CN217425261U - 一种动态法测生物柴油热安定性的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种动态法测生物柴油热安定性的系统，包括系统输入端设置的生物柴油储罐，所述系统管道上沿料液流通方向依次连接有涡轮流量计、齿轮泵、电磁旁通阀、第一滤油器、预热器、喷嘴和加热搅拌器；所述加热搅拌器内设置过滤片，所述系统管道沿加热搅拌器输入、输出两端均连接支管道，且两条支管道之间连接设有压差计的压差变送器，所述压差变送器后还连接气体阀门。本实用新型通过设置测生物柴油热安定性的系统，并采用动态法，以模拟柴油发动机的实际工作过程，通过生物柴油在系统里的流通，来模拟生物柴油在燃油机的生命周期，从而实现对生物燃料测定热安定性连续、直接的动态测试。

Description

一种动态法测生物柴油热安定性的系统

技术领域

本实用新型涉及生物柴油理化特性测定技术领域，具体为一种动态法测生物柴油热安定性的系统。

背景技术

目前生物柴油最重要的用途是用于车辆、船舶的柴油发动机，与传统柴油相比，生物柴油具有可再生、清洁、易降解、温室气体排放低等优点。目前我国市场中的生物柴油种类繁多，质量品质不尽相同，而生物柴油的质量是影响柴油发动机使用寿命和工作性能的关键因素，如果柴油机里面使用有较多机械杂质或水分的劣质生物柴油，将导致燃料燃烧不充分、耗油量增加、加快机械磨损、形成过多积碳等一系列潜在危险，所以在生物柴油使用前对其进行品质的鉴定尤为重要。

生物柴油的品质好坏很大程度上由其热安定来决定，热安定性是指油品在高温、高压、搅拌环境下形成积碳、结焦(即胶质、氧化沉淀物)的难易程度，越容易形成沉淀，说明热安定性越差；越难形成沉淀，说明热安定性越好，即该生物柴油的品质越好。热安定性不好的燃料在较高温度下容易生成可溶和不可溶性胶质，这些胶质附着在热交换器表面上，导致冷却效率降低，沉淀在燃料支管、过滤器和喷嘴上，导致过滤器和喷嘴堵塞，并使喷射燃料分配不均，对柴油发动机带来一系列潜在危险因素。

传统评定生物柴油热安定性的方法有静态法和动态法。静态法测安定性是将油样放入密闭的金属弹内，将金属弹放置恒温浴中加热一定时间后，取出、过滤、恒重后，称取沉淀物重量，沉淀量少即代表热安定性良好。静态法评定生物柴油热安定性的条件与燃料实际使用过程存在较大区别，不足以直接评定燃料在柴油机工作过程中的热安定性，所以动态测定能更直观的模拟生物柴油在发动机的热安定性变化。

为此我们提供了一种动态法测生物柴油热安定性的系统。

实用新型内容

本实用新型要解决的问题就是提供一种动态法测生物柴油热安定性的系统，采用动态法测定燃料热安定性，通过燃料在相应装置里的流通，来模拟生物柴油在燃油机的生命周期，实时观察系统测定过程压力和温度变化情况，从而实现对生物燃料测定热安定性连续、直接的动态测试。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种动态法测生物柴油热安定性的系统，包括系统输入端设置的生物柴油储罐，所述系统管道上沿料液流通方向依次连接有涡轮流量计、齿轮泵、电磁旁通阀、第一滤油器、预热器、喷嘴和加热搅拌器；

所述加热搅拌器内设置过滤片，所述系统管道沿加热搅拌器输入、输出两端均连接支管道，且两条支管道之间连接设有压差计的压差变送器，所述压差变送器后还连接气体阀门。

优选的，所述系统管道上沿喷嘴喷射方向设有加压充氧的汇流支路，且汇流支路上沿汇入方向依次设有空气压缩机和空气过滤器以向系统管道加压混合油气，所述系统管道上设置油气混合后压力监测用的系统压力表；所述空气压缩机对多孔喷嘴雾化的生物柴油加压充氧的压力控制在3.45Mpa。

所述加热搅拌器设置于系统管道的油气混合输出方向上。

优选的，所述系统输入端通过三通阀分别连接生物柴油储罐和清洗剂储罐。

优选的，所述系统管道上沿加热搅拌器输出方向还依次连接系统阀门、第二滤油器和废液回收桶，且系统阀门和第二滤油器之间还设有用于冷却系统管道的水冷却器。

优选的，所述预热器上设有控制预热温度的热电偶。

优选的，加热搅拌器和热电偶上均分别连有温度表，所述加热搅拌器的温度设定为260℃。

优选的，所述喷嘴为可雾化喷射料液的多孔喷嘴。

本实用新型具备以下有益效果：

本实用新型通过设置测生物柴油热安定性的系统，并采用动态法，以模拟柴油发动机的实际工作过程，通过生物柴油在系统里的流通，来模拟生物柴油在燃油机的生命周期；

试验原理是生物柴油在经过加热搅拌器时，受到加热、搅拌作用后，经过一定时间，内含的有机物质受到氧化变成大颗粒可见的沉积物，从而会析出部分胶质及氧化物，进而在搅拌加热器前后的系统管道会形成压差；

试验结果从两方面观察，即通过观察加热搅拌器前后的压差及过滤片颜色等级来评定热安定性的好坏，压差越大表示沉积的越多，就表示该油品胶质、氧化物等越多，即热安定性越差，过滤片颜色等级为表面沉积物的颜色等级，其中颜色等级判定标准按照JFTOT法进行；

该系统能够实时观察系统测定过程压力和温度变化情况，从而实现对生物燃料测定热安定性连续、直接的动态测试。

附图说明

图1为本实用新型系统原理图。

图中：1、生物柴油储罐；2、清洗剂储罐；3、三通阀；4、系统管道；5、涡轮流量计；6、齿轮泵；7、电磁旁通阀；8、第一滤油器；9、预热器；10、热电偶；11、温度表；12、多孔喷嘴；13、空气压缩机；14、空气过滤器；15、系统压力表；16、加热搅拌器；17、过滤片；18、压差变送器；19、压差计；20、气体阀门；21、系统阀门；22、水冷却器；23、第二滤油器；24、废液回收桶。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型提供一种技术方案：一种动态法测生物柴油热安定性的系统，包括系统输入端分别设置的生物柴油储罐1和清洗剂储罐2，生物柴油储罐1和清洗剂储罐2输出端分别连接至三通阀3两端，并通过控制三通阀3通断方向与系统管道4相连后分别单独取样进入系统管道4，系统管道4上沿料液流通方向依次连接有涡轮流量计5、齿轮泵6、电磁旁通阀7、第一滤油器8、预热器9和多孔喷嘴12；

其中齿轮泵6选用正排量的型号；

电磁旁通阀7的作用是防止系统堵塞时候导致压力过高，从而起到保护作用；

其中第一滤油器8的功能是过滤生物柴油中较大的机械杂质；

生物柴油经过预热器9被预热到150℃，预热器9中包含多路小型管道，用来模拟柴油发动机热区燃料小通道；

考虑到生物柴油黏度较大，所以系统专门设计多孔喷嘴12来模拟发动机燃料雾化的喷射状态；

系统管道4上沿多孔喷嘴12喷射方向设有加压充氧的汇流支路，且汇流支路上沿汇入方向依次空气压缩机13和空气过滤器14以向系统管道4加压混合油气；

其中空气压缩机13起到给系统加压的作用，空气过滤器14起到过滤空气水分和固体杂质的作用，经过加压后，流经多孔喷嘴12的生物柴油与空气充分混合；

系统管道4上设置油气混合后监测的系统压力表15控制油气混合压力，系统管道4上沿混合油气输出方向还设有加热搅拌器16，加热搅拌器16用来模拟生物柴油在进入柴油机后高温搅拌的环境，加热搅拌器16内设置一个精密的不锈钢粉末冶金制成的过滤片17，它能捕集试验中燃料变质所生成的产物，经过一定时间试验后，变质物沉积在过滤片17上，试验后通过观察过滤片17的颜色来判定生物柴油热安定性；

系统管道4沿加热搅拌器16输入、输出两端均连接支管道，且两条支管道之间连接设有压差计19的压差变送器18，压差计19用来测定生物柴油在加热搅拌器16前后的压差，压差变送器18后还连接气体阀门20，打开气体阀门20可将系统进行排空；

系统管道4上沿加热搅拌器16输出方向还依次连接系统阀门21、第二滤油器23和废液回收桶24，且系统阀门21和第二滤油器23之间还设有用于冷却系统管道4的水冷却器22。

作为本实用新型的一种技术优化方案，预热器9由热电偶10控制温度。

作为本实用新型的一种技术优化方案，加热搅拌器16的温度设定为260℃，且加热搅拌器16和热电偶10上均分别连有温度表11。

作为本实用新型的一种技术优化方案，多孔喷嘴12雾化喷射生物柴油。

作为本实用新型的一种技术优化方案，空气压缩机13对多孔喷嘴12雾化的生物柴油加压充氧的压力控制在3.45Mpa，这个压力可以使雾化的生物柴油达到空气饱和状态。

工作原理：1、在正式测试前，对系统进行清洗，方法是：调整三通阀3，使清洗剂储罐2与系统管道4相连，打开齿轮泵6并打开气体阀门20和系统阀门21，对整个系统进行清洗，清洗次数为2-3次，本系统可针对不同组分的生物柴油选取相应的清洗剂。

2、清洗后对系统进行气密性检查，方法是：关闭气体阀门20和系统阀门21，使整个系统处于封闭状态，打开空气压缩机13，对系统进行加压，使系统压力在0.5-0.7MPa之间，观察系统压力表15和压差计19，如果系统压力表15在30min内变化幅度不超过0.05％、压差计19示数为0，说明系统气密性良好。

3、前两步无异常后可以对生物柴油热安定性进行正式测定，方法是：关闭气体阀门20和系统阀门21，调整三通阀3，使生物柴油储罐1与系统管道4相连，打开齿轮泵6使生物柴油进入系统，通过涡轮流量计5来控制生物柴油的流量在3ml/min，生物柴油经过第一滤油器8后进入预热器9，通过热电偶10进行加热控制，之后生物柴油进入多孔喷嘴12进行雾化喷射，打开空气压缩机13对雾化生物柴油进行加压充氧，压力控制在3.45MPa，经过加压、氧化后的生物柴油进入加热搅拌器16，在高温搅拌的环境中，生物柴油理化特性发生变化，产生胶质、氧化物等产物附着在加热搅拌器16内特制的过滤片17上，这时加热搅拌器16前后的支管道会形成压差，这两条支管道进入压差变送器18，并通过压差计19来显示压差ΔP；整个试验时间为2.5h，试验结果以压差计19测定的ΔP的大小和加热搅拌器16中的过滤片17表面沉积物颜色的等级作为评定生物柴油热安定的标准，如果ΔP越大，说明热安定性越差；也可以记录压差计19ΔP达到一定差压例如23.3MPa的时间，作为评定热安定性的标准，越早到达这一压差，说明热安定性越差，过滤片17表面沉积物颜色的等级则按照JFTOT法评定。

4、试验完毕，打开气体阀门20和系统阀门21，对系统进行降压放空，剩余的生物柴油废液将通过水冷却器22进行冷却，通过第二滤油器23，进入到废液回收桶24里面，试验结束后对系统进行清洗2-3次，防止生物柴油残留在系统管道4中。

综上可得，本实用新型通过设置测生物柴油热安定性的系统，生物柴油在系统里的流通，来模拟生物柴油在燃油机的生命周期，解决了对生物燃料在柴油机工作过程动态测定、直观模拟，以评定热安定性的问题。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种动态法测生物柴油热安定性的系统，其特征在于：包括系统输入端设置的生物柴油储罐（1），系统管道（4）上沿料液流通方向依次连接有涡轮流量计（5）、齿轮泵（6）、电磁旁通阀（7）、第一滤油器（8）、预热器（9）、喷嘴和加热搅拌器（16）；

所述加热搅拌器（16）内设置过滤片（17），所述系统管道（4）沿加热搅拌器（16）输入、输出两端均连接支管道，且两条支管道之间连接设有压差计（19）的压差变送器（18），所述压差变送器（18）后还连接气体阀门（20）。

2.根据权利要求1所述的一种动态法测生物柴油热安定性的系统，其特征在于：所述系统管道（4）上沿喷嘴（12）喷射方向设有加压充氧的汇流支路，且汇流支路上沿汇入方向依次设有空气压缩机（13）和空气过滤器（14）以向系统管道（4）加压混合油气，所述系统管道（4）上设置油气混合后压力监测用的系统压力表（15）；

所述加热搅拌器（16）设置于系统管道（4）的油气混合输出方向上。

3.根据权利要求1所述的一种动态法测生物柴油热安定性的系统，其特征在于：所述系统输入端通过三通阀（3）分别连接生物柴油储罐（1）和清洗剂储罐（2）。

4.根据权利要求1所述的一种动态法测生物柴油热安定性的系统，其特征在于：所述系统管道（4）上沿加热搅拌器（16）输出方向还依次连接系统阀门（21）、第二滤油器（23）和废液回收桶（24），且系统阀门（21）和第二滤油器（23）之间还设有用于冷却系统管道（4）的水冷却器（22）。

5.根据权利要求1所述的一种动态法测生物柴油热安定性的系统，其特征在于：所述预热器（9）上设有控制预热温度的热电偶（10）。

6.根据权利要求4所述的一种动态法测生物柴油热安定性的系统，其特征在于：加热搅拌器（16）和热电偶（10）上均分别连有温度表（11）。

7.根据权利要求1所述的一种动态法测生物柴油热安定性的系统，其特征在于：所述喷嘴为可雾化喷射料液的多孔喷嘴（12）。

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