沼氣工程熱量衡算new

1、青島新源環(huán)境技術(shù)工程有限公司沼氣工程熱量衡算1青島新源環(huán)境技術(shù)工程有限公司目錄一.沼氣工程需熱量計(jì)算 .31.罐體總熱損值 .32.物料加熱所需熱量 .43.厭氧罐所需熱量 .4二.產(chǎn)值和能耗拐點(diǎn)的計(jì)算 .51.拐點(diǎn)定義 .52.沼氣工程產(chǎn)值 .53.燃煤鍋爐拐點(diǎn) .64.沼氣鍋爐拐點(diǎn) .75.沼氣發(fā)電機(jī)的余熱滿足率和經(jīng)濟(jì)效率 .86.經(jīng)濟(jì)性對比分析 .9三.解決夏季燃煤問題 .101.余熱鍋爐 .102.太陽能加熱 .102青島新源環(huán)境技術(shù)工程有限公司一.沼氣工程需熱量計(jì)算1. 罐體總熱損值根據(jù)我國的年平均溫度，將沼氣工程按照東北（0）、北方（ 10）、南方（ 15）三個(gè)地區(qū)考慮。（ 1）厭

2、氧罐罐體的理論熱損失值 Q1見表 1：厭氧罐東北 （0）北方 （10）南方 （15）每年每年燃每年每年燃每年每年燃容積每天耗每天耗每天耗耗煤煤費(fèi)耗煤煤費(fèi)耗煤煤費(fèi)（m3）煤（ kg ）煤（ kg）煤（ kg）量（ t ） （萬）量（ t ） （萬）量（t ） （萬）30031.211.41.3722.38.10.9817.86.50.7850045.316.51.9832.311.81.4125.99.51.1380062.222.72.7244.416.21.9435.513.01.55100071.726.23.1451.218.72.244115.01.80120081.829.93.58

3、58.421.32.5646.717.02.05150089.232.63.9163.723.32.795118.62.232000114.341.75.0181.629.83.5765.323.82.86注：散煤的熱值 6000kcal/kg，按鍋爐實(shí)際熱效率53%計(jì)算，得到煤的熱值為 6000*4.178*0.53=13280 kJ/kg；散煤價(jià)格 1200 元 / 噸。（ 2）由于實(shí)際安裝過程對保溫性能有影響，實(shí)際熱損失考慮1.6 的誤差因子，則厭氧罐實(shí)際的熱損失值見表2：厭氧罐東北 （0）北方 （10）南方 （15）每年每年燃每年每年燃每年每年燃容積每天耗每天耗每天耗耗煤煤費(fèi)耗煤煤費(fèi)耗

4、煤煤費(fèi)（m3）煤（ kg ）煤（ kg）煤（ kg）量（ t ） （萬）量（ t ） （萬）量（t ） （萬）30049.918.22.1935.713.01.5628.510.41.2550072.526.53.1751.718.92.2641.415.11.8280099.536.34.3671.025.93.1156.820.72.491000114.741.95.0281.929.93.5965.623.92.871200130.947.85.7393.434.14.0974.727.33.271500142.752.16.25101.937.24.4681.629.83.572000

5、182.966.88.01130.647.75.72104.538.14.583青島新源環(huán)境技術(shù)工程有限公司2. 物料加熱所需熱量公式： Q=Cmt式中： C=4.2KJ/kg* ； m為需要加熱的物料量； t 為物料升高的溫度。進(jìn)料溫度東北按照平均 6 度計(jì)算，北方按照 10 度計(jì)算，南方按照 15 度計(jì)算，對不同地區(qū)，不同規(guī)模的沼氣工程，原料升溫至35，物料加熱所需熱量Q2列于表 3：每東北 （0）北方 （10）南方 （15）天厭氧罐進(jìn)容積每年每年燃每年每年燃每年每年燃料（m3）每天耗每天耗每天耗量耗煤煤費(fèi)耗煤煤費(fèi)耗煤煤費(fèi)煤（ kg）煤（ kg）煤（ kg）量（ t ） （萬）量（ t ）

6、 （萬）量（ t ） （萬）（ t）30015137.550.26.02118.643.35.1994.934.64.1650025229.383.710.04197.772.28.66158.157.76.9280040366.9133.916.07316.3115.413.85253.192.411.09100050458.6167.420.08395.3144.317.31316.3115.413.85120060550.3200.824.10474.4173.220.78379.5138.516.62150075687.9251.130.13593216.425.97474.4173.

7、220.782000100917.1334.740.17790.7288.634.63632.5230.927.73. 厭氧罐所需熱量厭氧罐所需熱量 QQ1+Q2+Q3-Q4Q1反應(yīng)罐總熱損失；Q2原料升溫所需熱量；Q3反應(yīng)罐內(nèi)水分蒸發(fā)帶走的熱量；Q4厭氧反應(yīng)放出的熱量。反應(yīng)罐內(nèi)水分蒸發(fā)帶走的熱量Q3和厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的熱量Q4，兩者都很小，并且相互抵消，可忽略不計(jì)。則厭氧罐所需的總熱量 Q見表 4：厭氧罐東北 （0）北方 （10）南方 （15）每年每年燃每年每年燃每年每年燃容積每天耗每天耗每天耗耗煤煤費(fèi)耗煤煤費(fèi)耗煤煤費(fèi)（m3）煤（ kg ）煤（ kg）煤（ kg）量（ t ） （萬）量（ t ）

8、 （萬）量（t ） （萬）300187.468.48.21154.356.36.75123.4455.414青島新源環(huán)境技術(shù)工程有限公司500301.8110.213.21249.491.110.92199.572.88.74800466.4170.220.43387.3141.316.96309.9113.113.581000573.3209.325.10477.2174.220.9381.9139.316.721200681.2248.629.83567.8207.324.87454.2165.819.891500830.6303.236.38694.9253.630.4355620324

9、.3520001100.0401.548.18921.3336.340.3573726932.28二. 產(chǎn)值和能耗拐點(diǎn)的計(jì)算1. 拐點(diǎn)定義產(chǎn)能：沼氣工程產(chǎn)生的沼氣產(chǎn)值。 （即收入）耗能：加熱原料所需的費(fèi)用。 （即支出）拐點(diǎn)：當(dāng)產(chǎn)能與耗能相等時(shí)，可以看做拐點(diǎn)，隨著沼氣工程規(guī)模的增大，“耗能 /產(chǎn)能”比（即支出 / 收入比）逐漸增小。說明：（1）拐點(diǎn)計(jì)算周期為1 年；（2）東北地區(qū)、北方地區(qū)、南方地區(qū)耗能差別較大，需分別計(jì)算；（3）調(diào)糞水溫度不同，耗煤量差別也較大；（4）耗能分燃煤鍋爐、燃?xì)忮仩t、發(fā)電余熱回收三種情況；3（5）1000m以上的沼氣工程，考慮發(fā)電余熱回收；（6）發(fā)酵溫度按 35計(jì)算，

10、產(chǎn)氣率按0.8 計(jì)算， CSTR工藝停留時(shí)間按 20天計(jì)算；2. 沼氣工程產(chǎn)值不同規(guī)模的沼氣工程，所產(chǎn)生沼氣產(chǎn)值列于表5：3一天產(chǎn)生的沼氣量一年產(chǎn)生的沼氣量一年所產(chǎn)沼氣燃燒可一年產(chǎn)生的沼氣產(chǎn)值厭氧罐容積 （ m）3）（ m3 ）提供的熱量（ KJ）（萬元）（ m30024087600110113200013.1500400146000183522000021.9800640233600293635200035.01000800292000367044000043.81200960350400440452800052.615001200438000550566000065.75青島新源環(huán)境技術(shù)工

11、程有限公司20001600584000734088000087.6說明：沼氣價(jià)格1.5 元/ m3；沼氣熱值根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)沼氣（CH4 含 60%）的熱值2182OKJ/m3 計(jì)算。計(jì)算過程中，沼氣鍋爐熱效率取80%；考慮熱水在循環(huán)過程中的熱損失等，參照燃煤鍋爐，取 0.72 的校正因子。則沼氣可以提供的熱值為：2182OKJ/m3*0.8*0.72=12570KJ/m3。3. 燃煤鍋爐拐點(diǎn)（ 1）假設(shè)煤的價(jià)錢為1200 元/ 噸，則支出 / 收入比見表 6：厭氧罐容一年產(chǎn)生東北（ 0）北方（ 10）南方（ 15）的沼氣產(chǎn)每年燃煤耗能/ 產(chǎn)能每年燃煤耗能/產(chǎn)每年燃煤費(fèi)耗能/產(chǎn)積（ m3）值（萬元）費(fèi)

12、（萬）比值費(fèi)（萬）能比值（萬）能比值30013.18.210.6276.750.5155.410.41350021.913.210.60310.920.4998.740.3998003520.430.58416.960.48513.580.388100043.825.100.57320.900.47716.720.382120052.629.830.56724.870.47319.890.378150065.736.380.55430.430.46324.350.371200087.648.180.55040.350.46132.280.368（ 2）假設(shè)煤的價(jià)錢為1000 元/ 噸，則支出

13、/ 收入比見表 7：厭氧罐容一年產(chǎn)生東北（ 0）北方（ 10）南方（ 15）的沼氣產(chǎn)每年燃煤耗能/ 產(chǎn)能每年燃煤耗能/產(chǎn)每年燃煤費(fèi)耗能/產(chǎn)積（ m3）值（萬元）費(fèi)（萬）比值費(fèi)（萬）能比值（萬）能比值30013.16.840.5225.630.4304.510.34450021.911.020.5039.10.4167.280.3338003517.020.48614.130.40411.320.323100043.820.930.47817.420.39813.930.318120052.624.860.47320.730.39416.580.315150065.730.320.46125.3

14、60.38620.290.309200087.640.150.45833.630.38426.90.307（ 3）假設(shè)煤的價(jià)錢為800 元 / 噸，則支出 / 收入比見表 8：厭氧罐容一年產(chǎn)生東北（ 0）北方（ 10）南方（ 15）的沼氣產(chǎn)每年燃煤耗能/ 產(chǎn)能每年燃煤耗能/產(chǎn)每年燃煤費(fèi)耗能/產(chǎn)積（ m3）值（萬元）費(fèi)（萬）比值費(fèi)（萬）能比值（萬）能比值30013.15.470.4184.690.3583.760.28750021.98.820.4037.580.3466.070.2778003513.620.38911.780.3379.430.2696青島新源環(huán)境技術(shù)工程有限公司100043

15、.816.740.38214.520.33211.610.265120052.619.890.37817.280.32913.820.263150065.724.260.36921.130.32216.910.257200087.632.120.36728.030.32022.420.256從表中數(shù)據(jù)對比可以看出，隨著燃煤價(jià)格的上漲，燃煤鍋爐的運(yùn)行費(fèi)用已經(jīng)成為制約沼氣工程的關(guān)鍵因素。4. 沼氣鍋爐拐點(diǎn)不同地區(qū)、不同規(guī)模的沼氣工程，通過沼氣鍋爐提供熱量，則需要的沼氣量和支出 / 收入比見下表：（ 1）東北（ 0）表 9：一天產(chǎn)生每天耗煤需要熱量每天所需沼耗能/ 產(chǎn)能厭氧罐容比（沼氣量積（ m3的

16、沼氣量（ kg ）（ kJ/ 天）氣量（ m3）比）（ m3）300240187.424886721980.825500400301.840079043190.797800640466.461937924930.7701000800573.376134246060.7571200960681.290463367200.75015001200830.6110303688780.7312000160011001460800011620.727（ 2）北方（ 10）表 10：一天產(chǎn)生每天耗煤需要熱量每天所需沼耗能 /產(chǎn)能厭氧罐容比（沼氣量積（ m3的沼氣量（ kg ）（ kJ/天）氣量（ m3）比）

17、（ m3）300240154.320491041630.679500400249.433120322630.659800640387.351433444090.6391000800477.263372165040.6301200960567.875403846000.62515001200694.992282727340.61220001600921.3122348649730.608（ 3）南方（ 15）表 11：一天產(chǎn)生每天耗煤需要熱量每天所需沼耗能 /產(chǎn)能厭氧罐容比（沼氣量積（ m3的沼氣量（ kg ）（ kJ/天）氣量（ m3）比）（ m3）300240123.416387521300

18、.5437青島新源環(huán)境技術(shù)工程有限公司500400800640100080012009601500120020001600199.526493602110.527309.941154723270.512381.950716324030.504454.260317764800.50055673836805870.49073797873607790.4875. 沼氣發(fā)電機(jī)的余熱滿足率和經(jīng)濟(jì)效率（1）余熱滿足率發(fā)電機(jī)組消耗燃料的能量只有約 30-35% 被發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)化為電能，有 55以上的熱量成為余熱。 發(fā)電機(jī)余熱一般是從尾氣及循環(huán)冷卻水中回收余熱， 國外對余熱的回收率已經(jīng)達(dá)到 80以上，相當(dāng)于總能

19、量的 44以上。發(fā)電余熱考慮到傳熱過程中的熱損失， 被物料所吸收的熱量按總能量的 27% 3 計(jì)算。工程規(guī)模過小不宜發(fā)電，考慮 1000m 以上的工程沼氣用來發(fā)電，則不同地區(qū)、不同規(guī)模的發(fā)電余熱量滿足率為：一年所產(chǎn)沼全年可回收厭氧罐容全年所需總氣完全燃燒余熱滿足的余熱量積（ m3）熱量（ KJ ）產(chǎn)生的熱量需熱率（KJ）（ KJ）10002778899760637144000017202888000.61912003301912640764572800020643465600.62515004026084320955716000025804332000.64120005331920000127

20、4288000034405776000.645北方（ 10）表 13：一年所產(chǎn)沼全年可回收厭氧罐容全年所需總氣完全燃燒余熱滿足的余熱量積（ m3）熱量（ KJ ）產(chǎn)生的熱量需熱率（KJ）（ KJ）10002313083840637144000017202888000.74412002752240160764572800020643465600.75015003368319280955716000025804332000.766200044657253601274288000034405776000.770南方（ 15）表 14：8青島新源環(huán)境技術(shù)工程有限公司一年所產(chǎn)沼全年可回收厭氧罐容全年所需

21、總氣完全燃燒余熱滿足的余熱量積（ m3）熱量（ KJ ）產(chǎn)生的熱量需熱率（KJ）（ KJ）10001851145680637144000017202888000.92912002201598240764572800020643465600.93815002695043200955716000025804332000.957200035723864001274288000034405776000.963對于大型沼氣工程，余熱可以滿足工程每年一半以上的需熱量。發(fā)電余熱按照國外的吸收能力，余熱被物料所吸收的熱量按總能量的44%計(jì)算。則東北地區(qū)發(fā)電余熱量滿足率見表15：一年所產(chǎn)沼全年可回收厭氧罐容全年

22、所需總氣完全燃燒余熱滿足的余熱量積（ m3）熱量（ KJ ）產(chǎn)生的熱量需熱率（KJ）（ KJ）10002778899760637144000028034336001.00912003301912640764572800033641203201.01915004026084320955716000042051504001.044200053319200001274288000056068672001.052對于大型沼氣工程，如果可以將余熱充分的回收利用， 則基本可以滿足加熱需要。（ 2）發(fā)電機(jī)的經(jīng)濟(jì)效率表 15：厭氧罐一年產(chǎn)生的發(fā)電收 回收的余熱余熱折余熱 +發(fā)全年發(fā)電量算成支發(fā)電機(jī)經(jīng)容積沼氣量

23、沼氣收入入（萬 折算成沼氣電收入（萬元）（ Kwh ）出（萬濟(jì)效率（ m3）（m3）元）量（ m3）（萬元）元）100029200043.843800027.597884011.8339.420.90120035040052.652560033.119460814.1947.300.90150043800065.765700041.3911826017.7459.130.90200058400087.687600055.1915768023.6578.840.90說明：沼氣按照1.5 元/m3 計(jì)算，電價(jià)按 0.63 元/度計(jì)算，發(fā)電量按照 1.5 度 /立方米沼氣計(jì)算，余熱折算成沼氣計(jì)算。6

24、. 經(jīng)濟(jì)性對比分析將燃煤鍋爐和燃?xì)忮仩t的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析對比如表16：厭氧罐容東北（ 0）北方（ 10）南方（ 15）9青島新源環(huán)境技術(shù)工程有限公司積（ m3）燃?xì)忮仩t燃煤鍋爐耗燃?xì)忮仩t燃煤鍋爐燃?xì)忮仩t耗燃煤鍋爐耗能/產(chǎn)耗能/ 產(chǎn)能耗能/產(chǎn)能/ 產(chǎn)能比耗能/產(chǎn)能/ 產(chǎn)能（支能比（沼比（沼氣量能（支出 /（沼氣量能（支出 /出/ 收入）氣量比）比）收入）比）收入）3000.8250.7220.6790.5150.5430.4135000.7970.6980.6590.4990.5270.3998000.7700.6790.6390.4850.5120.38810000.7570.6680.6300.4770.5040.38212000.7500.6620.6250.4730.5000.37815000.7310.6490.6120.4630.4900.37120000.7270.6450.6080.4610.4870.368從表中數(shù)據(jù)可以看出，燃煤鍋爐的經(jīng)濟(jì)性好于燃?xì)忮仩t。（燃煤價(jià)錢按1200 元/噸算）三. 解決夏季燃煤問題我國大部分地區(qū)，夏季的平均氣溫都在20 度以上，因此夏季（ 6、7、8 三月）取室外平均溫度25。在此溫度下不燒鍋爐，可以參考以下分析。1. 余熱鍋爐余熱回收率取 27%，利用發(fā)電余熱可將原料溫度提升的度數(shù)列于表17：厭氧