户用太阳能沼气池的研究与设计.pdf

第 33 卷 第 8 期 可再生能源 Vol.33 No.8 2015 年 8 月 Renewable Energy Resources Aug. 2015 户用太阳能沼气池的研究与设计 李俊瑞 ， 李凌琨 ， 陈传玮 （天津理工大学 热能工程系， 天津 300384 ） 摘 要： 针对北方地区户用沼气池冬季无法正常产气的问题， 文章对比分析了各种形式的沼气池保温加热方 式，明确了太阳能沼气池的优势；本着高效、经济、实用的原则，对户用太阳能沼气池热力系统进行了研究与设 计：采用蛇形管加热器底部加热方式；运用TRNSYS ，CFD 软件对系统模块进行验算，确定了太阳能集热器最佳 进出口水温度分别为25 ℃和45 ℃ ；优化设计了循环水箱和蓄热水箱结构尺寸；研发了水循环加压装置，形成无 动力热水循环；加装自控元件后，可实现系统自动化运行。 经测算，该系统总计投资约 9 000 元，回收年限为 2.8 a ，具有很好的经济性、实用性和社会效益，可作为太阳能沼气池推广应用的参考依据。 关键词： 沼气池； 太阳能利用； 热力系统； 研究与设计 中图分类号： ； ； 文献标志码： 文章编号： （ ） TK6 TK51 S216.4 B 1671-5292 2015 08-1219-06 DOI:10.13941/ki.21-1469/tk.2015.08.017 0 引言 善农村能源结构、减少环境污染、提高农民生活质 随着政府大力改善民生，推进农村能源结 量都具有现实和重要的意义。 构调整，我国农村地区户用沼气池数量连年增 1 方案选择 ， [1] [2] 加 。 沼气作为一种新能源，无污染，热值高，具 温度是沼气池发酵的一个重要条件， 它直接 ， [3] [4] 有很好的利用价值以及应用前景 。 我国北方地 影响沼气发酵微生物的活性，是沼气生产的关键。 区冬季寒冷， 通常采用电加热或其它方式来改善 农村户用沼气池都是在常温下发酵（10~26 ℃ ）[6] ， 冬季沼气池的工作环境，但是这些方式能耗大，成 发酵温度随季节变化，夏季温度高，产气好，冬季 本高，实际效果不明显。针对北方地区户用沼气池 温度低，产气少，甚至不能正常生产。 对于北方地 冬季无法正常产气的问题， 崔俊奎研究利用太阳 区，冬季平均气温在0 ℃ 以下，必须采取保温加热 能加热沼气池的方式， 使沼气系统一年四季都可 措施，以保证沼气池正常产气。 [5] 以产气，沼气产量得到了提高 。 本文从我国农村 目前，保证沼气池冬季正常产气的措施主要有 家庭的实际情况出发， 研究设计性能优良、 投资 实施保温、余热利用以及能源消耗产热 个方面，保