【摘 要】
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我国农业中规模化的养殖场产生大量的的粪污等污染物,污染了周围的环境,其中含有大量的病原微生物对人类健康造成威胁。将粪污用于沼气发酵是解决上述问题的合理有效途径。发
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我国农业中规模化的养殖场产生大量的的粪污等污染物,污染了周围的环境,其中含有大量的病原微生物对人类健康造成威胁。将粪污用于沼气发酵是解决上述问题的合理有效途径。发酵反应受温度影响很大,在我国东北地区冬季气候寒冷,严重影响了沼气池的产气率,甚至会冻裂池体。针对这一问题,本文对沼气池保温增温系统进行了优化设计,使发酵料液升温,保证沼气的生产处于较高的效率,同时减少能量的消耗。对该系统进行了设计、模拟和计算,从中得出如下研究结果:1.本文以长春地区某常年存栏奶牛数量为100头的规模化养殖场为依托,计算了养殖场的概率统计下的粪污产量;并以此为依据设计的沼气发酵工艺并计算得沼气池的体积和对系统的加热保温做了相应的计算。2.建立了沼气池散热的数学模型和物理模型,分析确定了模型的边界条件。通过模拟,分别计算了不同发酵工艺温度和不同维护结构材料及厚度情况下的沼气池及周围土壤的温度分布,并且计算出沼气池的散热量。3.以沼气池内加热器的布置为变量,模拟了加热器分别布置在侧壁、池底部和池中央发酵区时的温度分布情况。得出加热器布置在中央发酵区时有利于发酵的进行,同时有利于减少池体向外界的散热。对于其他的加热方式可以通过增加池内的湍流程度达到较理想的温度分布效果。4.对沼气池的散热负荷进行了全年逐月的模拟,分析了沼气池热负荷年变化规律产生的原因。5.通过模拟计算得到沼气系统的热负荷,并以此为依据分析了加热方式分别为沼气锅炉加热、太阳能集热器加热和热电联产加热时的经济性,得出本课题选用沼气锅炉具有经济性。
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