專利名稱：太陽(yáng)能加熱器與利用太陽(yáng)能生產(chǎn)生物柴油的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于太陽(yáng)能利用與生物柴油生產(chǎn)領(lǐng)域，特別涉及一種太陽(yáng)能加熱器與利用太陽(yáng)能生產(chǎn)生物柴油的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在能源危機(jī)和環(huán)境問(wèn)題的雙重影響下，新能源，尤其是綠色可再生能源的開(kāi)發(fā)意義重大。太陽(yáng)能作為地球上一切能源的主要來(lái)源，是一種無(wú)窮無(wú)盡、無(wú)公害的清潔綠色能源。地球上無(wú)論何處都有太陽(yáng)能，可以就地開(kāi)發(fā)利用，不存在運(yùn)輸問(wèn)題，尤其對(duì)交通不發(fā)達(dá)的農(nóng)村、海島和邊遠(yuǎn)地區(qū)具有很高的利用價(jià)值。此外對(duì)太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)利用不會(huì)產(chǎn)生廢渣、廢水、廢氣、也沒(méi)有噪音，更不會(huì)影響生態(tài)平衡、造成污染和公害，因此成為21世紀(jì)以后人類(lèi)可期待的最有發(fā)展前景的能源。我國(guó)地域遼闊，年日照時(shí)間大于2000 h的地區(qū)約占全國(guó)總面積的2 / 3，處于利用太陽(yáng)能較有利的區(qū)域內(nèi)，因此，開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)具有重要意義。然而，太陽(yáng)能是一種稀薄和不穩(wěn)定的能源。它雖然在地球表面分布廣，但能源密度極低，并且太陽(yáng)輻射熱量隨季節(jié)、晝夜變化，同時(shí)還受陰晴云雨等隨機(jī)因素的影響，故太陽(yáng)輻射熱量具有很大的不穩(wěn)定性，要想使這種能源為人類(lèi)所用，就需要蓄能技術(shù)?，F(xiàn)有技術(shù)中，蓄能方式分為顯熱式和潛熱式。所述顯熱式蓄能是利用蓄熱介質(zhì)的溫度變化來(lái)存儲(chǔ)熱量，如蓄熱水箱、高溫蓄熱磚等，此類(lèi)蓄能方式在應(yīng)用上存在造價(jià)高、占地面積大、溫差大等缺點(diǎn)，因此難以滿足能源用戶的要求。所述潛熱式蓄能是利用蓄熱介質(zhì)發(fā)生相變來(lái)存儲(chǔ)熱量，與顯熱式蓄能相比，儲(chǔ)存同樣多熱量時(shí)，需要的蓄熱介質(zhì)要少的多，因而更有發(fā)展優(yōu)勢(shì)。ZL 201020114134. 3公開(kāi)了一種“太陽(yáng)能相變蓄熱器”，該蓄熱器的外形為長(zhǎng)方形箱體，在箱體內(nèi)設(shè)置若干個(gè)長(zhǎng)立方儲(chǔ)能模塊，所述儲(chǔ)能模塊的結(jié)構(gòu)是在泡沫鋁或多孔連續(xù)材料的孔隙中填充有石蠟，在其外部用封孔材料密封，所述箱體內(nèi)與外界集熱器和散熱器間有流動(dòng)的換熱介質(zhì)水或空氣。此種結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能相變蓄熱器雖然提高了相變儲(chǔ)能材料的導(dǎo)熱性，使石蠟與太陽(yáng)能集熱器的換熱效能更高，但不適用于生物柴油原料油的加熱。在生物柴油生產(chǎn)工藝中，原料油的加熱需要耗費(fèi)大量的能源，占總加工成本一半以上，同時(shí)還需要電力維持設(shè)備的基本運(yùn)轉(zhuǎn)，無(wú)法在基礎(chǔ)電力缺乏保障的地區(qū)使用。因此，利用太陽(yáng)能相變蓄熱方式加熱生物柴油原料油并維持設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)具有重大的研究?jī)r(jià)值和應(yīng)用意義。目前國(guó)內(nèi)外雖不斷有利用太陽(yáng)能對(duì)化石燃料油儲(chǔ)存和原油輸送加熱的報(bào)道，然而并未見(jiàn)利用太陽(yáng)能生產(chǎn)生物柴油的系統(tǒng)或設(shè)備的的相關(guān)報(bào)道。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種適用于生物柴油原料油加熱的相變蓄熱式太陽(yáng)能加熱器和利用太陽(yáng)能生產(chǎn)生物柴油的系統(tǒng)，以降低不可再生能源的消耗，并拓寬生物柴油的生產(chǎn)地域。本實(shí)用新型所述相變蓄熱式太陽(yáng)能加熱器，由相變蓄熱加熱器、太陽(yáng)能集熱器及支撐相變蓄熱加熱器和太陽(yáng)能集熱器的支架構(gòu)成，相變蓄熱加熱器包括保溫箱體、導(dǎo)熱管、換熱盤(pán)管和相變蓄熱材料，所述導(dǎo)熱管和換熱盤(pán)管安裝在保溫箱體內(nèi)，換熱盤(pán)管的進(jìn)油口和出油口位于保溫箱體外，所述相變蓄熱材料充滿保溫箱體內(nèi)的剩余空間；太陽(yáng)能集熱器包括反射板和安裝在反射板上的多根真空管，各真空管的一端插入相變蓄熱加熱器的保溫箱體內(nèi)并與導(dǎo)熱管相接。本實(shí)用新型所述相變蓄熱式太陽(yáng)能加熱器，其相變蓄熱材料由石蠟、松香和碳纖維組成，所述石蠟優(yōu)選相變溫度為70°C 90°C的石蠟，對(duì)應(yīng)的化學(xué)式為C4(i 8(iH82 162。本實(shí)用新型所述相變蓄熱式太陽(yáng)能加熱器，其相變蓄熱材料中的碳纖維纏繞在換熱盤(pán)管上，石蠟和松香的混合物填充在保溫箱體內(nèi)的剩余空間。本實(shí)用新型所述相變蓄熱式太陽(yáng)能加熱器，其保溫箱體由碳鋼或不銹鋼制作的箱體和箱體外壁包覆的保溫層構(gòu)成，所述箱體壁上設(shè)置有用于灌注相變蓄熱材料的孔，并配備有孔塞。本實(shí)用新型所述利用太陽(yáng)能生產(chǎn)生物柴油的系統(tǒng)，包括上述相變蓄熱式太陽(yáng)能加熱器、儲(chǔ)油容器、生物柴油設(shè)備、循環(huán)泵、控制裝置和太陽(yáng)能電源；所述相變蓄熱式太陽(yáng)能加熱器用于加熱油脂原料，所述儲(chǔ)油容器設(shè)置了兩個(gè)進(jìn)油口和兩個(gè)出油口，并安裝有液位計(jì)和溫度計(jì)，其第一進(jìn)油口用于加入未加熱的油脂原料，在第一進(jìn)油口處安裝有第一電磁閥，其第二出油口用于輸出加熱至符合溫度要求的油脂原料，第二出油口處安裝有第二電磁閥，所述第二電磁閥通過(guò)管件與生物柴油設(shè)備的進(jìn)油口連接，其第二進(jìn)油口通過(guò)管件與相變蓄熱式太陽(yáng)能加熱器中的換熱盤(pán)管出油口連接，其第一出油口通過(guò)管件與循環(huán)泵的進(jìn)油口連接，所述循環(huán)泵的出油口通過(guò)管件與相變蓄熱式太陽(yáng)能加熱器中的換熱盤(pán)管進(jìn)油口連接；所述控制裝置接收來(lái)自儲(chǔ)油容器的液位信號(hào)并進(jìn)行處理，根據(jù)該液位信號(hào)控制第一電磁閥開(kāi)啟與關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)油容器中油脂原料的定量加入，所述控制裝置接收來(lái)自儲(chǔ)油容器的溫度信號(hào)并進(jìn)行處理，根據(jù)該溫度信號(hào)控制循環(huán)泵的開(kāi)啟與關(guān)閉、第二電磁閥的關(guān)閉與開(kāi)啟，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)油容器中油脂原料的循環(huán)加熱及將加熱到符合要求溫度的油脂原料輸入生物柴油設(shè)備，當(dāng)符合要求溫度的油脂原料進(jìn)入生物柴油設(shè)備后，所述控制裝置控制生物柴油設(shè)備生產(chǎn)生物柴油的操作；所述太陽(yáng)能電源為生物柴油設(shè)備、循環(huán)泵和控制裝置提供工作電源。上述利用太陽(yáng)能生產(chǎn)生物柴油的系統(tǒng)，其控制裝置為單片機(jī)或計(jì)算機(jī)。本實(shí)用新型所述利用太陽(yáng)能生產(chǎn)生物柴油的系統(tǒng)，其操作步驟如下①開(kāi)啟太陽(yáng)能電源和控制裝置，在控制裝置的控制下，向儲(chǔ)油容器中加入額定的油脂原料，通過(guò)循環(huán)泵的輸送，使油脂原料在相變蓄熱式太陽(yáng)能加熱器與儲(chǔ)油容器之間循環(huán)流動(dòng)實(shí)現(xiàn)加熱，當(dāng)儲(chǔ)油容器中的油脂原料溫度達(dá)到50 70°C時(shí)，關(guān)閉循環(huán)泵、開(kāi)啟儲(chǔ)油容器的第二電磁閥，使符合溫度要求的油脂原料進(jìn)入生物柴油設(shè)備；②將甲醇和催化劑氧化鈣加入生物柴油設(shè)備，在控制裝置的控制下，于常壓、50 70°C攪拌反應(yīng)3 6h，反應(yīng)時(shí)間屆滿后分離出甘油和催化劑，即獲得生物柴油。本實(shí)用新型具有以下有益效果1、本實(shí)用新型所述相變蓄熱式太陽(yáng)能加熱器適用于生物柴油原料油的加熱，因而為太陽(yáng)能在生物柴油生產(chǎn)上的應(yīng)用提供了設(shè)備保證。2、本實(shí)用新型所述利用太陽(yáng)能生產(chǎn)生物柴油的系統(tǒng)，完全擺脫了對(duì)化石能源的依賴，僅使用太陽(yáng)能即可實(shí)現(xiàn)生物柴油的生產(chǎn)，不僅可降低生物柴油的的生產(chǎn)成本，而且可拓寬生物柴油的生產(chǎn)地域。

圖1是本實(shí)用新型所述相變蓄熱式太陽(yáng)能加熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1的左視圖。圖3為本實(shí)用新型所述相變蓄熱式太陽(yáng)能加熱器中的相變蓄熱加熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本實(shí)用新型所述利用太陽(yáng)能生產(chǎn)生物柴油的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。圖中，1:相變蓄熱加熱器，2 :真空管，3 :反射板，4 :支架，5-1 :箱體，5_2 :保溫層，5-3 :孔塞，6-1 :石蠟和松香的混合物，6-2 :碳纖維，7 :換熱盤(pán)管，8 :導(dǎo)熱管，9 :進(jìn)油口，10 出油口，11 :相變蓄熱式太陽(yáng)能加熱器，12 :循環(huán)泵，13 :儲(chǔ)油容器，131 :第一電磁閥，132 :第二電磁閥，14 :控制裝置，15 :生物柴油設(shè)備，16 :太陽(yáng)能電源，161 :太陽(yáng)能電池板，162 :光伏控制器，163 :蓄電池，164 :逆變器。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型所述相變蓄熱式太陽(yáng)能加熱器、利用太陽(yáng)能生產(chǎn)生物柴油的系統(tǒng)作進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例1本實(shí)施例中，相變蓄熱式太陽(yáng)能加熱器的結(jié)構(gòu)如圖1、2所示，由相變蓄熱加熱器1、太陽(yáng)能集熱器及支撐相變蓄熱加熱器和太陽(yáng)能集熱器的支架4構(gòu)成。相變蓄熱加熱器I的結(jié)構(gòu)如圖3所示，包括保溫箱體、導(dǎo)熱管8、換熱盤(pán)管7和相變蓄熱材料；保溫箱體由碳鋼制作的圓筒狀箱體5-1和箱體外壁包覆的聚氨酯保溫層5-2構(gòu)成，所述箱體壁上設(shè)置有用于灌注石蠟和松香混合液的孔，并配備有孔塞5-3 ;所述導(dǎo)熱管8由不銹鋼304制作，安裝在圓筒狀箱體5-1內(nèi)腔的下部；所述換熱盤(pán)管7由不銹鋼304制作，安裝在圓筒狀箱體5-1內(nèi)腔且位于導(dǎo)熱管8之上，其進(jìn)油口 9和出油口 10位于保溫箱體外；所述相變蓄熱材料由相變溫度為80°C的石蠟(化學(xué)式C4tlH82)、松香和碳纖維6-2組成，石蠟的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為80%，松香的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為20%，碳纖維的質(zhì)量為石蠟質(zhì)量與松香質(zhì)量之和的5%，碳纖維6-2纏繞在換熱盤(pán)管7上，石蠟和松香的混合物6-1填充在圓筒狀箱體內(nèi)的剩余空間。太陽(yáng)能集熱器包括反射板3和等間距安裝在反射板上的多根真空管2，所述反射板由不銹鋼制作，所述真空管由玻璃制作，各真空管的一端插入相變蓄熱加熱器的圓筒狀箱體內(nèi)并與導(dǎo)熱管8相接。實(shí)施例2本實(shí)施例中,利用太陽(yáng)能生產(chǎn)生物柴油的系統(tǒng)如圖4所示,包括實(shí)施例1所述相變蓄熱式太陽(yáng)能加熱器11、儲(chǔ)油容器13、生物柴油設(shè)備15、循環(huán)泵12、控制裝置14和太陽(yáng)能電源16。所述相變蓄熱式太陽(yáng)能加熱器11用于加熱油脂原料；所述儲(chǔ)油容器13設(shè)置了兩個(gè)進(jìn)油口和兩個(gè)出油口，并安裝有液位計(jì)和溫度計(jì)，其第一進(jìn)油口用于加入未加熱的油脂原料，在第一進(jìn)油口處安裝有第一電磁閥131,其第二出油口用于輸出加熱至符合溫度要求的油脂原料，在第二出油口處安裝有第二電磁閥132，所述第二電磁閥通過(guò)管件與生物柴油設(shè)備的進(jìn)油口連接，其第二進(jìn)油口通過(guò)管件與相變蓄熱式太陽(yáng)能加熱器11中的換熱盤(pán)管出油口 10連接，其第一出油口通過(guò)管件與循環(huán)泵12的進(jìn)油口連接，所述循環(huán)泵12的出油口通過(guò)管件與相變蓄熱式太陽(yáng)能加熱器中的換熱盤(pán)管進(jìn)油口 9連接，形成油脂原料的循環(huán)加熱流路；所述控制裝置14為安裝有控制軟件的計(jì)算機(jī)，控制裝置接收來(lái)自儲(chǔ)油容器的液位信號(hào)并進(jìn)行處理，根據(jù)該液位信號(hào)控制第一電磁閥131開(kāi)啟與關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)未加熱油脂原料向儲(chǔ)油容器的定量加入，控制裝置接收來(lái)自儲(chǔ)油容器的溫度信號(hào)并進(jìn)行處理，根據(jù)該溫度信號(hào)控制循環(huán)泵12的開(kāi)啟與關(guān)閉、第二電磁閥132的關(guān)閉與開(kāi)啟，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)油容器中油脂原料的循環(huán)加熱及將加熱到符合要求溫度的油脂原料輸入生物柴油設(shè)備15，當(dāng)符合要求溫度的油脂原料進(jìn)入生物柴油設(shè)備15后，控制裝置控制生物柴油設(shè)備生產(chǎn)生物柴油的操作；所述太陽(yáng)能電源16由太陽(yáng)能電池板161、蓄電池163、光伏控制器162和逆變器164組成，太陽(yáng)能電池板161將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變成直流電，蓄電池163用于儲(chǔ)存來(lái)自太陽(yáng)能電池板的直流電，逆變器164用于將來(lái)自蓄電池163的直流電轉(zhuǎn)變成交流電，為生物柴油設(shè)備15、循環(huán)泵12和控制裝置14提供工作電源，光伏控制器162用于控制蓄電池163和逆變器164，使太陽(yáng)能電源始終處于發(fā)電的最大功率點(diǎn)附近，以獲得最高效率。本實(shí)施例中，生物柴油設(shè)備、儲(chǔ)油容器、電磁閥、液位計(jì)、溫度計(jì)、循環(huán)泵和太陽(yáng)能電池板、蓄電池、逆變器和光伏控制器均為市售商品。
權(quán)利要求1.一種相變蓄熱式太陽(yáng)能加熱器，由相變蓄熱加熱器(I)、太陽(yáng)能集熱器及支撐相變蓄熱加熱器和太陽(yáng)能集熱器的支架(4)構(gòu)成，其特征在于相變蓄熱加熱器(I)包括保溫箱體、導(dǎo)熱管(8 )、換熱盤(pán)管(7 )和相變蓄熱材料，所述導(dǎo)熱管(8 )和換熱盤(pán)管(7 )安裝在保溫箱體內(nèi)，換熱盤(pán)管(7)的進(jìn)油口(9)和出油口(10)位于保溫箱體外，所述相變蓄熱材料充滿保溫箱體內(nèi)的剩余空間；太陽(yáng)能集熱器包括反射板(3)和安裝在反射板上的多根真空管(2),各真空管的一端插入相變蓄熱加熱器的保溫箱體內(nèi)并與導(dǎo)熱管(8)相接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述相變蓄熱式太陽(yáng)能加熱器，其特征在于保溫箱體由碳鋼或不銹鋼制作的箱體(5-1)和箱體外壁包覆的保溫層(5-2)構(gòu)成，所述箱體壁上設(shè)置有用于灌注相變蓄熱材料的孔，并配備有孔塞(5-3 )。
3.一種利用太陽(yáng)能生產(chǎn)生物柴油的系統(tǒng)，其特征在于包括權(quán)利要求1或2所述相變蓄熱式太陽(yáng)能加熱器(11)、儲(chǔ)油容器(13)、生物柴油設(shè)備(15)、循環(huán)泵(12)、控制裝置(14)和太陽(yáng)能電源(16)； 所述相變蓄熱式太陽(yáng)能加熱器(11)用于加熱油脂原料，所述儲(chǔ)油容器設(shè)置了兩個(gè)進(jìn)油口和兩個(gè)出油口，并安裝有液位計(jì)和溫度計(jì)，其第一進(jìn)油口用于加入未加熱的油脂原料，在第一進(jìn)油口處安裝有第一電磁閥(131)，其第二出油口用于輸出加熱至符合溫度要求的油脂原料，第二出油口處安裝有第二電磁閥(132)，所述第二電磁閥通過(guò)管件與生物柴油設(shè)備的進(jìn)油口連接，其第二進(jìn)油口通過(guò)管件與相變蓄熱式太陽(yáng)能加熱器(11)中的換熱盤(pán)管出油口(10)連接，其第一出油口通過(guò)管件與循環(huán)泵的進(jìn)油口連接，所述循環(huán)泵的出油口通過(guò)管件與相變蓄熱式太陽(yáng)能加熱器中的換熱盤(pán)管進(jìn)油口(9)連接；所述控制裝置接收來(lái)自儲(chǔ)油容器的液位信號(hào)并進(jìn)行處理，根據(jù)該液位信號(hào)控制第一電磁閥(131)開(kāi)啟與關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)未加熱油脂原料向儲(chǔ)油容器的定量加入，所述控制裝置接收來(lái)自儲(chǔ)油容器的溫度信號(hào)并進(jìn)行處理，根據(jù)該溫度信號(hào)控制循環(huán)泵(12)的開(kāi)啟與關(guān)閉、第二電磁閥(132)的關(guān)閉與開(kāi)啟，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)油容器中油脂原料的循環(huán)加熱及將加熱到符合要求溫度的油脂原料輸入生物柴油設(shè)備(15)，當(dāng)符合要求溫度的油脂原料進(jìn)入生物柴油設(shè)備(15)后，所述控制裝置控制生物柴油設(shè)備生產(chǎn)生物柴油的操作；所述太陽(yáng)能電源(16)為生物柴油設(shè)備(15)、循環(huán)泵(12)和控制裝置(14)提供工作電源。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述利用太陽(yáng)能生產(chǎn)生物柴油的系統(tǒng)，其特征在于所述控制裝置為單片機(jī)或計(jì)算機(jī)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種太陽(yáng)能加熱器與利用太陽(yáng)能生產(chǎn)生物柴油的系統(tǒng)，相變蓄熱式太陽(yáng)能加熱器，由相變蓄熱加熱器、太陽(yáng)能集熱器及支撐相變蓄熱加熱器和太陽(yáng)能集熱器的支架構(gòu)成，相變蓄熱加熱器包括保溫箱體、導(dǎo)熱管、換熱盤(pán)管和相變蓄熱材料。利用太陽(yáng)能生產(chǎn)生物柴油的系統(tǒng)，包括上述相變蓄熱式太陽(yáng)能加熱器、儲(chǔ)油容器、生物柴油設(shè)備、循環(huán)泵、控制裝置和太陽(yáng)能電源。所述太陽(yáng)能電源為生物柴油設(shè)備、循環(huán)泵和控制裝置提供工作電源。
文檔編號(hào)F24J2/10GK202853141SQ20122055833
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月29日
發(fā)明者陳放, 張志林, 徐鶯 申請(qǐng)人:四川大學(xué)