沼氣內(nèi)燃機與有機朗肯聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)性能研究.pdf

1、我國擁有豐富的生物質(zhì)資源，積極開發(fā)利用生物質(zhì)能是解決能源危機與環(huán)境問題的一種有效途徑，沼氣發(fā)電工程是最有效的生物質(zhì)能利用方式之一，其中熱電聯(lián)產(chǎn)機組的使用最為廣泛，沼氣發(fā)電機組的排氣具有溫度高、熱量多的特點，直接用于供熱會造成較大的火用損失。隨著沼氣工程增溫方式的發(fā)展，尤其是以太陽能為代表的可再生能源增溫方式的的發(fā)展，為沼氣發(fā)電機組余熱的進一步利用提供了可能。本文在原有沼氣熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)基礎上增加了煙氣型有機朗肯循環(huán)，提出了沼氣發(fā)電機組-O

2、RC聯(lián)合系統(tǒng)，并結(jié)合沼氣工程的實際運行情況進行了分析。主要取得以下研究結(jié)果：
　　1.對采用原熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的實際沼氣工程運行情況進行了分析。正常運行的2008年，年產(chǎn)氣量達到了41.44萬m3，發(fā)電量為45.18萬kW·h，年處理純牛糞能力為2370m3；2008年5月份兩發(fā)酵塔日均產(chǎn)氣量分別為855m3和823m3，5月2號兩發(fā)酵塔產(chǎn)氣量都達到了日最大值分別是1174m3和1413m3，池容產(chǎn)氣率分別達到了1.97m3/(m3·

3、d)和2.36m3/(m3·d)；8月份產(chǎn)氣5.09萬m3，其中有4.55萬m3供沼氣發(fā)電機組發(fā)電，總共發(fā)電6.15萬kW·h，有5400m3的沼氣直接排放到環(huán)境中；對余熱利用系統(tǒng)火用分析得出，板式換熱器中的火用損失最小時為14.6kW，最大也只有18.8kW，而管殼式換熱器中的火用損失最小時也有33.8kW，最大時甚至達到了36.2kW，板式換熱器中的火用效率在72％以上，最大達到了77%，而管殼式換熱器中的最大為27%，主循環(huán)水與煙

4、氣發(fā)生換熱時的火用損失最大，具有最大的節(jié)能潛力。
　　2.根據(jù)沼氣發(fā)電機組排氣確定了煙氣型有機朗肯循環(huán)。本文使用Aspen plus對帶有兩級冷凝器的有機朗肯循環(huán)進行了模擬分析，在相同壓力2.73MPa時，甲苯工質(zhì)有機朗肯循環(huán)輸出功和效率都最大，分別是12.15kW和19.84%，己烷作為工質(zhì)時，可回收熱量最多，為15.54kW，丙烷工質(zhì)運行溫度最低；增大運行壓力，不同工質(zhì)有機朗肯循環(huán)的輸出功和效率分別增大了0.64kW、0.69

5、kW、1.14kW、1.96kW、2.41kW和0.73%、0.79%、1.27%、2.27%、3.3%；增加過熱度，以甲苯為工質(zhì)的有機朗肯循環(huán)的輸出功和效率分別減小了0.12kW和0.13%，以己烷為工質(zhì)的減小了0.29kW和0.38%，以R245fa為工質(zhì)時，最大輸出功為7.13kW，最大效率為11.08%，以 R134a為工質(zhì)時，最大輸出功為4.7kW，丙烷有機朗肯循環(huán)出現(xiàn)的最大膨脹機輸出功為4.31kW。
　　3.對沼氣發(fā)

6、電機組-ORC聯(lián)合系統(tǒng)及沼氣工程進行了性能評價。聯(lián)合系統(tǒng)發(fā)電量從原來熱電聯(lián)產(chǎn)的68kW增加到79.74kW，輸出熱量從原來的133.83kW下降到87.17kW，聯(lián)合系統(tǒng)的能源利用率為67.3%，發(fā)電效率為32.15%，原聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的能源利用率為81.38%，發(fā)電效率為27.42%；原系統(tǒng)的火用效率為33.21%，聯(lián)合系統(tǒng)火用效率為33.97%；原系統(tǒng)的一次能源節(jié)約率35.44%，聯(lián)合系統(tǒng)一次能源節(jié)約率為32.67%；采用聯(lián)合系統(tǒng)的沼氣工