生物质加热系统在生态校园沼气工程中的应用研究

沼气增温技术作为沼气科学领域的一个研究热点,也是一直以来未能有效解决的一个难点。沼气科技工作者在利用太阳能、煤炭等热源在沼气池加热增温方面做了大量的研究试验工作,并且取得了明显的增温效果,但因这些方法在经济效益、环境效益、社会效益等方面都难以让人们接受,由此,研究者逐渐把目光投向了价格低廉、可再生的生物质能源,生物质加热增温技术必将成为沼气工程领域的一个研究重点。 生态校园沼气工程是沼气技术在农村中小学中的应用新模式,由于起步晚,在实践中有一些工程技术还存在缺陷,相关理论还不成熟。其中,冬季增温问题是该系统的难点。针对这些问题,本文以农村中学生态校园为研究对象,重点设计了生物质加热增温系统,首先对沼气工程增温系统进行整体设计,然后分别沼气系统及生物质炉加热系统进行设计,预计沼气池料液温度可达到的理论值,在理论上保障系统的可行性,并为实验检验提供参照对比;然后采用先进的温度测量仪在洛川县旧县镇中学进行为期30天的生物质加热增温试验,并对试验结果进行分析,在实践中检验系统的增温效果;最后从经济学、环境学、社会学等角度对生物质加热增温技术进行评价,为农村生态校园的示范和推广提供科学依据。 研究工作和结论如下: (1)针对农村中小学传统沼气系统存在的问题,设计出适合北方农村中小学校的生物质加热增温系统。其中,着重设计了沼气工程发酵系统和生物质加热增温系统,选择了生物质加热设备、换热器等,确定了换热面积、加热管道布局及连接方式,并且设计了增温系统的辅助保温系统。 (2)选择陕西省洛川县旧县镇中学生态校园示范点作为研究对象,对生物质加热系统的增温效果进行了试验。试验过程中,采用温度自动记录仪,测试了集热器和沼气系统内外6个点的温度数据,绘制了相关温度变化曲线,该曲线表明生物质加热系统在冬半年能够完成其供热任务,系统设计合理。 (3)利用经济学、社会学、环境学等方法对生物质加热增温系统评价分析,并与热水锅炉增温系统比较,结果表明生物质加热增温系统具有良好的经济效益、环境效益及社会效益。