沼氣工程兩種輔助增溫方式的經(jīng)濟(jì)效益分析

李金平， 曹崗林， 馮 琛， 楊靄蓉

(1.蘭州理工大學(xué) 西部能源與環(huán)境研究中心， 蘭州 730050； 2.甘肅省生物質(zhì)能與太陽能互補(bǔ)功能系統(tǒng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 蘭州 730050； 3.西北低碳城鎮(zhèn)支撐技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心， 蘭州 730050)

項(xiàng)目來源： 國家“863”計(jì)劃課題(2014AA052801)； 甘肅省國際科技合作專項(xiàng)(1604WKCA009)； 甘肅省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(1508RJYA097)

沼氣工程兩種輔助增溫方式的經(jīng)濟(jì)效益分析

李金平1,2,3， 曹崗林1,2,3， 馮 琛1,2,3， 楊靄蓉1,2,3

(1.蘭州理工大學(xué) 西部能源與環(huán)境研究中心， 蘭州 730050； 2.甘肅省生物質(zhì)能與太陽能互補(bǔ)功能系統(tǒng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 蘭州 730050； 3.西北低碳城鎮(zhèn)支撐技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心， 蘭州 730050)

為解決西北地區(qū)寒冷季節(jié)利用發(fā)電機(jī)余熱增溫沼氣工程時(shí)熱量不足的問題，筆者以蘭州市花莊鎮(zhèn)沼氣工程為研究對象，對沼氣工程各部分熱量需求進(jìn)行理論計(jì)算，同時(shí)對太陽能和沼氣鍋爐兩種輔助增溫方式進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性研究，結(jié)果表明：夏季和其它季節(jié)發(fā)酵塔溫度分別維持在52℃和37℃時(shí)，太陽能集熱器和沼氣鍋爐兩種輔助增溫方式的初始投資比為3.75∶1，太陽能集熱器比沼氣鍋爐輔助增溫方式凈現(xiàn)值高43.9%?？紤]到國家相關(guān)政策、經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和西北地區(qū)日照充足等因素，當(dāng)發(fā)電機(jī)余熱不足時(shí)，沼氣工程輔助增溫方式應(yīng)優(yōu)先選用太陽能集熱器。

發(fā)電余熱； 增溫保溫； 沼氣工程； 太陽能集熱器

蘭州市花莊鎮(zhèn)建有大型奶牛場，發(fā)展應(yīng)用沼氣發(fā)電，既可以緩解廠區(qū)的電力緊缺，又能減少周邊環(huán)境污染，是非常有前景的可再生能源[1]。但生產(chǎn)沼氣過程中，溫度是影響沼氣發(fā)酵產(chǎn)氣率的關(guān)鍵因素之一，它通過對微生物活性、厭氧反應(yīng)動(dòng)力參數(shù)和反應(yīng)器運(yùn)行效果等方面影響厭氧發(fā)酵，進(jìn)而影響了沼氣的產(chǎn)量[2]。

國內(nèi)外已有很多關(guān)于溫度對厭氧發(fā)酵影響的研究[3-4]。對于沼氣發(fā)酵溫度的溫度一般可以分為3個(gè)發(fā)酵區(qū)，即常溫、中溫和高溫發(fā)酵區(qū)，三者所對應(yīng)的溫度依次為10℃～26℃，28℃～38℃和46℃～60℃[5-7]。目前，大中型沼氣工程中由于中溫和常溫發(fā)酵能耗較少，可使沼氣發(fā)酵整體產(chǎn)氣維持在一個(gè)相對適中的水平，并且具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，因而得到了廣泛的應(yīng)用[8]。蘭州屬中溫帶大陸性氣候，冬天嚴(yán)寒，環(huán)境溫度較低，為了維持發(fā)酵塔進(jìn)行恒溫厭氧發(fā)酵，必須對發(fā)酵塔的進(jìn)料、發(fā)酵塔自身和儲(chǔ)氣罐進(jìn)行增溫保溫措施，使整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行不受環(huán)境溫度的影響[9]。目前，大中型沼氣工程增溫保溫的方法有很多種，主要采用化石能源鍋爐、沼氣鍋爐、太陽能和發(fā)電機(jī)余熱等增溫方式[10-13]。

發(fā)電機(jī)余熱增溫是目前增溫發(fā)酵系統(tǒng)最有效的方式之一，但單一的發(fā)電余熱難以滿足沼氣工程所需的熱量[14]。筆者針對發(fā)電機(jī)余熱供熱不足的現(xiàn)象，分別分析了太陽能和沼氣鍋爐兩種輔助增溫方式的經(jīng)濟(jì)性，以此來解決熱量不足的問題，以保證大中型沼氣工程系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

1 工程概況

1.1 工程的簡介

蘭州市花莊鎮(zhèn)奶牛場存欄5000頭，由于每天奶牛排泄產(chǎn)生大量糞便，因而采用厭氧發(fā)酵處理排泄物，將發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣進(jìn)行脫水脫硫后存儲(chǔ)于儲(chǔ)氣罐內(nèi)，經(jīng)沼氣發(fā)電機(jī)進(jìn)行熱電聯(lián)產(chǎn)[15]。該沼氣工程約占地4000 m2，下面是工程設(shè)備的一些參數(shù)以及對應(yīng)的流程，系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)流程圖

1.1.1 牛糞預(yù)處理

在牛糞進(jìn)入酸化池之前進(jìn)行預(yù)處理。首先，將牛糞用攪輪送入，期間加入水進(jìn)行預(yù)混合，水料比約為1∶3，攪輪安裝傾角為25°，進(jìn)入調(diào)漿池前設(shè)置一道格柵，其規(guī)格為長0.9 m，寬0.8 m，格柵間距0.015 m。其次，料液進(jìn)入調(diào)漿池(高1.5 m，直徑4.7 m)，其目的是防止雜質(zhì)進(jìn)入酸化池，造成切割泵的損壞。最后，由切割泵泵入酸化池，酸化池為全地下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，容積120 m3，起調(diào)節(jié)水質(zhì)及預(yù)酸化的作用。

1.1.2 USR厭氧發(fā)酵塔

發(fā)酵塔為地上式圓柱型，半徑4.2 m，高11.2 m，有效發(fā)酵容積550 m3，用于原料的發(fā)酵，通過定期的進(jìn)料出料，實(shí)現(xiàn)連續(xù)產(chǎn)氣。厭氧發(fā)酵塔內(nèi)設(shè)置DN50不銹鋼管換熱器增溫，利用發(fā)電余熱對塔體增溫，同時(shí)采用多層材料對塔體進(jìn)行保溫，塔頂側(cè)壁有超壓防護(hù)裝置，避免輸氣管道堵塞時(shí)塔內(nèi)壓力過大而造成的損失。

1.1.3 沼液、沼渣的后期處理

處理池為全地下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，容積200 m3，主要用于沼液沼渣的臨時(shí)存儲(chǔ)，處理池配有1臺(tái)污水泵，將發(fā)酵完的沼液送往遠(yuǎn)處山上，對山上貧瘠的土地土壤進(jìn)行改良。另外，富余的沼液沼氣站以每噸5元的價(jià)格對外出售。

1.1.4 沼氣凈化和收集

從發(fā)酵塔出來的沼氣經(jīng)過一個(gè)逆止閥后送入沼氣凈化系統(tǒng)，首先經(jīng)脫水器、脫水后的沼氣進(jìn)入脫硫器，除去沼氣中含有的H2S氣體。脫硫器采用Fe2O3進(jìn)行脫硫，脫硫后H2S含量在100 mg·m-3以下。凈化的沼氣進(jìn)入300 m3的儲(chǔ)氣罐。該儲(chǔ)氣罐為水封鐘罩式，罐體自身高12.6 m?？紤]到鐘罩式儲(chǔ)氣罐的上下移動(dòng)，塔身分為兩部分，從地面到5.2 m處柜體本身采用混凝土保溫，為圓柱型地上式，5.2 m處到儲(chǔ)氣罐頂部采用聚苯板保溫層，為正八面體型(邊長3.65 m，高7.4 m)。水封鐘罩式儲(chǔ)氣罐工藝簡單，施工方便，檢修周期長，節(jié)省勞力，堅(jiān)固耐用，壽命長，采用水封，整個(gè)罐體在冬天需要進(jìn)行保溫[16]。在進(jìn)入發(fā)電機(jī)前分別設(shè)置4個(gè)集水井，分別安置在逆流閥與發(fā)酵塔之間1個(gè)，脫硫與儲(chǔ)氣罐之間1個(gè)，儲(chǔ)氣罐到沼氣發(fā)電機(jī)處兩個(gè)，確保進(jìn)入發(fā)電機(jī)前的含水量達(dá)標(biāo)。

1.1.5 沼氣的利用

沼氣發(fā)電機(jī)與儲(chǔ)氣罐連接。發(fā)電機(jī)組為捷克TEDOM公司生產(chǎn)，型號(hào)Cento T88 SPE BIO，電能輸出最大值76 kW，發(fā)電機(jī)發(fā)電效率31.5%，進(jìn)機(jī)壓力要求2～3 kPa，甲烷濃度大于50%。沼氣發(fā)電機(jī)利用自身的煙氣以及缸套水的熱量加熱外循環(huán)水，外循環(huán)水總的質(zhì)量流量是3 kg·s-1?？紤]到料房和工作間的增溫保溫，因而進(jìn)入發(fā)酵塔和儲(chǔ)氣罐的外循環(huán)水的實(shí)際質(zhì)量流量為2 kg·s-1，溫度記錄冬天外循環(huán)水加熱前和加熱后的平均水溫65℃和45℃，夏天的平均水溫75℃和55℃，平均溫差20℃。整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間段為7:30～11:30，14:00～18:00和22:00～24:00，選取牛糞作為發(fā)酵原料TS=8%。

2 系統(tǒng)熱負(fù)荷計(jì)算

目前，國內(nèi)外在計(jì)算大中型發(fā)酵塔的熱量損失包含三部分[17,22]：發(fā)酵塔本身、進(jìn)出物料和沼氣出發(fā)酵塔攜帶的熱量(這部分熱量所占的比例較小，因而忽略不計(jì))。儲(chǔ)氣罐的散熱量僅包含自身散熱量；因此，此沼氣工程的日平均散熱負(fù)荷可認(rèn)為主要是發(fā)酵塔本身、進(jìn)出物料和儲(chǔ)氣罐自身散熱損失之和。

QT=Q1+Q2+Q3

(1)

式中：QT為系統(tǒng)總散熱量，kJ；Q1，Q2和Q3為發(fā)酵塔本身、儲(chǔ)氣罐和進(jìn)出物料的散熱量，kJ。

2.1 發(fā)酵塔散熱量

該工程發(fā)酵塔為地上式圓柱型。發(fā)酵塔的頂部、側(cè)壁和底部的材料及相關(guān)參數(shù)如下表1[18-19]：

表1 發(fā)酵塔體材料及相關(guān)參數(shù)

發(fā)酵塔總散熱量包括3部分：發(fā)酵塔頂部、側(cè)壁和底部的散熱量。表達(dá)式如下[18]：

公式(2)為計(jì)算某段時(shí)間內(nèi)總的散熱量：

Q1=(Qt+Qs+Qb)t

(2)

式中：Qt，Qs和Qb分別為發(fā)酵塔頂部、側(cè)壁和底部的散熱量，kJ；t為時(shí)間，h。

公式(3)為多層平壁熱傳導(dǎo)公式，在此處為計(jì)算發(fā)酵塔的頂部和底部的散熱量：

(3)

式中：A為頂部或底部的面積，m2；Tin為發(fā)酵塔內(nèi)料液發(fā)酵溫度，℃；Tj為發(fā)酵塔頂部或底部外部環(huán)境的溫度，℃；δj為發(fā)酵塔各部分結(jié)構(gòu)的厚度，m；λj為發(fā)酵塔各部分結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱系數(shù)，W·m-1K-1。

公式(4)為多層圓筒壁熱傳導(dǎo)公式，在此處為計(jì)算發(fā)酵塔的側(cè)壁散熱量:

(4)

式中：T1為側(cè)壁最里層壁面溫度，℃；Tk+1為側(cè)壁第k層壁外表面溫度，℃；rk+1為側(cè)壁第k層保溫層外壁半徑，m；rk為側(cè)壁第k層保溫層內(nèi)壁半徑，m；h∞為外界空氣自然對流換熱系數(shù)，由于蘭州地區(qū)氣候干燥，不考慮水分蒸發(fā)折算的對流換熱系數(shù)，冬季取8.5 W·m-2K-1，夏季取11.9 W·m-2K-1[24]，春秋兩季取兩者的平均值；H為發(fā)酵塔的高度，m。

在分析過程中，由于發(fā)酵塔罐體下埋地下一米，因而在計(jì)算過程中，側(cè)壁的熱量計(jì)算分為兩部分。在計(jì)算過程中各自所處的環(huán)境溫度不同。

2.2 儲(chǔ)氣罐散熱量

該儲(chǔ)氣罐同為地上式圓柱型。由于儲(chǔ)氣罐的上半部分和下半部分采用的材料與結(jié)構(gòu)不同，因而儲(chǔ)氣罐的散熱量計(jì)算與發(fā)酵塔略有區(qū)別，如圖2所示[18-19]。

圖2 儲(chǔ)氣罐示意圖

儲(chǔ)氣罐頂部、上側(cè)壁、下側(cè)壁和底部的材料及相關(guān)參數(shù)如下表2。

表2 儲(chǔ)氣罐體材料及相關(guān)參數(shù)

儲(chǔ)氣罐總散熱量包括4部分：儲(chǔ)氣罐底部、頂部、上側(cè)壁和下側(cè)壁散熱量。

表達(dá)式如下[18]：

Q2=Qa+Qb+Qc+Qd

(5)

式中：Qa，Qb，Qc和Qd分別為儲(chǔ)氣罐底部、頂部、上側(cè)壁和下側(cè)壁的散熱量，kJ。

儲(chǔ)氣罐底部和下側(cè)壁散熱量對應(yīng)的與發(fā)酵塔對應(yīng)部分的計(jì)算方法一致?？紤]到儲(chǔ)氣罐頂部和上側(cè)壁的形狀，散熱量的計(jì)算方法為多層導(dǎo)熱。由于對進(jìn)入內(nèi)燃機(jī)沼氣溫度的要求，以及防止儲(chǔ)氣罐中水的凍結(jié)對儲(chǔ)氣罐造成嚴(yán)重后果，儲(chǔ)氣罐上側(cè)壁平均壁溫10℃，下側(cè)壁溫度16℃，對儲(chǔ)氣罐從11月到次年3月份進(jìn)行增溫保溫。

2.3 發(fā)酵塔進(jìn)料所需熱量

發(fā)酵塔進(jìn)料所需熱量見公式(6)和公式(7)。

(6)

式中：m為進(jìn)料量，kg·h-1；Trw為進(jìn)料的溫度，℃；cp為進(jìn)料的比熱，kJ·kg-1k-1。

cp=4.17×(1-0.0812TS)[25]

(7)

式中：TS為料液含固率。

2.4 發(fā)酵塔內(nèi)部吸收發(fā)電余熱熱量

發(fā)酵塔內(nèi)部吸收發(fā)電余熱熱量見公式(8)。

(8)

式中:Qe為發(fā)酵塔內(nèi)部吸收發(fā)電機(jī)余熱熱量，kJ；cw為外循環(huán)水比熱，kJ·kg-1k-1；qe為發(fā)電機(jī)外循環(huán)水質(zhì)量流量，kg·h-1；Te,out，Te,in分別為發(fā)電機(jī)二次循環(huán)水進(jìn)出口水溫，℃；

根據(jù)蘭州市某郊區(qū)不同月份氣溫條件、不同深度的土壤溫度和不同季節(jié)的進(jìn)料溫度，由上述傳熱學(xué)公式計(jì)算系統(tǒng)的月平均日需熱負(fù)荷如表3。

表3 不同月份系統(tǒng)平均日需熱負(fù)荷

3 分析結(jié)果

3.1 投資預(yù)算

3.1.1 太陽能集熱器面積計(jì)算

太陽能集熱器面積的計(jì)算，將直接影響沼氣工程的保溫情況，進(jìn)而直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的產(chǎn)氣速率。太陽能集熱器集熱量的計(jì)算為系統(tǒng)的總需熱量除去沼氣發(fā)電機(jī)余熱產(chǎn)生的熱量。當(dāng)陰雨天時(shí)，太陽能儲(chǔ)熱水箱中有輔助電熱絲為沼氣工程增溫保溫。

集熱器面積計(jì)算表達(dá)式如下[27]：

(9)

式中:Qre為系統(tǒng)除去發(fā)電機(jī)余熱外所需熱量，此處取一月份平均值，kJ；Ae為太陽能集熱面積，m2；HT為傾斜輻射量，單位面積傾斜表面平均太陽能總輻射量，為使太陽能集熱器能夠保證系統(tǒng)全年穩(wěn)定運(yùn)行，取1月份值計(jì)算，MJ·m-2；η為集熱器日平均集熱效率；ηs為管路及熱水箱損失效率，一般取 0.2～0.3；f為太陽能保證率[27-28]。

當(dāng)集熱器的方位角偏于正南和傾角不等于當(dāng)?shù)鼐暥葧r(shí)，集熱器面積計(jì)算式為[27]：

(10)

式中：Ar為補(bǔ)償后的面積，m2；r為補(bǔ)償比。

筆者系統(tǒng)采用真空管集熱器，日平均集熱效率取55%，偏重冬季使用，傾角取51°，查文獻(xiàn)[29]補(bǔ)償比為94%，管路及熱水箱損失效率取0.2，集熱器傾斜面上月平均單日集熱量如下表4所示[30]。

表4 蘭州地區(qū)太陽能保證率為100%的集熱器集熱量

通過計(jì)算得出復(fù)合增溫保溫系統(tǒng)所需要的太陽能集熱面積是為245 m2，太陽能集熱器的價(jià)格為171500元。

3.1.2 沼氣鍋爐的計(jì)算

沼氣鍋爐是通過燃燒產(chǎn)生的經(jīng)過脫硫和脫水的沼氣獲取一定量的熱水，與太陽能增溫系統(tǒng)類似，都是通過循環(huán)熱水對恒溫厭氧發(fā)酵塔和儲(chǔ)氣罐內(nèi)部增溫保溫[28]。

沼氣鍋爐產(chǎn)生的熱量表達(dá)式如下[31]：

Qb=V×q×ηb

(11)

式中：Qb為沼氣鍋爐的日產(chǎn)熱量，kJ；V為沼氣的日需量，m3；q為單位體積沼氣的熱值，因沼氣的CH4含量為56%，進(jìn)氣溫度為20℃，故取18.7MJ·m-3；ηb為沼氣鍋爐產(chǎn)熱效率，取80%。

沼氣鍋爐的日供熱量Qb≥QT—Qe=1704.5 MJ，因而需要沼氣的最大日用量是113.9 m3。考慮到恒溫厭氧發(fā)酵過程中對溫度的限制，筆者選取熱水鍋爐。該工程選取型號(hào)為JJ-004，出水量為0.5 t·h-1的沼氣鍋爐[32]。

通過以上計(jì)算，在發(fā)電機(jī)余熱存在的基礎(chǔ)上，兩種增溫方式的投資估算見表5。

3.2 效果和年收入

通過計(jì)算對比發(fā)現(xiàn)在整個(gè)系統(tǒng)添加太陽能集熱器之后，所產(chǎn)生熱量完全能滿足該發(fā)酵系統(tǒng)的熱量需求。如圖2所示。

表5 兩種輔助增溫方式的初投資 (元)

圖2 系統(tǒng)日需熱量以及太陽能與發(fā)電余熱日供熱量

通過計(jì)算，蘭州郊區(qū)某沼氣發(fā)電工程平均日需熱量7531.9 MJ，太陽能與發(fā)電余熱增溫保溫系統(tǒng)日產(chǎn)熱量7623.4 MJ，完全能滿足整個(gè)系統(tǒng)的供熱需求，保證整個(gè)系統(tǒng)的產(chǎn)氣速率。

在整個(gè)發(fā)酵過程中，當(dāng)選擇合適的發(fā)酵溫度和進(jìn)料量時(shí)，沼氣產(chǎn)氣率將會(huì)達(dá)到一個(gè)最佳的效果。當(dāng)進(jìn)料量為19140 t原料時(shí)，產(chǎn)氣量相比歷年同樣進(jìn)料量多產(chǎn)氣55450 m3，如表6所示。

表6 不同月份沼氣產(chǎn)量、產(chǎn)氣率和進(jìn)料量

如果遇到陰雨天時(shí)，運(yùn)用蓄熱罐內(nèi)部的電熱絲加熱循環(huán)熱水對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行輔助加熱。采用不同的輔助增溫方式的年收入情況見圖3(筆者只計(jì)算沼氣及發(fā)電收入，沼氣以每m30.85元計(jì)，因發(fā)電機(jī)的發(fā)電時(shí)間基本在用電高峰時(shí)期，因此電以每m30.6元計(jì))。

圖3 兩種輔助增溫方式的年收入

通過計(jì)算，太陽能的年收入為38813元，沼氣鍋爐的年收入為11913元。

3.3 經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)

在技術(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)中，對一個(gè)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)分析采用的指標(biāo)很多，有靜態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)(如投資回收期，投資收益率等)；還有考慮資金時(shí)間價(jià)值的動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)(如凈現(xiàn)值、凈年值、費(fèi)用現(xiàn)值與費(fèi)用年值以及內(nèi)部收益率等)。筆者采用凈現(xiàn)值對兩種輔助增溫方式進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)[33]。

(12)

式中：CF為每年的等額收益，元；PC為初始投資，元；n為設(shè)備使用年限，a；i為年利率，取10%。

通過以上計(jì)算，兩種輔助增溫方式的凈年值如下表7。

表7 兩種輔助增溫方式凈現(xiàn)值

根據(jù)凈現(xiàn)值最大判斷準(zhǔn)則，由表7可知：單從凈現(xiàn)值上看出NPV(太陽能集熱器)>NPV(沼氣鍋爐)，其中太陽能集熱器比沼氣鍋爐輔助增溫凈現(xiàn)值高43.9%?？紤]到國家相關(guān)政策、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的前提下，對于目前沼氣工程在發(fā)電機(jī)余熱利用不足的情況下應(yīng)優(yōu)先選用太陽能集熱器。

4 結(jié)論

為解決發(fā)電余熱增溫保溫大中型沼氣工程熱量不足的問題，筆者主要闡述了兩種輔助增溫方式的經(jīng)濟(jì)性對比。

(1)相比其它沼氣工程的計(jì)算分析，文章考慮到了對于儲(chǔ)氣罐在寒冷季節(jié)的保溫，更加全面的分析了整個(gè)系統(tǒng)的供能需求，為沼氣工程在熱量平衡方面提供了更加完善的分析。

(2)當(dāng)發(fā)電余熱不足時(shí)，兩種輔助方式相比，太陽能和沼氣鍋爐兩種輔助方式的初始投資比為3.75∶1，沼氣鍋爐的初始投資相對較低。但輔助太陽能集熱器比沼氣鍋爐增溫方式凈現(xiàn)值高43.9%。

(3)對于西北地區(qū)地處太陽能輻照密集區(qū)，考慮到國家相關(guān)政策、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的前提下，當(dāng)發(fā)電機(jī)余熱不足時(shí)，沼氣工程輔助增溫方式應(yīng)優(yōu)先選用太陽能集熱器。

[1] 張 迪, 石惠嫻, 雷 勇, 等.如何保證地源熱泵式沼氣池加溫系統(tǒng)長期穩(wěn)定運(yùn)行[J].節(jié)能技術(shù)，2011, 29(1): 9-14．

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EconomicBenefitAnalysisonTwoAuxiliaryHeatingMethodsforHeatingofBiogasPlant

/LIJin-ping1,2,3，CAOGang-lin1,2,3,FENGChen1,2,3，YANGAi-rong1,2,3

/ (1.WesternChinaEnergy&EnvironmentResearchCenter,LanzhouUniversityofTechnology,Lanzhou730050,China; 2.GansuKeyLaboratoryofComplementaryEnergySystemofBiomassandSolarEnergy,Lanzhou730050,China; 3.ChinaNorthwesternCollaborativeInnovationCenterofLow-carbonUrbanizationTechnologies,Lanzhou730050,China)

The waste heat from power generation is often not enough for heating of biogas plant in cold season of Northwest region. In this paper, taking the biogas plant in Huazhuang of Lanzhou as example, the theoretical heat demand of each part of biogas system were calculated, and the economic efficiency of two kinds of auxiliary heating (Solar heat and biogas boiler) were analyzed. The result showed that, when the system kept the temperature at 52℃ in summer, and 37℃ in other seasons, the initial investment ratio of two auxiliary heating was 3.75∶1. The net present value of solar auxiliary heating was 43.9% higher. Considering the relevant national policy, economic benefits, environmental benefits and the northwest sunny condition, etc, solar heat collectors was preferred to choose as auxiliary heating mode for biogas project

waste heat power generation； warming and insulation； biogas plant； solar collector

2016-10-08

2017-08-14

李金平 (1977 -)，男，寧夏中寧人，教授，主要從事先進(jìn)可再生能源系統(tǒng)方面的研究工作，E-mail：lijinping77@163.com

S216.4; TK6

B

1000-1166(2017)05-0050-07