进料对沼气发酵温度场和产气的影响分析

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1、中国沼气ChinaBiogas2015，33(1)3进料对沼气发酵温度场和产气的影响分析罗涛，梅自力，龙涛(农业部沼气科学研究所，成都610041)摘要:稳定的发酵温度是沼气工程高效运行的关键，然而进料过程将打破发酵罐内热平衡，影响发酵产气效率。3－1－1－1文章以30m发酵罐为研究对象，研究3种进料流速(0．1m·s，0．2m·s和0．4m·s)对发酵系统热量损失－1和罐内发酵液温度场分布的影响规律，并选择最佳流速进行工程试验，结果表明:0．1m·s的系统整体热散失最－1小、发酵罐内温度梯度最小，最有利

2、于沼气发酵;工程试验表明0．1m·s能有效提升日产气量，但进料温差过大，也不利于提升产气效率。建议进料前对原料进行增温预处理，并采用低负荷进料工艺。关键词:热损失;负荷;工程试验;计算流体力学(CFD)中图分类号:S216．4文献标志码:A文章编号:1000－1166(2015)01－0003－04EffectofFeedingonTemperatureContourandBiogasProduction/LUOTao，MEIZi-li，LONGTao/(BiogasInstituteofMinistry

3、ofAgriculture，Chengdu610041，China)Abstract:Astablefermentationtemperatureisthekeyforthehighefficiencyoperationofbiogasproject．However，thefeedingprocesswillmakethedigesterlosetheheatbalance，andreducegasproductionyield．Inthispaper，theheatloss－1－1－1andtemper

4、aturedistributionsaffectedbydifferentfeedingflowvelocity(0．1m·s，0．2m·s，0．4m·s)werein-3vestigatedadoptinga30manaerobicdigester．Thebestfeedingflowvelocitywasselectedforthefurtherengineeringexper-－1iment．Theresultsshowedthatfeedingvelocityof0．1m·sobtainedthe

5、smallestheatlossandtemperaturegradient，whichcouldeffectivelyimprovethedailygasproduction．Butthelargetemperaturedifferencebetweenthefeedinganddi-gesterliquidshouldbeavoid．Itwassuggestedthattherawmaterialcouldbepreheatedbeforefeedingtothedigester．Keywords:h

6、eatloss;loading;engineeringtest;CFD［10］在厌氧生态系统中，产甲烷菌对温度改变速率Guo等研究发现，环境温度为20℃时，加热物料比较敏感，温度小幅度变化，将对产甲烷菌造成较大到中温状态，需要的能耗投入占总能耗的21%以的影响，一般认为，发酵液温度突然变化超过3℃，上，但进料过程对发酵罐内部的温度场变和产气特产气会发生显著的变化。沼气工程进料过程，尤其性的研究报道较少。是间歇式进料工艺，给发酵系统带入大量冷源，造成分析新物料进入发酵罐对发酵液的热平衡影响发酵液传热不均，严

7、重影响沼气发酵效率，利用化石过程，寻找最优的进料工艺，减少进料对发酵罐的影能源进行升温不经济也不环保，相关学者对太阳能、响，有利于降低能耗投入，提高产气效率。本文以3沼液热量回收进行了积极探索，但是工程应用报道30m发酵罐为研究对象，分析其进料的热过程，并［1-2］不多。加之，我国沼气工程工业化装备水平相进行工程试验，研究其沼气产气特性，找出适宜的进当较低，一般未对发酵原料进行升温预处理，进料温料操作方式，以指导工程实践。度随季节变化波动较大。1材料与方法相关研究对不同物料高温预处理破坏物料分子结构的研究

8、较多，认为可增加料液的可溶性物质，提1．1系统构成［3－9］升VS产气率有27%以上。但忽略了加温过程发酵罐的热平衡分析是一个相当复杂的过程，［11］同时也提升物料的整体温度，保证了发酵罐内部的Hashimoto研究认为发酵系统热损失主要为发酵物料温度的稳定性。环境温度越低，能耗投入越大，罐壁和进出料热散失，约占总热散失的98%以上，收稿日期:2014-10-17项目来源:公益性行业(农业)科研专项(201403019);四川