生物质能-太阳能互补供热系统优化设计.pdf

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1、第28卷第19期农业工程学报、，01．28No．191782012年10月TraIlsactionsofthechineseSocietyofA鲥culturalEngineeringOct．2012生物质能．太阳能互补供热系统优化设计王泽龙1，一，田宜水1※，赵立欣1，孟海波1，一侯书林2(1．农业部规划设计研究院，北京100125；2．中国农业大学工学院，北京l00083)摘要：为了提高生物质能．太阳能互补供热系统的经济效益，该文从经济性角度对系统的主要参数进行优化设计，提出了一种生物质能．太阳能互补供热系统设计方案，建立了系统

2、的经济分析模型，并采用线性规划的方法进行优化，并以北京地区一供热面积为200m2的办公楼为例进行了优化。结果表明，建立的经济分析模型可用，其中，太阳能集热器的价格、生物质颗粒燃料的价格、蓄热水箱的价格、生物质颗粒燃烧器的价格对系统中各部分参数的优化结果有影响，且影响程度依次降低。这可为今后生物质能一太阳能互补供热系统的设计提供参考。关键词：生物质，太阳能，优化，设计，颗粒燃料，供热，互补系统doi：10．3969a．issn．1002—6819．2012．19．024中图分类号：TKl6文献标志码：A文章编号：1002—6819(2

3、012)一19—0178—07王泽龙，田宜水，赵立欣，等．生物质能一太阳能互补供热系统优化设计[J]．农业工程学报，2012，28(19)：178—184．WangZelong，仉mYislmi，ZhaoLixin，eta1．0ptimaldesignofbiomass-solarcomplementaryheatingsystem[J]．TrallsactionsofmeChineseSocietyofA鲥culturalEngine耐ng(TransactionsofmeCSAE)，2012，28(19)：178—184．(in

4、Chinesew油Englishabs仃act)0引言生物质固体成型燃料，是指在一定温度和压力作用下，利用木质素充当粘合剂将松散的秸秆、树枝和木屑等农林生物质压缩成棒状、块状或颗粒状等成型燃料。生物质颗粒燃料能量密度与中质烟煤相当；燃烧时C02零排放，NOX、S02等的排放量远小于煤；燃烧特性明显得到改善，提高了利用效率[1-21。由农业部规划设计研究院开发的生物质颗粒燃烧器以流动性高，质地均匀的生物质颗粒为燃料，可以实现连续自动运行，燃烧效率通常能达到86％以上【3J。但其在使用过程中还存在着点火时间较长，且点火过程中C0排放量大

5、【41；在低功率运行时，效率较低，不宜频繁启动。太阳能作为清洁能源，在采暖供热方面面临主要问题是其具有不连续性，在阴天或者晚上无法工作【5‘8J。为了实现连续供热，需要扩大集热器的集热面积和设计较大的热量存储装置，导致了供热系统收稿日期：2011．11．1l修订日期：2012．05．17基金项目：科技部国际科技合作项目(201lDFAG0600)作者简介：王泽龙(1987一)，男，山东人，主要研究方向为生物质能源利用技术。北京中国农业大学工学院，100083。Email：w锄glcu2008@126．com※通信作者：田宜水(197

6、2一)，男，辽宁人，高级工程师，主要从事节能，可再生能源技术和设备的研究、开发与推广，以及能源政策的研究等工作。北京农业部规划设计研究院，100125。Email：yishuit@yalloo．com初投资增加。在大规模的供热系统中尚可，对小规模用户则难以接受。生物质能一太阳能互补供热系统是指利用生物质颗粒燃烧器和太阳能集热器联合组成一个供热系统，为建筑物提供冬季采暖和全年生活热水所需一要的热量。该系统充分利用了生物质能和太阳能各自的优势，在阳光充足的时候，太阳能提供热量，生物质颗粒燃烧器可以少运行或者不运行，降低了运行成本，延长燃

7、烧器的使用寿命；在无太阳光的时候，生物质颗粒燃烧器全功率运行，无需设计较大的热量存储装置和增加太阳能集热器的面积，降低了初投资。目前，Fra】[1l【Fiedler系统研究了不同连接方式的供热性能，污染物排放特性等归。2I。国内对生物质能一太阳能互补供热系统的研究则较少，尤其是对系统中各部分设计参数的优化研究。本文拟通过建立生物质能一太阳能互补供热系统的经济分析模型，并利用线性规划的优化方法，对该系统进行优化，并应用于典型实例，为生物质能．太阳能互补供热系统的设计提供参考。1生物质能一太阳能互补供热系统设计生物质能．太阳能互补供热系

8、统的设计要满足以下5个要求陋15】：可在采暖季安全稳定高效的运行，稳定地为建筑物提供采暖所需热负荷；保证基本生活用热水的水量和水质；提高太阳能的热利用效率；降低初投资和运行成本；使系统的结构简单第19期王泽龙等：生物质能一太阳能互补供