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。     

我国北方地区沼气工程冬季增温保温技术研究进展与展望

冬季增温保温技术对于保障寒冷地区沼气工程高效运行至关重要。我国沼气工程冬季增温保温技术研发和应用取得了大量成果,文章主要从加热方式、增温热源、工程运行措施3个方面,评述我国北方地区沼气工程增温技术的研究进展,从保温材料、太阳能温室大棚、其他保温技术3个方面,梳理了我国北方寒冷地区冬季保温技术的研究和应用进展。最后提出未来我国北方地区沼气工程在增温保温技术方面,应重点开展能源投入产出边际效率、低能耗型增温保温工艺、煤炭加热电加热等传统工艺、多能互补加热模式等方面的研发。     

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.     

太阳能与生物质锅炉联合加热增温系统的试验研究

我国北方高寒地区气温较低,特别在冬季,温度是影响厌氧发酵微生物的活性、制约沼气发酵的重要因素,也是限制在高寒地区发展建设大型沼气工程的关键问题。为解决这一问题,提出了利用太阳能与生物质锅炉联合为厌氧发酵系统加热增温的新思路,并以依安县依龙镇丰林村大型沼气工程为研究对象,利用力控组态软件随时监测和采集反应器正常运行情况下加热系统的数据。同时,对当地最冷月份1月的运行数据进行了分析,结果表明:在正常工作条件下,该系统可以保证大型沼气反应器冬季的正常产气,对北方高寒地区发展大型沼气工程具有重要的指导意义。     

基于单片机的沼气发酵装置增温控制系统设计

北方沼气系统全年产气的关键是冬季加热增温问题.为此,以生物质炉为热源,通过对循环水的加热,用单片机控制加热水泵的增温系统,研究设计了系统的整体功能以及硬件和软件.该系统具有一定的智能性,保证了沼气系统在北方冬季时的正常运行,提高了产气量.     

寒区沼气厌氧发酵反应器保温层厚度的研究——基于限定温降值和温降时间

由于北方寒区冬季沼气工程存在产气率低,甚至无法正常运转等问题,需对反应器采取保温增温措施,而确定技术保温层厚度、降低能耗、保证沼气工程的正能输出是其中一系列关键环节。为此,以一体式全地上立式圆柱型反应器为例,用稳态传热原理分别对反应器的顶、壁和底部进行了传热分析,建立料液温降值与温降时间的数学模型,并用黑龙江省鸡西市兰岭乡大型沼气工程中实际工程监测值对模型进行了验证。最后,运用模型,计算出鸡西地区反应器不同保温层厚度下的温降和耗能,得出顶部散热是反应器整体散热主要影响因素,壁面散热量次之,底部散热量最小。此类反应器壁面不同保温层厚度对料液温降变化无显著影响,这对以后研究反应器耗能具有一定的指导意义。     

沼气干发酵反应器增温装置控制理论研究

目前,我国沼气工程发展已初具规模,但系统对人工的依赖性较大,机械化、信息化、智能化水平较低,系统故障诊断滞后,现场操作有一定的危险性。目前,多参数监测、多种传感器融合、多种控制方式并存、增温保温技术的研发与应用已成为今后农村沼气工程发展的趋势。基于上述突出问题,尝试采用农业物联网、PLC、云触摸屏、APP等现代农业信息技术,利用空气能和太阳能清洁能源,提出了一种多功能互补型沼气干发酵反应器增温装置物联网控制系统解决方案。     

京郊农村发展沼气工程对能源和环境的贡献及发展思路

京郊农村发展沼气工程对能源和环境的贡献及发展思路赵立军（北京市新能源开发公司１０００４４）改革开放以来，京郊农村经济迅速发展，农村人民生活水平逐步改善，同时也引起了京郊农村能源消费的迅速增加、消费结构的变化和环境质量的恶化。发展沼气工程有利于缓解京郊...     

太阳能集热、空气源热泵和电加热并联式沼气发酵增温系统研究

为了解决南方地区阴雨天和广大北方地区冬季沼气发酵温度低、产气效率低等问题,本文尝试设计以太阳能集热、空气源热泵、电加热并联的沼气发酵增温系统.这三种加热技术互补使用可满足不同天气条件下沼气发酵的增温需求.太阳能集热器作为增温系统的主要加热装置.当太阳辐射不能满足温度需求时,使用空气能热泵加热.特殊情况下使用电加热装置增温.为满足恒温发酵,该系统配备了以单片机为核心的自动控制器,分别包括温度检测电路单元、温控电路单元、键盘输入单元、显示单元和报警单元.该增温系统实现了沼气池恒温发酵功能,能够在阴雨天和冬季稳定增温,有效的提高沼气池产气效率,减少能源消耗和人员参与.     

沼气池太阳能增温技术研究

随着世界范围内的环境意识和节能意识的普遍提高,太阳能利用技术被广泛应用,研究利用太阳能增温技术,高效利用太阳能热以实现沼气发酵料液增温,从节能、环保、节支等角度为解决沼气池在北方地区发酵温度低的问题开创一个新思路.为此,介绍了沼气池太阳能增温技术的研究现状,为沼气池技术的研究提供了参考依据.     

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。     

规模化沼气工程发展现状及对策

农作物秸秆与畜禽粪污的无害化处理与资源化利用对改善农村地区人居环境至关重要,而沼气工程是实现农作物秸秆与畜禽粪污资源化利用的重要途径。与此同时,沼气作为一种清洁绿色生物质能源,能够缓解我国化石能源短缺问题。以烂柯山农业种植专业合作社的规模化沼气工程为研究对象,通过文献综述和实地调研,从沼气工程的规模、原料来源、原料种类及数量、设备类型、沼气产量、沼肥产量及带动相关产业等方面系统研究烂柯山秸秆沼气工程的发展现状及存在的不足,进而明晰目前沼气工程存在的共性问题,包括沼气产量不稳定、单纯依靠沼气经济效益甚微、缺乏完整产业链,运行管理模式不够创新等。针对以上共性问题创新提出分段式沼气工程运行模式,前端负责沼气工程相关产品的生产及运行管理,后端负责沼气工程相关产品的销售,以期为沼气产业健康可持续发展及相关管理部门的决策提供理论依据。      

规模化沼气工程发展现状及对策研究-以洛阳市新安县烂柯山秸秆沼气工程为例

农作物秸秆与畜禽粪污的无害化处理与资源化利用对改善农村地区人居环境至关重要,而沼气工程是实现农作物秸秆与畜禽粪污资源化利用的重要途径。与此同时,沼气作为一种清洁绿色生物质能源,能够缓解我国化石能源短缺问题。本文以烂柯山农业种植专业合作社的规模化沼气工程为研究对象,通过文献综述和实地调研,从沼气工程的规模、原料来源、原料种类及数量、设备类型、沼气产量、沼肥产量及带动相关产业等方面系统研究烂柯山秸秆沼气工程的发展现状以及存在不足,进而明晰目前沼气工程存在的共性问题,包括沼气产量不稳定、单纯依靠沼气,经济效益甚微、缺乏完整产业链,运行管理模式不够创新等。针对以上共性问题创新提出分段式沼气工程运行模式,前端负责沼气工程相关产品的生产及运行管理,后端负责沼气沼气工程相关产品的销售。以期为沼气产业健康可持续发展以及相关管理部门的决策提供理论依据。     

基于氮平衡的种养结合沼液资源化利用研究

研究沼液经济性消纳对提高沼液资源利用率、维持沼气工程稳定运行、缓解养殖带来的环境压力、提升农业废弃物资源化利用效率和经济效益,推动种养循环一体化发展具有重要意义。为此,结合农业废弃物资源化利用方式,基于盈亏平衡分析和秸秆资源化利用模型,以沼液经济性消纳半径为核心,探究了沼气工程投资金额和处理规模之间的关系,提出了沼液经济性消纳模型。研究结果表明:沼气工程投资金额与处理规模之间关系性较强(R 2=0.9842);沼液经济性消纳半径R bsa选取的主要影响因素是运输费用和沼液中N含量,不同消纳区域农业生产系数的差异性也会对经济性消纳半径的评估产生影响。利用模型对江西新余南英垦殖场规模化沼气发电工程(SBPGP)沼液经济性消纳半径进行估算,在保证氮平衡基础下,其沼液最小消纳范围在31.94 km 2左右。沼液经济性消纳模型的构建,为以沼气工程为纽带的种养一体化循环模式提供了技术参考,从经济性视角为循环农业发展提供了理论依据,从而实现经济效益与环境效益协调发展的目标。     

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.     

生物质燃气冷热电联供系统性能分析

为提高能源的利用效率,缓解传统能源短缺及其利用过程中带来的环境问题,设计了一种以内燃机为驱动装置的生物质燃气冷热电联供系统,对其能量流程进行了分析,并以北京市某面积为10 000 m2的宾馆为例,对该系统在热跟随和电跟随两种运行模式下的设备选型、燃料消耗量和补电量以及能效、经济和排放性能进行了分析比较。通过比较可知,联供系统在电跟随模式下比在热跟随模式下的一次能源利用率高4.3%,缩短投资回收期1.4年,但少减排254.9 t CO2。因此,该生物质气冷热电联供系统在热跟随模式下的环境效益较好,在电跟随模式下的能源效益和经济效益更佳。     

农村地区秸秆-太阳能-沼气循环利用技术

随着现代化进程逐步加快,地球的资源消耗量不断增大,能源问题和环境问题成为当今社会发展必须解决的首要问题。为促进资源的合理利用,越来越多的农村地区开始对沼气、秸秆和太阳能之间的循环利用进行探索。尤其是一些秸秆资源丰富的农村地区,已经开始利用循环技术建立沼气、秸秆和太阳能方面的循环系统。基于此,该文首先对循环利用秸秆、沼气和太阳能的重要性进行探讨,并对3者循环应用问题进行分析,然后对如何进行秸秆、沼气和太阳能循环应用进行对策分析,为后续研究提供参考依据。      

基于虚拟仪器的柔性化农机机群远程监测系统研究

针对我国农业机械分布范围广、作业环境恶劣且数量繁多,采用人工监测机具运行状态将造成大量人力物力的消耗,自动化水平低;而传统的在线监测方式对于大范围测量存在费用高、采集精度差及能耗大等问题,建立了农业机械机群远程监测系统。其硬件设备由集成GSM和GPS技术的远程数据采集器及工程信号接收器组成,实现了农业机械作业状态、收获面积及地理信息等的自动监测及数据的主动上传;基于LabWindows/CVI的柔性化远程数据监测中心,采用面向对象的软件复用方法,可针对机群中不同类型农业机械、不同测控任务高效地开发专用测控软件,实现监测数据的实时显示、保存、地理信息的准确定位及行驶轨迹的动态跟随;通过调用Microsoft Access数据库,监测中心将单机使用状况及时汇报给系统管理员,为农业机械机群的分配、组合和集中管理提供可靠依据。通过田间试验表明,该系统现场数据传输的实时性、采集数据的准确性都达到了联合收获机机群远程监测的要求;采用软件复用的设计思想,大大提高了面向对象的专用测控软件的开发效率。     

吸收式热泵在农村的节能应用设想

吸收式热泵具有节能与环保作用 ,目前 ,世界上大部分热泵用于住宅和商用建筑的供热、通风 ,农业用途的吸收式热泵数量很少。本文提出了吸收式热泵在我国农村地区的应用设想 ,根据热经济学的研究方法 ,分析了吸收式热泵的余热经济性 ,为今后农村余热资源的回收利用指出了研究方向。     

沼气工程远程监控Socket通讯稳定可靠性及效率策略

建立远程监控系统已成为现代沼气工程发展的实际需要,网络通讯是远程监控系统中的关键环节,由于受地处偏远郊区的限制,网络不稳定性和通讯成本问题非常突出。如何结合沼气工程远程监控数据传输的自身特点,制定合适的网络通讯策略,直接关系到通讯的稳定可靠性和效率。本文通过数据通讯的短帧格式,沼气站点编号校验,以及中断重连机制等措施解决通讯的稳定性;通过命令字,数据帧长度,以及校验码设计等字节设置解决通讯的可靠性;通过通讯软件的定时器设计,多重连接防止机制,以及心跳信号机制等措施解决通讯的效率问题。这些策略,通过通讯协议设计,数据帧接受处理机制,以及客户端、服务器端软件架构设计来实现,经调试运行是可行的。