太陽能和生物質(zhì)能互補的冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)研究.pdf

1、尋找可代替化石燃料的可再生能源已經(jīng)成為緩解化石燃料依賴的有效途徑，太陽能和生物質(zhì)能毫無疑問是符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的理想能源。本文研發(fā)了一套太陽能和生物質(zhì)能互補的冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng):經(jīng)太陽能加熱的循環(huán)水驅(qū)使沼氣產(chǎn)出，經(jīng)過凈化提純后的沼氣進入微型燃?xì)廨啓C與空氣混合燃燒做功，產(chǎn)生電能，高溫?zé)煔馀懦鲵?qū)動溴化鋰吸收式制冷機產(chǎn)生冷量，由于從制冷機排出的煙氣仍有較高的溫度，故將剩余煙氣進入余熱回收利用裝置產(chǎn)生活熱水，符合“溫度對口，能量梯級利用”的原則。<

2、br>　　采用理論分析與數(shù)值模擬相結(jié)合方法，對太陽能和生物質(zhì)能互補的冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)進行綜合評價。本課題的研究內(nèi)容與結(jié)論如下:
　　(1)太陽能驅(qū)動的高效產(chǎn)沼氣子系統(tǒng)經(jīng)計算得到日儲熱量4320.1MJ，實際總集熱面積470m2，共需30管太陽能集熱器125套，沼氣罐的體積至少需要210m3，經(jīng)過計算得出，要保證恒溫厭氧沼氣池的正常運行，每天需要提供給沼氣池的熱水總熱量為4286.7MJ。關(guān)于沼氣凈化提純方面，凈化提純環(huán)節(jié)后的主要產(chǎn)物

3、有:0.5MPa，25℃，99％體積分?jǐn)?shù)的甲烷249.49m3;同時產(chǎn)生的次要產(chǎn)物有0.1MPa，25℃，100％體積分?jǐn)?shù)的二氧化碳166.32m3，還有脫硫環(huán)節(jié)產(chǎn)生的單質(zhì)硫1800g。對系統(tǒng)的能量流進行分析，得出系統(tǒng)總能源利用率為59％，且聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)與分供系統(tǒng)相對比聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的總能源利用效率最高，聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)相對于分供系統(tǒng)的一次能源節(jié)約率為35％。對系統(tǒng)的火用流進行分析:在微型燃?xì)廨啓C循環(huán)過程中，燃燒室火用損失最大，其次是排氣過程，這兩項是火

4、用損失最重要的部分;在溴化鋰吸收式制冷過程中，火用損失最大的是發(fā)生器。最后對整個系統(tǒng)聯(lián)合起來進行火用分析，最終得到，太陽能和生物質(zhì)能互補的冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的火用效率為42.3％。
　　(2)根據(jù)能量守恒定律，對系統(tǒng)能量輸入中某些參數(shù)發(fā)生變化對相應(yīng)的能量輸出的影響進行分析:①.隨著環(huán)境溫度的上升，太陽能集熱器集熱效率增大，而微型燃?xì)廨啓C發(fā)電效率和聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)效率均減小。②.當(dāng)甲烷含量的降低時，回?zé)崞髋艧煖囟入S之降低，發(fā)電效率也隨之降低。排

5、煙溫度降低導(dǎo)致系統(tǒng)的制冷效率發(fā)生變化，排煙溫度逐漸降低，制冷效率先降低后逐漸趨于平緩，余熱回收效率則隨著排煙溫度的降低而降低。③.在微型燃?xì)廨啓C其他條件都不變條件下，隨著空燃比的增大，系統(tǒng)效率、發(fā)電效率和制冷效率先增大后趨于平坦，空氣流量在0.60-0.65kg/s之間系統(tǒng)效率和制冷效率達到最大值。余熱回收效率由于排煙溫度隨著空燃比的增加逐漸升高故逐漸增大，由此可見，空燃比過大或過小都不利于輸出電、冷、熱。隨著溫比的增大，聯(lián)供系統(tǒng)效率、

6、制冷效率、發(fā)電效率在同一空燃比下都有所增大，余熱回收效率隨溫比的增大有所減小。
　　(3)對系統(tǒng)進行技術(shù)經(jīng)濟性分析，結(jié)果得出一臺微型燃?xì)廨啓C運行情況下系統(tǒng)的靜態(tài)投資回收期為9.8年，當(dāng)增加至兩臺微型燃?xì)廨啓C，即發(fā)電量達到60kW時，靜態(tài)投資回收期降至6.24年，下降33.26％，而后繼續(xù)增加微型燃?xì)廨啓C數(shù)量，但靜態(tài)投資回收期縮小并不明顯。
　　本課題的創(chuàng)新點在于:構(gòu)建和評價了太陽能和生物質(zhì)能互補的冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)并初步揭示了系