CN102278177B

CN102278177B - 内燃机尾气高效利用装置与方法

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Publication number: CN102278177B
Application number: CN201110118398.5A
Authority: CN
Inventors: 汪家琳
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-04-27
Filing date: 2011-04-27
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2031-04-27
Also published as: CN102278177A

Abstract

内燃机尾气高效利用装置与方法是在排气管上连接加有三聚氰酸水溶液的加料箱，由阀门、导管通向排气管前口，排气管尾部连通套管、内管与加有H2SO4水溶液、惰性电极、连接管、阀门的反应池、加有Ca(OH)2的反应箱、直流压缩机、灭火器桶、蓄电池、电键、电流表、电位器、外界直流充电电源。对柴油、汽油、乙醇汽油、天然气的行驶机车与固定动力装置的内燃机排放含有CO、NO、NO2、碳氢化合物HC、SO2、H2S、Pb、颗粒物的尾气，通过电解含H2SO4的水释放O2，氧化CO、NO、HC、H2S、Pb，利用三聚氰酸解聚为异氰酸，与NO2反应生成N2。将净化压缩的CO2用灭火、气肥、冷藏等领域，残余物回收处理重新利用，既节能减排又高效利用了尾气。

Description

内燃机尾气高效利用装置与方法

技术领域本发明涉及到尾气利用、节能减排、环境保护、资源再利用领域，是一种内燃机尾气高效利用装置与方法。尤其是用于内燃机排放尾气中含有温室气体CO₂与有毒气体NO、NO₂、H₂S、碳氢化合物HC、CO与SO₂，污染环境，需要节能、减排、环境保护。特别是将内燃机尾气高效净化为H₂、N₂、CO₂，并将CO₂高效压缩，利用于灭火、冷藏、冷饮、气肥、保暖、御寒、隔热领域，残余物CaHCO₃、(NH₄)₂SO₄、(NH₄)₂SO₃、PbSO₄、PbSO₃与颗粒物，由操作人员戴上防毒手套、口罩，用塑料容器收集、密封并送往专业回收店，集中回收用于化工领域处理，重新、循环利用。

背景技术人们熟知内燃机无论是柴油、汽油，还是乙醇汽油、天然气作为燃料，燃烧后排放的都是CO₂温室气体，尤其是柴油与汽油燃烧，排放的尾气不仅含有CO₂温室气体外，而且还含有有毒气体NO、NO₂、碳氢化合物HC、CO与SO₂。一种柴油燃烧排放的尾气中就含有75.7％的N₂、10％的CO₂、8％的H₂O蒸汽、6％的O₂、0.2％的NO、0.01％的NO₂、0.03％的碳氢化合物HC、0.05％的CO与SO₂、小于0.01％的颗粒物；一种汽油燃烧排放的尾气中其中就含有NO、碳氢化合物HC、CO、O₂与SO₂，一种天然气燃烧排放的尾气其中就含量CO、NO、H₂S、碳氢化合物HC，一种乙醇汽油尾气中除CO₂与H₂O蒸汽外，不可避免地含有汽油燃烧排放的NO、NO₂、碳氢化合物HC。虽然内燃机尾气与燃烧是否充分，与燃料产地、天气气候、负荷、工况有关。但是，内燃机尾气中都有含量不同比例的有毒气体NO、NO₂、碳氢化合物HC、CO与SO₂，污染环境，是人类公害，应当净化利用。这是人类共同面对的难题。然而，虽然目前存在的净化尾气技术是利用三聚氰酸净化NO₂，氨水净化SO₂，只是停留《化学》教科书上，没有切实可行的装置，也没有实施。目前即使能实施的净化尾气装置，仍是有限的净化NO₂、SO₂、H₂S某一种气体，不能全面净化含有温室气体CO₂与有毒气体NO、NO₂、H₂S、碳氢化合物HC、CO与SO₂的尾气。总之，无论哪一种燃料与净化尾气装置都普遍存在大量的CO₂排放，没有将温室气体CO₂有效利用。现在推广的是清洁能源的乙醇汽油作燃料，也大量地排放CO₂到空气中，导致温室效应，使恶化的地球环境难以改善，而且乙醇的制取需要大量粮食、生物，对自然灾害频发的人类生存温饱带来了挑战，长期使用粮食、生物作燃料顾此失彼，得不偿失。虽然粮食、生物可以制成乙醇作燃料，但不能用纯乙醇燃烧，而只能与汽油混合，虽然能使排放的尾气含量有所减少，其中也含有汽油燃烧排放的NO、NO₂，但同样乙醇汽油也是温室气体CO₂与有毒气体碳氢化合物HC、CO的制造者，同样需要将乙醇汽油作用燃料燃烧时排放的尾气净化、回收、利用。

发明内容本发明所要解决的技术问题是提供一种内燃机尾气高效利用的装置与方法，使人们更能将内燃机尾气中的CO、NO、NO₂、碳氢化合物HC、SO₂、H₂S、Pb、颗粒物这些有毒物质高效净化，将CO₂高效回收利用于灭火、冷藏、冷饮领域，残余物CaHCO₃、(NH₄)₂SO₄、(NH₄)₂SO₃、PbSO₄、PbSO₃、颗粒物，由操作人员戴上防毒手套、口罩，用塑料容器收集、密封，送往专业回收店集中回收用于化工领域地处理，重新、循环利用，使内燃机排放到空气中的只有无毒的H₂、N₂，净化了环境。起到高效净化、节能减排、资源循环利用、优化环境的效果。

本发明的目的是这样实现的，内燃机尾气高效利用装置与方法是将设有加料盖、定位表、阀门的加料箱用固定架固定在排气管的上方，将导管连通阀门的加料箱后，一头插入排气管的前口。将套管中放入内支撑圈，插入内管；将内管伸入排气管的前口，套管一头与内燃机排气管尾部套牢，用固定圈将排气管与套管固紧。预先设有连接管、出气口、加料盖以及惰性电极阳极与惰性电极阴极的反应池，套管的另一头插入反应池中，反应池中惰性电极阳极与惰性电极阴极两极相距3厘米，惰性电极阳极用内管罩住，反应池用固定架固定在排气管附近的坚硬的部件上。将连接管、阀门与导气管依次连接，连接管接反应池，导气管伸入有阀门的反应箱中，反应箱也用固定架固定在排气管附近的坚硬的部件上。将导气管连通反应箱与直流压缩机，直流压缩机用固定架固定在排气管附近的坚硬部件上。然后用可调高压接头连通直流压缩机，再将带有喷管、压把、压力表、保险销的安全可靠的空灭火器桶，拨松保险销，将喷管与可调高压接头接牢。将安全可靠的空灭火器桶用固定架固定在离排气管一定距离的坚硬部件上。将惰性电极阴极接在蓄电池的负极上，惰性电极阳极通过电键与电流表接在蓄电池的正极上。同时将直流压缩机的正极通过电位器并联到电键上，直流压缩机的负极并联到蓄电池的负极。蓄电池与外界直流充电电源并联。电位器与阀门通过滑轮用钢丝连接到内燃机的油门踏板上。从反应池的加料盖向反应池中加入含20％H₂SO₄的水中，从加料箱的加料盖向加料箱中加入一定量的三聚氰酸与水，从加料盖向反应箱中加入Ca(OH)₂溶液。内燃机发动后，未开启电键、阀门、电位器时，加料箱中的三聚氰酸未参与反应。反应池中的含有20％H₂SO₄的水没有发生电解，内燃机尾气CO、NO、NO₂、碳氢化合物HC、SO₂、H₂S中CO、NO、NO₂、碳氢化合物HC、SO₂、H₂S气体直接经出气口排放到空气中。反应池中仅有颗粒物以及Pb与H₂SO₄以及H₂O、SO₂发生置换反应生成的PbSO₄、PbSO₃沉淀物，从出气口释放出少量的H₂。开启电键，随着油门踏板通过滑轮拉动钢丝，打开阀门与电位器，使反应池中的惰性电极阳极与惰性电极阴极通电，电流表转动，含20％H₂SO₄的水电解，在惰性电极阳极处有O₂排出，在惰性电极阴极处有H₂排出。使尾气CO、NO、NO₂、碳氢化合物HC、SO₂、H₂S中CO、NO、碳氢化合物HC与O₂反应，生成的混合物中是NO₂、CO₂、H₂O，反应式为CO+O₂＝CO₂，NO+O₂＝NO₂，碳氢化合物HC+O₂→H₂O+CO₂；其中Pb与O₂反应生成的PbO，反应式为Pb+O₂＝PbO，H₂S与尾气中的少量O₂和含H₂SO₄的水电解生成的O₂在高温下反应生成SO₂与H₂O，进入反应池中，反应式为2H₂S+3O₂＝2H₂O+2SO₂。此时，加料箱中的三聚氰酸水溶液通过阀门与导管，滴在排气管的前口，排气管前口中心温度通常在400-800℃，而三聚氰酸分子式为C₃N₃(OH)₃，分子量129.07，密度1.768，熔点360℃，溶于热水，白色结晶，在330℃时解聚为正氰酸与异氰酸，水也变为水蒸汽。正氰酸的分子量为43，分子式为HOCN，结构式为H-O-C≡N，密度1.14，沸点23.6℃，在水中显极强酸性，性不稳定，容易聚合，水解时生成NH₃、CO₂，反应式为HOCN+H₂O＝NH₃+CO₂。异氰酸的分子量为43，分子式为HNCO，结构式为H-N＝C＝O，密度1.14，沸点23.6℃，受热与NO₂反应，生成N₂、CO₂、H₂，其反应式为8HNCO+6NO₂＝8CO₂+2H₂O+7N₂。NH₃、CO₂、N₂与H₂O蒸汽进入反应池。其中N₂不与含H₂SO₄的H₂O反应，而从出气口中排放到空气中。反应池中，极少量的NH₃与H₂SO₄、以及SO₂和H₂O反应生成(NH₄)₂SO₄、(NH₄)₂SO₃，Pb、PbO与H₂SO₄、以及SO₂、H₂O反应生成PbSO₄、PbSO₃沉淀，反应式为Pb+H₂SO₄＝PbSO₄↓+H₂↑，Pb+H₂SO₄＝PbSO₄↓+H₂↑与PbO+H₂SO₄＝PbSO₄↓+H₂O，PbO+H₂SO₄＝PbSO₄↓+H₂O。仅正氰酸受热分解的NH₃极少，除生成(NH₄)₂SO₄、(NH₄)₂SO₃外，并且在H₂SO₄以及热水环境下，反应池中CO₂与H₂O很难以H₂CO₃形式存在，受直流压缩机的吸附，与反应池高温的影响，大量的CO₂经过连接管、阀门、导气管向反应箱逸出，并且与反应箱中的Ca(OH)₂反应生成CaCO₃沉淀。随着排气管尾气的增多与油门踏板的加大，反应池中的H₂、N₂大量生成并排出。同时反应池中生成的(NH₄)₂SO₄、(NH₄)₂SO₃与PbSO₄、PbSO₃、颗粒物也相应增多，并且CO₂大量增加，通过连接管、阀门、导气管进入反应箱中，过量CO₂的使CaCO₃变为CaHCO₃，并有纯净的CO₂逸出。此时，直流压缩机已经在运行，将纯净的CO₂吸入直流压缩机中并压缩，通过可调高压接头、喷管、压把、压力表进入安全可靠的空灭火器桶中，并且在灭火器桶中渐渐压缩成高密度的CO₂。当从定位表、电流表观测到加料箱中的三聚氰酸水溶液、反应池中的混合液(NH₄)₂SO₄、(NH₄)₂SO₃、H₂O体积、以及电流表电流减少到最小值时，应当关闭内燃机，切断电键，插上保险销，关闭阀门，及时补足加料箱中的三聚氰酸水溶液、反应池中的混合液(NH₄)₂SO₄、(NH₄)₂SO₃、H₂O体积、以及从外界直流充电电源充足蓄电池电流，然后开启内燃机、电键，拨松保险销，调节阀门，继续工作。当灭火器桶的压力表指针达到绿色色值时，应当关闭内燃机，切断电键，插上保险销，从固定架中取出灭火器桶，戴上防毒手套与口罩，打开反应箱底下的阀门，排放CaHCO₃与水，以及打开与导气管连接中的阀门，排放反应池中的混合液(NH₄)₂SO₄、(NH₄)₂SO₃与含H₂SO₄的H₂O，与PbSO₄、PbSO₃、颗粒物，用塑料容器将CaHCO₃与(NH₄)₂SO₄、(NH₄)₂SO₃与含H₂SO₄的H₂O，以及PbSO₄、PbSO₃、颗粒物收集密封送往专业回收店，集中回收到化工领域处理循环再利用。将灭火器桶中的高纯度高密度的CO₂回收利用用于灭火、冷藏、冷饮、气肥、保暖、御寒、隔热领域。本发明的内燃机尾气高效利用装置所涉及的内燃机要重新工作，则先要检查电流表、定位表与阀门、电键，从外界直流充电电源充足蓄电池电流，从加料箱的加料盖中向加料箱中继续加入三聚氰酸与水，从反应池的加料盖中向反应池中重新加入H₂SO₄与水，从反应箱的加料盖中向反应箱中重新加入Ca(OH)₂，更换安全可靠的空灭火器桶，用固定架将空灭火器桶固定好，再拨松保险销。然后启动内燃机，并打开电键、调节油门踏板、阀门，重新工作。本发明的内燃机尾气高效利用装置与方法中的电位器、阀门可以随油门踏板，通过滑轮由钢丝调节，反应的时间、程度可以通过电流表与压力表、定位表观测，CO₂气体在直流压缩机的压缩下，由可调高压接头在松开保险销后，经过喷管、压把、压力表，压入安全可靠的空灭火器桶中。本发明的内燃机尾气高效利用装置与方法涉及的内燃机是行驶机车，其中的加料箱、反应池、反应箱、直流压缩机、灭火器桶均用各自的固定架固定在行驶机车的安全可靠的金属部件上，蓄电池另行设置，不用行驶机车本身的蓄电池，可以用行驶机车的直流电源，作为外界直流充电电源，电流表、电键安在驾驶室的驾驶台上，滑轮、钢丝、电位器安在油门踏板上，随油门踏板的位移来调节电位器与阀门的大小。本发明的内燃机尾气高效利用装置与方法内燃机涉及的是固定的动力装置，则将加料箱、反应池、反应箱、直流压缩机、灭火器桶均用各自的固定架固定在内燃机附近的安全牢固的部件上。直流充电电源，电流表、电键、蓄电池安装在方便观测与使用的位置，滑轮、钢丝、电位器均安在油门操纵杆上，随油门的变化而改变电位器与阀门的大小。本发明的内燃机尾气高效利用装置与方法适用于柴油、汽油、乙醇汽油、天然气作燃料的内燃机，正常时，柴油、汽油、乙醇汽油作燃料时均应从加料箱的加料盖向加料箱中加入一定量的三聚氰酸，通常按1g三聚氰酸兑水150ml，在排气管的热辐射下，三聚氰酸加热溶解于水。随阀门的开启滴入排气管的前口，受排气管前口的400-800℃的作用解聚为正氰酸与异氰酸，然后正氰酸又分解为NH₃、CO₂。此时在反应池中在24伏的直流电与惰性电极阳极与惰性电极阴极的作用下，含有20％H₂SO₄的水中的水电解，在惰性电极阳极释放O₂，由内管输至排气管中混合，使尾气中的碳氢化合物HC、CO、NO氧化为CO₂、H₂O、NO₂，反应式为CO+O₂＝CO₂，NO+O₂＝NO₂，碳氢化合物HC+O₂→H₂O+CO₂；Pb与O₂反应生成的PbO，反应式为Pb+O₂＝PbO。其中的NO₂与异氰酸反应生成N₂、H₂O、CO₂，尾气中的SO₂进入反应池中生成H₂SO₃，并且与NH₃反应生成(NH₄)₂SO₃溶解于水，即使有剩余的NH₃也与水中的H₂SO₄反应生成(NH₄)₂SO₄溶于水，从而让反应池中仅以CO₂、N₂、惰性电极阴极电解的H₂存在。无毒无污染的N₂、H₂从出气口排放到空气中，CO₂经过反应箱中的Ca(OH)₂过滤，随着排气管尾气的增多与油门踏板的加大，电位器电阻值减小，阀门增大，CO₂量增多。过量CO₂的使CaCO₃变为CaHCO₃，并有纯净的CO₂逸出，再经过直流压缩机压缩与可调高压接头、喷管、压把、压力表进入空灭火器桶中，并且在灭火器桶中渐渐压缩成高纯度高密度的CO₂。此时的CO₂的除原有反应箱、直流压缩机与灭火器桶体内中的残余空气外，CO₂的纯度达100％。将灭火器桶中的高纯度高密度的CO₂回收利用用于灭火、冷藏、冷饮、气肥、保暖、御寒、隔热领域，反应池中的反应物生成的(NH₄)₂SO₄、(NH₄)₂SO₃与PbSO₄、PbSO₃、颗粒物以及反应箱中残余物CaHCO₃，由操作人员戴上防毒手套、口罩，用密封的塑料容器收集密封，送往专业回收店，集中回收到化工领域处理，循环再利用。切实将有毒有害的内燃机尾气充分净化、高效地利用。其中本发明的内燃机尾气高效利用装置在适用于排放的尾气中含有H₂S、NO、NO₂、SO₂的天然气作燃料的内燃机，虽然H₂S、NO、NO₂、SO₂含量少，但是，因排放的尾气H₂S、NO、NO₂、SO₂有毒，比柴油、汽油、乙醇汽油燃烧排放的尾气CO、NO、NO₂、碳氢化合物HC、SO₂多出H₂S有毒气体。并且H₂S在O₂充分时燃烧生成SO₂与H₂O，反应式为2H₂S+3O₂＝2H₂O+2SO₂。在O₂不充分时生成S与H₂O，反应式为2H₂S+O₂＝2H₂O+2S。因此，本发明的内燃机尾气高效利用装置将反应池中惰性电极阳极、惰性电极阴极拉近距离，使惰性电极阳极、惰性电极阴极两极相距2cm，使含有H₂SO₄的H₂O中的H₂O电解电解更能充分发挥，增加惰性电极阳极的O₂释放，使H₂S在O₂充分时燃烧生成SO₂与H₂O。本发明的内燃机尾气高效利用装置与方法从反应池的加料盖向10升体积的反应池中加入8升含20％的H₂SO₄的H₂O，将加料盖盖紧；从10升体积加料箱的加料盖向加料箱中按1g三聚氰酸C₃N₃(OH)₃兑水150ml，加入5升的三聚氰酸C₃N₃(OH)₃与水，将加料盖盖紧；从加料盖向5升体积的反应箱中加入3升Ca(OH)₂溶液，将加料盖盖紧。可以确保本发明的内燃机尾气高效利用装置在适用于行驶机车在行驶中因上下坡与震动，内部的液体不会外溢。当能容纳4kg高纯度高密度的CO₂灭火器桶的压力表指针处于绿色色值与加料箱中的三聚氰酸C₃N₃(OH)₃水溶液定位表降到0.5升、反应池中的混合液(NH₄)₂SO₄、(NH₄)₂SO₃、含H₂SO₄的H₂O体积减少到1升时，应当关闭内燃机，切断电键，插上保险销，从固定架中取出灭火器桶。能确保本发明的内燃机尾气高效利用装置中的有毒物不会向外泄漏。将灭火器桶中的高纯度高密度的CO₂回收利用用于灭火、冷藏、冷饮、气肥、保暖、御寒、隔热领域，反应池中的反应物生成的(NH₄)₂SO₄、(NH₄)₂SO₃与PbSO₄、PbSO₃、颗粒物以及反应箱中残余物CaHCO₃，由操作人员戴上防毒手套、口罩，用密封的塑料容器收集密封，送往专业回收店，集中回收到化工领域处理，循环再利用。可以让本发明的内燃机尾气高效利用装置与方法更好地利用高纯度高密度的CO₂与反应池中的反应物生成的(NH₄)₂SO₄、(NH₄)₂SO₃与PbSO₄、PbSO₃、颗粒物以及反应箱中残余物CaHCO₃，使本发明的内燃机尾气高效利用装置与方法更环保、更高效、更节能，比现有的专门针对NO₂、SO₂、H₂S某一种气体的尾气净化技术与装置更全面、更彻底、更纯净、更先进。

由于采用了上述方案，本发明的内燃机尾气高效利用装置与方法从加料箱的加料盖向加料箱中加入三聚氰酸，通常按1g三聚氰酸兑水150ml，在排气管的热辐射下，三聚氰酸加热溶解于水。随阀门的开启滴入排气管前口，受排气管前口的400-800℃的作用解聚为正氰酸与异氰酸，然后正氰酸又分解为NH₃、CO₂。此时在反应池中在24伏的直流电与惰性电极阳极与惰性电极阴极的作用下，含有H₂SO₄的H₂O中的H₂O电解，在惰性电极阳极释放O₂，由内管输至排气管前口中混合，使尾气CO、NO、NO₂、碳氢化合物HC、SO₂、H₂S中的CO、NO、碳氢化合物HC与O₂反应氧化为CO₂、H₂O、NO₂，其中的H₂S与尾气中O₂在高温下反应生成的SO₂，NO₂与异氰酸反应生成N₂、H₂O、CO₂，尾气中的SO₂和H₂S与尾气中O₂和电解的O₂在高温下反应生成的SO₂与H₂O，进入反应池中生成H₂SO₃，并且与NH₃反应生成(NH₄)₂SO₃溶于水，即使有剩余的NH₃也与水中的H₂SO₄反应生成(NH₄)₂SO₄溶于水，从而让反应池中仅以CO₂、N₂、惰性电极阴极电解的H₂存在。无毒无污染的N₂、H₂从出气口排放到空气中，CO₂经过反应箱中的Ca(OH)₂过滤，随着排气管尾气的增多与油门踏板的加大，通过滑轮调节电位器，使电位器电阻值减小、阀门增大，CO₂增多。过量CO₂的使CaCO₃变为CaHCO₃，并有纯净的CO₂逸出，再经过直流压缩机压缩与可调高压接头、喷管、压把、压力表进入空灭火器桶中，并且在灭火器桶中渐渐压缩成高纯度高密度的CO₂。此时的高纯度高密度的CO₂除原有反应箱、直流压缩机与灭火器桶体内中的残余空气外，CO₂的纯度达100％。将灭火器桶中的高纯度高密度的CO₂回收利用用于灭火、冷藏、冷饮、气肥、保暖、御寒、隔热领域，反应池中的反应物生成的(NH₄)₂SO₄、(NH₄)₂SO₃与PbSO₄、PbSO₃、颗粒物与反应箱中的残余物CaHCO₃，由操作人员戴上防毒手套、口罩，用密封的塑料容器收集密封送往专业回收店，集中回收到化工领域处理，循环再重新利用。切切实实能将有毒有害的内燃机尾气充分净化、高效地回收、重复利用。从而解决了内燃机尾气中含有有毒气体与温室气体，污染环境、浪费能源，破坏生态的难题，比现有的背景技术的内燃机直接向空气中排放尾气更环保、更高效、更节能，比现有的专门针对NO₂、SO₂、H₂S某一种气体的尾气净化技术与装置更全面、更彻底、更纯净、更先进，解决了乙醇作燃料也排放CO₂温室气体和乙醇汽油中的汽油燃烧排放NO₂、NO有毒气体的难题。

附图说明下列是附图说明

图1、内燃机尾气高效利用装置结构示意图

图2、内燃机尾气高效利用方法流程图(未电解时工作状态)

图3、内燃机尾气高效利用方法流程图(正在电解时工作状态)

图4、内燃机尾气高效利用方法流程图(电解结束状态)

其中：1、排气管 2、尾气CO、NO、NO₂、碳氢化合物HC、SO₂、H₂S 3、套管 4、固定圈 5、内支撑圈 6、固定架 7、反应池 8、含H₂SO₄的H₂O 9、颗粒物 10、内管 11、惰性电极阳极 12、连接管 13、惰性电极阴极 14、电流表 15、电键 16、蓄电池 17、灭火器桶 18、固定架 19、压把20、喷管 21、可调高压接头 22、直流压缩机 23、固定架 24、导气管 25、Ca(OH)₂ 26、固定架 27、阀门 28、导气管 29、阀门 30、外界直流充电电源 31、固定架 32、三聚氰酸C₃N₃(OH)₃ 33、定位阀 34、定位表 35、加料盖 36、加料盖 37、氧气O₂ 38、混合物 39、CaCO₃ 40、CO₂ 41、N₂ 42、H₂ 43、加料箱 44、高纯度高密度CO₂ 45、反应箱 46、CaHCO₃ 47、(NH₄)₂SO₄、(NH₄)₂SO₃ 48、PbSO₄、PbSO₃ 49、出气口 50、保险销 51、电位器 52、滑轮 53、钢丝 54、导管 55、压力表 56、油门踏板 57、加料盖 58、Pb 59、定位表

具体实施方式本发明的内燃机尾气高效利用装置与方法，其装置构造是将设有加料盖36、定位表34、阀门33的加料箱43用固定架31固定在排气管1的上方，将导管54连通阀门33的加料箱43后，一头插入排气管1的前口。将套管3中放入内支撑圈5，向内支撑圈5中插入内管10；将内管10伸入排气管1的前口，套管3一头与内燃机排气管1尾部套牢，用固定圈4将排气管1与套管3固紧。套管3的另一头插入反应池7中，反应池7预先设有连接管12、出气口49、加料盖35、定位表59以及惰性电极阳极11与惰性电极阴极13，惰性电极阳极11与惰性电极阴极13两极相距3cm，惰性电极阳极11上用内管10罩住。用固定架6将反应池7固定在排气管1附近的坚硬的部件上。将连接管12、阀门29与导气管28依次连接，连接管12接反应池7，导气管28伸入有阀门27的反应箱45中，反应箱45也用固定架26固定在排气管1附近的坚硬的部件上。将导气管28连通反应箱45与24V、60W直流压缩机22，24V、60W直流压缩机22用固定架18固定在排气管1附近的坚硬部件上。然后用可调高压接头21连通24V直流压缩机22，再将带有喷管20、压把19、压力表55、保险销50的能容纳4kg高纯度高密度的CO₂ 44的安全可靠的空灭火器桶17，拨松保险销50，将喷管20与可调高压接头21接牢。将空灭火器桶17用固定架18固定在离排气管1一定距离的坚硬部件上。将惰性电极阴极13接在蓄电池16的负极上，惰性电极阳极11通过电键15与量程30A的电流表14接在24V直流蓄电池16的正极上。同时将24V、36W直流压缩机22的正极通过10千欧姆的电位器51并联到电键15上，24V、60W直流压缩机22的负极并联到24V蓄电池16的负极。24V、30A的蓄电池16与24V外界直流充电电源30并联。10千欧姆电阻的电位器51与阀门33通过滑轮52用钢丝53连接到内燃机的油门踏板56上，随油门踏板56的位移通过钢丝53、滑轮52来调节电位器51与阀门33的大小(图1)。

本发明的内燃机尾气高效利用装置与方法涉及的内燃机是行驶机车，其中的加料箱43用固定架31、反应池7用固定架6、反应箱45用固定架26、直流压缩机22用固定架21、灭火器桶17均固定架18固定在行驶机车的安全可靠的金属部件上，蓄电池16另行设置，不用行驶机车本身的蓄电池，可以用行驶机车的直流电源，作为外界直流充电电源30，电流表14、电键15安在驾驶室的驾驶台上，滑轮52、钢丝53、电位器51安在油门踏板56上，随油门踏板56的位移来调节电位器51与阀门33的大小(图1、图2、图3)。

本发明的内燃机尾气高效利用装置与方法涉及的内燃机是固定的动力装置，则将加料箱43用固定架31、反应池7用固定架6、反应箱45用固定架26、直流压缩机22用固定架21、灭火器桶17用固定架18固定在内燃机附近的安全牢固的部件上。直流充电电源30，电流表14、电键15、蓄电池16安装在方便观测与使用的位置，滑轮52、钢丝53、电位器51均安在油门操纵杆上，随油门的变化而改变电位器51与阀门33的大小(图1、图2、图3)。

本发明的内燃机尾气高效利用装置与方法，其操作方法是从反应池7的加料盖35向10升体积的反应池7中加入8升含20％H₂SO₄的H₂O 8，反应池7中的定位表34显示为8升，将加料盖35盖紧；从10升体积加料箱43的加料盖36向加料箱43中按1g三聚氰酸C₃N₃(OH)₃32兑水150ml，加入5升的三聚氰酸C₃N₃(OH)₃32与水，加料箱43中的定位表59显示为5升，将加料盖36盖紧；从加料盖57向5升体积的反应箱45中加入3升Ca(OH)₂25溶液，将加料盖57盖紧。内燃机发动后，未开启电键15、阀门33、电位器51时，加料箱43中的三聚氰酸C₃N₃(OH)₃32未参与反应。反应池7中的含有H₂SO₄的H₂O 8没有发生电解，内燃机尾气CO、NO、NO₂、碳氢化合物HC、SO₂、H₂S 2中的气体CO、NO、NO₂、碳氢化合物HC、SO₂、H₂S直接经出气口49排放到空气中。反应池7中仅有颗粒物9以及Pb 58与H₂SO₄以及H₂O、SO₂发生置换反应生成的PbSO₄、PbSO₃48沉淀物，反应式为Pb+H₂SO₄＝PbSO₄↓+H₂↑，Pb+H₂SO₄＝PbSO₄↓+H₂↑，从出气口49释放出少量的H₂42(图1)。开启电键15，随着油门踏板56通过滑轮52拉动钢丝53，打开阀门33与电位器51，电位器51为5千欧姆，使反应池7中的惰性电极阳极11与惰性电极阴极13通电，量程30A电流表14转动到3A，含20％H₂SO₄的H₂O 8电解，在惰性电极阳极11处有37排出，在惰性电极阴极13处有H₂42排出。使尾气CO、NO、NO₂、碳氢化合物HC、SO₂、H₂S 2中CO、NO、碳氢化合物HC与O₂37反应，生成的混合物38中是NO₂、CO₂、H₂O，反应式为CO+O₂＝CO₂，NO+O₂＝NO₂，碳氢化合物HC+O₂→H₂O+CO₂；其中的Pb 58与O₂ 37反应生成的PbO，反应式为Pb+O₂＝PbO，H₂S与尾气中的O₂和电解的O₂ 37在高温下反应生成H₂O与SO₂进入反应池7中，反应式为2H₂S+3O₂＝2H₂O+2SO₂。H₂O和SO₂进入反应池中生成H₂SO₃，Pb 58、PbO与反应池7中H₂SO₄以及H₂O、SO₂发生反应生成PbSO₄、PbSO₃48沉淀物，反应式为Pb+H₂SO_4＝PbSO₄↓+H₂↑，Pb+H₂SO₄＝PbSO₄↓+H₂↑与PbO+H₂SO₄＝PbSO₄↓+H₂O，PbO+H₂SO₄＝PbSO₄↓+H₂O。此时，加料箱43中的三聚氰酸C₃N₃(OH)₃ 32水溶液通过阀门33与导管54，滴在排气管1的前口，排气管1前口中心温度通常在400-800℃，而三聚氰酸分子式为C₃N₃(OH)₃ 32，分子量129.07，密度1.768，熔点360℃，溶于热水，白色结晶，在330℃时解聚为正氰酸与异氰酸，同时水也变为水蒸汽。正氰酸的分子量为43，分子式为HOCN，结构式为H-O-C≡N，密度1.14，沸点23.6℃，在水中显极强酸性，性不稳定，容易聚合，水解时生成NH₃、CO₂，水解反应式为HOCN+H₂O＝NH₃+CO₂。异氰酸的分子量为43，分子式为HNCO，结构式为H-N＝C＝O，密度1.14，沸点23.6℃，异氰酸HNCO受热与NO₂反应，生成N₂、CO₂、H₂O，其反应式为8HNCO+6NO₂＝8CO₂+2H₂O+7N₂。NH₃、CO₂、N₂与H₂O蒸汽进入反应池7。其中N241不与含H₂SO₄的H₂O 8反应，而从出气口49中排放到空气中。反应池7中，极少量的NH₃与H₂SO₄、以及SO₂和H₂O反应生成(NH₄)₂SO₄、(NH₄)₂SO₃47，仅正氰酸受热分解的NH₃极少，除生成(NH₄)₂SO₄、(NH₄)₂SO₃ 47外，并且在H₂SO₄以及热水环境下，反应池7中CO₂与H₂O很难以H₂CO₃形式存在，受24V、36W直流压缩机22的吸附，与反应池7高温的影响，大量的CO₂经过连接管12、阀门29、导气管28向反应箱45逸出，并且与反应箱45中的Ca(OH)₂25反应生成CaCO₃39沉淀(图3)。随着排气管1尾气的增多与油门踏板56的加大，通过滑轮52、钢丝53调节电位器51，使电位器51电阻值减小、阀门33增大，反应池7中的H₂ 42、N₂ 41大量生成并排出。同时反应池7中生成的(NH₄)₂SO₄、(NH₄)₂SO₃ 47与PbSO₄、PbSO₃ 48、颗粒物9也相应增多，并且CO₂ 40大量增加，通过连接管12、阀门29、导气管28进入反应箱45中，过量CO₂ 40的使CaCO₃39变为CaHCO₃46，并有纯净的CO₂40逸出。此时，24V、36W直流压缩机22已经在运行，将纯净的CO₂40吸入24V、36W直流压缩机22中并压缩，通过可调高压接头21、喷管20、压把19、压力表55进入安全可靠的空灭火器桶17中，并且在灭火器桶17中渐渐压缩成高纯度高密度的CO₂ 44。当加料箱43中的显示三聚氰酸C₃N₃(OH)₃ 32水溶液体积的定位表34降到0.5升、反应池7中显示混合液(NH₄)₂SO₄、(NH₄)₂SO₃ 47、含H₂SO₄的H₂O 8体积的定位表59体积降到1升时，显示24V、30A蓄电池电流的电流表14少于1.5A时，应当关闭内燃机，切断电键15，插上保险销50，关闭阀门33，补足加料箱43中的三聚氰酸C₃N₃(OH)₃ 32水溶液到5升，用含20％H₂SO₄的H₂O 8补足反应池7中混合液(NH₄)₂SO₄、(NH₄)₂SO₃ 47、含H₂SO₄的H₂O 8，使反应池7内液体的体积达到8升，并从外界直流充电电源30充足24V、30A蓄电池，再开启内燃机、电键15、调节电位器51与阀门33，拨松保险销50，让本发明的内燃机尾气高效利用装置继续工作。当能容纳4kg高纯度高密度的CO₂44灭火器桶17的压力表55指针处于绿色色值时，应当关闭内燃机，切断电键15，插上保险销50，关闭阀门33，从固定架18中取出灭火器桶17。由操作人员戴上防毒手套、口罩，打开反应箱45底下的阀门27排放CaHCO₃与水，打开导气管28连接中的阀门29，排放反应池7中残余的混合液(NH₄)₂SO₄、(NH₄)₂SO₃47、含H₂SO₄的H₂O 8(图4)。用密封的塑料容器将反应池7中的反应物生成的(NH₄)₂SO₄、(NH₄)₂SO₃ 47与PbSO₄、PbSO₃ 48、颗粒物9与反应箱45排放CaHCO₃ 46收集密封，送往专业回收店，集中回收到化工领域处理，循环再利用。将灭火器桶17中的高纯度高密度的CO₂ 44回收利用用于灭火、冷藏、冷饮、气肥、保暖、御寒、隔热领域。

本发明的内燃机尾气高效利用装置所涉及的内燃机在重新工作时，应当先要检查电流表14、定位表34、定位表59，关闭阀门33、电键15。从外界直流充电电源30充足24V、30A蓄电池16电流，使电流表14显示为30A，从加料箱43的加料盖36中向加料箱43中按1g三聚氰酸C₃N₃(OH)₃32兑水150ml继续加入三聚氰酸C₃N₃(OH)₃ 32与水，定位表34显示5升，将加料盖36盖紧；从反应池7的加料盖35中向反应池7中重新加入8升含20％H₂SO₄的H₂O 8，定位表59显示8升，将加料盖35盖紧；从反应箱45的加料盖57中向反应箱45中重新加入3升Ca(OH)₂ 25，将加料盖57盖紧；更换安全可靠的能容纳4kg高纯度高密度的CO₂ 44的空灭火器桶17，用固定架18将空灭火器桶17固定好，再拨松保险销50。然后启动内燃机(图1)，并打开电键15、调节油门踏板56、阀门33，重新工作(图1、图2、图3、图4)。本发明的内燃机尾气高效利用装置与方法中的电位器51、阀门33可以随油门踏板56，通过滑轮52由钢丝53调节大小，反应的时间、程度可以通过电流表14与压力表55、定位表34以及定位表59观测，CO₂ 40气体在24V、36W直流压缩机22的压缩下，由可调高压接头21在松开的保险销50时，经过喷管20、压把19、压力表55，压入空灭火器桶17中(图3)。并且在灭火器桶17中渐渐压缩成高纯度高密度的CO₂ 44(图4)。

本发明的内燃机尾气高效利用装置适用于排放尾气中含有CO、NO、NO₂、碳氢化合物HC、SO₂的柴油、汽油、乙醇汽油作燃料的内燃机，因为柴油、汽油、乙醇汽油燃烧排放的尾气CO、NO、NO₂、碳氢化合物HC、SO₂有毒，需要氧化CO、NO、碳氢化合物HC，并且净化NO₂、SO₂。本发明的内燃机尾气高效利用装置都应先要检查电流表14、定位表34、定位表59，关闭阀门33、电键15。从外界直流充电电源30充足24V、30A的蓄电池16电流，使电流表14显示为30A，从加料箱43的加料盖36中向加料箱43中加入三聚氰酸C₃N₃(OH)₃32与水，定位表34显示5升，将加料盖36盖紧；从反应池7的加料盖35中向反应池7中加入8升含20％H₂SO₄的H₂O 8，定位表59显示8升，将加料盖35盖紧；从反应箱45的加料盖57中向反应箱45中加入3升Ca(OH)₂ 25，将加料盖57盖紧；更换安全可靠的能容纳4kg高纯度高密度的CO₂ 44的空灭火器桶17，用固定架18将空灭火器桶17固定好，再拨松保险销50。然后启动内燃机(图1)，并打开电键15、调节油门踏板56、阀门33。在排气管1的热辐射下，三聚氰酸C₃N₃(OH)₃ 32加热溶解于水。随阀门33的开启滴入排气管1的前口，受排气管1前口的400-800℃的作用解聚为正氰酸与异氰酸，然后正氰酸又分解为NH₃、CO₂。此时在反应池7中在24伏的直流电与惰性电极阳极11、惰性电极阴极13的作用下，含有20％H₂SO₄的H₂O 8中的H₂O电解，在惰性电极阳极11释放O₂37，由内管10输至排气管1中混合，使尾气CO、NO、NO₂、碳氢化合物HC、SO₂2中的CO、NO、碳氢化合物HC氧化为CO₂、H₂O、NO₂，反应式为CO+O₂＝CO₂，NO+O₂＝NO₂，碳氢化合物HC+O₂→H₂O+CO₂；Pb 58与O₂ 37反应生成的PbO，反应式为Pb+O₂＝PbO。其中的NO₂与异氰酸反应生成N₂、H₂O、CO₂，尾气中的SO₂进入反应池中生成H₂SO₃，并且与NH₃反应生成(NH₄)₂SO₃溶于水，即使有剩余的NH₃也与水中的H₂SO₄反应生成(NH₄)₂SO₄溶于水，从而让反应池7中仅以CO₂ 40、N₂ 41、惰性电极阴极13电解的H₂ 42存在。无毒无污染的N₂ 41、H₂ 42从出气口49排放到空气中，CO₂ 40经过反应箱45中的Ca(OH)₂ 25过滤，过量CO₂ 40的使CaCO₃ 39变为CaHCO₃ 46，并有纯净的CO₂ 40逸出，再经过24V、36W的直流压缩机22压缩与可调高压接头21、喷管20、压把19、压力表55进入安全可靠的空灭火器桶17中，并且在灭火器桶17中渐渐压缩成高纯度高密度的CO₂ 44。此时的高纯度高密度的CO₂ 44除原有反应箱45、直流压缩机22与灭火器桶17体内中的残余空气外，CO₂ 40纯度达100％。将灭火器桶17中的高纯度高密度的CO₂ 44回收利用用于灭火、冷藏、冷饮、气肥、保暖、御寒、隔热领域，反应池7中的反应物生成的(NH₄)₂SO₄、(NH₄)₂SO₃ 47与PbSO₄、PbSO₃ 48、颗粒物9以及反应箱45中残余物CaHCO₃ 46，由操作人员戴上防毒手套、口罩，用密封的塑料容器收集密封，送往专业回收店，集中回收到化工领域处理，循环再利用(图1、图2、图3、图4)

本发明的内燃机尾气高效利用装置适用于排放的尾气中含有H₂S、NO、NO₂、SO₂的天然气作燃料的内燃机，虽然H₂S、NO、NO₂、SO₂含量少，但是，因排放的尾气H₂S、NO、NO₂、SO₂有毒，比柴油、汽油、乙醇汽油燃烧排放的尾气CO、NO、NO₂、碳氢化合物HC、SO₂多出H₂S有毒气体，并且H₂S在O₂ 37充分时燃烧生成SO₂与H₂O，反应式为2H₂S+3O₂＝2H₂O+2SO₂；在O₂ 37不充分时生成S与H₂O，反应式为2H₂S+O₂＝2H₂O+2S。因此，本发明的内燃机尾气高效利用装置将反应池7中惰性电极阳极11、惰性电极阴极13拉近距离，使惰性电极阳极11、惰性电极阴极13两极相距2cm，使含有H₂SO₄的H₂O 8中的H₂O电解电解更能充分发挥，增加惰性电极阳极11的O₂ 37释放，使H₂S在O₂ 37充分时燃烧生成SO₂与H₂O，反应式为2H₂S+3O₂＝2H₂O+2SO₂。本发明的内燃机尾气高效利用装置适用于排放的尾气中含有H₂S、NO、NO₂、SO₂的天然气作燃料的内燃机，先要检查电流表14、定位表34、定位表59、关闭阀门33、电键15。从外界直流充电电源30充足24V、30A蓄电池16电流，使电流表14显示为30A，从加料箱43的加料盖36中向加料箱43中按1g三聚氰酸C3N₃(OH)₃ 32兑水150ml加入三聚氰酸C₃N₃(OH)₃ 32与水，加料箱43的定位表34显示5升，将加料盖36盖紧；从反应池7的加料盖35中向反应池7中加入8升含20％H₂SO₄的H₂O 8，反应池7中的定位表59显示8升，将加料盖35盖紧；从反应箱45的加料盖57中向反应箱45中加入3升Ca(OH)₂ 25，将加料盖57盖紧；更换安全可靠的能容纳4kg高纯度高密度的CO₂ 44的空灭火器桶17，用固定架18将空灭火器桶17固定好，再拨松保险销50。然后启动内燃机(图1)，并打开电键15、调节油门踏板56、阀门33。在反应池7中在24伏的直流电与惰性电极阳极11、惰性电极阴极13的作用下，含有20％H₂SO₄的H₂O 8中的H₂O电解，在惰性电极阳极11释放O₂ 37，由内管10输至排气管1中混合，使尾气中的CO氧化为CO₂、碳氢化合物HC氧化为CO₂40与H₂O，反应式为CO+O₂＝CO₂，碳氢化合物HC+O₂→CO₂+H₂O，反应池7中仅以CO₂ 40、惰性电极阴极电解的H₂ 42存在。无毒无污染的H₂42从出气口49排放到空气中，CO₂ 40不能与含有H₂SO₄的H₂O 8中的H₂O反应。CO₂ 40经过反应箱45中的Ca(OH)₂ 25过滤，过量CO₂ 40的使CaCO₃ 39变为CaHCO₃46，并有纯净的CO₂ 40逸出，再经过直流压缩机22压缩与可调高压接头21、喷管20、压把19、压力表55进入空灭火器桶17中，并且在灭火器桶17中渐渐压缩成高纯度高密度的CO₂ 44。此时的高纯度高密度的CO₂ 44，除原有反应箱45、直流压缩机22与灭火器桶17体内中的残余空气外，CO₂ 40纯度达100％。将灭火器桶17中的高纯度高密度的CO₂ 44回收利用用于灭火、冷藏、冷饮、气肥、保暖、御寒、隔热领域，反应池7中的反应物生成的(NH₄)₂SO₄、(NH₄)₂SO₃47与PbSO₄、PbSO₃ 48、颗粒物9以及反应箱45中残余物CaHCO₃ 46，由操作人员戴上防毒手套、口罩，用密封的塑料容器收集密封，送往专业回收店，集中回收到化工领域处理，循环再利用(图1、图2、图3、图4)。

本发明的内燃机尾气高效利用装置与方法从反应池7的加料盖35向10升体积的反应池7中加入8升含20％H₂SO₄的H₂O 8，将加料盖35盖紧；从10升体积加料箱43的加料盖36向加料箱43中按1g三聚氰酸C₃N₃(OH)₃ 32兑水150ml，加入5升的三聚氰酸C₃N₃(OH)₃ 32与水，将加料盖36盖紧；从加料盖57向5升体积的反应箱45中加入3升Ca(OH)₂25溶液，将加料盖57盖紧。不加满加料箱43、反应池7、反应箱45，可以确保本发明的内燃机尾气高效利用装置涉及行驶机车在行驶中因上下坡与震动，内部的液体不会外溢。当能容纳4kg高纯度高密度的CO₂ 44灭火器桶17的压力表55指针处于绿色色值、加料箱43中的三聚氰酸C₃N₃(OH)₃ 32水溶液定位表34降到0.5升、显示反应池7中的混合液(NH₄)₂SO₄、(NH₄)₂SO₃ 47、含H₂SO₄的H₂O 8体积的定位表59减少到1升时，应当关闭内燃机，切断电键15，插上保险销50，从固定架18中取出灭火器桶17。能确保本发明的内燃机尾气高效利用装置中的有毒物不会向外泄漏。将灭火器桶17中的高纯度高密度的CO₂ 44回收利用用于灭火、冷藏、冷饮、气肥、保暖、御寒、隔热领域，反应池7中的反应物生成的(NH₄)₂SO₄、(NH₄)₂SO₃47与PbSO₄、PbSO₃ 48、颗粒物9以及反应箱45中残余物CaHCO₃ 46，由操作人员戴上防毒手套、口罩，用密封的塑料容器收集密封，送往专业回收店，集中回收到化工领域处理，循环再利用(图1、图2、图3、图4)。可以让本发明的内燃机尾气高效利用装置与方法更好地利用高纯度高密度的CO₂ 44与反应池7中的反应物生成的(NH₄)₂SO₄、(NH₄)₂SO₃ 47与PbSO₄、PbSO₃ 48、颗粒物9以及反应箱45中残余物CaHCO₃ 46，使本发明的内燃机尾气高效利用装置与方法更环保、更高效、更节能，比现有的专门针对NO₂、SO₂、H₂S某一种气体的尾气净化技术与装置更全面、更彻底、更纯净、更先进。

本发明的内燃机尾气高效利用装置与方法因为从加料箱43的加料盖36向加料箱43中加入三聚氰酸C₃N₃(OH)₃ 32，通常按1g三聚氰酸C₃N₃(OH)₃ 32兑水150ml，在排气管1的热辐射下，三聚氰酸C₃N₃(OH)₃32加热溶解于水。随阀门33的开启滴入排气管1的前口，受排气管1前口的400-800℃的作用解聚为正氰酸与异氰酸，然后正氰酸又分解为NH₃、CO₂。此时在反应池7中在24伏的直流电与惰性电极阳极11、惰性电极阴极13的作用下，含有20％H₂SO₄的H₂O 8中的H₂O电解，在惰性电极阳极11释放O₂，由内管10输至排气管1中混合，使尾气CO、NO、NO₂、碳氢化合物HC、SO₂ 2中的CO、NO、碳氢化合物HC氧化为CO₂、H₂O、NO₂，其中的NO₂与异氰酸反应生成N₂、H₂O、CO₂，尾气中的SO₂进入反应池7中生成H₂SO₃，并且与NH₃反应生成(NH₄)₂SO₃溶于水，即使有剩余的NH₃也与水中的H₂SO₄反应生成(NH₄)₂SO₄溶于水，从而让反应池7中仅以CO₂ 40、N₂ 41、惰性电极阴极电解的H₂ 42存在。无毒无污染的N₂ 41、H₂ 42从出气口49排放到空气中，CO₂ 40经过反应箱45中的Ca(OH)₂ 25过滤，过量的CO₂ 40使CaCO₃ 39变为CaHCO₃46，并有纯净的CO₂ 40逸出，再经过直流压缩机22压缩与可调高压接头21、喷管20、压把19、压力表55进入空灭火器桶17中，并且在灭火器桶17中渐渐压缩成高纯度高密度的CO₂ 44。此时的高纯度高密度的CO₂ 44，除原有反应箱45、直流压缩机22与灭火器桶17体内中的残余空气外，纯度达100％。远远优越于尾气与其他净化装置。由操作人员戴上防毒手套、口罩，将反应池7中的反应物生成的(NH₄)₂SO₄、(NH₄)₂SO₃47与PbSO₄、PbSO₃ 48、颗粒物9与反应箱45中的残余物CaHCO₃ 46，用塑料容器收集密封，送往专业回收店，集中回收到化工领域处理，循环再重新利用。再将灭火器桶17中的高纯度高密度的CO₂44回收利用用于灭火、冷藏、冷饮、气肥、保暖、御寒、隔热领域。因而切切实实能将有毒有害的尾气充分净化、高效地回收、重复利用。从而解决了内燃机尾气中含有有毒气体与温室气体，污染环境、浪费能源，破坏生态的难题，比现有的背景技术的内燃机直接向空气中排放尾气更环保、更高效、更节能，比现有的专门针对NO₂、SO₂、H₂S某一种气体的尾气净化技术与装置更全面、更彻底、更纯净、更先进。也能解决乙醇汽油在燃料中释放CO₂温室气体和其中的汽油也排放尾气CO、NO、NO₂、碳氢化合物HC、SO₂ 2有毒气体的难题。

Claims

1.本发明的内燃机尾气高效利用装置，是由加料箱、套管、反应池、连接管、反应箱、导气管、直流压缩机、可调高压接头、灭火器桶部件组成；其特征是：将设有加料盖、定位表、阀门的加料箱用固定架固定在排气管的上方，将导管连通阀门的加料箱后，一头插入排气管的前口；将套管中放入内支撑圈，插入内管；将内管伸入排气管的前口，套管一头与内燃机排气管尾部套牢，用固定圈将排气管与套管固紧；预先设有连接管、出气口、加料盖以及惰性电极阳极与惰性电极阴极的反应池，套管的另一头插入反应池中，反应池中惰性电极阳极与惰性电极阴极两极相距3厘米，惰性电极阳极用内管罩住，反应池用固定架固定在排气管附近的坚硬的部件上，将连接管、阀门与导气管依次连接，连接管接反应池，导气管伸入有加料盖、阀门的反应箱中，反应箱也用固定架固定在排气管附近的坚硬的部件上；将导气管连通反应箱与直流压缩机，直流压缩机用固定架固定在排气管附近的坚硬部件上；然后用可调高压接头连通直流压缩机，再将带有喷管、压把、压力表、保险销的安全可靠的空灭火器桶，拨松保险销，将喷管与可调高压接头接牢；将灭火器桶用固定架固定在离排气管一定距离的坚硬部件上；将惰性电极阴极接在蓄电池的负极上，惰性电极阳极通过电键与电流表接在蓄电池的正极上；同时将直流压缩机的正极通过电位器并联到电键上，直流压缩机的负极并联到蓄电池的负极，蓄电池与外界直流充电电源并联，电位器与阀门通过滑轮用钢丝连接到内燃机的油门踏板上，随油门踏板的位移来调节电位器与阀门的大小；从加料盖向反应池中加入含20％H₂SO₄的水，从加料盖向加料箱中加入一定量的三聚氰酸与水，从加料盖向反应箱中加入Ca(OH)₂溶液；本发明的内燃机尾气高效利用装置的内燃机涉及的内燃机是行驶机车的内燃机，电流表、电键安在驾驶室的驾驶台上；本发明的内燃机尾气高效利用装置的内燃机涉及的是固定的动力装置，直流充电电源，电流表、电键、蓄电池安装在方便观测与使用的位置；内燃机发动后，未开启电键、阀门、电位器时，加料箱中的三聚氰酸未参与反应，反应池中的含有20％H₂SO₄的水没有发生电解，内燃机尾气CO、NO、NO₂、碳氢化合物HC、SO₂、H₂S中CO、NO、NO₂、碳氢化合物HC、SO₂、H₂S气体直接经出气口排放到空气中，反应池中仅有颗粒物以及Pb与H₂SO₄以及H₂O、SO₂发生置换反应生成的PbSO₄、PbSO₃沉淀物，从出气口释放出少量的H₂，开启电键，随着油门踏板通过滑轮拉动钢丝，打开阀门与电位器，使反应池中的惰性电极阳极与惰性电极阴极通电，电流表转动，含20％H₂SO₄的水电解，在惰性电极阳极处有O₂排出，在惰性电极阴极处有H₂排出，使尾气CO、NO、NO₂、碳氢化合物HC、SO₂、H₂S中CO、NO、碳氢化合物HC与O₂反应，生成的混合物中是NO₂、CO₂、H₂O，反应式为CO+O₂＝CO₂，NO+O₂＝NO₂，碳氢化合物HC+O₂→H₂O+CO₂；其中Pb与O₂反应生成的PbO，反应式为Pb+O₂＝PbO，H₂S与尾气中的少量O₂和含H₂SO₄的水电解生成的O₂在高温下反应生成SO₂与H₂O，进入反应池中，反应式为2H₂S+3O₂＝2H₂O+2SO₂，此时，加料箱中的三聚氰酸水溶液通过阀门与导管，滴在排气管的前口，排气管前口中心温度通常在400-800℃，而三聚氰酸分子式为C₃N₃(OH)₃，分子量129.07，密度1.768，熔点360℃，溶于热水，白色结晶，在330℃时解聚为正氰酸与异氰酸，水也变为水蒸汽；正氰酸的分子量为43，分子式为HOCN，结构式为H-O-C≡N，密度1.14，沸点23.6℃，在水中显极强酸性，性不稳定，容易聚合，水解时生成NH₃、CO₂，反应式为HOCN+H₂O＝NH₃+CO₂；异氰酸的分子量为43，分子式为HNCO，结构式为H-N＝C＝O，密度1.14，沸点23.6℃，受热与NO₂反应，生成N₂、CO₂、H₂，其反应式为8HNCO+6NO₂＝8CO₂+2H₂O+7N₂，NH₃、CO₂、N₂与H₂O蒸汽进入反应池；其中N₂不与含H₂SO₄的H₂O反应，而从出气口中排放到空气中；反应池中，极少量的NH₃与H₂SO₄、以及SO₂和H₂O反应生成(NH₄)₂SO₄、(NH₄)₂SO₃，Pb、PbO与H₂SO₄、以及SO₂、H₂O反应生成PbSO₄、PbSO₃沉淀，反应式为Pb+H₂SO₄＝PbSO₄↓+H₂↑，Pb+H₂SO₄＝PbSO₄↓+H₂↑与PbO+H₂SO₄＝PbSO₄↓+H₂O，PbO+H₂SO₄＝PbSO₄↓+H₂O，仅正氰酸受热分解的NH₃极少，除生成(NH₄)₂SO₄、(NH₄)₂SO₃外，并且在H₂SO₄以及热水环境下，反应池中CO₂与H₂O很难以H₂CO₃形式存在，受直流压缩机的吸附，与反应池高温的影响，大量的CO₂经过连接管、阀门、导气管向反应箱逸出，并且与反应箱中的Ca(OH)₂反应生成CaCO₃沉淀；随着排气管尾气的增多与油门踏板的加大，反应池中的H₂、N₂大量生成并排出，同时反应池中生成的(NH₄)₂SO₄、(NH₄)₂SO₃与PbSO₄、PbSO₃、颗粒物也相应增多，并且CO₂大量增加，通过连接管、阀门、导气管进入反应箱中，过量的CO₂使CaCO₃变为C_aHHCO₃，并有纯净的CO₂逸出，此时，直流压缩机已经在运行，将纯净的CO₂吸入直流压缩机中并压缩，进入空灭火器桶中，并且渐渐压缩成高密度的CO₂，当从定位表、电流表观测到加料箱中的三聚氰酸水溶液、反应池中的混合液(NH₄)₂SO₄、(NH₄)₂SO₃、H₂O体积、以及电流表电流减少到最小值时，应当关闭内燃机，切断电键，插上保险销，关闭阀门，及时补足加料箱中的三聚氰酸水溶液、反应池中的混合液(NH₄)₂SO₄、(NH₄)₂SO₃、H₂O体积、以及从外界直流充电电源充足蓄电池电流，然后继续工作；当灭火器桶的压力表指针达到绿色色值时，从固定架中取出灭火器桶，戴上防毒手套与口罩，打开反应箱底下的阀门，排放CaHCO₃与水，以及打开与导气管连接中的阀门，排放混合液(NH₄)₂SO₄、(NH₄)₂SO₃与含H₂SO₄的H₂O，与PbSO₄、PbSO₃、颗粒物，用塑料容器将CaHCO₃与(NH₄)₂SO₄、(NH₄)₂SO₃与含H₂SO₄的H₂O，以及PbSO₄、PbSO₃、颗粒物收集密封送往专业回收店，集中回收到化工领域处理循环再利用；将灭火器桶中的高纯度高密度的CO₂回收利用用于灭火、冷藏、冷饮、气肥、保暖、御寒、隔热领域；本发明的内燃机尾气高效利用装置所涉及的内燃机要重新工作，则先要检查电流表、定位表与阀门、电键，充足蓄电池电流，向加料箱中加入三聚氰酸与水，向反应池中加入H₂SO₄与水，向反应箱中加入Ca(OH)₂，更换空灭火器桶，重新工作；本发明的内燃机尾气高效利用装置适用于柴油、汽油、乙醇汽油、天然气作燃料的内燃机。

2.根据权利要求1所述的内燃机尾气高效利用装置的实施方法，其特征是：本发明的内燃机尾气高效利用装置适用于柴油、汽油、乙醇汽油、天然气作燃料的内燃机，正常时，柴油、汽油、乙醇汽油作燃料时均应从加料箱的加料盖向加料箱中加入一定量的三聚氰酸，通常按1g三聚氰酸兑水150ml，在排气管的热辐射下，三聚氰酸加热溶解于水，随阀门的开启滴入排气管的前口，受排气管前口的400-800℃的作用解聚为正氰酸与异氰酸，然后正氰酸又分解为NH₃、CO₂，此时在反应池中在24伏的直流电与惰性电极阳极与惰性电极阴极的作用下，含有20％H₂SO₄的水中的水电解，在惰性电极阳极释放O₂，由内管输至排气管中混合，使尾气中的碳氢化合物HC、CO、NO氧化为CO₂、H₂O、NO₂，反应式为CO+O₂＝CO₂，NO+O₂＝NO₂，碳氢化合物HC+O₂→H₂O+CO₂；Pb与O₂反应生成的PbO，反应式为Pb+O₂＝PbO，其中的NO₂与异氰酸反应生成N₂、H₂O、CO₂，尾气中的SO₂进入反应池中生成H₂SO₃，并且与NH₃反应生成(NH₄)₂SO₃溶解于水，即使有剩余的NH₃也与水中的H₂SO₄反应生成(NH₄)₂SO₄溶于水，从而让反应池中仅以CO₂、N₂、惰性电极阴极电解的H₂存在，无毒无污染的N₂、H₂从出气口排放到空气中，CO₂经过反应箱中的Ca(OH)₂过滤，随着排气管尾气的增多与油门踏板的加大，电位器电阻值减小，阀门增大，CO₂量增多，过量CO₂的使C_aCO₃变为C_aHCO₃，并有纯净的CO₂逸出，再经过直流压缩机压缩与可调高压接头、喷管、压把、压力表进入空灭火器桶中，并且在灭火器桶中渐渐压缩成高纯度高密度的CO₂；此时的CO₂的除原有反应箱、直流压缩机与灭火器桶体内中的残余空气外，CO₂的纯度达100％，将灭火器桶中的高纯度高密度的CO₂回收利用用于灭火、冷藏、冷饮、气肥、保暖、御寒、隔热领域，反应池中的反应物生成的(NH₄)₂SO₄、(NH₄)₂SO₃与PbSO₄、PbSO₃、颗粒物以及反应箱中残余物CaHCO₃，由操作人员戴上防毒手套、口罩，用密封的塑料容器收集密封，送往专业回收店，集中回收到化工领域处理，循环再利用；切实将有毒有害的内燃机尾气充分净化、高效地利用；本发明的内燃机尾气高效利用装置在适用于排放的尾气中含有H₂S、NO、NO₂、SO₂的天然气作燃料的内燃机，虽然H₂S、NO、NO₂、SO₂含量少，但是，因排放的尾气H₂S、NO、NO₂、SO₂有毒，比柴油、汽油、乙醇汽油燃烧排放的尾气CO、NO、NO₂、碳氢化合物HC、SO₂多出H2S有毒气体，并且H₂S在O₂充分时燃烧生成SO₂与H₂O，反应式为2H₂S+3O₂＝2H₂O+2SO₂；在O₂不充分时生成S与H₂O，反应式为2H₂S+O₂＝2H₂O+2S；因此，本发明的内燃机尾气高效利用装置将反应池中惰性电极阳极、惰性电极阴极拉近距离，使惰性电极阳极、惰性电极阴极两极相距2cm，使含有H₂SO₄的H₂O中的H₂O电解更能充分发挥，增加惰性电极阳极的O₂释放，使H₂S在O₂充分时燃烧生成SO₂与H₂O；本发明的内燃机尾气高效利用装置从反应池的加料盖向10升体积的反应池中加入8升含20％的H₂SO₄的H₂O，将加料盖盖紧；从10升体积加料箱的加料盖向加料箱中按1g三聚氰酸C₃N₃(OH)₃兑水150ml，加入5升的三聚氰酸C₃N₃(OH)₃与水，将加料盖盖紧；从加料盖向5升体积的反应箱中加入3升Ca(OH)₂溶液，将加料盖盖紧，可以确保本发明的内燃机尾气高效利用装置在适用于行驶机车在行驶中因上下坡与震动，内部的液体不会外溢；当能容纳4kg高纯度高密度的CO₂灭火器桶的压力表指针处于绿色色值与加料箱中的三聚氰酸C₃N₃(OH)₃水溶液定位表降到0.5升、反应池中的混合液(NH₄)₂SO₄、(NH₄)₂SO₃、含H₂SO₄的H₂O体积减少到1升时，应当关闭内燃机，切断电键，插上保险销，从固定架中取出灭火器桶，能确保本发明的内燃机尾气高效利用装置中的有毒物不会向外泄漏；将灭火器桶中的高纯度高密度的CO₂回收利用，反应池中的反应物生成的(NH₄)₂SO₄、(NH₄)₂SO₃与PbSO₄、PbSO₃、颗粒物以及反应箱中残余物CaHCO₃，由操作人员戴上防毒手套、口罩，用密封的塑料容器收集密封；可以让本发明的内燃机尾气高效利用装置更好地利用高纯度高密度的CO₂与反应池中的反应物生成的(NH₄)₂SO₄、(NH₄)₂SO₃与PbSO₄、PbSO₃、颗粒物以及反应箱中残余物CaHCO₃。