户用沼气内燃机及其发电装置试验研究

【摘要】： 随着社会的不断进步和工业的不断发展,世界范围内对能源的需求量也日益增大。然而常规能源煤、石油、天然气的储备量却在不断减少,其次,常规能源作为燃料利用给环境造成了严重的污染,对此开发清洁的新能源已成为能源与环境领域的研究热点。最近几年来,由于国家对环境和清洁能源的重视,沼气工程在农村发展迅速,沼气技术也得到的快速提高。进而,出现有沼气过剩现象,特别是夏季出现了沼气得不到利用而排放到大气中,增加了环境的温室效应。再者,由于沼气池气压过高导致沼液溢出,产生刺鼻的气味,给当地环境也造成一定程度的污染。沼气发电项目能实现沼气的高品位利用,把沼气的化学能转化为电能的同时也降低了环境的污染得到国家的高度重视。 本文旨在研究户用中小型沼气发电项目,以户用沼气发电装置为研究对象通过对沼气的燃烧特性和内燃机工作原理的深入研究,设计专烧沼气的内燃机和发电机匹配的发电装置,并对发电装置影响较大的沼气内燃机进行了优化设计,对影响沼气内燃机工作性能的重要结构参数进行了设计和选用。如沼气—空气混合器的设计,空燃比的选择,燃烧室的设计与优化,合理压缩比的选择,点火装置的选择,调速装置的设计及发电机与内燃机的匹配。并且对户用沼气发电装置作了整机运行试验。 通过试验,得到如下结论: (1)空燃比在6.2左右时,整机运行性能稳定。如果为了提高沼气内燃机的动力性,应当控制空燃比为5.7左右;当空燃比约在6.9左右时,燃烧速度稍慢,这种情况,有利于沼气的完全燃烧,减低内燃机的气耗和尾气污染排放,经济性能好。 (2)提高压缩比可以提高内燃机的平均压力和热效率,提高压缩比有助于沼气内燃机的沼气燃烧,该系列沼气内燃机的压缩比选择12较为合适。试验研测试中得出该系列户用沼气发电装置在气压为2kPa时也能正常启动,但理想的沼气气压要求在6kPa～10kPa之间,沼气中甲烷的含量不宜低于50%,最佳的工作转速为1600r/min,输出电压基本稳定在220V,波动较小,尾气排放温度低于500℃,沼气消耗率约为0.52m~3/kWh。 在新郑和周口等地对户用沼气发电装置开展了整机运行性能测试,运行性能良好,基本能解决夏季用电高峰的电力紧张问题,该装置冬季也能正常运行,得到广大用户的肯定。建议在以后的研究中能提高沼气的产率和沼气的纯度,设计一套完整的沼气储备系统和稳压控制装置。 【关键词】：户用 沼气 内燃机 发电装置
【学位授予单位】：河南农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TK40
【目录】：

• 致谢4-7
• 摘要7-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 课题的研究背景8-10
• 1.2 沼气发电技术研究现状10-11
• 1.3 沼气内燃机的发展现状11-13
• 1.4 课题的主要研究内容13-14
• 2 沼气及其燃烧特性14-18
• 2.1 沼气的来源及特性14-15
• 2.2 沼气在内燃机中的燃烧特性15-18
• 2.2.1 沼气的热值16
• 2.2.2 沼气所需理论空气量16
• 2.2.3 内燃机中混合气的热值计算16
• 2.2.4 内燃机的功率指标16-18
• 3 沼气内燃机的设计18-34
• 3.1 内燃机的分类18-21
• 3.2 影响内燃机性能的主要结构参数21
• 3.3 空燃比的选择及混合器的设计21-24
• 3.3.1 沼气内燃机理想空燃比的计算21-22
• 3.3.2 沼气-空气混合器的设计22-24
• 3.4 压缩比对内燃机性能的影响及压缩比的选择24-26
• 3.4.1 压缩比对沼气内燃机性能的影响24-25
• 3.4.2 沼气内燃机合理压缩比的选择25-26
• 3.5 燃烧室的设计与选择26-28
• 3.5.1 燃烧室设计的一般要求26-27
• 3.5.2 燃烧室的设计与优化27-28
• 3.6 点火装置对内燃机性能的影响及点火装置的选用28-31
• 3.7 调速装置的设计31
• 3.8 发电机的选择31-34
• 4 影响沼气发电的主要因素研究34-41
• 4.1 沼气成分对发电装置的性能影响34-36
• 4.1.1 二氧化碳含量对发电装置性能影响的试验研究34-35
• 4.1.2 甲烷含量对内燃机输出功率的关系35-36
• 4.2 空燃比对沼气内燃机影响的性能试验36-37
• 4.3 点火提前角对发电装置性能的影响37-40
• 4.4 沼气内燃机的排放特性40-41
• 5 沼气发电装置性能试验研究41-47
• 5.1 发电装置运行性能试验41-46
• 5.1.1 机组启动和运行性能研究41
• 5.1.2 燃气消耗率的测试41-43
• 5.1.3 整定电压的试验43
• 5.1.4 电压和频率的稳态调整率试验43-44
• 5.1.5 电压和频率的波动率试验44
• 5.1.6 有功功率、沼气消耗量和尾气排放与转速的关系44-46
• 5.2 测试结果与运行参数46-47
• 6 总结与展望47-49
• 6.1 论文总结47
• 6.2 沼气发电经济评价47-48
• 6.3 课题研究展望48-49
• 参考文献49-52
• ABSTRACT52-54
• 在读硕士期间发表的论文54

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

使用因素及压缩比对沼气内燃机性能影响的研究    岳大军，刘枚秋，郭广军

辅热集箱式畜禽粪便沼气系统研究    张全国,范振山,杨群发

火花点火沼气机燃烧室改进的模拟实验研究    陈泽智,金萍,陈勇

沼气发动机混合器特性及其对发动机性能影响的研究    陈泽智,夏来庆,郑彪,马元骥

改善火花点火式沼气发动机性能的原理与实现方法    陈泽智,陈红岩,陈勇,郑彪

沼气发电技术现状分析及发展方向的探讨    冉国伟;张汝坤;冯爱国;

沼气发动机快速燃烧系统试验研究    熊树生,陈勇

空燃比的计算及测量误差分析    李兴虎,刘国邦

火花点火沼气发动机的快速燃烧研究与产品开发    熊树生,胡树根

点火位置和点火提前角对沼气发动机性能的影响    陈勇,袁成祥,陈泽智,郑彪

天然气汽车的发展与未来展望    赵惠敏,刘洁 ,胡丽慧,张存信

汽油机工作过程数值模拟的研究进展    王桂芝,赵长禄

小型汽油机工作过程的数值模拟    陶海萍,周大森

垃圾填埋气(LFG)用作车辆燃料资源化现状及发展前景    陈家军,于艳新,董晓光,邹继良

土石坝渗流热监测技术研究    李端有,熊健,於三大,王志旺

过热汽温喷水调节的热力学分析    牛卫东

电控汽油喷射发动机的发展与研究    马凡华,蒋德明,何文华

火花点火发动机起动工况下未然HC排放研究    庞俊国,潘克煜

内燃机燃烧模型的研究现状与展望    李绍安,苏万华

分形在汽油机燃烧模拟中的应用    臧成,蒋炎坤,马元镐,陈国华

家用小型沼气发动机的开发试验    方祖华;郝霆;杨华昌;唐勇;汪勇;

绿色船用柴油机的开发与应用技术研究    叶高文;

DPF对柴油车气态及颗粒物污染物排放的影响    周华;李孟良;景晓军;

车用乙醇汽油对发动机进气系统沉积物的影响    郭瑞莲;鲍晓峰;岳欣;崔平;纪威;

生物质转化能源技术的发展现状及趋势探讨    梁银英;牛福生;张锦瑞;

载气对生物质热解半焦性能的影响    曾国勇;张巍巍;陈雪莉;于遵宏;

热电冷三联供的供冷方式的可行性分析与评价    戎卫国;孟繁晋;

热电冷三联供的供冷方式的可行性分析与评价    戎卫国;孟繁晋;

玉溪市农业面源污染的成因分析与对策建议    王树明;

可调干度蒸汽热能计量标准实验装置的建立    原遵东;王东伟;张万路;张金涛;王景辉;董伟;王京安;高文清;郑洪;焦艳芳;

大坝及其周围地质体中渗流与应力场耦合分析    柴军瑞

氢燃料发动机燃烧与优化控制    杨振中

车用汽油机电控、催化转化及匹配技术研究    颜伏伍

一种新概念（BUMP）燃烧室内准均质燃油混合气快速形成机理的研究    余皎

四气门汽油机稀混合气燃烧及降低NO_x排放的研究    王天友

降低车用稀燃汽油机有害排放物NO_X的排气再循环的研究    邱先文

电控LPG发动机及其缸内直接喷射技术的研究    邵千钧　

LPG发动机三维燃烧模拟计算与试验研究    周重光

混合喷射液化石油气/柴油双燃料发动机的研究    祁东辉

汽油机多区燃烧模型的建立及应用研究    李岳林

多功能燃烧弹的研制    虞浏

太阳能在多高层住宅建筑中的应用研究    宋光明

低层住宅建筑的太阳能热利用研究    方丽

柴油—液化石油气双燃料发动机的放热规律研究    吴永红

汽轮发电机定子绕组强迫循环内部蒸发冷却分析计算与实验    关铮

车用柴油机与增压器的匹配试验研究    余红东

化油器式在用车的排放控制及尾气分析专家系统研究    吴峰

柴油机缸内气流运动模拟    王宇琳

水力测功器转子的装配及承载过程仿真研究    黎明发

预燃室式火花点火LPG发动机试验研究    李锋

我国生物质能源产业发展的制约因素及其对策    潘泽江;曹明宏;

关于发展循环经济的研究    蒋婉莹;

能源的绿色评价指标体系探讨    黄德中

我国农村能源问题研究    曾晶,张卫兵

可再生能源应用对农村可持续发展的影响评价体系    马驰,胡应得,梅成效

可再生能源综合评价体系探讨    周胜,张希良

云南生物质能的开发利用现状与未来前景分析    张无敌;丁琨;

集箱式沼气工程的设计及试验研究    杨群发;范振山;徐广印;赵玉生;郑喜春;张全国;

沼液复合型杀虫剂研究    张全国;李鹏鹏;倪慎军;杨群发;张国强;李改莲;

县域农村能源可持续发展能力评价指标体系的研究    施德铭,方放,王海,王革华

黑龙江省畜禽养殖场能源环保站工艺设计    许家忠

厌氧发酵液的抗病防虫机理及其应用技术研究    李正华

畜禽粪便厌氧发酵液产品的开发及其防虫特性试验研究    李改莲

农村可再生能源建设项目环境影响评价方法及案例研究    刘东生

城市生活垃圾厌氧消化处理技术研究    张波

辅热集箱式沼气工程化技术研究    范振山

畜禽养殖污染的环境经济学分析    张美华

大中型沼气工程的沼气净化技术研究    黎良新

汽油机排气成分的连续测量分析    李兴虎,崔海龙,张博彦,韩爱民,金克成,张西振

关于未来车用动力的若干思考    金国栋

畜禽养殖业废弃物的环境问题及其治理方法    田宁宁,李宝林,王凯军,杨丽萍

规模化养猪场废水处理工艺的研究    杨朝晖,曾光明,陈信常,杨霞

沼气发动机概述    刘乔明,汤东,窄长学,罗福强

我国集约化畜禽养殖场粪便处理利用现状及展望    李庆康,吴雷,刘海琴,蒋永忠,潘玉梅

畜禽粪便对环境的污染及资源化途径    董克虞

内燃机燃烧研究中的几个前沿问题    史绍熙,苏万华

沼气发动机混合器特性及其对发动机性能影响的研究    陈泽智,夏来庆,郑彪,马元骥

改善火花点火式沼气发动机性能的原理与实现方法    陈泽智,陈红岩,陈勇,郑彪

利用畜禽粪便为原料生产优质厌氧发酵液工艺条件的研究    姚燕

畜禽粪便厌氧发酵液产品的开发及其防虫特性试验研究    李改莲

《农村沼气技术500问》摘选    任济星;

建国前后中国推广利用沼气技术的不同特点    王义超;王新;

农村户用沼气技术(4)    郑时选;

《农村沼气技术500问》摘选    

《农村沼气技术500问》摘选    

《农村沼气技术500问》摘选    

《农村沼气技术500问》摘选    

沼气的综合利用技术和发展前景    刘振波;高林朝;王滨杰;

农村沼气技术(12)    

锡林郭盟牧区引进推广沼气技术可行性探讨    罗今;赵晓芳;

几种软体沼气设备及安全阀的介绍    孙英平;

新疆户用风/光互补供电、汲水、供热综合利用系统应用探索    成润奕;

户用沼气工艺需要进行系统改良    许山岚;

河北省秸秆沼气集中供气技术推广实践    赵凯;林聪;段娜;侯锦;

农村户用沼气建设在水源地污染防治工程中的应用    吴秀芳;陈向明;黄春;

再论户用空调和家用采暖的应用与发展    林康立;

沼气技术在生态农业建设中的作用和地位    殷志明;刘涟淮;曹安辉;

开展南南合作,推动我国沼气技术进入国际市场    赵玉凤;

户用沼气运行状态的调研报告    许山岚;

河南省孟津县平乐镇妯娌村    

加大户用沼气推广力度 把党的温暖送到农民家中    记者 张福先

湖南加大对返乡农民工沼气技术培训    王白露　吕运涛 记者 吴砾星

沼气技术引发农村“厕所革命”    本报记者　蒋建科

沼气点亮206万荆楚农户    记者 张爱虎通讯员 江绣屏 实习生 王娥

新农村,有哪些新职业？    杨保利　罗辑 本报特约记者 严德勇

广西沼气技术为国争光    本报记者 梁杰珍

文县农民积极谋求“第二职业”    记者 司小平

丹江口：培训返乡农民工沼气技术    朱新

用清洁能源建美好家园    通讯员 魏东

中国沼气技术落户突尼斯    张有浩

中国农村户用沼气区域适宜性与可持续性研究    陈豫

沼气液化制取生物质LNG关键技术研究    周淑霞

农户沼气使用及生态环境效益评价：来自恩施州的证据    张嘉强

规模化养猪场沼气工程发展的影响因素研究    林斌

四川省农村户用沼气可持续发展研究    周了

户用沼气内燃机及其发电装置试验研究    刘振波

基于农户调查的黄河流域农村户用沼气适宜性评价研究    李红妹

四川绵阳丘陵地区户用沼气生态农业模式研究    何周蓉

寒区沼气生物强化发酵关键技术研究    王大蔚

农户采纳沼气技术影响因素分析    盛颖慧

沼气技术在欠发达地区应用研究    刘涟淮

低温兼性降解纤维素菌群特性及其模拟发酵研究    高洋

新型高效户用沼气发酵装置试验研究    王学涛

随州市农村户用沼气发展制约因素及潜力研究    冯大功