自然吸氣式內(nèi)燃機驅(qū)動的冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)研究.pdf

1、為利用太陽能和生物質(zhì)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(gòu)建了以自然吸氣式內(nèi)燃機為核心的生物質(zhì)能與太陽能互補冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，研究了系統(tǒng)中太陽能恒溫制氣子系統(tǒng)、內(nèi)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(shù)、環(huán)境溫度等參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響。主要研究內(nèi)容與結(jié)果如下：
　　（1）建立了太陽能恒溫制氣單元試驗臺，試驗研究了一年內(nèi)太陽能恒溫制氣單元產(chǎn)氣性能，重點分析

2、了冬夏兩個季節(jié)的產(chǎn)氣性能，結(jié)果表明，該單元可全年穩(wěn)定生產(chǎn)沼氣，具有較好的抗環(huán)境干擾能力。基于此，設(shè)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(chǎn)沼氣453 m3，沼氣凈化提純后，可得到甲烷體積分數(shù)為96％以上的生物燃氣。
　?。?）對內(nèi)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(shù)學模型。使用AVL BOOST軟件對濰柴D226B燃氣內(nèi)燃機建立了仿真模型

3、，額定工況下模擬結(jié)果與廠家提供的技術(shù)手冊數(shù)據(jù)最大誤差2.18%，驗證了模擬方法的正確性；額定工況下，內(nèi)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(qū)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(shù)值模擬和理論分析，與理論分析結(jié)果相比，吸收式制冷機的模擬結(jié)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(chǔ)上，分析了甲烷體積分數(shù)、環(huán)境溫度等參數(shù)對整體系統(tǒng)性能的影響。甲烷體積分數(shù)對系統(tǒng)輸出功率影響很大，60%甲烷體積分數(shù)的6.3kW制冷量比100%時的27.48kW整整降低了77.1%；對內(nèi)燃機有效功率輸出影響相對比較平穩(wěn)，甲烷體積分數(shù)每降低10%，有效輸出功率平均減少4.27kW。
　?。?）對系統(tǒng)作了熱力學和經(jīng)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(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的能源利用率為78.70%，沼氣節(jié)約率為33.94%。經(jīng)濟性評價主要從技術(shù)經(jīng)濟性和熱經(jīng)濟性兩方面進行分析。技術(shù)經(jīng)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(jīng)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(nèi)燃機為核心的生物質(zhì)能與太陽能互補冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的能量傳遞與轉(zhuǎn)換特性。生物