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沼氣發(fā)電站主要由厭氧消化裝置、發(fā)電裝置和扶助加熱裝置組成，生物質(zhì)原料在厭氧消化池中發(fā)酵時(shí)，需要一個(gè)恒溫的環(huán)境，以保障沼氣的均勻、連續(xù)生產(chǎn)，在較佳消化溫度范圍內(nèi)，沼氣產(chǎn)量和產(chǎn)氣率達(dá)到較大。

因此，厭氧消化池的溫度平衡對(duì)電廠的運(yùn)行起著重要的作用，本文對(duì)沼氣發(fā)電廠厭氧罐的熱平衡進(jìn)行了計(jì)算，并對(duì)熱平衡的調(diào)整方法進(jìn)行了分析。

從水箱到周圍空氣的對(duì)流換熱將損失部分熱量，為了保持發(fā)酵溫度穩(wěn)定，需要對(duì)厭氧消化池進(jìn)行加熱。為了簡(jiǎn)化罐內(nèi)物料對(duì)空氣的散熱計(jì)算，假設(shè)罐內(nèi)物料攪拌，每次進(jìn)料及時(shí)與物料混合，罐內(nèi)物料溫度分布均勻。

由于儲(chǔ)罐的直徑比壁厚大得多，可以將其簡(jiǎn)化為沒(méi)有限度長(zhǎng)的平壁，平壁兩側(cè)分別攪拌原料和流動(dòng)空氣，從內(nèi)到外的熱傳遞是原材料與罐內(nèi)壁之間的對(duì)流換熱，罐內(nèi)的熱傳導(dǎo)與保溫材料之間的對(duì)流換熱，以及保溫材料外壁與空氣之間的對(duì)流換熱。

厭氧罐周圍環(huán)境空氣的計(jì)算溫度和風(fēng)速取自采暖、通風(fēng)和空調(diào)的室外氣象參數(shù)，其他物理參數(shù)取自NIST數(shù)據(jù)庫(kù)，罐內(nèi)原料的物理性質(zhì)隨鴨糞含量和消化工序的不同而變化，便于用水計(jì)算，攪拌速度為0.1m/s，而不是物理參數(shù)。

來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)廢熱交換器的高溫?zé)崴ㄟ^(guò)加熱帶將熱量釋放到油箱中的原材料。原材料與罐內(nèi)壁之間的傳熱繼續(xù)被視為大平板的對(duì)流傳熱，計(jì)算公式與散熱方程相同。熱水側(cè)的換熱被認(rèn)為是管內(nèi)的強(qiáng)制對(duì)流換熱。

通過(guò)對(duì)一年中不同季節(jié)的計(jì)算，發(fā)現(xiàn)由于夏季環(huán)境溫度較高，熱水沒(méi)有對(duì)水箱進(jìn)行加熱，即qh=0，所獲得的熱量全由蒸汽加熱供給。

由此可見(jiàn)，在冬季和夏季，沼氣發(fā)電廠厭氧罐的熱平衡溫度在30~35℃之間，處于厭氧消化的較佳消化溫度范圍，在典型的季節(jié)和冬季，輸入能量為鴨糞，所產(chǎn)生的沼氣全用于系統(tǒng)的沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)，并終端輸出電能。過(guò)渡季節(jié)厭氧消化溫度接近40，由于加熱量力恒定，散熱量小，但不會(huì)對(duì)厭氧消化產(chǎn)生太多不利影響。此外，整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行模式保持不變，從工程角度和運(yùn)行控制角度來(lái)看，這是一種適合的運(yùn)行策略。

沼氣發(fā)電廠厭氧罐的熱平衡決定了沼氣生產(chǎn)的速度和產(chǎn)量。厭氧系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率在沼氣發(fā)電中起著重要作用，通過(guò)建立厭氧消化池加熱系統(tǒng)的傳熱模型，計(jì)算了厭氧消化池加熱系統(tǒng)在一個(gè)進(jìn)料周期內(nèi)的熱增益和散熱量，并對(duì)系統(tǒng)的終端結(jié)果進(jìn)行了判斷，無(wú)論穩(wěn)定溫度是否在較佳消化溫度范圍內(nèi)，均能為厭氧罐加熱系統(tǒng)提供調(diào)整措施，為沼氣發(fā)電站的預(yù)設(shè)計(jì)計(jì)算提供可行的方法。

關(guān)鍵詞：雙膜氣柜