Науковий вісник НГУ

Адаптація електролізера високого тиску до умов спільної експлуатації з енергоблоками ТЕС і АЕС

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Зміст №6 2020

Останнє оновлення: 01 січня 2021

Опубліковано: 30 листопада -0001

Перегляди: 1469

Authors:

A. А. Шевченко, orcid.org/0000-0002-6009-2387, Інститут проблем машинобудування імені А. М. Підгорного НАН України, м. Харків, Україна,. e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

M. М. Зіпунніков, orcid.org/0000-0002-0579-2962, Інститут проблем машинобудування імені А. М. Підгорного НАН України, м. Харків, Україна. e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

А. Л. Koтенко, orcid.org/0000-0003-2715-634X, Інститут проблем машинобудування імені А. М. Підгорного НАН України, м. Харків, Україна. e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

повний текст / full article

Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2020, (6): 076 - 082

https://doi.org/10.33271/nvngu/2020-6/076

Abstract:

Мета. Обґрунтування необхідності адаптації електролізера високого тиску (ЕВТ) до умов спільної експлуатації з енергоблоками ТЕС і АЕС для вирішення проблеми експлуатації енергоблоків у базовому режимі й забезпечення використання виробленої у «провальні» періоди надлишкової електричної енергії для одержання водню й кисню, з подальшим їх використанням під час піку електричного навантаження. Це дозволить скоротити кількість режимів «пуск – зупинка», обумовлених зростанням нерівномірності графіку електричного наванта­ження.

Методика. Дослідження процесу електрохімічного генерування водню й кисню, та їх подальшого задіяння в технологічних схемах енергетичних блоків ТЕС і АЕС, базується на законах збереження маси, термодинаміки, електротехніки, електрохімії з використанням даних, отриманих на основі методів імітаційного й фізичного моделювання.

Результати. Розглянуті особливості використання водню в якості палива для енергетики. Продуктом його згоряння в кисні є перегріта водяна пара – робоче тіло сучасних паротурбінних установок. Водяна пара може бути спрямована до парової турбіни, де, розширюючись, виконує роботу. Проаналізовані перспективи спільної експлуатації енергоблоків і електролізера високого тиску в базовому режимі з використанням виробленої у «провальні» періоди надлишкової електричної енергії для одержання водню й кисню. Запропоновані шляхи модернізації існуючих паротурбінних установок для роботи на змінних режимах (включаючи «покриття» пікових навантажень). Удосконалені технологічні схеми енергетичних блоків ТЕС і АЕС та підвищені термодинамічні параметри циклів.

Наукова новизна. Розрахункові дані показують, що при здійсненні паротурбінного циклу з водневим перегрівом пари при  10¹ термодинамічна ефективність (ККД) використання водневого палива може бути в 1,5–2 рази вище, ніж ККД використання природного газу в газотурбінних установках, а коефіцієнт рекуперації електроенергії може становити від 40 до 50 %.

Практична значимість. Розроблена схема компонування блоку модулів із чотирьох електролізних комірок і принципова схема основних типів водень-кисневих парогенераторів, виконано комплекс робіт, спрямованих на розробку науково-технічних принципів створення нових високоекономічних енергоблоків підвищеної маневреності.

Ключові слова: електролізер, водень, кисень, парогенератор, парогазова турбіна

References.

1. Report on the assessment of compliance (sufficiency) of generating capacity (n.d.). Retrieved from https://ua.energy/wp-content/uploads/2019/10/Zvit-z-otsinky-vidpovidnosti-vid-31.10.19.pdf.

2. Aminov, R. Z., Bairamov, A. N., & Garievskii, M. V. (2019). Assessment of the Performance of a Nuclear–Hydrogen Power Generation System. Thermal Engineering, 66(3), 196-209. https://doi.org/10.1134/S0040601519030017.

3. Aminov, R. Z., Shkret, A. F., & Garievskii, M. V. (2016). Estimation of lifespan and economy parameters of steam-turbine power units in thermal power plants using varying regimes. Thermal Engineering, 63, 551-557. https://doi.org/10.1134/S0040601516080012.

4. Dli, M. I., Baliabina, A. A., & Drozdova, N. V. (2015). Hydrogen energy and development prospects. Alternative Energy and Ecology (ISJAEE), 22, 37-41. https://doi.org/10.15518/isjaee.2015.22.004.

5. OAO “Uralkhimmash” (n.d.). Electrolyzers. Retrieved from https://elkt.com.ua/electrolyzers/28-electrolizer-fv.

6. TELEDYNE TITAN™ EC-500 (n.d.). Retrieved from http://www.teledynees.com/products/Hydrogen%20Oxygen%20Generation%20Systems/Product%20Files/TESI_Brochure_TITAN_EC_Series_English_2013.pdf.

7. HySTATTM – A Energy Station (n.d.). Retrieved from: http://www.drivehq.com/file/df.aspx/isGallerytrue/shareID452352/fileID27809605?1=1.

8. Wasserstoffprojekt Flughafen München. Gesellschaft für Ho­chlei­stung Elektrolyse – GHW (n.d.). Retrieved from https://www.linde gas.de/de/images/argemuc_projektbeschreibung_tcm565-71308.pdf.

9. Smart Hydrogen Station (SHS) (n.d.). Retrieved from https://global.honda/innovation/FuelCell/smart-hydrogen-station-engineer-talk.html.

10. HOGEN® H Series Technical Specifications (n.d.). Retrieved from https://diamondlite.com/wp-content/uploads/2017/05/H-Serie-Englisch-1.pdf.

11. Langemann, M., Fritz, D., Müller, M., & Stolten, D. (2015). Validation and characterization of suitable materials for bipolar plates in PEM water electrolysis. International Journal of Hydrogen Energy, 40(35), 11385-11391. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2015.04.155.

12. Phillips, R., & Dunnill, C. (2016). Zero gap alkaline electrolysis cell design for renewable energy storage as hydrogen gas. RSC Advances, 6(102), 100643-100651. https://doi.org/10.1039/C6RA22242K

13. Shevchenko, A., Zipunnikov, M., Kotenko, A., Vorobiova, I., & Semykin, V. (2019). Study of the Influence of Operating Conditions on High Pressure Electrolyzer Efficiency. Journal of Mechanical Engineering, 22(4), 53-60. https://doi.org/10.15407/pmach2019.04.053.

14. Zipunnikov, M. M. (2019). Formation of potassium ferrate in a membrane-less electrolysis process of water decomposition. Issues of Chemistry and Chemical Technology. Dnieper, 1, 42-47. https://doi.org/10.32434/0321-4095-2019-126-5-42-47.

15. Shevchenko, A. (2020). Creation of autonomous and network energy-technological complexes with a hydrogen storage of energy. Vidnovliuvana Energetika, 61(2), 18-27. https://doi.org/10.36296/1819-8058.2020.2(61).18-27.

16. Solovey, V. V., Khiem, N. T., Zipunnikov, M. M., & Shev­chenko, A. A. (2018). Improvement of the Membrane-less Electrolysis Technology for Hydrogen and Oxygen Generation. French-Ukrainian Journal of Chemistry, 6(2), 73-79. https://doi.org/10.17721/fujcV6I2P73-79.

17. Rusanov, A., Solovey, V., Zipunnikov, M., & Shevchenko, A. (2018). Thermogasdynamics of physical and energy processes in alternative technologies. Thermogasdynamics of physical and energy processes in alternative technologies. PC “Technology Center.” https://doi.org/10.15587/978-617-7319-18-3.

18. Aminov, R. Z., & Bairamov, A. N. (2017). Performance evaluation of hydrogen production based on off-peak electric energy of the nuclear power plant. International Journal of Hydrogen Energy, 42, 21617-21625. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2017.07.132.

19. Aminov, R. Z., Bairamov, A. N., & Garievskii, M. V. (2020). Estimating the system efficiency of the multifunctional hydrogen complex at nuclear power plants. International Journal of Hydrogen Energy, 45(29), 14614-14624. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020.03.187.

• < Попередня
• Наступна >