沼气工程厌氧发酵气体分布规律及危险性研究

发布时间：2020-10-11 18:36

　　 沼气工程作为一种既可以处理废弃物,又能回收能源的工程技术,在世界上广受关注,并且通过厌氧发酵生产的沼气是一种可再生的清洁能源,因此沼气工程是一项解决能源紧张与环境污染的有效措施。但是,沼气工程运行中存在着不容忽视的安全隐患。通过本课题的研究,保证在大力发展沼气工程的同时,有效减少在生产和使用过程中发生事故的概率,减少不必要的人员伤亡及财产损失。本文对沼气工程工艺流程、发酵原理、净化技术以及沼气成分进行研究,分析沼气工程各生产场所的危险有害因素,确定可能发生的事故类型主要是火灾爆炸和中毒窒息。针对预处理车间前处理池内导致人员死亡的现实,研究了预处理厂房前处理池区域内沼气的分布规律。结果表明,该区域空间内分布有二氧化碳和甲烷,其中二氧化碳的浓度随着距离前处理池液面高度增加呈现出下降趋势;甲烷浓度除了在前处理池液面附近较高外则与二氧化碳分布呈相反趋势。证明了导致前处理池死亡事故的是二氧化碳,而不是硫化氢。针对沼气工程膜分离净化间沼气泄漏,采用CFD方法,根据实际情况利用Gambit软件建立模型,划分网格,导入Fluent软件进行数值计算,研究了不同边界条件下室内沼气泄漏扩散后的浓度分布规律,重点探讨了泄漏速度、以及环境风速对泄漏扩散过程的影响。分离净化间内沼气泄漏后及时报警并联锁开启排风装置对于防火防爆和中毒事故发生极为重要,为此对由危险性气体检测报警器和联锁排风装置构成的排风系统的可靠性进行了研究,构建了可靠性计算模型,求出了可靠度和维修时间间隔。运用故障树分析法进一步分析了沼气工程发酵储罐火灾爆炸事故、发电机房中毒窒息事故发生机理。在沼气工程发酵储罐火灾爆炸、发电机房中毒窒息事故贝叶斯网络分析的基础上,利用GeNIe软件进行建模分析,计算出事故发生概率,基本事件的后验概率和三种重要度,并得到重要度的平均排列顺序。根据计算结果进行预测和诊断,找出最容易导致沼气工程发生事故的基本事件,并提出相应的预防措施。
【学位单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：S216.4
【部分图文】：

２．２沼气生产工艺流程??沼气工程一般由预处理设施、厌氧发酵设施、脱硫净化设施、储气设施以及监测设??施构成，以养牛场沼气工程为例，其工艺流程如图２．１。??上水赞????固水赞?丄??＇??沼液暂存罐?＾?｜?气储罐！??＾供热系统??＇??；?＾?．?Ｉ?????顿ｉ?？Ｉ?厌胬消化罐．??沼液脱硫系统???＇?ｉ?液；??＾??诏气液??；??ｉ??—ｋ——：＾?Ｉ?一＾挤奶间：??椅梓夕山?‘一－?１?＊＊??１???１?沼液沉淀罐?恒压供热系统—??＇—＾蒸汽锅炉??图２．１养牛场沼气工程流程图??Ｆｉｇ．２．１?Ｔｈｅ?ｆｌｏｗ?ｃｈａｒｔ?ｏｆ?ｃａｔｔｌｅ?ｆａｒｍ?ｂｉｏｇａｓ?ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ??不同沼气工程的工艺流程不尽相同，根据原料不同、沼气、沼液、沼渣的利用不同??等因素，工艺流程细节会呈现细微的差别，本文以沈阳某养牛场为例，进行沼气工程危??险性研宄。??２．３沼气厌氧发酵原理及工艺条件??２．３．１沼气厌氧发酵原理??厌氧发酵是一个复杂的微生物学过程

第４章基于ＦＬＵＥＮＴ的膜分离净化间沼气泄漏扩散数值模拟??４．１．３?ＦＬＵＥＮＴ求解基本步骤??ＦＬＵＥＮＴ求解遵循一定的步骤，其基本步骤如图４．１。??Ｇａｍｂｉｔ建立物理模型?￥?Ｆｌｕｅｎｔ读入并检查网格?）选择求解器??????????定义流体材料＾?确定需要附加的模型（?选择求解的基本方程??、Ｌ?????????设置边界条件一＾调节控制参数一￣）流场初始化一＾迭代求解计箅?????＾???计算结果后处理、—检查并保存结果???????图４．１?ＦＬＵＥＮＴ求解基本步骤流程图??Ｆｉｇ．４．１?Ｔｈｅ?ｂａｓｉｃ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｆｌｏｗ?ｃｈａｒｔ?ｏｆ?ＦＬＵＥＮＴ??４．２膜分离净化间沼气泄漏扩散的基本假设条件??在对泄漏扩散进行模拟计算之前，因为进行完全的数学模拟是非常困难的，所以首??先对这一过程进行假设。受限空间内的沼气泄漏扩散过程受到众多因素的影响，比如受??限空间的尺寸、泄漏气体的性质、泄漏压力、泄漏口直径、泄漏速度、室内空气的扰动??程度、室内空气与泄漏气体的温差影响、室外风速等，研宄泄漏气体与受限空间内空气??的混合过程较复杂，本文对泄漏扩散过程进行了简化分析，基本假设和简化如下??（１）

距８０ｃｍ，另外两台小的净化器直径均为３４ｃｍ，中轴线分别与两台大的净化器的中轴线??对应，相距１１９ｃｍ，房间中有一直径为５ｃｍ的圆形泄漏喷口，距离地面１０２ｃｍ，距离窗??户所在墙壁１９１ｃｍ，距离后侧墙壁２０ｃｍ，用ＧＡＭＢＩＴ建立的几何模型如图４．２。??网格是模型模拟和分析的载体，网格划分质量好坏直接关系到模拟结果的好坏，因??此必需对网格的生成方式给予足够的重视。??由于本文研宄的是一个相对简单的几何模型，因此只需要利用ＧＡＭＢＩＴ建立合适??的几何模型后再进行网格划分就能够满足模拟的要求。在划分网格时采用结构化网格划??分方法，并在泄漏口附近对网格进行加密，使得网格划分更加准确。以窗户半开，门紧??闭时为例，整个空间被划分成６１２５７６个结构化网格单元，并设置相应边界条件，最终??导出带有边界条件的网格文件，如图４．３。??泄漏口????—＾??ｈ?ｒｒ?鬥?ｒｔｉ?ｈ?！??＿?，?１?；鬥１?ｎ?１??為户?％?ｉ?Ｉ?ｆ?Ｉ?ｈ、??？Ｉ－?？－－－?房门??力?」Ｌ?ｌ??？?—????２??净化器??图４．２几何模型??Ｆｉｇ．４．２?Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ?ｍｏｄｅｌ??－２９－??
【参考文献】

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本文编号：2836967