химический каталог




Введение в водородную энергетику

Автор Э.Э.Шпильрайн, С.П.Малышенко, Г.Г.Кулешов

ные затраты) товарного водорода а пересчете на условное топливо, рубт"»

Паровая конверсия Природный газ, 45 руб-т-1 Природный газ, 90 руб-т-' 60—75 1100—1300 Природный газ 78—85 152—160

Парокислородная конверсия при 2—4 МПа Природный газ, 45 руб-т-1 Природный газ, 90 руб-т-1 67—70 1100—1200 Природ ный газ 72—80 140—155

Целевое производство на НПЗ Нефтяные фракции, сухие газы НПЗ и др. 67—70 1100—1200 Нефтяные фракции, сухие газы НПЗ -100 и более

С помощью угля при 0,5— 10 МПа Уголь, 10 руб-т-1 60—80 1200—1400 Уголь, вода, кислород и др- -?. 90-М 00 и более

Щелочной электролиз Электроэнергия базисная (АЭС н и КЭС), 1 коп-(кВт-ч)-1 Электроэнергия базисная и «провальная» (АЭС и КЭС) Электроэнергия от срлвечиых ЭС,, ОТЭС, ветровых ЭС 20—30 20—30 <10 350 Вода 130—220 110—200 >300

Продолжение табл. 7.2

Процесс производства водорода Источник энергии и ее стоимость (расчетные затраты) в пересчете на условное топливо КПД преобразования первичной энергии, % Максимальная температура, К Сырье Стоимость (приведенные затраты) товарного водо рода в пересчете на уело шое топливо, руб-т"1

Щелочной электролиз с производством тяжелой воды и кислорода как бипродуктов Электроэнергия базисная и «провальная» (АЭС и КЭС) 20—30 350 Вода 80—190

Электролиз с ТПЭ Электроэнергия базисная и «про-вальная> (АЭС и КЭС) 20—36 450 Вода 110—150

Щелочной электролиз в концентрированных растворах и расплавах Электроэнергия от АЭС -|- теплота 35—39 600 Вода 100—150

Высокотемпературный электролиз Электроэнергия -4- теплота от ВТЯР 40—42 1000—1300 Вода 90—190

Термоэлектрохимические циклы Электроэнергия -f- теплота от ВТЯР 35—45 1100 Вода 160—290

Термохимические циклы Теплота от ВТЯР 5?50 1100—1300 Вода 200—320

Биохимические процессы Солнечная энергия <10 310—340 Вода 2s500

Прогнозы роста производства товарного водорода из воды выполнены в последнее время для условий США, Канады, ФРГ, Франции и некоторых других стран [125— 132]. Эти и многие другие расчеты, выполненные с учетом местных условий, прогнозируемого роста цен на природные ресурсы и электроэнергию, а также других факторов, показывают, что к 1990—2005 гг. товарный водород, производимый из воды за счет ядерной энергии, сначала электролизом, а впоследствии и другими методами, будет дешевле, чем водород, производимый из природных жидких и газообразных топлив, а к 2020—2030 гг. по некоторым прогнозам производимый из воды водород будет дешевле (на единицу энергии), чем природный газ, что вызовет резкий рост потребления товарного водорода.

7.2. Перспективы использования водорода в энергетике

Ожидаемые в перспективе изменения структуры производства и потребления энергии ставят перед энергетикой ряд весьма сложных проблем. Решение некоторых из них принципиально возможно с помощью водорода и искусственных топлив на его основе, применяемых в качестве энергоносителей. Ниже рассмотрены некоторые из этих возможностей.

Использование водорода в системе производства электроэнергии

Тенденция разуплотнения графика потребления электрической энергии ставит перед энергетиками задачу изучения и разработки средств его покрытия. В настоящее время в энергосистему помимо базисных электростанций вводятся полубазисные и пиковые электростанции, работающие, как правило, на органическом топливе и с невысоким КПД. Создание маневренных АЭС с переменной во времени тепловой мощностью реактора сопряжено с рядом серьезных трудностей.

С дальнейшим развитием ядерной энергетики и широким внедрением реакторов-размножителей на быстрых нейтронах, высокотемпературных реакторов, а в дальней перспективе и термоядерных задача покрытия неоднородного графика нагрузки с использованием «провальной» электроэнергии для покрытия пиков нагрузки, по-видимому, будет становиться все более актуальной. В настоящее время предложено множество разнообразных схем исполь-

200

зования для решения этой задачи водорода, производимого за счет «провальной» энергии путем электролиза. Ниже мы рассмотрим технико-экономические показатели некоторых таких схем, следуя в основном работе [48]. При этом оценки затрат на производство водорода электролизом воды приняты по данным табл. 3.4—3.5.

На рис. 7.1 представлены некоторые принципиальные схемы водородных пиковых электростанций, основные показатели которых приведены в табл. 7.3. Расчетные затраты на производство пиковой электроэнергии с учетом полученных ранее стоимостей водорода могут быть определены с помощью соотношения

д== 3"' -f Pka№ 1ПО (7.1)

'???? ????

Гдегн2 расчетные затраты на получение водорода, коп-(кВт-ч)-1; Р=0,17 — нормативный коэффициент, характеризующий постоянную часть ежегодных расходов; &пик — удельные капиталовложения в пиковую станцию (компрессоры, хранилища водорода и кислорода, камеру

Таблица 7.3. Основные показатели во дородных ] пиковых электростанций

Показатель Схема с паровой турбиной без парогенератора Схема с паровоз турбиной с парогенератором Схема с МГД-генератором н паровой турбиной 3,5 МПа 9,0 МПа Канал МГД-гене- ратора сверхзвуковой Канал МГД-гене- ратора дозвукочой

Давление, МПа:

в электролизере 4,0 4,0 4,0 4 4

в газохранилище 10,0 20,0 4,0 20 10

в камере сгорания 4,0 10,0 0,1 10 4

перед МГД гене- — — — 10,0/0,1 4/0,1

??????? и за ним 9,0/808

Начальные параметры 3,5/698 9,0/808 9,0/808 9,0/808 пара в парэвой тур-

бине, МПэ/К

Мощность МВт:

паровой турбины 1280 1450 1350 750 700

МГД-генератора — — — 1650 1200

компрессоров во- 40 80 — 80 4U

дорода и кислорода 1280 1760

нетто пиковой 1180 1300 2200 уста ковки

КПД нетто пико- 20 22 21 37 30

вой установки, % 1

201

сгорания, паровую турбину, МГД-генератор и т. д.), руб-кВт-1 пиковой мощности; т)„ик — КПД пиковой станции; Тпик — время работы пиковой станции, которое принималось равным 900 и 500 ч-год-1.

Значения расчетных затрат на производство пиковой электроэнергии с использованием различных схем пиковых станций приведены в табл. 7.4.

Определенное снижение расчетных затрат на пиковую электроэнергию может быть достигнуто за счет того, что пик электрической нагрузки покрывается не отдельной пиковой водородной энергоустановкой, как это рассмат-

Рис. 7.1. Принципиальные схемы водородных пиковых электростанций: /*- электролизер; 2 — компрессор; 3 —хранилища водорода и кислорода; 4 — камера сгорания; 5 — паровая турбина; 6 — конденсатор; 7 — парогенератор; Н — МГД-гевератор; 9 — конденсационный насос; /0 — впрыск воды

202

Таблица 7.4. Расчетные затраты на производство пиковой электроэнергии, коп (кВт ч)-1

Электролизеры Вариант получения водорода а кислорода тпик=900 ч-год-' (500 ч-год"1) ФВ-500 Лурги Фирмы .Дженерал электрик"

С использованием «провальной» электроэнергии от АЭС, Тэл = 1500 ч-год-1, Сэ = 0,25 коп- (кВт-ч)"1 С использованием «провальной» электроэнергии от АЭС и КЭС, Тэл= 1500-4-+2500=4000 ч-год-1, Сдрэс=0,25 копХ 7(8) 5(6) 3,3 10(11) 6(7) 4 6(7) 4(5) 2,6

Х(кВт-ч)-1; Скрэс=0,65 коп-(кВт-ч)-1 С использованием базисной электроэнергии от специальной АЭС, тэл = = 7000 ч-год-1; С»= 1коп-(кВт-ч)-1 6(7) 4 5(6) 3,8 4(5) 2,8

рнвалось выше, а за счет перегрузочной способности базовых паротурбинных АЭС, путем кратковременного повышения начальной температуры пара. Принципиальная схема такого маневренного атомно-водородного энергоблока приведена на рис. 7.2. Цикл установки в Т, 5-диа-грамме представлен на рис. 7.3, где цифрами 1-2-3-4-5-6-7-1 отмечен цикл АЭС на насыщенном паре, а V-5-6-7-1-1' — комбинированный цикл АЭС на перегретом паре. Перегрев пара на изобарном участке 1-1' осуществляется путем смешения высокотемпературных продуктов сгорания водорода в кислороде с насыщенным паром от АЭС.

Рис. 7.2 Рис. 7.3

Рнс. 7.2. Принципиальная схема маневренного атомно-водородного энергоблока:

/ — ядерный реактор; 2 —турбина; 3 — конденсатор; 4 — конденсатиые насосы; 5 — электролизер; 6 — хранилище водорода и кислорода; 7 — камера сгорания

Рис .7.3. Цикл установки в Т, 5-диаграмме

203

i

Расчеты по определению энергетической эффективности комбинированной а том но-водородной установки, скомпонованной на базе современной АЭС, показывают, что повышение начальной температуры пара перед турбиной до 773 К при давлении 6,0 МПа увеличивает тепловую экономичность цикла примерно на 15 % по сравнению с никлом АЭС на насыщенном паре. При этом удельный расход водородного топлива на производство пиковой электроэнергии в пересчете на условное топливо составляет 205 г- (кВт-ч)-1, т. е. КПД использования водорода равен 60 %.

Значения расчетных затрат на производство пиковой электроэнергии в течение 900 ч-год~' в предположении, что дополнительные удельные капитальные вложения в паротурбинную установку составляют 20 руб-кВт-1 пиковой мощности, приведены в табл. 7.4 (нижние цифры).

Использование атомно-водородных энергетических установок для покрытия пика электрической нагрузки обладает определенной перспективой. Полученные в [48] в результате оценочных расчетов значения расчетных затрат на производство пиковой электроэнергии сопоставимы с современными значениями расчетных затрат на пиковую электроэнергию и даже несколько ниже них.

Некоторый интерес представляют различные схемы производства пиковой электроэнергии с использованием электрохимических генераторов (водородокислородных или водородовоздушных), обладающих высоким КПД. В настоящее время электрохимические генераторы (ЭХГ) имеют высокую стоимость, и такие схемы в связи с этим недостаточно экономичны, однако в ряде публикаций предсказывается резкое снижение капитальных вложений в пиковые установки с ЭХГ в будущем [133].

Если сравнивать схемы п

страница 40
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53

Скачать книгу "Введение в водородную энергетику" (2.73Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
фундаментные блоки 2400 600 400 цена
купить роутер asus
билеты а2
картотечные шкафы тумбы формата а5

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(18.08.2017)