阅读说明：本技术 一种冷泉水合物培养及采集装置 (Cold spring hydrate is cultivateed and collection system ) 是由 尉建功 吴婷婷 于 2019-10-12 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种冷泉水合物培养及采集装置,包括培养单元、加热单元和采集单元,所述培养单元包括釜体和收集通道,所述釜体的底端与收集通道连接,所述加热单元设置在培养容器的底端,所述采集单元与釜体顶端连接；所述培养单元,用于收集并存储冷泉水合物和冷泉气体；所述加热单元,用于提高培养单元内存储的冷泉水合物的温度,以使得冷泉水合物分解成水和冷泉气体；所述采集单元,用于采集培养单元内的冷泉气体。本发明能有效解决冷泉渗漏,以使大量的甲烷进入到海洋水体甚至大气中,加剧了全球气候变暖的情况,同时将大量的冷泉气体存储起来作为燃料及制造氢气、炭黑、一氧化碳、乙炔、氢氰酸及甲醛等物质的原料。(The invention discloses a cold spring hydrate culturing and collecting device which comprises a culturing unit, a heating unit and a collecting unit, wherein the culturing unit comprises a kettle body and a collecting channel, the bottom end of the kettle body is connected with the collecting channel, the heating unit is arranged at the bottom end of a culturing container, and the collecting unit is connected with the top end of the kettle body; the culture unit is used for collecting and storing cold spring hydrate and cold spring gas; the heating unit is used for increasing the temperature of the cold spring hydrate stored in the culture unit so as to decompose the cold spring hydrate into water and cold spring gas; the collecting unit is used for collecting the cold spring gas in the culture unit. The invention can effectively solve the leakage of the cold spring, so that a large amount of methane enters into the ocean water body and even the atmosphere, the global warming condition is aggravated, and meanwhile, a large amount of cold spring gas is stored as fuel and raw materials for producing substances such as hydrogen, carbon black, carbon monoxide, acetylene, hydrocyanic acid, formaldehyde and the like.)

一种冷泉水合物培养及采集装置

技术领域

本发明涉及一种资源培养及采集装置，尤其涉及一种冷泉水合物培养及采集装置。

背景技术

冷泉是一种海底天然气渗漏的自然现象，该现象广泛分布在全球，其中冷泉渗漏出的气体的主要成分是甲烷，甲烷是一种比二氧化碳威力更强的温室气体。随着冷泉渗漏，大量的甲烷进入到海洋水体甚至大气中，加剧了全球气候变暖的情况，但甲烷可作为燃料及制造氢气、炭黑、一氧化碳、乙炔、氢氰酸及甲醛等物质的原料，若能将冷泉渗漏出的冷泉渗漏出的收集起来，必定能有效缓解全球气候变暖的情况，甚至可以解决当前的能源危机。

冷泉常分布在大陆边缘海底的沉积界面之下，正常情况下，海底的温度接近于9℃且水压非常大，而冷泉的温度略低于海底的温度，所以冷泉渗漏出的气体离开冷泉进入海水中时，在海底低温高压的条件作用下(水合物稳定区)，以气泡的形式溢出的气体在外表面生成一层“结冰层”，这个“冰层”就是天然气与水体形成的晶体结构即天然气水合物，由于海水的密度大于天然气包裹着水合物层的气泡的密度，所以包裹着水合物的气泡会在海水浮力的作用下向海面上浮，随着温度的升高或压力的减小，水合物包裹层会逐渐融化变成气体，冷泉渗漏出的气体就会进入到海洋水体甚至大气中，所以如何有效地将冷泉渗漏出的气体收集并利用起来是当务之急。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种冷泉水合物培养及采集装置，其能解决冷泉渗漏出来的冷泉气体进入到海洋水体甚至大气中，加剧了全球气候变暖的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种冷泉水合物培养及采集装置，包括培养单元、加热单元和采集单元，所述培养单元包括釜体和收集通道，所述釜体的底端与收集通道连接，所述加热单元设置在釜体内腔，所述采集单元与釜体顶端连接；

所述培养单元，用于收集并存储冷泉水合物和冷泉气体；

所述加热单元，用于提高培养单元内存储的冷泉水合物的温度，以使得冷泉水合物分解成水和冷泉气体；

所述采集单元，用于采集培养单元内的冷泉气体。

优选的，所述培养单元还包括隔热层和防护外壳，所述隔热层铺设在釜体内壁上，所述防护外壳设置在釜体外壁。

优选的，所述加热单元包括电加热板，所述电加热板固定安装在隔热层上。

优选的，还包括固定单元，所述固定单元包括固定缆和地层膨胀锚钉，所述地层膨胀锚钉通过固定缆与釜体底部连接。

优选的，所述收集通道包括第一阀门，所述第一阀门与釜体内腔的底端连通。

优选的，采集单元包括第二阀门和船载抽吸系统，所述第二阀门的一端与釜体内腔的顶端连接，所述船载抽吸系统包括抽吸管道、储气罐和风机，所述第二阀门的另一端通过抽吸管道与风机的输入端活动连接，所述风机的输出端与储气罐连接。

优选的，还包括用于驱动第一阀门处于开启状态或者关闭状态的第一动力单元，所述第一动力单元包括第一电动机和第一齿轮组，所述第一电动机的输出端通过第一齿轮组与第一阀门连接。

优选的，还包括用于驱动第二阀门处于开启状态或者关闭状态的第二动力单元，所述第二动力单元包括第二电动机和第二齿轮组，所述第二电动机的输出端通过第二齿轮组与第二阀门连接。

优选的，还包括控制系统和若干均匀分布在釜体内腔的测量单元，所述第一动力单元、第二动力单元和测量单元与控制系统电性连接。

优选的，所述测量单元包括温度传感器、水位传感器和压力传感器。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：采用培养单元收集并存储冷泉水合物，有效避免冷泉气体进入海洋水体甚至大气中，同时利用多种传感器组成的测量单元对培养单元内的冷泉水合物进行监测，有效提高工作效率。

附图说明

图1为本发明的冷泉水合物培养及采集装置的结构示意图。

图中：1-培养单元；11-釜体；12-收集通道；13-第一阀门；14-隔热层；15-防护外壳；2-电加热板；3-采集单元；31-第二阀门；32-抽吸管道；33-风机；34-储气罐；4-固定单元；41-固定缆；42-地层膨胀锚钉；5-测量单元。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

如图1所示，一种冷泉水合物培养及采集装置，包括培养单元1、加热单元和采集单元3，所述培养单元1包括釜体11和收集通道12，所述釜体11的底端与收集通道12连接，所述加热单元设置在釜体11内腔，所述采集单元3与釜体11顶端连接；所述培养单元1，用于收集并存储冷泉水合物和冷泉气体；所述加热单元，用于提高培养单元1内存储的冷泉水合物的温度，以使得冷泉水合物分解成水和冷泉气体；所述采集单元3，用于采集培养单元1内的冷泉气体。

具体为，在本实施例中采用地层膨胀锚钉42通过固定缆41将冷泉水合物培养及采集装置固定在深海海底的冷泉区域，并使收集通道12覆盖在冷泉气体渗漏口的正上方，优选的，所述收集通道12包括第一阀门13，所述第一阀门13与釜体11内腔的底端连通，当冷泉渗漏出的气体离开冷泉进入海水中时，会在低温高压的条件作用下，形成冷泉水合物，冷泉水合物经第一阀门13进入釜体11内腔，随着冷泉渗漏出的气体量的增加，冷泉水合物会在釜体11内腔堆积并结合成冷泉水合物块；当釜体11内的冷泉水合物堆积到一定程度，采用加热单元提高培养单元1内存储的冷泉水合物的温度，以使得冷泉水合物分解成水和冷泉气体，再采用采集单元3将冷泉气体收集。

如图1所示，所述培养单元1还包括隔热层14和防护外壳15，所述隔热层14铺设在釜体11内壁上，所述防护外壳15设置在釜体11外壁。

具体为，由于冷泉水合物培养及采集装置的工作环境是深海海底的冷泉区域，在冷泉区域的生物群落不同于以光合作用为主的生态系统，海底冷泉系统不需要太阳光，以冷泉渗漏的甲烷气体为主要原料，存在以化能自养细菌为初级生产者的黑暗食物链，为了避免培养单元1的釜体11被生物群落破坏，同时为了冷泉水合物培养及采集装置能够适应深海海底的工作环境，所以在培养单元1的釜体11外壁设置防护外壳15；此外，本实施例中使冷泉水合物分解的主要手段是通过加热单元对冷泉水合物进行加热，优选的，所述加热单元包括电加热板2，所述电加热板2固定安装在隔热层14上，当釜体11内的冷泉水合物堆积到一定程度，接通电加热板2的电源，并采用电加热板2对冷泉水合物进行加热，同时为了节约能源，也为了使得冷泉水合物的加热分解的效率更高，所以在釜体11内壁设置一层隔热层14，防止热量向外流失，以保证电加热板2的加热效率。

如图1所示，采集单元3包括第二阀门31和船载抽吸系统，所述第二阀门31的一端与釜体11内腔的顶端连接，所述船载抽吸系统包括抽吸管道32、储气罐34和风机33，所述第二阀门31的另一端通过抽吸管道32与风机33的输入端活动连接，所述风机33的输出端与储气罐34连接。

具体为，当釜体11内的冷泉水合物堆积到一定程度，工作船只会将船载抽吸系统运输至冷泉水合物培养及采集装置上方的海面，并将抽吸管道32伸入海中与第二阀门31的另一端连接，并通过抽吸管道32向釜体11内腔添加催化剂，加速冷泉水合物的分解，然后采用风机33将釜体11内腔的冷泉气体抽吸至储气罐34中存储，抽吸完成后，断开抽吸管道32与第二阀门31的连接，并将抽吸管道32收回到工作船只上。

如图1所示，本实施例所述的冷泉水合物培养及采集装置还包括控制系统和若干均匀分布在釜体内腔的测量单元，所述第一动力单元、第二动力单元和测量单元与控制系统电性连接。优选的，所述测量单元5包括温度传感器、水位传感器和压力传感器。

具体为，冷泉渗漏出的气体的速度往往受地理环境、生物群里和地理位置等因素的影响，而且釜体11内腔的冷泉水合物是自然堆积的，所以需要在釜体11内腔中设置多个测量单元5，每个测量单元5负责对其附近区域的温度、水位和压力进行检测，并将检测的数据以电信号形式通过控制系统发送至工作船只，工作船只通过控制系统获取测量单元发送出来的数据，并对釜体11内腔的冷泉水合物的含量进行计算，当釜体11内腔的冷泉水合物的含量达到预设数据，工作船只将船载抽吸系统运输至冷泉水合物培养及采集装置上方的海面，并将深海电缆和抽吸管道32伸入海水中，深海电缆与电加热板2、第一动力单元和第二动力单元连接，并为电加热板2、第一动力单元和第二动力单元提供电能，抽吸管道32与第二阀门31连接；工作船只通过控制系统向第一动力单元发送关闭信号，第一动力单元通过控制系统获取工作船只发出的关闭信号后，第一电动机通过第一齿轮组驱动第一阀门13关闭；工作船只通过控制系统向第二动力单元发送开启信号，第二动力单元通过控制系统获取工作船只发出的开启信号后，第二电动机通过第二齿轮组驱动第二阀门31开启，然后通过抽吸管道32向釜体11内腔添加催化剂，同时工作船只通过控制系统向电加热板2发送加热信号，使得电加热板2开始向釜体11内腔的冷泉水合物进行加热，测量单元5同步将釜体11内腔的温度、水位和压力等数据以电信号形式通过控制系统传输至工作船只上，工作船只通过控制系统获取测量单元5传输过来的数据分析冷泉水合物的分解情况和冷泉气体的采集情况，当冷泉气体采集完成，工作船只通过控制系统向第一动力单元发送开启信号，以使第一阀门13开启，工作船只通过控制系统向第二动力单元发送开启信号，以使第二阀门31关闭，冷泉水合物培养及采集装置开始重新收集冷泉水合物。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。