沼气工程热量衡算new

1、 沼气工程热量衡算目录TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 沼气工程需热量计算3 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 罐体总热损值3 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 物料加热所需热量4厌氧罐所需热量4 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 产值和能耗拐点的计算5 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 拐点定义5 HYPERLINK l b

2、ookmark14 o Current Document 沼气工程产值5 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 燃煤锅炉拐点6 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 沼气锅炉拐点7 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 沼气发电机的余热满足率和经济效率8 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 经济性对比分析9 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 解决夏季燃煤问题10

3、 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 余热锅炉10 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 太阳能加热10沼气工程需热量计算罐体总热损值根据我国的年平均温度，将沼气工程按照东北（0c）、北方（10C）、南方（15C）三个地区考虑。1）厌氧罐罐体的理论热损失值Q1见表1：厌氧罐容积（m3）东北（0C）北方(10C)南方(15C)每天耗煤（kg）每年耗煤量（t）每年燃煤费（万）每天耗煤（kg）每年耗煤量（t）每年燃煤费（万）每天耗煤（kg）每年耗煤量（t）每年燃煤费（万）30031.211.41.3722.

4、38.10.9817.86.50.7850045.316.51.9832.311.81.4125.99.51.1380062.222.72.7244.416.21.9435.513.01.55100071.726.23.1451.218.72.244115.01.80120081.829.93.5858.421.32.5646.717.02.05150089.232.63.9163.723.32.795118.62.232000114.341.75.0181.629.83.5765.323.82.86注：散煤的热值6000kcal/kg,按锅炉实际热效率53%计算，得到煤的热值为6000*4.

5、178*0.53=13280kJ/kg；散煤价格1200元/吨。（2）由于实际安装过程对保温性能有影响，实际热损失考虑1.6的误差因子，则厌氧罐实际的热损失值见表2：厌氧罐容积（m3）东北（0C）北方(10C)南方(15C)每天耗煤（kg）每年耗煤量（t）每年燃煤费（万）每天耗煤（kg）每年耗煤量（t）每年燃煤费（万）每天耗煤（kg）每年耗煤量（t）每年燃煤费（万）30049.918.22.1935.713.01.5628.510.41.2550072.526.53.1751.718.92.2641.415.11.8280099.536.34.3671.025.93.1156.820.72.4

6、91000114.741.95.0281.929.93.5965.623.92.871200130.947.85.7393.434.14.0974.727.33.271500142.752.16.25101.937.24.4681.629.83.572000182.966.88.01130.647.75.72104.538.14.58物料加热所需热量公式：Q=CmAt式中：C=4.2KJ/kg*C；m为需要加热的物料量；At为物料升高的温度。进料温度东北按照平均6度计算，北方按照10度计算，南方按照15度计算，对不同地区，不同规模的沼气工程，原料升温至35C，物料加热所需热量Q2列于表3：厌氧

7、罐容积（m3）(t)东北（0C）北方(10C)南方(15C)每天耗煤（kg）每年耗煤量（t）每年燃煤费（万）每天耗煤（kg）每年耗煤量（t）每年燃煤费（万）每天耗煤（kg）每年耗煤量（t）每年燃煤费（万）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.

8、3200.824.10474.4173.220.78379.5138.516.62150075687.9251.130.13593216.425.97474.4173.220.782000100917.1334.740.17790.7288.634.63632.5230.927.73.厌氧罐所需热量厌氧罐所需热量Q=Q1+Q2+Q3-Q4Q1反应罐总热损失；Q2原料升温所需热量；Q3反应罐内水分蒸发带走的热量；Q4厌氧反应放出的热量。反应罐内水分蒸发带走的热量Q3和厌氧发酵产生的热量Q4，两者都很小,并且相互抵消，可忽略不计。则厌氧罐所需的总热量Q见表4：厌氧罐容积（m3）东北（0C）北方(1

9、0C)南方(15C)每天耗煤（kg）每年耗煤量（t）每年燃煤费（万）每天耗煤（kg）每年耗煤量（t）每年燃煤费（万）每天耗煤（kg）每年耗煤量（t）每年燃煤费（万）300187.468.48.21154.356.36.75123.4455.415008001000120015002000301.8466.4573.3681.2830.61100.0110.2170.2209.3248.6303.2401.513.2120.4325.1029.8336.3848.18249.4387.3477.2567.8694.9921.391.1141.3174.2207.3253.6336.310.921

10、6.9620.924.8730.4340.35199.5309.9381.9454.255673772.8113.1139.3165.82032698.7413.5816.7219.8924.3532.28产值和能耗拐点的计算拐点定义产能：沼气工程产生的沼气产值。（即收入）耗能：加热原料所需的费用。（即支出）拐点：当产能与耗能相等时，可以看做拐点，随着沼气工程规模的增大，“耗能/产能”比（即支出/收入比）逐渐增小。说明：（1）拐点计算周期为1年；（2）东北地区、北方地区、南方地区耗能差别较大，需分别计算；（3）调粪水温度不同，耗煤量差别也较大；（4）耗能分燃煤锅炉、燃气锅炉、发电余热回收三种情

11、况；（5）1000m3以上的沼气工程，考虑发电余热回收；（6）发酵温度按35C计算，产气率按0.8计算，CSTR工艺停留时间按20天计算；沼气工程产值不同规模的沼气工程，所产生沼气产值列于表5：厌氧罐容积（m3）一天产生的沼气量（m3）一年产生的沼气量（m3）一年所产沼气燃烧可提供的热量（KJ）一年产生的沼气产值（万元）30024087600110113200013.1500400146000183522000021.9800640233600293635200035.01000800292000367044000043.81200960350400440452800052.615001200

12、438000550566000065.72000|16005840007340880000|87.6说明：沼气价格1.5元/m3；沼气热值根据标准沼气（CH4含60%）的热值2182OKJ/m3计算。计算过程中，沼气锅炉热效率取80%；考虑热水在循环过程中的热损失等，参照燃煤锅炉，取0.72的校正因子。则沼气可以提供的热值为：2182OKJ/m3*0.8*0.72=12570KJ/m3。燃煤锅炉拐点1）假设煤的价钱为1200元/吨，则支出/收入比见表6：厌氧罐容积（m3）一年产生的沼气产值（万元）东北（0C）北方（10C）南方（15C）每年燃煤费（万）耗能/产能比值每年燃煤费（万）耗能/产能比

13、值每年燃煤费（万）耗能/产能比值30013.18.210.6276.750.5155.410.41350021.913.210.60310.920.4998.740.3998003520.430.58416.960.48513.580.388100043.825.100.57320.900.47716.720.382120052.629.830.56724.870.47319.890.378150065.736.380.55430.430.46324.350.371200087.648.180.55040.350.46132.280.3682）假设煤的价钱为1000元/吨，则支出/收入比见表7

14、：厌氧罐容积（m3）一年产生的沼气产值（万元）东北（0C）北方（10C）南方（15C）每年燃煤费（万）耗能/产能比值每年燃煤费（万）耗能/产能比值每年燃煤费（万）耗能/产能比值30013.16.840.5225.630.4304.510.34450021.911.020.5039.10.4167.280.3338003517.020.48614.130.40411.320.323100043.820.930.47817.420.39813.930.318120052.624.860.47320.730.39416.580.315150065.730.320.46125.360.38620.29

15、0.309200087.640.150.45833.630.38426.90.3073）假设煤的价钱为800元/吨，则支出/收入比见表8：厌氧罐容积（m3）一年产生的沼气产值（万元）东北（0C）北方（10C）南方（15C）每年燃煤费（万）耗能/产能比值每年燃煤费（万）耗能/产能比值每年燃煤费（万）耗能/产能比值30013.15.470.4184.690.3583.760.28750021.98.820.4037.580.3466.070.2778003513.620.38911.780.3379.430.269青岛新源环境技术工程有限公司1000800381.95071632403青岛新源环境

16、技术工程有限公司100043.816.740.38214.520.33211.610.26512001500 200052.665.787.619.8924.2632.120.3780.3690.36717.2821.1328.030.3290.3220.32013.8216.9122.420.2630.2570.256从表中数据对比可以看出，随着燃煤价格的上涨，燃煤锅炉的运行费用已经成为制约沼气工程的关键因素。沼气锅炉拐点不同地区、不同规模的沼气工程，通过沼气锅炉提供热量，则需要的沼气量和支出/收入比见下表：（1）东北（0C）表9：厌氧罐容积（m3）一天产生的沼气量（m3）每天耗煤（kg）需

17、要热量（kJ/天）每天所需沼气量（m3）耗能/产能比（沼气量比）300240187.424886721980.825500400301.840079043190.797800640466.461937924930.7701000800573.376134246060.7571200960681.290463367200.75015001200830.6110303688780.7312000160011001460800011620.727（2）北方（10C）表10：厌氧罐容积（m3）一天产生的沼气量（m3）每天耗煤（kg）需要热量（kJ/天）每天所需沼气量（m3）耗能/产能比（沼气量比）30

18、0240154.320491041630.679500400249.433120322630.659800640387.351433444090.6391000800477.263372165040.6301200960567.875403846000.62515001200694.992282727340.61220001600921.3122348649730.608（3）南方（15C）表11：厌氧罐容积（m3）一天产生的沼气量（m3）每天耗煤（kg）需要热量（kJ/天）每天所需沼气量（m3）耗能/产能比（沼气量比）300240123.416387521300.54350080012001

19、500200040064096012001600199.5309.9454.2556737264936041154726031776738368097873602113274805877790.5270.5120.5040.5000.4900.487沼气发电机的余热满足率和经济效率（1）余热满足率发电机组消耗燃料的能量只有约30-35%被发电机组转化为电能，有55以上的热量成为余热。发电机余热一般是从尾气及循环冷却水中回收余热，国外对余热的回收率已经达到80以上，相当于总能量的44以上。发电余热考虑到传热过程中的热损失，被物料所吸收的热量按总能量的27%计算。工程规模过小不宜发电，考虑1000

20、m3以上的工程沼气用来发电，则不同地区、不同规模的发电余热量满足率为：东北（0C）表12：厌氧罐容积（m3）全年所需总热量（KJ）一年所产沼气完全燃烧产生的热量（KJ）全年可回收的余热量（KJ）余热满足需热率10002778899760637144000017202888000.61912003301912640764572800020643465600.62515004026084320955716000025804332000.641200053319200001274288000034405776000.645北方（10C）表13：厌氧罐容积（m3）全年所需总热量（KJ）一年所产沼气完全

21、燃烧产生的热量（KJ）全年可回收的余热量（KJ）余热满足需热率10002313083840637144000017202888000.74412002752240160764572800020643465600.75015003368319280955716000025804332000.766200044657253601274288000034405776000.770南方（15C）表14：青岛新源环境技术工程有限公司 厌氧罐容积（m3）全年所需总热量（KJ）一年所产沼气完全燃烧产生的热量（KJ）全年可回收的余热量（KJ）余热满足需热率100018511456806371440000172

22、02888000.92912002201598240764572800020643465600.93815002695043200955716000025804332000.957200035723864001274288000034405776000.963对于大型沼气工程，余热可以满足工程每年一半以上的需热量。发电余热按照国外的吸收能力，余热被物料所吸收的热量按总能量的44%计算。则东北地区发电余热量满足率见表15：厌氧罐容积（m3）全年所需总热量（KJ）一年所产沼气完全燃烧产生的热量（KJ）全年可回收的余热量（KJ）余热满足需热率10002778899760637144000028034

23、336001.00912003301912640764572800033641203201.01915004026084320955716000042051504001.044200053319200001274288000056068672001.052对于大型沼气工程，如果可以将余热充分的回收利用，则基本可以满足加热需要。（2）发电机的经济效率表15：厌氧罐一年产生的沼气收入全年发电量发电收回收的余热余热折算成支余热+发发电机经容积沼气量（Kwh）入（万折算成沼气电收入济效率（m3）（m3）（万兀）元量（m3）出（万元）（万元）100029200043.843800027.59788401

24、1.8339.420.90120035040052.652560033.119460814.1947.300.90150043800065.765700041.3911826017.7459.130.90200058400087.687600055.1915768023.6578.840.90说明：沼气按照1.5元/m3计算，电价按0.63元/度计算，发电量按照1.5度/立方米沼气计算，余热折算成沼气计算。经济性对比分析将燃煤锅炉和燃气锅炉的经济性进行分析对比如表16：厌氧罐容东北（0C）北方（10C）南方（15C）积（m3）3005008001000120015002000燃气锅炉耗能/产能

25、比（沼气量比）0.8250.7970.7700.7570.7500.7310.727燃煤锅炉耗能/产能（支出/收入）0.7220.6980.6790.6680.6620.6490.645燃气锅炉耗能/产能比（沼气量比）0.6790.6590.6390.6300.6250.6120.608燃煤锅炉耗能/产能（支出/收入）0.5150.4990.4850.4770.4730.4630.461燃气锅炉耗能/产能比（沼气量比）0.5430.5270.5120.5040.5000.4900.487燃煤锅炉耗能/产能（支出/收入）0.4130.3990.3880.3820.3780.3710.368从表中数据可以看出，燃煤锅炉的经济性好于燃气锅炉。（燃煤价钱按1200元/吨算）解决夏季燃煤问题我国大部分地区，夏季的平均气温都在20度以上，因此夏季（6、7、8三月）取室外平均温度25C。在此温度下