[发明专利]一种保障野外作业现场电力与二氧化碳供应的方法及装置

说明书

本发明属于气体分离技术领域，具体为一种保障野外作业现场电力与二氧化碳供应的方法及装置。本发明采用甲醇或醇水发电机提供电力；发电机发电时产生的废气为含二氧化碳、氮、氧、水分的混合气，其中二氧化碳含量为13%左右；采用二氧化碳吸附剂基于变压吸附的方法，将较低纯度的二氧化碳的混合气体提纯至高纯度的二氧化碳气体，并加压液化；所述高纯度的二氧化碳气体，其二氧化碳含量为70～90%；并在10～20℃、3～6.5MPa压力下条件下将混合气中的二氧化碳液化，将液态二氧化碳送储槽；发电机提供的电力和发电机排出的废气经分离、压缩、制冷得到液态二氧化碳，提供野外作业现场使用。本发明所用原料来源广泛，价格便宜，易于推广使用。

技术领域

本发明属于气体分离技术领域，具体涉及一种在野外（焊接）作业时保障电力与二氧化碳供应的方法及装置。

背景技术

焊接施工作业，需要有二氧化碳保护。在野外进行焊接施工作业场景，或者远离工业供应链时的焊接施工作业场景，二氧化碳(CO₂)难以即时保障，往往需要从数千公里转运，非常不便；而同时，施工过程还需要必要的电力。因此急需一种能够简单、可行、可现场保障电力和二氧化碳需求的解决方案。

发明内容

鉴于以上情况，本发明的目的在于提供一种简单、方便、可保障野外作业现场电力和二氧化碳供应的方法及装置。

本发明将现场资源甲醇、水源为原料（该原料较为容易取得），首先通过甲醇或醇水发电机提供电力，以满足野外现场施工的电力需求；而甲醇或醇水燃烧产生的含二氧化碳的混合气，则采用基于变压吸附技术的二氧化碳提纯工艺，从混合气中提取二氧化碳气体，然后加压液化成液态二氧化碳，以满足野外现场施工所需的二氧化碳需求；整个系统采用方舱/集装箱布置，作为现场保障机具。

本发明提供的保障野外作业现场电力与二氧化碳供应的方法，采用如公知技术的甲醇或醇水发电机提供电力，不排除采用柴油、汽油燃料的发电机；这些原料都较为容易取得；发电机发电时产生的废气为含二氧化碳、氮、氧、水分的混合气，其中二氧化碳含量为13%左右；采用二氧化碳吸附剂基于变压吸附的方法，将含二氧化碳的混合气体提纯至高纯度的二氧化碳气体并加压液化；所述高纯度的二氧化碳气体，其中二氧化碳含量为70～90%；并在10～20℃、3～6.5MPa压力下条件下将混合气中的二氧化碳液化，将液态二氧化碳送储槽备用。

本发明方法，在采用变压吸附方法提纯二氧化碳气体并将提纯后的产品气液化时，其不凝气体主要为氮气、氧气，将直接排向外部。

本发明的方法，所需的电力来自发电机供电，富余电力输出供现场其它施工机具使用。

基于上述方法，本发明提供的保障野外作业现场电力与二氧化碳供应的装置，参见图1所示，包括：

（1）至少一套甲醇或醇/水发电机系统，发电机系统将原料甲醇转化为电力，并排出含二氧化碳的混合气（其余为氮气、氧气，水气等），优选以甲醇为燃料，但并不排除采用柴油、汽油等燃料，只要其产生的废气含有二氧化碳；

（2）至少一套二氧化碳提纯装置，用于将含氮气、氧气、水分的底纯度二氧化碳混合气提纯至更高纯度的二氧化碳混合气体；

（3）至少一套加压/制冷液化装置，用于将二氧化碳提纯装置提取的高纯度的二氧化碳混合气体制冷、加压液化为液态二氧化碳；

（4）至少一套二氧化碳储存装置（储槽），作为二氧化碳液化储存设施，为现场施工提供缓存备用；

（5）至少一套电池组，用以为装置启动提供初始电力，以及作为电力缓存；该电池组应预先充满电力；

（6）至少一套控制以及电力管理模块，为整套系统提供控制、电力管理；

（7）必要的连接管线、布线电缆。

本发明装置集成布置安装在一个集装箱内，配套有相应的控制、检测设备，包括但不限于散热通风、减震降噪设施，形成一个完整的现场保障机具，全面满足野外现场施工所需的电力、二氧化碳需求。