[實用新型]一種微波熱解微藻實驗裝置及監(jiān)控系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2016-11-04
• 公開（公告）號: CN206161463U
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設計）人: 陳春香;程正;陳峰
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: G01N5/04
• 分類號: G01N5/04
• 代理公司: 廣西南寧明智專利商標代理有限責任公司45106
• 代理人: 黎明天

技術領域

本實用新型涉及一種微波熱解裝置及監(jiān)控系統(tǒng)，尤其涉及一種微波熱解微藻實驗裝置及監(jiān)控系統(tǒng)。

背景技術

微藻是一些微觀的藻類生物質，具有生長速度快，油脂含量高等特點；油脂中大多是中性油脂，含有不飽和脂肪酸的程度低，這使微藻具有潛力替代化石燃料。微藻油脂的含量通常高于其他蔬菜作物，被確認為是生產(chǎn)生物燃油的原料。隨著化石燃料的日益枯竭以及溫室效應的日趨嚴重，開發(fā)可再生能源微藻對緩解能源緊張和減少碳排放具有重要的意義。

熱解是熱化學轉化方法的一種，是在無氧或缺氧條件下受熱后有機物發(fā)生熱裂解，產(chǎn)生各種新的氣體、液體和固體的現(xiàn)象。隨著人們對熱解產(chǎn)油興趣的增加，以獲得生物油為目的的快速熱解技術的研究和應用越來越受到重視，微波熱解技術應運而生。

目前對于微藻微波熱解的研究，主要側重于熱解影響因素的考察，包括微藻種類、微波功率、添加物種類及比例等。控溫條件下的微波熱解幾乎未涉及，而常規(guī)熱解研究表明溫度是影響熱解過程的重要因素。目前用于實驗研究的裝置往往只能容納很少量的試樣，而試樣的量過少不利于微波熱解產(chǎn)油影響因素的研究及油的收集和提取。此外，針對實驗研究的需要，有必要研發(fā)一套能夠較為準確的測量并控制溫度且能容納大量試樣的微波熱解裝置及能夠進行數(shù)據(jù)的采集和記錄，并直觀的在計算機上輸出微波功率、溫度、重量隨時間變化的監(jiān)控系統(tǒng)，而此方面的成套裝置及監(jiān)控系統(tǒng)還未見報道。

發(fā)明內容

本實用新型是為了解決上述問題而提出的一種微波熱解微藻實驗裝置及監(jiān)控系統(tǒng)，目的是較為準確的測量物料內部溫度，實現(xiàn)對微波功率和熱解溫度線性可調，并可在線測量溫度和失重量隨時間變化的關系數(shù)據(jù)。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用了如下的技術方案：

一種微波熱解微藻實驗裝置及監(jiān)控系統(tǒng)，整套裝置包括微波發(fā)生系統(tǒng)、質量測量系統(tǒng)、溫度測量系統(tǒng)、熱解及產(chǎn)物收集分析系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)包括監(jiān)控計算機、控制站以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；控制站包括西門子PLC控制器、擴展模塊、微波控制模塊；利用大量熱電偶和壓力傳感器以及外置PLC系統(tǒng)進行智能控制，監(jiān)控計算機將溫度設定值通過串口通訊通知控制站并接受控制站返回的各種參數(shù)如溫度、重量等，控制站分別與熱電偶、壓力傳感器、磁控管發(fā)生系統(tǒng)、電機和氣質聯(lián)用儀電連接。

一種微波熱解微藻實驗裝置，其特征是：由電機、浮子流量計、氮氣瓶、微波發(fā)生系統(tǒng)、熱電偶、攪拌軸、攪拌翅片、壓力傳感器、殘渣出口、罐體、控制站、氣質聯(lián)用儀、干燥器、閥門、高溫過濾網(wǎng)、微型氣泵、冰浴、一級積液瓶、二級積液瓶、三級積液瓶組成；罐體上部中心設置支架，支架上安裝電機，罐體上部四周設置四個微波倉，微波倉內設有微波發(fā)生系統(tǒng)，氮氣瓶通過浮子流量計與罐體相連，罐體下部兩側設置熱解殘渣出口。

其中罐體左右兩側從上到下每隔固定距離設置一個熱電偶，熱電偶測量范圍為0---1300℃，分辨率為1℃，型號：K型。

其中為防止熱電偶在微波場中“打火”，毀壞熱電偶以及對測溫產(chǎn)生干擾，熱電偶與爐膛使用金屬螺栓緊密連接。

其中罐體內部中心設有帶攪拌翅片的攪拌軸，攪拌軸的上部由連接套與減速器連接，攪拌裝置能使物料始終均勻分布在罐內。

其中罐體的下方設置了壓力傳感器,壓力傳感器通過變送器與控制站電連接。

其中在罐體上方四周設置四個微波發(fā)生系統(tǒng)，微波發(fā)生系統(tǒng)由變壓器、磁控管、波導管等組成，磁控管產(chǎn)生的微波功率在0-3kW之間，并連續(xù)可調，型號為：LG-2M285。

一種微波熱解微藻實驗裝置的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是：

熱電偶通過擴展模塊中SM331與控制站電連接；微波發(fā)生系統(tǒng)與控制站電連接；壓力傳感器通過變送器與控制站電連接；控制站通過串口與監(jiān)控計算機電連接；氣質聯(lián)用儀通過串口與監(jiān)控計算機連接。

控制站包括西門子PLC控制器、擴展模塊、微波控制模塊、PLC通過串口接收執(zhí)行監(jiān)控計算機發(fā)出的各種指令；并通過擴展模塊采集熱電偶信號和壓力傳感器陣列信號，通過數(shù)學建模判斷物料的位置，選擇處于物料之中的熱電偶所測量的溫度，用于溫度控制，同時上傳給監(jiān)控計算機。

監(jiān)控計算機安裝組態(tài)王軟件，提供人機接口，用戶在監(jiān)控計算機上設定微波功率、加熱時間、溫度等多項參數(shù)，通過串口通訊通知控制站并接收控制站返回的各種參數(shù)，采用圖形化方式顯示試樣在特定微波功率、溫度下失重量隨時間變化的關系及溫度隨時間變化的關系曲線等變化曲線。