沼氣發(fā)酵及分離提純技術(shù)研究

【摘要】：隨著世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展，國際能源需求日益增加導(dǎo)致化石能源價(jià)格大幅上漲，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行成本和運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)也與日俱增?；茉吹拇罅渴褂?，導(dǎo)致環(huán)境問題突出。為了保護(hù)環(huán)境、降低碳排放量和實(shí)現(xiàn)能源供給多元化，新能源開發(fā)利用越來越受到世界各國的重視。沼氣作為一種新型能源，由于其可再生和低碳環(huán)保的特點(diǎn)，沼氣工程的保有量和建設(shè)量不斷增加。為進(jìn)一步擴(kuò)大沼氣發(fā)酵工程的適用地域，提高沼氣及其發(fā)酵副產(chǎn)品的利用質(zhì)量，提升沼氣發(fā)酵工程的綜合經(jīng)濟(jì)效益，降低沼氣發(fā)酵工程的綜合成本，必須加強(qiáng)對(duì)沼氣發(fā)酵和分離提純技術(shù)的研究。 根據(jù)秸稈中溫發(fā)酵和沼氣成份的特點(diǎn)，系統(tǒng)地進(jìn)行了秸稈中溫發(fā)酵罐的發(fā)酵工藝設(shè)計(jì)研究和沼氣的變壓吸附法分離提純系統(tǒng)研究。根據(jù)秸稈發(fā)酵的特點(diǎn)，吸收現(xiàn)有發(fā)酵罐的優(yōu)缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一款適合秸稈發(fā)酵的發(fā)酵罐系統(tǒng)。對(duì)發(fā)酵罐進(jìn)行了熱平衡分析計(jì)算研究，提出了發(fā)酵罐系統(tǒng)的熱設(shè)計(jì)和熱補(bǔ)償方案，以使發(fā)酵系統(tǒng)適應(yīng)維持秸稈中溫發(fā)酵的需要。為了對(duì)這種新型的沼氣發(fā)酵系統(tǒng)的性能和功能目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行更進(jìn)一步的分析研究和改進(jìn)，在理論分析設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上還進(jìn)行了數(shù)值模擬研究，并對(duì)所設(shè)計(jì)的發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)。 通過對(duì)沼氣的變壓吸附法分離提純系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究，實(shí)現(xiàn)了沼氣的脫水脫硫，將有害氣體硫化氫轉(zhuǎn)化為硫單質(zhì)，實(shí)現(xiàn)二氧化碳和甲烷分離，提高沼氣的利用品質(zhì)，擴(kuò)大沼氣的應(yīng)用范圍。分離后的硫單質(zhì)可作為化工原料，二氧化碳可用作食品生產(chǎn)，甲烷氣可用作車用燃?xì)猓麄€(gè)生產(chǎn)和使用過程無廢物和有害物質(zhì)產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)了沼氣的高值利用。 【關(guān)鍵詞】：沼氣 發(fā)酵 分離提純 變壓吸附 高值利用
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：S216.4
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 插圖索引10-11
• 第1章 緒論11-15
• 1.1 課題背景11-12
• 1.2 國內(nèi)外沼氣生產(chǎn)和利用技術(shù)概況12-13
• 1.3 本課題研究目標(biāo)、思路、內(nèi)容和意義13-15
• 1.3.1 研究目標(biāo)13
• 1.3.2 研究?jī)?nèi)容13
• 1.3.3 研究思路13-14
• 1.3.4 研究意義14-15
• 第2章 大中型沼氣工程簡(jiǎn)介15-19
• 2.1 大中型沼氣工程特點(diǎn)15
• 2.2 沼氣發(fā)酵原理15-17
• 2.2.1 沼氣發(fā)酵三階段理論15-16
• 2.2.2 沼氣發(fā)酵的影響因素16-17
• 2.3 提高厭氧發(fā)酵裝置效率的途徑17-19
• 2.3.1 保持發(fā)酵罐內(nèi)足夠多的微生物17
• 2.3.2 提高微生物活性17
• 2.3.3 加強(qiáng)微生物與底物傳質(zhì)效果17-19
• 第3章 沼氣發(fā)生系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)19-34
• 3.1 沼氣發(fā)生系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)19
• 3.2 秸稈厭氧消化的預(yù)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)19-21
• 3.2.1 秸稈常規(guī)預(yù)處理技術(shù)19-20
• 3.2.2 預(yù)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)20-21
• 3.2.3 預(yù)處理系統(tǒng)負(fù)荷設(shè)計(jì)21
• 3.3 沼氣厭氧發(fā)酵罐系統(tǒng)設(shè)計(jì)21-27
• 3.3.1 常規(guī)大型厭氧發(fā)酵系統(tǒng)簡(jiǎn)介21-24
• 3.3.2 沼氣發(fā)酵罐系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)24-25
• 3.3.3 沼氣發(fā)酵罐的負(fù)荷容積設(shè)計(jì)25-27
• 3.4 發(fā)酵罐內(nèi)部流場(chǎng)的模擬實(shí)驗(yàn)研究27-32
• 本章小結(jié)32-34
• 第4章 沼氣發(fā)酵系統(tǒng)維溫設(shè)計(jì)34-51
• 4.1 保溫設(shè)計(jì)的意義34
• 4.2 沼氣發(fā)酵系統(tǒng)維溫設(shè)計(jì)34-38
• 4.2.1 物料流動(dòng)造成的熱量流動(dòng)35-36
• 4.2.2 非物料流動(dòng)造成發(fā)酵罐的熱量流動(dòng)36-38
• 4.3 沼氣發(fā)酵系統(tǒng)熱負(fù)荷計(jì)算38-45
• 4.3.1 發(fā)酵罐頂部漏熱量計(jì)算38-40
• 4.3.2 發(fā)酵罐地上圓柱部分漏熱量40-45
• 4.3.3 地下部分換熱量計(jì)算45
• 4.4 最小保溫層計(jì)算45-50
• 4.4.1 加熱器在中心處布置45-47
• 4.4.2 加熱器在發(fā)酵罐內(nèi)布置位置研究47-50
• 本章小結(jié)50-51
• 第5章 沼氣分離提純及高值利用51-55
• 5.1 發(fā)酵產(chǎn)品綜合利用意義51
• 5.2 發(fā)酵產(chǎn)品分離提純系統(tǒng)設(shè)計(jì)51-55
• 5.2.1 分離提純系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)51-52
• 5.2.2 干燥單元設(shè)計(jì)52-53
• 5.2.3 脫硫單元設(shè)計(jì)53
• 5.2.4 分離單元設(shè)計(jì)53-54
• 5.2.5 沼液沼渣分離54-55
• 結(jié)論55-57
• 參考文獻(xiàn)57-62
• 致謝62-63
• 附錄 A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄63

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