利用生物氣化爐為冬季沼氣池加熱保溫的實驗研究

【摘要】：當(dāng)今社會,經(jīng)濟發(fā)展迅速,能源的需求日益增長,如石油、天然氣、煤炭等常規(guī)能源形成周期較長,越來越滿足不了日新月異的社會發(fā)展需求。能源問題使科學(xué)家們不得不將眼光放在生物質(zhì)能源上面。 沼氣即是生物質(zhì)能源的一種,它是通過微生物菌在厭氧條件下將植物和動物排泄物或生活垃圾中的有機物分解,產(chǎn)生的一種可燃?xì)怏w。沼氣的熱值較高,燃燒溫度可以達(dá)到1400-2000℃,是一種優(yōu)質(zhì)的氣體燃料。沼氣應(yīng)用廣泛,它不但可以用來發(fā)電、鍋爐的燃燒供熱以及民用保鮮保溫,還可以作為燃油的替代品。沼氣燃燒后產(chǎn)物為二氧化碳和水,是一種非常好的清潔能源。 本實驗通過室外實驗和計算模擬兩種方法,主要研究利用生物氣化爐為冬季沼氣發(fā)酵池加熱時池內(nèi)的溫度變化規(guī)律以及加熱時煙氣和水的流速變化對沼氣發(fā)酵的影響。通過檢測沼氣量,進一步驗證沼氣裝置和生物氣化爐相結(jié)合產(chǎn)氣的可行性。實驗結(jié)果顯示：在冬季,通過生物氣化爐對沼氣發(fā)酵池的加熱保溫,可以使沼氣發(fā)酵池內(nèi)溫度始終達(dá)到20℃以上。模擬計算結(jié)果表明,在其他條件相同的情況下,提高加熱物質(zhì)的進口流速可以使沼氣池內(nèi)溫度更快地達(dá)到理想水平,相同的時間里,沼氣池內(nèi)的溫度能夠提高3℃左右。 此外,通過玻璃瓶沼氣發(fā)酵實驗驗證了在一定溫度范圍內(nèi),沼氣的產(chǎn)量與溫度成正比；牛糞的發(fā)酵效果要好于雞糞,產(chǎn)氣周期比雞糞短；在相同的溫度下,沼氣原料的不同會影響沼氣的產(chǎn)量。 影響沼氣發(fā)酵的因素很多,溫度對沼氣的發(fā)酵至關(guān)重要。在其他相同的情況下,不同溫度狀態(tài)下沼氣的產(chǎn)氣量有很大的差別,即便是在平均溫度相同的狀態(tài)下,溫差的大小也會影響到沼氣量的多少。利用生物氣化爐燃燒產(chǎn)生的多余熱量對沼氣池進行增溫,使氣化爐產(chǎn)生的高溫?zé)煔庖约坝脷饣癄t加熱的熱水分別通過沼氣池內(nèi)的加熱器來為沼液加熱,促進沼液發(fā)酵,增加沼氣產(chǎn)量,同時對池外壁進行保溫處理,使池內(nèi)溫度達(dá)到理想發(fā)酵狀態(tài),降低沼氣池內(nèi)的熱損失,從而達(dá)到冬季制取足夠的沼氣量。由于生物氣化爐和沼氣使用的原料相同,所以產(chǎn)生的沼氣與氣化爐產(chǎn)生的多余煙氣(通過沼氣發(fā)酵池降溫后)一同存儲到儲氣罐中,向用戶輸送可燃?xì)怏w。這樣即解決了冬季制取沼氣困難的問題,又充分利用了氣化爐的熱效率,兩者結(jié)合產(chǎn)生的可燃?xì)怏w完全可以滿足用戶的冬季需求。這樣,從節(jié)能、環(huán)保、循環(huán)利用等角度為解決沼氣池在北方地區(qū)發(fā)酵溫度低的問題開創(chuàng)一個新思路,對沼氣在嚴(yán)寒地區(qū)的推廣具有重要意義。 【關(guān)鍵詞】：沼氣發(fā)酵 傳熱 生物氣化爐 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：S216.4
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-8
• 目錄8-10
• 符號說明10-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 課題背景11-12
• 1.1.1 能源現(xiàn)狀11
• 1.1.2 沼氣概況11-12
• 1.1.3 生物氣化爐概況12
• 1.2 課題意義12-13
• 1.3 國內(nèi)外在沼氣方向研究現(xiàn)狀13-19
• 1.3.1 國外研究狀況13-15
• 1.3.2 國內(nèi)研究狀況15-16
• 1.3.3 研究結(jié)果分析16-19
• 1.4 主要研究內(nèi)容19-21
• 第二章 沼氣產(chǎn)生機理及影響沼氣發(fā)酵因素21-27
• 2.1 沼氣發(fā)酵機理21
• 2.2 厭氧消化的動力學(xué)21-24
• 2.3 影響沼氣發(fā)酵因素24-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第三章 沼氣實驗系統(tǒng)的建立及數(shù)據(jù)分析27-45
• 3.1 沼氣實驗系統(tǒng)的建立27-30
• 3.1.1 沼氣發(fā)酵系統(tǒng)27-28
• 3.1.2 煙氣加熱系統(tǒng)28
• 3.1.3 熱水加熱系統(tǒng)28-29
• 3.1.4 實驗集氣系統(tǒng)29
• 3.1.5 實驗保溫系統(tǒng)29-30
• 3.1.6 玻璃瓶沼氣發(fā)酵實驗30
• 3.2 實驗所需要儀器及用途30-33
• 3.2.1 數(shù)顯調(diào)節(jié)儀(圖3.6)30-31
• 3.2.2 交流接觸器(圖3.7)31
• 3.2.3 溫度多點記錄儀(圖3.9)31-32
• 3.2.4 玻璃轉(zhuǎn)子流量計(圖3.10)32-33
• 3.3 實驗方法與數(shù)據(jù)分析33-44
• 3.3.1 實驗方法33-37
• 3.3.2 實驗數(shù)據(jù)分析37-44
• 3.4 沼氣的采集與燃燒44
• 3.4.1 沼氣采集44
• 3.4.2 沼氣燃燒44
• 3.5 本章小結(jié)44-45
• 第四章 沼氣實驗物理模型及數(shù)值模擬45-59
• 4.1 沼氣實驗物理模型45-47
• 4.1.1 軟件介紹45
• 4.1.2 物理模型的選擇45-47
• 4.2 沼氣實驗數(shù)學(xué)模型47-49
• 4.2.1 數(shù)學(xué)模型的控制方程組47-48
• 4.2.2 沼氣池?zé)崞胶庥嬎?/span>48-49
• 4.3 沼氣實驗數(shù)值計算49-56
• 4.3.1 網(wǎng)格劃分49-51
• 4.3.2 設(shè)定物性參數(shù)51-52
• 4.3.3 選擇求解控制器52
• 4.3.4 設(shè)置初始條件以及邊界條件52
• 4.3.5 模擬結(jié)果及分析52-55
• 4.3.6 模擬與實驗結(jié)果對比分析55-56
• 4.4 加熱方法對比56
• 4.5 本章小結(jié)56-59
• 第五章 結(jié)論與展望59-61
• 5.1 結(jié)論59
• 5.2 展望59-61
• 參考文獻(xiàn)61-68
• 致謝68

您可以在本站搜索以下學(xué)術(shù)論文文獻(xiàn)來了解更多相關(guān)內(nèi)容

淺談?wù)託獍l(fā)酵溫度與冬季管理技術(shù)    李祥志;王永祥;

沼氣發(fā)酵過程研究進展    成喜雨;莊國強;蘇志國;劉春朝;

污水處理廠消化沼氣脫硫(H_2S)實驗    李堅;張書景;金毓峑;李兆輝;周軍;王佳偉;高媛;

我國農(nóng)村沼氣建設(shè)現(xiàn)狀及發(fā)展對策    張艷麗

沼氣發(fā)酵過程中主要微生物生理群的變化及物質(zhì)轉(zhuǎn)化對產(chǎn)氣效率的影響    王天光,李順鵬,劉夢筠,樊慶笙

中國北方寒冷地區(qū)沼氣的綜合開發(fā)利用    劉樹民,韓靖玉,岳海軍

小型沼氣發(fā)動機性能試驗    方祖華;周華;徐宏兵;袁秀平;李傳江;陳永祥;楊華昌;鮑衛(wèi)東;汪海波;

甲烷細(xì)菌與沼氣發(fā)酵    周大石

沼氣產(chǎn)量影響因子研究    李軼冰;白潔瑞;楊改河;李勇;郭歐燕;任廣鑫;

河南天冠集團的沼氣污泥肥料產(chǎn)業(yè)規(guī)劃    吳瑞閣

中溫?zé)峁芸諝鈸Q熱器的模擬優(yōu)化研究    馮曉強

嚴(yán)寒地區(qū)利用太陽能加熱制沼氣的實驗研究    孫靜

太陽能聯(lián)合沼氣鍋爐加熱沼氣池模擬研究    尹海文

日光溫室番茄栽培與沼氣結(jié)合使用技術(shù)研究    潘軍;李化銀;李利斌;劉立鋒;王安艷;張永華;高建偉;王磊;

安徽省農(nóng)村戶用沼氣發(fā)展現(xiàn)狀、存在問題與發(fā)展建議    劉偉偉;馬歡;朱德泉;夏萍;王繼先;伍德林;

吉林省農(nóng)村戶用沼氣的發(fā)展困境與對策分析    龐鳳仙;那偉;張永峰;張巖;安明哲;

北方地區(qū)沼氣池冬季耐低溫技術(shù)的探討    姚利;劉英;袁長波;張昌愛;王艷芹;

種養(yǎng)廢棄物資源化利用可行性分析與實踐    肖勤;丁怡斐;金偉;

規(guī)模養(yǎng)牛場糞污厭氧發(fā)酵制沼氣工程設(shè)計研究    楊明珍;

半連續(xù)餐廚垃圾與豬糞混合厭氧消化動力學(xué)研究    吳燕;張文陽;龐艷;王濤;

稻草秸稈厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣研究    劉秀娟;李暉;薛金紅;牛瀟;韋萍;

小型沼氣發(fā)電機組的開發(fā)及應(yīng)用    方祖華;楊華昌;劉剛;鮑衛(wèi)東;汪海波;上官平;張璜;

乙二酸鹽對有機污水厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的影響    王志;許櫻;陳雄;王金華;李冬生;

循環(huán)經(jīng)濟與農(nóng)村沼氣建設(shè)——麗水市農(nóng)村沼氣發(fā)展現(xiàn)狀與對策    潘文飛;

牛場沼氣工程設(shè)計中的關(guān)鍵問題初探    田寧寧;錢靖華;余杰;

硫酸鹽還原菌處理濕法煙氣脫硫產(chǎn)物的實驗研究    趙毅;陳誠;

半化學(xué)草漿廢水處理和運行成本核算    張義華;張華東;

淺析昭通市農(nóng)村沼氣推廣使用工作中面臨的主要問題及對策    鐘龍;

牛糞沼氣發(fā)酵過程中物質(zhì)轉(zhuǎn)化、微生物生理群變化及產(chǎn)甲烷菌多樣性研究    汪婷;何健;趙子如;李順鵬;

聚硫橡膠廢水厭氧工藝處理的試驗研究    張萍;冼萍;韋旭;馮晶;李暢;

光合細(xì)菌的特性及其在各產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用動態(tài)    孫學(xué)凱;徐成斌;馬溪平;

制革廢水厭氧降解毒性試驗研究    李英花;冼萍;袁倩;

CSTR反應(yīng)器發(fā)酵產(chǎn)氫操作及工程參數(shù)測定方法的研究    李永峰;陳紅;韓偉;徐菁利;

廚余物厭氧產(chǎn)氫過程控制因素優(yōu)化研究    趙明星

預(yù)處理后剩余污泥中溫兩相厭氧消化效能研究    李廣

超聲預(yù)處理組合技術(shù)改善污水污泥厭氧消化的研究    劉暢

餐廚垃圾制沼及膜法沼氣提純一體化系統(tǒng)設(shè)計及理論研究    尼姝麗

甘蔗壓榨汁制氫系統(tǒng)的工程控制對策及其微生物群落研究    焦安英

以赤糖為基質(zhì)的生物制氫生態(tài)系統(tǒng)與工藝    岳莉然

油藏產(chǎn)氣微生物代謝機理研究    王俊

水源型水庫富營養(yǎng)化預(yù)測與控制技術(shù)研究    劉杰

污泥吸附除磷脫氮工藝及其數(shù)學(xué)模型研究    李昂

折流板管狀空氣陰極微生物燃料電池構(gòu)建及產(chǎn)電特性研究    李賀

沼氣發(fā)電機冷卻水預(yù)熱沼氣進料池系統(tǒng)的研究    康錫龍

已建池農(nóng)戶沼氣消費偏好的影響因素分析    王維薇

高碳煤矸石與采殘煤礦井下生物轉(zhuǎn)化可燃?xì)庋芯?nbsp;   唐敏

生產(chǎn)性IC反應(yīng)器的啟動及“酸化”研究    沈小華

林可霉素廢水處理工藝及啟動研究    牛娜

一種新型厭氧化反應(yīng)器的研制與啟動試驗研究    孫延格

改良UASB反應(yīng)器內(nèi)氣液兩相流模擬及啟動性能研究    孫向鵬

凌源市農(nóng)村沼氣能源發(fā)展研究    張鑫

低熱值氣體燃料發(fā)動機的試驗研究    單沖

預(yù)處理技術(shù)在大型污水處理廠COD減排中的效能研究    虞偉權(quán)

生物質(zhì)能開發(fā)利用現(xiàn)狀及展望    劉偉偉;謝建;

玉米、小麥、水稻秸稈自然發(fā)酵的生化變化    高麗娟,王小芬,崔宗均,胡躍高,楊洪巖,張濤

厭氧發(fā)酵技術(shù)工廠化生產(chǎn)沼氣的現(xiàn)狀及展望    孫孝政,夏吉慶,田曉峰

重慶大學(xué)的熱管研究    辛明道;陳遠(yuǎn)國;

世界可再生能源發(fā)展概況和我國發(fā)展目標(biāo)    郭祥冰

沼氣發(fā)酵微生物菌群的研究現(xiàn)狀    蒙杰;王敦球;

熱管換熱器在大型合成氨裝置中的應(yīng)用    吳越峰,徐謀源

熱管換熱器在造氣工段的應(yīng)用淺析    王瑞廣

熱管蒸汽發(fā)生器在硫酸生產(chǎn)中的應(yīng)用    莊駿,董人和,李菊香,楊峻

固體氧化物燃料電池高效利用生物質(zhì)氣前景分析    朱慶山;

沼氣安全操作十注意    徐成文;

沼氣池、沼氣、沼肥的安全使用    

沼氣池安全越冬要點    陳淑蘊;

沼氣知識十問    王國啟;李靜;齊靜芝;陳溪橋;董艷香;

如何實現(xiàn)農(nóng)家沼氣池的效益最大化    王敏;

家用沼氣池的成功啟動    曹滌環(huán);

夏季沼氣池管理要做到“五個三”    吳旭輝;

新建沼氣池的啟動及運行    熊智明;

農(nóng)村沼氣技術(shù)(9)    

沼氣池常見“病”應(yīng)對措施(二)    楊春鵬;

好氧堆肥為沼氣發(fā)酵提供熱量的可行性研究    張海勤;張霞;董仁杰;

攻堅克難、開拓創(chuàng)新,為生態(tài)家園富民工程建設(shè)做貢獻(xiàn)!    張志礎(chǔ);

普及農(nóng)村沼氣,發(fā)展循環(huán)農(nóng)業(yè)建設(shè)社會主義新農(nóng)村    倪慎軍;

紅泥塑料中溫發(fā)酵沼氣池的工藝、建造及運行    鄧樹元;

農(nóng)村戶用小型沼氣池冬季安全生產(chǎn)的分析研究    王七斤;

農(nóng)村戶用沼氣建設(shè)在水源地污染防治工程中的應(yīng)用    吳秀芳;陳向明;黃春;

論農(nóng)村沼氣池的維修管理服務(wù)體系建設(shè)    劉茂廣;

沼氣發(fā)酵工藝參數(shù)對沼氣及沼液成分影響的實驗研究    劉榮厚;郝元元;葉子良;王遠(yuǎn)遠(yuǎn);沈飛;武麗娟;

農(nóng)村沼氣服務(wù)體系建設(shè)探析    牛風(fēng)英;程世慶;

荔城區(qū)農(nóng)村沼氣建設(shè)現(xiàn)狀、存在問題及對策    林忠華;朱冬英;戴國章;蔡元呈;

我區(qū)今年將新建3000座沼氣池    記者 韋良俊

夏管沼氣池四勤三注意    曲成志

農(nóng)村能源    宋張尹

我區(qū)今年安排1.1億元新建20萬沼氣池    周映

林區(qū)應(yīng)重視發(fā)展“沼氣經(jīng)濟”    福建省政和縣政協(xié)委員 范永光 劉斌 魏重旺

沼氣池筑起豬鏈球菌病“防火墻”    劉俊明

農(nóng)村沼氣池建設(shè)勢在必行    王紹國 郭青 杜欣

漢濱區(qū)萬余沼氣池裝點新農(nóng)村    通訊員 張修才 劉貴成

小沼氣大希望    王能華 覃彬

沼氣池成為那坡農(nóng)村致富“蓄水池”    記者　張東安 通訊員　劉翰明 陸治蓉

農(nóng)村沼氣生態(tài)校園模式及其綜合效益評價研究    王蘭英

農(nóng)戶沼氣使用及生態(tài)環(huán)境效益評價：來自恩施州的證據(jù)    張嘉強

畜禽養(yǎng)殖污染防治的沼氣技術(shù)采納行為及綠色補貼政策研究    彭新宇

西北地區(qū)退耕還林還草支撐體系研究    朱芬萌

農(nóng)村生豬養(yǎng)殖區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)管理的反饋仿真及應(yīng)用研究    王翠霞

基于可再生能源利用的農(nóng)村住宅技術(shù)系統(tǒng)設(shè)計研究    劉文合

區(qū)域農(nóng)村生活能源生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)研究    李國柱

生態(tài)農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系與典型模式技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究    李金才

規(guī)?；B(yǎng)豬場沼氣工程發(fā)展的影響因素研究    林斌

西部村鎮(zhèn)小康住宅體系研究    吳大川

利用生物氣化爐為冬季沼氣池加熱保溫的實驗研究    王艷峰

養(yǎng)殖場中多能源系統(tǒng)應(yīng)用的可行性研究    張富強

陜西地區(qū)秸稈沼氣池應(yīng)用研究    劉娥娥

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    楊萌

四川農(nóng)村沼氣池建設(shè)投資的經(jīng)濟效益研究    楊敏

太陽能加熱的恒溫沼氣池產(chǎn)氣性能實驗研究    柏建華

農(nóng)村沼氣新技術(shù)研究及綜合評價    覃靜

河北省圍場縣農(nóng)村沼氣推廣應(yīng)用研究    趙增偉

利用太陽能提高豬糞生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化的綜合生態(tài)工程    董飛青

聊城市農(nóng)村沼氣能源開發(fā)與推廣探討    王金輝