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碳热氧平衡装置

阅读：604发布：2020-05-11

IPRDB可以提供碳热氧平衡装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且碳热氧平衡装置，是通过扩大植物光合作用的面积、空间和提高光合作用的效率，增加地球生物质总量和生物的种群数量。其方法包括碳热氧平衡装置，该装置由太阳能烧结装置、弧面聚光装置、蓄热箱、汽轮机、发电机、储气罐、高压放电器、分子筛床、逆变电池控制系统、空气相变取水装置组成。利用沙漠中充足的太阳辐射热量将沙漠中的沙子转变成硅，固定和增加沙漠含水量；沙漠地区空气与地下存在温差，使水蒸气产生相变，生成液态水，减少地表昼夜温差。为高温缺水的沙漠地区创造了适应植物生长的条件，可提高地球的光合作用效率，吸收太阳能辐射转换的热量和大气中的CO2，释放O2，为实现地球大气圈碳、热、氧平衡提供了新的途径。，下面是碳热氧平衡装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.实现地球大气圈碳热氧平衡的方法包括碳热氧平衡装置，该装置由太阳能烧结装

置、弧面聚光装置、蓄热箱（36）、汽轮机（48）、发电机（49）、储气罐（82）、高压放电器（60）、分子筛床（70）、逆变电池控制系统（88）、空气相变取水装置组成，其特征是，所述太阳能烧结装置通过H管（105）与储气罐（82）相连，所述储气罐（82）通过B管（80）与高压放电器（60）相连，所述高压放电器（60）通过C管（84）与分子筛床（70）相连；所述弧面聚光装置通过G管（103）与蓄热箱（36）相连，所述蓄热箱（36）通过F管（102）、冷凝排气器（93）、E管（101）与弧面聚光装置相连；所述蓄热箱（36）通过A管（77）与汽轮机（48）相连，所述汽轮机（48）通过发电机轴连器（53）与发电机（49）相连；所述发电机（49）通过综合电缆线（87）与逆变电池控制系统（88）相连，所述逆变电池控制系统（88）通过综合电缆线（86）与太阳能烧结装置、弧面聚光装置、高压放电器（60）相连。

2.根据权利要求1所述的碳热氧平衡装置，其特征是，所述太阳能烧结装置由聚光球（1）、导光管（3）、烧结盘（14）、球面聚光板（4）、球面聚光板俯仰齿条（20）、球面聚光板水平旋转座（27）、球面聚光板支架（6）组成；

所述聚光球（1）通过导光管（3）与球面聚光板（4）相连；所述球面聚光板（4）通过球面聚光板支架（6）与球面聚光板俯仰齿条（20）相连；所述球面聚光板俯仰齿条（20）通过球面聚光板俯仰支架（21）与球面聚光板俯仰齿轮副（22）相连；所述球面聚光板俯仰齿轮副（22）通过球面聚光板水平旋转座（27）与水平旋转座齿轮副（57）相连；所述球面聚光板俯仰齿轮副（22）与球面聚光板俯仰电机（23）相连；所述球面聚光板水平旋转座（27）通过水平旋转座齿轮副（57）与球面聚光板水平旋转电机（25）相连；所述水平旋转座齿轮副（57）与球面聚光器接线盒（26）相连；

所述球面聚光板（4）上设有太阳辐射传感器（5）；所述导光管（3）上设有温度传感器（107），所述导光管（3）通过烧结出料管（15）与烧结料箱（18）相连，所述导光管（3）通过进料管（106）、原料摊平齿轮副（11）与原料摊平电机（10）相连，所述导光管（3）通过进料管（106）、进料阀（79）与原料箱（7）相连；所述导光管（3）内设有烧结盘（14）、原料摊平杆（13），所述烧结盘（14）通过烧结盘旋转齿轮副（12）与烧结盘旋转电机（19）相连，所述原料摊平杆（13）通过原料摊平齿轮副（11）与原料摊平电机（10）相连；

所述原料箱（7）上设有原料箱自动进料管接口（9）、原料箱盖（8）；

所述烧结料箱（18）上设有烧结料箱盖（16）、烧结料自动出料接口（17）。

3.根据权利要求1所述的碳热氧平衡装置，其特征是，所述弧面聚光装置由柱状聚热管（28）、弧面聚光板（29）、余热管（31）、热水管（34）、弧面聚光板支架（35）组成；

所述柱状聚热管（28）通过柱状聚热管支架（30）与弧面聚光板（29）相连，所述柱状聚热管（28）通过余热管（31）、余热管溢水阀（32）、E管（101）、冷凝排气器（93）、F管（102）、低温蒸汽阀（47）与汽轮机（48）相连，所述柱状聚热管（28）通过热水管（34）、热水管溢水阀（33）、G管（103）、高温蒸汽阀（43）与蓄热箱（36）相连；

所述弧面聚光板（29）通过弧面聚光板旋转支架（89）、弧面聚光板旋转齿轮副（92）与弧面聚光板旋转电机（91）相连；所述弧面聚光板（29）上设有太阳辐射传感器（100）。

4.根据权利要求1所述的碳热氧平衡装置，其特征是，所述蓄热箱（36）上设有进水阀（37）、出水阀（38）、温度传感器（108），所述蓄热箱（36）由多层材质组成，分别是内胆层（39）、内保温层（40）、外保温层（41）、外壳（42）。

5.根据权利要求1所述的碳热氧平衡装置，其特征是，所述汽轮机（48）上设有高温蒸汽阀（43）、低温蒸汽阀（47），所述汽轮机（48）内设有蒸汽通道（44）、旋转叶轮（45）、静止叶轮（46）；

所述冷凝排气器（93）内设有冷凝管（95）、冷凝水盘（96）、冷凝水管（97），所述冷凝排气器（93）上设有冷凝排气器进水阀（94）、冷凝排气器出水阀（99）；所述冷凝排气器出水阀（99）上设有冷凝排气孔（98）。

6.根据权利要求1所述的碳热氧平衡装置，其特征是，所述发电机（49）内设有发电机叶轮（54）、定子（50）、转子（51），所述发电机（49）上设有发电机接线盒（52）。

7.根据权利要求1所述的碳热氧平衡装置，其特征是，所述储气罐（82）上设有储气罐进气阀（81）、储气罐出气阀（83），所述储气罐（82）通过储气罐进气阀（81）、H管（105）、烧结气排气阀（78）与进料管（106）相连。

8.根据权利要求1所述的涡轮增压式粉末内燃机，其特征是，所述高压放电器（60）上设有高压放电器进气阀（58）、高压放电器出气阀（68）、高压放电器接线柱（59），所述高压放电器（60）内设有绝缘层（62），单孔板（61、66），电极（63、65），多孔板（64）。

9.根据权利要求1所述的碳热氧平衡装置，其特征是，所述分子筛床（70）上设有分子筛进气阀（69）、筒盖（75），所述筒盖（75）与分子筛出气阀（76）相连，所述分子筛床（70）内设有分子筛（71）、过滤棉（72）、筛孔板（73）、弹簧（74）。

10.根据权利要求1所述的碳热氧平衡装置，其特征是，所述空气相变取水装置由导流叶轮（109）、导流叶轮旋转轴（111）、导流筒（113）、导流管（116）、空气相变器（118）、排风管（117）组成；

所述导流叶轮（109）通过导流叶轮支架（110）、导流叶轮旋转轴（111）与导流叶轮座（115）相连，所述导流叶轮座（115）与导流电机（114）相连；所述导流叶轮座（115）与导流筒（113）相连；所述导流筒（113）通过导流管（116）、进风口（122）与空气相变器（118）相连；所述空气相变器（118）通过排风口（119）与排风管（117）相连；

所述空气相变器（118）上设有进风口（122）、排风口（119）、排水阀（120），所述空气相变器（118）内设有翅片（121）。

11.根据权利要求1～10之一所述的碳热氧平衡装置，其特征是，所述控制电路包括电平转换电路、单片机、稳压模块电路、电源电路、电磁阀驱动电路、高压电晕脉冲放电驱动电路、太阳辐射传感器驱动电路、温度传感器驱动电路、电机驱动电路，微型电脑的串口输出信号接口经电平转换电路至单片机的信号输入端；

所述单片机的控制信号接口分别同电磁阀驱动电路、高压电晕脉冲放电驱动电路、太阳辐射传感器驱动电路、温度传感器驱动电路、电机驱动电路的前级信号控制端连接；

所述电磁阀驱动电路的后级信号控制端分别同所述高温蒸汽电磁阀、低温蒸汽电磁

阀、高压放电器进气电磁阀、烧结气排气电磁阀、进料电磁阀连接；太阳辐射传感器驱动电路后级信号控制端分别同相应的太阳辐射传感器相连；温度传感器驱动电路后级信号控制端分别同相应的温度传感器相连；电机驱动电路的后级信号控制端分别同相应的电机相连；高压电晕脉冲放电驱动电路的后级信号控制端同相应的电极相连；

所述电源电路回路向电磁阀驱动电路、太阳辐射传感器驱动电路、温度传感器驱动电路、电机驱动电路、高压电晕脉冲放电驱动电路提供电源。

说明书全文

碳热氧平衡装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种碳热氧平衡装置，属于环保领域。

背景技术

[0002] 工业化以来，煤炭、石油、天然气等化石燃料的开采燃烧，排放了大量的CO2，释放了大量的热量，消耗了大量的O2，打破了大气圈碳热氧的平衡状态。大气中的CO2可使太阳的短波通过大气层，阻止长波向太空反射；O2浓度下降造成大气密度降低，地表水分蒸发量增加，空气湿度增大，降水量增多和气温升高，导致大气温室效应显著增强，全球气候变暖。

[0003] 人体需要吸入适量的O2，才能维持器官、组织、细胞和机体的正常代谢。空气中O2浓度下降，造成呼吸困难，严重时会因缺O2而死亡。当空气中O2浓度下降到17%时，人从事强度较大的活动或劳动时会呼吸困难、心跳加速，引起喘息；当O2浓度下降到15%时，会呼吸急促，感觉迟钝，难以从事正常活动；当O2浓度下降到10%～12%时，会失去理智，如果时间稍长就会对生命构成威胁；当O2浓度下降到6%～9%时，会失去知觉，如不及时补O2就会造成死亡。现代医学认为，缺O2会导致亚健康。大气中的O2正在急剧下降，后果十分严重。

[0004] 化石燃料的大量使用，使大气CO2浓度不断升高，O2浓度不断下降及释放大量的热量，导致温室效应日益增强，全球变暖带来了一系列的严重后果。因此，按生物氧化的CO2排放量、热释放量、O2消耗量来征收碳热氧税和发明一种调节地球大气圈碳热氧平衡的方法，已成为应对全球气候变暖的一个艰巨而紧迫的任务。

发明内容

[0005] 为实现上述目的，本发明所采用的技术解决方案是，提供一种碳热氧平衡装置，内容为生态文明建设方法和“零碳”发展模式创建，包括一种碳热氧平衡的装置。

[0006] 本发明人从刈割韭菜得到启示，发现并界定了生长发育迅速、可反复萌发和刈割，在单位时间、单位面积、单位空间内能多次收获生物质，生物质累积量大、捕碳效率高的“速生碳汇草”，适应种植的范围广，是快速捕碳固碳，调节大气温室效应的先锋植物。

[0007] 实验证明，在相同纬度条件下，“速生碳汇草”平均叶片总面积、叶绿体总数量年累积值分别是同等面积乔木的260～370倍、250～350倍；经中国质量认证中心核算，“速生碳汇草”年净碳汇量为210t/hm²，是同等面积森林年“碳汇量”的72.829倍。“速生碳汇草”及其植物碳产品经南方林业生态应用技术国家工程实验室和湖南农业大学教育部重点实验室检测，平均碳含量为49.2%；经中南大学能源环境检测与评估中心检测，每公斤热值为3000～4500kcal；经湖南工业大学检测证明，经过紫外光加速老化实验，储藏50年无明显变化。

[0008] 从物种进化与演替的过程来看，裸子植物的出现早于被子植物。裸子植物都是木本植物，草本植物大多数为被子植物。草本植物是由木本植物进化而来，木本植物较原始，草本植物进化程度高，更加适应环境。“速生碳汇草”与木本植物的固碳效率差异，其本质是C4植物与C3植物的光合效率差异。C4植物光合作用启动快、效率高，C3植物光合作用启动慢、效率低，C4途径的PEP（磷酸烯醇式丙酮酸）与CO2的结合能力远远大于C3途径的RuBP（1,5-二磷酸核酮糖）。C4途径主要存在于草本植物中，至今木本植物中还未发现C4途径。没有草就不能驯化庄稼形成农业，没有草场就没有畜牧业，就不会进入农耕、畜牧时代，人类现在可能仍然在森林里采集或狩猎。

[0009] 本发明人曾在（CN201210588374.0）一种生物质填埋管理方法，（CN201310111727.2）通过速生草本植物的种植、收割和填埋实现固碳的方法，
（CN201310255318.X）速生植物种植与综合利用替代化石能源的装置与方法，
（CN201310081312.5）凤眼莲和水藻的速生生产与高效捕碳栽培方法，（CN201310081341.1）芦苇和荻的速生生产与高效捕碳栽培方法，（CN201310081420.2）狼尾草和象草的速生生产与高效捕碳栽培方法，（CN201310104802.2）米草属植物的速生生产与高效捕碳栽培方法，（CN201310107593.7）高粱和苏丹草的速生生产与高效捕碳栽培方法，（CN201310318921.8）一种速生植物范畴界定的方法，（CN201410006656.4）生物质储碳产品的制备、计量、封存与碳交易的方法，（CN201410209003.6）实现“零碳”区域发展模式的方法，
（CN201410297673.8）植物固碳封存降低大气CO2浓度控制全球变暖的方法，
（CN201510078067.1）大气碳资源及CO2当量物质综合开发利用的方法，
（CN201510314438.1）碳循环的新气候经济发展模型，（CN201510350304.5）碳汇草范畴界定的方法，（CN201510763643.6）大气圈中CO2及CO2当量物质平衡的方法，（CN201610078652.6）速生碳汇草制造建筑材料及木质替代品的方法，（CN201610091538.7）人为控制碳循环的方法，（CN201610254295.4）立体模式修复土壤重金属污染的方法，（CN201610558827.3）增加生物碳储量和碳封存量的方法，（CN201610842704.2）发展新气候经济实现全球净零碳排放的方法，（CN201611010414.8）应对全球气候变化的草本植物的界定方法，
（CN201611037493.1）草本植物应对全球气候变化的方法，（CN201710110324.4）控制污染物进入水体的生态防护系统，（CN201710536309.6）动碳与静碳相互转化的方法等专利中公开过生态文明建设的理论和方法与“零碳”模式创建的理论和方法。

[0010] 本发明人曾在《中国能源》2017年第11期《从工业文明走向生态文明》中公开了生态文明建设的理论与方法，包括生态文明建设原理、生态文明建设定义、生态文明建设目标、生态文明建设方法与生态文明建设流程，是研究生态的形成、发展、繁茂、衰退、消亡的原因及其修复规律的科学。

[0011] 1、生态文明建设原理本发明人通过植物光合作用的CO2吸收量、热吸收量和O2释放量与生物氧化的CO2排放
量、热释放量和O2消耗量是生物质碳热氧量相互转化的可逆过程的研究，发现了自然界光
合作用与生物氧化相互间的一系列变化规律和原理。

[0012] 1.1 大气温室效应的“动碳”与“静碳”原理“动碳”是指地球大气圈中能自由运动，产生温室效应的含碳物质及CO2当量物质；“静
碳”是指大气圈、生物圈、水圈、岩石圈中不产生温室效应的含碳物质及CO2当量的前体物质。在一定的条件下，“动碳”和“静碳”可以相互转化。“动碳”转化成“静碳”时，温室效应减弱；“静碳”转化成“动碳”时，温室效应增强。

[0013] 根据“动碳”的不同来源，可分为“自然动碳”和“人为动碳”。自然界释放的“动碳”称“自然动碳”；人类生产、生活活动中释放的“动碳”称“人为动碳”。

[0014] 根据“动碳”存在的时间长短，可分为“暂时动碳”、“长期动碳”和“永久动碳”。在10年内转化为“静碳”的物质称“暂时动碳”；在10～100年内转化为“静碳”的物质称“长期动碳”；在100年以上转化为“静碳”的物质称“永久动碳”。

[0015] 根据“静碳”的不同来源，可分为“自然静碳”和“人为静碳”。自然界存在的“静碳”称“自然静碳”；人类生产、生活活动中形成的“静碳”称“人为静碳”。

[0016] 根据“静碳”存在的时间长短，可分为“暂时静碳”、“长期静碳”和“永久静碳”。在10年内转化为“动碳”的物质称“暂时静碳”；在10～100年内转化为“动碳”的物质称“长期静碳”；在100年以上转化为“动碳”的物质称“永久静碳”。

[0017] 1.2 光合作用的“降温效应”与“储能效应”原理“降温效应”是指地球生物圈通过光合作用吸收光能和CO2，减少光能转换的热量和大
气圈中的CO2总量，增加下垫面对太阳辐射的反射，减弱温室效应的现象；“储能效应”是指地球生物圈吸收太阳能，转变成化学能的形式储存在生物质中的现象。

[0018] 6CO2＋12H2O→C6H12O6＋6O2＋6H2O－2808 KJ/mol每生产1t生物质，需消耗大气中1.47t CO2，向大气中释放1.07t O2，光解0.6t H2O，吸
收406×104kcal热量。增加地球生物圈光合作用的面积、空间和生成物的总量，“降温效应”和“储能效应”增强；减少地球生物圈光合作用的面积、空间和生成物的总量，“降温效应”和“储能效应”减弱。

[0019] 1.3 生物氧化的“增温效应”与“释能效应”原理“增温效应”是指地球生物质通过氧化作用释放热能和CO2，增加生物质能转换的热量
和大气圈中的CO2总量，减少下垫面对太阳辐射的反射，增强温室效应的现象；“释能效应”是指地球生物质氧化释放热能减少能源物质储存量的现象。

[0020] C6H12O6＋6O2→6CO2＋6H2O＋2808 KJ/mol每氧化1t生物质，需消耗大气中1.07t O2，向大气中排放1.47t CO2，生成0.6t H2O，释
放406×104kcal热量。增加地球生物质氧化的总量，“增温效应”和“释能效应”增强；减少地球生物质氧化的总量，“增温效应”和“释能效应”减弱。

[0021] 1.4 光合作用与生物氧化平衡原理光合作用与生物氧化平衡原理是指光合作用的CO2吸收量、热吸收量和O2释放量与生
物氧化的CO2排放量、热释放量和O2消耗量的代数和等于零（称为“零碳”）。光合作用生成生物质总量大于生物氧化消耗生物质总量时，地球储存的生物质总量增加，温室效应减弱，气温下降，大气污染物减少，灰霾减少；生物氧化消耗生物质的量大于光合作用生成生物质的量时，地球储存的生物质总量减少，温室效应增强，气温上升，大气污染物增加，灰霾增多。

[0022] 1.5 “草比树大”的原理地球上单位时间、单位面积与单位空间内，草的平均叶片总面积、叶绿体总数量、生物
质总量、CO2吸收总量、热吸收总量与O2释放总量等参数均大于树。单位时间内种草的面积与空间大于种树的面积与空间时，地球的生态效应增强；单位时间内种草的面积与空间小于
种树的面积与空间时，地球的生态效应减弱。

[0023] 2、生态文明建设定义根据生态的形成、发展、繁茂、衰退、消亡的原因及其修复规律，运用科学技术方法，消
除污染、修复生态、恢复自然，获得繁茂的生态系统。

[0024] 3、生态文明建设目标解决生态破坏、环境污染、自然灾害频发、资源消耗与资源补偿失衡等问题；控制碳热
氧平衡，调整大气温室效应，调节全球气候变化，维护地球上水-气-冰共存的气候平衡状
态；提高植被覆盖率，增加地球生物质总量和生物的种群数量，稳定生态系统；恢复天蓝、地绿、水净的自然环境，实现人与自然的和谐共生。

[0025] 4、生态文明建设方法人与自然是对立统一的关系，我们必须正确处理好人类社会与自然生态环境的相互依
赖、相互制约、互生共存的生命共同体关系，必须把社会发展和生态建设放在同等重要的位置，使矛盾的双方获得统一。要树立“山、水、湖、草、林、田、城”是天人合一的人类生命共同体的观念，通过绿色发展、循环发展和“零碳”发展，实现生态文明。

[0026] 4.1 绿色发展绿色发展是生态文明建设的核心，关键是提高植物的光合作用效率，努力扩大生态面
积和生态空间，加强石漠化、荒漠化、沙漠化、海岸侵蚀、水土流失区域的生态建设，科学地协调发展“草、林、牧、副、渔业”，形成大自然、大生态、大碳汇的农业一体化格局，不断地增加地球生物质总量和生物的种群数量，获得优质的生态产品，增强生态生产力；采用生物工程技术，使植物无的变有、小的变大、矮的变高、短的变长、细的变粗、疏的变密、轻的变重、少的变多，最大限度地获得生物质累积量，解决地球光合作用与生物氧化失衡的问题。

[0027] 4.2 循环发展循环发展的关键是利用碳循环规律。采用生物育种技术，改良遗传特性，选育优良高产
的植物品种，在单位时间内反复收获，实现生物质飞跃大增产，发展育种种植经济，增加植物固碳量；种草、造灌、植树，形成多盖度的复合生态系统，发展生态固碳经济，扩大植物蓄碳量；改良耕作方式，生产使用生物有机肥，增加土壤中生物质总量及动物、微生物的种群数量，发展土壤固碳经济，提高土壤储碳量；运用生物技术，加工生物碳产品，发展生物产品固碳经济，拓展生物封碳量；繁育丰产的水生生物，发展渔业固碳经济，加大水圈传碳量；扩大畜牧业规模，促进植物碳转化为动物碳，发展畜牧业固碳经济，扩充动物转碳量；收集生物质直接填埋，把植物碳输入岩石圈，发展碳封存经济，限制大气总碳量；用清洁能源替代化石燃料，发展新能源经济，控制大气增碳量；采取节能减排措施，提高能效，发展碳减排经济，减少人为排碳量；综合开发利用大气碳资源，建立人工碳库，发展碳循环经济，加速经济用碳量。将光合作用吸收大气中的CO2形成的生物质分配到新气候经济的产业链中，通过固碳、蓄碳、储碳、封碳、传碳、转碳、限碳、控碳、减碳、用碳等方法，形成资源循环利用的发展机制。世界上没有无用的物质，只有放错位置的资源，将一切物质合理地循环利用，解决人类对资源消耗与资源补偿失衡的问题。

[0028] 4.3 “零碳”发展“零碳”发展是将绿色发展和循环发展融合在人类的生产生活活动中，以节能减排、治
理污染为基础，以生态修复为措施，以发展“新气候经济”为主导，以实现吸碳、降温、释氧总量与排碳、升温、耗氧总量的动态平衡为方向，以减少自然灾害、维护生物多样性为目标。加强生态文明制度建设，把资源消耗、环境损害、生态效益纳入经济社会发展评价体系，建立体现生态文明要求的管理制度、考核办法和奖惩机制。建立国土空间开发保护制度，严格管理生态用地、农业耕地、建设用地和水资源。深化资源性产品价格和税费改革，创新碳热氧税制度，建立反映市场供求和资源稀缺程度、体现生态价值与代际补偿的资源有偿使用、生态补偿及实体碳热氧交易等制度，树立正确的道德观念，完善法律体系，形成生态社会文明的长效保障机制，解决人类生存与可持续发展的问题。

[0029] 5、生态文明建设流程生态文明建设的流程是：编制《生态文明建设规划》、树立生态意识、加强制度建设、保
护生态环境、优化国土空间、促进资源节约、应用先进技术、实现生态平衡。生态文明建设流程见图20。

[0030] 6、生态文明建设成果通过绿色发展、循环发展和“零碳”发展，直接或间接地提供惠及全人类的优质生态产
品：生物质（包括植物、动物、微生物、粮、油、果、蔬、棉等）、吸收CO2、调节气候、释放O2、丰富物种、涵养水源、保持水土、培肥地力、繁茂生态、防风固沙、净化水体、净化土壤、净化空气、消除灰霾、减少灾害、恢复自然、美化环境等等；从源头上扭转生态环境恶化趋势，使人类自觉地保护生态系统，实现生态意识文明、生态行为文明、生态制度文明、生态环境文明、生态社会文明，豪迈地走向生态文明新时代。

[0031] 本发明人曾在《中国能源》2014年第11期《“零碳县区”系统工程规划研究》中公开了“零碳”模式（指大气碳、热、氧平衡）创建的理论与方法，包括“零碳”模式创建原理、“零碳”模式创建定义、“零碳”模式创建目标、“零碳”模式创建方法和“零碳”模式创建流程，是研究区域“零碳”发展模式的形成、发展、稳定、失衡、破坏的原因及其重建规律的科学。

[0032] 1、“零碳”模式创建原理根据区域“零碳”发展模式的形成、发展、稳定、失衡、破坏的原因及其重建规律，运用系统工程技术方法，规划、普查、核算、核查、统筹生物氧化的CO2排放量、热释放量、O2消耗量与光合作用的CO2吸收量、热吸收量、O2释放量；通过节能减排等技术手段，减少生产、生活中的CO2排放总量、热释放总量和O2消耗总量；提高光合作用效率；用生物氧化作用产生的CO2排放总量、热释放总量和O2消耗总量减去光合作用产生的CO2吸收总量、热吸收总量和O2释放总量，剩余的CO2排放量、热释放量和O2消耗量用绿色能源替代、碳产品封存、生态补偿及实体碳热氧交易的方法来抵消。当区域边界范围内光合作用产生的CO2吸收总量、热吸收总量和O2释放总量与生物氧化产生的CO2排放总量、热释放总量和O2消耗总量处于动态平衡时，称为“零碳”发展模式。包括“生态零碳”发展模式、“负碳”发展模式、“生态负碳”发展模式。

[0033] 2、“零碳”模式创建定义“零碳”是指在一个行政区划或一个单位的边界范围内，通过碳规划、碳普查，应用减源
增汇、绿色能源替代、碳产品封存、生态补偿及实体碳热氧交易等方法，使光合作用产生的CO2吸收总量、热吸收总量和O2释放总量与生物氧化作用产生的CO2排放总量、热释放总量和O2消耗总量的代数和等于零。

[0034] 3、“零碳”模式创建目标根据“零碳”模式创建原理，调节光合作用与生物氧化的平衡。在一定时间范围内，适度
增加生物碳的封存量，可实现大气CO2和热量负增长和增加O2浓度。把CO2浓度、温度和O2浓度调节到工业革命前的水平，稳定气候系统，维护地球上水-气-冰共存的气候平衡状态与
生物多样性；解决资源、环境与气候变化问题。

[0035] 4、“零碳”模式创建方法从高碳到低碳，从低碳到“零碳”，是人类发展理念和方式的不断飞跃，“零碳”模式是可持续生存与发展的高级方式和终极目标。IPCC指出：“化石燃料燃烧和土地利用变化是人类活动造成的主要CO2排放源，CO2排放总量的30%被海洋生态系统吸收，25%被陆地生态系统吸收，45%滞留在大气圈中”。据此，如果人类通过减排、替代、转化、抵消和封存每年CO2排放总量、热释放总量和O2消耗总量的50%左右，可实现大气CO2排放总量、热释放总量和O2消耗总量的零增长和零消耗，适度增加碳产品封存量，可实现大气CO2排放总量、热释放总量和O2消耗总量的负增长。

[0036] “零碳”模式创建是采取整体规划、全面统筹、分步实施策略，分阶段实现规划目标：一是实现单位GDP CO2排放量、热释放量和O2消耗量的“零增长”或“负增长”；二是实现年度CO2排放总量、热释放总量、O2消耗总量的“零增长”或“负增长”；三是实现CO2排放量、热释放量和O2消耗量的“零排放”和“零消耗”或“负增长”。通过创建“零碳工厂”、“零碳机关”、“零碳学校”、“零碳社区”、“零碳村庄”、“零碳乡镇”、“零碳县（区）”、“零碳省（市）”、“零碳国家”，最终实现“零碳世界”发展模式。

[0037] 4.1 碳规划创建“零碳”区域发展模式，首先是编制《区域“零碳”发展模式规划》：对区域边界范围内光合作用产生的CO2吸收总量、热吸收总量和O2释放总量与生物氧化作用产生的CO2排放
总量、热释放总量和O2消耗总量进行普查、统计、核算、核查；实施节能减排，减少CO2排放总量、热释放总量和O2消耗总量；应用减源增汇、绿色能源替代、生态补偿及实体碳产品封存等工程技术方法，平衡生物氧化总量与光合作用总量；创建实体碳热氧交易平台，促进碳减源和碳增汇技术发挥实效。

[0038] 4.2 碳普查在一个行政区划或一个单位的边界范围内，对光合作用产生的CO2吸收总量、热吸收总
量和O2释放总量与生物氧化作用产生的CO2排放总量、热释放总量和O2消耗总量进行普查、统计、核算、核查，确定该区域创建“碳热氧（零碳）平衡发展模式”所处的阶段。

[0039] 4.3 碳减源发展生物质电，使用绿色能源替代化石能源；推广节能减排技术和设备，淘汰落后产
能；提倡低碳生活，减少生物质氧化（包括限制CO2当量物质的生产、使用与泄漏），为实现“零碳”创造条件。

[0040] 4.4 碳增汇通过选育和种植速生草本植物，采用多次刈割技术实现生物质飞跃大增产，提高单位
种植面积植物的CO2吸收量、热吸收量、O2释放量；生产生物碳产品储碳封存，是一种限制大气圈中CO2浓度升高的控制性手段；改有限的森林CO2吸收量、热吸收量、O2释放量为无限的植物CO2吸收量、热吸收量、O2释放量；通过种植光合效率高的植物品种，扩大种植面积和空间等方法，有效的增加区域内的CO2吸收总量、热吸收总量、O2释放总量。

[0041] 4.5 碳交易碳交易（包括碳热氧交易）是生物氧化方与光合作用方的一种商品交易，是对CO2排放、
热释放和O2吸收进行价格和数量干预的市场调节机制。通常是国家专业技术机构对生物氧
化所产生的CO2排放总量、热释放总量和O2消耗总量和光合作用所产生的CO2吸收总量、热吸收总量和O2释放总量进行核算、核查后，作为碳、热、氧交易的技术依据。生物碳产品参与实体碳热氧交易，能准确计量，改虚拟的碳热氧排放权配额指标交易为实体碳热氧交易，把被动约束变为主动约束，可有效地调整大气圈碳、热、氧总量的收支平衡，控制温室效应，调节全球气候变化。

[0042] 4.6 碳平衡运用《区域“零碳”发展模式规划》和统筹方案，应用减源增汇、绿色能源替代、碳产品封存、生态补偿、实体碳热氧交易等系统工程技术方法，使区域内光合作用产生的CO2吸收总量、热吸收总量和O2释放总量与生物氧化产生的CO2排放总量、热释放总量和O2消耗总量的代数和等于零。

[0043] 5、“零碳”模式创建流程运用系统工程方法，创建“零碳”发展模式的技术流程见图21。

[0044] 6、新气候经济学新气候经济学（The New Climate Economy Theory，NCET），是研究全球气候变化引起
的科技创新、社会经济发展理念和方式变革的科学；是综合开发利用大气碳资源，制造碳产品，形成碳产业，创造碳经济的方法学；是研究生态效益、环境效益、社会效益和经济效益共赢的学说。

[0045] 新气候经济包括育种种植经济、生态固碳经济、土壤固碳经济、植物产品固碳经济、渔业固碳经济、畜牧业固碳经济、碳封存经济、新能源经济、碳减排经济、碳循环经济等一切以实现全球净零碳排放和提高生态文明水平为目标的经济活动范畴。

[0046] 新气候经济是以光合作用为动力，以碳循环为载体，以生物质丰产为基础，以速生、耐干旱、耐贫瘠、耐高温、耐严寒的植物为主体，以增加碳汇为手段，以实现生态文明为目标的经济产业链。

[0047] 研究掌握碳循环规律，对碳释放、碳转化、碳传递、碳封存、碳应用等碳循环过程实施技术控制、统筹和顶层设计，使人类能充分合理地利用没有国界、没有纷争的大气碳资源，获得可持续发展的大量物质财富，解决生态、环境、资源、经济与气候变化问题。

[0048] 植物正常生长存活的温度为0～45℃，如不及早种植速生草本植物吸收大气中的CO2，降低温室效应，人类将失去拯救地球生态系统的机会，建议每年的3月6日设立为“植草节”，提高人类对“草本植物”重要性的认识。

[0049] 草、树及农作物都是由纤维素、半纤维素、木质素、淀粉、糖类、蛋白质、氨基酸、脂肪、维生素、矿质元素等成分组成，可以直接使用或采用物理、化学、生物、生化等方式降解、转化、提取和分离出多种人类可食用和使用的物质。生物质资源综合开发利用见图22。

[0050] 上述生物质成分和材料均可用作建筑材料（如柱、方、条、边、板、轻质墙体、保温、隔音材料、沥青纤维路面等）、家具、农具、用具、工业品及食品、香料、香精、饲料、肥料、纸制品、生物质能源、化工原料等；还可深度开发出多种精细化学品（如纤维素/半纤维素基化学品、木质素基化学品、淀粉基化学品、糖基化学品、油脂基化学品等）、甲壳素衍生物、生物塑料及生物燃料等。

[0051] 将大气圈中的“动碳”转移到地球的其他圈层形成“静碳”封存，可降低大气温室效应，具体方法包括“应用封碳”、“使用封碳”、“成型封碳”和“填埋封碳”。

[0052] “应用封碳”是指大气圈中CO2及其当量为275～350ppm时，用生物质生产食品、饲料、有机肥料、纸制品、生物质能源、化工产品等，可提高碳循环的经济总量；同时，增加了“暂时静碳”量，能延长碳循环过程和调节单位时间内的大气CO2浓度，是一种抑制大气圈中CO2浓度升高的方法。

[0053] “使用封碳”是指大气圈中CO2及其当量为350～400ppm时，用大量的生物质生产建筑材料、家具、农具、用具、工业品等，可提高碳循环的经济总量；同时，增加了“暂时静碳”量或“长期静碳”量，能延长碳循环过程和调节单位时间内的大气CO2浓度，是一种控制大气圈中CO2浓度升高的方法。

[0054] “成型封碳”是指大气圈中CO2及其当量为400～450ppm时，在使用生物质能源替代化石燃料的前提下，将生物质加工成一定形状和密度的碳产品进行封存，增加了“暂时静碳”量或“长期静碳”量。当大气CO2浓度稳定后，对储碳产品进行深度加工和综合利用（如生产食品、饲料、有机肥料、纸制品、生物质能源、化工产品、建筑材料、家具、农具、用具、工业品等），使其充分释放其价值，是一种限制大气圈中CO2浓度升高的方法。

[0055] “填埋封碳”是指大气圈中CO2及其当量达到了450ppm以上，由升温引起的自然灾害十分严重时，在使用生物质能源替代化石燃料的前提下，将生物质进行填埋，增加“长期静碳”量或“永久静碳”量。当大气CO2浓度稳定后，将其用作生物质肥料、燃料，或将生物质长期填埋封存，任其在地层下转化成烃类化合物（煤炭、石油和天然气等），是一种遏制大气圈中CO2浓度升高的方法。

[0056] 地球每年通过光合作用可产生约2200亿t生物质。当前，每年仅需收集填埋（或制造碳产品、替代化石燃料抵消CO2排放量）约221亿t生物质（占总量的10.05%)，吸收大气中约360亿tCO2，即可实现全球净零碳排放。

[0057] 将全球大气CO2浓度降低到工业革命前的275ppm，需减少大气中9725亿t CO2，需封存6661亿t生物碳产品；将大气CO2浓度降低到1990年的356ppm，需减少大气中3423亿t CO2，需封存2345亿t生
物碳产品；
维持当前大气CO2浓度400ppm，每年需减少大气中162亿t CO2；需封存111亿t生物碳产
品。

[0058] 7、“零碳”模式创建成果综合开发利用大气碳资源，发展新气候经济，控制碳热氧平衡，调节大气温室效应，维
护地球上水-气-冰共存的气候平衡状态；增加地球生物质总量和物种的种群数量，获得繁
茂的生态系统；将一切物质合理的循环利用，实现人类对资源消耗与资源补偿的平衡，解决气候变化问题；恢复天蓝、地绿、水净的自然环境，延长人类在地球上的生存时间。

[0059] 本发明人提出“实体碳热氧交易”。建议创立《国际CO2吸收量、热吸收量、O2释放量与CO2排放量、热释放量、O2消耗量权交易新公约》，制定《植物CO2吸收量、热吸收量、O2释放量与CO2排放量、热释放量、O2消耗量的技术标准》，用植物碳产品参与实体碳热氧交易，按植物CO2吸收量、热吸收量、O2释放量收取CO2排放量、热释放量、O2消耗量权交易费，改虚拟的CO2排放量、热释放量、O2消耗量权“配额指标”交易为实体碳热氧交易；生物碳产品理化性质稳定，填补了国际碳、热、氧交易产品不能准确计量的空白，必将成为全球实体碳热氧交易市场的主流；既能解决我国节能减排、改善环境的难题，又可解除西方国家要求减排和提高环境质量的巨大压力，使我国获得“治碳、吸热、释氧”的主动权、话语权与经济权，成为经济发展和应对全球气候变化的先锋。

[0060] 碳热氧平衡装置，是最大限度的扩大光合作用的面积和空间，提高光合作用的效率，增加地球生物质总量和生物的种群数量；维护大气圈碳、热、氧量与地球上水、气、冰共存的气候平衡状态。具体实施方案：
（1）通过光合作用产业化，扩大初始生产力，调节碳氧热平衡。

[0061] （2）通过背光阴蔽区域的生态建设，扩大光合作用面积、空间，调节碳氧热平衡。

[0062] （3）通过植物储碳、成型封存，调节碳热氧平衡。

[0063] （4）增加暂时碳汇，促进碳循环，调节碳热氧平衡。

[0064] （5）利用结皮生物治理沙漠，促进生物圈碳热氧循环，调节碳热氧平衡。

[0065] （6）利用碳热氧平衡装置，生产能源，治理沙漠，调节碳热氧平衡。

[0066] 地球大气圈碳热氧平衡的方法，包括碳热氧平衡装置，该装置由太阳能烧结装置、弧面聚光装置、蓄热箱、汽轮机、发电机、储气罐、高压放电器、分子筛床、逆变电池控制系统组成。

[0067] 所述太阳能烧结装置通过H管与储气罐相连，所述储气罐通过B管与高压放电器相连，所述高压放电器通过C管与分子筛床相连；所述弧面聚光装置通过G管与蓄热箱相连，所述蓄热箱通过F管、冷凝排气器、E管与弧面聚光装置相连；所述蓄热箱通过A管与汽轮机相连，所述汽轮机通过发电机轴连器与发电机相连；所述发电机通过综合电缆线与逆变电池
控制系统相连，所述逆变电池控制系统通过综合电缆线与太阳能烧结装置、弧面聚光装置、高压放电器相连。

[0068] 所述太阳能烧结装置由聚光球、导光管、烧结盘、球面聚光板、球面聚光板俯仰齿条、球面聚光板水平旋转座、球面聚光板支架组成。

[0069] 所述聚光球通过导光管与球面聚光板相连；所述球面聚光板通过球面聚光板支架与球面聚光板俯仰齿条相连；所述球面聚光板俯仰齿条通过球面聚光板俯仰支架与球面聚
光板俯仰齿轮副相连；所述球面聚光板俯仰齿轮副通过球面聚光板水平旋转座与水平旋转
座齿轮副相连；所述球面聚光板俯仰齿轮副与球面聚光板俯仰电机相连；所述球面聚光板
水平旋转座通过水平旋转座齿轮副与球面聚光板水平旋转电机相连。所述水平旋转座齿轮
副与球面聚光器接线盒相连。所述球面聚光器接线盒内的接线柱分别与太阳辐射传感器、
原料摊平电机、烧结盘旋转电机、球面聚光板俯仰电机、球面聚光板水平旋转电机的接线座相连。

[0070] 所述球面聚光板上设有太阳辐射传感器；所述导光管上设有温度传感器，所述导光管通过烧结出料管与烧结料箱相连，所述导光管通过进料管、原料摊平齿轮副与原料摊
平电机相连，所述导光管通过进料管、进料阀与原料箱相连；所述导光管内设有烧结盘、原料摊平杆，所述烧结盘通过烧结盘旋转齿轮副与烧结盘旋转电机相连，所述原料摊平杆通
过原料摊平齿轮副与原料摊平电机相连。所述原料摊平杆用于摊平位于烧结盘上的烧结原
料。

[0071] 所述原料箱上设有原料箱自动进料管接口、原料箱盖，所述原料箱自动进料管接口可与自动进料机相连；打开原料箱盖将原料（沙子和碳的混合物，含碳的物质可以是碳、木碳、木屑等）倒入原料箱。设备运行时，所述原料箱盖、原料箱自动进料管接口处于密封、关闭状态。

[0072] 所述烧结料箱上设有烧结料箱盖、烧结料自动出料接口，所述烧结料自动出料接口可与烧结料自动出料机相连；打开烧结料箱盖可将烧结好的硅取出。设备运行时，所述料箱盖、烧结料自动出料接口处于密封、关闭状态。

[0073] 所述聚光球采用耐高温透光材料制成，如玻璃、透明陶瓷、透明石材、复合材料等，聚光球内设有球面反光镜。所述聚光球与导光管相连，导光管可采用金属、玻璃、透明陶瓷、复合材料等制作，管壁上设有反光材料。导光管外设有保温耐热材料，如玻璃棉、石棉、硅藻土、珍珠岩、硅酸钙等。所述烧结盘采用耐高温的氮化硼、钨、石墨、陶瓷等复合材料。所述球面聚光板可以是玻璃镜面、陶瓷镜面、金属镜面等。

[0074] 所述弧面聚光装置由柱状聚热管、弧面聚光板、余热管、热水管、弧面聚光板支架组成。

[0075] 所述柱状聚热管通过柱状聚热管支架与弧面聚光板相连，所述柱状聚热管通过余热管、余热管溢水阀、E管、冷凝排气器、F管、低温蒸汽阀与汽轮机相连，所述柱状聚热管通过热水管、热水管溢水阀、G管、高温蒸汽阀与蓄热箱相连。所述弧面聚光板通过弧面聚光板旋转支架、弧面聚光板旋转齿轮副与弧面聚光板旋转电机相连。所述弧面聚光板上设有太
阳辐射传感器。

[0076] 所述柱状聚热管一端与热水管相连，另一端与余热管相连；多个弧面聚光装置的柱状聚热管可与同一根热水管相连，同一根余热管可与多个弧面聚光装置的柱状聚热管相
连。

[0077] 所述蓄热箱用于储存热水和蒸汽，其上设有进水阀、出水阀、温度传感器，所述蓄热箱由多层材质组成，分别是内胆层、内保温层、外保温层、外壳。所述出水阀具有三通功能，既可将蓄热箱内的水排出，又可向蓄热箱内加水及其它溶于水的清洗剂、防垢剂、钝化剂、导热剂等物质。

[0078] 内胆层材料可以是玻璃内胆，玻璃外镀一层金属（如铝、不锈钢），金属层外再镀一层银。内保温层材料可以是聚氨酯、泡沫塑料、石棉等。外保温层材料可以是酚醛泡沫、聚苯乙烯泡沫、玻璃棉、岩棉、珍珠岩、橡塑等。外壳材料可以是搪瓷、陶瓷、水泥、金属、塑料或复合材料等。

[0079] 所述汽轮机上设有高温蒸汽阀、低温蒸汽阀，所述汽轮机通过高温蒸汽阀、A管、出水阀与蓄热箱相连。所述汽轮机内设有蒸汽通道、旋转叶轮、静止叶轮。所述蓄热箱内的高温热水和蒸汽进入汽轮机后，通过蒸汽通道、静止叶轮，旋转叶轮旋转带动发电机轴连器转动。从高温蒸汽阀进入汽轮机后，从低温蒸汽阀排出，通过冷凝排气器回到柱状聚热管。

[0080] 所述冷凝排气器内设有冷凝管、冷凝水盘、冷凝水管，冷凝管产生的冷凝水通过冷凝水盘、冷凝水管流出。收集冷凝水，进行利用。所述冷凝排气器上设有冷凝排气器进水阀、冷凝排气器出水阀；所述冷凝排气器出水阀上设有冷凝排气孔，排出冷凝过程产生的气体。

[0081] 所述发电机内设有发电机叶轮、定子、转子，发电机轴连器旋转带动发电机叶轮旋转，从而使发电机降温，所述发电机上设有发电机接线盒。

[0082] 所述储气罐上设有储气罐进气阀、储气罐出气阀，所述储气罐通过储气罐进气阀、H管、烧结气排气阀与进料管相连。

[0083] 所述高压放电器上设有高压放电器进气阀、高压放电器出气阀、高压放电器接线柱，所述高压放电器内设有绝缘层、单孔板、电极、多孔板。所述绝缘层可用石英玻璃。单孔板、多孔板分开重复设置，可使高压放电器内腔的气体混合更均匀，增强电离效果。

[0084] 所述分子筛床上设有分子筛进气阀、筒盖，所述筒盖与分子筛出气阀相连，所述分子筛床内设有分子筛、过滤棉、筛孔板、弹簧。添加或更换分子筛时，先打开筒盖，依次取出弹簧、筛孔板、过滤棉，再添加或更换分子筛，依次安装过滤棉、筛孔板、弹簧，最后盖上筒盖。

[0085] 所述逆变电池控制系统将发电机产生的电进行调压、蓄积后，供给原料摊平电机、烧结盘旋转电机、球面聚光板俯仰电机、球面聚光板水平旋转电机、弧面聚光板旋转电机、电极、导流电机所需电源。所述逆变电池控制系统上设有控制开关（或按钮）、仪表（或显示器）等控制系统，控制相应的原料摊平电机、烧结盘旋转电机、球面聚光板俯仰电机、球面聚光板水平旋转电机、弧面聚光旋转电机、电极、导流电机的电源闭合与断开，显示其电流、电压等运行参数。

[0086] 高温蒸汽阀、低温蒸汽阀、高压放电器进气阀、烧结气排气阀、进料阀上分别设有高温蒸汽电磁阀、低温蒸汽电磁阀、高压放电器进气电磁阀、烧结气排气电磁阀、进料电磁阀，由电磁阀驱动电路控制相应电磁阀的开启与关闭。

[0087] 所述空气相变取水装置由导流叶轮、导流叶轮旋转轴、导流筒、导流管、空气相变器、排风管组成。

[0088] 所述导流叶轮通过导流叶轮支架、导流叶轮旋转轴与导流叶轮座相连，所述导流叶轮座与导流电机相连；所述导流叶轮座与导流筒相连；所述导流筒通过导流管、进风口与空气相变器相连；所述空气相变器通过排风口与排风管相连。

[0089] 所述空气相变器上设有进风口、排风口、排水阀，所述空气相变器内设有翅片。

[0090] 所述导流叶轮、导流筒、导流管、排风管材料可以是金属、玻璃纤维、工程塑料、复合材料等，空气相变器、翅片采用导热性强的金属材料。

[0091] 空气流动或导流电机工作，将空气导入导流筒内；优选空气自然流动，通过导流叶轮将空气导入导流筒内。经太阳辐射温度较高的空气，通过导流管导进埋入地下的空气相变器内，与温度较低的翅片相遇，进行热交换。空气中气态的水分子冷凝，形成液态的水。失去热量后的空气，在气压差下，通过排风管自动排出。空气相变器内冷凝的水，通过排水阀排出。收集冷凝水进行利用。

[0092] 所述控制电路包括电平转换电路、单片机、稳压模块电路、电源电路、电磁阀驱动电路、高压电晕脉冲放电驱动电路、太阳辐射传感器驱动电路、温度传感器驱动电路、电机驱动电路，微型电脑的串口输出信号接口经电平转换电路至单片机的信号输入端。

[0093] 所述单片机的控制信号接口分别同电磁阀驱动电路、高压电晕脉冲放电驱动电路、太阳辐射传感器驱动电路、温度传感器驱动电路、电机驱动电路的前级信号控制端连
接。

[0094] 所述电磁阀驱动电路的后级信号控制端分别同所述高温蒸汽电磁阀、低温蒸汽电磁阀、高压放电器进气电磁阀、烧结气排气电磁阀、进料电磁阀连接；太阳辐射传感器驱动电路后级信号控制端分别同相应的太阳辐射传感器相连；温度传感器驱动电路后级信号控
制端分别同相应的温度传感器相连；电机驱动电路的后级信号控制端分别同相应的电机相
连；高压电晕脉冲放电驱动电路的后级信号控制端同相应的电极相连。

[0095] 所述电源电路回路向电磁阀驱动电路、太阳辐射传感器驱动电路、温度传感器驱动电路、电机驱动电路、高压电晕脉冲放电驱动电路提供电源。

[0096] 本发明的工作原理是：启动原料摊平电机，通过原料摊平齿轮副带动原料摊平杆上下运动，将烧结盘上的原料摊平。启动进料阀，原料箱内的沙子与碳的混合物经进料管进入烧结盘。启动烧结气排气阀，排出烧结时产生的气体。启动烧结盘旋转电机，通过烧结盘旋转齿轮副带动烧结盘旋转，将烧结好的硅倒入烧结料箱。当太阳辐射传感器感应到太阳
角度变化后，球面聚光板俯仰电机启动，通过球面聚光板俯仰齿轮副带动球面聚光板俯仰
齿条移动，调整球面聚光板俯仰角度；球面聚光板水平旋转电机启动，通过水平旋转齿轮副带动球面聚光板水平旋转座旋转，调整球面聚光板水平角度。当太阳辐射传感器感应到太
阳角度变化后，弧面聚光板旋转电机启动，通过弧面聚光板旋转齿轮副旋转带动弧面聚光
板旋转支架旋转，调整弧面聚光板俯仰角度。

[0097] 启动高温蒸汽阀、低温蒸汽阀，通过蓄热箱内的蒸汽推动旋转叶轮，带动发电机轴连器旋转。发电机轴连器旋转带动发电机发电。发电机产生的电通过综合电缆线输送到逆变电池控制系统变压、蓄积；蓄积的电经调压后供原料摊平电机、烧结盘旋转电机、球面聚光板俯仰电机、球面聚光板水平旋转电机、弧面聚光旋转电机、电极及相关电路使用。

[0098] 启动高压放电器进气阀，储气罐里的烧结气进入高压放电器。启动高压脉冲驱动电路，电极之间产生电晕脉冲放电，电离CO2等烧结气体，经分子筛过滤后得到高纯度CO。

[0099] 启动导流电机将空气导入导流筒内（优选空气自然流动，通过导流叶轮将空气导入导流筒内），通过导流管导进埋入地下的空气相变器内，与温度较低的翅片相遇，进行热交换。空气中气态的水分子冷凝，形成液态的水。失去热量后的空气，在气压差下，通过排风管自动排出。空气相变器内冷凝的水，通过排水阀排出。

[0100] 自然界的沙子主要成分是二氧化硅（化学式：SiO2），天然二氧化硅约占地壳质量的12%，以结晶态和无定形态存在。结晶二氧化硅因晶体结构不同，分为石英、鳞石英和方石英三种。普通的沙子是细小的石英晶体，沙漠里的沙子因含有杂质而呈黄色。

[0101] 沙漠被誉为“地球癌症”，完全被沙所覆盖，干旱缺水、植被稀少。全世界陆地面积为1.62×108 km2，约占地球总面积的30.3%，而沙漠面积已占陆地总面积的20%，还有43%的土地正面临着沙漠化的威胁。

[0102] 由气候因素而形成的沙漠集中分布在南北纬度15°～35°之间，如纳米布沙漠、澳大利亚沙漠、阿塔卡玛沙漠、撒沙哈拉沙漠、塔尔沙漠等；受地形因素影响而形成的沙漠多分布于北半球北纬35°～50°之间，集中分布于亚洲的中部和美国西部。

[0103] 沙子和煤、焦炭、木屑（氧化硅和碳）混合，在太阳能烧结装置中的烧结盘上，加热至2100℃左右，碳将硅还原出来，其反应方程式为：SiO2+2C=Si+2CO氧化硅和碳在烧结盘烧结时产生CO，可能掺杂有CO2等其它气体。这些气体经电极电晕
脉冲放电后，CO2被电离成CO。CO和其它气体经分子筛过滤后，从分子筛出气阀排出纯度较高的CO。高纯度CO可直接做化工原料，或替代燃煤，减少煤的使用量。

[0104] 烧结出来的硅，可替代燃煤制备的粗硅，从而减少现有硅生产对煤的消耗量，降低CO2、SO2、粉尘的排放量，减少煤的使用量和大气污染，煤开采量就减小；开采量缩小，对地形、地貌和植被破坏就会减少。

[0105] 硅是人体必需的微量元素之一，硅在结缔组织、软骨形成中是必需的，能将粘多糖互相连结，并将粘多糖结合到蛋白质上，形成纤维性结构，从而增加结缔组织的弹性和强度，维持结构的完整性；硅参与骨的钙化作用，在钙化初始阶段起作用，食物中的硅能增加钙化的速度。硅也是一种非常安全的物质，本身不与免疫系统反应，也不会被细胞吞噬，更不会滋生细菌或与化学物质发生反应，是安全性非常高的材料。

[0106] 高纯的单晶硅是重要的生物医用材料、半导体材料、航天材料、光导纤维材料，有机硅塑料是极好的防水涂布材料，可以解决渗水、青苔滋生和风化等问题。有机硅具有耐高低温、电气绝缘、耐氧化稳定性、耐候性、难燃、憎水、耐腐蚀、无毒无味以及具有生理惰性等特性，广泛应用于航空航天、电子电气、建筑、运输、化工、纺织、食品、轻工、医疗等行业的密封、粘合、润滑、涂层、脱模、消泡、抑泡、防水、防潮、惰性填充等。硅还可以提高植物茎秆的硬度，增加害虫取食和消化的难度。硅可以提高植物对干旱、盐胁迫、紫外辐射以及病虫害等的抗性。沙漠中的阳光充沛、硅资源充足，通过该装置可大量的生产粗硅，应用于不同领域。粗硅还可固定沙丘，有利于在沙漠中种草、造灌、植树，新增成片的绿洲。绿洲中的植物可大量吸收CO2和热量、释放出大量的O2。

[0107] 弧面聚光装置中的柱状聚热管产生的热水及水蒸气进入蓄热箱。在白天日照下，柱状聚热管内的水升温较快，热量被储存到蓄热箱内；当夜晚来临，柱状聚热管内的水不再升温时，蓄热箱内白天产生的热水及水蒸汽，可继续使汽轮机工作，延长发电时间。

[0108] 沙漠中空气温度较高，而沙地下温度较低，空气冷凝效果明显。沙漠中昼夜温差大，白天将空气中的热量导入地下，可减小昼夜温差。通过空气中水分相变，可平衡大气中的热量，有利于沙漠植物（或沙漠绿洲植物）的生长。

[0109] 由以上可知，碳热氧平衡装置，是通过扩大植物光合作用的面积、空间和提高光合作用的效率，增加地球生物质总量和生物的种群数量。其方法包括碳热氧平衡装置，该装置由太阳能烧结装置、弧面聚光装置、蓄热箱、汽轮机、发电机、储气罐、高压放电器、分子筛床、逆变电池控制系统、空气相变取水装置组成。利用沙漠中充足的太阳辐射热量将沙漠中的沙子转变成硅，固定和增加沙漠含水量；沙漠地区空气与地下存在温差，使水蒸气产生相变，生成液态水，减少地表昼夜温差。为高温缺水的沙漠地区创造了适应植物生长的条件，可提高地球的光合作用效率，吸收太阳能辐射转换的热量和大气中的CO2，释放O2，为实现地球大气圈碳、热、氧平衡提供了新的途径。

附图说明

[0110] 图1是本发明一种实施例的整机外形结构示意图；图2是图1中太阳能烧结装置结构示意图；
图3是图1中弧面聚光装置结构示意图；
图4是图1中蓄热箱结构示意图（带局部剖视）；
图5是图1中汽轮机和发电机结构示意图（带局部剖视）；
图6是图1中高压放电器结构示意图（带局部剖视）；
图7是图1中分子筛筒体结构示意图（带局部剖视）；
图8是图1中冷凝排气器结构示意图（带局部剖视）；
图9是图1中球面聚光板水平旋转装置结构示意图；
图10是图1中空气相变取水装置结构示意图（带局部剖视）；
图11是一种实施例的控制电路框图；
图12是图11中单片机的一种实施例主控芯片电路图；
图13是图11中电平转换电路的一种实施例电路图；
图14是图11中稳压电源电路的一种实施例电路图；
图15是图11中电机驱动电路的一种实施例电路图；
图16是图11中太阳辐射传感器驱动电路的一种实施例电路图；
图17是图11中温度传感器驱动电路的一种实施例电路图；
图18是图11中电磁阀驱动电路的一种实施例电路图；
图19是图11中高压点火驱动电路的一种实施例电路图；
图20是生态文明建设流程图；
图21是创建“零碳”发展模式的技术流程图；
图22是生物质资源综合开发利用图。

[0111] 在附图中：1—聚光球，2—球面反光镜，3—导光管，4—球面聚光板，5、100—太阳辐射传感器，6—球面聚光板支架，7—原料箱，8—原料箱盖，9—原料箱自动进料管接口，10—原料摊平电机，11—原料摊平齿轮副，12—烧结盘旋转齿轮副，13—原料摊平杆，14—烧结盘，15—烧结出料管，16—烧结料箱盖，17—烧结料自动出料接口，18—烧结料箱，19—烧结盘旋转电机，
20—球面聚光板俯仰齿条，21—球面聚光板俯仰支架，22—球面聚光板俯仰齿轮副，23—球面聚光板俯仰电机，24—球面聚光板支架，25—球面聚光板水平旋转电机，26—球面聚光器接线盒，27—球面聚光板水平旋转座，28—柱状聚热管，29—弧面聚光板，30—柱状聚热管支架，31—余热管，32—余热管溢水阀，33—热水管溢水阀，34—热水管，35—弧面聚光板支架，36—蓄热箱，37—进水阀，38—出水阀，39—内胆层，40—内保温层，41—外保温层，42—外壳，43—高温蒸汽阀，44—蒸汽通道，45—旋转叶轮，46—静止叶轮，47—低温蒸汽阀，
48—汽轮机，49—发电机，50—定子，51—转子，52—发电机接线盒，53—发电机轴连器，
54—发电机叶轮，55—驱动齿轮，56—水平旋转齿轮，57—水平旋转齿轮副，58—高压放电器进气阀，59—高压放电器接线柱，60—高压放电器，61、66—单孔隔板，62—绝缘层，63、
65—电极，64—多孔隔板，67—高压放电器内腔，68—高压放电器出气阀，69—分子筛进气阀，70—分子筛床，71—分子筛，72—过滤棉，73—筛孔板，74—弹簧，75—筒盖，76—分子筛出气阀，77—A管，78—烧结气排气阀，79—进料阀，80—B管，81—储气罐进气阀，82—储气罐，83—储气罐出气阀，84—C管，85—D管，86、87—综合电缆线，88—逆变电池控制系统，
89—弧面聚光板旋转支架，90—弧面聚光板旋转轴，91—弧面聚光板旋转电机，92—弧面聚光板旋转齿轮副，93—冷凝排气器，94—冷凝排气器进水阀，95—冷凝管，96—冷凝水盘，
97—冷凝水管，98—冷凝排气孔，99—冷凝排气器出水阀，101—E管，102—F管，103—G管，
104—双向阀，105—H管，106—进料管，107、108—温度传感器，109—导流叶轮，110—导流叶轮支架，111—导流叶轮旋转轴，112—导流筒支架，113—导流筒，114—导流电机，115—导流叶轮座，116—导流管，117—排风管，118—空气相变器，119—排风口，120—排水阀，
121—翅片，122—进风口。

具体实施方式

[0112] 实施例1 通过光合作用产业化，扩大初始生产力，调节碳氧热平衡硅藻占据全球初始生产力的25%，占海洋初始生产力的40%。硅藻是具有色素体的单细
胞植物，细胞壁由硅质(SiO2·nH2O)和果胶质（pectin）组成，适宜生长在温度20～30℃，光照强度3000～5000 lux，盐度25～35，pH值8.0～8.5。人工培养硅藻的方法：
1、从海水中收集硅藻，将离心处理后的新月菱形藻藻液置于血球计数板上，通过显微
镜检，选取藻细胞少且不含其它杂藻区域，用毛细吸管自动浸润吸取藻液，置于培养液（优选自然界营养丰富、无污染物，澄清、过滤后的海水）中；培养液在温度20～25℃，光照强度
5000 lux，光暗周期为10～12 h:12～14 h的条件下，培养2～3天后，镜检选取生长良好、无污染的藻液作母液，重复上述操作3～5次，得到无菌新月菱形藻母液；在末次操作中，按每升培养液加500单位的青霉素-链霉素混合液0.3～0.5 ml，培养2～3天后，置于黑暗条件
下，在温度3～5℃保存纯化后的藻种。

[0113] 2、使用时，取出藻种母液先静置，光照培养1～2天后，再按体积比10%～15%将藻种母液接种至培养池中，在温度20～25℃，光照强度3000～4000 lux，并适当增加培养池中通气量。培养5～8天后，可将培养池中的藻液按体积比1:5～10接种到硅藻养殖池，培养7～10天。当硅藻大量繁殖时，可直接捕捞硅藻用作生物饵料；也可将硅藻干燥后，作为化工、生物、医药和保健品的原料；通过对硅藻的培养、利用，实现碳、氧、热平衡。

[0114] 实施例2 通过背光阴蔽区域的生态建设，扩大光合作用空间、面积，调节碳氧热平衡
以立交桥下背光阴蔽区域生态建设为例，具体步骤如下：
1、改良土壤性状，改善生物生存环境
移除地表遗留植物，清除土壤中的杂物，适当换土。

[0115] 收集遗留废弃植物、秸秆、枯落物、城市污泥、动物粪便等，加入发酵菌种制备成有机肥。

[0116] 每100 m2种植区有机肥施入量不少于1 m3，深翻耕30～50 cm；平整土地，使种植区中央土壤略高于四周，四周土壤高于路面5～10 cm，做好水土保持工作。

[0117] 2、优化植物群落结构，提高光合作用效率选择乔木（包括不限于冬青、女贞、海桐等）、灌木（包括不限于八角金盆、杜鹃花等）、草本植物（包括不限于井栏边草、凤尾蕨、大吴风草等）进行立体化栽培。

[0118] 乔木主干距人行道或车行道路边2 m以上，灌木主干距人行道或车行道路边1 m以上，乔木间株行距5～8 m×5～8 m，灌木间距根据修剪的造型而定，乔木、灌木下部种植草本植物。

[0119] 乔木、灌木移栽前均开挖种植穴，每穴分别施有机肥30～50 kg、10～30 kg；草本植物种植时开挖种植沟，每亩施有机肥1000～2000 kg。

[0120] 3、通过科学管护，获得最大的生物质总量和固碳总量在桥梁上安装导光管或反光装置，优选导光管。在桥梁下安装人工光源，优选LED灯，通
过光源控制器控制光强度、光周期和光质，使植物获得生长所需光环境。

[0121] 在通风条件差的背光阴蔽区域安装通风系统，优选被动式热压自然通风系统，增加该区域通风量，降低空气温度，减少病虫害发病率。

[0122] 为确保车辆穿行、调头时视野开阔，剪除影响交通安全的植物枝干；对交通安全影响不大的植物，按常规方法修剪。

[0123] 收集修剪的枝叶及枯落物填埋或粉碎后加入发酵菌种做成有机肥，施入种植区。

[0124] 立交桥下和部分行车道周边灰尘重，车辆尾气排出的油污多，雨水少，植物积尘较多，严重影响植物的光合作用效率。适当喷水冲洗叶片上的积尘，每年2次以上；优选将草木灰与水按质量比1:10～15混合均匀，取澄清液喷洒叶片，冲洗叶片上的积尘与油污。草木灰浸出液呈碱性，去污能力强，并且具有杀灭病原菌及病毒的作用。

[0125] 每年秋季和春季期间，结合松土，每亩撒施有机肥2000～5000 kg。

[0126] 通过喷洒草木灰澄清液，降低空气温度，增加空气湿度，改善植物生长环境，预防病虫害。优选将草木灰与水按质量比1:20～30混合均匀，取澄清液喷洒叶片。

[0127] 适当设置栏杆、围网，避免人畜对植物造成破坏。

[0128] 实施例3 通过植物储碳、成型封存，调节碳热氧平衡以中国长江中、下游地区的棉花杆、玉米杆、稻草、稻壳、锯末、树枝等农林废弃物，制备储碳产品，封存碳产品为例，具体步骤如下：
（1）将农林废弃物中的土块、石块、玻璃、塑料、金属物品等杂物去除，自然干燥至含水率20%以内。

[0129] （2）将农林废弃物粉碎成2～5 mm长的颗粒，因玉米杆、稻草比较柔韧，宜选择带剪切功能的粉碎机。

[0130] 压制生物质块或棒时，棉花杆、锯末、树枝等木质素含量较高的生物质，需占原料重量的20%以上；压制生物质颗粒时，棉花杆、锯末、树枝等木质素含量较高的生物质，需占原料重量的10%以上。

[0131] （3）粉碎后的原料进行烘干，含水率控制在8～15%，优选含水率12～15%。

[0132] （4）压制生物质颗粒时，压缩比控制在3～4:1，密度0.8～1.2 g/cm3；压制生物质块或棒时，压缩比控制在5～6:1，密度1.0～1.4 g/cm3。

[0133] （5）生物质颗粒或生物质块、棒、柱冷却后，在干燥的环境下储存。

[0134] 实施例4 增加暂时碳汇，促进碳循环，调节碳热氧平衡虾、贝混养是利用贝类滤食特点，能滤食虾类残饵、浮游生物、底栖生物及微生物，有利
于调节生态平衡，净化水质，促进虾、贝生长，增加渔业碳汇能力。虾、贝混养的法如下：
1、养殖池的选择
选择受洪水、海浪影响小，附近没有污染源的海边建立养殖池，面积以10～50亩为宜，
水面过大增加管理难度。养殖池以长方为宜，两端设进水闸与排水闸。

[0135] 2、放养前的准备旧的养殖池在先一批养殖物捕捞后，应将池水排干，彻底清除池底淤泥，并日晒15～30
天。放养前10～15天，每亩水面用茶子饼5～8 kg、石灰50～100 kg或漂白粉10～15 kg进行消毒。放养前5～10天，用海水冲洗养殖池1～2遍，再注入海水，控制养殖池水深0.3～0.5 m，pH值7.0～8.5，比重1.01～1.02。新建的养殖池可不进行池底消毒，也可按旧养殖池的方法进行消毒。

[0136] 3、培养基础饵料生物蛤苗投放之前3～5天，选晴天上午每立方水体施尿素1～1.5 g、过磷酸钙0.3～0.5 g，
根据水色施肥1～2次，培养基础饵料生物。

[0137] 4、苗种放养蛤苗比虾苗早投放20～30天，烈日、暴雨天不宜投放蛤苗。蛤苗越早投放，穴居越深，受
虾苗伤害就越少。每亩投放200～300粒/kg的蛤苗75～100 kg，1～1.5 cm长的虾苗1～1.5
万尾。

[0138] 5、日常管理虾苗投后15～20天，每天加水5～10 cm，直至水深1.5～2 m。养殖过程中严禁大排大灌
刺激虾苗，产生过激反应。根据水色，15～20天，选晴天上午每立方水体施尿素1～1.5 g、过磷酸钙0.3～0.5 g，水体透明度保持在40～50 cm。定时、定位投放虾饵，保持饲料新鲜，在饲料中可适当添加微量元素、免疫蛋白、有益菌、蜕壳素等，强化饲料营养和增强虾的免疫能力，促进虾的健康生长，减少病害。

[0139] 6、适时收获先排水捕虾，注意池底干水时间不能过长，适时进水，防止蛤缺水死亡。

[0140] 当蛤壳长到3.0～3.5 cm时进行收获，虾蛤混养，难免有些蛤会受到虾的伤害而死亡。去除死蛤的方法是：在桶中盛入等量的海水、海泥和细砂，拌成泥浆，然后将蛤倒入桶中，用木棍搅拌，死蛤和砂石等沉在桶底，好蛤则浮在上中层。将好蛤捞起，用水冲洗干净后即可上市。

[0141] 实施例5 利用结皮生物治理沙漠，促进生物圈碳热氧循环，调节碳热氧平衡苔藓植物分泌物可缓慢地溶解岩石表层，加速岩石的风化，促进土壤的形成，是植物界
的开路先锋。群集生长的苔藓植物，植株间空隙多，具有良好的保土、保水能力。具体步骤如下：
1、将木质素、胶原蛋白与沙漠中生长的苔藓孢子，按质量比20～30:5～10：0.5～1混合
均匀，再按质量比加水稀释100～200倍，形成生物结皮液。

[0142] 2、当地面温度稳定在10℃以上时，将稀释好的生物结皮液喷洒到地下水发育良好，地表沙粒移动缓慢的沙漠地区，每亩用量为75～150 kg。

[0143] 3、喷洒完生物结皮液20～30 d后，沿沙丘等高线设置点灌管，两点灌管间距2～5 m。

[0144] 4、在点灌管上，每距30～50 cm设一个点灌孔；每个点灌孔附近撒播沙蒿、沙葱、沙米种子各3～5颗，并覆盖2～3 cm厚的细沙。

[0145] 5、当沙蒿、沙葱、沙米长出2片真叶后及时补种，保证每个点灌孔附近有3～5株植物；对结皮生物生长不理想的地区，再次喷洒生物结皮液。

[0146] 6、当沿沙丘等高线植物篱形成后，再在结皮生物生长区撒播芨芨草、沙漠绢蒿、沙蓬种子，每亩用种量为5～10 kg；根据植被覆盖情况进行补种，当植被覆盖率达到60%以后，停止补种，加强沙鼠、虫害的防治，3～5年后植被覆盖率将达到90%以上，沙粒移动区得到治理。

[0147] 实施例6 利用碳热氧平衡装置，生产能源，治理沙漠，调节碳热氧平衡参见图1～10所示，一种碳热氧平衡装置，该装置由太阳能烧结装置、弧面聚光装置、蓄
热箱36、汽轮机48、发电机49、储气罐82、高压放电器60、分子筛床70、逆变电池控制系统88、空气相变取水装置组成。

[0148] 所述太阳能烧结装置通过H管105与储气罐82相连，所述储气罐82通过B管80与高压放电器60相连，所述高压放电器60通过C管84与分子筛床70相连；所述弧面聚光装置通过G管103与蓄热箱36相连，所述蓄热箱36通过F管102、冷凝排气器93、E管101与弧面聚光装置相连；所述蓄热箱36通过A管77与汽轮机48相连，所述汽轮机48通过发电机轴连器53与发电机49相连；所述发电机49通过综合电缆线87与逆变电池控制系统88相连，所述逆变电池控
制系统88通过综合电缆线86与太阳能烧结装置、弧面聚光装置、高压放电器60相连。

[0149] 所述太阳能烧结装置由聚光球1、导光管3、烧结盘14、球面聚光板4、球面聚光板俯仰齿条20、球面聚光板水平旋转座27、球面聚光板支架6组成。

[0150] 所述聚光球1通过导光管3与球面聚光板4相连；所述球面聚光板4通过球面聚光板支架6与球面聚光板俯仰齿条20相连；所述球面聚光板俯仰齿条20通过球面聚光板俯仰支
架21与球面聚光板俯仰齿轮副22相连；所述球面聚光板俯仰齿轮副22通过球面聚光板水平
旋转座27与水平旋转座齿轮副57相连；所述球面聚光板俯仰齿轮副22与球面聚光板俯仰电
机23相连；所述球面聚光板水平旋转座27通过水平旋转座齿轮副57与球面聚光板水平旋转
电机25相连。所述水平旋转座齿轮副57与球面聚光器接线盒26相连。所述球面聚光器接线
盒26内的接线柱分别与太阳辐射传感器5（在图11中称太阳辐射传感器A）、原料摊平电机
10、烧结盘旋转电机19、球面聚光板俯仰电机23、球面聚光板水平旋转电机25的接线座相
连。

[0151] 所述球面聚光板4上设有太阳辐射传感器5；所述导光管3上设有温度传感器107（在图11中称温度传感器A），所述导光管3通过烧结出料管15与烧结料箱18相连，所述导光管3通过进料管106、原料摊平齿轮副11与原料摊平电机10相连，所述导光管3通过进料管
106、进料阀79与原料箱7相连；所述导光管3内设有烧结盘14、原料摊平杆13，所述烧结盘14通过烧结盘旋转齿轮副12与烧结盘旋转电机19相连，所述原料摊平杆13通过原料摊平齿轮
副11与原料摊平电机10相连。所述原料摊平杆13用于摊平位于烧结盘14上的烧结原料。

[0152] 所述原料箱7上设有原料箱自动进料管接口9、原料箱盖8，所述原料箱自动进料管接口9可与自动进料机相连；打开原料箱盖8可将原料（沙子和碳的混合物，含碳的物质可以是碳、木碳、木屑等）倒入原料箱7。设备运行时，所述原料箱盖8、原料箱自动进料管接口9处于密封、关闭状态。

[0153] 所述烧结料箱18上设有烧结料箱盖16、烧结料自动出料接口17，所述烧结料自动出料接口17可与烧结料自动出料机相连；打开烧结料箱盖16可将烧结好的硅取出。设备运
行时，所述烧结料箱盖16、烧结料自动出料接口17处于密封、关闭状态。

[0154] 所述聚光球1采用耐高温透光材料制成，如玻璃、透明陶瓷、透明石材、复合材料等，聚光球1内设有球面反光镜2。所述聚光球1与导光管3相连，导光管3可采用金属、玻璃、透明陶瓷、复合材料等制作，管壁上设有反光材料。导光管3外设有保温耐热材料，玻璃棉、石棉、硅藻土、珍珠岩、硅酸钙等。所述烧结盘14采用耐高温的氮化硼、钨、石墨、陶瓷等复合材料。所述球面聚光板4可以是玻璃镜面、陶瓷镜面、金属镜面等。

[0155] 所述弧面聚光装置由柱状聚热管28、弧面聚光板29、余热管31、热水管34、弧面聚光板支架35组成。

[0156] 所述柱状聚热管28通过柱状聚热管支架30与弧面聚光板29相连，所述柱状聚热管28通过余热管31、余热管溢水阀32、E管101、冷凝排气器93、F管102、低温蒸汽阀47与汽轮机
48相连，所述柱状聚热管28通过热水管34、热水管溢水阀33、G管103、高温蒸汽阀43与蓄热箱36相连。所述弧面聚光板29通过弧面聚光板旋转支架89、弧面聚光板旋转齿轮副92与弧
面聚光板旋转电机91相连。所述弧面聚光板29上设有太阳辐射传感器100（在图11中称太阳辐射传感器B）。

[0157] 所述柱状聚热管28一端与热水管34相连，另一端与余热管31相连；多个弧面聚光装置的柱状聚热管28可与同一根热水管34相连，同一根余热管31可与多个弧面聚光装置的
柱状聚热管28相连。

[0158] 所述蓄热箱36用于储存热水和蒸汽，其上设有进水阀37、出水阀38、温度传感器108（在图11中称温度传感器B），所述蓄热箱36由多层材质组成，分别是内胆层39、内保温层
40、外保温层41、外壳42。所述出水阀38具有三通功能，既可将蓄热箱36内的水排出，又可向蓄热箱36内加水及其它溶于水的清洗剂、防垢剂、钝化剂、导热剂等物质。

[0159] 所述内胆层39材料可以是玻璃内胆，玻璃外镀一层薄铝或不锈钢后再镀一层银。内保温层40材料可以是聚氨酯、泡沫塑料、石棉等。外保温层41材料可以是酚醛泡沫、聚苯乙烯泡沫、玻璃棉、岩棉、珍珠岩、橡塑等。外壳42材料可以是搪瓷、陶瓷、水泥、金属、塑料或复合材料等。

[0160] 所述汽轮机48上设有高温蒸汽阀43、低温蒸汽阀47，所述汽轮机48通过高温蒸汽阀43、A管77、出水阀38与蓄热箱36相连。所述汽轮机48内设有蒸汽通道44、旋转叶轮45、静止叶轮46，所述蓄热箱36内的高温热水和蒸汽进入汽轮机48后，通过蒸汽通道44、静止叶轮
46，推动旋转叶轮45旋转，旋转叶轮45旋转带动发电机轴连器53转动。从高温蒸汽阀43进入汽轮机48后，从低温蒸汽阀47排出，通过冷凝排气器93回到柱状聚热管28。

[0161] 所述冷凝排气器93内设有冷凝管95、冷凝水盘96、冷凝水管97，冷凝管95产生冷凝水通过冷凝水盘96、冷凝水管97流出。收集冷凝水，进行利用。所述冷凝排气器93上设有冷凝排气器进水阀94、冷凝排气器出水阀99；所述冷凝排气器出水阀99上设有冷凝排气孔98，排出冷凝过程产生的气体。

[0162] 所述发电机49内设有发电机叶轮54、定子50、转子51，发电机轴连器53旋转带动发电机叶轮54旋转，从而使发电机49降温，所述发电机49上设有发电机接线盒52。

[0163] 所述储气罐82上设有储气罐进气阀81、储气罐出气阀83，所述储气罐82通过储气罐进气阀81、H管105、烧结气排气阀78与进料管106相连。

[0164] 所述高压放电器60上设有高压放电器进气阀58、高压放电器出气阀68、高压放电器接线柱59，所述高压放电器60内设有绝缘层62，单孔板61、66，电极63、65，多孔板64。所述绝缘层62可采用石英玻璃。单孔板61、66和多孔板64分开重复设置，可使高压放电器内腔67的气体混合更均匀，提高电离效果。

[0165] 所述分子筛床70上设有分子筛进气阀69、筒盖75，所述筒盖75与分子筛出气阀76相连，所述分子筛床70内设有分子筛71、过滤棉72、筛孔板73、弹簧74。添加或更换分子筛71时，先打开筒盖75，依次取出弹簧74、筛孔板73、过滤棉72，再添加或更换分子筛71；之后再依次装回过滤棉72、筛孔板73、弹簧74，最后盖上筒盖75。

[0166] 所述逆变电池控制系统88（包括逆变电池和控制系统两部分）将发电机49产生的电进行调压、蓄积后，供给原料摊平电机10，烧结盘旋转电机19，球面聚光板俯仰电机23，球面聚光板水平旋转电机25，弧面聚光板旋转电机91，电极63、65，导流电机114所需电源。所述逆变电池控制系统上设有控制开关（或按钮）、仪表（或显示器）等控制系统，控制相应的原料摊平电机10，烧结盘旋转电机19，球面聚光板俯仰电机23，球面聚光板水平旋转电机
25，弧面聚光板旋转电机91，电极63、65，导流电机114的电源闭合与断开，显示其电流、电压等运行参数。

[0167] 高温蒸汽阀43、低温蒸汽阀47、高压放电器进气阀58、烧结气排气阀78、进料阀79上分别设有高温蒸汽电磁阀、低温蒸汽电磁阀、高压放电器进气电磁阀、烧结气排气电磁阀、进料电磁阀，由电磁阀驱动电路控制相应电磁阀的开启与关闭。

[0168] 所述空气相变取水装置由导流叶轮109、导流叶轮旋转轴111、导流筒113、导流管116、空气相变器118、排风管117组成。

[0169] 所述导流叶轮109通过导流叶轮支架110、导流叶轮旋转轴111与导流叶轮座115相连，所述导流叶轮座115与导流电机114相连；所述导流叶轮座115与导流筒113相连；所述导流筒113通过导流管116、进风口122与空气相变器118相连；所述空气相变器118通过排风口
119与排风管117相连。

[0170] 所述空气相变器118上设有进风口122、排风口119、排水阀120，所述空气相变器118内设有翅片121。

[0171] 所述导流叶轮109、导流筒113、导流管116、排风管117材料可以是金属、玻璃纤维、工程塑料、复合材料等，空气相变器118、翅片121采用导热性强的金属材料。

[0172] 空气流动或导流电机114工作，将空气导入导流筒113内；优选空气自然流动，通过导流叶轮109将空气导入导流筒113内。经太阳辐射温度较高的空气，通过导流管116导进埋入地下的空气相变器118内，与温度较低的翅片121相遇，进行热交换。空气中气态的水分子冷凝，形成液态的水。失去热量后的空气，在气压差下，通过排风管117自动排出。空气相变器118内冷凝的水，通过排水阀120排出。收集冷凝水进行利用。

[0173] 沙漠中空气温度较高，而沙地下温度较低，空气冷凝效果明显。沙漠中昼夜温差大，白天将空气中的热量导入地下，可减小昼夜温差。通过空气中水分相变，平衡大气中的热量，有利于沙漠植物（或沙漠绿洲植物）的生长。

[0174] 参见图11，所述控制电路包括电平转换电路、单片机、稳压模块电路、电源电路、电磁阀驱动电路、高压电晕脉冲放电驱动电路、太阳辐射传感器驱动电路、温度传感器驱动电路、电机驱动电路，微型电脑的串口输出信号接口经电平转换电路至单片机的信号输入端。

[0175] 所述单片机的控制信号接口分别同电磁阀驱动电路、高压电晕脉冲放电驱动电路、太阳辐射传感器驱动电路、温度传感器驱动电路、电机驱动电路的前级信号控制端连
接。

[0176] 所述电磁阀驱动电路的后级信号控制端分别同所述高温蒸汽电磁阀、低温蒸汽电磁阀、高压放电器进气电磁阀、烧结气排气电磁阀、进料电磁阀连接；太阳辐射传感器驱动电路后级信号控制端分别同相应的太阳辐射传感器相连；温度传感器驱动电路后级信号控
制端分别同相应的温度传感器相连；电机驱动电路的后级信号控制端分别同相应的电机相
连；高压电晕脉冲放电驱动电路的后级信号控制端同相应的电极相连。

[0177] 所述电源电路回路向电磁阀驱动电路、太阳辐射传感器驱动电路、温度传感器驱动电路、电机驱动电路、高压电晕脉冲放电驱动电路提供电源。

[0178] 图12是图11中单片机的一种实施例主控芯片电路图，其中U1为碳热氧平衡装置的主控制芯片，碳热氧平衡装置的运行和运行环境参数的采集和处理都要通过这个微处理器
进行加工处理。U1采用LPC2134芯片，是基于ARM7 TDMI-S CPU，带有128KB Flash存储器；采用LQFP64封装，包含47个通用I/O口，工作电压为3.0～3.6 V，可承受5V电压。

[0179] 图13是图11中电平转换电路的一种实施例电路图，其中U2为电平转换芯片，采用MAX232Cpe芯片，16针SMD封装IC，用于完成计算机232端口数据电平转换，连接CMOS电路；工作温度为0～70°C，工作电压为4.5～5.5V。

[0180] 图14是图11中稳压电源电路的一种实施例电路图，通过脉冲宽度调制（PWM）控制技术，可根据负载需要输出整流、滤波所需电源，为原料摊平电机、烧结盘旋转电机、球面聚光板俯仰电机、球面聚光板水平旋转电机、弧面聚光板旋转电机、电极、高温蒸汽电磁阀、低温蒸汽电磁阀、高压放电器进气电磁阀、烧结气排气电磁阀、进料电磁阀、太阳辐射传感器、温度传感器提供稳定的电压。

[0181] 图15是图11中电机驱动电路的一种实施例电路图，U3采用ST公司生产的L298N芯片，采用15脚封装；采用标准逻辑电平信号控制，与单片机管脚直接连接；可驱动直流电动机和步进电动机。L298N芯片的2、3端口和10、14端口电机相连。

[0182] 图16是图11中太阳辐射传感器驱动电路的一种实施例电路图，采用CS5528芯片，用来实现8个模拟输入信号的循环采样、程控放大、量化和数字滤波。一次测量可得到与八个通道模拟输入量相对应的8个24位的数字量，各通道的失调、增益可自校准。

[0183] 图17是图11中温度传感器驱动电路的一种实施例电路图，采用红外线非接触式测量方式，不与被测对象直接接触，测量范围为-50℃～3000℃，精度高、抗干扰能力强。

[0184] 图18是图11中电磁阀驱动电路的一种实施例电路图，U5为L9349芯片，通过Vs端口给芯片提供电源，驱动电磁阀工作。

[0185] 图19是图11中高压电晕脉冲放电驱动电路的一种实施例电路图，电源升压、整流、储能后，在T2的次级感应出脉冲高压，产生电晕放电。

[0186] 本发明的工作过程如下：启动原料摊平电机10，通过原料摊平齿轮副11带动原料摊平杆13上下运动，将烧结盘
14上的原料摊平。启动进料阀79，原料箱7内的沙子与碳的混合物经进料管106进入烧结盘
14。启动烧结气排气阀78，排出烧结时产生的气体。启动烧结盘旋转电机19，通过烧结盘旋转齿轮副12带动烧结盘14旋转，将烧结好的硅倒入烧结料箱18。当太阳辐射传感器5感应到太阳角度变化后，球面聚光板俯仰电机23启动，通过球面聚光板俯仰齿轮副22带动球面聚
光板俯仰齿条20移动，调整球面聚光板4俯仰角度；球面聚光板水平旋转电机25启动，通过水平旋转齿轮副57带动球面聚光板水平旋转座27旋转，调整球面聚光板4水平角度。当太阳辐射传感器100感应到太阳角度变化后，弧面聚光板旋转电机91启动，通过弧面聚光板旋转齿轮副92旋转带动弧面聚光板旋转支架89旋转，调整弧面聚光板29俯仰角度。

[0187] 启动高温蒸汽阀43、低温蒸汽阀47，通过蓄热箱36内的蒸汽推动旋转叶轮45，带动发电机轴连器53旋转。发电机轴连器53旋转带动发电机49发电。发电机49产生的电通过综合电缆线87输送到逆变电池控制系统变压、蓄积；蓄积的电经调压后供原料摊平电机10，烧结盘旋转电机19，球面聚光板俯仰电机23，球面聚光板水平旋转电机25，弧面聚光板旋转电机91，电极63、65及相关电路使用。

[0188] 启动高压放电器进气阀58，储气罐82里的烧结气进入高压放电器。启动高压脉冲驱动电路，电极63、65之间产生电晕脉冲放电，电离CO2等烧结气体，经分子筛过滤后得到高纯度CO。

[0189] 启动导流电机114将空气导入导流筒113内（优选空气自然流动，通过导流叶轮109将空气导入导流筒113内），通过导流管116导进埋入地下的空气相变器118内，与温度较低的翅片121相遇，进行热交换。空气中气态的水分子冷凝，形成液态的水。失去热量后的空气，在气压差下，通过排风管117自动排出。空气相变器118内冷凝的水，通过排水阀120排出。

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