химический каталог




Введение в водородную энергетику

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

апиталовложений (0,15), текущие ремонты, годовые амортизационные отчисления, заработную плату и другие расходы; С— стоимость топлива, электроэнергии, сырья в пересчете па условное топливо; D — удельный расход топлива, электроэнергии, сырья в пересчете на условное топливо на 1 ? продукта.

Принимая количество дней работы установок в году одинаковым и равным 300, получаем годовую производительность установок 300 тыс. ? ??3 и удельные капитальные затраты для варианта А *уд=150 долл. США на 1 ? ??3 в год и для варианта Б куд= =83,3 долл. США иа 1 ? ??3 в год. Расчетные затраты в вариантах А и Б, долл. США на 1 ? ??3, равны

~з4=37,5 + 1,26Спр,газ+100Сэл; з~5 =20,8+150С8 д+0,07СТ оп л +0,72СНг.

218

Условие равенства расчетных затрат на производство 1 ? ??3 обоими способами приводит к следующему значению Cm-

Сн2^23,2+1,75СпР.газ—69,5СЭЛ—0,1СТОПП. (7.3)

Таким образом, при стоимости природного газа в пересчете на условное топливо около 50 долл. США за 1 т, стоимости электроэнергии Сэл=4 цент-(кВт-ч)-1 и использовании природного газа в качестве топлива в колонне синтеза аммиака использовать товарный водород для производства аммиака целесообразно при его стоимости ниже 103 долл. США за 1 ? в пересчете на условное топливо. Если же считать, что стоимость товарного водорода в перспективе будет составлять 200 долл. США за 1 ? в пересчете на условное топливо, то его потребление в процессе синтеза аммиака станет целесообразным при стоимости природного газа на месте потребления в пересчете на условное топливо выше 107 долл. США за 1 т. В условиях СССР трудно ожидать такой стоимости природного газа на внутреннем рынке в пределах текущего столетия, особенно если учесть, что массовое производство аммиака (в том числе и для экспорта) может базироваться на новых заводах, располагаемых вблизи основных крупных месторождений газа, где он достаточно дешев.

Синтез метанола с использованием водорода, полученного из воды, требует в качестве сырья кроме водорода еще и углерода нли окиси (двуокиси) углерода. Если использовать двуокись углерода, производимую в качестве побочного продукта в металлургии (в кислородных конвертерах) или в процессах синтеза аммиака, то возможно производство метанола на основе реакции

ЗН2+С02—кСН5ОН+Н20.

При этом на 1 ? метанола требуется по различным данным от 0,065 до 0,09 ? водорода. Пересчитанная по оценкам Института электроэнергетики США (91 стоимость метанола, получаемого с использованием электролитического водорода, составляет около 4,5 коп-л~!. Прн стоимости природного газа в пересчете на условное топливо выше 42 руб-т-1 по данным [9] экономически оправдано использование электролитического водорода (производимого по перспективной технологии) для производства СН3ОН при наличии больших резервов СОг как побочного продукта. Такая стоимость природного газа уже приближается к величине замыкающих затрат на природный газ в европейской части СССР. Однако перспективы оказываются менее благоприятными при сравнении с массовым производством метанола в районах вблизи крупных газовых месторождений, где стоимость природного газа за тонну условного топлива может оцениваться на 8—10 руб. ниже, чем в центре европейской части СССР.

В силу различий в методах экономических оценок, принятых в США и СССР, приведенную выше пороговую величину стоимости природного газа нельзя считать достаточно точной для условий СССР. Однако вывод о том, что получаемый из воды товарный водород начнет вытеснять природный газ из процессов производства метанола раньше, чем из процессов синтеза аммиака, можно считать достаточно обоснованным. Следует также отметить, что возможно массовое производство метанола в районах дешевого угля, где более рационально использовать синтез-газ (СО+Н2), получаемый в процессе газификации угля.

Стоимость водорода, производимого для нужд НПЗ и потребляемого на НПЗ, по различным данным колеблется в пересчете на условное топливо от 30 до 100 руб-т-1 и

219

более. В связи с тем что потребление товарного водорода на НПЗ не связано с существенным изменением технологии производства, следует^ ожидать, что НПЗ смогут стать потребителями товарного водорода при его стоимости меньше 100 руб-т-1 на месте потребления в пересчете на условное топливо. По мере роста цен на нефть и нефтепродукты НПЗ станут потребителями и более дорогого товарного водорода [17, 142].

Таким образом, следует ожидать, что в СССР рост крупномасштабного потребления товарного водорода, производимого из воды, будет происходить в первую очередь за счет предприятий по производству метанола и НПЗ, а по мере удешевления товарного водорода — за счет заво-дов^по производству аммиака, расположенных в Европейской части СССР. На близкую перспективу можно ожидать и промежуточного решения — использования теплоты атомных реакторов для конверсии метана, что позволит сократить почти вдвое расход природного газа.

В металлургии наибольшее количество водорода используется в процессах прямого восстановления железа из руды [13]. В настоящее время существует несколько заводов по производству железа прямым восстановлением его из руды водородом. По данным Американского института технологии газа общее производство железа таким способом в мире составляло в 1974—1975 гг. 5265 тыс. т-год-1, из них 1045 тыс. т-год-1 производилось в США. Предполагается, что в будущем производство железа прямым восстановлением из руд возрастет в мире до 47 млн. т-год-1, при этом годовое потребление водорода для этого производства возрастет с 0,2-??6 ? в 1975 г. до 2-Ю6 ? [9]. В соответствии с технологией прямого восстановления на 1 ? производимого железа расходуется 0, 043 ? водорода, (в пересчете на условное топливо) и в настоящее время для этой цели используется восстановительный газ, получаемый конверсией природного газа и содержащий 74% водорода.

Некоторые проработки, выполненные в СССР и в США, указывают на экономическую целесообразность создания энерготехнологических комплексов для производства железа прямым восстановлением из руды [13]. Наиболее экономичный способ получения восстановительного газа — конверсия природных топлив с использованием ВТГР. Достоинством металлургических комплексов с производством водорода является возможность использовать также и кислород, получаемый в процессе разложения воды, например для кислородных конвертеров. Создание таких 220

энерготехнологических комплексов является одним из наиболее перспективных направлений водородной энерготехнологии [143].

7.4. Использование водорода в межотраслевых энерготехнологических комплексах

Опыт показывает, что внедрение новой технологии требует в ряде случаев пересмотра сложившихся структур производства. Поскольку водород является одновременно и энергоносителем, и сырьем для химического синтеза, раздельная оптимизация систем производства электроэнергии и химической продукции оказывается недостаточно эффективной. Более эффективными с точки зрения минимума народнохозяйственных затрат являются комплексы, вырабатывающие два или более целевых продукта.

В качестве примера такого подхода в [48] рассмотрен межотраслевой энерготехнологический комплекс, вырабатывающий электроэнергию по заданному графику и аммиак при использовании водорода в качестве промежуточного энергоносителя и сырья для получения аммиака. Экономические показатели такого комплекса сопоставлены с показателями традиционной раздельной системы получения

V Аммиак

Lb

Сектор производства, аммиака

Электроэнергия

Исходное топливо

Сектор производства, j электроэнергии-^

Органическое -/-

Ядерное

Полубазовая 1 мощность

Базовая j мощность

Рис. 7.10. Структурная схема эиерготехнологиче-Ского комплекса (исходный вариант)

221

этих продуктов, в которой сырьем для производства аммиака является природный газ (рис. 7.10).

В течение ближайших 10—15 лет для энергосистем будет, по-видимому, характерна 40—50%-пая ночная разгрузка в течение всех рабочих суток и аналогичная круглосуточная разгрузка в нерабочие сутки, когда значительно сокращается потребление энергии промышленными предприятиями. Реальный суточный график электрической нагрузки энергосистемы приведен на рис. 7.11. Базисная часть графика будет покрываться наиболее экономичными

0 I 24 0 Ж 24 0 Ж ш 0 ж 24

Рис. 7.11. График электрической нагрузки энергосистемы:

? —базисная мощность; 2 — полубазисная мощность; 3 — пнковая мощность;

*— водородоперегрузочная мощность;

i—iv — варианты в соответствии с табл. 7.6.

электростанциями энергосистемы (например; АЭС), а покрытие переменной части графика будет производиться полубазисными, в основном работающими на угле и мазуте, и пиковыми электростанциями на газе.

Предметом дальнейшего рассмотрения является оптимизация структуры электрогенерирующих мощностей энергосистемы с учетом потребностей промышленности по производству аммиака.

Схема внутренних и внешних связей рассматриваемого энергопромышленного комплекса по производству двух видов продукции — электроэнергии и аммиака — показана на рис. 7.12. Принципальная технологическая схема энер-222

гопромышленного комплекса по производству электроэнергии и аммиака поясняется рис. 7.13.

Изменение технологии производства аммиака, связанное с использованием вoдqpoдa, заключается в исключении секции производства синтеза-газа из природного газа и замене ее секцией производства синтез-газа путем разделения воздуха и смешения получаемого азота и аргона с водородом (как в примере, рассмотренном в § 7.3).

Что касается производства электроэнергии, то, как и в § 7.2, традиционная энергосистема, состоящая из электро-

Аммиак-

Водород-

Исходног топливо

Кислород-Сектор 1^. производства

аммиака

Электролизер

Водород

? Ядерное топливо

¦Электроэнергия

1Сектср -?I производства электроэнергии.

гГ----1·

Рис. 7.12. Структурная схема эиерготехнологического комплекса (вариант полного вовлечения водорода)

станций различных типов (базисной, полубазисной и пиковой) для покрытия как постоянной, так и переменной части графика электрической нагруз

страница 44
< 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
Отличное предложение в КНС Нева: проектор acer цена - офис в Санкт-Петербурге, ул. Рузовская, д.11, КНС Нева.
robbie williams концерт промо код
встреча в аэропорту на микроавтобусе
hi-end домашний кинотеатр

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
(25.04.2017)