沼气池热传递过程研究进展

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1、2015年1月农机化研究第1期沼气池热传递过程研究进展1，21123罗涛，梅自力，施国中，龙恩深，戴本林(1．农业部沼气科学研究所，成都610065;2．四川大学建筑与环境学院，成都610041;3．江苏省生物质能与酶技术重点实验室，江苏淮安223300)摘要:温度是沼气工程高效运行的关键，沼气发酵不仅要维持适宜的温度，还须保证温度的稳定性。为此，对沼气池热传递过程的相关研究进行分析介绍，主要包括沼气池发酵液温度的影响因素、发酵系统热流损失、增温方式和热传递模型研究，并指出增温方式的选择应建立在正确的热过程分析基础上，建议进一步改进优化热传递模型，更好地指导沼气工程实施。关键词:温度;热环境;

2、增温方式;热损失;数值分析;沼气池中图分类号:S216．4文献标识码:A文章编号:1003－188X(2015)01－0246－04DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2015.01.0573验装置—发酵容积为0．75m的反应器，在实验室进0引言行探索性试验，研究环境温度、发酵料液温度、保温层沼气池的运行效率直接关系到工程的运行收益，厚度、保温材料种类和加热方式对增温保温性能的影而温度是沼气发酵的关键性因素。发酵温度降低，厌响。结论认为影响顺序为:环境温度、发酵料液温度、氧微生物酶活性也随之降低，微生物的生长和代谢也保温层厚度、保温材料种类和加热方式。采用中温发降低，从而造成沼气

3、工程的综合效益降低。Guo等在酵工艺、罐内底部加热方式、发酵罐保温层厚度实验室利用10L全混合反应器(CSTＲ)对猪粪在20、200mm，以及保温材料为聚氨酯发泡层的工程参数配28、38℃条件产气性能进行研究，建立热适用性经济置是推广应用的较佳方案。该研究为沼气池的热环模型，认为发酵液温度大于26℃才可获得最佳的能源境影响因素指明了方向，但是缺乏热工基础理论分析［1］［3］效益。与此同时，在厌氧生态系统中，产甲烷菌对作为支撑。Paquin和Liang通过对沼气池空间与加温度改变速率比较敏感，温度小幅度变化，可对产甲热潜力研究，分析提升发酵温度节省反应器空间和提烷细菌造成较大的影响;一般认为，发

4、酵液温度突然高产气效率的影响，认为即使在热带地区沼气池环境［2］变化超过3℃，产气会发生显著的变化。温度也是沼气供热量需要的最关键因素，增加增温保因此，如何保持发酵液温度在适宜温度和稳定温措施仍然能够为沼气工程带来显著的投入回报［4］性，是沼气工程研究的重点。要解决这一问题需对沼比。气池热环境影响因素、热流损失状况、增温方式和热相关学者对沼气池系统的热流损失分析表明，主过程进行综合分析考虑，本文通过对相关研究进展进要损失为发酵剩余物排出时带走的热量。邢慧娟等行综述分析，以期为沼气池的热传递过程研究和工程根据哈尔滨的逐时气象参数分析了一个大中型沼气的热工优化提出参考。工程的热工行为，确定中温发酵

5、所需的动态耗热量，表明:中温发酵用于加热进料的热量占沼气工程耗热1沼气池热环境影响因素及热损失［5］3的90%以上。El－Mashad等以10m沼气池为研究影响发酵温度的因素较多，熊昌国等采用自制试对象，采用热泵回收发酵剩余液的热量，加热进料物料，与利用太阳能共同作用确保发酵液温度维持在收稿日期:2014－02－1450℃［6］。李金平等为了提高太阳能恒温沼气系统的基金项目:国家国际科技合作专项(2011DFA62850);四川省科技计划能源利用率，回流利用发酵液的热量，30℃发酵条件项目(2013GZ0107);江苏省生物质能与酶技术重点实验室开放课题(JSBEET1307)下，每天回热工作

6、41min，可把进料系统中的水由5℃作者简介:罗涛(1986－)，男，四川乐山人，博士研究生，(E－mail)提升至17．5℃，节约太阳能集热器面积24．8m2，降低327062574@qq．com。［7］能耗到原系统总能耗的67．7%。同样，Yiannopou-通讯作者:施国中(1962－)，男，江苏宜兴人，研究员，(E－mail)brtc666@163．com。los等也认为发酵热的热量回收对沼气池的热平衡有·246·2015年1月农机化研究第1期［8］重要作用。研究表明，用于发酵物料原料升温的能55℃后恒温运行，每日温度波动范围在±0．5℃以内，［17］耗投入占沼气工程总耗投入的比例最大

7、，优化发酵工实现了发酵物料的均匀传热。艺、回收剩余液能源，是沼气工程能源有效利用的一因此，增温方式的选择，应该根据沼气工程的发个重要途径。酵工艺，分析热传递过程，掌握热量分布规律后综合分析，同时还应考虑不同地区的资源禀赋情况。如:2沼气工程的增温方式裴晓梅等针对太阳能地源热泵沼气池最优太阳能集提高发酵液温度最直接的方法就是通过外加热源热面积的研究，从经济和能源环保两方面进行分析，3进行增温，以弥补