《太阳能与生物质能联合驱动吸附制冷系统关键技术研发及应用》

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该项目为河南省教育厅科学技术研究重点项目“绿色建筑中可再生能源集成应用关键技术研究”核心技术之一,着重研究适合于代替化石燃料可再生能源的太阳能、生物质能等低品位能源驱动的吸附制冷系统方案。根据农村可再生能源条件,针对中国农村产业结构调整、农户产业模式的发展现状,通过理论分析和试验研究,提出了一种作为果蔬的真空预冷+贮藏冷库的冷源,适合于太阳能、生物质能等低品位能源驱动吸附式制冷系统的设计方案。研究利用太阳能和生物质能联合驱动(或太阳能辅热与工业生产线余热回收系统高效耦合)、以玉米秸秆为原料经磷酸化处理进行粒状活性炭制备、用于活性炭-甲醇工质对的吸附式制冷系统,可为缺电少能的农产品种植园区实现农户自建小型保鲜贮藏冷库提供有效的技术支持,能有效解决工业生产线余热浪费、缓解当地农产品集中上市的销售压力,解决因销售不畅、物流滞后等问题,对建设资源节约型社会和环境友好型社会,实现节能减排和区域可持续发展的战略目标具有极其重要的意义。其技术特征为:

(1)该项目针对中国农村产业结构调整、农户产业模式的发展现状,通过理论分析和试验研究,提出了一种作为果蔬的真空预冷+贮藏冷库的冷源,适合于太阳能、生物质能等低品位能源(或太阳能辅热与工业生产线余热回收系统高效耦合)驱动吸附式制冷系统的设计方案。研究以缓解农产品种植园区果蔬集中上市的销售压力,解决当地因销售不畅、物流滞后等问题为切入口,根据系统供冷能力与冷藏热负荷需求同向变化特点,分析基于热源变化特性及其对吸附机组性能的影响,提出联合制冷系统的设计方案;结合当地生物质能资源情况和气候条件的不同,提出适宜于联合制冷系统运行的三种控制模式。

(2)该项目基于强化传热传质的机理分析,设计一种用于实验室小试、带有分散到吸附剂中的矩形支管的圆形刺孔膜片式吸附质管的壳管式吸附床。针对生物质锅炉与太阳能联合匹配驱动吸附制冷系统实际并网,通过系统仿真和试验测试,研究生物质能与太阳能的适配性(耦合过程)问题。

(3)该项目从理论和试验层面上,注重研究成果转化与推广。采用理论分析、数值模拟与工程应用相结合的研究方法,验证设计方案在真空预冷中应用的可行性及关键技术和技术难点。

该项目成果的应用,能有效地使用太阳能与生物质能(或太阳能辅热与工业生产线余热回收系统高效耦合)作为能源搭配组合,重点解决了实际运行热源之间适配性问题,对推进分布式能源的应用、改善能源结构、促进环境保护具有重要意义。

成果说明

该项目研究成果已分别在河南美达实业有限公司和郑州金龙建材科技有限公司完成了研发并进行产品转化。 太阳能与生物质能联合驱动吸附制冷作为一种可以有效利用低品位能源的环境友好型制冷方式,符合能源资源与环境协调发展的趋势。 上述公司在实施和改造制冷系统设备项目中,采用了太阳能与生物质能联合驱动吸附制冷系统的关键技术,在工程应用实施和改造中取得了显著的经济和社会效益。

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