基于三级恒温沼气生产的热电联供系统性能分析

【摘要】： 随着国际化石能源的日益枯竭,节能减排、保护环境的呼声日益高涨,国际社会普遍开始重视生物质能,各国纷纷采取有效措施鼓励生物质能产业的发展,生物质能的有效开发和利用已成为国际能源领域投资发展的焦点之一。生物质沼气热电联供可给用户提供电力、采暖(卫生热水)和制冷,将一次能源“梯级利用”和“吃光用尽”,因此可以大幅度的提高能源利用率。这些分布式能源系统可以就近建设,省却了大规模线路建设,减小了输配电损失。因此,生物质沼气发电工程得到了各国政府的大力支持。 基于“温度对口,能量梯级利用”的原则,本文设计了新型的三级恒温沼气热电联供系统,其中包括三级恒温沼气生产子系统、沼气净化子系统、内燃机发电机组子系统、双效溴化锂吸收式热泵机组子系统和内燃机发电机组余热利用子系统。从热力学第一定律和第二定律两个层面初步揭示了新系统中的能量转换过程,并分析研究了新系统的总体性能,获得如下结论： 1分析结果表明,新系统具有优良的热力特性。新系统能量利用率达到85.67%,系统火用效率为47.39%,均已达到较高的性能指标。 2在新型的三级恒温沼气热电联供系统中,遵循了能的梯级利用原理,难以利用的低品位废热的再利用,内燃机发电机组余热为生物质的高效厌氧发酵提供稳定的运行环境。 3生物质能利用转化有多种,本文基于层次分析法建立了生物质能利用技术的集总加权评价模型,对本系统进行了评价。通过对本系统采用动态经济性分析方法得出本装置的财务净现值NPV(i=10％)为82.3万元,内部收益率FIRR为28.9%,益本比为2.5,投资回收期为2.8年。结果表明本系统的推广具有良好的财务和国民经济效益,具有很好的发展前景。 在文章的最后一部分,笔者展望了三级恒温沼气热电联供系统的未来,并提出五点可行性建议,希望这些建议能够被该领域学者以及政府相关部门参考并采纳,从而促进我国沼气发电事业快速发展,以及系统相关技术达到国际先进水平。另外,本课题设计出的三级恒温沼气热电联供系统对沼气热电联供系统的发展有一定的借鉴作用。 【关键词】：节能减排 沼气发电 温度对口 能量梯级利用
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：S216.4
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第1章 绪论10-25
• 1.1 本课题的研究背景10-15
• 1.1.1 我国能源问题10-11
• 1.1.2 沼气应用中出现的问题11-14
• 1.1.3 电力发展中存在的问题14-15
• 1.1.4 沼气发电技术受到人们关注15
• 1.2 沼气热电联供系统的国内外研究现状15-23
• 1.2.1 国内外研究现状15-22
• 1.2.2 国内外研究现状的不足及对本课题的启示22-23
• 1.3 本课题的研究目标、思路、内容和意义23-24
• 1.3.1 研究目标23
• 1.3.2 研究思路23
• 1.3.3 研究内容23-24
• 1.3.4 研究意义24
• 1.4 本章小结24-25
• 第2章 基于三级恒温沼气生产的热电联供系统设计25-41
• 2.1 系统模型25
• 2.2 系统设计25-40
• 2.2.1 用户用电负荷25-26
• 2.2.2 三级恒温沼气生产系统26-29
• 2.2.3 沼气净化系统29-31
• 2.2.4 内燃机发电系统31-32
• 2.2.5 双效溴化锂吸收式热泵机组系统32-38
• 2.2.6 内燃机发电机组余热利用子系统38-40
• 2.3 本章小结40-41
• 第3章 系统性能分析41-52
• 3.1 资源供给41-42
• 3.2 装备技术42
• 3.3 系统能源利用率和能源品位42-46
• 3.3.1 系统火用平衡和火用流图45-46
• 3.4 生产成本46-47
• 3.4.1 建设成本46
• 3.4.2 原料成本46-47
• 3.4.3 运行成本47
• 3.5 经济收益和社会收益47-50
• 3.5.1 系统工程年收益47-48
• 3.5.2 计算方法48-49
• 3.5.3 计算结果49-50
• 3.6 生态影响50
• 3.7 环境污染50-51
• 3.8 本章小结51-52
• 第4章 结论、创新点与展望52-54
• 4.1 结论52
• 4.2 创新点52
• 4.3 展望52-54
• 参考文献54-58
• 致谢58-59
• 附录A (攻读学位期间所发表的学术论文目录)59-60
• 附录B (攻读学位期间申请的科创基金项目)60-61
• 附录C (攻读学位期间所申请的专利)61

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