浅谈高寒地区太阳能集成沼气系统设计_免费论文全文下载

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摘 要：沼气是一种利用生物质发酵产生的清洁能源，沼气发电已广泛地应用于中国的农村。本文以高寒地区冬季环境条件为依据，设计了一套适用于该地区冬季气温条件下的太阳能集成沼气系统。

关键词：高寒地区；沼气系统；太阳能；系统设计
温度是影响生物质厌氧消化过程的重要因素，一般在高寒地区很难获得合适的温度条件，使用电、石油给沼气池加热，使其保持在理想的温度是非常不经济的。高寒地区有充足的太阳能资源，我们可以利用太阳能热水器将太阳的辐射热量收集起来，加热热水，并以热水为媒介将热量传递给沼气池，这样，沼气池可获得一种合适的稳定温度来生产沼气。为此本项目设计了一种新型沼气及太阳能综合利用系统；将光热技术与沼气技术综合利用，通过廉价单片机和传感器组成自动控制系统对沼气的发酵参数进行控制，使沼液始终保持在稳定的参数，光热技术组成的热水循环系统为沼气池增温、保温，提高沼气的产气率和可再生能源利用率；能很好的解决北方冬季产气问题。
1 太阳能加热恒温系统的组成
本系统设计首先确定沼气池的容积并对池体结构进行优化设计，为减少冬季罐体热损失需要在发酵罐外部附加保温层保温，最后合理配置太阳能集热系统，并实现系统的自动控制。
太阳能加热恒温系统的结构示意图如图l所示。本系统主要由太阳能热水器、热水缓冲器、螺旋式换热器、自动控制系统（温度传感器、交流触电器、温控仪和电磁阀等）、循环泵和其它辅助部件组成。其功能是为中温发酵的沼气反应罐进行加热。
当反应罐内的温度小于设定温度时，由温度传感器反馈到温控箱，从而开启循环泵，促使热水缓冲器中的热水流经反应罐中的螺旋管式换热器进行循环，对液料进行加热，提升反应罐内的温度；当反应罐内的温度达到设定温度时，再由温度传感器反馈到温控箱，从而关闭循环泵，循环终止。热水缓冲器的主要功能是防止温度过高，将进入螺旋管中的温度控制在60℃±2℃。
2 厌氧发酵罐尺寸的设计
发酵料液处理量：40t/d，且料液为牲畜粪发酵料液
发酵料液浓度：8%
发酵周期：20d
发酵温度：25℃～35℃
查资料可知，牲畜粪便中干物质含量与密度有显著关系，粪便中干物质（DM（f））和密度（SG）的回归方程为
DM（f）=1066.152SG-1064.541（R2=0.835，S.E（b）=108.85，P

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