【摘要】： 在我國西北嚴(yán)寒地區(qū),由于冬季氣溫、地溫低,沼氣的生產(chǎn)存在產(chǎn)氣率低、使用率低等問題,甚至?xí)霈F(xiàn)凍裂沼氣池的現(xiàn)象。本文針對這一問題,結(jié)合西北地區(qū)太陽能資源豐富的特點(diǎn),將太陽能中、低溫集熱系統(tǒng)與沼氣發(fā)酵裝置結(jié)合,設(shè)計(jì)出一套適合農(nóng)戶家庭需要的太陽能加熱的沼氣發(fā)酵裝置,解決冬季西北地區(qū)沼氣池不能產(chǎn)氣的問題。 研究內(nèi)容及成果主要包括以下幾個(gè)方面: 1.設(shè)計(jì)一整套太陽能沼氣發(fā)酵裝置,它主要包括厭氧發(fā)酵裝置以及太陽能加熱系統(tǒng)兩大部分。首先根據(jù)農(nóng)戶對沼氣的需求量確定沼氣池的容積并對池體結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。根據(jù)材料特性及其價(jià)格確定合適的發(fā)酵罐罐體材料及其厚度。為減少冬季罐體熱損失需要在發(fā)酵罐外部附加保溫層保溫。通過沼氣發(fā)酵裝置的熱平衡分析,計(jì)算出在西北地區(qū)冬季實(shí)際氣候條件下保證本裝置運(yùn)行所需的太陽能集熱器的集熱面積以及蓄熱水箱的大小。 2.將裝置置于冬季環(huán)境條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試,實(shí)驗(yàn)過程中監(jiān)測料液的pH值變化,產(chǎn)氣量大小,以及系統(tǒng)中各部分的溫度變化。通過對pH值以及產(chǎn)氣量數(shù)據(jù)的監(jiān)測確定發(fā)酵過程的穩(wěn)定性以及發(fā)酵裝置的產(chǎn)氣性能,通過對系統(tǒng)各部分的溫度監(jiān)測可以得到本套裝置的升溫特性以及保溫特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本套裝置具有良好的升溫、保溫效果。 3.采用動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)分析方法對整個(gè)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性做出分析。通過計(jì)算本系統(tǒng)的的財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值NPV(i=10%)、內(nèi)部收益率IRR、益本比和投資回收期這四項(xiàng)指標(biāo),驗(yàn)證本系統(tǒng)得經(jīng)濟(jì)可行性,分析結(jié)果表明四項(xiàng)評價(jià)指標(biāo)均符合要求。本套裝置的推廣可以產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益,具有很好的發(fā)展前景 4.通過對太陽能加熱的沼氣發(fā)酵裝置的生態(tài)效益和社會(huì)效益的分析得出,本套裝置的推廣和使用具有較好的生態(tài)以及社會(huì)效益。 課題的研究取得了一定的成果,但仍存在一些問題有待進(jìn)一步解決。通過進(jìn)一步的研究,提升系統(tǒng)各方面的性能后,可以在農(nóng)村地區(qū)進(jìn)行推廣使用,提高可再生能源的在我國能源結(jié)構(gòu)中的比重。
【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】：2009
【分類號】：S216.4
【圖文】：

試完畢后pH計(jì)用蒸餾水沖洗干凈。料液的最佳發(fā)酵pH值在6.4一7.5之間，若p值小于6.0大于8.0時(shí)，產(chǎn)甲烷菌受到抑制，影響厭氧發(fā)酵的進(jìn)行。發(fā)酵罐內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)的現(xiàn)象是料液的酸化。當(dāng)酸化現(xiàn)象出現(xiàn)時(shí)需要及時(shí)調(diào)節(jié)pH值，常用的節(jié)材料有草木灰和澄清石灰水。取樣口:本實(shí)驗(yàn)裝置安裝有攪拌裝置，且每天定時(shí)攪拌，由此可認(rèn)為料液混合比較均勻，發(fā)酵罐內(nèi)各部分料液性質(zhì)相同。因此取樣口設(shè)置一個(gè)，每次取樣前需將料液攪拌均勻。4.4.3溫度測試測試用儀器:采用溫度傳感器測試個(gè)溫度點(diǎn)的溫度，數(shù)據(jù)采集儀直接記錄。溫度傳感器采用北京賽億凌科技有限公司生產(chǎn)的STT一T一A1型鉑電阻溫度傳感器，測量范圍在一50℃一100℃之間，測量精度0.IK。實(shí)驗(yàn)設(shè)備能夠保證實(shí)驗(yàn)測量精度的要求

試完畢后pH計(jì)用蒸餾水沖洗干凈。料液的最佳發(fā)酵pH值在6.4一7.5之間，若p值小于6.0大于8.0時(shí)，產(chǎn)甲烷菌受到抑制，影響厭氧發(fā)酵的進(jìn)行。發(fā)酵罐內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)的現(xiàn)象是料液的酸化。當(dāng)酸化現(xiàn)象出現(xiàn)時(shí)需要及時(shí)調(diào)節(jié)pH值，常用的節(jié)材料有草木灰和澄清石灰水。取樣口:本實(shí)驗(yàn)裝置安裝有攪拌裝置，且每天定時(shí)攪拌，由此可認(rèn)為料液混合比較均勻，發(fā)酵罐內(nèi)各部分料液性質(zhì)相同。因此取樣口設(shè)置一個(gè)，每次取樣前需將料液攪拌均勻。4.4.3溫度測試測試用儀器:采用溫度傳感器測試個(gè)溫度點(diǎn)的溫度，數(shù)據(jù)采集儀直接記錄。溫度傳感器采用北京賽億凌科技有限公司生產(chǎn)的STT一T一A1型鉑電阻溫度傳感器，測量范圍在一50℃一100℃之間，測量精度0.IK。實(shí)驗(yàn)設(shè)備能夠保證實(shí)驗(yàn)測量精度的要求

蓄熱(加熱)水箱內(nèi)熱媒溫度反映出來。發(fā)酵罐內(nèi)料液溫度由兩個(gè)溫度傳感器測量，發(fā)酵罐內(nèi)料液在攪拌裝置的作用下基本混合均勻，因此，兩個(gè)溫度傳感器所采集數(shù)據(jù)基本相同。所以，由如圖5.6所示的三條曲線就可以反映出整個(gè)系統(tǒng)的溫度變化情況。{—發(fā)酵料液溫度刊…~內(nèi)部蓄熱水箱溫度-刁卜-環(huán)境溫度側(cè)蟾尸出買況二甲三巴另況甲汁上上上點(diǎn)閃占肉山肉階，時(shí)間(月一日)圖5.6發(fā)酵周期內(nèi)系統(tǒng)各點(diǎn)溫度變化曲線分析認(rèn)為環(huán)境溫度是自然因素，受外部自然條件的影響，它可以影響整個(gè)沼氣生產(chǎn)系統(tǒng)的溫度變化從而影響本系統(tǒng)的整體性能，但是不受發(fā)酵系統(tǒng)各部分溫度變化影響。而內(nèi)部蓄熱水箱溫度和發(fā)酵料液溫度受環(huán)境條件的影響而且它們之間是相互作用的。從圖5.6可以看出料液的溫度在整個(gè)周期內(nèi)的變化曲線可以分為兩個(gè)階段:料液升溫階段與料液恒溫階段。發(fā)酵料液溫度起始溫度約為4℃，在太陽能集熱器的加熱作用下，溫度逐漸上升。由圖中發(fā)酵罐內(nèi)料液溫度變化曲線可以看出，起始階段曲線斜率較大，溫度上升比較明顯，升溫較快，主要是由于開始階段發(fā)酵罐內(nèi)料液溫度較低，罐體與環(huán)境的溫差較小，因此罐體向外界的散熱量較小。隨著罐體內(nèi)料液溫度與環(huán)境溫度的溫差逐漸變大

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 魏新利;張富強(qiáng);;溫度對沼氣池的需熱量和月份產(chǎn)氣率的影響[J];湖北農(nóng)機(jī)化;2011年01期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 楊萌;嚴(yán)寒地區(qū)太陽能-土壤源熱泵聯(lián)合加熱沼氣池的模擬研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

2 彭震;新型自熱式抗結(jié)殼沼氣反應(yīng)器發(fā)酵特性研究[D];重慶大學(xué);2011年

3 沈佳悅;太陽能加熱的三級恒溫沼氣生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行策略優(yōu)化研究[D];蘭州理工大學(xué);2012年

本文編號：2760319