晏水平[1]2004年在《畜禽粪便高温厌氧干发酵罐加热保温研究》文中研究说明市场对畜禽产品需求的日益扩大，使规模化、集约化的畜禽养殖场发展迅速，同时也使畜禽粪便处理难的问题日益凸现。长期以来，大量的畜禽粪便因为得不到及时有效地处理而被任意排放，造成环境的严重污染。环境的污染不仅不利于周边居民的身心健康，而且还影响养殖场自身的发展。因此，本课题组采用高温厌氧干发酵工艺来处理畜禽粪便，以防止畜禽粪便污染和全面利用畜禽粪便资源。 本课题选取罐体的加热保温技术作为研究对象，即从“热”技术方面来保证高温厌氧干发酵的顺利进行。 在课题前期试验中测出了鲜猪粪在高温厌氧干发酵不同阶段的传热特性参数和生物反应热的变化规律，为加热保温的顺利进行打下基础。 在罐体加热研究中，为降低搅拌对发酵菌团的剪切破坏，选用夹套—饱和水蒸气加热方式来使物料快速升温。课题同时对蒸汽的温度、流量和蒸汽的利用方式进行了优化设计，以达到最大限度节省能源的经济目的。 在罐体保温研究中，结合高温厌氧干发酵反应中物料生物热的变化规律，设计分阶段保温工艺来保温罐体，并对保温中关键操作参数进行优化设计，以使发酵反应效果最优和耗能最少。 课题通过加热试验建立了小间隙、内外单螺带卧式搅拌器的传热准数方程N_u=0.768R_e~(0.45)P_r~(1／3)V_(is)~(0.2)(Re=5～48)。 通过发酵试验证明，采用操作参数优化值模型的计算值作为保温控制条件，且实际环境温度与设计选用环境温度相差不超过±10℃时，发酵全过程中物料的温度变化均在温控要求范围之内，并且发酵顺利进行。 针对课题研究中存在的不足，今后还应着重对罐体加热保温系统的自动控制进行研究；还应进行罐体的传热放大设计，以适应不同规模养殖场的畜禽粪便的处理要求。
李想, 赵立欣, 韩捷, 向欣[2]2006年在《农业废弃物资源化利用新方向—沼气干发酵技术》文中指出本文简述了我国现存的农业废弃物资源化利用技术及存在的问题,介绍了沼气干发酵的技术概况、工艺条件、产气和造肥效果,最后得出了沼气干发酵技术是我国农业废弃物资源化利用的新方向的结论。
赵国明[3]2009年在《规模化干法沼气发酵技术及装备的研究与示范》文中研究说明本论文研究主要解决农业有机固体废弃物的无害化处理和资源化利用的问题,可实现一年四季稳定生产,能够规模化处理畜禽粪便和农作物秸秆。采用沼气干法发酵技术,通过应用新型生物反应器和与之相配套的厌氧发酵工艺,可以在增加产气量、提高运行负荷、简化后处理工序、降低生产成本的条件下,获得优质的沼气能源和优质的沼肥,并且不会对环境产生二次污染。主要创新点有(1)液涨式密封车库型沼气发酵室,可实现进出料方便,操作便捷,密封安全可靠;(2)多种增保温方式集成技术,研究双层膜日光温室增保温、沼气回流加热、热空气强制逆流加热、太阳能加热、好氧增温集成技术,可以很好地保证发酵温度,减少冬季产气耗能,解决沼气发酵温度条件。本论文研究获得的主要成果:(1)申报国家专利1项,新装置1项,论文一篇;(2)有效容积产气率≥0.7m3/(m3.d),容积年处理效率≥3.75t/(m3.年)。
李丹, 谷巍[4]2010年在《沼气干发酵技术在畜禽粪便处理中的应用研究进展》文中进行了进一步梳理1畜禽粪便处理现有技术及存在问题我国畜禽养殖集约化、规模化程度越来越高,大大提高了畜禽产品的产量和质量,但大量未经处理的畜禽粪便的任意排放造成了环境的污染,危害着人们的身体健康。对畜禽粪便进行适当处理,不仅可以控制其对环境的污染,还可以变废为宝,节约有机资源。目前,畜禽粪便处理的技术有物理、化学、生物处理技术。
谭业琴[5]2013年在《城市生物质废弃物干法厌氧消化启动实验与方案设计》文中研究表明我国城市生物质废弃物产生量大，且含水率高，给传统的填埋、焚烧等处理处置方式带来一系列的挑战。如何在处理生物质废弃物的同时，又产生可以利用的生物质能源，一直是固废领域研究的重点。干法厌氧消化因其容积产气率高、沼液产量少等优点正在被广泛的研究，但在推广上仍存在密封困难、物料搅拌、酸抑制等技术瓶颈。本论文在借鉴国内外经验的基础上，初步设计了一套车库式干法厌氧消化系统。同时利用本课题组的两套中试干法厌氧消化设备，以生物质废弃物为原料，以厌氧污泥和猪粪为接种物，进行了启动实验，得出的主要结论如下：（1）在启动实验时，加入大量的接种物非常必要，对缓解酸抑制、缩短启动时间至关重要，但不宜过大，一般在20%—30%为宜，接种物应首选驯化良好的厌氧污泥和畜禽粪便。（2）加入厌氧污泥和猪粪联合接种，要比仅靠厌氧污泥单一接种物接种效果好，有利于调节系统的C/N，有效缓解酸抑制。（3）使用垃圾填埋场老龄渗滤液回灌对调节系统的pH，提高总产气量和产气速率效果很明显。（4）在车库式干法厌氧消化系统的设计中，难点是反应装置的密封性、搅拌系统、增温保温等问题，如何设计高效的搅拌系统，缓解酸抑制，达到稳定快速的产气是车库式装置设计中亟待解决的问题。
韩捷, 向欣, 李想[6]2008年在《农业废弃物资源化利用新途径——覆膜槽干法发酵沼气工程技术》文中提出本文简述了沼气干法发酵的原理及工艺条件,回顾了沼气干法发酵技术向工程化发展的历程,重点描述了覆膜槽干法发酵沼气工程的设施及装备、工艺流程、技术优势,最后对覆膜槽干法发酵沼气工程在我国农业废弃物资源化利用中的前景进行了展望。
韩捷, 向欣, 李想[7]2008年在《农业废弃物资源化利用新途径——覆膜槽干法发酵沼气工程技术》文中研究表明本文简述了沼气干法发酵的原理及工艺条件,回顾了沼气干法发酵技术向工程化发展的历程,重点描述了覆膜槽干法发酵沼气工程的设施及装备、工艺流程、技术优势,最后对覆膜槽干法发酵沼气工程在我国农业废弃物资源化利用中的前景进行了展望。
张苗蕾[8]2009年在《不同因素对农业废弃物干式发酵的影响》文中研究指明随着农业产业化的发展和畜禽养殖业集约化程度的提高,我国农业废弃物排放量逐年增加,农业废弃物的大量排放造成了严重的资源浪费和生态环境污染,对农业废弃物进行资源化利用是解决我国目前农业废弃物问题的根本途径。干式发酵与传统湿式发酵相比,初始物料固含率较高,发酵初期无需加水稀释,发酵完成后产物无需脱水而无沼液二次污染,同时生成甲烷,因此在解决农业废弃物污染和缓解农村能源危机等方面具有良好的应用前景。本文拟在实验室条件下研究不同因素对农业废弃物干式发酵产气率的影响,从而为农业废弃物的干式发酵生产工艺的研发提供试验依据。(1)分别以牛粪、猪粪、玉米秸秆为原料进行干式发酵以筛选合适的发酵原料,结果表明:以牛粪为原料的发酵试验累积产气率最高,为22.3L/kgTS,确定牛粪为干式发酵主原料,并辅以玉米秸秆调节固含率。(2)对玉米秸秆进行酸、碱、微生物法预处理以降低其木质素含量,结果表明:4%NaOH溶液木质素去除率最高,达62.1%,微生物法木质素去除率为15.8%。但酸碱预处理后其pH值不利于甲烷菌生长,且预处理过程易产生多种有害物质,故确定微生物法为玉米秸秆的预处理方法。(3)研究C/N比为20,接种量为总固体(TS)含量的10%,37±1℃条件下,固含率分别为10、20、30和40%的厌氧发酵产气情况,结果表明:累积产气率随固含率的增加而降低,日产气率峰值同样随固含率的增加而降低。(4)研究C/N比为25,接种量为总固体(TS)含量的10%,37±1℃条件下,固含率分别为10、20、30和40%的厌氧发酵产气情况,结果表明:干式发酵(固含率20、30和40%)累积产气率均高于湿式发酵(固含率为10%者),其中,固含率30%者累积产气率最高,20%者略低,40%者最低;日产气率峰值则随固含率的增加而降低。(5)研究C/N比为25,接种量为总固体(TS)含量的10%,52±1℃条件下,固含率分别为10、20、30和40%的厌氧发酵产气情况,结果表明:累积产气率随固含率的增加而降低,日产气率峰值同样随固含率的增加而降低。(6)研究不同固含率下所得沼气中甲烷的含量,结果表明:沼气中甲烷含量随固含率的增高而增加。
高海涛[9]2012年在《风能—太阳能—沼气集成系统的性能研究》文中研究表明太阳能、生物质能、风能等是农村可广泛获取的可再生能源，它们的高效低成本开发利用对改善农村人居环境、生态环境和实现农村经济的可持续发展有重要价值和意义。太阳能低温集热技术、生物质厌氧发酵技术、户用风力发电技术是叁项成熟的可再生能源技术，可分别满足人们对生活热水、生活燃气和电能的需求。然而，由于受到昼夜、季节、气候等不利因素的束缚，它们通常无法独立实现连续稳定供能。基于这叁种能源在时间、空间和品位方面的互补性，本课题首先构建了风能—太阳能—沼气集成系统。系统主要由太阳能集热器、恒温沼气池和户用风力发电机组成：太阳能集热器除了将收集的太阳能通过热水实现沼气池恒温厌氧发酵外，还为用户提供生活热水；恒温沼气池为用户提供生活燃气；户用风力发电机除了满足集成系统自身用电外，还为用户提供生活用电。继而，本课题研究了系统的各项性能，具体研究内容和结果如下：（1）在景泰县民安新村搭建了集成系统试验台，研究了冬季工况和春季工况下系统的总体性能，基于热力学第一定律和第二定律分析了集成系统能量转换过程、能量输出量和能量转换效率。在冬季工况下，集成系统运行稳定。在料液TS为10.46%，发酵温度控制为26±2℃时，恒温沼气池日产气量平均为1.422m~3，池容产气率为0.647m~3/(m~3·d)，甲烷平均含量达到51.45%；266L太阳能储热水箱中的热水温度均保持在25℃以上；风力机对外日平均输出2.5kWh电，集成系统热效率为38.84%，火用效率达到了56.68%。在春季工况下，在料液TS为13.03%，发酵温度控制为28±2℃时，恒温沼气池日产气量平均为1.28m~3，池容产气率为0.582m~3/(m~3·d)，甲烷平均含量达到51.4%；266L太阳能储热水箱中的热水温度均保持在36℃以上；风力机对外日平均输出3.5kWh电，集成系统热效率为42.99%，火用效率达到了60.05%。新型集成系统满足了用户对生活热水、生活燃气和电能的需求。（2）选用动态投资回收期方法评价了风能—太阳能—沼气集成系统的经济效益，并选用净现值、投资回收期、益本比及内部收益率来评价该系统直接经济效益。结果表明：系统的财务净现值NPV(i=10%)为8958.72元，益本比为1.94，动态投资回收期为5.4年，内部收益率为24.29%。（3）装置每年可以节煤1351.63kg，减排CO_22930kg，SO211.49kg。本课题的创新点在于：构建了风能-太阳能-沼气集成系统并揭示了系统热力性能、经济效益和环境效益。风能-太阳能-沼气集成系统突破了北方地区时间、季节、气候变化对太阳能低温集热技术、生物质厌氧发酵技术、户用风力发电技术的束缚，多层次地满足了人们对生活热水、生活燃气和电能的需求，实现了电、沼气和生活热水的全年连续稳定供能。本课题的研究结果对改善农村人居环境、生态环境和实现农村经济的可持续发展有重要意义，具有巨大的推广应用前景。本课题研究得到了国家自然科学基金项目（51166008/E0607）、国家科技支撑计划课题（2011BAD15B03）、国家科技部星火计划重点项目（2010GA860004）、甘肃省教育厅项目（0803-06）、―陇原青年创新人才扶持计划‖项目（09-0165）、甘肃省建设科技攻关项目（JK2010-29）和兰州理工大学―红柳杰出人才计划‖（Q201101）的资助。
谭玲[10]2016年在《多相流沼气池增温技术的研究》文中研究表明温度是影响沼气池产气率的关键因素。为保证沼气发酵的正常进行,需要对沼气池采取恰当的保温措施,并配套相应的增温系统。然而目前常用的静态增温方式对内部增温不均,热效率低；动态增温方式存在结构复杂,清洗不便的问题。针对现有沼气池增温技术存在的问题,本文利用流态化技术,用沼液作流化介质,设计了一种新型多相流沼气池增温系统,并通过数值模拟对系统进行分析。本文以沼气池保温层的经济厚度计算为基础,建立了多相流沼气池增温系统的传热计算模型,结合研究地点(四川省甘孜州康定县)的气候条件,进行了传热计算,并比较了中温发酵(35℃)和高温发酵(55℃)下的系统效益。计算发现该沼气池系统的热损失主要来自进出料的热损失。进出料液的热损失与发酵温度、环境温度和发酵周期密切相关；沼气池体散热量和水箱的散热量受到环境温度和发酵温度的影响,与发酵周期无关；中温发酵比高温发酵的系统效益更好。由于多相流沼气池的复杂性,本文通过文献分析并结合多相流沼气池的特点,在建模和求解设置时,对模拟对象做了大量简化,建立了CFD计算模型并划分网格。在FLUENT中验证了模型网格无关性,对比了带保温层的散热边界与绝热边界下温度场的特征,设定了五种进水流速(0.0010m/s、0.0015m/s、0.0020m/s.0.0025m/s、0.0030m/s),进行了流场和温度场的模拟计算,分析了同一进水流速和不同进水流速下的流场、固相分布和温度场特点。在对模拟结果分析时,提出利用基尼系数实现对固相分布均匀度的量化评价。模拟结果显示,带保温层的散热边界条件下,温度分布及变化趋势与绝热条件下的模拟结果相似,但出水管处水温降了约1K,实际运行中,进水温度可调高约1K,以实现内部增温达到35℃；固相体积分率增加,增强了流场的扰动,有利于固相的均匀分布,但固相体积分率高低和均匀度高低并不是单向的正相关,由于内部流场的存在着漩涡和返混,固相分布时刻都在发生变化；沼气池内部的温升比固相膨胀速率快,固态物料主要集中区域的温度几乎趋于一致,达到了均匀增温的效果；随着进水流速的增加,全区增温效果增强,但对于中下部的固相主要分布区域而言,不同流速下的增温效果基本相同；随着进水流速的增加,固相分布均匀度略有降低,热水流出的温度略有增高,但热水流失时间大大缩短,经济性更好,可根据实际需要选择流速。
参考文献：
[1]. 畜禽粪便高温厌氧干发酵罐加热保温研究[D]. 晏水平. 华中农业大学. 2004
[2]. 农业废弃物资源化利用新方向—沼气干发酵技术[J]. 李想, 赵立欣, 韩捷, 向欣. 中国沼气. 2006
[3]. 规模化干法沼气发酵技术及装备的研究与示范[D]. 赵国明. 吉林大学. 2009
[4]. 沼气干发酵技术在畜禽粪便处理中的应用研究进展[J]. 李丹, 谷巍. 山东畜牧兽医. 2010
[5]. 城市生物质废弃物干法厌氧消化启动实验与方案设计[D]. 谭业琴. 华中科技大学. 2013
[6]. 农业废弃物资源化利用新途径——覆膜槽干法发酵沼气工程技术[C]. 韩捷, 向欣, 李想. 第十届中国科协年会论文集（叁）. 2008
[7]. 农业废弃物资源化利用新途径——覆膜槽干法发酵沼气工程技术[J]. 韩捷, 向欣, 李想. 农业工程技术(新能源产业). 2008
[8]. 不同因素对农业废弃物干式发酵的影响[D]. 张苗蕾. 郑州大学. 2009
[9]. 风能—太阳能—沼气集成系统的性能研究[D]. 高海涛. 兰州理工大学. 2012
[10]. 多相流沼气池增温技术的研究[D]. 谭玲. 西南交通大学. 2016
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