沼气源双机联动热电联产工艺研究与工程应用

摘要

生物质能的开发利用对我国的能源开发和环境保护有着非常重要的意义。工业有机废水废液中含有丰富的生物质能，而且有稳定可靠的产量，适合规模化开发。乙醇生产企业在生产过程中需要消耗大量的电力和热量，同时，也会产生大量的酒糟废液。本文主要研究酒糟废液的综合开发利用技术，即酒糟废液先通过厌氧发酵生产沼气，再通过燃气轮机和背压式汽轮双机联动进行热电联产，为企业提供电力和热量。该工艺技术不仅解决了酒糟废液的污染问题，变废为宝，而且还根据乙醇生产企业的特点，开发出生物质燃气的高效利用技术。完成的主要工作及结论如下：
　　（1）开发了一种沼气源双机联动热电联产系统，即在沼气利用过程中，把燃气轮机和蒸汽轮机联合运行，有机地组成一个热电联产系统，同时进行发电和供热，从而实现沼气的规模化利用和梯级利用，具有较好的经济效益和环境效益；重点研究了热电联产系统的工艺原理及关键设备，开发出适合于乙醇生产企业的双机联动热电联产工艺和设备，对双机联动热电联产系统进行了能量平衡分析，研究了双机联动热电联产系统及其主要设备的能源利用效率。结果表明，燃气轮机能源利用率为34.75％，蒸汽轮机系统能源利用率52.53%。
　　（2）燃气轮机和背压式汽轮机双机联动热电联产系统有机融合了能源综合利用、能源梯级利用和分布式能源三种思想，采用“吃干榨净”的原则，建立了一套适合该系统的热经济评价体系，包括系统总能源利用效率、热电比、供电煤耗、供热煤耗、燃气轮机能源利用效率和蒸汽轮机能源利用效率等，体现了能源梯级利用的思想。
　　（3）对双机联动热电联产系统进行工程应用研究，根据建立的热经济评价体系，分析了双机联动热电联产系统实际运行的能源利用效果。结果表明，双机联动热电联产系统可在大型乙醇生产企业规模化应用，同时实现就近供热和供电，总能源利用效率可达87.28%，热电比达115%，供电标煤耗151.79 gce/ kW·h，供热煤耗39.08 kgce/GJ。
　　双机联动热电联产系统能源利用效率较高，节能效果显著，可实现沼气的规模化利用，解决沼气利用规模小、能源效率低的问题，是一种较好的分布式能源系统。因此，沼气源双机联动热电联产系统在大型乙醇生产企业有较好的应用前景，可实现废弃物酒精醪液的综合利用，以及能源的梯级利用，为企业就地供电和供热。

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1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 乙醇生产废液及沼气的综合利用现状

1.3 热电联产技术的发展现状

1.4分布式能源发展现况

1.5本文的主要研究内容

2 双机联动热电联产系统研究

2.1 双机联动热电联产系统开发

2.2双机联动热电联产系统分析

2.3本章小结

3、双机联动热电联产系统热经济评价指标体系

3.1热经济性指标体系建立

3.2分项热经济性指标

3.3 系统能量平衡指标

3.4 本章小结

4 双机联动热电联产系统工程案例

4.1双机联动热电联产系统关键设备情况

4.2沼气资源情况

4.3沼气源双机联动热电联产系统热经济指标计算

4.4本章小结

5、结论与展望

5.1本文结论

5.2后期展望

参考文献

致谢