太阳能辅助沼气生产和综合利用系统数值仿真

发布时间：2024-02-02 14:14

　　能源和环境日益严峻的当下,高效低成本利用农村地区丰富的生物质能和太阳能对改变农村用能结构、改善农村居住环境、促进农村经济发展有着重要的意义。沼气热电气联供可给用户提供燃气、电和采暖用热,且发电余热可回收利用,是一种绿色生态能源梯级利用模式,提高了能源利用率和经济效益。牛粪是农村常见的固体废弃物之一,含有较多的有机质,课题以牛粪为原料进行沼气发酵实验研究,对典型发酵温度(室温、35℃和55℃)、接种物浓度(10%、30%和50%)的日产气量、累积产气量、料液pH变化和沼气中甲烷含量的研究发现,55℃的实验组酸化周期短,累积产气量多,但沼气品质略差,甲烷含量仅为52.52%低于35℃实验组的57.82%。接种物浓度为50%的实验组更易进入产甲烷阶段,其前期日产气量多,但最终沼气累积产量少,甲烷含量52.63%较30%实验组低,比较而言30%接种物浓度更适宜牛粪发酵。在吸收总结太阳能沼气池系统和沼气利用系统已有研究的基础上,设计了太阳能与沼气锅炉辅助沼气生产和热、电、气联供系统,基于能量和质守恒原则,采用集总参数法建立系统的动态数学模型,以Matlab/Simulink为仿真平台建立系统的模...

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
    0.1 研究背景及意义
    0.2 沼气发酵概况
    0.3 太阳能沼气池系统的研究
        0.3.1 直接加热式太阳能沼气池系统
        0.3.2 间接加热式太阳能沼气池系统
        0.3.3 外加热源式太阳能沼气池系统
    0.4 沼气在热、电联产方面的研究
    0.5 本课题的研究内容
    0.6 本章小结
第1章 牛粪发酵的实验研究
    1.1 发酵原料的理化性质
    1.2 实验装置简介
    1.3 理化参数的测定方法
        1.3.1 含水率的测定
        1.3.2 总固体的测定（TS）
        1.3.3 挥发性固体的测定（VS）
        1.3.4 发酵原料中C/N元素的测定
        1.3.5 料液pH值的测定
        1.3.6 气体成分的测定
    1.4 实验结果研究分析
        1.4.1 温度对牛粪厌氧发酵的影响研究
        1.4.2 接种物量对牛粪厌氧发酵的影响研究
    1.5 实验误差分析
    1.6 本章小结
第2章 太阳能辅助沼气生产和综合利用系统及其动态数学模型的建立
    2.1 太阳能辅助沼气生产和综合利用系统设计
    2.2 太阳能辅助沼气生产和综合利用系统运行方式
    2.3 太阳能辅助沼气生产和综合利用系统动态数学模型
        2.3.1 基本假设
        2.3.2 集热系统和供热系统
        2.3.3 发酵系统
        2.3.4 沼气输送及供气系统
        2.3.5 发电储电系统
    2.4 系统仿真模型的建立
        2.4.1 Matlab/Simulink简介
        2.4.2 仿真模型的建立
    2.5 本章小结
第3章 太阳能辅助沼气生产和综合利用系统性能分析
    3.1 仿真工况概述
    3.2 太阳能辐照度
    3.3 仿真结果与分析
        3.3.1 设计工况下HRT对沼气产率的影响分析
        3.3.2 设计工况下硬质聚氨酯保温层厚度对发酵温度的影响分析
        3.3.3 1月份太阳能辅助沼气生产和综合利用系统运行特性
        3.3.4 供暖季、夏季和非供暖春秋季工况性能分析
        3.3.5 环境温度对系统的影响
        3.3.6 连续阴天对系统的影响
        3.3.7 集热面积对系统的影响
        3.3.8 非连续进料对系统的影响
    3.4 太阳能辅助沼气生产和综合利用系统效益评价
        3.4.1 技术效益
        3.4.2 经济效益
        3.4.3 环境效益
    3.5 本章小结
第4章 结论和展望
    结论
    课题创新点
    展望
参考文献
攻读学位期间的研究成果
附录
致谢



本文编号：3892799