蔬菜类沼气厌氧发酵工艺条件及经济分析研究模板.docx
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1、蔬菜类沼气厌氧发酵工艺条件及经济分析研究摘 要伴随能源担心和环境污染问题日益突出,本世纪全球直接面临着能源资源匮乏造成全球能源危机和一次能源消耗增加带来日益严重环境危机。中国正处于经济高速发展时期,能源消费增加速度靠近甚至超出了国民经济发展速度,部分能源紧缺趋势必将伴随中国经济快速增加日益加剧。同时,伴随全球气候变暖和大气环境质量急剧恶化,中国环境污染问题也日益凸显。这些全部必将制约中国未来能源、经济、社会发展。所以,怎样寻求未来能源发展契机,缓解能源供需矛盾和有效控制环境污染是中国乃至全世界全部在面临两大难题。沼气是一个可再生无污染优质燃料,替换秸秆和煤,不仅能够降低一次能源消耗,还有利于降
2、低CO2、SO2等有害气体排放。沼气技术用于处理畜禽粪便、工业有机废水、生活污水、城市有机垃圾等生物质废弃物能够得到最完全最根本利用,是中国现在大力发展四大关键可再生能源项目之一。所以,合理利用生物质资源,发展沼气产业是缓解中国能源供需缺口、降低环境污染有效路径,也是中国实现可连续发展关键内容之一,含相关键现实意义。本文采取试验和理论分析相结合方法,研究了可供农作物黄瓜藤发酵制备沼气工艺参数确定和破碎能耗经济性计算有效方法。本文关键研究结果及结论以下:(1) 介绍了农作物关键破碎方法,对不一样厂家生产农作物秸杆破碎能耗进行了分析,在相同破碎出 力条件下,破碎粒度越小,能耗越高。工程实际中可依据
3、不一样粒径需求,尽可能降低破碎能耗。(2) 以常见农作物黄瓜藤叶为原料,经过中温条件,连续投料方法,研究了不一样原因对黄瓜藤叶产气特征影响。其中包含黄瓜藤青枯比和活性污泥投配率等原因,试验结果显示,黄瓜藤新鲜度能有效影响厌氧发酵产气总量和产甲烷气体量,同时也影响产气速率。(3) 经过添加不一样投配率活性污泥在中温条件下进行厌氧消化反应研究,投加污泥方法是天天投加,经过分析反应过程中产气总量、产甲烷气体量、pH等指标对投配率为5%,7%和10%影响,用来探究厌氧发酵产气特征和稳定性能。关键词:厌氧发酵 沼气制取 能耗分析 Vegetables biogas anaerobic fermentat
4、ion process conditions and economic analysisABSTRACT With the increasingly prominent problems of energy shortages and environmental pollution, the whole world in this century has immediately experienced global energy crises cause by insufficient energy resources and an increasingly serious environme
5、ntal crisis brought about by the growth of energy consumption. Our country is in the period of rapid economic development. Chinese growth rate of energy consumption is close to even higher than the speed of development in national economy. The trend of shortages in some types of energy will become i
6、ncreasingly serious with the fast increase in Chinese economy. Meanwhile, with global warming and sharply deteriorated quality of atmospheric environment, Chinese problems on environmental pollution are increasingly prominent. All these problems will undoubtedly restrict Chinese future developments
7、on energy, economy and society. Therefore, China and even the world are faced with two big problems which are how to find the opportunities to develop future energy, and the relief for the contradiction between supply and demand of energy and effective control of the environment pollution. Biogas wh
8、ich can take the place of straw and coal is a type of renewable pollution-free premium fuel. It can not only reduce the consumption of primary energy, but also contribute to decrease the emissions of harmful gas such as CO2, SO2 and so on. Biogas technology is used to deal with and make full use of
9、biomass waste such as livestock and poultry waste, industrial organic wastewater, sewage, urban organic waste and so forth. It is at present one of the four key programs in China greatly developed in renewable energy. Hence, reasonable use of biomass resources and the development on biogas industry
10、which are of great practical significance are effective ways to ease the shortage between energy supply and its demand and to reduce the pollution to the environment, and are also improtant contents of achieving sustainable development in our country. This article adopts the method of combining expe
11、riment and theory, research for crop straw preparation of biogas fermentation biogas projects for process selection, process parameters and effective method of efficiency calculation. In this paper, the main research results and conclusions are as follows:(1) introduces the main way broken crops, fo
12、r different manufacturers crop straw breaking energy were analyzed under the same conditions crushing output, crushing smaller the particle size, the higher the energy consumption. Engineering practice according to the needs of different size, to minimize energy consumption broken.(2) in common crop
13、s - cucumber vine leaves as raw materials, through the temperature conditions, continuous feeding of the way, the effects of different factors on cucumber vine leaves gas properties. Including cucumber vines of Ralstonia ratio and activated sludge dosing rate and other factors, the experimental resu
14、lts show that the freshness of cucumber vines can effectively influence the total gas production and the amount of methane gas produced by anaerobic fermentation, but also affect gas production rate.(3) By adding active sludge different dosing rates in the temperature anaerobic digestion reaction co
15、nditions studied dosing sludge way daily dosing, the total gas production by analyzing the reaction process, the amount of methane gas, pH, etc. indicators of dosing rate of 5%, 7% and 10% of the impact, to explore the anaerobic fermentation gas properties and stability. KEW WORDS: Anaerobic ferment
16、ation Biogas Preparation Analysis of Energy Consumption第一章 绪论1.1 课题背景1.1.1 中国一次能源消费情况 中国能源情况和政策()一书指出,中国化石燃料人均拥有量较低,煤炭、石油和天然气人均占有量分别为世界平均水平67%、5.4%和7.5%。伴随中国经济快速发展,中国一次能源消费量逐年增加。依据国家统计局统计公报相关数据,经过分析,可得出中国能源消费总量改变情况,图1.1所表示1。从图1.1能够看出,中国能源总产量为31.8亿吨标准煤,同比增加7.1%。煤炭是中国关键一次能源,占能源总量70%以上,石油、天然气、水电、核电、风电等
17、不一样种类一次能源在中国一次能源结构中百分比图1.2中所表示。为了改善中国一次能源结构,实现经济和能源可连续健康发展,中国十分重视新能源和可再生能源发展,在政策导向、经济赔偿和技术研发等方面加大了新能源和可再生能源支持和投资力度。,全国人大颁布了中国可再生能源法,国家发改委公布了可再生能源中长久发展总体计划。在可再生能源中长久发展总体计划中,计划指出到可再生能源在中国一次能源消费中所占百分比将达成15%。 图1.1 能源生产总量(万吨标准煤) 图1.2 各能源占能源生产总量比重(%)1.1.2 中国外新能源和可再生能源发展情况化石燃料大规模应用推进了第一次工业化革命,促进了人类经济规模快速增加
18、和生活水平大幅度提升。在过去100多年里,大规模利用化石燃料过程中,化石燃料能源化利用排放温室气体(CO2)、酸性气体(硫化气体)和粉尘,造成全球性环境污染和生态破坏。同时,化石燃料资源量也在快速地降低。为了实现经济、能源和环境友好发展,在20世纪出现能源危机以来,各国逐步认识到改变能源消费结构关键性,加大了新能源和可再生能源研发力度,投入了大量人力和物力,使新能源和可再生能源在全球一次能源消费结构中所占百分比逐年上升。世界一次能源消费结构估计结果和中国一次能源消费结构估计结果,图1.3。 图1.3 世界及中国一次能源消费结构估计图从图1.3能够看出,不管是在亚洲,还是在全球,可再生能源在一次
19、能源消费结构中所占百分比全部逐年增加。因为各国全部十分重视可再生能源健康发展,可再生能源实际增加速度,超出图1.3中所估计结果。在世界范围内,各国全部十分重视新能源和可再生能源发展和利用,认为占领新能源和可再生能源技术制高点,是本国经济和环境可连续发展关键确保。 年 1 月 26 日,国际上成立了 The International Renewable Energy Agency(IRENA)2,意在促进新能源和可再生能源研发和推广应用。该组织签字国家达成75个,包含非洲部分经济落后国家。即使美国、中国、俄罗斯、印度、日本、中国等国家均未参与该组织,但这些国家也全部十分重视新能源和可再生能源在
20、本国能源消费中所占百分比。,美国政府提出到,新能源和可再生能源发电量占总发电量百分比为10%;到2025年,新能源和可再生能源发电量占总发电量百分比为25%;到2050年,温室气体排放量,在温室气体排放量基础上降低80%3。欧共体计划4: 可再生能源占能源消耗20%,可再生能源发电量占总发电量30%。德国计划5:到,可再生能源在一次能源消费中百分比将达成18%,其中可再生能源发电量占总发电量百分比为30%,可再生能源供热量占总供热量14%。英国、法国、丹麦、荷兰、日本、加拿大、俄罗斯、巴西、印度等国家也全部提出了对应发展新能源和可再生能源计划,以促进本国可再生能源快速发展和推广应用。多年来,中
21、国新能源和可再生能源发展速度处于世界领先水平,在太阳能热利用和光伏发电方面6,太阳能热利用处于世界领先水平;太阳能光伏发电装机容量到底己达成600MW,位居世界第一。到,中国太阳能光伏发电总装机容量将达成0MW。在风能方面,到底,中国风力发电总装机容量己超出63000MW,居世界第一。在中国可再生能源法中要求了生物质能资源范围,中国生物质能资源包含:自然界植物、粪便和城镇有机物。上述生物质转化能量称为生物质能。常见生物质能源化和资源化包含生物质能源化利用和资源化利用这两大类。生物质能源化利用和资源化利用目标是不相同,但有一个共同目标,就是提升生物质利用价值和利用率,降低化石燃料用量,改善能源结
22、构,实现能源和环境可连续发展。常见生物质能源化和资源化利用方法图1.4所表示。图1.4 生物质能源化和资源化利用方法 依据中国可再生能源中长久发展计划7,到,中国在生物质能利用领域目标为:生物质发电总装机容量达成30000MW,生物质固体成型燃料年利用量达成5000万吨,沼气年利用量达成440亿立方米,生物质乙醇年利用量达成1000万吨,生物柴油年利用量达成200万吨。如前所述,底,中国在太阳能和风能两个领域装机容量已居于世界第一。中国在生物质能利用领域发展并没有像预期那样顺利。为了加紧中国生物质能开发和利用,国家在生物质发电方面给了关键扶植,生物质发电标杆电价统一要求为0.75元/千瓦时,以
23、促进生物质发电技术推广应用。1.2 农作物能源化利用和资源化利用特点1.2.1 农作物能源化利用农作物能源化和资源化利用目标是不一样,农作物能源化利用目标是经过化学、物理或生物方法,将农作物所含生物质能进行能源化利用,包含发电、供热和热电联产。图1.4所表示,常见农作物能源化技术分高温转化、物理化学转化和生物化学转化等三种。其中,高温转化包含:碳化、热解、气化,将产生固体燃料、液体燃料和气体燃料进行燃烧,实现能源化利用;物理化学转化关键指先将农作物压缩成型固体燃料,然后再进行燃烧进行能源化利用或将其制成液体燃料;生物化学转化包含:发酵制备成乙醇、厌氧制备沼气或好氧堆肥,乙醇和沼气作为燃料进行燃
24、烧,实现能源化利用,好氧堆肥产生热量进行供热8。 现就农作物能源化利用技术进行简明介绍:(1) 直接燃烧技术 农作物经过燃烧方法进行能源化利用,是农作物能源化利用关键方法之一。从农作物作为炊事薪柴,到农作物釆用大容量锅炉进行燃烧,实现发电、供热和热电联产。农作物能源化利用能够降低化石燃料应用,降低污染排放。在农作物生长过程中,农作物光合作用是吸收C02,释放出02;而在农作物能源化利用过程中,假如采取燃烧方法实现农作物能源化利用,则燃烧过程消耗02,产生C02,从而实现农作物替换化石燃料,降低C02排放。 二十一世纪初,中国外全部把农作物采取大容量锅炉进行燃烧发电、供热和热电联产,作为农作物能
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