沼气发电机冷却水预热沼气进料池系统的研究

发布时间：2020-04-09 09:37

【摘要】： 随着经济全球化进程的加快和人口的不断增长,能源需求量与日俱增,能源危机已成为人们不得不面对的问题。因此,开发利用可再生能源,提高能源利用率对我国经济的可持续发展具有重要意义。生物质能源作为一种可再生的绿色能源,具有分布广、成本低、可直接利用、环境污染小等优点。沼气是生物质能源中利用最广泛的一种,目前大中型沼气工程所产沼气主要用来燃烧发电,沼气发电的热值利用率比较低,且散发的多余热量还加剧了温室效应的程度。因此,如何有效提高沼气的热值利用率是目前沼气研究中亟需解决的问题。针对这个问题,本文首先通过热平衡计算,论证了沼气工程通过回收发电系统的余热可加热沼气池达到中温发酵条件的可行性,然后研究设计了一种以发电机冷却水为热源的沼气进料液预热装置,并填加了基于单片机的自动控制功能来实现沼气工程自动供料。该系统的研究,不但可以降低中温发酵工程对其他燃料的需求,而且解决了沼气工程由于每日填加外界低温料液时造成的池内温度骤降而抑制产气率的问题,同时对于节约能源、保护环境起到了积极的作用。在这一设计中,系统热源和换热装置是系统能否成功的关键。本文先通过软件模拟,建立了冷却水箱、换热器和进料池之间的传热虚拟模型,针对冷却水热源的产热特点和进料池内的换热特征,考虑到内燃机冷却方式、整个系统控制的加热过程、进料池保温效果影响等因素,确定了比较合理的系统配置；然后通过试验对系统进行验证,介绍了试验系统设备的组成和平台的搭建过程,根据试验结果分析了料液温度、冷却水温度和换热器进水和出水口温差的变化情况,结果验证了系统的可行性；最后设计了基于单片机的自动控制系统,实现了加热和供料的自动控制。沼气发电机冷却水余热回收装置的开发,符合国家提倡的“节能减排,余热回收”精神。整个系统结构简单,成本低廉,经济可行性好。其在大中型发酵工程的成功应用,能够降低发电机的热能浪费,实现能源的循环利用,为企业及社会带来切实的经济效益。同时,为进一步实现发电机余热的综合利用,实现整个发酵系统的预热保温,奠定了试验基础,探索了新的出路。
【图文】：

示意图,冷却水路,内燃机,示意图

散发到周围的环境中;水泵的作用是对冷却水加压，使之在冷却系中循环流动;风扇的作用是提高流经散热器的空气流速和流量，以增强散热器的散热能力并冷却发动机附件。冷却水路如图2一4所示(山东交通学院精品课程)。冷却水路散热器盖散热器百叶窗水泵风扇放水阔图2一4内燃机冷却水路示意图Fig·2一 4sketehmaPofwaterroutefortheeoolingoftheinternaleombustionengine发电机冷却系统的保温调控主要功能元件是节温器、水温开关和电动风扇。节温器的作用是随机况的不同而自动改变冷却水的流量和循环路线，确保发动机的工作温度在正常机况范围内。最常见的蜡式节温器的工作原理是当水温低于76r时，冷却水不进入散热器，，只在缸套内流动，称为小循环，此时冷却系统的冷却强度较弱;当发动机水温达76艺去三右时，石蜡逐渐变成液态，通往散热器的阀门逐步打开，冷却水就逐步的进入散热器进行冷却;当发动机内水温升高到86r时，阀门完全开启，冷却水全部流经散热器，称为大循环，此时冷却水的流动路线长、流量大，所以冷却强度最强(魏春源等

示意图,小循环,大循环,冷却水

特定的换热环境改造，将热量传递给进料池，从而提高进料物的温度达到中温发酵的水平。(l)拆除发动机的现有冷却系统，包括散热器和风扇。拆解过程如图2一6所示。(2)发动机冷却水箱的进、出水口用管道直接连接换热器的出、进水口。连接形状如图2一7所示(3)在发动机的进水口安装简易安全罐，其作用有三个，一是给冷却水路加水;二是溢出冷却水路内的气体，保障安全;三是利用水的自然重力作用随时给冷却水路加水，避免因缺水造成发动机烧缸。简易安全罐如图2一8所示。(4)将换热器与冷却水箱的出、回水管连接，然后放置进进料池，并选取合适的热电偶，进行合理分布。本试验采用目前市场上比较流行的铜芯铝合金换热器。换热器连接如图2一9所示。
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：S216.4

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