一种蓄热氧化耦合生物膜法碳中和装置

本发明涉及煤炭行业碳中和领域，特别是涉及一种蓄热氧化耦合生物膜法碳中和装置。

背景技术：

1、全球变暖是人类的行为造成地球气候变化的后果。其中甲烷是大气中一种重要的温室气体，其温室效应要比二氧化碳高出22倍，占整个温室气体贡献量的15％。煤矿瓦斯的主要成分是甲烷，若不加以利用，直接排放到大气中，将加剧全球变暖的现象。目前高浓度瓦斯的应用较为广泛，而对于浓度低于25％的低浓度瓦斯，长期以来受制于安全、经济等因素，通常直接排空，既浪费能源又污染环境。

2、现有技术通常采用蓄热式热氧化技术利用低浓度瓦斯发电，但反应过程中又会排出二氧化碳，加剧温室效应。因此迫切需要研究出一种可以利用煤矿超低浓度瓦斯发电并中和尾气中的二氧化碳的装置。

技术实现思路

1、有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种蓄热氧化耦合生物膜法碳中和装置，其用于解决超低浓度瓦斯利用与所产生的二氧化碳中和问题，以减缓温室效应。

2、为实现上述目的，本实用新型提供了一种蓄热氧化耦合生物膜法碳中和装置，包括：

3、瓦斯掺混装置，用于将低浓度瓦斯和循环尾气混合，然后将混合气体输入蓄热氧化装置内；

4、蓄热氧化装置，以瓦斯掺混装置送来的气体作为燃料，加热水获得水蒸气，并将水蒸气送入发电机组内发电；燃料用完后的尾气分别送入瓦斯掺混装置、生物膜二氧化碳处理装置内处理；

5、发电机组，利用蓄热氧化装置送来的水蒸汽发电，并将发出的电能引出使用；

6、生物膜二氧化碳处理装置，通过光合细菌吸附、处理尾气中的二氧化碳，实现第一次碳中和；

7、化学中和装置，通过化学试剂吸附生物膜二氧化碳处理装置送来气体中的二氧化碳，实现第二次碳中和。

8、作为本实用新型的进一步改进，生物膜二氧化碳处理装置包括透明的缸体，缸体上安装有缸盖，缸体内部填充水(混合有营养液)，缸体内安装有多孔无机介质膜，多孔无机介质膜上吸附有光合细菌；尾气管道一端与蓄热氧化装置的尾气连通、另一端接入缸体内，从而将尾气引入缸体；

9、尾气管道装入缸体内的一端上安装有曝气装置，曝气装置上设有多个气孔，气孔与尾气管道连通。

10、作为本实用新型的进一步改进，还包括照明装置，温度传感器，温度传感器安装在缸体内；所述照明装置安装在缸体内壁、缸盖内侧上，照明装置通电发光以模拟太阳光照射缸体内部；所述温度温度传感器用于检测水温。

11、作为本实用新型的进一步改进，还包括二次处理管道，二次处理管道一端与生物膜二氧化碳处理装置的顶部空气连通、另一端接入化学中和装置的化学试剂内，且二次处理管道装入化学试剂内的一端上安装有耐碱的防水透气膜。

12、作为本实用新型的进一步改进，所述多孔无机介质膜有多个且沿着缸体的轴向安装，每个多孔无机介质膜处分别安装有一个涮洗机构，所述涮洗机构包括刷洗壳上设置有刷洗环，刷洗环可圆周转动地套装在照明管上，刷洗壳内安装有第一内刷、内框，所述内框固定在刷洗壳上，所述第一内刷上设置有磁吸板，磁吸板可磁力吸附；

13、所述第一内刷的刷毛可与缸体的内壁压紧，从而刷洗缸体的内壁；第一内刷还与内刷滑轴的一端装配，内刷滑轴的另一端穿过内框后与端环装配，所述内刷滑轴位于内框和端环之间的部分上套装有第四弹簧，第四弹簧用于对第一内刷施加向内框移动的弹力，从而使得初始状态时第一内刷的刷毛不与缸体的内壁接触；

14、初始状态时，第一内刷与磁吸盘正对；磁吸盘处于工作状态时能通过磁力吸紧磁吸板，使得第一内刷的刷毛压紧在缸体的内壁上；然后将磁吸盘沿着缸体圆周方向转动即可使第一内刷刷洗缸体的内壁。

15、作为本实用新型的进一步改进，缸体内安装有照明管，所述照明管位于缸体内的一端与曝气装置装配，曝气装置安装在缸体内；照明管内部中空且与气孔连通，尾气管的一端装入照明管内，以将尾气引入照明管内；

16、每个多孔无机介质膜上均设置有安装座，安装座与照明杆可圆周转动装配，照明杆一端装入照明环内且与之可圆周转动装配，所述照明环设置在照明管上；

17、照明管另一端穿出缸盖后与聚光锥装配，聚光锥安装在反光罩内；照明管采用透明且高透光材料制作；

18、反光罩内侧涂抹反光材料且反光罩内安装有照明装置、散光灯，所述照明装置通电后发出光照，以模拟太阳光，从而用于补充照明；所述散光灯与光纤接口连通，光纤接口与太阳光导入器的光缆连接，以将太阳光导入器引入光缆的光线输送至散光灯内，然后由散光灯照亮反光罩内。

19、作为本实用新型的进一步改进，磁吸盘安装在第二旋转架上，所述磁吸盘通过控制轴控制其是否向外发射磁场，所述控制轴上套装有控制齿轮，所述控制齿轮与齿条部分啮合传动，所述齿条部分设置在控制推杆上，所述控制推杆的两端上分别安装有推板，且控制推杆上安装有推杆凸块，所述两块推板分别与两块切换板正对，两块切换板分别安装在不同的切换伸缩轴上，两根切换伸缩轴分别装入对应的切换电缸内，所述切换电缸安装在第二支架上；

20、所述推杆凸块上安装有推杆导向轴，所述推杆导向轴一端可轴向滑动地装入推杆导向管内，所述推杆导向管安装在磁吸固定座上，所述磁吸固定座安装在磁吸盘的外壳上，所述磁吸固定座与推杆凸块之间安装有第二弹簧，第二弹簧用于对控制施加阻碍其移动的弹力；

21、控制推杆上设置有推杆锁槽，所述推杆锁槽与推杆锁块卡合装配，所述推杆锁块与磁吸盘的外壳卡合且可滑动装配，所述推杆锁块与推杆锁杆的一端装配，推杆锁杆的另一端穿过锁杆架后与磁吸环装配，锁杆架安装在磁吸盘的外壳上；所述推杆锁杆位于锁杆架和磁吸盘的外壳之间的部分上安装有弹簧环，所述推杆锁杆位于锁杆架和弹簧环之间的部分上套装有第三弹簧，所述第三弹簧用于对推杆锁块施加向推杆锁槽推动的弹力；

22、所述磁吸环可与磁铁吸附，且磁吸环与软铁块正对，软铁块采用软铁制作且安装在电磁盒内，电磁盒安装在第二之间上且其内部安装有线圈，线圈通电后产生磁场。

23、作为本实用新型的进一步改进，生物膜二氧化碳处理装置还包括底座，缸体的底部安装在底座上，所述缸体的顶部通过缸盖封闭，缸盖上安装有照明架，照明架通过第一支架、第二支架与底座装配；所述缸体的外壁上、沿着其轴向上安装有两个限位环，缸体位于两个限位环处分别可圆周转动地套装有旋转环，两个旋转环之间通过第一旋转架、第二旋转架连接，第一旋转架、第二旋转架底部安装有旋转大齿轮，旋转大齿轮与旋转小齿轮啮合传动，所述旋转小齿轮安装在电机轴上，电机轴一端装入电机内。

24、作为本实用新型的进一步改进，涮洗机构还包括第二内刷、两个第三内刷，第一内刷、第二内刷、两个第三内刷分别与不同的连杆的一端装配，每根连杆分别穿过内框后与不同的连杆销装配，第一内刷、第二内刷对应的连杆销装入同一个对中件的叉槽内且与之可滑动装配；两个第三内刷对应的连杆销装入另一个对中件的叉槽内且与之可滑动装配；叉槽设置在对中件的两端，且两个对中件分别固定在对中轴上，对中轴可圆周转动地安装在刷洗壳上；

25、初始状态时，第二内刷与照明管的外壁正对且其刷毛不与照明管的外壁接触；两个第三内刷分别与对应的照明杆正对且其刷毛不与照明杆的外壁接触。

26、作为本实用新型的进一步改进，在二次处理管道上串联安装有先导阀，所述先导阀包阀壳，阀壳内设置有阀腔，阀腔与两根阀管的一端连通，两根阀管的另一端串联在二次处理管道上，所述阀腔上安装有阀座，阀座与阀板贴合密封以阻断两根阀管的连通，阀板一端通过阀板销与阀壳铰接；

27、阀板还与锁板的一端贴紧，从而使得阀板无法转动打开；锁板另一端穿出阀壳后与活塞装配，活塞密封、可滑动地安装在活塞孔内，活塞孔设置在活塞壳内，活塞壳安装在阀壳上，活塞与活塞孔的封闭端之间安装有第一弹簧，第一弹簧对活塞施加向锁板推动的弹力；所述活塞孔远离第一弹簧的一端通过先导气管与和缸体内连通的阀管连通。

28、本实用新型的有益效果是：

29、本实用新型首先利用低浓度瓦斯进行蓄热氧化发电供电，实现甲烷的一次减排，从而能有效地解决煤矿瓦斯事故，有利于增加洁净能源供应并减缓温室效应。再主要通过生物法实现碳的二次中和，这既减少了温室气体排放，相较于化学法处理废气又具有环保、安全性高、易操作及生产成本低等多个优点。最后利用化学试剂对多余的二氧化碳进行吸附，从而可以大大降低碳排放量。

30、本实用新型的缸体加装刷洗机构后能够有效地对缸体内部、照明管、照明杆进行清洁，从而确保光线的有效照射，保证光合细菌的活性，另外本实用新型将刷洗机构的驱动力外置、将照明管的光源外置，不仅能够降低成本还能够避免由于需要满足防水要求进行的复杂设计，从而可以有效简化结构，同时也便于后续维护。