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沼气源热力氧化器余热对沼气池供热的研究

沼气源热力氧化器余热对沼气池供热的研究

作者：孟令坤东南大学

学位级别：硕士

生物质发酵产沼气是一种常用的厌氧处理技术,维持在35℃或55℃时,厌氧发酵罐可以保持较高的产气率和产气量,但是环境温度一般低于发酵温度,传统的供热方式无法兼顾稳定性、经济性与环保性。鉴于上述问题,本文提出了适用于南京及周边农... 详细信息

生物质发酵产沼气是一种常用的厌氧处理技术,维持在35℃或55℃时,厌氧发酵罐可以保持较高的产气率和产气量,但是环境温度一般低于发酵温度,传统的供热方式无法兼顾稳定性、经济性与环保性。鉴于上述问题,本文提出了适用于南京及周边农村地区的稀释沼气源热力氧化器余热供热沼气系统,本系统不使用环保性和经济性较差的化石能源,且不使用供热不稳定的太阳能等可再生能源,而是利用自身产出的清洁能源沼气进行稳定供热,有利于将周边农村的秸秆等生物质资源充分利用,形成产气、供热相互促进的稳定系统,使发酵过程保持在恒温过程中,达到稳定产气的效果。本文通过匹配热力氧化器和发酵系统规模,模拟出该系统运行时的热性能,进一步计算出系统的经济、环保和社会效益,为实际运行的参数优化以及在江苏周边以村落为规模的近用户侧发酵系统提供了模拟数据支撑,同时为热逆流氧化技术和厌氧发酵技术的结合提供了新方向。本文的主要研究工作如下:(1)以多相流发酵系统的特性为基础,设计出一种新型的沼气源热力氧化器余热供热系统,结合当地(江苏省南京市)平均和极端气候条件,计算出经济保温层厚度,并通过构建厌氧发酵系统的能量模型,分析计算了发酵系统在发酵过程中的热负荷和发酵产热等参数。沼液进口的热损失与发酵周期、发酵温度和周围环境温度相关度极高,而发酵系统外壳散热损失、储沼液箱散热损失与发酵天数无关,只与发酵温度和周围环境温度有关。发酵当发酵周期越短,其进料负荷越大。当处于高温发酵时,发酵周期为10d的进料热负荷比20d的热负荷高出70.6%;当处于中温发酵时,发酵周期为10d的进料热负荷比20d的热负荷高出100.0%;且中温35℃发酵相对于高温55℃发酵,日均净产出热能更高,综合效益更高。(2)以发酵系统的供热作为目标,确定了热力氧化器单位流道模型的数学模型、物理模型等,实现对玄武岩纤维束热力氧化器的建模,对安全浓度和厌氧发酵系统的规模匹配进行分析,得到适合于与发酵系统自维持运行的热力氧化器运行工况为流速1m/s、换向半周期30s、0.6%甲烷浓度;且通过单位流道的热力氧化器得出了整个RTO器件的稀释沼气体积流速,并通过公式推导出供热系统维持运行的发酵系统产沼气的体积流速公式,选取不同的RTO取用发酵沼气比例,并结合第二章发酵过程的热负荷对发酵系统的总容积和发酵总热负荷进行计算,得到供热模拟的初始参数。(3)以第三章的参数为基础搭建三维螺旋管换热器模型,根据模拟结果显示:使用RNG型的k–ε模型进行模拟研究更贴近实验结果。通过比较不同RTO取用发酵沼气比例时的循环沼液出口温度可以得出,RTO取用发酵产气比例达到20%以上,循环沼液的温度不断增加,超出了合理温度范围,RTO取用比例与供热耗能所占总能量功率不同的原因可能是在稀释沼气源热力氧化器的反应初期,高温的玄武岩纤维束向低温的稀释沼气传递了部分能量;在RTO取用发酵产气比例达到10%时,循环沼液的温度均呈现先增大再减小的规律,且在升温的过程中,其升温速率缓慢降低;而RTO取用发酵产气比例低至5%时,循环沼液的温度呈现不断降低的趋势。其中,在取用比例为5%时,循环沼液的温度在245s内有小范围的温升,但在245s之后难以维持发酵温度,在474s低出合理的产气温度范围,无法维持温度的恒定,发酵反应无法继续产气,继而RTO无法取用部分稀释沼气对发酵系统进行供热,总系统无法自维持运行。故选用10%作为标准取用比例。发酵初期的变流速控制方案为:在温度升高至310 K(62 s)时,降低流速至0.6 v,在温度降低至306 K(610 s)时,增加流速至1.2 v,使发酵初期的温度稳定在合理发酵温度范围内。在壳程管壁区域存在部分低温区域,但随着螺旋管烟气流速的逐渐升高,其低温区域在逐渐缩小,从整体来看,螺旋管烟气流速的增加会促进壳体内沼液温度分布的均匀性。螺旋管内的阻力系数f逐渐变小,其降低速度逐渐降低。PEC指数随管侧流速的增加而增加,螺旋缠绕管侧的管侧换热性能得到增强。(4)基于工况的模拟结果和系统设备的建设成本,本系统在20年内的净现值NPV为7664.55万,在大额政府补贴的情况下,其投资回收期小于1年,说明该工程投资在20年的回报周期内有良好的利润。考虑到碳排放、碳达峰背景下的新能源补贴力度加大和日益成熟的工艺,系统的工程成本会呈下降趋势。本系统一年内可节省标煤2410.57t,二氧化碳减排量为276.94t,发展沼气源热力氧化器供热发酵系统,对于改善全国的空气污染、雾霾现象,有着十分积极的作用。且沼气作为清洁能源,其与热力氧化器的联合,有利于实现秸秆资源等生物质能源的有效利用、促进农业生态的正向循环,构建社会主义生态文明。

关键词：生物质能沼气热力氧化器余热供热

利用跨季节储热水体余热调峰供热技术经济分析

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建设科技 2023年第17期 108-112页

作者：李艾浓黄凯良冯国会孟祥华沈阳建筑大学沈阳110168

在“双碳”背景下,供热行业逐渐从煤炭供暖向清洁采暖转型。但短时间内煤炭仍为供热主力,本文以清洁能源作为调峰热源,对比了几种清洁采暖调峰系统的经济性。提出了一种集成吸收式热泵的余热跨季节储热调峰供热系统。相对于燃汽调峰供... 详细信息

在“双碳”背景下,供热行业逐渐从煤炭供暖向清洁采暖转型。但短时间内煤炭仍为供热主力,本文以清洁能源作为调峰热源,对比了几种清洁采暖调峰系统的经济性。提出了一种集成吸收式热泵的余热跨季节储热调峰供热系统。相对于燃汽调峰供热系统,投资回收期可降至3.59年。研究结果为发展余热供热提供了参考。

关键词：余热供热跨季节储热供热调峰燃汽调峰

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冲渣水余热供热监控系统研究与设计

冲渣水余热供热监控系统研究与设计

作者：李成宇东北大学

学位级别：硕士

高炉渣是钢铁生产过程中产生的主要副产品,也是一种非常有利用价值的二次资源。如果对高炉渣冲渣水进行余热回收,不但可以替代传统能源进行供暖,还可以减少传统能源的使用及其燃烧对环境的污染,具有显著的经济效益和社会效益。本文基于... 详细信息

高炉渣是钢铁生产过程中产生的主要副产品,也是一种非常有利用价值的二次资源。如果对高炉渣冲渣水进行余热回收,不但可以替代传统能源进行供暖,还可以减少传统能源的使用及其燃烧对环境的污染,具有显著的经济效益和社会效益。本文基于本钢新1#高炉冲渣水余热供暖工艺流程现状,开发设计了一套高炉渣冲渣水余热供热监控系统,该系统实现了对整个工艺过程的监测与控制。本文基于系统工艺流程,进行了方案设计,PLC控制器、阀门、相关传感器的选型以及下位机、上位机软件开发。监控系统硬件构架采用以SIEMENS S7-300系列PLC为核心控制器的两层网络结构,并采用模块化设计方法,便于系统扩展、控制管理和日常维护。软件部分采用与SIEMENS S7-300系列PLC配套的SIMATICSTEP7,进行下位机程序开发,对系统中的阀门以及电机进行控制。上位机人机界面选用功能强大的WinCC组态软件,实现了系统工艺流程组态、参数监视、系统控制、故障报警以及数据的记录和报表等。而针对系统的耦合特性及控制要求,本文提出系统中二次供、回水温度解耦控制方案。为了便于进行二次供、回水温度解耦控制仿真研究,本文基于换热器的工作机理,构建了关于一次侧水流量、二次侧水流量、二次供水温度、二次回水温度间的耦合关系的数学模型。基于换热站供热系统的数学模型,本文采用了前馈补偿解耦控制方法对二次供、回水温度解耦控制器进行设计并针对控制系统动态特性的不足,提出了通过遗传算法优化PID控制器参数的方法,最后通过仿真实验对设计的控制方法进行了验证和分析。

关键词：冲渣水余热供热监控系统前馈补偿解耦控制遗传算法

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GA余热供热公司股权价值评估研究

GA余热供热公司股权价值评估研究

作者：李龙位河北科技大学

学位级别：硕士

余热供热是近年来新兴的一种供热方式。由于它是清洁能源,因而得到政府的大力支持,逐渐成为北方主要供热方式的一种。为了更好地评估余热供热公司的价值,本文以GA余热供热公司为例,对其股权价值进行评估,建立适用于余热供热公司价值评... 详细信息

余热供热是近年来新兴的一种供热方式。由于它是清洁能源,因而得到政府的大力支持,逐渐成为北方主要供热方式的一种。为了更好地评估余热供热公司的价值,本文以GA余热供热公司为例,对其股权价值进行评估,建立适用于余热供热公司价值评估的模型,以为各类管理者、政府监管部门及投资者提供参考。本文首先介绍了论文的选题背景,指出本文的理论意义和现实意义,分析国内外研究的现状,论述本文的研究内容及所采用的研究方法;其次阐明有关公司股权价值评估的基本理论,分析了常见的资产基础法、收益法、市场法等几种评估方法的特点及使用范围,同时介绍现金流折现和相对价值评估两类具体模型的计算过程;再次深入剖析了余热供热公司的行业特点,分析GA公司经营现状和发展趋势,在此基础上分析了资产基础法、收益法、市场法的适用性,确定收益法作为GA公司股权价值评估的方法;然后进行了实证研究,明确了评估假设,详细预测GA公司的收入、成本、费用、资本支出等各项数据,确定合适的折现率,通过现金流折现模型计算GA公司的股权价值,并通过市盈率估值方法对评估结果进行了验证;通过分析GA公司股权价值评估,为提高GA公司股权价值和外部投资者选择投资目标提出对策和建议;最后对利用收益法评估公司股权价值的一些不足做了分析和展望。

关键词：余热供热股权价值评估收益法

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余热制冷及供热技术的研究与应用

中国能源 1998年第6期20卷 17-19,6页

作者：阎尔平续治敏张晓弟蔡宁国家环保局南京环境科学研究所天津石油化工公司涤纶厂南京建筑工程学院设计院

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利用硫低温余热供热提高经济效益

大化科技 1996年第4期 17-19页

作者：夏月珠周明元大化公司化肥厂

2×300MW汽轮机双机循环水余热供热系统

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发电技术 2018年第3期39卷 244-248页

作者：李奕中国大唐集团安全生产部北京市西城区100032

针对现有余热供热技术仅能回收典型双机配置热电厂一台机组余热的问题,定量分析了湿冷机组余热量和现有各余热供热技术回收循环水余热能力,提出吸收式热泵与低压缸光轴技术串联的余热供热系统以及低压缸光轴改造后给水泵汽轮机余热利用... 详细信息

针对现有余热供热技术仅能回收典型双机配置热电厂一台机组余热的问题,定量分析了湿冷机组余热量和现有各余热供热技术回收循环水余热能力,提出吸收式热泵与低压缸光轴技术串联的余热供热系统以及低压缸光轴改造后给水泵汽轮机余热利用系统。实现了典型配置热电厂双机余热全部回收供热,为湿冷机组双机余热供热改造和设计提供参考。

关键词：热电联产汽轮机余热供热循环水余热

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热电厂回收乏汽余热供热成本计算

热电技术 2017年第1期 4-8页

作者：陆斌中能建集团山西省电力勘测设计院有限公司

针对古交兴能电厂回收乏汽余热供热改造作了简要概述,重点论述了余热供热成本的计算原则及方法,通过分析计算得出合理的余热供热成本热价,解决了政府部门和电厂关于余热供热定价的纷争。不仅给山西省物价部门余热供热定价提供了可靠的依... 详细信息

针对古交兴能电厂回收乏汽余热供热改造作了简要概述,重点论述了余热供热成本的计算原则及方法,通过分析计算得出合理的余热供热成本热价,解决了政府部门和电厂关于余热供热定价的纷争。不仅给山西省物价部门余热供热定价提供了可靠的依据,而且对全国其他城市也有了借鉴和参考标准,对于加快推行热电厂回收乏汽余热供热改造具有重要的促进作用。

关键词：余热供热成本确定计算方法社会效益

火(热)电厂回收乏汽余热供热成本如何确定计算

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火(热)电厂回收乏汽余热供热成本如何确定计算