【摘要】： 在我國西北嚴寒地區(qū),由于冬季氣溫、地溫低,沼氣的生產存在產氣率低、使用率低等問題,甚至會出現凍裂沼氣池的現象。本文針對這一問題,結合西北地區(qū)太陽能資源豐富的特點,將太陽能中、低溫集熱系統與沼氣發(fā)酵裝置結合,設計出一套適合農戶家庭需要的太陽能加熱的沼氣發(fā)酵裝置,解決冬季西北地區(qū)沼氣池不能產氣的問題。 研究內容及成果主要包括以下幾個方面: 1.設計一整套太陽能沼氣發(fā)酵裝置,它主要包括厭氧發(fā)酵裝置以及太陽能加熱系統兩大部分。首先根據農戶對沼氣的需求量確定沼氣池的容積并對池體結構進行優(yōu)化設計。根據材料特性及其價格確定合適的發(fā)酵罐罐體材料及其厚度。為減少冬季罐體熱損失需要在發(fā)酵罐外部附加保溫層保溫。通過沼氣發(fā)酵裝置的熱平衡分析,計算出在西北地區(qū)冬季實際氣候條件下保證本裝置運行所需的太陽能集熱器的集熱面積以及蓄熱水箱的大小。 2.將裝置置于冬季環(huán)境條件下進行實驗測試,實驗過程中監(jiān)測料液的pH值變化,產氣量大小,以及系統中各部分的溫度變化。通過對pH值以及產氣量數據的監(jiān)測確定發(fā)酵過程的穩(wěn)定性以及發(fā)酵裝置的產氣性能,通過對系統各部分的溫度監(jiān)測可以得到本套裝置的升溫特性以及保溫特性。實驗結果表明本套裝置具有良好的升溫、保溫效果。 3.采用動態(tài)經濟分析方法對整個系統的經濟性做出分析。通過計算本系統的的財務凈現值NPV(i=10%)、內部收益率IRR、益本比和投資回收期這四項指標,驗證本系統得經濟可行性,分析結果表明四項評價指標均符合要求。本套裝置的推廣可以產生良好的經濟效益,具有很好的發(fā)展前景 4.通過對太陽能加熱的沼氣發(fā)酵裝置的生態(tài)效益和社會效益的分析得出,本套裝置的推廣和使用具有較好的生態(tài)以及社會效益。 課題的研究取得了一定的成果,但仍存在一些問題有待進一步解決。通過進一步的研究,提升系統各方面的性能后,可以在農村地區(qū)進行推廣使用,提高可再生能源的在我國能源結構中的比重。
【學位授予單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：S216.4
【圖文】：

試完畢后pH計用蒸餾水沖洗干凈。料液的最佳發(fā)酵pH值在6.4一7.5之間，若p值小于6.0大于8.0時，產甲烷菌受到抑制，影響厭氧發(fā)酵的進行。發(fā)酵罐內經常出現的現象是料液的酸化。當酸化現象出現時需要及時調節(jié)pH值，常用的節(jié)材料有草木灰和澄清石灰水。取樣口:本實驗裝置安裝有攪拌裝置，且每天定時攪拌，由此可認為料液混合比較均勻，發(fā)酵罐內各部分料液性質相同。因此取樣口設置一個，每次取樣前需將料液攪拌均勻。4.4.3溫度測試測試用儀器:采用溫度傳感器測試個溫度點的溫度，數據采集儀直接記錄。溫度傳感器采用北京賽億凌科技有限公司生產的STT一T一A1型鉑電阻溫度傳感器，測量范圍在一50℃一100℃之間，測量精度0.IK。實驗設備能夠保證實驗測量精度的要求

試完畢后pH計用蒸餾水沖洗干凈。料液的最佳發(fā)酵pH值在6.4一7.5之間，若p值小于6.0大于8.0時，產甲烷菌受到抑制，影響厭氧發(fā)酵的進行。發(fā)酵罐內經常出現的現象是料液的酸化。當酸化現象出現時需要及時調節(jié)pH值，常用的節(jié)材料有草木灰和澄清石灰水。取樣口:本實驗裝置安裝有攪拌裝置，且每天定時攪拌，由此可認為料液混合比較均勻，發(fā)酵罐內各部分料液性質相同。因此取樣口設置一個，每次取樣前需將料液攪拌均勻。4.4.3溫度測試測試用儀器:采用溫度傳感器測試個溫度點的溫度，數據采集儀直接記錄。溫度傳感器采用北京賽億凌科技有限公司生產的STT一T一A1型鉑電阻溫度傳感器，測量范圍在一50℃一100℃之間，測量精度0.IK。實驗設備能夠保證實驗測量精度的要求

蓄熱(加熱)水箱內熱媒溫度反映出來。發(fā)酵罐內料液溫度由兩個溫度傳感器測量，發(fā)酵罐內料液在攪拌裝置的作用下基本混合均勻，因此，兩個溫度傳感器所采集數據基本相同。所以，由如圖5.6所示的三條曲線就可以反映出整個系統的溫度變化情況。{—發(fā)酵料液溫度刊…~內部蓄熱水箱溫度-刁卜-環(huán)境溫度側蟾尸出買況二甲三巴另況甲汁上上上點閃占肉山肉階，時間(月一日)圖5.6發(fā)酵周期內系統各點溫度變化曲線分析認為環(huán)境溫度是自然因素，受外部自然條件的影響，它可以影響整個沼氣生產系統的溫度變化從而影響本系統的整體性能，但是不受發(fā)酵系統各部分溫度變化影響。而內部蓄熱水箱溫度和發(fā)酵料液溫度受環(huán)境條件的影響而且它們之間是相互作用的。從圖5.6可以看出料液的溫度在整個周期內的變化曲線可以分為兩個階段:料液升溫階段與料液恒溫階段。發(fā)酵料液溫度起始溫度約為4℃，在太陽能集熱器的加熱作用下，溫度逐漸上升。由圖中發(fā)酵罐內料液溫度變化曲線可以看出，起始階段曲線斜率較大，溫度上升比較明顯，升溫較快，主要是由于開始階段發(fā)酵罐內料液溫度較低，罐體與環(huán)境的溫差較小，因此罐體向外界的散熱量較小。隨著罐體內料液溫度與環(huán)境溫度的溫差逐漸變大

【引證文獻】

相關期刊論文 前1條

1 魏新利;張富強;;溫度對沼氣池的需熱量和月份產氣率的影響[J];湖北農機化;2011年01期

相關碩士學位論文 前3條

1 楊萌;嚴寒地區(qū)太陽能-土壤源熱泵聯合加熱沼氣池的模擬研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2010年

2 彭震;新型自熱式抗結殼沼氣反應器發(fā)酵特性研究[D];重慶大學;2011年

3 沈佳悅;太陽能加熱的三級恒溫沼氣生產系統運行策略優(yōu)化研究[D];蘭州理工大學;2012年

本文編號：2760319