东北地区环保沼气池保温增温技术实验研究

【摘要】： 沼气作为一种可再生洁净能源,它的开发利用不仅是一项生态富民工程,而且还是集能源开发、肥料建设、环境保护于一体的民心工程。但是,由于我国严寒地区冬季寒冷漫长,致使沼气的产气率低,综合使用效益差。因此寻求一种适合我国严寒地区使用的沼气池,对于实现沼气在我国东北地区的广泛使用具有深远的意义。本文针对这一现象,提出了利用太阳能联合沼气锅炉加热的方式控制沼气发酵池体温度,即利用太阳能集热系统和沼气锅炉生产的热水,通过集热水箱对池体内部的换热器加热料液,进而使料液升温进行发酵,产生沼气,并通过控制换热器内载热介质的温度来控制发酵池体内的温度。本论文以实验研究为主,通过对实验数据的分析和对实验系统的调整,验证了在严寒地区利用太阳能加热制取沼气是可以实现的。 在理论方面,详细介绍了太阳辐射、土壤温度场、沼气产生的基本理论知识,温度对沼气产气率的影响、太阳能集热器等基本理论知识。 在实验方面,介绍了实验系统的组成和设备的选取准备,并选取东北地区冬季运行最不利月的两段时间(十二月和一月份),通过对实验系统在实际运行温度情况的测量和采集,进行数据分析处理,通过分析可知沼气池周围土壤温度、料液内温度以及换热器加热量的变化情况,并通过数据得到不同环境温度下,池体产气量的变化情况。 最后,通过实验数据的总结提出用太阳能和沼气锅炉加热并保持池体温度,且适量的对池体进行增温是可行的。通过换热器的加热量和沼气池周围土壤温度的变化规律,提出了在严寒地区对沼气池实现增温,即达到高温发酵所需的温度,为进一步的沼气池保温增温实验提供理论和实验依据。 【关键词】：沼气 太阳能 沼气锅炉 保温增温
【学位授予单位】：吉林建筑工程学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：S216.4
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第1章 绪论8-15
• 1.1 课题背景8-9
• 1.2 国内外研究现状9-13
• 1.2.1 国外的研究现状9-11
• 1.2.2 国内的研究现状11-13
• 1.3 本课题的主要研究内容及意义13-15
• 1.3.1 本课题研究的意义13-14
• 1.3.2 本课题的主要研究内容14-15
• 第2章 太阳能利用、厌氧发酵、及土壤的基本理论15-35
• 2.1 太阳能利用的基本理论15-22
• 2.1.1 太阳辐射基本理论15-18
• 2.1.2 太阳辐射强度18-20
• 2.1.3 太阳能保证率20-22
• 2.2 厌氧发酵的基本理论22-29
• 2.2.1 沼气发酵料液22-23
• 2.2.2 沼气发酵料液的比例浓度23-25
• 2.2.3 沼气发酵接种物25-26
• 2.2.4 沼气发酵的温度26-27
• 2.2.5 沼气产气量27-28
• 2.2.6 沼气热化学分析28-29
• 2.3 土壤的基本理论29-34
• 2.3.1 土壤的热性质29-33
• 2.3.2 土壤温度的时间变化规律的定量描述33-34
• 2.4 本章小结34-35
• 第3章 沼气池保温增温系统设计及理论计算35-58
• 3.1 沼气池保温增温系统介绍35-42
• 3.1.1 沼气池保温增温系统及运行方案35-37
• 3.1.2 沼气池保温增温系统理论计算37-42
• 3.1.2.1 集热水箱-沼气池加热系统工况37-39
• 3.1.2.2 太阳能集热器-集热水箱加热系统工况39
• 3.1.2.3 沼气锅炉-集热水箱加热系统工况39-40
• 3.1.2.4 太阳能集热器联合沼气锅炉-集热水箱加热系统工况40-42
• 3.2 沼气池保温增温系统各组成部分的理论计算42-57
• 3.2.1 太阳能集热器的相关理论计算42-50
• 3.2.2 集热水箱的相关理论计算50-54
• 3.2.3 沼气发酵的相关理论计算54-57
• 3.3 本章小结57-58
• 第4章 沼气池保温增温系统实验研究58-66
• 4.1 实验概况和系统说明58-59
• 4.2 实验内容59-65
• 4.2.1 实验数据采集方案59
• 4.2.2 测点布置及测试仪表的选择59-62
• 4.2.3 测量数据整理及分析62-63
• 4.2.4 保温增温条件下沼气池池温及产气量变化63-65
• 4.3 本章小结65-66
• 结论66-68
• 参考文献68-70
• 攻读学位期间发表的学术论文70-73
• 致谢73

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