生物质加热系统在生态校园沼气工程中的应用研究

【摘要】： 沼气增温技术作为沼气科学领域的一个研究热点,也是一直以来未能有效解决的一个难点。沼气科技工作者在利用太阳能、煤炭等热源在沼气池加热增温方面做了大量的研究试验工作,并且取得了明显的增温效果,但因这些方法在经济效益、环境效益、社会效益等方面都难以让人们接受,由此,研究者逐渐把目光投向了价格低廉、可再生的生物质能源,生物质加热增温技术必将成为沼气工程领域的一个研究重点。 生态校园沼气工程是沼气技术在农村中小学中的应用新模式,由于起步晚,在实践中有一些工程技术还存在缺陷,相关理论还不成熟。其中,冬季增温问题是该系统的难点。针对这些问题,本文以农村中学生态校园为研究对象,重点设计了生物质加热增温系统,首先对沼气工程增温系统进行整体设计,然后分别沼气系统及生物质炉加热系统进行设计,预计沼气池料液温度可达到的理论值,在理论上保障系统的可行性,并为实验检验提供参照对比;然后采用先进的温度测量仪在洛川县旧县镇中学进行为期30天的生物质加热增温试验,并对试验结果进行分析,在实践中检验系统的增温效果;最后从经济学、环境学、社会学等角度对生物质加热增温技术进行评价,为农村生态校园的示范和推广提供科学依据。 研究工作和结论如下: (1)针对农村中小学传统沼气系统存在的问题,设计出适合北方农村中小学校的生物质加热增温系统。其中,着重设计了沼气工程发酵系统和生物质加热增温系统,选择了生物质加热设备、换热器等,确定了换热面积、加热管道布局及连接方式,并且设计了增温系统的辅助保温系统。 (2)选择陕西省洛川县旧县镇中学生态校园示范点作为研究对象,对生物质加热系统的增温效果进行了试验。试验过程中,采用温度自动记录仪,测试了集热器和沼气系统内外6个点的温度数据,绘制了相关温度变化曲线,该曲线表明生物质加热系统在冬半年能够完成其供热任务,系统设计合理。 (3)利用经济学、社会学、环境学等方法对生物质加热增温系统评价分析,并与热水锅炉增温系统比较,结果表明生物质加热增温系统具有良好的经济效益、环境效益及社会效益。 【关键词】：沼气工程 生态校园 采暖炉 增温技术
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：S216.4
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 导论11-21
• 1.1 农村沼气生态校园产生的背景11-14
• 1.1.1 国外生态校园研究概况12-13
• 1.1.2 国内生态校园研究概况13-14
• 1.2 农村生态校园内涵和外延14-17
• 1.2.1 生态校园的内涵15-16
• 1.2.2 生态校园的外延16-17
• 1.3 农村生态校园建设的意义17-18
• 1.4 课题的提出18-21
• 1.4.1 生态校园沼气工程亟待解决的问题18-19
• 1.4.2 现有的沼气池增温保温技术19-20
• 1.4.3 研究思路与内容20-21
• 第二章 生物质加热沼气工程系统设计21-40
• 2.1 生物质加热沼气工程系统构成21-22
• 2.2 生物质加热沼气工程发酵系统设计22-31
• 2.2.1 沼气发酵装置容积设计22-23
• 2.2.2 厌氧消化器设计23-26
• 2.2.3 水压间容积设计26
• 2.2.4 沼气池池型的设计26-30
• 2.2.5 前处理子系统设计30-31
• 2.3 生物质加热沼气工程保温系统设计31-34
• 2.3.1 生物质加热沼气工程保温系统的设计思想与构成31-32
• 2.3.2 太阳能日光温室的设计32-33
• 2.3.3 集热室的设计33-34
• 2.4 生物质加热沼气工程增温系统设计34-39
• 2.4.1 加热炉选择的指导思想34
• 2.4.2 加热炉的选择34-36
• 2.4.3 换热器参数的设计36-38
• 2.4.4 供热联结管道的选择38
• 2.4.5 循环水泵，微控制器、温度传感器的选择38
• 2.4.6 控制系统的设计38-39
• 2.5 小结39-40
• 第三章 生物质加热沼气工程系统试验研究40-49
• 3.1 实验目的40
• 3.2 材料与方法40-42
• 3.2.1 实验地点40-41
• 3.2.2 测试时间及测试参数41
• 3.2.3 测试仪器41
• 3.2.4 测试方法41-42
• 3.3 结果与分析42-48
• 3.3.1 日光温室内外气温变化规律42-43
• 3.3.2 贮热水箱内温度变化规律43-44
• 3.3.3 沼气池内的各点料液温度对比变化规律44-45
• 3.3.4 沼气池内沼液温度变化规律45-47
• 3.3.5 沼气池内的月份内料液日均温度对比变化规律47-48
• 3.4 小结48-49
• 第四章 生物质加热沼气工程系统综合效益评价49-55
• 4.1 生物质加热沼气工程系统的经济效益评价49-52
• 4.1.1 评价方法49-50
• 4.1.2 经济性计算50-52
• 4.2 生物质加热沼气工程系统的环境效益评价52-53
• 4.3 生物质加热沼气工程系统的生态效益评价53-54
• 4.4 生物质加热沼气工程系统的社会效益评价54
• 4.5 小结54-55
• 第五章 结论与展望55-57
• 5.1 结论55
• 5.2 展望55-57
• 参考文献57-61
• 致谢61-62
• 作者简介62

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