生物质气化燃气供暖实验与数值模拟研究及技术经济分析

摘要

随着我国经济的快速发展和农民生活水平的显著提高，农民对室内热环境的要求也越来越高。以化石能源为燃料进行供暖，不仅污染环境，还加剧了我国的能源危机，威胁国家的能源安全。利用生物质气化产生的燃气，能有效改善环境和缓解能源危机。并且我国的生物质能源总量非常丰富，分布也极其广泛，为生物质气化供暖提供了客观条件。所以基于生物质能源的农村供暖越来越受到人们的关注和重视，并被逐步进行推广。
　　本文以天津市小塔沽村为供暖对象进行研究，进行了供暖热负荷估算，并采用方案比较法，针对农村两种新能源燃气（生物质气化燃气和户用沼气）分散供暖的经济效益（投资、运行费用、投资回收期）、温室气体减排和污染气体减排进行了对比分析。研究结果表明户用沼气分散供暖初投资要高于生物质气化燃气分散供暖，前者约为后者的1.86倍；户用沼气运行费用也略微高于生物质气化燃气，而生物质气化燃气分散供暖的后期管理要优于户用沼气分散供暖。另外，户用沼气存在副产物经济效益，每年可高达29.9万元，而生物质气化燃气分散供暖的经济效益相对于户用沼气来说较低，可忽略不计。两种供暖方式温室气体减排和污染气体减排效益接近。就整体而言，生物质气化燃气分散供暖的经济性要优于户用沼气分散供暖的经济性。特别针对农村落后的管理水平，生物质气化燃气分散供暖的优点就更加突出。因此类似天津郊区这样的农村地区，供暖期需要大量燃气的农村建议采用生物质气化燃气分散供暖方式。
　　同时以小塔沽村为对象，采用技术经济分析方法，对生物质气化集中供暖和分户供暖两种方案进行对比分析，考察供暖设备、折旧年限、运行费用等因素对经济效益及投资回收期的影响，给出了天津市小塔沽村的供暖优化方案。
　　论文最后介绍农村居民对生物质气化分户供暖所采取的节能措施，通过实验研究，比较影响节能的主要因素。通过e-QUEST软件对该用户的热负荷及把门窗减小为原来一半时的热负荷（由于门窗较大，减小为原来的一半，不影响通风及人员通行）进行模拟，进一步验证了实验结论，即对于类似农村保温效果不好的房屋，提高其维护结构的保温效果，将能更有效地实现节能。
　　本文从经济适用性、环境效益角度为类似农村地区燃料、供暖方式选择提供参考。通过实验和模拟所得结论能为农村生物质气化分户供暖节能措施提供科学的技术参考，澄清以往人们对农村分户供暖节能措施的一些误解。

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第一章 绪论

1.1研究背景

1.2国内外研究现状

1.3研究意义与研究内容

1.4本章小结

第二章 生物质气化简述、供暖系统技术经济分析方法及农村生物质能利用政策研究

2.1生物质气化简述

2.2供暖系统技术经济分析方法

2.3农村生物质能利用政策研究

2.4本章小结

第三章 农村生物质气化燃气供暖技术经济性分析

3.1农村生物质气化燃气供暖技术经济性分析的必要性

3.2农村集中供暖和分户供暖简述

3.3供暖系统技术经济分析对象基本情况介绍

3.4天津宝坻区小塔沽村热负荷估算

3.5小塔沽村集中供暖和分户供暖技术分析

3.6小塔沽村集中供暖和分户供暖经济分析

3.7投资回收期

3.8本章小结

第四章 农村生物质气化燃气与户用沼气分散供暖经济环境效益分析

4.1沼气概述

4.2农村生物质燃气与户用沼气分散供暖经济环境效益分析的必要性

4.3家用燃煤采暖炉、生物质气化燃气和户用沼气分散供暖简述

4.4生物质气化燃气与户用沼气分散供暖经济与环境效益分析方法

4.5天津宝坻区小塔沽村热负荷估算

4.6家用燃煤采暖炉、生物质气化燃气和户用沼气分散供暖经济分析

4.7生物质气化燃气与户用沼气分散供暖环境效益分析

4.8对比与分析

4.9本章小结

第五章 农村生物质气化燃气分户供暖节能措施实验研究

5.1农村生物质气化燃气分户供暖节能措施实验研究的必要性

5.2实验条件

5.3实验内容

5.4分户供暖节能措施影响因素测试

5.5结果分析与讨论

5.6本章小结

第六章 基于e-QUEST软件对农村生物质气化燃气分户供暖进行模拟研究

6.1基于e-QUEST软件对农村生物质气化燃气分户供暖进行模拟研究的必要性

6.2e-QUEST软件简述

6.3e-QUEST软件对该用户进行模拟

6.4结果分析与讨论

6.5本章小结

第七章 结论与展望

7.1结论

7.2展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢