多種可再生能源互補的冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)構(gòu)建與性能研究.pdf

1、在能源供應(yīng)日益緊缺的今天，合理利用能源，提高能源利用率已成為世界各國普遍關(guān)注的問題。目前在能源系統(tǒng)研究方面的熱點是冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，但對利用可再生能源的冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的研究甚少，本課題提出了將太陽能經(jīng)濟集熱技術(shù)、恒溫厭氧發(fā)酵技術(shù)、微型燃氣輪機發(fā)電技術(shù)、氨水吸收式制冷技術(shù)和微藻技術(shù)高度集成方案，構(gòu)建了多種可再生能源互補的冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，研究了多種可再生能源互補的冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的性能，分析了關(guān)鍵參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:<

2、br>　　1.構(gòu)建了多種可再生能源互補的冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，對系統(tǒng)性能進行了分析。系統(tǒng)中沼氣池的容積為210m3，以牛糞為主要發(fā)酵原料，采用52℃高溫發(fā)酵，日產(chǎn)氣量420m3;加熱沼氣池的太陽能集熱器熱負荷為148.8kW;初產(chǎn)沼氣再經(jīng)過脫硫脫碳脫水后進入儲氣柜，此時的沼氣中甲烷含量超過98％，以0.0024kg/s的質(zhì)量流量進入微型燃氣輪機，在燃燒室燃燒后推動透平做功，帶動發(fā)電機輸出30kW電力，尾氣再經(jīng)過回熱器回收熱量后以275℃排出;

3、這部分尾氣除了39.86kW用作供暖用途外，還可以驅(qū)動單級氨水吸收式制冷系統(tǒng)，選定發(fā)生器熱負荷為15kW，可產(chǎn)生冷量5.85kW;以沼液為培養(yǎng)基，以微型燃氣輪機尾氣中CO2為碳源可培養(yǎng)微藻，采用10m3跑道池培養(yǎng)，每天還可產(chǎn)生微藻14.93kg。整個系統(tǒng)的能源利用率為73.3％，相對于分供系統(tǒng)的能源節(jié)約率為36.5％。
　　2.分析了部分關(guān)鍵參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響。為保證多種可再生能源互補的冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，本課題使用ASP

4、EN PLUS化工流程模擬軟件，分別對微型燃氣輪機發(fā)電環(huán)節(jié)和氨水吸收式制冷環(huán)節(jié)進行模擬，得出了這兩個環(huán)節(jié)的模擬數(shù)值，并與理論計算數(shù)值進行了比對。本文分析了太陽輻射、環(huán)境溫度和沼氣甲烷含量等關(guān)鍵參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響。通過FLUENT軟件，模擬了不同甲烷含量的沼氣在燃燒室內(nèi)的燃燒過程，得出了甲烷含量的改變對微型燃氣輪機和整個系統(tǒng)的性能影響。
　　3.對系統(tǒng)經(jīng)濟性能和全生命周期進行了評價。多種可再生能源互補的冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)在解決農(nóng)村能源

5、問題上有顯著作用，具有良好經(jīng)濟效益與環(huán)境效益。該系統(tǒng)靜態(tài)投資回收期為10.1年，每年可處理鮮牛糞811.4噸，每年可以減少沼液污水的排放1825噸、減少CO2排放128.18噸、減少H2S氣體排放698.2kg、可獲得單質(zhì)硫657kg。
　　本課題的創(chuàng)新點在于:
　　首次提出了將太陽能經(jīng)濟性集熱技術(shù)、恒溫厭氧發(fā)酵技術(shù)、微型燃氣輪機發(fā)電技術(shù)、氨水吸收式制冷技術(shù)和微藻技術(shù)高度集成方案，構(gòu)建了多種可再生能源互補的冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，對

6、系統(tǒng)的熱力性能、經(jīng)濟性能和全生命周期進行了評價。
　　多種可再生能源互補的冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，通過復(fù)雜的微生物過程將生物質(zhì)能和不穩(wěn)定的太陽能轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定、高品位、高能量密度的沼氣，并通過微型燃氣輪機燃燒沼氣發(fā)電，排出的尾氣還可以驅(qū)動氨水吸收式制冷機或者向用戶供暖，通過能量的梯級利用，實現(xiàn)能源的高效率轉(zhuǎn)化和不同品位能量的輸出。該系統(tǒng)能源利用效率高、污染低、成本少、靈活性強，可充分利用當?shù)囟喾N可再生資源等優(yōu)點，尤其適合我國一些偏遠地區(qū)的供能