中国不同气候区域沼气工程加温负荷模拟研究_石惠娴

２２８２０１１国际沼气技术与环境工程学术研讨会暨产业化论坛论文集中国不同气候区域沼气工程加温负荷模拟研究石惠娴＼张迪＼朱洪光、裴晓梅２（１．同济大学现代农业科学与工程研究院生物质能源研究中心，上海２００〇９２；２？同济大学机械学院，上海２０００９２）摘要：气候是影响沼气工程加温负荷与加温系统选择设计的关键因素，本文参照我国综合自然分区，把我国沼气工程分为２个气候带和８个主要气候区，分别是温带的中温带、暖温带、干旱中温带、高原温带，亚热带的北亚热带、中亚热带、南亚热带和热带。本文建立了沼气工程厌氧发酵加温负荷的物理和数学模型，主要包括围护结构散热负荷、料液加温负荷和生物内热负荷，定义了月平均池容热负荷指标、设计池容加温负荷指标与全年池容总加温负荷指标。模拟得到我国不同气候区典型城市设计池容加温负荷指标和全年池容总加温负荷指标，如１〇〇ｍ３的厌氧发酵沼气工程，哈尔滨分别为７．２９ＭＪ／（ｍ３．ｄ）和１５４１ＭＪ／（ｎｉ３？！！），北京分别为６．２９ＭＪ／（ｍ３．ｄ）和１２８０ＭＪ／（ｍ３？ｎ），郑州５．６６？ｄ）和１１９９ＭＪ／（ｍ３．ｎ），上海分别为４．７４ＭＪ／（ｍ３．ｄ）和１１１８ＭＪ／（ｍ３？ｎ），广州分别为３．９６ＭＪ／（ｍ３．ｄ）和８５４０ＭＪ／（ｍ３．ｎ），海口分别为３．２５ＭＪ／（ｍ３？ｄ）和７．６３ＭＪ／（ｍ３？ｎ）。另夕卜，本文对实际工程案例运行结果与模拟结果对比分析，除生物热的计算相对误差达到１９．１７％外，其他负荷项的相对误差在５％左右。因此，本文建立的沼气工程加温负荷模型具有较髙的准确性，可以用于指导加温系统设计。关键词：沼气；加温；气候分区；负荷概算指标ＨｅａｔＬｏａｄＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｆｏｒＢｉｏｇａｓＰｒｏｊｅｃｔｉｎＤｉｆｆｅｒｅｎｔＣｌｉｍａｔｅＺｏｎｅｓｏｆＣｈｉｎａ／ＳＨＩＨｕｉ－ｘｉａｎ１，ＺＨＡＮＧＤｉ１，ＺＨＵＨｏｎｇ－ｇｕａｎｇ１，ＰＥＩＸｉａｏ－ｐｅｉ２／（１．Ｂｉｏ－ｅｎｅｒｇｙＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒ，ＭｏｄｅｒｎＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＩｎ－ｓｔｉｔｕｔｅ，ＴｏｎｇｊｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００９２，Ｃｈｉｎａ；２，ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｏｎｇｊｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００９２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｌｉｍａｔｅｉｓｔｈｅｋｅｙｆａｃｔｏｒｗｈｉｃｈｈａｓｃｌｏｓｅｒｅｌａｔｉｏｎｗｉｔｈｈｅａｔｌｏａｄａｎｄｓｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆｈｅａｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍｆｏｒｂｉｏｇａｓｄｉｇｅｓｔ？ｅｒ．ＲｅｆｅｒｔｏｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｎａｔｕｒａｌｐａｒｔｉｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ，ｒｅｇｉｏｎａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｂｉｏｇａｓｐｒｏｊｅｃｔｉｓｄｉｖｉｄｅｄｉｎｔｏｔｗｏｃｌｉｍａｔｉｃｚｏｎｅｓａｎｄｅｉｇｈｔｍａｊｏｒｃｌｉｍａｔｉｃｒｅｇｉｏｎｓ，ｗｈｉｃｈａｒｅｍｅｄｉｕｍｔｅｍｐｅｒａｔｅｚｏｎｅ，ｗａｒｍｔｅｍｐｅｒａｔｅｚｏｎｅ，ｄｒｙａｎｄｍｅｄｉｕｍｔｅｍｐｅｒａｔｅｚｏｎｅ，ｐｌａｔｅａｕｔｅｍｐｅｒａｔｅｚｏｎｅ，ｎｏｒｔｈｓｕｂｔｒｏｐｉｃａｌｔｅｍｐｅｒａｔｅｚｏｎｅ，ｍｉｄ－ｓｕｂｔｒｏｐｉｃａｌｔｅｍｐｅｒａｔｅｚｏｎｅ，ｓｏｕｔｈｓｕｂｔｒｏｐｉｃａｌｔｅｍ？ｐｅｒａｔｅｚｏｎｅａｎｄｔｒｏｐｉｃａｌｔｅｍｐｅｒａｔｅｚｏｎｅ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｐｈｙｓｉｃａｌａｎｄｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｓｏｆｔｈｅｈｅａｔｉｎｇｌｏａｄｏｆｂｉｏｇａｓａｎａｅｒｏｂｉｃｗｅｒｅｆｏｕｎｄｅｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｂｕｉｌｄｉｎｇｅｎｖｅｌｏｐｅｈｅａｔｌｏａｄ，ｍａｎｕｌｌｉｑｕｉｄｈｅａｔｌｏａｄａｎｄｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｈｅａｔｌｏａｄ，ａｎｄａｖｅｒ？ａｇｅｍｏｎｔｈｌｙｈｅａｔｌｏａｄｉｎｄｅｘ，ｄｅｓｉｇｎｅｄｈｅａｔｌｏａｄｉｎｄｅｘｐｅｒｄａｙａｎｄｔｏｔａｌａｎｎｕａｌｈｅａｔｌｏａｄｉｎｄｅｘｆｏｒｕｎｉｔｖｏｌｕｍｅｂｉｏｇａｓｄｉ？ｇｅｓｔｅｒｗｅｒｅｄｅｆｉｎｅｄ，