[发明专利]一种非转移弧等离子体热解微藻制备燃气燃油的装置

说明书

技术领域

本发明属于燃油制备技术领域，具体涉及一种非转移弧等离子体热解微藻制备燃气燃油的装置。

背景技术

藻类是最原始的生物之一，广泛存在于海洋、淡水湖泊等水域，通常呈单细胞、丝状体或片状体，结构简单，整个生物体都能进行光合作用，所以光合作用效率高，生长周期短、速度快。藻类按大小可分为大藻（如海带、紫菜等）和微藻。微藻是一群小型藻类的总称，通常为单细胞或丝状体，直径小于1mm。微藻细胞微小，形态多样，适应性强，分布广泛，有原核藻类和真核藻类。原核藻类是指蓝藻，而蓝藻一般不产油。真核藻类包括绿藻、硅藻、裸藻、黄藻、金藻、褐藻、红藻和隐藻。

微藻作为一种新兴的生物柴油原料，具有无限的潜能，因为微藻与其他生物质相比有自己独特的优势。微藻通常为单细胞，结构简单，易于基因改造；生长快，易于培养，光合效率高；产油率高；且微藻生物油具有可降解、无污染、可再生等特点。因此越来越受到人们的关注和研究。

微藻的热解原理是利用热能、在无氧或缺氧条件下，切断生物质中大分子的化学键，使之转变为低分子物质，整个过程是复杂的化学过程，包含分子键断裂、异构化和小分子的聚合等反应。微藻的热解液化技术包括快速热解液化、直接液化和多种新型技术。

等离子体是物质第四态，具有许多异于固态、液态和气态的独特的物理化学性质，如温度和能量密度都很高、可导电和发光、化学性质活泼并能加强化学反应等，环保性能优良。通过电弧放电或等离子炬产生高达 5000K---20000K 的等离子体，将微藻瞬间加热至很高的温度，从而对微藻进行有效地分解。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种非转移弧等离子体热解微藻制备燃气燃油的装置，能够高效且充分地热解微藻以生成燃气跟燃油，实现生物-燃料的有效转换；充分利用了等离子内部的热量跟余热对水蒸气进行加热，有效利用了电能，减小了能量的消耗，降低了成本。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案为：

一种非转移弧等离子体热解微藻制备燃气燃油的装置，包括：炉体、炉盖、非转移弧等离子体发生器、制备燃油等离子枪，其中，所述炉盖设置在炉体上；

所述非转移弧等离子体发生器穿过所述炉盖设置于所述炉体内，所述制备燃油等离子枪贯穿设置于所述炉体上并位于所述非转移弧等离子体发生器的下方；

所述非转移弧等离子体发生器包括：进料管、阴极、阳极、陶瓷套和环形板，其中，所述进料管与所述阴极连接，所述阴极与所述阳极间通过所述陶瓷套连接，所述陶瓷套的内部设置有阶梯凸台，通过所述阶梯凸台确定所述阴极与阳极间的距离，所述环形板的内部设置有所述阳极，所述环形板固定于所述炉体内。

进一步的，还包括：绝缘体，所述进料管穿过所述炉盖与所述阴极连接，所述进料管的外部设置有所述绝缘体。

进一步的，所述阴极与阳极分别为阴极管和阳极管。

进一步的，所述制备燃油等离子枪的介质为氢气，生成氢介质非转移弧等离子体，所述氢介质非转移弧等离子体用于对反应微藻进行加热热解，并为热解生成的反应物油脂提供氢以形成燃油。

进一步的，所述炉体包括上下连接的圆柱部和圆球部，所述圆球部的底部设置有燃油出口，所述圆柱部的外壁上盘旋设置有冷却管，所述冷却管的出口与进料管相连，产生的水蒸气进入所述进料管，作为非转移弧等离子体发生器的等离子介质。

进一步的，所述制备燃油等离子枪倾斜地设置于所述炉体上。

进一步的，所述进料管由耐热钢制成，所述进料管外接负电流，将负电能传至阴极管上。

进一步的，所述环形板上密集设置有多个通孔，用于排出燃气，所述环形板由耐热钢制成，与正电流连接，用于为阳极管提供正电能。

进一步的，所述陶瓷管的材料为氧化铝，所述陶瓷套呈圆筒状。

进一步的，所述炉体内设置有隔热层。

本发明的有益效果在于：

（1）能够高效且充分地热解微藻以生成燃气跟燃油，实现生物-燃料的有效转换；

（2）充分利用了等离子内部的热量跟余热对水蒸气进行加热，有效利用了电能，减小了能量的消耗，降低了成本；

（3）非转移弧等离子体发生器采用水蒸气为介质，原料毫无半点污染，还可跟微藻中的碳形成二氧化碳跟氢气；制备燃油等离子枪采用氢气为介质，能够有效制备燃油。

附图说明

图1为本发明非转移弧等离子体热解微藻制备燃气燃油的装置整体结构图。