冬季太阳能控温的生物质恒温湿式厌氧发酵稳定性研究

来源：中国农机化学报杂志2025年第12期北京时间：

作者：李金平, 赵洪, Vojislav Novakovic, Ehsan Gholamian Karkon

单位：(1. 兰州理工大学能源与动力工程学院，兰州市，730050； 2. 甘肃省生物质能与太阳能互补多联供系统重点实验室，兰州市，730050； 3. 西北低碳城镇支撑技术省部共建协同创新中心，兰州市，730050；4. 多种可再生能源互补的分布式供能系统甘肃省国际合作基地，兰州市，730050；5. 挪威科技大学能源与过程工程系，挪威特隆赫姆，NO-7491)

摘要：太阳能控温是一种经济低碳的生物质恒温发酵控温方式，然而目前在寒冷地区冬季太阳能控温的生物质厌氧发酵稳定性的中试研究相对较少。为此研发一个由3 m3发酵罐和太阳能热水器（主要包含30根Φ58×1 800 mm真空管和250 L储热水箱）组成的太阳能控温的生物质恒温厌氧发酵系统，详细研究冬季太阳能控温条件下生物质厌氧发酵的启动特性、整个发酵过程的控温稳定性以及连续阴雪天时生物质厌氧发酵过程的稳定性。试验结果表明：在日照较差的12月和平均环境温度为-5.2 ℃的条件下，太阳能热水器经过9天提温可将生物质厌氧发酵温度稳定地控制在26.0±1.0 ℃；即使在连续3天的阴雪天，系统也能保持在26.0±1.0 ℃连续稳定运行；在59天的发酵试验期内，系统累计耗电86.3 kW ⋅ h，累计产气43.1 m³，投资回收期为2年。研究结果表明，太阳能热水器可以实现生物质厌氧发酵的顺利启动和稳定运行，为寒冷地区生物质的厌氧发酵处理和利用奠定基础。

关键词：寒冷地区,生物质,恒温湿式厌氧发酵,太阳能控温,启动特性,稳定性

基金资助：2022年现代丝路寒旱农业科技支撑项目(GSLK—2022—19)；甘肃省科技专员专项项目（23CXGA0064）