太陽能與發(fā)電余熱復(fù)合增溫沼氣工程的熱電聯(lián)供系統(tǒng)性能研究.pdf

1、甘肅省蘭州市花莊鎮(zhèn)甘肅荷斯坦奶牛繁育中心—中荷沼氣工程熱電聯(lián)供系統(tǒng)應(yīng)用沼氣內(nèi)燃機(jī)發(fā)電的同時(shí)對發(fā)酵塔、儲氣罐和進(jìn)料進(jìn)行增溫保溫。但內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行中所產(chǎn)生的余熱不能滿足對原料預(yù)熱以及維持發(fā)酵塔中溫恒溫發(fā)酵。為保證該沼氣工程的產(chǎn)氣穩(wěn)定，解決因環(huán)境溫度低而造成發(fā)酵塔內(nèi)溫度跨度較大的問題。通過構(gòu)建一套太陽能與發(fā)電余熱的增溫保溫系統(tǒng)，保證發(fā)酵塔在不同季節(jié)均能維持恒溫厭氧發(fā)酵。闡述了系統(tǒng)的原理，并對系統(tǒng)各部分的熱量進(jìn)行理論計(jì)算。改進(jìn)后的系統(tǒng)應(yīng)用有機(jī)朗肯循

2、環(huán)對煙氣余熱進(jìn)行回收，使系統(tǒng)的總效率提高。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴對原有的沼氣工程進(jìn)行全面分析，得出沼氣工程的主要散熱部分為發(fā)酵塔和儲氣罐，需熱部分為進(jìn)料。其中散熱損失占總需熱量的5.9%-15.8%，進(jìn)料需熱量占總需熱量的84.2%-94.1%。該沼氣工程現(xiàn)階段僅依靠內(nèi)燃機(jī)發(fā)電余熱回收系統(tǒng)在寒冷季節(jié)無法提供系統(tǒng)所需熱量，內(nèi)燃機(jī)余熱僅可保證發(fā)酵塔在夏天維持37℃左右發(fā)酵。其它季節(jié)，余熱回收系統(tǒng)熱量無法滿足系統(tǒng)在適宜的溫度下發(fā)酵

3、。⑵對該工程進(jìn)行改造，新系統(tǒng)中增加太陽能對原料進(jìn)行增溫，其余熱量用于發(fā)酵塔和儲氣罐進(jìn)行保溫。結(jié)果表明，該沼氣工程需熱量7531.9 MJ·d-1，太陽能與發(fā)電余熱系統(tǒng)供熱量7623.4 MJ·d-1，可使發(fā)酵塔夏季和其他季節(jié)分別維持在52℃和37℃恒溫發(fā)酵，完全滿足該工程的熱量需求。所需太陽能集熱面積為256m2，鮮牛糞總固體質(zhì)量分?jǐn)?shù)為27.5%，進(jìn)料量為40 m3·d-1，將鮮牛糞稀釋到總固體質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%時(shí)，所需水量為28.4m3。

4、蘭州1月份自來水平均溫度0.5℃，太陽能集熱器出口的水溫為50℃，此時(shí)所需太陽能循環(huán)水3.6 m3，自來水為24.8m3。⑶基于“溫度、品位對口，能量梯級利用”的原則，文中利用有機(jī)朗肯循環(huán)對低溫?zé)煔庥酂徇M(jìn)行回收利用。利用Aspen plus軟件對余熱回收部分進(jìn)行模擬研究，分析基本的有機(jī)朗肯循環(huán)，得出其發(fā)電效率和效率分別為8.17%和54.16%；進(jìn)行乏氣回?zé)岣倪M(jìn)后，得發(fā)電效率和效率分別為9.42%和62.61%?；?zé)嵯到y(tǒng)相比基本的有機(jī)朗