[发明专利]一种废气减排用于生物养殖的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及废气碳捕获的设备和方法。本发明涉及培养光合生物和废气处理的设备和方法。本发明涉及生物质能源制造，废气碳捕获，废水处理，化工，制药，造纸，营养添加剂和粮食制造。

背景技术

大规模培养光合生物如微藻用于生物质能源制造，高蛋白粮食制造，制药，废气废水处理受到广泛关注。实现户外光合生物如微藻的高产率低成本是建立可赢利商业生产的关键。现有微藻培养方法主要采用微孔管道将CO₂以气态形式吹送到培养液中以便微藻吸收。CO₂微孔管道所耗费用占微藻培养总成本的1/3左右。CO₂微孔管道容易被阻塞，并且CO₂不易为微藻所吸收。目前仍有待新的微藻培养方法设计以实现高产率低成本的微藻培养。与此同时，以CO₂为主的工业废气排放对人类居住环境的危害以得到广泛认同，以CO₂为主的工业废气排减排迫在眉睫。《京都议定书》已要求发达国家在2012年前实现确定数额的温室气体减排额度。目前限制碳捕获技术工业化应用的主要瓶颈是高昂的成本。现在工业界主要采用的碳捕获技术是以Amine为基础的化学吸收，以MEA(Monoethanolamine)为代表。MEA法主要存在以下几个问题：

1)成本高昂。美国能源部国家能源技术试验室(U.S.Department of Energy，National Energy TechnologyLaboratory)报告以一已安装除尘脱硫设备的燃煤发电厂为例计算，安装碳捕获技术前操作费用636ft²/mw，而安装碳捕获技术后操作费用为1009ft²/mw)，增加燃煤发电厂的操作费用(”footprint”)约60％。

2000年美国国家能源技术试验室估计采用现行化学吸收法将使发电的费用增加70％。

2)耗能量巨大。碳捕获技术的耗能占发电厂总产出能量的比率称为“能源罚单(Energy Penalty)”。MEA法的“能源罚单”达到燃煤发电厂总供能的25-37％左右，占天然气发电厂总供能的15-24％。“能源罚单”是导致碳捕获技术成本高昂的主要因素之一。

3)硫化物以及氧气会使Amine降解，由于吸收剂需要再生，在化学吸收前需要清除硫化物，氧气和水分。

4)因为纯化后的二氧化碳体积巨大导致当地储存所占空间巨大，并需要及时运输。日本Yokoyama在其CRIEPI报告一600MW天然气火力发电厂使用传统MEA法每天产出5899吨CO₂。美国MPRAssociations，Inc.的Lance C.Elwell报告1000MW燃煤火力发电厂每小时消耗原煤1*10⁶磅，每小时产出CO₂3*10⁶磅(＝1360吨)。如此巨大的储存体积，如果没有及时的运输系统，完全存放于发电厂是难以想象的。

5)由于需要运输纯化后的二氧化碳，为避免腐蚀输送管道，纯化后的二氧化碳需要清除硫化物，氮氧化物和水分。

目前仍有待新的碳捕获及脱氮脱硫方法设计以实现低成本高效率的工业废气减排。

发明内容

本发明的目的，还在于提供一种碳捕获技术的设备和方法，同时消除废气中其他污染大气成分。

本发明的目的，在于提供一种生物尤其是自氧微生物微藻的培养设备和方法。

本发明的目的，还在于提供一种生物质能源制造的设备和方法，以用于造纸，制药，营养添加剂和粮食替代物生产，。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种废气减排用于生物养殖的方法和设备，用于自废气中的二氧化碳(CO₂)等污染气体中捕获碳等元素如碳，氮，磷，用于培养生物尤其是微藻等；它包含至少一个吸收/分离设备，至少一个生物培养容器和至少一个生物培养产物转化装置，还可以包含氧化设备；

所述的吸收/分离设备可包含高速旋转叶轮(36)和其外环绕的半粗孔网半实壁结构(31)，所述的生物培养容器包含至少一种可直接利用液态含碳化合物合成生长所需物质的生物，所述的生物培养产物转化装置包含至少一种装置可将生物转化为可利用产品形式，所述的可选择使用的氧化设备包含至少一种氧化剂可至少将氧化氮(NO)氧化为二氧化氮(NO₂)。