對吸收劑進行再生處理的問題， 其能耗低、性能穩定、清除效果好且便於再生處理吸收劑。為解決上述問題本發明提供的技術方案如下本發明實施方式提供一種潛艇艙室中CO2的清除系統，包括吸收裝置、引風裝置和吸收劑再生處理接入管；其中，所述吸收裝置內設有鹼金屬基固體吸收劑，吸收裝置上設有進氣管、出氣管；所述吸收裝置的進氣管與所述引風裝置連接；所述吸收劑再生處理接入管與吸收裝置連接。本發明實施方式提供一種潛艇艙室中CO2的清除方法，包括A、將潛艇艙室內的待清除CO2的空氣引入填充有所述鹼金屬基固體吸收劑的吸收裝置內進行反應，將CO2吸附於所述鹼金屬基固體吸收劑，反應後將CO2含量達標的空氣從吸收裝置排出至所述潛艇艙室內；B、當吸收裝置內的鹼金屬基固體吸收劑失去活性後，停止向填充有所述鹼金屬基固體吸收劑的吸收裝置內引入待清除CO2的空氣，向填充有所述鹼金屬基固體吸收劑的吸收裝置內引入水蒸氣，通過水蒸氣與鹼金屬基固體吸收劑反應恢復所述活性鹼金屬基固體吸收劑的活性，待鹼金屬基固體吸收劑恢復活性後，停止通入水蒸氣，冷卻後重複進行步驟 A0由上述提供的技術方案可以看出，本發明實施方式提供的系統，通過設有可再生鹼金屬基固體吸收劑的吸收裝置與引風裝置配合，可有效清除潛艇艙室內空氣中的CO2 ;並且通過設置吸收劑再生處理接入管，方便連接外部的再生處理鹼金屬基固體吸收劑失活的裝置，可實現在吸收劑失活後方便進行再生恢復其活性處理，實現吸收劑循環使用，保證了可實現清除CO2與再生吸收劑交替循環進行，在無須經常更換吸收劑的情況下，很好的滿足清除潛艇艙室空氣中CO2的需要。


為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域的普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他附圖。圖I為本發明實施例一提供的清除系統的示意圖；圖2為本發明實施例一提供的清除系統的另一示意3為本發明實施例一提供的清除系統的又一示意4為本發明實施例二提供的清除系統的另一示意5為本發明實施例二提供的清除系統的示意圖；圖6為本發明實施例三提供的清除系統的另一示意圖；圖7為本發明實施例四提供的清除系統的示意圖；圖8為本發明實施例五提供的清除方法的流程圖。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明的保護範圍。實施例一本發明實施方式提供一種潛艇艙室中CO2的清除系統，可用在潛艇中，對潛艇艙室內空氣中的CO2有效清除，如圖I所示，包括吸收裝置I、引風裝置2和吸收劑再生處理接入管3 ；其中，吸收裝置I內設有鹼金屬基固體吸收劑13，吸收裝置I上設有進氣管11、出氣管12 ；吸收裝置I的進氣管11與引風裝置2連接；吸收劑再生處理接入管3與吸收裝置I連接。上述系統的吸收裝置I可以是具有內腔的反應床或其它形式的容器結構，吸收裝置I內的鹼金屬基固體吸收劑13可採用以碳酸鈉或碳酸鉀為活性組分，活性炭為載體製成的鹼金屬基固體吸收劑，如鹼金屬碳酸鹽。如圖2、3所示，上述系統的吸收裝置上還可以設置排廢氣管，有以下幾種方式(I)在吸收裝置I上直接設置排廢氣管14，可在排廢氣管14及出氣管12上分別設置控制閥，這樣當通入蒸氣對吸收裝置內的吸收劑再生時，產生的廢氣可通過排廢氣管排出，如可通過排廢氣管將產生的廢氣回送至蒸氣供給裝置或提供蒸氣的蒸氣系統，或排出潛艇艙室外。(2)將吸收裝置I的出氣管12設置為兩條支路121、14，一條支路121作為出氣管，另一條支路14作為排廢氣管；還設置一出氣切換控制閥30，將出氣管12的兩條支路通過出氣切換控制閥30連接。在出氣切換控制閥控制下，當吸收裝置處於吸收或再生的不同狀態時，切換至不同支路導通，從而方便控制向艙室內排入清除CO2後的氣體，或者向艙室外排出再生吸收劑產生的廢氣。上述系統吸收劑再生處理接入管3可設置在吸收裝置I本體上，與吸收裝置I內部連通；上述系統還可以包括第一控制閥4和第二控制閥5，第一控制閥4設置在進氣管 11上，第二控制閥5設置在吸收劑再生處理接入管3上。通過第一控制閥4和第二控制閥5 可分別控制該系統的工作狀態，如第一控制閥4打開且關閉第二控制閥5，則可以將潛艇艙室中的空氣由引風裝置2引入到吸收裝置I，通過吸收裝置I內的鹼金屬基固體吸收劑吸附 13引入空氣中的CO2達到清除CO2的目的；而打開第二控制閥5且關閉第一控制閥4，則可以通過吸收劑再生處理接入管3對吸收裝置I內失去活性的鹼金屬基固體吸收劑13進行再生，恢復其活性。如可以由吸收劑再生處理接入管對吸收裝置向吸收裝置內引入100 200°C的蒸氣(可以單獨設置的蒸氣供給裝置供應蒸氣，也可以利用潛艇工作時產生的蒸氣)，通過蒸氣接觸法恢復鹼金屬基固體吸收劑的活性。也可以通過吸收劑再生處理接入管將吸收裝置內的鹼金屬基固體吸收劑傳輸出來進入再生裝置進行再生，同時向吸收裝置內傳輸再生後恢復活性的鹼金屬基固體吸收劑，進行CO2的清除。在上述系統基礎上，還可以設置蒸氣供給裝置6(見圖2)，蒸氣供給裝置6經吸收劑再生處理接入管3與吸收裝置I連接，為吸收裝置I提供恢復其內鹼金屬基固體吸收劑活性13的蒸氣。本實施例的系統，由於設置吸收劑再生處理接入管，可在吸收裝置與引風裝置配合清除CO2的同時，再生恢復失活的吸收劑的活性，避免了目前的清除裝置需要經常更換吸收裝置內吸收劑，存在的操作繁瑣，不便於在潛艇艙室中使用的問題。實施例ニ如圖3所示，本實施例提供一種艇艙室中CO2的清除系統，與實施例一給出的清除系統結構基本相同，不同的是該系統還設置切換控制閥7，設在吸收裝置I的進氣管11上， 而吸收劑再生處理接入管3經切換控制閥7、進氣管11與吸收裝置I連接。這種結構的系統，通過切換控制閥7可以方便的切換整個系統的清除CO2或吸收劑再生的處理狀態，而不用分別控制第一、ニ控制閥4、5來切換清除CO2或吸收劑再生的處理狀態。其結構更簡單， 操作更方便。並且在上述系統的基礎上，還可以設置蒸氣供給裝置6(見圖4)，蒸氣供給裝置6 經吸收劑再生處理接入管3與吸收裝置I連接，為吸收裝置I提供恢復其內鹼金屬基固體吸收劑活性的蒸氣。實施例三如圖5所示，本實施例提供一種艇艙室中CO2的清除系統，與實施例ニ給出的清除系統結構基本相同，不同的是，該系統還包括第二吸收裝置8和第二切換控制閥9 ；其中，第二吸收裝置8上設有進氣管81和出氣管82，第二吸收裝置內設有鹼金屬基固體吸收劑83 ；第二吸收裝置8的進氣管81經第二切換式控制閥9分別與引風裝置I和吸收劑再生處理接入管3連接。上述系統的第二吸收裝置上也可以設置排廢氣管，有以下幾種方式(I)在第二吸收裝置8本體上直接設置排廢氣管，可在排廢氣管及出氣管上分別設置控制閥，這樣當通入蒸氣對第二吸收裝置內的吸收劑再生時，產生的廢氣可通過排廢氣管排出，如可通過排廢氣管將產生的廢氣回送至蒸氣供給裝置或提供蒸氣的蒸氣系統， 或排出潛艇艙室外。(2)將第二吸收裝置8的出氣管82設置為兩條支路，一條支路821作為出氣管，另一條支路84作為排廢氣管；還設置一個第二出氣切換控制閥40，將出氣管82的兩條支路通過第二出氣切換控制閥40連接。在第二出氣切換控制閥40控制下，當第二吸收裝置處於吸收或再生的不同狀態時，切換至出氣管82的不同支路導通，從而方便控制向艙室內排入清除CO2後的氣體，或向艙室外排出再生吸收劑產生的廢氣。這種結構的系統，通過兩個吸收裝置1、8經第一、二切換控制閥7、9與引風裝置2 和蒸氣供給裝置6配合，形成可交替於不同工作狀態的兩套並聯吸收裝置。一套處於吸收清除CO2時，則另一套可以再生恢復其內鹼金屬基固體吸收劑活性。下面結合具體處理過程，對本實施例的系統作進一步說明在潛艇中設置本實施例的清除系統，清除系統包括兩個吸收裝置1、8(各吸收裝置均可以採用小型固定床反應裝置)，兩個吸收裝置1、8均填充顆粒式的鹼金屬基固體吸收劑；每個吸收裝置的進氣管路均分為兩個支路，一支路接作為引風裝置的引風機送入的潛艇艙室中的富含CO2的空氣，另一支路(相當於吸收劑再生處理接入管3)接引自蒸汽系統的水蒸氣(也可以接單獨設置的蒸氣供給裝置)，通過切換控制閥7和第二切換控制閥8 的切換控制；首先向吸收裝置I中通入艙室空氣，其內的鹼金屬基固體吸收劑13通過化學反應將CO2固定在吸收劑內，反應後氣體經檢測CO2濃度達標後與新鮮的O2混合，返回艙室供人員呼吸；當吸收裝置I排出氣體CO2濃度超標，通過切換控制閥7和第二切換控制閥9 的切換控制，將艙室氣體通入第二吸收裝置8，繼續進行CO2清除；將200°C左右的水蒸氣通入吸收裝置1，與其內的吸收劑接觸換熱，使吸收劑恢復活性；吸收裝置I排出的氣體一部分返回蒸汽系統，另一部分直接排出艇外；如此交替進行，維持艙室內CO2濃度一直在很低的水平，保證人員身體健康。實施例四如圖6所示，本實施例提供一種艇艙室中CO2的清除系統，與實施例一給出的清除系統結構基本相同，不同的是，該系統還包括再生裝置10和蒸氣供給裝置6 ;其中，再生裝置10內部為放置金屬基固體吸收劑進行再生反應的容置空腔103和排出氣體的排氣口 102，再生裝置10上設有與其內空腔連通的吸收劑傳輸接口 104和蒸氣接入管101 ；再生裝置10的吸收劑傳輸接口 104經吸收劑再生處理接入管3與吸收裝置I連通；蒸氣供給裝置6，經再生裝置10的蒸氣接入管101與再生裝置10內連通。下面結合具體處理過程，對本實施例的系統作進一步說明在潛艇中設置本實施例的清除系統，其中的吸收裝置I與再生裝置10均可採用小型流化床反應裝置，吸收裝置I與再生裝置10內均填充顆粒式鹼金屬基固體吸收劑；吸收裝置I與再生裝置10之間通過吸收劑再生處理接入管3進行其內吸收劑的相互輸送，吸收裝置I引入作為引風裝置2的引風機送入的潛艇艙室中的富含CO2的空氣，再生裝置10接引自蒸汽系統的水蒸氣，向吸收裝置I中通入艙室空氣，吸收劑通過化學反應將CO2固定在吸收劑內，反應後氣體經檢測CO2濃度達標後與新鮮的O2混合，返回艙室供人員呼吸；反應後吸收劑送入再生裝置10，與通入的200°C左右的水蒸氣接觸換熱，使吸收劑恢復活性，回復活性的吸收劑重新送入吸收裝置I進行連續脫除CO2 ;再生裝置10排出的氣體一部分返回蒸汽系統，另一部分直接排出艇外；如此連續進行，維持艙室內CO2濃度一直在很低的水平，保證人員身體健康。進ー步的，在上述系統基礎上，還可在吸收劑再生處理接入管上設有吸收劑傳輸裝置10，以方便在吸收裝置與再生裝置之間傳輸吸收劑。為實現同時雙向傳輸，吸收劑再生處理接入管也可以採用其內設有雙通道的管路。進ー步的，在上述系統基礎上，還可以設置第一控制閥和第二控制閥；第一控制閥設置在所述吸收裝置的進氣管上；第二控制閥設置在所述再生裝置連接蒸氣供給裝置的蒸氣接入管。從而方便對引風裝置與蒸氣供給裝置進行控制。實施例五如圖7所示，本實施例提供一種潛艇艙室中CO2的清除方法，是ー種利用上述各實施例給出的清除系統在潛艇艙室中清除CO2的方法，該方法包括以下步驟A、將潛艇艙室內的待清除CO2的空氣引入填充有所述鹼金屬基固體吸收劑的吸收裝置內進行反應，將CO2吸附於所述鹼金屬基固體吸收劑，反應後將CO2含量達標的空氣從吸收裝置排出至所述潛艇艙室內；B、當吸收裝置內的鹼金屬基固體吸收劑失去活性後，停止向填充有所述鹼金屬基固體吸收劑的吸收裝置內引入待清除CO2的空氣，向填充有所述鹼金屬基固體吸收劑的吸收裝置內引入水蒸氣，通過水蒸氣與鹼金屬基固體吸收劑反應恢復所述活性鹼金屬基固體吸收劑的活性，停止通入水蒸氣，冷卻後待鹼金屬基固體吸收劑恢復活性後重複進行步驟 A0上述步驟A中，可先將清除CO2後CO2含量達標的空氣與外部提供的氧氣混合後， 再排出至所述潛艇艙室內。上述方法中，將潛艇艙室內的待清除CO2的空氣引入填充有所述鹼金屬基固體吸收劑的吸收裝置內進行反應包括將潛艇艙室內的待清除CO2的空氣引入填充有所述鹼金屬基固體吸收劑的吸收裝置內在室溫至60°C溫度下進行反應。上述方法中，向填充有所述鹼金屬基固體吸收劑的吸收裝置內引入水蒸氣的溫度為引入水蒸氣的溫度為100 200°C。上述方法中，鹼金屬基固體吸收劑採用以碳酸鈉或碳酸鉀為活性組分，活性炭為載體製成的鹼金屬基固體吸收劑。本發明實施例的系統及方法中，採用的鹼金屬基固體吸收劑(如鹼金屬碳酸鹽) 是可再生吸收劑，可連續不斷循環脫除艙室內CO2，克服了目前常規潛艇應用的非再生型清除劑只能單次使用的限制；吸收劑結構穩定、CO2吸收容量大、碳酸化反應速度快、吸收劑再生能耗低，解決了目前廣泛應用的MEA法裝置體積大、能耗大、MEA易分解、設備腐蝕嚴重、艙室二次汙染等問題。吸收劑進行脫碳反應的溫度範圍大，在室溫至70°C範圍內的任意溫度下都可以迅速高效的與CO2進行反應。因此，在潛艇艙室環境中的適應性很強。在高溼的海洋環境中，潛艇艙室大氣中的H2O對其他CO2清除劑會造成不利影響。 與之相反，H2O的存在卻能改善鹼金屬基吸收劑的碳酸化反應性能。因此，本發明極具應用性。利用水蒸氣接觸換熱提供吸收劑再生需要的能量，既可以節省另加熱源的成本和其他不必要能耗，水蒸氣又可以與吸收劑反應，提高其脫碳的反應活性，一舉兩得。潛艇艙室的空氣組成非常複雜。30多年來，在我國各型潛艇艙室空氣中共定性檢測出608種有機物、19種無機氣體、金屬氣溶膠內檢測出24種金屬元素。由於活性炭具有極好的吸附性能，本發明實施例的吸收劑可同時清除多種有毒有害氣體。申請人:研究得出，鹼金屬固體吸收劑在室溫至60°C之間的低溫條件下，與低濃度的CO2 (O. 5% 2% )和40(1% 4% )反應活性很高。將鹼金屬基固體吸收劑應用於潛艇艙室的CO2清除，可有效解決現有各技術存在的問題。諸如鹼金屬碳酸鹽是可再生吸收劑，可連續不斷循環脫除艙室內CO2，克服了目前常規潛艇應用的非再生型清除劑只能單次使用的限制；吸收劑結構穩定、CO2吸收容量大、碳酸化反應速度快、吸收劑再生能耗低，解決了目前廣泛應用的MEA法裝置體積大、能耗大、MEA易分解、設備腐蝕嚴重、艙室二次汙染等問題；還有效克服了固態胺清除CO2存在的動力學性能較差、再生過程能耗大、吸收劑易氧化分解失效等問題。綜上所述，本發明實施例的系統，可以實現採用碳酸鈉或碳酸鉀作為活性組分，活性炭作為載體製備成的固體吸收劑進行脫碳，CO2吸收裝置內的反應溫度為室溫至60°C之間的任意溫度，吸收劑與引自潛艇密閉艙室的富含CO2的空氣進行接觸，從而迅速清除C02。 脫碳後氣體補充新鮮的O2後，返回艙室供人員呼吸。反應後吸收劑可在再生裝置內通過水蒸氣接觸再生法使吸收劑恢復活性，循環利用。再生反應的溫度為100 200°C，再生產生的CO2和H2O混合氣體排出艇外。該方法性能穩定，不易失活，多次循環使用後仍可保持很高的脫碳反應速率和反應轉化率。採用該方法可以使潛艇艙室中CO2 —直維持在很低的濃度。以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式
，但本發明的保護範圍並不局限於此， 任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明披露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換， 都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應該以權利要求書的保護範圍為準。
權利要求
1.一種潛艇艙室中CO2的清除系統，其特徵是，包括吸收裝置、引風裝置、吸收劑再生處理接入管；其中，所述吸收裝置內設有鹼金屬基固體吸收劑，吸收裝置上設有進氣管、出氣管；所述吸收裝置的進氣管與所述引風裝置連接；所述吸收劑再生處理接入管與吸收裝置連接。
2.如權利要求I所述的系統，其特徵是，所述吸收裝置上還設有排廢氣管；或者，所述吸收裝置上的出氣管設有兩條支路，一條支路作為出氣管，另一條支路作為排廢氣管；還包括出氣切換控制閥，所述出氣管的兩條支路通過出氣切換控制閥連接。
3.如權利要求I 2任一項所述的系統，其特徵是，所述吸收劑再生處理接入管設置在所述吸收裝置本體上，與吸收裝置內部連通；還包括第一控制閥和第二控制閥，第一控制閥設置在所述進氣管上，第二控制閥設置在所述吸收劑再生處理接入管上。
4.如權利要求I 2任一項所述的系統，其特徵是，還包括切換控制閥，設置在進氣管上；所述吸收劑再生處理接入管經所述切換控制閥、進氣管與所述吸收裝置連接。
5.如權利要求4所述的系統，其特徵是，還包括蒸氣供給裝置，經所述吸收劑再生處理接入管與所述吸收裝置連接。
6.如權利要求5所述的系統，其特徵是，還包括第二吸收裝置和第二切換控制閥；其中，所述第二吸收裝置上設有進氣管和出氣管，第二吸收裝置內設有鹼金屬基固體吸收劑；所述第二吸收裝置的進氣管經所述第二切換式控制閥分別與所述引風裝置和所述吸收劑再生處理接入管連接。
7.如權利要求6所述的系統，其特徵是，所述第二吸收裝置上還設有排廢氣管；或者，所述第二吸收裝置上的出氣管設有兩條支路，一條支路作為出氣管，另一條支路作為排廢氣管；還包括第二出氣切換控制閥，所述出氣管的兩條支路通過第二出氣切換控制閥連接。
8.如權利要求I所述的系統，其特徵是，所述吸收劑再生處理接入管設置在所述吸收裝置本體上，與吸收裝置內部連通；還包括再生裝置和蒸氣供給裝置；其中，所述再生裝置內部為放置金屬基固體吸收劑進行再生反應的容置空腔，再生裝置上設有與其內空腔連通的吸收劑傳輸接口、蒸氣接入管和排氣管；所述再生裝置的吸收劑傳輸接口經所述吸收劑再生處理接入管與所述吸收裝置連通；所述蒸氣供給裝置，經所述再生裝置的蒸氣接入管與所述再生裝置內連通。
9.如權利要求8所述的系統，其特徵是，所述吸收劑再生處理接入管上設有吸收劑傳輸裝置；或者，還包括第一控制閥和第二控制閥，其上，所述第一控制閥設置在所述吸收裝置的進氣管上；所述第二控制閥設置在所述再生裝置連接蒸氣供給裝置的蒸氣接入管。
10.一種潛艇艙室中CO2的清除方法，其特徵是，包括A、將潛艇艙室內的待清除CO2的空氣引入填充有所述鹼金屬基固體吸收劑的吸收裝置內進行反應，將CO2吸附於所述鹼金屬基固體吸收劑，反應後將CO2含量達標的空氣從吸收裝置排出至所述潛艇艙室內；B、當吸收裝置內的鹼金屬基固體吸收劑失去活性後，停止向填充有所述鹼金屬基固體吸收劑的吸收裝置內引入待清除CO2的空氣，向填充有所述鹼金屬基固體吸收劑的吸收裝置內引入水蒸氣，通過水蒸氣與鹼金屬基固體吸收劑反應恢復所述活性鹼金屬基固體吸收劑的活性，待鹼金屬基固體吸收劑恢復活性後，停止水蒸氣通入，冷卻後重複進行步驟A。
11.如權利要求10所述的方法，其特徵包括所述將潛艇艙室內的待清除CO2的空氣引入填充有所述鹼金屬基固體吸收劑的吸收裝置內在室溫至80°C溫度下進行反應；所述向填充有所述鹼金屬基固體吸收劑的吸收裝置內引入水蒸氣的溫度為100 400 0C ；所述鹼金屬基固體吸收劑採用以碳酸鈉或碳酸鉀為活性組分，活性炭為載體製成的鹼金屬基固體吸收劑。
全文摘要
本發明公開一種潛艇艙室中CO2的清除系統及方法，屬空氣處理領域。該系統包括吸收裝置、引風裝置、吸收劑再生處理接入管；其中，吸收裝置內設有鹼金屬基固體吸收劑，吸收裝置上設有進氣管、出氣管；吸收裝置的進氣管與引風裝置連接；所述吸收劑再生處理接入管與吸收裝置連接。該系統通過設有可再生鹼金屬基固體吸收劑的吸收裝置與引風裝置配合，可有效清除潛艇艙室內空氣中的CO2；且通過設置吸收劑再生處理接入管，方便連接外部的再生處理鹼金屬基固體吸收劑的裝置，可實現對失活吸收劑進行方便的再生處理，從而循環使用吸收劑，保證了清除CO2與再生吸收劑交替循環進行，在無須經常更換吸收劑的情況下，滿足清除潛艇艙室空氣中CO2的需要。
文檔編號B01D53/18GK102580476SQ201210054818
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月5日 優先權日2012年3月5日
發明者趙傳文, 陸守香, 黎昌海 申請人:中國科學技術大學