【摘要】：沼氣工程在北方寒冷地區(qū)外界環(huán)境溫度較低的條件下運行時,需要通過外界熱源對發(fā)酵料液進行預加熱,同時為了維持反應(yīng)器內(nèi)部發(fā)酵所需要的溫度,也要對反應(yīng)器內(nèi)料液進行加熱,這將耗費大量的能源。為了節(jié)約能源,需要對沼氣工程進行能耗分析,以確定能耗最小,同時產(chǎn)能最大的運行方式。以往的沼氣工程能耗分析都是在比較簡單的傳熱模型基礎(chǔ)上進行分析和熱負荷計算,同時,缺少全年運行的能耗統(tǒng)計和沼氣工程保溫層設(shè)計規(guī)范上的計算。本文對雞西市蘭嶺鄉(xiāng)一處寒區(qū)大型沼氣工程的工程參數(shù)、反應(yīng)器內(nèi)料液溫度以及產(chǎn)生沼氣的熱值進行了測定,在此基礎(chǔ)上,對該工程不同發(fā)酵溫度和加熱方式的能耗和產(chǎn)能情況進行了分析統(tǒng)計,為寒區(qū)沼氣工程運行提供了規(guī)范和依據(jù)。在以上背景下,本文下進行了如下研究:第一部分著重介紹了能耗分析的理論研究方法。一類是建立在穩(wěn)定傳熱理論基礎(chǔ)上的靜態(tài)能耗分析法,另一類是建立在不穩(wěn)定傳熱理論基礎(chǔ)上的動態(tài)能耗分析法,討論了本課題的研究方法更適用于靜態(tài)能耗分析中的方法——度日法。通過這部分的介紹,為寒區(qū)沼氣工程能耗分析奠定了理論基礎(chǔ)。第二部分通過建立反應(yīng)器負荷系數(shù)模型,確立了沼氣工程能耗分析的方法。在此方法上對沼氣工程加熱系統(tǒng)的各部分能耗進行了分析。得出沼氣工程加熱系統(tǒng)各月能耗,隨外界平均溫度的降低而逐漸增大的變化趨勢,同時,全年1月份沼氣工程的能耗最大。并在此基礎(chǔ)上,通過確立不同溫度下各月份的凈產(chǎn)能情況,得出沼氣工程運行厭氧發(fā)酵反應(yīng)器內(nèi)部的最大凈產(chǎn)能溫度為35℃。第三部分對雞西市蘭嶺沼氣工程產(chǎn)生沼氣的成份進行了測定,確定了沼氣的熱值。在此基礎(chǔ)上,通過反應(yīng)器負荷系數(shù)模型和沼氣工程能耗分析的方法,對沼氣工程采用不同加熱方式下的能耗和產(chǎn)能情況進行了統(tǒng)計。通過對加熱方式的特點和產(chǎn)能情況的討論,得出了地源熱泵加熱方式可以節(jié)約大量能源,同時運行環(huán)境受外界條件限制較小。在技術(shù)和其他條件允許的情況下,沼氣發(fā)電余熱利用加熱方式和太陽能加熱方式與傳統(tǒng)燃煤鍋爐加熱方式相比,具有節(jié)能優(yōu)勢。第四部建立了厭氧發(fā)酵反應(yīng)器的溫降模型,通過對雞西蘭嶺沼氣工程反應(yīng)器內(nèi)部溫度的實際測定值與模型計算的理論值進行對比,驗證了模型的準確性。并在此模型基礎(chǔ)上,計算了保證工藝溫降不大于1.5℃的情況下,厭氧發(fā)酵反應(yīng)器的保溫層理論上最小設(shè)計厚度和沼氣工程運行時的最長停產(chǎn)時間。為厭氧發(fā)酵反應(yīng)器的設(shè)計和沼氣工程的生產(chǎn)運行有規(guī)范可依提供了數(shù)據(jù)。
【學位授予單位】：東北農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：S216.4

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