沼氣發(fā)酵是目前最常用的有機廢棄物處理方法。為研究發(fā)酵溫度、進料揮發(fā)性固體濃度（volatile solid,VS）、沼液余熱回收等對沼氣工程系統(tǒng)凈產能的影響,該文基于系統(tǒng)能量平衡模型,以能效比和凈產能為評價指標,探討了以豬糞尿為原料的小型沼氣工程系統(tǒng)的凈產能特性。研究表明:針對基準指標,進料VS濃度與發(fā)酵溫度都存在一定的對應關系,且隨系統(tǒng)運行模式的不同而不同。進料VS質量分數為4%時,若保證系統(tǒng)達到基準能效比,沼氣鍋爐加熱模式下,發(fā)酵溫度最大為28.9℃;實施沼液余熱回收后,最大發(fā)酵溫度增大為36.5℃。當系統(tǒng)取得最大凈產能時,上述2種模式下對應的發(fā)酵溫度分別為30和35℃。此外,同一進料濃度下,沼液余熱回收前后最大凈產能的增幅可達11.5%,其對應的能效比增幅為53.1%。因此,需綜合考慮進料濃度、發(fā)酵溫度、運行方式、凈產能和能效比等因素確定合理的運行參數,確保沼氣工程系統(tǒng)良好有序運行。 

【文章來源】：農業(yè)工程學報. 2018,34(10)北大核心EICSCD

【文章頁數】：10 頁

【部分圖文】：

沼氣工程系統(tǒng)示意圖1.厭氧反應器2.沼氣鍋爐3.換熱器1.Anaerobicreactor2.Biogasboiler3.Heatexchanger

第10期王淑霞等：基于沼液余熱回收的沼氣工程系統(tǒng)凈產能特性205最大誤差約14%，且隨著發(fā)酵溫度的增大逐漸減小，高溫發(fā)酵段均保持在5%以內。圖4系統(tǒng)年總熱負荷組成及其變化Fig.4Componentandvariationoftotalheatloadsatdifferenttemperatures3.2系統(tǒng)產能特性3.2.1能效比1）不同系統(tǒng)配置下的能效比圖5表示了不同配置下系統(tǒng)能效比的變化情況。模式1下，能效比隨進料濃度的增大呈增大趨勢，增幅因發(fā)酵溫度而不同。當VS為4%時，能效比最校增至VS為6%的過程中，能效比大幅增長，且低溫增量大，高溫增量校當進一步增至VS為8%時，能效比增量整體有所降低，20℃時最小，其他溫度下，基本一致。當VS從8%向10%變化時，能效比增量隨發(fā)酵溫度的變化與4%～8%的明顯不同。以40℃為界，當溫度小于40℃時，能效比隨進料濃度的增大而減小，且隨發(fā)酵溫度的增大降幅明顯減校當溫度大于40℃時，能效比隨進料濃度、發(fā)酵溫度的增大而小幅增大。隨著發(fā)酵溫度的增大，能效比均呈下降趨勢，其變化緩急又因進料濃度而稍有不同。VS為4%～8%時，能效比變化程度基本一致，隨發(fā)酵溫度增大先大幅下降，后趨于平緩，能效比降幅最大為12.8，由15.8降至3.0。VS為10%時，能效比的變化分2個階段：當溫度小于40℃時，能效比在VS為4%、8%分別對應的能效比間呈均勻下降趨勢；當溫度大于40℃時，能效比繼續(xù)平穩(wěn)下降，但稍高于VS為8%時對應的能效比。圖5不同配置下系統(tǒng)能效比變化Fig.5Variationofenergyefficiencyratiosatdifferentconfigurations此外，因沼液余熱的回收利用，當進料濃度和發(fā)酵溫度均相同時，模式2下的能效比均優(yōu)于

第10期王淑霞等：基于沼液余熱回收的沼氣工程系統(tǒng)凈產能特性205最大誤差約14%，且隨著發(fā)酵溫度的增大逐漸減小，高溫發(fā)酵段均保持在5%以內。圖4系統(tǒng)年總熱負荷組成及其變化Fig.4Componentandvariationoftotalheatloadsatdifferenttemperatures3.2系統(tǒng)產能特性3.2.1能效比1）不同系統(tǒng)配置下的能效比圖5表示了不同配置下系統(tǒng)能效比的變化情況。模式1下，能效比隨進料濃度的增大呈增大趨勢，增幅因發(fā)酵溫度而不同。當VS為4%時，能效比最校增至VS為6%的過程中，能效比大幅增長，且低溫增量大，高溫增量校當進一步增至VS為8%時，能效比增量整體有所降低，20℃時最小，其他溫度下，基本一致。當VS從8%向10%變化時，能效比增量隨發(fā)酵溫度的變化與4%～8%的明顯不同。以40℃為界，當溫度小于40℃時，能效比隨進料濃度的增大而減小，且隨發(fā)酵溫度的增大降幅明顯減校當溫度大于40℃時，能效比隨進料濃度、發(fā)酵溫度的增大而小幅增大。隨著發(fā)酵溫度的增大，能效比均呈下降趨勢，其變化緩急又因進料濃度而稍有不同。VS為4%～8%時，能效比變化程度基本一致，隨發(fā)酵溫度增大先大幅下降，后趨于平緩，能效比降幅最大為12.8，由15.8降至3.0。VS為10%時，能效比的變化分2個階段：當溫度小于40℃時，能效比在VS為4%、8%分別對應的能效比間呈均勻下降趨勢；當溫度大于40℃時，能效比繼續(xù)平穩(wěn)下降，但稍高于VS為8%時對應的能效比。圖5不同配置下系統(tǒng)能效比變化Fig.5Variationofenergyefficiencyratiosatdifferentconfigurations此外，因沼液余熱的回收利用，當進料濃度和發(fā)酵溫度均相同時，模式2下的能效比均優(yōu)于

【參考文獻】：
期刊論文
[1]沼液余熱回收對高溫發(fā)酵沼氣工程凈產氣率的影響[J]. 花鏡,滕子言,陸小華,楊祝紅,王昌松.  化工學報. 2014(05)
[2]大中型沼氣工程熱工行為分析[J]. 邢慧娟,秦朝葵,張楊竣,田春燕.  熱科學與技術. 2013(03)
[3]厭氧發(fā)酵反應器一維穩(wěn)態(tài)傳熱模型的建立與驗證[J]. 劉建禹,陳澤興,李文濤.  農業(yè)工程學報. 2012(17)
[4]寒區(qū)沼氣發(fā)酵地源熱泵增溫系統(tǒng)的初步研究[J]. 陳澤興,劉建禹,李文濤.  農機化研究. 2011(03)
[5]太陽能-地源熱泵沼氣池加熱系統(tǒng)集熱面積優(yōu)化[J]. 裴曉梅,張迪,石惠嫻,朱洪光,雷勇,王卓.  農業(yè)機械學報. 2011(01)
[6]戶用沼氣產氣量估算及能源經濟效益[J]. 湯云川,張衛(wèi)峰,馬林,張福鎖.  農業(yè)工程學報. 2010(03)



本文編號：3227926