一种适用于海底泥火山的天然气采集装置的制作方法

本发明涉及一种深海资源培采集装置，尤其涉及一种适用于海底泥火山的天然气采集装置。

背景技术：

海底泥火山是一种特殊的冷泉及天然气水合物地表特征，具有间歇性喷发的特点，并且会在浅表层沉积物中形成天然气水合物；此外海底泥火山的喷发时会释放出大量的天然气和泥浆，但大部分的海底泥火山的喷发都是缓慢地释放天然气和泥浆，而且泥火山处于深海海底的环境下，其喷发时产生的热量将被海水所吸收，无法产生过高的温度。

由于海底泥火山喷发处同时有泥喷发，所以泥气同时喷发处周边的贝壳类等生物族群相对较少，目前研究发现泥火山喷发中心，生物多以细菌席为主。所以对泥火山进行开发时，能够很大程度避免对贝壳等生物群落的阻碍和破坏；同时海底泥火山本身就是一个不断喷发气体的冷泉结构，其喷发的气体中的主要成分是天然气，当大量的天然气进入到海洋水体甚至大气中，会导致海水酸化，加剧了温室效应，但天然气可作为清洁能源已经及现代工业生产的原料，若能将处于缓慢喷发状态的泥火山释放出来的天然气以及浅表层沉积物中的天然气水合物分解产生的天然气收集起来将有利于缓解当前的能源危机、海水酸化以及温室效应。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种适用于海底泥火山的天然气采集装置，其能缓解当前的能源危机、海水酸化以及温室效应的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种适用于海底泥火山的天然气采集装置，其特征在于：包括采集单元、加热单元和抽吸单元，所述采集单元包括采集罩和覆盖在采集罩外壁的采集毯，所述采集毯的底部的边缘向外延伸形成凸出部，所述加热单元设置在采集毯的凸出部的下方，所述抽吸单元与采集罩连接；

所述采集单元，用于覆盖在海底泥火山上进行天然气的采集；

所述加热单元，用于加热浅表层沉积物中的天然气水合物，以使天然气水合物分解成水和天然气；

所述抽吸单元，用于抽吸采集单元采集到的天然气。

优选的，所述采集罩为中空的锥形结构，所述采集罩的顶部与抽吸单元连接。

优选的，还包括固定单元，所述固定单元包括若干用于将采集单元固定在海底泥火山上的重物，所述重物均匀分布在采集毯的凸出部。

优选的，所述重物为重锚或地层膨胀锚钉。

优选的，所述采集单元还包括第一隔热层，所述第一隔热层设置于采集毯的凸出部的底面。

优选的，所述加热单元包括电加热网，第一隔热层位于采集毯的凸出部与电加热网之间。

优选的，所述采集单元还包括第二隔热层，所述第二隔热层设置在采集罩的内壁。

优选的，所述抽吸单元包括抽吸阀门和船载抽吸系统，所述船载抽吸系统包括抽吸管道、风机和储气罐，所述抽吸阀门的输入端与采集罩连通，所述抽吸阀门的输出端通过抽吸管道与风机的输入端连接，所述风机的输出端与储气罐输入端连接。

优选的，还包括供能系统，所述供能系统的输入端与储气罐的输出端连接，所述供能系统的输出端与加热单元连接。

优选的，所述供能系统包括燃气供能系统、风力供能系统和太阳能供能系统，所述燃气供能系统的输入端与储气罐的输出端连接，所述加热单元和风机均与燃气供能系统电性连接，所述加热单元和风机均与风力供能系统电性连接，所述加热单元和风机均与太阳能供能系统。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：采用采集单元对海底泥火山释放出来的天然气进行采集，并采用多种供能系统组合进行供能，实现环保作业，同时将处于缓慢喷发状态的泥火山释放出来的天然气以及浅表层沉积物中的天然气水合物分解产生的天然气收集起来，有利于缓解当前的能源危机、海水酸化以及温室效应。

附图说明

图1为本发明的适用于海底泥火山的天然气采集装置的结构示意图。

图中：1-采集单元；11-采集毯；111-凸出部；12-采集罩；13-第一隔热层；14-第二隔热层；2-电加热网；3-抽吸单元；31-抽吸阀门；32-抽吸管道；33-风机；34-储气罐；4-重物；5-供能系统。

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，一种适用于海底泥火山的天然气采集装置，适用于冷泉区域中处于缓慢喷发状态的泥火山，其包括采集单元1、加热单元和抽吸单元3，所述采集单元1包括采集罩12和覆盖在采集罩12外壁的采集毯11，所述采集毯11的底部的边缘向外延伸形成凸出部111，所述抽吸单元3与采集罩12连接；所述采集单元1，用于覆盖在泥火山上进行天然气的采集；所述加热单元，用于加热浅表层沉积物中的天然气水合物，以使天然气水合物分解成水和天然气；所述抽吸单元3，用于抽吸采集单元1采集到的天然气。

具体为，在本实施例中，所述采集单元1的采集毯11和采集罩12均为高分子材料，具有相对稳定的物理特性和化学特性；通过在采集毯11的凸出部111均匀分布重物4将采集单元1稳定地覆盖在整个泥火山上，优选的，所述重物4为重锚或地层膨胀锚钉。采用重锚或地层膨胀锚钉使得采集毯11的凸出部111紧贴泥火山非喷发口以外的地方，以使得采集毯11的凸出部111与海底形成近似于密封的状态，并将采集罩12固定覆盖在泥火山喷发口处；采集天然气时，由于所述采集罩12为中空的锥形结构，且采集毯11覆盖在采集罩12外壁，所述采集罩12的顶部与抽吸单元3连接，所以泥火山释放出来天燃气直接进入采集罩12中，由于天然气不溶于水且密度远低于海水，所以采集罩12中采集到的天然气会上升至采集罩12的上层，再采用抽吸单元3进行抽吸；同时采用设置在采集毯11的凸出部111的下方的加热单元对浅表层沉积的天然气水合物进行加热，以使得天然气水合物受热分解成水和天然气，由于采集毯11的凸出部111与海底形成近似于密封的状态，所以天然气水合物分解出来的大部分天然气最终会运动至采集罩12的上层，再采用抽吸单元3进行抽吸。

如图1所示，采集单元1还包括第一隔热层13，所述第一隔热层13设置于采集毯11的凸出部111的底面，优选的，所述加热单元包括电加热网2，第一隔热层13位于采集毯11的凸出部111与电加热网13之间。

具体的，海底泥火山受海底环境因素的影响，无法产生过高的温度，而海底泥火山释放出来的天然气在海底低温高压的条件作用下(水合物稳定区)，使得天然气在浅表层沉积物中形成天然气水合物。在本实施例中，在采集毯11的凸出部111的底面设置第一隔热层13，优选的，所述采集单元1还包括第二隔热层14，所述第二隔热层14设置在采集罩12的内壁，再在第一隔热层13上设置电加热网2，由于采集毯11凸出部111的重物4使得采集毯11的凸出部111与海底形成近似于密封的状态，所以在采集天然气时，采用电加热网2对浅表层沉积物中的天然气水合物进行加热，促使天然气水合物分解成水和天然气，同时第一隔热层13和第二隔热层14均起隔热保温作用，避免电加热网2产生的热量出现大量流失的情况，有效保证了电加热网2的的加热效率。

如图1所示，所述抽吸单元3包括抽吸阀门31和船载抽吸系统，所述船载抽吸系统包括抽吸管道32、风机33和储气罐34，所述抽吸阀门31的输入端与采集罩12连通，所述抽吸阀门31的输出端通过抽吸管道32与风机33的输入端连接，所述风机33的输出端与储气罐34输入端连接。

具体为，本实施例所述的抽吸单元3在采集天然气时，风机33的输入端通过抽吸管道32与设置在采集罩12顶点上的抽吸阀门31的输出端连接，在风机33的抽吸作用下，天然气依次经过抽吸阀门31、抽吸管道32和风机33，最终进入储气罐34中。

如图1所示，还包括供能系统5，所述供能系统5的输入端与储气罐34的输出端连接，所述供能系统5的输出端与加热单元连接。优选的，所述供能系统5包括燃气供能系统、风力供能系统和太阳能供能系统，所述燃气供能系统的输入端与储气罐34的输出端连接，所述加热单元和风机33均与燃气供能系统电性连接，所述加热单元和风机33均与风力供能系统电性连接，所述加热单元和风机33均与太阳能供能系统。

具体为，供能系统5包括燃气供能系统、风力供能系统和太阳能供能系统，其中燃气供能系统为主要供能系统，风力供能系统和太阳能供能系统为辅助供能系统，燃气供能系统从储气罐34中获取燃气进行燃烧，进行火力发电，通过电缆为电加热网2和风机33提供作业时所需的大部分电能，风力供能系统和太阳能供能系统分别利用风能和太阳能进行发电，通过电缆为电加热网2和风机33提供作业时所需的部分电能，以此实现本发明所述的适用于海底泥火山的天然气采集装置的环保作业。

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。