CN109432892B - 碳纳米管纤维滤层气体净化与热发电一体化可再生装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碳纳米管纤维滤层气体净化与热发电一体化可再生装置，包括：碳纳米管纤维滤层复合型气体净化管芯、热温差双向工作器、传感器系列、调压控制装置、再生装置、智能控制器、整流电路及器件、蓄电池、气体净化缸体、高温固气混合物进口管道、净化气体出口管道、固溶体出口、绝热层，并构成一体化结构；碳纳米管纤维滤层复合型气体净化管芯的外层为碳纳米管纤维滤层，与过渡层和支撑层构成中空结构；具有孔径梯度变化的特征结构；本发明装置能够克服均质陶瓷和普通陶瓷分离膜在高温气体净化中面临孔径分布不易控制、过滤速度低、使用寿命较低及抗热震性不高的问题，其气体净化效率得到提高，还能够回收余热发电。

Description

碳纳米管纤维滤层气体净化与热发电一体化可再生装置

技术领域

本发明属于高温固气混合物净化技术领域，涉及高温固气混合物净化与热能回收技术，更具体地涉及一种碳纳米管纤维滤层气体净化与热发电一体化可再生装置。

背景技术

随着工业的快速发展，大量有害工业废料以固气混合物形式的排放，造成了对环境的污染；城市汽车的急速发展，不光对城市交通造成拥堵，也造成大量固气混合物的排放；这些不仅严重影响了人们的心身健康，而且也严重制约了城市建设和工业的进一步发展。现有世界各地的热电厂、工业锅炉窑炉每年排放的烟尘量很大，其中含有许多微细杂质粒子及有害化学物质，这些高温含尘气体的直接排放，不仅会造成严重的环境污染，还会造成大量热能不必要的浪费。对于各种先进的燃煤发电系统，为了实现高效和环保都需要进行高温条件下的气体净化。因此，开展高温含尘气体的净化技术及装置的研究，对于环境保护、节约能源、实现社会的可持续发展具有十分重要的意义。

目前，高温陶瓷过滤技术作为固气混合物的净化重要技术发展较快。但是,均质多孔陶瓷和普通陶分离膜在高温气体净化中均面临抗热震性不高和过滤速度低的问题。均质多孔陶瓷过滤速度几乎达到工业应用不可忍受的程度，普通陶瓷分离膜也存在分离膜的气孔率一般较低问题，其过滤速度仍不能满足工业应用的要求，且其抗热震性能难以满足高温气体过滤和反吹带来的急冷急热工作条件，因此，需要研制抗热震性能更好、过滤速度更高的高温过滤材料。

当前，如何进一步提高高温固气混合物的净化效率，如何进一步提高高温固气混合物净化装置的再生性能，如何将高温固气混合物的净化过程中的热量收集利用，这些技术问题有待解决。

发明内容

针对当前在高温固气混合物净化与热能回收技术发展存在的系列问题，本发明提供一种碳纳米管纤维滤层气体净化与热发电一体化可再生装置，以达到优化提升高温固气混合物净化与热能回收的各项性能指标。

本发明的一种碳纳米管纤维滤层气体净化与热发电一体化可再生装置的实现具体技术方案包括：碳纳米管纤维滤层复合型气体净化管芯、热温差双向工作器、传感器系列、调压控制装置、再生装置、智能控制器、整流电路及器件、蓄电池、气体净化缸体、高温固气混合物进口管道、净化气体出口管道、固溶体出口、绝热层；所述碳纳米管纤维滤层复合型气体净化管芯装配在气体净化缸体内；所述热温差双向工作器，包括：半导体热温差器件、散热器件、石墨烯导热层；所述半导体热温差器件热端与石墨烯导热层一端相连接；所述石墨烯导热层另一端与气体净化缸体外侧相连接；所述半导体热温差器件冷端与散热器件相连接；所述气体净化缸体上端有绝热层；所述气体净化缸体下端装配有可控绝热板闸门；所述可控绝热板闸门下端连接固溶体出口；所述高温固气混合物进口管道和净化气体出口管道分别装配在气体净化缸体两端或侧面；所述气体净化缸体装配所述调压控制装置、再生装置和传感器系列；所述传感器系列，分别装配在气体净化缸体内、调压控制装置旁、再生装置旁；所述热温差双向工作器通过整流电路及器件与蓄电池相连接；所述蓄电池分别与传感器系列、调压控制装置、再生装置、智能控制器相连接，并提供工作电能；所述智能控制器与热温差双向工作器、传感器系列、调压控制装置、再生装置、整流电路及器件、蓄电池、气体净化缸体、固气混合物进口管道及其阀、净化气体出口管道及其阀、固溶体出口相连接，并构成一体化结构。

上述方案中，所述碳纳米管纤维滤层复合型气体净化管芯，包括：由一根或多根碳纳米管纤维滤层复合型气体净化管构成；所述碳纳米管纤维滤层复合型气体净化管，包括：碳纳米管纤维滤层、过渡层、支撑层，并复合构成中空结构的碳纳米管纤维滤层复合型气体净化管，其截面孔径呈梯度变化；所述碳纳米管纤维滤层复合型气体净化管，其一端通过调压控制装置和净化气体出口管道阀与净化气体出口管道相连接，另一端为封闭端；所述碳纳米管纤维滤层，包括：碳纳米管纤维单层滤网、碳纳米管纤维多层叠置滤网、碳纳米管纤维与纳米催化剂复合型滤网；所述碳纳米管纤维与纳米催化剂复合型滤网，包括：纳米催化剂涂覆在碳纳米管纤维网表层、纳米催化剂包覆碳纳米管纤维后制成滤网、纳米催化剂颗粒组装在碳纳米管纤维滤网的孔洞中；所述碳纳米管纤维多层滤网，包括：由多层具有孔洞的碳纳米管纤维滤网叠置构成，或复合不同纳米催化剂的碳纳米管纤维滤网相叠置构成。

上述方案中，所述碳纳米管纤维滤层，包括：碳纳米管纤维纱线滤层；所述碳纳米管纤维纱线滤层，包括：由多数单根碳纳米管或碳纳米管聚集束纤维采用并股工艺形成的复股纤维，通过加捻过程并组成具有螺旋结构连续纱线；所述碳纳米管纤维纱线滤层，包括：碳纳米管纤维纱线单层滤网、碳纳米管纤维纱线多层叠置滤网或碳纳米管纤维纱线与纳米催化剂复合型滤网；所述碳纳米管纤维纱线与纳米催化剂复合型滤网，包括：纳米催化剂涂覆在碳纳米管纤维纱线网表层、纳米催化剂包覆碳纳米管纤维纱线后制成滤网或纳米催化剂颗粒组装在碳纳米管纤维纱线滤网的孔洞中；所述碳纳米管纤维纱线多层滤网，包括：由多层具有孔洞的碳纳米管纤维纱线滤网叠置构成，由多层具有孔洞大小不相同或复合不同纳米催化剂的碳纳米管纤维纱线滤网相叠置构成。

上述方案中，所述碳纳米管纤维滤层的孔径小于过渡层的孔径，所述过渡层的孔径小于支撑层的孔径；所述过渡层和支撑层的材料，包括：三维多孔石墨烯、多孔金属材料、多孔陶瓷材料、多孔复合材料、碳纳米管纤维材料或陶瓷纤维材料；所述多孔金属材料，包括：金属丝网、金属纤维毡、烧结金属粉末或多孔金属膜；所述多孔金属采用金属细丝或纤维编织成网或铺制成毡，并经过叠置复合压制成；所述多孔陶瓷材料，包括：氧化铝多孔陶瓷、碳化硅多孔陶瓷或莫来石多孔陶瓷。

上述方案中，所述过渡层和支撑层材料采用三维多孔石墨烯，所述三维多孔石墨烯材料包括：三维多孔石墨烯海绵材料、三维多孔石墨烯水凝胶材料、三维多孔石墨烯气凝胶材料、三维多孔石墨烯泡沫材料、三维多孔石墨烯复合材料、三维多孔氧化石墨烯材料或三维多孔氧化石墨烯复合材料；所述三维多孔石墨烯复合材料包括：三维多孔石墨烯海绵复合材料、三维多孔石墨烯水凝胶复合材料、三维多孔石墨烯气凝胶复合材料或三维多孔石墨烯泡沫复合材料。

上述方案中，所述调压控制装置，包括：调压腔室、调压电机泵、调压管道、调压管道阀、可控绝热板闸门、固气混合物进口管道阀、净化气体出口管道阀、可控多通道阀、气压缓冲室；所述调压腔室一端通过调压管道阀与碳纳米管纤维滤层复合型气体净化管芯相连接；所述调压腔室另一端通过可控多通道阀与调压电机泵一端相连接；所述调压电机泵另一端与气压缓冲室相连接；所述可控绝热板闸门在智能控制器的指令下，能够打开或关闭；所述固气混合物进口管道阀装配于气体净化缸体一侧，并与高温气固混合物进口管道相连接；所述净化气体出口管道阀装配于气体净化缸体另一侧，并与纯净气体出口管道相连接。

上述方案中，所述再生装置，包括：淋冲溶液喷嘴系列、淋冲溶液存储池、淋冲溶液工作泵、高压溶液室；所述淋冲溶液喷嘴系列装配在气体净化缸体内的上部，其淋冲溶液喷嘴的工作角度朝着碳纳米管纤维滤层复合型气体净化管的各个外侧；所述淋冲溶液喷嘴与高压溶液室相连接；所述高压溶液室通过调压腔室和可控多通道阀与淋冲溶液工作泵相连接；所述淋冲溶液工作泵与淋冲溶液存储池相连接。

上述方案中，所述传感器系列，包括：压力传感器、温度传感器、进口固气混合物传感器、出口气体传感器；所述传感器系列分别装配在气体净化缸体内、调压控制装置内、再生装置内、高温固气混合物进口管道内、净化气体出口管道内。

上述方案中，所述的碳纳米管纤维滤层气体净化与热发电一体化可再生装置，可以应用于：高温烟气，如：化铁炉、增压流化床循环(PFBC)燃煤锅炉排放烟气除尘净化、整体煤气化联合循环(IGCC)发电系统的高温煤气净化，石油催化裂解装置中高温气体过滤及催化剂的回收，汽车船舶发动机尾气净化，焚烧炉的高温废气净化，金属工业、电石气炉、核废气处理的高压热气体净化，玻璃陶瓷工业高温烟气净化，贵金属回收和有害金属粒子控制过程中高温固气混合物的净化。

本发明碳纳米管纤维滤层气体净化与热发电一体化可再生装置的工作过程为：

在智能控制器的指令下，固气混合物进口管道阀打开，高温气固混合物从高温固气混合物进口管道进入气体净化缸体内，调压控制装置开始工作；在智能控制器的指令下，调压电机泵协同可控多通道阀与调压管道阀开始减压工作，使装配在气体净化缸体内的碳纳米管纤维滤层复合型气体净化管中空芯内处于负低压工作状态，此时碳纳米管纤维滤层复合型气体净化管中空芯内低于进入气体净化缸体内的高温气固混合物压力；在压力差的作用下，高温气固混合物对碳纳米管纤维滤层复合型气体净化管的外壁产生压力作用，外面的碳纳米管纤维滤层阻止高温气固混合物中的固体颗粒通过滤层，让被净化的气体通过碳纳米管纤维滤层后的被净化气体再通过过渡层和支撑层，然后从纯净气体出口管道输出。

当高温气固混合物从高温固气混合物进口管道进入气体净化缸体内后，气体净化缸体的温度升高，温度传感器将升温信息传输给智能控制器，智能控制器指令半导体热温差器件进入热温差发电工作模式，其高温产生的热量通过石墨烯导热层传输给半导体热温差器件热端；半导体热温差器件冷端与散热器件相连接；在热温差作用下，半导体热温差器件开始发电工作，并将热温差发电电能传输给蓄电池存储备用。

当碳纳米管纤维滤层气体净化与热发电一体化可再生装置工作了一定时间后，需要进行淋冲再生工作；由于碳纳米管纤维滤层复合型气体净化管芯的内部通道可能被高温气固混合物中的固体颗粒杂质堵塞，其表面则产生滤饼层并随着时间增厚，随着表面滤饼层增厚，滤饼形成的过滤阻力会逐渐增大，滤速降低，气体净化缸体内的压力增加，气体净化缸体内装配的压力传感器将压力增大信息传输给智能控制器；智能控制器指令碳纳米管纤维滤层气体净化与热发电一体化可再生装置暂时停止高温气固混合物的气体净化工作，固气混合物进口管道阀和净化气体出口管道阀均关闭，这时碳纳米管纤维滤层复合型气体净化管芯需要进行淋冲再生工作。智能控制器指令再生装置开始工作，其调压管道阀、可控绝热板闸门、固气混合物进口管道阀、净化气体出口管道阀均处于关闭状态。智能控制器指令热温差双向工作器处于反向加温工作模式；蓄电池开始向半导体热温差器件输送工作电能，气体净化缸体内的温度升高；淋冲溶液工作泵启动工作，将淋冲溶液存储池中的溶液通过可控多通道阀与淋冲溶液喷嘴系列输送进入气体净化缸体内，使碳纳米管纤维滤层复合型气体净化管芯被淋冲溶液浸泡一定时间，在较高温度条件下，吸附在碳纳米管纤维滤层复合型气体净化管表面滤饼层开始溶解分化；然后在智能控制器指令下，在气体净化缸体下端装配的可控绝热板闸门打开，其淋冲浸泡溶液将已经溶解分化其中的固体颗粒混合物通过固溶体出口排除收集。

经过淋冲再生工作后，智能控制器指令开始进行高压反吹再生工作，固气混合物进口管道阀和净化气体出口管道阀关闭，调压控制装置进行工作，调压阀开启，调压电机泵开始通过可控多通道阀进行升压工作，并将已经升高压力的气体通过调压阀输送给碳纳米管纤维滤层复合型气体净化管的中空芯内；气体净化缸体内装配的调压阀开启，协同对气体净化缸体内进行减压工作，则碳纳米管纤维滤层复合型气体净化管的外层压力降低；高压气体从碳纳米管纤维滤层复合型气体净化管的中空芯内进入，从外层出来，冲击碳纳米管纤维滤层复合型气体净化管外壁的残余滤饼层，将残余滤饼层从碳纳米管纤维滤层复合型气体净化管外壁表面高压反吹掉，残余滤饼通过已经打开的可控绝热板闸门落入固溶体出口排除收集，从而实现碳纳米管纤维滤层复合型气体净化管芯的再生。本发明的碳纳米管纤维滤层气体净化与热发电一体化可再生装置具有以下有益效果：

a、本发明采用的碳纳米管纤维滤层复合型气体净化管中外层为碳纳米管纤维滤层，过渡层和支撑层的材料为三维多孔石墨烯，并形成具有孔径梯度变化的特征结构，能够克服均质陶瓷和普通陶瓷分离膜在高温气体净化中面临孔径分布不易控制、过滤速度低、使用寿命较低及抗热震性不高的问题，其气体净化效率和净化质量均得到提高。

b、本发明采用的碳纳米管纤维滤层复合型气体净化管中外层为碳纳米管纤维滤层，过渡层和支撑层的材料为三维多孔石墨烯，并与半导体热温差器件相结合，由于碳纳米管纤维与三维多孔石墨烯均为导热性能优良材料，能够快速将高温气体热量传输给半导体热温差器件的热端，能够将高温气体热量有效利用来发电，提高了高温气体余热回收效率。

c、本发明采用将调压控制装置与再生装置相结合，将淋冲再生与高压反吹再生相结合，并结合利用热温差双向工作器的加温协同工作模式，有效提高了碳纳米管纤维滤层气体净化与热发电一体化可再生装置的再生效果。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是碳纳米管纤维滤层气体净化与热发电一体化可再生装置的结构示意图；

图2是碳纳米管纤维滤层复合型气体净化管的结构示意图；

图3是碳纳米管纤维滤层复合型气体净化管的截面结构示意图。

其中，碳纳米管纤维滤层复合型气体净化管芯1、热温差双向工作器2、智能控制器4、整流电路及器件5、蓄电池6、气体净化缸体7、高温固气混合物进口管道8、净化气体出口管道9、固溶体出口10、绝热层11、半导体热温差器件12、散热器件13、石墨烯导热层14、可控绝热板闸门15、压力传感器16、温度传感器17、进口固气混合物传感器18、出口气体传感器19、固气混合物进口管道阀20、净化气体出口管道阀21、碳纳米管纤维滤层22、过渡层23、支撑层24、中空结构25、封闭端26、调压腔室27、调压电机泵28、调压管道29、调压管道阀30、可控多通道阀31、气压缓冲室32、淋冲溶液喷嘴系列33、淋冲溶液存储池34、淋冲溶液工作泵35、高温气固混合物36、纯净气体37、高压溶液室39。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。

实施例

本发明实施例的碳纳米管纤维滤层气体净化与热发电一体化可再生装置的结构示意图(见图1)；碳纳米管纤维滤层复合型气体净化管的结构示意图(见图2)；碳纳米管纤维滤层复合型气体净化管的截面结构示意图(见图3)。

本发明实施例的碳纳米管纤维滤层气体净化与热发电一体化可再生装置(见图1)，包括：碳纳米管纤维滤层复合型气体净化管芯1、热温差双向工作器2、传感器系列、调压控制装置、再生装置、智能控制器4、整流电路及器件5、蓄电池6、气体净化缸体7、高温固气混合物进口管道8、净化气体出口管道9、固溶体出口10、绝热层11；碳纳米管纤维滤层复合型气体净化管芯1装配在气体净化缸体7内；热温差双向工作器2，包括：半导体热温差器件12、散热器件13、石墨烯导热层14；半导体热温差器件13热端与石墨烯导热层14一端相连接；石墨烯导热层14另一端与气体净化缸体7外侧相连接；半导体热温差器件13冷端与散热器件13相连接；气体净化缸体7上端有绝热层11；气体净化缸体7下端装配有可控绝热板闸门15；可控绝热板闸门15下端连接固溶体出口10；高温固气混合物进口管道8和净化气体出口管道9分别装配在气体净化缸体7两端或侧面；气体净化缸体7装配有调压控制装置、再生装置和传感器系列；传感器系列，采用压力传感器16和温度传感器17，装配在气体净化缸体7内，进口固气混合物传感器18装配在高温固气混合物进口管道8内，出口气体传感器19装配在净化气体出口管道9内；热温差双向工作器2通过整流电路及器件5与蓄电池6相连接；蓄电池6分别与传感器系列、调压控制装置、再生装置、智能控制器4相连接，并提供工作电能；智能控制器4与热温差双向工作器2、传感器系列、调压控制装置、再生装置、整流电路及器件5、蓄电池6、气体净化缸体7、固气混合物进口管道阀20、净化气体出口管道阀21、可控绝热板闸门15相连接，并构成一体化结构。

本实施例：碳纳米管纤维滤层复合型气体净化管芯1，采用多根碳纳米管纤维滤层复合型气体净化管3构成；碳纳米管纤维滤层复合型气体净化管3(见图2、图3)，由碳纳米管纤维滤层22、过渡层23、支撑层24复合构成的中空结构25(见图2)，其截面具有孔径梯度变化的特征结构；碳纳米管纤维滤层复合型气体净化管3，其一端通过调压控制装置与净化气体出口管道9相连接，另一端为封闭端26；碳纳米管纤维滤层22，本实施例采用碳纳米管纤维纱线滤层；碳纳米管纤维纱线滤层，包括：由多数单根碳纳米管或碳纳米管聚集束纤维采用并股工艺形成的复股纤维，通过加捻并组成具有螺旋结构连续纱线；所述碳纳米管纤维纱线滤层，采用碳纳米管纤维纱线与纳米催化剂复合型滤网；碳纳米管纤维纱线与纳米催化剂复合型滤网，采用：纳米催化剂涂覆在碳纳米管纤维纱线网表层，具有将固气混合物的固体有害物质催化分解功能。碳纳米管纤维滤层22的孔径小于过渡层23的孔径，过渡层23的孔径小于支撑层24的孔径；过渡层23和支撑层24的材料，采用：三维多孔石墨烯材料。

调压控制装置，包括：调压腔室27、调压电机泵28、调压管道29、调压管道阀30、可控绝热板闸门15、固气混合物进口管道阀20、净化气体出口管道阀21、可控多通道阀31、气压缓冲室32；调压腔室27一端通过调压管道阀30与碳纳米管纤维滤层复合型气体净化管芯1相连接；调压腔室27另一端通过可控多通道阀31与调压电机泵28一端相连接；调压电机泵28另一端与气压缓冲室32相连接；可控绝热板闸门15在智能控制器4的指令下，能够打开或关闭；固气混合物进口管道阀20装配于气体净化缸体7一侧，并与高温气固混合物进口管道8相连接；净化气体出口管道阀21装配于气体净化缸体7另一侧，并与纯净气体出口管道9相连接。

再生装置，包括：淋冲溶液喷嘴系列33、淋冲溶液存储池34、淋冲溶液工作泵35、高压溶液室39；淋冲溶液喷嘴33系列装配在气体净化缸体7内的上部，其淋冲溶液喷嘴33的工作角度朝着碳纳米管纤维滤层复合型气体净化管3的各个外侧；淋冲溶液喷嘴33与高压溶液室39相连接；高压溶液室39通过调压腔室27和可控多通道阀31与淋冲溶液工作泵35相连接(见图1)；淋冲溶液工作泵35与淋冲溶液存储池34相连接。

本发明实施例碳纳米管纤维滤层气体净化与热发电一体化可再生装置的工作过程为：

在智能控制器4的指令下，固气混合物进口管道阀20打开，高温气固混合物36从高温固气混合物进口管道8进入气体净化缸体7内，调压控制装置开始工作；在智能控制器4的指令下，调压电机泵28协同可控多通道阀31与调压管道阀30开始减压工作，使装配在气体净化缸体7内的碳纳米管纤维滤层复合型气体净化管芯1内部处于负低压工作状态，此时碳纳米管纤维滤层复合型气体净化管芯1内的压力低于进入气体净化缸体7内的高温气固混合物产生的压力；在压力差的作用下，高温气固混合物36对碳纳米管纤维滤层复合型气体净化管3的外壁产生压力作用，外面的碳纳米管纤维滤层22阻止高温气固混合物36中的固体颗粒通过碳纳米管纤维滤层22；被净化的气体通过过渡层23和支撑层24，经过纯净气体出口管道9输出纯净气体37。

当高温气固混合物36从高温固气混合物进口管道8进入气体净化缸体7内后，气体净化缸体7的温度升高，温度传感器17将升温信息传输给智能控制器4，智能控制器4指令半导体热温差器件12进入热温差发电工作模式，其高温产生的热量通过石墨烯导热层14传输给半导体热温差器件12热端；半导体热温差器件12冷端与散热器件13相连接；在热温差作用下，半导体热温差器件12开始发电工作，并将热温差发电电能传输给蓄电池6存储备用。

当碳纳米管纤维滤层气体净化与热发电一体化可再生装置工作了一定时间后，需要进行淋冲再生工作；由于碳纳米管纤维滤层复合型气体净化管芯1的外表面及通道可能被高温气固混合物36中的固体颗粒杂质堵塞，其表面滤饼层增厚，随着表面滤饼层增厚，滤饼形成的过滤阻力会逐渐增大，滤速降低，气体净化缸体7内的压力会增加，气体净化缸体7内装配的压力传感器16将压力增大信息传输给智能控制器4；智能控制器4指令碳纳米管纤维滤层气体净化与热发电一体化可再生装置暂时停止高温气固混合物36的气体净化工作，固气混合物进口管道阀20和净化气体出口管道阀21均关闭，这时碳纳米管纤维滤层复合型气体净化管芯1需要进行淋冲再生工作。智能控制器4指令再生装置开始工作，其调压管道阀30、可控绝热板闸门15也协同均处于关闭状态。智能控制器4指令热温差双向工作器2处于热加温工作模式；蓄电池6开始向半导体热温差器件12输送工作电能，热温差双向工作器2进行热加温工作，气体净化缸体7内的温度升高；淋冲溶液工作泵35启动工作，将淋冲溶液存储池34中的溶液通过可控多通道阀31与淋冲溶液喷嘴系列33输送进入气体净化缸体7内，使碳纳米管纤维滤层复合型气体净化管芯1被具有一定温度的淋冲溶液浸泡一定时间，在较高温度条件下，吸附在碳纳米管纤维滤层复合型气体净化管3表面滤饼层开始溶解分化；然后在智能控制器4指令下，在气体净化缸体7下端装配的可控绝热板闸门15打开，将碳纳米管纤维滤层复合型气体净化管3表层及空洞中已经溶解分化固体颗粒混合物溶液通过固溶体出口10排除收集。

经过淋冲再生工作后，智能控制器4指令开始进行高压反吹再生工作，固气混合物进口管道阀20和净化气体出口管道阀21关闭，调压控制装置进行工作，调压阀30开启，调压电机泵28开始通过可控多通道阀31进行升压工作，并将已经升高压力的气体通过调压阀输送给碳纳米管纤维滤层复合型气体净化管3的中空芯内；气体净化缸体7内装配的调压阀30开启，协同对气体净化缸体7内进行减压工作，则碳纳米管纤维滤层复合型气体净化管3的外层压力降低；高压气体从碳纳米管纤维滤层复合型气体净化管3的中空芯内进入，从外层出来，冲击碳纳米管纤维滤层复合型气体净化管3外壁的残余滤饼层，将残余滤饼层从碳纳米管纤维滤层复合型气体净化管3外壁表面高压反吹掉，残余滤饼通过已经打开的可控绝热板闸门15落入固溶体出口10排除收集，从而实现碳纳米管纤维滤层复合型气体净化管芯1的再生。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种碳纳米管纤维滤层气体净化与热发电一体化可再生装置，其特征在于，包括：碳纳米管纤维滤层复合型气体净化管芯、热温差双向工作器、传感器系列、调压控制装置、再生装置、智能控制器、整流电路及器件、蓄电池、气体净化缸体、高温固气混合物进口管道、净化气体出口管道、固溶体出口、绝热层；所述碳纳米管纤维滤层复合型气体净化管芯装配在气体净化缸体内；所述热温差双向工作器，包括：半导体热温差器件、散热器件、石墨烯导热层；所述半导体热温差器件热端与石墨烯导热层一端相连接；所述石墨烯导热层另一端与气体净化缸体外侧相连接；所述半导体热温差器件冷端与散热器件相连接；所述气体净化缸体上端有绝热层；所述气体净化缸体下端装配有可控绝热板闸门；所述可控绝热板闸门下端连接固溶体出口；所述高温固气混合物进口管道和净化气体出口管道分别装配在气体净化缸体两端或侧面；所述气体净化缸体装配所述调压控制装置、再生装置和传感器系列；所述传感器系列，分别装配在气体净化缸体内、调压控制装置旁、再生装置旁；所述热温差双向工作器通过整流电路及器件与蓄电池相连接；所述蓄电池分别与传感器系列、调压控制装置、再生装置、智能控制器相连接；所述智能控制器与热温差双向工作器、传感器系列、调压控制装置、再生装置、整流电路及器件、蓄电池、气体净化缸体、高温固气混合物进口管道及其阀、净化气体出口管道及其阀、固溶体出口相连接，并构成一体化结构；

所述碳纳米管纤维滤层复合型气体净化管芯，包括：由一根或多根碳纳米管纤维滤层复合型气体净化管构成；所述碳纳米管纤维滤层复合型气体净化管，包括：碳纳米管纤维滤层、过渡层、支撑层，并复合构成中空结构的纳米管纤维滤层复合型气体净化管，其截面孔径呈梯度变化；所述碳纳米管纤维滤层复合型气体净化管，其一端通过调压控制装置和净化气体出口管道阀与净化气体出口管道相连接，另一端为封闭端；

所述再生装置，包括：淋冲溶液喷嘴系列、淋冲溶液存储池、淋冲溶液工作泵、高压溶液室；所述淋冲溶液喷嘴系列装配在气体净化缸体内的上部，其淋冲溶液喷嘴的工作角度朝着碳纳米管纤维滤层复合型气体净化管的各个外侧；所述淋冲溶液喷嘴与高压溶液室相连接；所述高压溶液室通过调压腔室和可控多通道阀与淋冲溶液工作泵相连接；所述淋冲溶液工作泵与淋冲溶液存储池相连接。

2.根据权利要求1所述的碳纳米管纤维滤层气体净化与热发电一体化可再生装置，其特征在于，所述碳纳米管纤维滤层，包括：碳纳米管纤维单层滤网、碳纳米管纤维多层叠置滤网或碳纳米管纤维与纳米催化剂复合层型滤网；所述碳纳米管纤维与纳米催化剂复合层型滤网，包括：纳米催化剂涂覆在碳纳米管纤维网表层、纳米催化剂包覆碳纳米管纤维后制成滤网或纳米催化剂颗粒组装在碳纳米管纤维滤网的孔洞中；所述碳纳米管纤维多层叠置滤网，包括：由多层碳纳米管纤维滤网叠置构成或复合不同纳米催化剂的碳纳米管纤维滤网相叠置构成。

3.根据权利要求2所述的碳纳米管纤维滤层气体净化与热发电一体化可再生装置，其特征在于，所述碳纳米管纤维滤层，包括：碳纳米管纤维纱线滤层；所述碳纳米管纤维纱线滤层，包括：由多数单根碳纳米管或碳纳米管聚集束纤维并股形成复股纤维，通过加捻并组成具有螺旋结构连续纱线；或所述碳纳米管纤维纱线滤层，包括：碳纳米管纤维纱线单层滤网、碳纳米管纤维纱线多层叠置滤网或碳纳米管纤维纱线与纳米催化剂复合型纱线滤网；所述碳纳米管纤维纱线与纳米催化剂复合型纱线滤网，包括：纳米催化剂涂覆在碳纳米管纤维纱线网表层、纳米催化剂包覆碳纳米管纤维纱线后制成滤网或纳米催化剂颗粒组装在碳纳米管纤维纱线滤网的孔洞中；所述碳纳米管纤维纱线多层叠置滤网，包括：由多层具有孔洞的碳纳米管纤维纱线滤网叠置构成或复合不同纳米催化剂的碳纳米管纤维纱线滤网相叠置构成。

4.根据权利要求2所述的碳纳米管纤维滤层气体净化与热发电一体化可再生装置，其特征在于，所述碳纳米管纤维滤层的孔径小于过渡层的孔径，所述过渡层的孔径小于支撑层的孔径；所述过渡层和支撑层的材料，包括：三维多孔石墨烯、多孔金属材料、多孔陶瓷材料、多孔复合材料或碳纳米管纤维材料；所述多孔金属材料，包括：金属丝网、金属纤维毡、烧结金属粉末或多孔金属膜；或所述多孔金属材料采用金属细丝或纤维编织成网或铺制成毡，并经过叠置复合压制成；所述多孔陶瓷材料，包括：氧化铝多孔陶瓷、碳化硅多孔陶瓷或莫来石多孔陶瓷。

5.根据权利要求2或4所述的碳纳米管纤维滤层气体净化与热发电一体化可再生装置，其特征在于，所述过渡层和支撑层材料采用三维多孔石墨烯，所述三维多孔石墨烯材料包括：三维多孔石墨烯海绵材料、三维多孔石墨烯水凝胶材料、三维多孔石墨烯气凝胶材料、三维多孔石墨烯泡沫材料、三维多孔石墨烯复合材料、三维多孔氧化石墨烯材料或三维多孔氧化石墨烯复合材料；所述三维多孔石墨烯复合材料包括：三维多孔石墨烯海绵复合材料、三维多孔石墨烯水凝胶复合材料、三维多孔石墨烯气凝胶复合材料或三维多孔石墨烯泡沫复合材料。

6.根据权利要求1所述的碳纳米管纤维滤层气体净化与热发电一体化可再生装置，其特征在于，所述调压控制装置，包括：调压腔室、调压电机泵、调压管道、调压管道阀、可控绝热板闸门、高温固气混合物进口管道阀、净化气体出口管道阀、可控多通道阀、气压缓冲室；所述调压腔室一端通过调压管道阀与碳纳米管纤维滤层复合型气体净化管芯相连接；所述调压腔室另一端通过可控多通道阀与调压电机泵一端相连接；所述调压电机泵另一端与气压缓冲室相连接；所述可控绝热板闸门在智能控制器的指令下打开或关闭；所述固气混合物进口管道阀装配于气体净化缸体一侧，并与高温固气混合物进口管道相连接；所述净化气体出口管道阀装配于气体净化缸体另一侧，并与净化气体出口管道相连接。

7.根据权利要求1所述的碳纳米管纤维滤层气体净化与热发电一体化可再生装置，其特征在于，所述传感器系列，包括：压力传感器、温度传感器、进口固气混合物传感器或出口气体传感器中的一种或多种；所述传感器系列分别装配在气体净化缸体内、调压控制装置内、再生装置内、高温固气混合物进口管道内、净化气体出口管道内。

8.根据权利要求1所述的碳纳米管纤维滤层气体净化与热发电一体化可再生装置，其特征在于，应用于高温烟气的净化。