寒区沼气工程地源热泵加热系统能耗分析

由于寒区沼气工程运行时室外温度较低,需要采用加热保温措施,因此选择适当的加热系统直接关系到寒区冬季沼气工程中温发酵能耗的大小和能否正能输出的问题。为此,基于黑龙江省鸡西市兰岭乡一处沼气工程参数,在沼气工程35℃中温发酵热负荷的条件下,通过计算和对比地源热泵和燃煤锅炉对沼气工程进行加温的各月份能耗,得出了地源热泵加温方式比燃煤锅炉加温方式节约15%左右能源消耗的结论,为寒区沼气工程采用地源热泵加热系统进行采暖提供了有力依据。     

寒区太阳能沼气锅炉联合增温沼气池的设计

发展应用沼气,既可有效利用农作物等废弃资源,节省煤炭资源,又减少污染物对环境的污染.但由于我国北方冬季气温低,导致沼气池产气率低,甚至出现冻裂池体等现象.本文提出太阳能和沼气锅炉与沼气池集成组装的系统设计,通过确定太阳能集热器面积与沼气锅炉联合运行的匹配方式,保持池体温度处于较好的发酵温度,理论上解决了北方寒区冬季沼气无法正常使用的瓶颈问题.     

沼气工程太阳能双效增温系统热平衡分析

根据我国北方冬季气温偏低、沼气池产气慢且少的特点,结合日照特点,设计了由太阳能温室和集热室两部分组成的太阳能双效增温沼气系统。利用传热学的基本理论,建立了沼气系统的热平衡方程,并通过理论计算,分析了太阳能双效增温沼气系统内各部分的热利用效率。     

寒区沼气发酵地源热泵增温系统的初步研究

以黑龙江省鸡西市兰岭乡大型沼气工程的增温系统为研究对象,通过对配料池、厌氧反应器加热量的计算,确定增温系统的供热负荷.并以此来选择合适的地下水源热泵机组.同时,对增温系统运行参数进行了周期为33h的测试,并进行了相关的分析.结果表明,地下水源热泵为沼气工程增温,不仅能保证沼气工程在北方冬季正常运行,还体现出了沼气增温系统的高效节能性.     

太阳能热管加热系统在沼气工程中的应用

针对西北地区生态校园沼气系统因冬季温度过低导致系统效率过低等问题,设计了太阳能热管加热系统.通过对加热系统工作热效率和沼气系统热负荷的计算分析、对比,得出太阳能热管加热系统能够保障沼气系统对热量的需求,该系统能使沼气系统冬季温度平均提高7.04℃,每年可供给沼气系统95919.9MJ热能,相当于节约6547kg标准煤,节约燃料费用3274元.     

基于PLC和力控组态软件的沼气生产自动控制系统

根据厌氧发酵工艺流程,确定了厌氧发酵的主要控制参数,制定了基于PLC和力控组态软件的沼气工业化生产的自动控制系统设计方案.该控制系统采用PLC作为下位机,PC机和力控组态软件作为上位机,对采集的数据进行集中的管理和实时监控.在试验中,该自动控制系统表现出良好的稳定性和实用性,实现了沼气生产的自动控制.     

规模猪场沼气工程泄漏监测

近几年,沼气工程发展迅速,随之产生的安全管理等问题越来越受到重视.该研究对北京某猪场沼气工程进行泄漏监测,研究泄漏占总产量的比例并与CDM方法学AMS Ⅲ.D中泄漏默认值10％进行对比,分析泄漏易发点,并研究欧洲标准是否适用于该猪场沼气工程.北京猪场沼气工程CSTR和USR的CH4泄漏比例分别为0.6％和3％,该猪场沼气工程运行管理良好,泄漏量较少.泄漏易发生的位置为储气罐处,易发生泄漏的设备有进油口、压力表等.     

太阳能沼气工程无线监测系统设计研究

针对太阳能沼气工程监测系统要求,开发了一套多传感器数据采集、远程无线传输、上位机无线接收数据与监测的系统装置.该系统通过温湿度、压力、热电偶传感器采集到大气温湿度、软体沼气压力、沼液温度,经nRF905无线发送至接收模块与上位机进行通信;上位机接收到数据后,将其保存到数据库中,并显示实时动态曲线.试验测试表明,该系统操作简单、稳定性好,能够实现太阳能沼气工程的信息监测功能.     

沼气机热泵复合式空调系统数值计算与能耗分析

沼气机热泵空调是以农用沼气并辅少量电力作为能源输入,向室内提供冷量或者热量的系统.建立了换热器数学模型、喷水室数学模型、一次回风式空调数学模型,并且定义了评价沼气机热泵空调系统性能的一次能源利用率.通过模型求解,比较了沼气机热泵空调和普通电动热泵空调的能耗情况.结果显示:制冷工况下,沼气机热泵复合式空调系统利用系统余热来实现空气的再热,可达到消除室内余热余湿的目的.系统总的一次能耗最大节能75%.制热工况下,首先通过换热器进行预热,然后通过喷系统热水,进行热湿处理.系统总的一次能耗最大节能71%.沼气机热泵增加了湿处理功能,扩大了沼气机热泵的应用范围.     

大中型沼气工程保温增温方法研究

随着规模化畜禽养殖场数量增加,畜禽排泄物对环境的污染问题日益严重。为此,分析了温度对大中型沼气工程发酵的影响,提出了做好发酵装置保温,减少发酵过程能量流失,充分利用太阳能、沼气发电机组余热及生物质锅炉给物料增温,从而达到大中型沼气工程四季持续稳定运行目的。     

北京地区太阳能、空气源热泵、发电余热联合沼气工程增温系统研究

为了解决北京地区大中型沼气工程增温问题,文章结合北京地区气候特点,构建了一套太阳能、空气源热泵、发电余热联合沼气增温系统,阐述了系统设计的原理,计算和分析了发酵罐的热负荷、太阳能集热器集热量、空气源热泵供热量、沼气发电余热量和系统的经济性。结果表明:3种联合增温系统的作用下料液的温度能够一直维持在(37℃±1℃)范围内,在中温厌氧发酵范围内产气也达到最佳,取得了良好的试验效果。沼气工程全年月平均热量损失为7325.0 MJ,太阳能、空气源热泵、发电余热联合沼气增温系统月平均产热量为7464.1 MJ,可以完全满足工程的热量需要,保证整个系统稳定运行。同时也具有良好的经济效益性,对今后在北京的大中型沼气工程中具有一定的的参考意义。     

大型沼气工程沼液蒸发浓缩的能量平衡分析

大型沼气工程每年产生大量沼液,沼液的处理与处置已成为制约沼气行业发展的重要因素。文章研究了沼气发电余热的利用途径,以能否满足沼液蒸发所需热量为基础,将发电余热利用分为5种模式。以德青源大型沼气工程为例,分析了热电联产沼气工程的能量供求关系,结果发现该沼气工程的发电余热不仅可以满足厌氧发酵系统和沼液蒸发的热量需求,还有热量剩余,属于余热剩余型。最后文章论述了沼液蒸发浓缩具有的环境和经济效益。     

太阳能-地源热泵式沼气工程加温系统TRNSYS模拟

利用TRNSYS软件对太阳能-地源热泵式沼气工程加温系统进行仿真模拟,得出该系统某一典型天和全年能量利用效果:在冬季最冷的典型一天,总供热包括热泵耗电量、水泵耗电量、地埋管和集热器总集热量共225.52 MJ/d;总耗热包括沼气池维护结构散热和加温料液负荷共208.57 MJ/d。除去无供热效果的水泵耗电部分,能量输入和沼气池热负荷基本趋于平衡;系统全年共消耗热量46 657.32 MJ,可再生能源(太阳能和地热能)提供74%;其中,太阳能热利用贡献63%,地热能贡献37%,表明该加温系统可高效利用可再生能源。系统全年向地下蓄热总量为7 630.99 MJ,吸热总量为12 954.81 MJ,蓄热量虽不能完全满足供热量的需求,但可以在一定程度上缓解土壤的冷热失衡。     

寒冷地区畜禽粪便沼气发电工程典型案例分析

文章从工艺流程、技术参数、运行状况以及效益分析等方面对宁夏灵农畜牧发展有限公司养猪场内沼气工程进行了技术分析。结果表明,通过全混式厌氧发酵(CSTR)两级工艺,每天可消纳TS为6%的粪污39 m3,产气700 m3,发电1050 kWh,有机肥(沼液和沼渣)39 t。运行表明,采用太阳能耦联沼气锅炉联合增温的方式可解决寒冷地区冬季低温下沼气工程的正常运行问题,该项目的成功对沼气工程在宁夏等寒冷地区的推广应用以及宁蒙灌区畜禽粪便面源污染的控制具有重要的示范效应。     

户用沼气池对农村家庭能源消费及其经济效益的影响——江苏涟水与安徽贵池对比研究

通过对江苏涟水和安徽贵池进行的沼气池使用相关问题入户调查的对比研究,分析了不同地区户用沼气池在家庭能源消费及其经济、环境效益中的差异.研究表明,涟水和贵池农村家庭人均消耗的能源消费有明显的差异,沼气池的建设均使得家庭人均能源消费减少了40%以上,其减少的主要是生物质能源的消费;沼气池的建设并未引起家庭人均有效热的提高;农户建设沼气池有较好的经济效益.问卷调查显示,因沼气池建设给建池户带来的减少医药费开支等5方面的效应每年在100～200元以上,两地区有较大的差异.     

面向一年两熟设施葡萄的能耗评估系统研究

一年两熟设施葡萄栽培系统的能耗研究具有很强的典型性和现实意义,但传统的能耗分析具有人工计算繁琐、易出错、工作效率低等缺陷。为了解决以上问题,本研究通过分析一年两熟设施葡萄的生产流程和系统特点,建立了其能源投入产出指标,构建了DEA-BCC模型和Malmquist指数法相结合的能源效率评估模型。模型首先基于投入主导型的DEA-BCC模型测算出一年两熟设施葡萄园的技术效率、纯技术效率和规模效率这3个关键能源效率参数;然后,通过引入Malmquist函数,将生产效率变动分解为技术效率变动指数、技术进步指数和规模效率变动指数,探索能源效率增长的动力,以此对设施葡萄能源效率进行全面评估。最后基于JavaEE平台下的MVC模式的B/S结构,结合Matlab Builder JA功能开发了面向一年两熟设施葡萄的能源消耗评估系统。应用测试表明,系统各功能正常运行,显著提高了能耗研究的计算效率和准确性,为一年两熟栽培模式能耗问题研究提供了可靠的数据处理支撑。     

规模化沼气工程预警监控系统设计与实验

针对目前规模化沼气工程中以挥发性脂肪酸(VFAs)和碳酸氢盐(TIC)质量浓度为指标预警的监测装置自动化程度较低的现状,基于Nordmann滴定法和工业控制计算机,设计了一种可检测厌氧发酵过程中pH值、VFAs和TIC,并根据异常进行修复的自动预警诊治系统。从系统所要实现的功能出发,确定系统开发的总体设计方案,选用Visual Studio 2017软件开发平台,采用C#高级语言进行工控机软件编程,将整个系统分为数据远程传输模块、总控制模块、显示模块、运动控制模块、滴定模块、清洗模块、进样模块、I/O控制模块、数据采集模块等9大模块,不仅可以实现规模化沼气工程厌氧发酵过程的自动监测、预警、运行状态诊断及发送,用户也可远程管理沼气工程的运行。实验验证结果表明,实际鸡粪发酵液的检测准确度和精密度均在95%以上,高于手动滴定结果。     

农村沼气综合利用工程专家系统设计

应用专家系统的基本原理,设计、构建了Web环境下农村沼气综合利用工程专家系统。该系统包含沼气发酵资源概述、沼气设备安装与使用、沼气综合利用工程、沼肥综合利用工程和知识库管理5个主要模块。对系统的总体结构、知识库和推理机进行了设计,并给出了系统运行示例。系统通过ASP发布在网上,以期代替高级沼气工程专家实现远程故障诊断、信息咨询、决策支持和技术服务等功能。     

甘肃省大中型沼气集中供气系统碳足迹分析及过程优化研究

大中型沼气集中供气系统是现阶段甘肃省农村地区重点推广的民用生物质能开发系统,它具有显著的环境正外部性,可以通过为农村居民集中供应沼气替代煤炭、秸秆等传统炊事能源,有效减少温室气体和环境污染物的排放。但调研发现,甘肃省许多试点项目并没有充分发挥这种正外部性,尤其是碳减排效应十分有限,其内在原因值得探究。文章通过调研甘肃省9个大中型沼气集中供气系统试点项目,结合生命周期清单分析梳理出各系统各环节的碳排放足迹,找出存在的问题和可优化的环节,并结合替代效益分析,提出碳足迹优化的解决方案,以期能够为大中型沼气集中供气系统碳减排效应的充分发挥提供一些参考建议。