一种尾气减排装置及尾气减排方法 【技术领域】
本发明涉及生物环保工程领域，尤其涉及一种尾气减排装置及尾气减排方法。
背景技术
汽车尾气主要污染物包括一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物和二氧化碳。现有的治理汽车尾气主要有以下几种途径：
1)提高燃油品质，提高燃油辛烷值以增加抗爆能力等。
2)改善燃烧过程，采用机内净化技术，防止有害排放物的产生。
3)机外后处理技术，如三元催化技术、非平衡等离子体处理技术、纳米技术等高新技术等。
4)提高发动机技术。
5)采用清洁能源，如电能、液化石油气、压缩天然气、氢气和醇类等。
以上方法和措施能够有效地控制尾气中CO、NOx等污染物的排放，但是对于尾气中CO2这一排放物却没有相应地限制和控制作用。
为了进一步吸收对汽车尾气中的CO2，现有的一种方案是利用Na2O2来吸收尾气转化过程中的CO2。即在汽车排气尾管中加置一个CO2吸收器，方案的基本原理采用化学式表示为：2Na2O2+2CO2＝2Na2CO3+O2。此种方案无需任何附加任何催化处理，常温下即可进行，但存在以下不足点：1)Na2O2容易与H2O以及与空气中的CO2发生反应，从一定程度上不必要地消耗了吸收器中的部分Na2O2的剂量，降低了CO2的吸收效率，并且Na2O2与H2O反应生成的NaOH具有腐蚀性；2)汽油机尾气温度较高为700℃～1000℃，而Na2O2的熔点约为675℃，且当其在熔融状态时几乎不分解，因此对于汽油机来说排气温度过高是导致吸收器部分失效的一个原因(即热失活)；3)由于Na2O2试剂是一次性装入吸收器内，且作为反应的主体一直处于消耗之中，同时产生一定量的副产品Na2CO3滞留在吸收器内，因此CO2吸收器更换周期可能会比较短。
【发明内容】
本发明实施例提供了一种新的尾气减排装置及尾气减排方法。
本发明实施例提供的一种尾气减排装置，包括压缩装置和藻类光反应吸收装置；
所述压缩装置，一端与三元催化转换器连接，另一端与所述藻类光反应吸收装置连接，用于接收并压缩经三元催化转换器催化反应后的尾气，以及将压缩后的尾气均匀通入所述藻类光反应吸收装置中；
所述藻类光反应吸收装置，用于利用微藻的光合反应，吸收压缩装置输出的尾气中的二氧化碳。
所述压缩装置通过第一排气管与三元催化转换器的出口相连；
在第一排气管上靠近所述压缩装置的一端安装有第一阀门，所述第一阀门用于控制所述三元催化转化器输出的尾气的流量大小。
所述压缩装置包括压缩机和压缩存储罐。
所述第一阀门和所述压缩装置之间设置有气体压力检测装置，用于检测所述压缩存储罐中的气压值，当达到设定的最高气压值时，控制所述第一阀门关闭，当达到设定的最低气压值时，控制第一阀门打开。
所述第一排气管靠近三元催化转换器的一端设置有温度转换装置，所述温度转换装置用于降低尾气的温度至微藻适应生长的温度。
所述温度转换装置，还用于将温差转换成电能，并将转换的电能提供给机动车的内部电路。
所述温度转换装置，还用于当藻类光反应吸收装置的温度低于设定的温度时，将尾气产生的热能传递给所述藻类光反应吸收装置。
所述压缩装置和所述藻类光反应吸收装置之间通过第二排气管相连，所述第二排气管上安装有第二阀门，所述第二阀门用于控制通入所述藻类光反应吸收装置的尾气的流量大小。
所述藻类光反应吸收装置中装有能够吸收二氧化碳气体的藻液，且固定于机动车的车顶。
本发明实施例还提供了一种尾气减排装置，包括与废气排气管相连的三元催化转换器，另外还包括：压缩装置和藻类光反应吸收装置；
所述压缩装置，一端与三元催化转换器连接，另一端与所述藻类光反应吸收装置连接，用于接收并压缩经三元催化转换器催化反应后的尾气，以及将压缩后的尾气均匀通入所述藻类光反应吸收装置中；
所述藻类光反应吸收装置，用于利用微藻的光合反应，吸收压缩装置输出的尾气中的二氧化碳。
本发明实施例提供的一种尾气减排方法，包括：
压缩装置接收经三元催化转换器催化反应后的尾气；
所述压缩装置压缩接收的所述尾气，并将压缩后的尾气均匀地通入藻类光反应吸收装置；
藻类光反应吸收装置利用微藻的光合反应，吸收压缩装置输出的尾气中的二氧化碳。
压缩装置接收尾气之前，还包括：
温度转换装置降低尾气的温度至微藻适应生长的温度，并将降温之后的尾气通入至所述压缩装置。
温度转换装置降低尾气的温度至微藻适应生长的温度，还包括：所述温度转换装置将温差转换成电力能源，并将转换的电力能源提供给机动车的内部电路。
所述压缩装置压缩接收的所述尾气，包括：
所述压缩装置中的压缩机对尾气进行压缩，并通入所述压缩装置中的存储罐进行存储。
所述压缩装置压缩接收的所述尾气，还包括：
检测所述压缩存储罐中的气压值，当达到设定地最高气压值时，停止向所述压缩存储罐通入尾气；
当达到设定的最低气压值时，开始向所述压缩存储罐通入尾气。
当藻类光反应吸收装置的温度低于设定的温度时，还包括：所述温度转换装置将尾气产生的热能传递给所述藻类光反应吸收装置。
本发明实施例的有益效果包括：
本发明实施例提供的尾气减排装置及尾气减排装置，包括压缩装置和藻类光反应吸收装置，压缩装置用于接收并压缩经三元催化转换器催化反应后的尾气，以及将压缩后的尾气通入藻类光反应吸收装置中，藻类光反应吸收装置，用于利用微藻的光合反应，吸收从压缩装置输出的尾气中的二氧化碳，采用本发明实施例提供的尾气减排装置，不仅能够有效地去除尾气中的一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化合物等污染物，还能够利用微藻自身的光合反应有效地吸收二氧化碳，同时产生氧气，与现有技术相比，不仅更为绿色环保，而且，反应过程不会产生具有腐蚀性的化学物质，可以应用于所有排放二氧化碳的机动车，适用范围广泛。在目前全球日趋变暖的情况下，能够有效地减少二氧化碳的排放，因此，具有良好的环保效益和经济效益。
【附图说明】
图1为本发明实施例提供的尾气减排装置1的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的尾气减排装置2的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的尾气减排装置2的实际安装示意图；
图4为本发明实施例提供的尾气减排装置4的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的尾气减排方法的具体流程图。
【具体实施方式】
下面结合附图，用具体实施例对本发明提供的一种尾气减排装置及尾气减排方法进行详细的说明。
本发明实施例提供了一种尾气减排装置，如图1所示，该尾气减排装置1与现有机动车减排常用的三元催化转化器的输出端连接。
如图1所示，本发明实施例提供的尾气减排装置，包括：压缩装置101和藻类光反应吸收装置102。其中：
压缩装置101的一端与机动车中的三元催化转换器相连接，另一端与藻类光反应吸收装置102相连接。压缩装置的作用是用于接收并压缩经三元催化转换器进行催化反应后的尾气，并将压缩后的尾气均匀地通入到藻类光反应吸收装置102中；
藻类光反应吸收装置102，用于利用微藻的光合反应，吸收从压缩装置102输出的尾气中的二氧化碳。
现有机动车中采用的三元催化转化器为目前常用的控制机动车尾气中污染物排放的装置，当机动车发动机工作时，尾气经排气管进入三元催化转化器，在三元催化转化器的催化作用下，尾气中的氮氧化合物与CO、H2等还原性气体分解成N2和O2，而碳氢化合物、CO在催化作用下生成CO2和H2O；三元催化转换器可以将尾气气体中的90％的碳氢化合物和CO，以及70％氮氧化合物净化生成N2、O2、CO2和H2O。在经三元催化转化器101催化转化后的尾气主要成分为二氧化碳CO2。
现有的三元催化转换器一般与机动车尾气排气管连接。
本发明实施例提供的尾气减排装置可以进一步吸收经三元催化转化器催化转化反应后的尾气中的二氧化碳。
下面以一个具体的实例来说明本发明实施例提供的尾气减排装置的具体结构以及工作原理。
如图2所示，该尾气减排装置2中，压缩装置206通过第一排气管202与三元催化转换器相连；
在第一排气管201靠近三元催化转换器的位置，安装有温度转换装置202，温度转换装置202用于降低尾气的温度至微藻适应生长的温度。
机动车的尾气经三元催化转换器催化反应后通常温度较高，为500℃～600℃，而微藻生长适宜的温度为25℃，温度转换装置202可以降低经三元催化转化器催化反应后的尾气的温度，同时如果温度转换装置202采用现有的金属电镀装置，可以实现将温度差转换成电力能源，并将产生的电力能源提供给机动车的内部电路，具体实施时，可以通过将温差产生的电力能源输入给机动车中的电动机，使用电动机驱动机动车，可以实现节油10％。
另外，温度转换装置202还可以在藻类光反应吸收装置208的温度低于设定的温度时，将尾气产生的热能提供给藻类光反应吸收装置208。例如在寒冷的冬季，当室外温度较低，不能满足微藻生长所需的温度时，温度转换装置202还可以为藻类光反应吸收装置208提供热能，以满足藻类光反应吸收装置208中微藻生长的需要。
如图2所示，在第一排气管201上靠近压缩装置205的一端还安装有第一阀门203，第一阀门203用于控制三元催化转化输出的尾气的流量。
由于机动车例如汽车所承载的安全气压最大限值为200atm，而一台汽车每小时排放气体的总量大约为150立方米，如果在汽车连续行驶的情况下，鉴于汽车的承重能力，可以通过第一阀门203控制，将经三元催化转换器催化反应后的1/10的尾气缓缓通入压缩装置中。
压缩装置205中包含压缩机2051和压缩存储罐2052。其中，压缩机2051用于将接收的尾气进行压缩，压缩存储罐2052用于存储压缩后的尾气。
为了控制压缩存储罐2052中的气体压力在机动车所承载的安全气压限制范围内，在第一阀门203和压缩装置205之间安装有气体压力检测装置204，气体压力检测装置204用于检测压缩装置中压缩存储罐2052中的气压值，当压缩存储罐2052达到设定的最高气压值(例如200atm)时，控制第一阀门203关闭，停止向压缩装置205中通入尾气。当压缩存储罐2052中的气压达到设定的最低气压值时，控制第一阀门203打开，开始向压缩装置205中通入尾气。
压缩装置205通过第二排气管206与藻类光反应吸收装置208相连。第二排气管206上，安装有第二阀门207；第二阀门207用于控制第二排气管即压缩装置到藻类光反应吸收装置中尾气的流量。
本发明实施例提供的尾气减排装置中，第一阀门203、气体压力检测装置204以及第二阀门207，通过分别控制第一排气管201中的尾气的流量、压缩存储罐2052中的气压值，以及第二排气管206中的尾气的流量，既保证了尾气减排装置中尾气的气压在机动车可以承载的安全气压范围内，又使得经三元催化转换器催化反应后的气体可以均匀且连续地通入到藻类光反应吸收装置208中，即使在机动车短时关闭发动机的情况下，依然会有均匀的连续的尾气通入到藻类光反应吸收装置中，使得藻类光反应吸收装置中的微藻能够充分吸收尾气经三元催化反应后产生的二氧化碳，提高了尾气中二氧化碳的吸收效率。
藻类光反应吸收装置208中装有藻液，其容量为50L，藻液中的藻类可以选取小球藻类生长速度较快，耐受能力较强的藻种，以便更有效地吸收尾气经三元催化反应后产生的二氧化碳气体。以1立方米藻液为例，其二氧化碳气体的吸收能力可以达到12吨/年。
为了保证充足的光照以及气体交换，通常可以将藻类光反应吸收装置208固定安装在车顶的位置，如图3所示的安装示意图，尾气从车体的后端的排气管输入尾气减排装置，进行减排处理后，排放到大气中。
光反应吸收装置208中的藻类可以定期回收，充入新的藻液，以便重复使用。
可以容易地想见，如果机动车中未安装有三元催化转换器，为了实现机动车尾气减排，本发明实施例还提供了一种尾气减排装置4，该装置中除了压缩装置和藻类光反应吸收装置之外，还包括三元催化反应器。
尾气减排装置4具体的结构示意图如图4所示，包括三元催化转换器401、第一排气管402、温度转换装置403、第一阀门404、气体压力检测装置405、压缩装置406、第二排气管407、第二阀门408和藻类光反应吸收装置409，该尾气减排装置3的各部分与本发明实施例提供的尾气减排装置2中的各部分功能相同，三元催化转换装置401的功能也有现有技术中三元催化转换装置的功能相同，在此不再赘述。
另外，本发明实施例提供的尾气减排装置，各部件可以拆装，可以方便安装在不同类型不同结构的机动车上，适用于已安装或未安装三元催化转换装置的机动车，应用范围较广泛。
根据本发明实施例提供的尾气减排装置，本发明实施例还提供了一种尾气减排方法，如图5所示，包括以下步骤：
步骤S501、压缩装置接收经三元催化转换器催化反应后的尾气；
步骤S502、压缩装置压缩并存储接收的尾气，并将存储的尾气均匀地通入藻类光反应吸收装置；
步骤S503、藻类光反应吸收装置利用微藻的光合反应，吸收压缩装置输出的尾气中的二氧化碳。
在上述步骤S501之前，还包括温度转换装置降低尾气的温度至微藻适应生长的温度的步骤。
在温度转换装置降低尾气的温度至微藻适应生长的温度的同时，温度转换装置还将温差转换成电力能源，并将转换的电力能源提供给机动车的内部电路。
上述步骤S502中的压缩装置压缩并存储接收的尾气，具体包括：压缩装置中的压缩机对尾气进行压缩，并通入压缩装置中的存储罐进行存储。
在压缩装置中的压缩机对尾气进行压缩，并通入压缩装置中的存储罐进行存储的同时，还包括下述步骤：检测压缩存储罐中的气压值，当达到设定的最高气压值时，停止向存储罐通入尾气；
当压缩存储罐中的气压值达到设定的最低气压值时，开始向存储罐通入尾气。
本发明实施例提供的尾气减排方法中，当藻类光反应吸收装置的温度低于设定的温度时，还执行下述步骤：温度转换装置将尾气产生的热能传递给所述藻类光反应吸收装置。
本发明实施例提供的尾气减排装置及尾气减排装置，包括压缩装置和藻类光反应吸收装置，压缩装置用于压缩并存储经三元催化转换器催化反应后的尾气，以及将存储的尾气通入藻类光反应吸收装置中；藻类光反应吸收装置，用于利用微藻的光合反应，吸收从压缩装置输出的尾气中的二氧化碳，采用本发明实施例提供的尾气减排装置，不仅能够有效地去除尾气中的一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化合物等污染物，还能够利用微藻自身的光合反应有效地吸收二氧化碳，同时产生氧气，与现有技术相比，不仅更为绿色环保，而且，反应过程不会产生具有腐蚀性的化学物质，适用于所有排放二氧化碳的机动车，应用范围广泛。在目前全球日趋变暖的情况下，能够有效地减少二氧化碳的排放，因此，具有良好的环保效益和经济效益。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。