气体封存方法、空心材料及气体封存方法的应用

专利类型 发明公开 法律事件 公开; 实质审查;
专利有效性 实质审查 当前状态 实质审查
申请号 CN202211052863.4 申请日 2022-08-31
公开(公告)号 CN117662981A 公开(公告)日 2024-03-08
申请人 胡海东; 申请人类型 其他
发明人 胡海东; 第一发明人 胡海东
权利人 胡海东 权利人类型 其他
当前权利人 胡海东 当前权利人类型 其他
省份 当前专利权人所在省份:湖北省 城市 当前专利权人所在城市:湖北省武汉市
具体地址 当前专利权人所在详细地址:湖北省武汉市江岸区解放大道2731号3单元6楼1号 邮编 当前专利权人邮编:430000
主IPC国际分类 F17C11/00 所有IPC国际分类 F17C11/00C04B28/04C04B28/06C04B38/10C04B40/00
专利引用数量 0 专利被引用数量 0
专利权利要求数量 12 专利文献类型 A
专利代理机构 苏州华博知识产权代理有限公司 专利代理人 黄丽莉;
摘要 本 发明 公开气体 封存 方法、空心材料及气体封存方法的应用,气体封存方法包括以下步骤:S1:在压 力 存在的条件下,使气体和材料的液态前体混合形成气液混合物;S2:逐步增加材料的液态前体 粘度 ;S3:逐步减少施加在气液混合物上的压力,使混合于气液混合物中的气体膨胀形成气泡;S4:使材料的液态前体逐步 固化 和/或硬化,形成空心材料,气体封存在空心材料内。本发明能够大量地处理未经 净化 的工业产生的废气,为化石 能源 燃烧的零排放开辟了新的路径。同时,本发明能够制造高闭孔率,孔径细小、 质量 好、强度高的空心材料。
权利要求

1.气体封存方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:在压存在的条件下,使气体和材料的液态前体混合形成气液混合物;
S2:逐步增加材料的液态前体粘度
S3:逐步减少施加在气液混合物上的压力,使混合于气液混合物中的气体膨胀形成气泡;
S4:使材料的液态前体逐步固化和/或硬化,形成空心材料,气体封存在空心材料内。
2.根据权利要求1所述的气体封存方法,其特征在于,S1中,采用以下一种或多种方法形成气液混合物;
将气体加压压缩后,通入材料的液态前体中;
将气体与材料的液态前体混合,再对气液混合物施加压力;
在压力存在的条件下,将气体通入材料的液态前体中混合。
3.根据权利要求1所述的气体封存方法,其特征在于,控制S3中的减压幅度和/或减压速度与S2中材料的液态前体粘度增加的速度匹配,以保证液态前体的气泡壁强度大于气泡内气压对气泡壁产生的膨胀应力
4.根据权利要求1所述的气体封存方法,其特征在于,S2中,采用控制温度和/或在材料中加入固化剂、催化剂、促进剂、增稠剂、乳化剂中的一种或多种的组合控制材料的液态前体粘度和气泡壁强度。
5.根据权利要求1所述的气体封存方法,其特征在于,S4中,在减压条件下,材料的液态前体逐步固化和/或硬化,形成空心材料,气体封存在空心材料内。
6.根据权利要求1‑5任一项所述的气体封存方法,其特征在于,所述气体封存方法还包括以下步骤:
向材料的液态前体中加入增强材料和/或填充材料。
7.空心材料,其特征在于,利用如权利要求1‑6任一项所述的气体封存方法制备。
8.气体封存方法的应用,其特征在于,利用如权利要求1‑6任一项所述的气体封存方法对废气进行吸收和封存。
9.根据权利要求8所述的应用,其特征在于,将废气预处理后,再进行气体封存。
10.根据权利要求8所述的应用,其特征在于,废气为燃产生的烟道气,材料为无机胶凝材料或者聚合物材料。
11.根据权利要求8所述的应用,其特征在于,废气为燃油发动机产生的烟道气或者尾气。
12.根据权利要求8‑11任一项所述的应用,其特征在于,将废气压缩存储后,运输到指定位置,制备成空心材料,对废气进行封存。

说明书全文

气体封存方法、空心材料及气体封存方法的应用

技术领域

[0001] 本发明具体涉及气体封存方法、空心材料及气体封存方法的应用。

背景技术

[0002] 生产或者生活中产生的废气,尤其是燃或燃油燃烧产生大量的废气、废渣造成严重的大气污染,同时处理废气还产生大量的、废渣,所以,如何经济有效地处理废气尤其是燃煤、燃油废气是个大的难题,当前已有人提出将燃煤烟道气脱硫后的烟道气通入
混凝土浆液中,可以迅速与酸化混凝土浆液产生石化反应,但是,这种方法仍有不足:
[0003] 1)仍然需要脱硫;
[0004] 2)吸收的烟道气很少,无法解决燃煤燃油废气排放的问题;
[0005] 3)发泡混凝土的闭孔率不高,大量并孔导致的贯穿气泡无法将废气固化在混凝土中,也破坏了混凝土的强度。

发明内容

[0006] 为了解决上述技术问题,本发明提出了气体封存方法、空心材料及气体封存方法的应用。
[0007] 为了达到上述目的,本发明的技术方案如下:
[0008] 一方面,本发明公开一种气体封存方法,包括以下步骤:
[0009] S1:在压存在的条件下,使气体和材料的液态前体混合形成气液混合物;
[0010] S2:逐步增加材料的液态前体粘度
[0011] S3:逐步减少施加在气液混合物上的压力,使混合于气液混合物中的气体膨胀形成气泡;
[0012] S4:使材料的液态前体逐步固化和/或硬化,形成空心材料,气体封存在空心材料内。
[0013] 在上述技术方案的基础上,还可做如下改进:
[0014] 作为优选的方案,S1中,采用以下一种或多种方法形成气液混合物;
[0015] 将气体加压压缩后,通入材料的液态前体中;
[0016] 将气体与材料的液态前体混合,再对气液混合物施加压力;
[0017] 在压力存在的条件下,将气体通入材料的液态前体中混合。
[0018] 作为优选的方案,控制S3中的减压幅度和/或减压速度与S2中材料的液态前体粘度增加的速度匹配,以保证液态前体的气泡壁强度大于气泡内气压对气泡壁产生的膨胀应
力。
[0019] 作为优选的方案,S2中,采用控制温度和/或在材料中加入固化剂、催化剂、促进剂、增稠剂、乳化剂中的一种或多种的组合控制材料的液态前体粘度和气泡壁强度。
[0020] 作为优选的方案,S4中,在减压条件下,材料的液态前体逐步固化和/或硬化,形成空心材料,气体封存在空心材料内。
[0021] 作为优选的方案,气体封存方法还包括以下步骤:
[0022] 向材料的液态前体中加入增强材料和/或填充材料。
[0023] 另一方面,本发明还公开一种空心材料,利用上述任一种气体封存方法制备。
[0024] 此外,本发明还公开一种气体封存方法的应用,利用上述任一种气体封存方法对废气进行吸收和封存。
[0025] 作为优选的方案,将废气预处理后,再进行气体封存。
[0026] 作为优选的方案,废气为燃煤产生的烟道气,材料为无机胶凝材料或者聚合物材料。
[0027] 作为优选的方案,废气为燃油发动机产生的烟道气或者尾气。
[0028] 作为优选的方案,将废气压缩存储后,运输到指定位置,制备成空心材料,对废气进行封存。
[0029] 本发明气体封存方法、空心材料及气体封存方法的应用具有以下有益效果:
[0030] 第一,能够大量地处理未经净化的工业产生的废气,为化石能源燃烧的零排放开辟了新的路径。
[0031] 第二,制造高闭孔率,孔径细小、质量好、强度高的空心材料。附图说明
[0032] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0033] 图1为本发明实施例提供的气体封存方法的流程图
[0034] 图2为本发明实施例提供的静态混合器的结构示意图。
[0035] 图3为本发明实施例提供的气体封存方法的应用图之一。
[0036] 图4为本发明实施例提供的气体封存方法的应用图之二。
[0037] 图5为本发明实施例提供的气体封存方法的应用图之三。
[0038] 图6为本发明实施例提供的气体封存方法的应用图之四。
[0039] 其中:11‑燃煤锅炉,12‑烟道气,13‑高压混合室,14‑静态混合器,15‑一级减压室,16‑次级减压室,17‑搅拌装置;
[0040] 21‑燃煤锅炉,22‑烟道气,221‑煤灰,222‑气体,23‑高压混合室,24‑静态混合器,25‑一级减压室,26‑次级减压室,27‑搅拌装置,28‑煤灰或煤渣熔体;
[0041] 3‑静态混合器,31‑混合器管壳,32‑混合单元叶片
[0042] 41‑材料,42‑气体,43‑高压混合室,44‑减压通道,45‑空心材料;
[0043] 51‑聚苯乙烯熔体,52‑尾气,53‑螺杆,54‑混合室,55‑膨胀段,56‑滚动模具,57‑发泡聚苯乙烯板材。

具体实施方式

[0044] 下面结合附图详细说明本发明的优选实施方式。
[0045] 下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例,都属于本发明保护的范围。
[0046] 使用序数词“第一”、“第二”、“第三”等等来描述普通对象仅仅表示涉及类似对象的不同实例,并且并不意图暗示这样被描述的对象必须具有时间上、空间上、排序方面或者以任意其它方式的给定顺序。
[0047] 另外,“包括”元件的表述是“开放式”表述,该“开放式”表述仅仅是指存在对应的部件或步骤,不应当解释为排除附加的部件或步骤。
[0048] 为了达到本发明的目的,气体封存方法、空心材料及气体封存方法的应用的其中一些实施例中,如图1所示,气体封存方法包括以下步骤:
[0049] S1:在压力存在的条件下,使气体和材料的液态前体混合形成气液混合物;
[0050] S2:逐步增加材料的液态前体粘度;
[0051] S3:逐步减少施加在气液混合物上的压力,使混合于气液混合物中的气体膨胀形成气泡;
[0052] S4:使材料的液态前体逐步固化和/或硬化,形成空心材料,气体封存在空心材料内。
[0053] 其中,在一些具体实施例种,S1中,施加的压力大于0.2MPa;
[0054] 优选地,施加的压力大于1MPa;
[0055] 更优选地,施加的压力大于2MPa;
[0056] 更优选地,施加的压力大于5MPa。
[0057] 压力越大,最后获取的空心材料气泡越细密,气泡壁越均匀,闭孔率越高,封存的气体越多,材料性能越好。
[0058] S2~S4中,方法包括但不限于使材料的液态前体逐步反应固化或逐步冷却硬化。
[0059] 使材料的液态前体固化的方式包括但不限于对材料的液态前体进行加热,加热方法包括但不限于热传导或辐射加热、微波加热、UV加热、电磁振荡加热、声波加热中的一种或多种的组合。
[0060] 使材料的液态前体硬化的方法包括但不限于对材料的液态前体进行冷却,冷却方法包括但不限于冷、液体介质冷却、热交换器传导冷却和自然冷却。
[0061] 值得注意的是,上述步骤S1‑S4可以连续进行,或者,间断进行。
[0062] 进一步,上述步骤S1‑S4可以在同一个空间内进行,或者,分别在不同的空间内进行,或者,部分步骤在一个空间内进行,部分步骤在另一个空间内进行。
[0063] 进一步,上述步骤S1‑S4可以依次进行,或者,同时进行。
[0064] 为了进一步地优化本发明的实施效果,在另外一些实施方式中,其余特征技术相同,不同之处在于,S1中,采用以下一种或多种方法形成气液混合物;
[0065] 将气体加压压缩后,通入材料的液态前体中;
[0066] 将气体与材料的液态前体混合,再对气液混合物施加压力;
[0067] 在压力存在的条件下,将气体通入材料的液态前体中混合。
[0068] 值得注意的是,上述混合方法包括但不限于机械搅拌、静态混合器分散、行星分散机分散、射流混合或者上述方法的组合。静态混合器3如图2所示,静态混合器3的混合器管壳31内设有混合单元叶片32,混合单元叶片32可以静止,也可以旋转辅助混合。
[0069] 为了进一步地优化本发明的实施效果,在另外一些实施方式中,其余特征技术相同,不同之处在于,控制S3中的减压幅度和/或减压速度与S2中材料的液态前体粘度增加的速度匹配,以保证液态前体内内气泡壁的强度大于气泡中气体内压对对气泡产生的膨胀应
力。
[0070] 采用上述匹配后,可以使气体对气泡壁的膨胀张力不大于气泡壁的表面张力,以免气体膨胀速度过快而造成气泡孔壁破裂而形成并泡或破泡而降低材料的性能或者降低
材料对气体的封闭性。
[0071] 为了进一步地优化本发明的实施效果,在另外一些实施方式中,其余特征技术相同,不同之处在于,S3中,在减压的同时对材料进行降温,以减少气体对孔壁的膨胀张力和加速孔壁的硬化并提高气泡壁的强度。
[0072] 为了进一步地优化本发明的实施效果,在另外一些实施方式中,其余特征技术相同,不同之处在于,S2中,采用控制温度和/或在材料中加入固化剂、催化剂、促进剂、增稠剂、乳化剂中的一种或多种的组合有控制地增加材料的液态前体粘度及气泡壁的强度。
[0073] 为了进一步地优化本发明的实施效果,在另外一些实施方式中,其余特征技术相同,不同之处在于,S4中,在减压条件下,材料的液态前体逐步固化和/或硬化,形成空心材料,气体封存在空心材料内,采用这种方法可以有控制地降低空心材料的密度
[0074] 其中,优选地,使减压速度与材料的液态前体固化或者硬化速度相匹配,使气体对孔壁的膨胀张力不超过孔壁的抗张强度。
[0075] 在材料的液态前体逐步固化或者硬化的过程中,采用控制减压的方式,可以有效避免在此过程中由于气体膨胀使孔壁破裂而导致有害的并泡从而损伤空心材料性能。
[0076] 为了进一步地优化本发明的实施效果,在另外一些实施方式中,其余特征技术相同,不同之处在于,气体封存方法还包括以下步骤:
[0077] 向材料的液态前体中加入增强材料和/或填充材料。
[0078] 上述增强材料和/或填充材料的形态包括但不限于丝、束、带、片状、颗粒状、网格状或蜂窝状中的一种或多种的组合。
[0079] 在材料的液态前体中加入增强材料和/或填充材料,可以增加空心材料的强度或者功能。
[0080] 此外,本发明实施例还公开一种空心材料,利用上述任一实施例公开的气体封存方法制备。
[0081] 现有的空心材料采用的方法主要有两种,一种是物理发泡方法,另外一种是化学发泡方法,前者通过将空气或者低沸点液体与材料的液态前体混合,形成发泡中心,在常温或者升温条件下,小气泡合并成大气泡或者低沸点液体汽化成为气泡,在材料的液态前体
硬化后形成空心材料,如果气泡的泡壁在材料硬化前没有破,那么气体仍然存在与空心材
料中,否则气体就突破破壁释放于空气中;后者通过反应性的材料液化前体混合物之间的
相互反应产生如水汽、二化碳等气体,在反应性的过程中液化前体的粘度不断上升直至
材料固化,在此过程中,材料也在发热致使气体膨胀气泡长大,气泡壁变薄,如果在此过程中,气泡的泡壁在材料固化前没有破,那么气体仍然存在与空心材料中,否则气体就突破孔壁释放于空气中;因此,能否使气体封存于空心材料中取决于材料的闭孔率,同时气孔越
小、分布越均匀,则空心材料在相同密度下的力学性能和其他大多数物理性能就越好。
[0082] 可以看到,这两种方法存在两个问题:
[0083] 1.很难控制气体和材料的液态前体的混合均匀度,这造成空心材料普遍的性能不平均,通常中心气孔大,越到表面气孔越小;
[0084] 2.很难控制闭孔率,尤其是采用物理方法发泡的无机胶凝材料,由于其水化反应慢,硬化速度慢,闭孔率极低,造成压缩强度低,保温性能差,易粉化。
[0085] 本发明采用加压的条件下和控制减压的条件下,实现对空心材料的制备,制备的空心材料可以对废气进行高效封存,增加废气封存量并且提高闭孔率,尤其在利用无机胶
凝材料封存燃煤锅炉废气方面,其优势显著,并且制得的空心材料孔径均匀,性能得到提
高。
[0086] 本发明气体封存方法可以应用在所有的气体封存处理上,尤其是利用气体封存方法对工业生产的废气进行吸收和封存。
[0087] 进一步,在一些实施例中,将工业生产的废气预处理后,再进行气体封存。预处理包括但不限于:将废气中的气体过滤,如:将燃煤锅炉中的烟气中的煤灰和气体分离。
[0088] 下面介绍几个具体的气体封存方法的具体应用实施例。
[0089] 实施例一,如图3所示,工业产生的废气为燃煤锅炉11产生的烟道气12,材料为无机胶凝材料或者聚合物材料。
[0090] 其中,燃煤产生的烟道气12可以为未经过净化的烟道气。
[0091] 将燃煤产生的烟道气降温至低于100℃条件下与材料的液态前体进行混合,具体地,将燃煤产生的烟道气经过热交换冷却后从高压混合室13下方鼓入,与高压混合室13内
的无机胶凝材料的浆液进行混合,混合的方法包括但不限于机械搅拌、射流混合和使气液
混合物通过静态混合器混合中的一种或多种的结合,可以采用搅拌装置17进行搅拌。
[0092] 如图4所示,优选地,采用射流混合或射流混合结合静态混合器混合,高压材料41流体和气体42喷射入高压混合室43产生高速剪切而混合均匀,这样的混合方式,可以使用
小体积的高压混合室43和静态混合器3,无机械转动装置,密封容易,混合效率高,设备简单,控制准确。进一步,对于凝胶速度快的材料,可以在混合设备的输出端接上连续的减压通道44,使气液混合物在连续的减压通道44内前进速度、凝胶速度、发泡速度相匹配,边减压边凝胶边发泡,从而使连续地封装气体制造空心材料45成为可能;优选地,连续的减压通道为具有连续放大斜度的通道,通过斜度控制通道内的压力、气液混合物的膨胀速度。这种连续工艺对封存燃煤发电、燃煤制水泥、燃煤冶炼金属和炼油等重度废气排放场景的废气
连续封存具有重大意义,既可以实现高效低成本地封存废气,又可以生产高质量高价值的
空心材料。
[0093] 高压混合室13压力大于0.2MPa,优选地,大于1MPa,更优选地,大于5Mpa,压力越大,处理废气量就越大。
[0094] 经高压混合室13混合的气液混合物经过静态混合器14进一步混合均匀,再进入一级减压室15碳化和水化增稠,一级减压室15内压力较混合室压力小0.1~4MPa,以在气液混
合物内形成细小气泡,待气液混合物稠度达到要求后,进入次级减压室16,根据次级减压室
16内浆体粘度增加速度逐步减少次级减压室16内的压力和温度至常温常压,在此过程中无
机胶凝材料浆体膨胀并逐步固化成为发泡混凝土。
[0095] 进一步,在一些实施例中,在进入高压混合室前,混合前烟道气经过换热器降温,置换出一部分的热量,既可以使烟道气达到无机胶凝材料固化快速水化反应所需要的温度,又可以使烟道气产出热量满足无机胶凝材料固化工艺或者发电的需要。
[0096] 可选地,将烟道气冷却、高压压缩并且液化,在按前述方法在压力下使液化的气体与无机胶凝材料浆体混合、减压发泡、凝胶固化成为发泡混凝土,这样可以灵活地储存或运输废气,也可以封存尽可能多的废气。
[0097] 值得注意的是,上述无机胶凝材料包括但不限于电厂高炉烧制的水泥、利用水泥溶液脱硫的产物、淤泥、赤泥等材料中的一种或多种制成的水泥混凝土浆液,以最大限度减少废弃物和烟道气污染,同时,烟道气中的煤灰被完全产掺混入无机胶凝材料水溶液中参
与胶凝反应;烟道气中的气体短时间内溶解入无机胶凝材料浆液中和封存于后续形成的空
心材料的气孔中,烟道气中的酸性硫化物和硝化物被性的无机胶凝材料逐步中和吸收固
化,烟道气中的二氧化碳和无机胶凝材料逐步产生矿石化反应,最终实现燃煤废气的完全
吸收和固化,实现燃煤过程完全的零排放。
[0098] 无机胶凝材料可以包含燃煤锅炉煤渣或燃煤锅炉煤渣制成的水泥、燃煤高炉烟道气脱硫产物、赤泥、淤泥、磷石膏中的一种或多种。对水泥煅烧冶炼和火电厂发电,燃煤产生的高温锅炉废气含有煤灰、酸性硫化物和硝化物和大量二氧化碳,通常需要脱硫处
理,产生大量的废水、废气、废渣,采用这种方法可以免除脱硫处理步骤,使锅炉排出的烟道废气被充分吸收和固化,不但实现废物零排放,而且可以制造高质量的空心材料。
[0099] 实施例二,如图5所示,工业产生的废气为燃煤锅炉21产生的烟道气22,材料的液态前体为燃煤煤灰熔体。
[0100] 使燃煤的锅炉21中产生的高温烟道气22通过煤灰或煤渣熔体28,烟道气中的煤灰被熔体吸收熔化,从而实现烟道气22中的煤灰221和气体222的分离,再将分离后的气体222从高压混合室23的下方鼓入,气体与高温下玻璃态的煤灰或煤渣熔体混合均匀。
[0101] 优选地,高压混合室23内的压力大于0.6MPa,更优选地,大于2MPa,压力越高,可以混入的气体量越大。
[0102] 进一步,在一些实施例中,高压混合室23中采用搅拌装置27对气液混合物高速搅拌混合均匀,再经过静态混合器24进一步混合均匀再进入一级减压室25,在静态混合器24
中熔体逐步降温,粘度增加,再进入次一级减压室25,气液混合物中产生气泡,高压混合室
23、一级减压室25、次级减压室26中的中压力逐步减小,同时玻璃态的煤灰熔体粘度逐步增加,温度逐步降低,最后通过喷嘴浆含气泡的气液混合物喷入淬冷室,淬冷室具有冷却设备并且压力小于次一级混合室,在淬冷室中熔体迅速膨胀同时被冷却而硬化,从而制成空心
玻璃微珠,烟道气被包覆在空心玻璃微珠中;优选地,气体222和熔体221通过前述射流混高压混合室混合,再经过静态混合器24进一步混合均匀后减压喷入淬冷室,制成空心玻璃微
珠,由于整个混合过程没有机械搅拌装置,使高温下连续混合变得容易。
[0103] 上述淬冷室采用的淬冷方法包括但不限于风冷和冷却介质冷却。
[0104] 优选地,在淬冷室中将含上述有烟道气的煤灰或者煤渣熔体喷射于高沸点惰性液体中冷却,并对惰性液体循环冷却置换出热量,这样既实现迅速的降温又方便控制淬冷室
的压力使空心玻璃微珠的壁厚容易得到控制。
[0105] 上述方法可以利用燃煤锅炉产生的烟道气制成高附加值、高质量、具有广泛用途的空心材料。
[0106] 实施例三,其余与实施例一和二类似,区别点在于,材料为聚合物材料的液态前体。
[0107] 进一步,材料为反应性热固性聚合混合物或热塑性聚合物的熔体。将燃煤或者燃油的未被处理的锅炉烟道气或者尾气降温到聚合物液态前体的工艺温度或者降解温度之
内,然后采用前述气体封存方法对起进行封存,其优点是成型快,可以很方便地连续成型。
[0108] 实施例四,其余与实施例一至三类似,区别点在于,工业产生的废气为燃油发动机产生的烟道气或者尾气;将所述烟道气或尾气压缩储存,然后在新的位置与所述材料的液态前体制造空心材料。
[0109] 实施例五,其余与实施例一至四类似,区别点在于,将燃煤或者燃油设备产生的烟道气在大于0.6MPa的压力下储存,然后再与材料的液化前体进行混合。优选地,对废气进行保温。
[0110] 储存燃煤或者燃油设备产生的烟道气,同时,对高温废气进行保温,能够储存能量,可以经换热器将热量置换利用,既使废气降温到可以使用的温度,又充分利用了能量,减少了废热污染。
[0111] 实施例六,将燃煤或者燃油设备产生的烟道气压缩存储后,在高压下与混凝土浆体混合均匀,再通过逐步减压的管道输送到需要浇注混凝土的地方,进行浇注,实现气孔细密、闭孔率高的发泡混凝土工程使用,这样,就使利用建筑工程大规模地封存废气得以实
现。
[0112] 本发明气体封存方法、空心材料及气体封存方法的应用具有以下有益效果:
[0113] 第一,能够大量地处理未经净化的工业产生的废气,为化石能源燃烧的零排放开辟了新的路径。
[0114] 第二,制造高闭孔率,孔径细小、质量好、强度高的空心材料。空心材料包括但不限于无机发泡材料、发泡聚合材料及其复合材料和空心微珠。
[0115] 以上多种实施方式可交叉并行实现。
[0116] 以下是按照业内通行的方法制造的发泡水泥和按照实施例五所述的方法制造的发泡水泥的性能比较:
[0117] 具体实施例1:
[0118] 水泥浆配方:
[0119] 水泥:150kg;
[0120] 煤灰:45kg;
[0121] 丙烯纤维9MM:0.6kg;
[0122] 水:102kg;
[0123] 黑色增强剂:1.5kg;
[0124] 白灰色稳泡剂:1.5kg。
[0125] 步骤1:根据上述配方先将普水泥或硫水泥、粉煤灰、稳泡增强剂按比例混合,按比例加入温水(50℃)一起高速搅拌,直到搅拌均匀为止制成水泥浆,其中可以利用烟道气换热的热量加热水;
[0126] 步骤2:将电厂燃煤锅炉中洗气塔前的未净化烟道气通过热交换器冷却至50℃压缩至0.6MPa保存;
[0127] 步骤3:将射流混合器接上静态混合器然后通过单向接至减压养护箱,减压养护箱的初始压力设置为0.2MPa;
[0128] 步骤4:将热的水泥浆加压至0.8MPa和同时将烟道气加压至0.8MPa一起注入射流混合室,产生高速气液剪切混合成为气液混合物即含气泥浆,而未净化的烟道气中的粉尘
则与水泥浆混合均匀,这样既免除了烟气净化步骤,又使水泥浆混合入高活性的电厂煤灰,降低了成本,提高了性能;含气泥浆通过静态混合器进一步混合后通过单向阀进入密闭的
养护箱,含气泥浆持续向养护向内填充直至养护箱内压力达到0.2MPa停止,优选地,填充到压力达到0.4MPa,向下一个养护箱内注料;养护28天后制得封存有燃煤烟道气的发泡水泥
(a),工艺条件和性能如表;发泡水泥(a)不但能封存烟道气,还可以吸收烟道气内的煤灰、有害硫化物和氮化物以及二氧化碳,实现减排减害的目的;优选地,在步骤4中的混合室内增加搅拌装置和/或使静态混合器中的桨叶旋转,使气液得到更好地混合分散;优选地,在静态混合与养护箱之间设有具有膨胀段,优选地,膨胀段具有连续锥度,这样,含气水泥浆在膨胀段中逐步减压膨胀,然后被注入养护箱,不至于减压速度过快、膨胀速度过快导致泡壁破裂而降低闭孔率或产生有害的并泡;可选地,步骤2和步骤4的压缩气体步骤可以合并,即连续地将烟道气压缩并与水泥浆体混合,步骤4中的养护箱可以是密闭的模具,填充含气水泥浆可以是连续进行的,也可以是间断进行的。
[0129] 对比试验如表1所示:其他同上,区别在于,在步骤2中采用脱硫净化过的净化烟道气;在步骤4中在常压下将压缩至0.6MPa的净化烟道气通入水泥泥浆中并且搅拌形成碳酸化发泡水泥泥浆,每立方米水泥泥浆通4.6立方米的净化烟道气;然后常温常压下在95%相对湿度下养护28天后制得发泡水泥(b)。
[0130] 表1发泡水泥工艺对比表
[0131]
[0132]
[0133] 通过表2性能对比可以看到,发泡水泥(a)的制造工艺相比发泡水泥(b)的制造工艺能够使发泡水泥封存更多的烟道气,闭孔率和抗压强度均得到提高。
[0134] 表2性能对比
[0135]
[0136] 具体实施例2,其他与实施例1类似,不同之处在于,如图6所示,材料换成了聚苯乙烯熔体51,气体换成了燃油内燃机的尾气52。使用螺杆挤出机将聚苯乙烯熔体挤入混合室54,同时将尾气压缩至0.6MPa通入混合室54,直至混合室54的压力为0.6MPa,混合室54内具有高速旋转的螺杆53使尾气与聚苯乙烯熔体混合后挤入静态混合器3,静态混合器3出口连
接有带有连续锥度的减压通道的膨胀段55,膨胀段连接有滚动模具56,含气的聚苯乙烯熔
体在通过膨胀段55初步膨胀后进入滚动模具内进一步发泡并且随着模具的行进冷却和硬
化,制成连续的发泡聚苯乙烯板材57,既可以封存尾气,又可以制得高质量的保温板材。
[0137] 在本发明的描述中,需要理解的是,术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对
本发明的限制。
[0138] 在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定,对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0139] 以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本
发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内,本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其
等效物界定。
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