二氧化碳泵是一种专门用于压缩、输送气态、液态或超临界态二氧化碳的特种泵，它既是制冷空调的“冷量心脏”，也是碳捕集系统的“绿色动脉”，更是超临界发电的“能量引擎”。在碳中和与环保技术蓬勃发展的今天，这种泵正以独特价值融入人类工业文明的每个角落。
一、二氧化碳泵的独特使命
与普通水泵不同，二氧化碳泵需应对CO₂的多相态挑战：
1、气态CO₂：常压下存在，需压缩至液态运输（如碳捕集后封存）。
2、液态CO₂：高压低温态（-20℃,2MPa），用于制冷、食品加工。
3、超临界CO₂（sCO₂）：高温高压态（＞31.1℃,7.38MPa），热力循环效率倍增器。
二、核心功能
1、相态控制：精确维持CO₂相态，避免气液两相流引发空化或液击。
2、高压密封：防止温室气体泄漏（CO₂逃逸的温室效应是CO₂的25倍）。
3、高效传输：跨越从-50℃到700℃的温区，适应碳中和多场景需求。
三、典型流程（以碳捕集为例）
1、压缩：将电厂烟气中的CO₂从0.1MPa压缩至超临界态（7.4MPa）。
2、纯化：去除水分、硫化物（纯度＞99.9%）。
3、输送：泵送至地下封存或工业再利用（如驱油、制甲醇）。
四、核心结构
二氧化碳泵的三大核心模块均针对CO₂特性进行特殊设计：
1、耐蚀流道
材料：双相不锈钢（2205）、镍基合金（哈氏C-276）。
工艺：流道镜面抛光（Ra＜0.8μm），减少CO₂水溶液（碳酸）腐蚀。
2、多重密封系统
干气密封：氮气阻隔，防止CO₂结晶破坏密封面。
磁力耦合：无接触传动，彻底杜绝泄漏（核级密封标准）。
3、智能温控
夹套冷却：维持液态CO₂低温（-25℃），避免气化。
电加热器：超临界泵启动前预热，防止低温脆裂。
五、应用场景
1、跨临界制冷系统
CO₂冷媒：超市冷链用CO₂泵，GWP=1（传统氟利昂GWP＞4000）。
2、碳捕集与封存（CCS）
烟气处理：电厂烟气中CO₂经泵压缩至超临界态，注入地下岩层。
3、超临界发电
sCO₂布雷顿循环：泵将sCO₂加压至25MPa驱动涡轮，发电效率＞50%。
4、食品工业
啤酒碳酸化：液态CO₂泵精确控制气泡密度（精度±0.1g/L）。
干冰制造：高压泵将液态CO₂膨胀为-78.5℃干冰，用于冷链运输。