太阳能在龙霸沼气工程中的应用.doc

《太阳能在龙霸沼气工程中的应用.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、太阳能在沼气系统中的应用南京市浦口区龙霸茶叶合作社建有一套猪粪沼气系统。该系统不仅利用厌氧发酵技术对猪粪进行资源利用和无害化处理，而且为当地60户农户提供优质清洁的能源，还农村一个清洁卫生的生活环境。但是冬季过低的环境温度制约了沼气系统的正常使用，因此必须采取各种增温措施对沼气发酵装置补充热量。南京地区的气候具有光热时间较长，日光较充足等优点，适合开发利用太阳能。为此在综合了龙霸沼气工程的实际情况和当地的气候条件后，南京宏博环保公司设计了以太阳能作为热源的太阳能热管加热系统，从而保障了龙霸沼气系统在冬季正

2、常运行，在春秋季大幅提高其沼气产量。1.龙霸沼气系统简介龙霸茶叶合作社沼气系统由收集与清杂系统、沼气发酵和进出料系统、太阳能热管加热系统、沼气输送贮存与利用系统、沼液沼肥贮存与利用系统等几个部分组成，系统组成及工艺流程如下图所示，猪粪经粪污收集系统自动排入格栅沉沙池，被截流了沉淀和漂浮物后进入酸化地，料液经初步酸化后进入沼气发酵装置。太阳能热管加热系统对沼气发酵装置内的料液进行加温，料液得到充分发酵。厌氧发酵后的部分沼液进入溢流地，多余沼液沼渣进入贮肥池。所产沼气用于农民厨房燃料。该系统通过废弃物收集、厌

3、氧发酵处理和资源化利用，实现了零排放。该系统按照容积为300m³进行设计，沼气发酵装置的直径为7.4m,液面高度6.6m，内表有效面积约186㎡，该装置放在一个水泥平台上，在冬季最冷月份（12月），沼气池里料液温度需控制在15℃以上,才能确保正常运行。酸化调节池格栅沉沙池粪污收集器太阳能加热系统养猪场农户厨房沼气发酵装置沼气贮气柜冲洗猪场粪便沼液溢流池茶园、菜地施肥贮肥池2.太阳能热管加热系统设计2.1太阳能加热原理太阳能热管加热系统由太阳能集热系统，沼气池循环加热系统和控制系统组成，其工作原理为：由太阳

4、能集热系统采集热能并通过盘管式换热器对沼气池内料液进行加热，系统采用定温控制，加热原理如图所示：2.2太阳能集热器的选择和接连方式目前，我国的太阳能集热器主要有平板型，全玻璃真空管型和真空热管型三种，平板型集热器具有集热快，价格低，承压高，耐热冲击性能好等优点，但该集热器具有工作温度低，不耐冰冻等缺点；全玻璃真空管集热器的热效率高，其成本低，而抗冰冻，夜间保温性能介于热管集热器和平板集热器之间，但是全玻璃真空管集热器的承压能力较低，耐热冲击能力较差，空晒系统注入冷水后有可能炸裂真空管，整个系统可靠性较差，

5、一根管子破裂，整个系统需停用检修，玻璃管内易结垢，难清理。真空热管集热器的热效率最高，三者之中价格也最高，但其承压能力大，耐热冲击性能好，因真空管内不走水，即使空晒时上水也不会使玻璃管炸裂；耐冰冻，玻璃管内不会结垢，系统工作可靠性强，即使有玻璃管破损，系统仍可继续工作，具有“热二极管效应”，由于连接管内无水，夜晚水箱中热水不存在热能泄露的问题。本系统采用分离式真空热管集热器，连接方式为并联，并联连接可以避免串联引起的热效率降低。为了满足全年集热器的使用效率，集热器的最佳安装倾角45°。2.3集热面积为了保

6、证在冬季该沼气系统仍有较高的产气率，太阳能集热系统的集热能力按南京市浦口区冬季最冷月份（12月）晴天平均太阳辐射量设计。在综合考考虑了太阳能集热器的集热效率、承热负荷、当地太阳能辐射量和布置集热器的现场实际情况后，决定布置规格为47×1600㎜×25支的真空热管集热器22组，总集热面积为69.74㎡。该集热器的技术指标如表—所示表一.单元真空超导热管集热器技术指标集热器集热器采光外形尺寸质量规格面积长×宽×高(每单元）/㎡/㎜/㎏47×1600×25支3.171800×1325×139068..62.4集

7、热器的日均总集热量南京地区12月份平均太阳辐射量（朝南，45°斜面）约为13316kJ/(㎡.d)，则太阳能热管加热系统日均总集热量按下式计算，即Q加=AIηi（1-ηj）式中A-集热器采光面积，A=69.74㎡I-南京地区12月份集热器日均辐射强度13316kJ/㎡.dηi-集热器全日集热效率，取0.55ηj-管仅储水箱损失率，取0.1计算得Q加=.6KJ/d2.5螺旋换热管螺旋换热管材料为低碳钢，外径40㎜，内径32㎜，壁厚4㎜，长度96.7m2.6缓冲蓄能水箱在本系统中设置了一个水桶，该水箱主要用来

8、起缓冲和储蓄当天太阳能的能量，在夏季可以供应沼气站工作人员淋浴热水，因此该水箱的有效容积为4㎡2.7自动控制系统集热器与水箱的换热采用重力自然循环（热管内的介质受热沸腾汽化，在冷凝段冷凝，放出热量并液化，由重力作用返回集热器，因此不需要进行控制。2.7.1沼气发酵装置循环加热当料液温度＜设定温度（通常模式15℃，可调）并且水箱温度与料液温度的温差＞3℃时，热交换循环泵打开，通过螺旋加热管对池水进行加热，当池内温度≥设定温度（通