本文關(guān)鍵詞：多種可再生能源互補的冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)構(gòu)建與性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在能源供應(yīng)日益緊缺的今天,合理利用能源,提高能源利用率已成為世界各國普遍關(guān)注的問題。目前在能源系統(tǒng)研究方面的熱點是冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng),但對利用可再生能源的冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的研究甚少,本課題提出了將太陽能經(jīng)濟集熱技術(shù)、恒溫厭氧發(fā)酵技術(shù)、微型燃氣輪機發(fā)電技術(shù)、氨水吸收式制冷技術(shù)和微藻技術(shù)高度集成方案,構(gòu)建了多種可再生能源互補的冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng),研究了多種可再生能源互補的冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的性能,分析了關(guān)鍵參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下： 1.構(gòu)建了多種可再生能源互補的冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng),對系統(tǒng)性能進行了分析。系統(tǒng)中沼氣池的容積為210m3,以牛糞為主要發(fā)酵原料,采用52℃高溫發(fā)酵,日產(chǎn)氣量420m3；加熱沼氣池的太陽能集熱器熱負荷為148.8kW；初產(chǎn)沼氣再經(jīng)過脫硫脫碳脫水后進入儲氣柜,此時的沼氣中甲烷含量超過98%,以0.0024kg/s的質(zhì)量流量進入微型燃氣輪機,在燃燒室燃燒后推動透平做功,帶動發(fā)電機輸出30kW電力,尾氣再經(jīng)過回?zé)崞骰厥諢崃亢笠?75℃排出；這部分尾氣除了39.86kW用作供暖用途外,還可以驅(qū)動單級氨水吸收式制冷系統(tǒng),選定發(fā)生器熱負荷為15kW,可產(chǎn)生冷量5.85kW;以沼液為培養(yǎng)基,以微型燃氣輪機尾氣中C02為碳源可培養(yǎng)微藻,采用10m3跑道池培養(yǎng),每天還可產(chǎn)生微藻14.93kg。整個系統(tǒng)的能源利用率為73.3%,相對于分供系統(tǒng)的能源節(jié)約率為36.5%。 2.分析了部分關(guān)鍵參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響。為保證多種可再生能源互補的冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行,本課題使用ASPEN PLUS化工流程模擬軟件,分別對微型燃氣輪機發(fā)電環(huán)節(jié)和氨水吸收式制冷環(huán)節(jié)進行模擬,得出了這兩個環(huán)節(jié)的模擬數(shù)值,并與理論計算數(shù)值進行了比對。本文分析了太陽輻射、環(huán)境溫度和沼氣甲烷含量等關(guān)鍵參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響。通過FLUENT軟件,模擬了不同甲烷含量的沼氣在燃燒室內(nèi)的燃燒過程,得出了甲烷含量的改變對微型燃氣輪機和整個系統(tǒng)的性能影響。 3.對系統(tǒng)經(jīng)濟性能和全生命周期進行了評價。多種可再生能源互補的冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)在解決農(nóng)村能源問題上有顯著作用,具有良好經(jīng)濟效益與環(huán)境效益。該系統(tǒng)靜態(tài)投資回收期為10.1年,每年可處理鮮牛糞811.4噸,每年可以減少沼液污水的排放1825噸、減少C02排放128.18噸、減少H2S氣體排放698.2kg、可獲得單質(zhì)硫657kg。 本課題的創(chuàng)新點在于： 首次提出了將太陽能經(jīng)濟性集熱技術(shù)、恒溫厭氧發(fā)酵技術(shù)、微型燃氣輪機發(fā)電技術(shù)、氨水吸收式制冷技術(shù)和微藻技術(shù)高度集成方案,構(gòu)建了多種可再生能源互補的冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng),對系統(tǒng)的熱力性能、經(jīng)濟性能和全生命周期進行了評價。 多種可再生能源互補的冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng),通過復(fù)雜的微生物過程將生物質(zhì)能和不穩(wěn)定的太陽能轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定、高品位、高能量密度的沼氣,并通過微型燃氣輪機燃燒沼氣發(fā)電,排出的尾氣還可以驅(qū)動氨水吸收式制冷機或者向用戶供暖,通過能量的梯級利用,實現(xiàn)能源的高效率轉(zhuǎn)化和不同品位能量的輸出。該系統(tǒng)能源利用效率高、污染低、成本少、靈活性強,可充分利用當(dāng)?shù)囟喾N可再生資源等優(yōu)點,尤其適合我國一些偏遠地區(qū)的供能需求�？傮w來講,多種可再生能源互補的冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)可有效的實現(xiàn)能源與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展,是有前途的發(fā)展方向。 本課題研究得到了國家863計劃課題(2014AA052801)、甘肅省杰出青年科學(xué)基金項目(2012GS05601)、甘肅省建設(shè)科技攻關(guān)項目(JK2010-29)、甘肅省教育廳項目(0803-06)、蘭州理工大學(xué)“紅柳杰出人才計劃”(Q201101)的資助。
【關(guān)鍵詞】：可再生能源利用 冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng) 系統(tǒng)構(gòu)建 性能研究
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TK019;TU8
【目錄】：

• 目錄5-7
• 摘要7-9
• Abstract9-11
• 物理量名稱及符號表11-12
• 第1章 緒論12-25
• 1.1 課題背景12-14
• 1.2 可再生能源的利用14-15
• 1.2.1 生物質(zhì)能的利用14
• 1.2.2 風(fēng)能的利用14-15
• 1.2.3 水能的利用15
• 1.2.4 太陽能的利用15
• 1.3 冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的組成及其優(yōu)點15-18
• 1.3.1 冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的組成15-17
• 1.3.2 冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的優(yōu)點17-18
• 1.4 冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀18-22
• 1.5 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀總結(jié)及對本課題的啟示22-23
• 1.6 本課題研究的目標、內(nèi)容和意義23-24
• 1.6.1 研究目標23
• 1.6.2 研究內(nèi)容23
• 1.6.3 研究意義23-24
• 1.7 本章小結(jié)24-25
• 第2章 多種可再生能源互補的冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的構(gòu)建25-45
• 2.1 沼氣恒溫厭氧發(fā)酵環(huán)節(jié)26-30
• 2.1.1 沼氣恒溫厭氧發(fā)酵26-27
• 2.1.2 沼氣池?zé)釗p失27-30
• 2.2 太陽能集熱環(huán)節(jié)30-32
• 2.2.1 太陽能熱水參數(shù)30
• 2.2.2 太陽能集熱器參數(shù)30-32
• 2.3 沼氣凈化提純環(huán)節(jié)32-36
• 2.3.1 脫硫環(huán)節(jié)32-34
• 2.3.2 脫水環(huán)節(jié)34
• 2.3.3 脫碳環(huán)節(jié)34-36
• 2.4 微型燃氣輪機發(fā)電環(huán)節(jié)36-40
• 2.4.1 壓氣機模型38
• 2.4.2 燃燒室模型38-39
• 2.4.3 透平模型39-40
• 2.4.4 回?zé)崞髂Ｐ?/span>40
• 2.5 氨水吸收式制冷環(huán)節(jié)40-43
• 2.6 微藻培養(yǎng)環(huán)節(jié)43-44
• 2.7 本章小結(jié)44-45
• 第3章 多種可再生能源互補的冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的性能研究45-56
• 3.1 系統(tǒng)熱力性能分析45-51
• 3.1.1 微型燃氣輪機發(fā)發(fā)電環(huán)節(jié)性能分析45-46
• 3.1.2 氨水吸收式制冷環(huán)節(jié)性能分析46-47
• 3.1.3 系統(tǒng)性能參數(shù)及能流圖47-49
• 3.1.4 系統(tǒng)熱力性能評價49-51
• 3.2 系統(tǒng)經(jīng)濟性分析51-54
• 3.3 全生命周期評價54-55
• 3.3.1 技術(shù)評價54
• 3.3.2 環(huán)境評價54-55
• 3.4 本章小結(jié)55-56
• 第4章 關(guān)鍵參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響56-67
• 4.1 太陽輻射強度對系統(tǒng)性能的影響56-57
• 4.2 環(huán)境溫度對系統(tǒng)性能的影響57-58
• 4.3 沼氣甲烷含量對系統(tǒng)性能的影響58-65
• 4.3.1 燃燒室的數(shù)值模擬60-61
• 4.3.2 甲烷含量對微燃機性能的影響61-64
• 4.3.3 甲烷含量對系統(tǒng)性能的影響64-65
• 4.4 本章小結(jié)65-67
• 第5章 結(jié)論與展望67-70
• 5.1 結(jié)論67-68
• 5.2 本課題的創(chuàng)新點68
• 5.3 尚待解決的問題68-69
• 5.4 展望69-70
• 參考文獻70-75
• 致謝75-76
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文及專利76-77
• 附錄B 獲獎情況77-78
• 附錄C 攻讀學(xué)位期間申請的科創(chuàng)基金項目78

【參考文獻】

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 汪鳳山;低NOx排放微型燃氣輪機燃燒室的數(shù)值模擬及實驗研究[D];中國科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所）;2009年

  本文關(guān)鍵詞：多種可再生能源互補的冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)構(gòu)建與性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：300389