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为找出寒冷季节大中型沼气工程发酵温度低的原因,本文通过对花庄沼气热电联产系统现状的稳定性研究,发现排出沼液所导致的热损是影响系统稳定性的主要因素,根据“温度对口、能量梯级利用”的原则,构建沼气热电联产耦合吸收式热泵系统,利用热泵提供大量品位较低的热能预热进料,实现系统的补能以减少进出料对系统稳定性的影响,并对比分析系统优化前后稳定性,进料的补能可以弥补出料热损的影响就能够解决大中型沼气工程稳定性问题,出料热损是影响大中型沼气工程稳定性最重要的因素,故可为今后沼气工程的设计优化提供依据,本文主要的研究内容与结果如下:(1)本文以花庄荷斯坦奶牛繁育示范中心的沼气热电联产系统为研究对象,通过对系统运行9年以来的数据进行分析,可得出系统主要热损来源于发酵塔、储气塔和出料,在寒冷季节发酵塔热损占总热损的13.0%~19.2%,储气塔热损4.1%~9.9%,而出料热损70.9%~82.9%,通过重点分析2015年11月至2016年1月的数据,可得寒冷季节发酵塔平均温度23.6℃,2#发酵塔的平均产气量226m3/d,由于发酵塔保温措施较好自身热损不大,说明出料所导致的热损对系统的稳定性影响最大,也是导致花庄沼气热电联产系统运行现状均不能达到设计要求的主要原因。(2)针对花庄沼气热电联产系统出料所导致的稳定性问题进行优化改造,通过对酸化池进行保温处理,并构建沼气热电联产耦合吸收式热泵系统,利用吸收式热泵系统提供的33.7℃循环水在酸化池内对进料预热,既实现对系统的补能又实现能量的综合梯级利用,对比系统优化前后稳定性可得,优化后发酵温度基本可实现寒冷季节35℃中温发酵的要求,且单个塔的产气量在523.6m3/d左右,通过实现对进料的预热补能,有效解决出料热损大对发酵系统稳定性的影响。(3)花庄沼气热电联产系统发电效率30%左右,热电联产效率仅为50.3%~67.4%,通过构建沼气热电联产耦合吸收式热泵系统,保证系统稳定运行的同时,由于存在热泵的补能现象,热电联产效率可达91.8%,吸收式热泵系统利用内燃机的627℃的烟气作为驱动热源,制热性能系数2.12,可向系统提供7111.82MJ/d的热量,满足每个发酵塔35℃时4743.31MJ/d的需热量,远超优化前2508.92MJ/d,优化后系统可实现稳定运行,同时也有效地保证其经济性,其中沼液沼渣还田收益21.9万元,电力上网收益28.47万元,节约煤炭费用3.8万元,减少排污费36.12万元,沼气热电联产系统的推广应用奠定物质基础。本课题创新点:针对花庄沼气热电联产系统工艺流程及结构存在的问题,定量分析系统热损及其原因,通过构建沼气热电联产耦合吸收式热泵系统,对比分析系统优化前后热稳定性,并进行相关热性能与经济性分析,对今后沼气工程优化改造具有一定的参考价值。