【摘要】：太陽能和生物質能是農村可廣泛獲取的可再生能源,它們的高效低成本利用對改善農村人居環(huán)境、生態(tài)環(huán)境和滿足農村多層次的能源需求有重要作用。基于太陽能經濟性集熱溫度與生物質高效恒溫厭氧發(fā)酵溫度相匹配的特點,本團隊前期提出了太陽能加熱的恒溫沼氣生產系統(tǒng),并對其性能進行了研究。 作為能源高效利用之一的分布式能源系統(tǒng)是目前能源系統(tǒng)研究的熱點。目前國內外對于基于傳統(tǒng)能源的分布式能源系統(tǒng)研究很多,但是對于基于可再生能源的分布式能源系統(tǒng)研究甚少。因此,本文構建了一套太陽能與生物質能互補的聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng),并對系統(tǒng)的性能進行研究,分析了關鍵參數對系統(tǒng)性能的影響。主要研究結果如下： 1.太陽能與生物質能互補的聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)的構建及性能分析。本文提出了將太陽能集熱技術、恒溫厭氧發(fā)酵技術、微型燃氣輪機發(fā)電技術、氨水吸收式功冷并供技術高度集成方案,構建了一套太陽能與生物質能互補的聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)。其中沼氣池容積為210m3,以牛糞為主要發(fā)酵原料,采用52℃高溫發(fā)酵,日產氣量420m3。初產沼氣再經過脫硫脫水后進入儲氣罐,此時的沼氣中甲烷含量超過98%,以0.0024kg/s的質量流量進入微型燃氣輪機,在燃燒室燃燒后推動透平做功,運用Aspen Plus軟件對系統(tǒng)的性能進行分析,模擬表明微燃機發(fā)電量為30.5kW,尾氣再經過回熱器回收熱量后以275℃排出。高煙尾氣作為功冷并供循環(huán)的熱源,產生電量5.16kW,冷量2.36kW,剩余的廢氣二次回收利用,其中33.56kW的熱量用作供暖。整個系統(tǒng)的能源利用率為60.5%,火用效率為45.5%。 2.分析環(huán)境溫度和甲烷含量等關鍵參數對太陽能與生物質能互補的聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)性能的影響。并通過Aspen Plus化工流程模擬軟件,模擬了甲烷含量的變化對微燃機輸出功率和微燃機效率的影響,并總結出了微燃機的性能參數隨甲烷含量變化的曲線圖。 3.太陽能與生物質能互補的聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)的全生命周期評價。系統(tǒng)充分利用了能源梯級利用的特點,具有良好經濟效益與環(huán)境效益。該系統(tǒng)靜態(tài)投資回收期為6.02a,每年可處理鮮牛糞811.4t,減少H2S氣體的排放量為698.2kg,可獲得單質硫657kg。 本文的創(chuàng)新點在于：提出了將太陽能經濟性集熱技術、恒溫厭氧發(fā)酵技術、微型燃氣輪機發(fā)電技術和氨水吸收式功冷并供技術高度集成方案,構建太陽能與生物質能互補的聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng),并對系統(tǒng)的性能進行分析。 本文構建的系統(tǒng)全部利用了可再生清潔能源,其環(huán)保性和節(jié)能性不言而喻。如能將系統(tǒng)加以改進,進一步提高能源利用率等性能,其相關的研究對能源、環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展將產生重要的意義。
【學位授予單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TK519;TK6

【參考文獻】

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1 楊錦成;微型燃氣輪機冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)集成與性能仿真研究[D];上海交通大學;2009年

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本文編號：2643240