[發明專利]太陽能加熱器與利用太陽能生產生物柴油的系統及生產方法

有效

• 申請號: 201210419681.6
• 申請日: 2012-10-29
• 公開（公告）號: CN102914057A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 陳放;張志林;徐鶯
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: F24J2/05
• 分類號: F24J2/05;F24J2/24;F24J2/34;F24J2/10;F24J2/30;F24J2/46;C11C3/04;C11C3/10;C10L1/02
• 代理公司: 成都科海專利事務有限責任公司 51202
• 代理人: 黃幼陵;馬新民

技術領域

本發明屬于太陽能利用與生物柴油生產領域，特別涉及一種太陽能加熱器與利用太陽能生產生物柴油的系統及方法。

背景技術

在能源危機和環境問題的雙重影響下，新能源，尤其是綠色可再生能源的開發意義重大。太陽能作為地球上一切能源的主要來源，是一種無窮無盡、無公害的清潔綠色能源。地球上無論何處都有太陽能，可以就地開發利用，不存在運輸問題，尤其對交通不發達的農村、海島和邊遠地區具有很高的利用價值。此外對太陽能的開發利用不會產生廢渣、廢水、廢氣、也沒有噪音，更不會影響生態平衡、造成污染和公害，因此成為21世紀以后人類可期待的最有發展前景的能源。我國地域遼闊，年日照時間大于2000?h的地區約占全國總面積的2／3，處于利用太陽能較有利的區域內，因此，開發利用太陽具有重要意義。

然而，太陽能是一種稀薄和不穩定的能源。它雖然在地球表面分布廣，但能源密度極低，并且太陽輻射熱量隨季節、晝夜變化，同時還受陰晴云雨等隨機因素的影響，故太陽輻射熱量具有很大的不穩定性，要想使這種能源為人類所用，就需要蓄能技術?，F有技術中，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的溫度變化來存儲熱量，如蓄熱水箱、高溫蓄熱磚等，此類蓄能方式在應用上存在造價高、占地面積大、溫差大等缺點，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發生相變來存儲熱量，與顯熱式蓄能相比，儲存同樣多熱量時，需要的蓄熱介質要少的多，因而更有發展優勢。

ZL?201020114134.3公開了一種“太陽能相變蓄熱器”，該蓄熱器的外形為長方形箱體，在箱體內設置若干個長立方儲能模塊，所述儲能模塊的結構是在泡沫鋁或多孔連續材料的孔隙中填充有石蠟，在其外部用封孔材料密封，所述箱體內與外界集熱器和散熱器間有流動的換熱介質水或空氣。此種結構的太陽能相變蓄熱器雖然提高了相變儲能材料的導熱性，使石蠟與太陽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。

在生物柴油生產工藝中，原料油的加熱需要耗費大量的能源，占總加工成本一半以上，同時還需要電力維持設備的基本運轉，無法在基礎電力缺乏保障的地區使用。因此，利用太陽能相變蓄熱方式加熱生物柴油原料油并維持設備運轉具有重大的研究價值和應用意義。目前國內外雖不斷有利用太陽能對化石燃料油儲存和原油輸送加熱的報道，然而并未見利用太陽能加熱生物柴油原料油并維持設備運轉的相關報道。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術存在的不足，提供一種適用于生物柴油原料油加熱的相變蓄熱式太陽能加熱器和利用太陽能生產生物柴油的系統，以及使用該系統生產生物柴油的方法，以降低不可再生能源的消耗，并拓寬生物柴油的生產地域。

本發明所述相變蓄熱式太陽能加熱器，由相變蓄熱加熱器、太陽能集熱器及支撐相變蓄熱加熱器和太陽能集熱器的支架構成，相變蓄熱加熱器包括保溫箱體、導熱管、換熱盤管和相變蓄熱材料，所述導熱管和換熱盤管安裝在保溫箱體內，換熱盤管的進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的剩余空間；太陽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并與導熱管相接。

本發明所述相變蓄熱式太陽能加熱器，其相變蓄熱材料由石蠟、松香和碳纖維組成，石蠟的質量百分數為80%～90%，松香的質量百分數為10%～20%，碳纖維的質量為石蠟質量與松香質量之和的1%～5%。所述石蠟優選相變溫度為70℃～90℃的石蠟，對應的化學式為C_40～80H_82～162。

本發明所述相變蓄熱式太陽能加熱器，其相變蓄熱材料中的碳纖維纏繞在換熱盤管上，石蠟和松香的混合物填充在保溫箱體內的剩余空間（制備方法是：將石蠟和松香溶解后混合均勻，然后將它們的混合液灌注入保溫箱體）。

本發明所述相變蓄熱式太陽能加熱器，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成，所述箱體壁上設置有用于灌注石蠟和松香混合液的孔，并配備有孔塞。