厭氧發(fā)酵裝置增溫系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計與實驗研究.pdf

1、隨著全球快速發(fā)展的腳步，對于能源的需求也日益迫切，當(dāng)前大多能源消耗由化石能源提供。使用化石能源的同時，又迎來能源短缺和環(huán)境污染問題，針對這一現(xiàn)象，人類開始對新能源展開研究和探索。其中生物質(zhì)能源是新能源中重要的開發(fā)對象，沼氣作為一種可再生的清潔生物質(zhì)能源，對沼氣技術(shù)的開發(fā)和利用，既可以一定程度上替代傳統(tǒng)化石能源，減輕對環(huán)境的污染，也可以使得很多廢棄物資源得到利用。
　　沼氣發(fā)酵是微生物生命活動過程，一般來說，在一定的溫度范圍內(nèi)，微生

2、物的活性與溫度大小成正比。微生物活性大，沼氣發(fā)酵產(chǎn)氣越快，發(fā)酵工藝高效生產(chǎn)。在冬季低溫的狀態(tài)下，沼氣發(fā)酵受環(huán)境溫度以及土壤溫度等影響，裝置內(nèi)部溫度低，導(dǎo)致產(chǎn)氣緩慢，甚至停止產(chǎn)氣。針對低溫發(fā)酵產(chǎn)氣效益低問題，對于加熱厭氧發(fā)酵裝置，提升發(fā)酵溫度的研究很有必要。
　　太陽能是清潔、環(huán)保的能源，而且資源量非常豐富，開發(fā)對太陽能的收集利用是新能源探索的一個重要研究方向。目前，關(guān)于太陽能利用比較成熟和普遍的技術(shù)是太陽能集熱器，通過集熱器可將太

3、陽輻射能量轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能，可供直接或者間接使用。沼氣鍋爐是以沼氣為燃料的鍋爐，通過燃燒沼氣，將水加熱至所需的溫度要求，然后進(jìn)行運用。因燃料是沼氣，在燃燒時不會產(chǎn)生污染環(huán)境的氣體，清潔環(huán)保。將太陽能集熱器聯(lián)合沼氣鍋爐和沼氣生產(chǎn)工藝相結(jié)合，遵循了環(huán)境保護(hù)、資源利用、新能源開發(fā)等原則。
　　本文介紹了利用太陽能集熱器聯(lián)合沼氣鍋爐系統(tǒng)來對發(fā)酵裝置內(nèi)部進(jìn)行增溫，即利用這種系統(tǒng)生產(chǎn)的熱水通過管路以及換熱管道和發(fā)酵裝置內(nèi)部的發(fā)酵原料進(jìn)行熱交換，

4、提升沼氣生產(chǎn)工藝的發(fā)酵溫度，為微生物提供適宜的溫度環(huán)境，更好地進(jìn)行生命活動，從而使得沼氣生產(chǎn)速度加快，提高產(chǎn)氣率。太陽能集熱器作為主供熱系統(tǒng)，沼氣鍋爐為輔助供熱系統(tǒng)，在太陽能輻射充足時，使用太陽能集熱器對發(fā)酵裝置進(jìn)行增溫；在太陽能不足以供能時，啟動沼氣鍋爐進(jìn)行增溫；兩種增溫系統(tǒng)可以單獨以及同時使用。
　　本文在理論方面，詳細(xì)闡述了沼氣發(fā)酵、太陽輻射以及土壤的基本理論知識，溫度對產(chǎn)氣的影響，太陽能集熱器等理論知識，為系統(tǒng)的設(shè)計以及設(shè)

5、備參數(shù)的選擇做好理論基礎(chǔ)。在實驗方面，按照設(shè)計要求進(jìn)行設(shè)備選型、材料選取、系統(tǒng)搭建，試運行。在冬季低溫情況下，參照不同實驗方案，對沼氣池進(jìn)行增溫實驗，通過相關(guān)數(shù)據(jù)采集儀器對實際運行的情況進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理以及分析，驗證太陽能集熱器聯(lián)合沼氣鍋爐增溫系統(tǒng)的設(shè)計中的設(shè)備選擇和安裝的合理性以及系統(tǒng)的實用性。
　　通過對不同實驗方案中所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，得出太陽能聯(lián)合沼氣鍋爐的增溫系統(tǒng)對沼氣池的增溫方式可行。在不同的天氣情況下，可以實