本实用新型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。
技术实现要素：
本实用新型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，本实用新型采用的技术方案为：
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。
本实用新型的有益效果在于：
（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为本实用新型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。
图2为本实用新型非转移弧等离子体发生器结构示意图。
图3为本实用新型环形板结构示意图。
其中，燃气出口1，炉盖2，非转移弧等离子体发生器3，冷却管4，炉体5，水介质等离子体与微藻混合物6，制备燃油等离子枪7，氢介质非转移弧等离子体8，反应微藻9，圆球部10，燃油出口11，支架12，进料管111，绝缘体112，阴极管113，陶瓷套114，阳极管115，通孔116，环形板117。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。请注意，下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，仪器按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供了一种非转移弧等离子体热解微藻制备燃气燃油的装置，图1为本实用新型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，如图1所示，本实用新型主要包括：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倾斜地、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；
根据本实用新型的具体实施例，图2为本实用新型非转移弧等离子体发生器结构示意图，如图2所示，所述非转移弧等离子体发生器包括：进料管、阴极、阳极、绝缘体、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，所述陶瓷套呈圆筒状，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；所述阴极与阳极为中空的圆柱状结构的阴极管、阳极管；所述进料管穿过所述炉盖与所述阴极连接，进料管的材料优选为耐热钢，也可以是其他钢材，本实用新型对此不作特别限制，进料管用于向等离子体内部通入水蒸气跟微藻；此外，进料管还外接负电流，将负电能传至阴极上。所述进料管的外部设置有绝缘体，绝缘体材料为玻璃钢，用于避免进料管跟炉盖防止进料管中的负电流与炉盖之中的正电流之间连电打火。所述环形板的内部镶嵌设置有所述阳极，所述环形板的外边缘与所述炉体连接，图3为本实用新型环形板结构示意图，如图3所示，所述环形板上密集设置有多个通孔，具体的，所述通孔呈环状均布于所述环形板上；生成的燃气依次经通孔、燃气出口排出，环形板为耐热钢，与正电流连接，用于为阳极提供正电能，并隔绝反应物与气体，对生成的燃气进行一定的过滤。
根据本实用新型的具体实施例，阴极的材料优选为高纯石墨，阳极的材料优选为高纯石墨，通电后，阴极与阳极之间产生高温水介质等离子体。陶瓷套材料优选为氧化铝，也可以是其他耐高温的陶瓷材料，用于拘束高温等离子体，使之朝固定方向喷射，并保证阴阳极之间的距离。
根据本实用新型的具体实施例，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的进行加热热解，并为热解生成的反应物油脂提供氢以形成燃油。
根据本实用新型的具体实施例，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，冷却管出口与进料管相连，产生的水蒸气进入输料管，作为非转移弧等离子体发生器的等离子介质，在本实用新型的一些优选的实施例中，冷却管材料为铜合金，也可以是其他合金材料，本实用新型对此不作特别的限制，用于冷却炉体，并为等离子体提供介质。圆柱部的材料优选为耐热钢，也可以是其他钢材，内部设有隔热层，其作用是承载整个热解反应。圆球部的材料优选为耐热钢，内部设有隔热层，用于承载反应微藻，以热解生成燃油。相应的，燃油出口材料与炉底相同，便于焊接，其作用是排出生成的燃油。
根据本实用新型的具体实施例，所述炉盖设置有燃气出口，具体的，燃气出口焊接在炉盖上，燃气出口材料与炉盖相同，便于焊接，用于排出生成的燃气。炉盖盖在炉体上，炉盖材料为耐热钢，也可以是其他钢材，内部设有隔热层，其作用是密封整个炉体，便于反应顺利进行。
根据本实用新型的具体实施例，还包括：支架，所述支架与所述炉体的圆球部连接，对所述炉体进行支撑，在本实用新型的一些具体实施方式中，支架的材料为结构钢，也可以为其他材料，本实用新型对此不作特别的限制。
根据本实用新型的具体实施例，离子态下的介质水与微藻接触后，高温等离子体能够将微藻瞬间热解，形成反应微藻，并形成一部分燃气排出；微藻中的碳会与高温水等离子体反应生成一氧化碳跟氢气，反应微藻为水介质等离子体跟微藻初步反应后的产物，用于进一步热解加氢生成燃油。
运行过程中，先将水蒸气通入进料管，启动非转移弧等离子体发生器，阴阳极之间将水蒸气电离形成高温等离子体。向进料管中通入微藻，当微藻进入等离子体区域后会瞬间加热加速，以极快的速度热解形成燃气及其他产物，燃气通过燃气出口排出炉体，未反应完全的反应微藻留在炉底继续反应。当炉体温度达到一定程度时，向冷却管中通入冷却水以及时冷却炉体，防止炉体过热烧损，冷却管中的冷却水受热形成水蒸气后输入进料管作为等离子介质，能够有效利用炉温余热，减少了将水由室温加热到水蒸气的能量。当炉底的反应微藻达到一定量时，启动制备燃油等离子枪，形成氢介质非转移弧等离子体，微藻产物在高温下与氢反应将形成燃油，最后由燃油出口排出。炉底未反应完全的微藻在高温作用下，不光生成燃油，局部还会热解形成燃气。
综上所述本实用新型的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；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。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面” 可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、 或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个 或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。