自然吸氣式內燃機驅動的冷熱電聯產系統(tǒng)研究.pdf

1、為利用太陽能和生物質能等可再生能源為用戶持續(xù)穩(wěn)定地提供冷、熱、電等能源，本文遵循“溫度對口、能量梯級利用”原則，構建了以自然吸氣式內燃機為核心的生物質能與太陽能互補冷熱電聯產系統(tǒng)，研究了系統(tǒng)中太陽能恒溫制氣子系統(tǒng)、內燃機發(fā)電子系統(tǒng)和溴化鋰吸收制冷子系統(tǒng)的性能，并分析了甲烷體積分數、環(huán)境溫度等參數對系統(tǒng)性能的影響。主要研究內容與結果如下：
　?。?）建立了太陽能恒溫制氣單元試驗臺，試驗研究了一年內太陽能恒溫制氣單元產氣性能，重點分析

2、了冬夏兩個季節(jié)的產氣性能，結果表明，該單元可全年穩(wěn)定生產沼氣，具有較好的抗環(huán)境干擾能力?；诖?，設計了106.7kW太陽能集熱器加熱的392.5m3恒溫厭氧發(fā)酵裝置，該裝置采用37℃中溫發(fā)酵，穩(wěn)定運行后平均日產沼氣453 m3，沼氣凈化提純后，可得到甲烷體積分數為96％以上的生物燃氣。
　?。?）對內燃機發(fā)電單元和雙效溴化鋰吸收制冷單元的主要過程分別建立了數學模型。使用AVL BOOST軟件對濰柴D226B燃氣內燃機建立了仿真模型

3、，額定工況下模擬結果與廠家提供的技術手冊數據最大誤差2.18%，驗證了模擬方法的正確性；額定工況下，內燃機發(fā)電功率為36.15kW，排煙溫度為659.65℃，排煙流量為192.09m3/h；缸套水的熱量通過水水換熱器來供暖，總供熱負荷為33.74kW；高溫排煙驅動后置溴化鋰吸收式制冷機，制冷量為27.48kW。使用ASPEN Plus軟件對雙效溴化鋰吸收制冷單元部分進行數值模擬和理論分析，與理論分析結果相比，吸收式制冷機的模擬結果的CO

4、P、制冷量、高壓發(fā)生器負荷最大誤差3.42%、3.67%和0.98%。
　?。?）在對子系統(tǒng)研究的基礎上，分析了甲烷體積分數、環(huán)境溫度等參數對整體系統(tǒng)性能的影響。甲烷體積分數對系統(tǒng)輸出功率影響很大，60%甲烷體積分數的6.3kW制冷量比100%時的27.48kW整整降低了77.1%；對內燃機有效功率輸出影響相對比較平穩(wěn)，甲烷體積分數每降低10%，有效輸出功率平均減少4.27kW。
　　（4）對系統(tǒng)作了熱力學和經濟性能評價。熱

5、力學評價主要是從能源利用率和沼氣節(jié)約率方面分析，通過計算得到三聯產系統(tǒng)的能源利用率為78.70%，沼氣節(jié)約率為33.94%。經濟性評價主要從技術經濟性和熱經濟性兩方面進行分析。技術經濟性分析使用的是靜態(tài)投資回收期法，通過計算得，系統(tǒng)的靜態(tài)投資回收期為6.5年。而對于熱經濟性分析主要是分析系統(tǒng)的節(jié)能和環(huán)境效益。
　　本文的創(chuàng)新點：
　　揭示了以自然吸氣式內燃機為核心的生物質能與太陽能互補冷熱電聯產系統(tǒng)的能量傳遞與轉換特性。生物