东北地区环保沼气池保温增温技术实验研究

论文摘要

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。

论文目录

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