太阳能混合能源在秸秆蒸汽爆破中的应用与研究

发布时间：2020-11-11 21:11

　　农产品加工是农业生产过程中重要的环节。生产过程中,主要依靠煤、电和气作为能量供给来源,生产成本高,造成环境污染。农作物秸秆的利用一直是困扰人们的难题,蒸汽爆破后的秸秆经过加工可以作为奶牛饲草,但是秸秆爆破所需的能源成本制约了秸秆的利用。以太阳能产生的蒸汽,可以为秸秆蒸汽爆破提供能量来源,解决了秸秆爆破和发酵加工过程中的能源问题,并大幅度降低了处理成本。太阳能是一个受天气和时间影响的非连续性能源,以特殊加工处理的牛粪为生物质燃料的锅炉作为太阳能蒸汽发生装置外的辅助蒸汽能源,弥补了太阳能的不足,保证了蒸汽全天候供应,同时可以控制加工成本。文章针对大型畜牧养殖场设计的一种太阳能-生物质燃料锅炉,该锅炉产生的蒸汽,通过对秸秆进行蒸汽爆破预处理,加工秸秆饲料,从而达到节能减排的目的。1.以提高太阳能蒸汽发生装置集热效率为目标,设计了太阳能蒸汽系统的控制方案,基于PLC,建立了太阳能蒸汽测控系统。2.根据太阳能与生物质燃料锅炉的特性,研制了以太阳能蒸汽发生装置与锅炉的联立方法,达到了蒸汽混合系统中各部分的控制要求。完成了混合蒸汽供给控制系统的软硬件设计,根据PLC实时采集的参数,协调了太阳能与生物质锅炉的蒸汽供给控制,实现太阳能蒸汽发生装置的最大化利用。3.研制了蒸汽换热罐。利用太阳能蒸汽混合系统,实现了对发酵装置的保温控制。4.进行了太阳能蒸汽混合系统的试验设计,通过试验结果,验证了太阳能蒸汽混合系统满足要求。与燃煤锅炉进行了对比试验,产生一吨蒸汽可节省165kg煤。
【学位单位】：安徽农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：S216.2
【部分图文】：

加工流程图,蒸汽爆破,加工流程图,秸秆

2.1 太阳能混合蒸汽系统工作原理太阳能集热器、太阳能蒸发罐以及循环泵形成了太阳能内循环系统；太阳能与蒸发罐之间不断进行热量交换，从而累积热量，为汽爆系统提供蒸汽。太阳能集热器，补水泵，蒸发罐以及牛粪煤锅炉形成了太阳能外循环系统；外循环系统是太阳能蒸汽混合系统的补水系统，保证太阳能、锅炉保持在正常工作水位。烘干桶，烘干进出料以及成型机形成了牛粪煤燃料生产系统。新鲜的牛粪经固液分离，晾晒，进入车间，由锅炉尾气进行二次烘干，烘干后的牛粪经成型机加工后，得到牛粪煤。当天气状况良好时，太阳能可以为汽爆直接提供蒸汽；当阴雨天时，太阳能作为锅炉的低温补热，由锅炉供给汽爆所需蒸汽。混合蒸汽系统供给的蒸汽通入汽爆罐中，汽爆罐内压力达到 1.1MPa 时，维压 8min 后泄压，达到破坏秸秆中木质素的目的。汽爆后的秸秆经过搅拌接种，压实后，进入发酵隧道发酵。秸秆蒸汽爆破加工流程如图 2-1 所示。

太阳能集热器,工质,蒸发罐

图 2-3 太阳能集热器工质走向图Figure 2-3 The Water Vapor Profile of Solar Heat Collector图 2-3 是太阳能集热器的工质走向图，太阳能集热器经由多级补水泵向 U 型管内补水，U 型管中工质在补水泵高压作用下，逐渐向前推动，此时排水阀和蒸汽输出阀关闭。其中太阳能集热器与蒸发罐相连，蒸发罐内液位表征太阳能集热器内工质水位状态，当蒸发罐内液位达到指定位置时，则太阳能集热器内补水完毕。太阳能集热器集热过程中，集热器通过全玻璃偏心聚光真空管吸收太阳辐射能，热量由导热片传递至 U 型管，从而使 U 型管内工质温度上升，直至产生蒸汽。蒸汽产生的过程中，不断向上运动，进入蒸发罐内，进行热量的累积。当用户端需要蒸汽时，打开蒸发罐的蒸汽输出阀，蒸汽便可通入用户端，供秸秆蒸汽爆破所利用。2.2.3 太阳能集热面积的确定太阳能集热器一天所能提供的总热量:Q=p×s×t=300w/m2×3600s×s×6=6480sKJ式中p为太阳能集热器每平米的集热功率，s为太阳能集热器的集热面积，t为太

结构图,蒸发罐,结构图,持续供给