Адаптация электролизера высокого давления к условиям совместной эксплуатации с энергоблоками ТЭС и АЭС

Рейтинг:   / 0
ПлохоОтлично 

Authors:


A. А. Шевченко, orcid.org/0000-0002-6009-2387, Институт проблем машиностроения имени А. М. Подгорного НАН Украины, г. Харьков, Украина, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Н. Н. Зипунников, orcid.org/0000-0002-0579-2962, Институт проблем машиностроения имени А. М. Подгорного НАН Украины, г. Харьков, Украина. e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

А. Л. Koтенко, orcid.org/0000-0003-2715-634X, Институт проблем машиностроения имени А. М. Подгорного НАН Украины, г. Харьков, Украина. e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.


повний текст / full article



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

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



Abstract:



Цель.
Обоснование необходимости адаптации электролизера высокого давления (ЭВД) к условиям совместной работы с энергоблоками ТЭС и АЭС для решения проблемы эксплуатации энергоблоков в базовом режиме и обеспечения использования произведенной в «провальные» периоды избыточной электрической энергии для получения водорода и кислорода, с последующим их использованием в пиковые режимы электрической нагрузки. Это позволит сократить количество режимов «пуск – остановка», обусловленных ростом неравномерности графика электрической нагрузки.


Методика.
Исследование процесса электро-химического генерирования водорода и кислорода, и их дальнейшего задействования в технологических схемах энергетических блоков ТЭС и АЭС, базируется на законах сохранения массы, термодинамики, электротехники, электрохимии с использованием данных, полученных на основе методов имитационного и физического моделирования.


Результаты.
Рассмотрены особенности использования водорода в качестве топлива для энергетики. Продуктом его сгорания в кислороде является перегретый водяной пар – рабочее тело современных паротурбинных установок. Водяной пар может быть направлен в паровую турбину, где, расширяясь, выполняет работу. Проанализированы перспективы совместной эксплуатации энергоблоков и электролизера высокого давления в базовом режиме с использованием произведенной в «провальные» периоды избыточной электрической энергии для получения водорода и кислорода. Предложены пути модернизации паротурбинных установок для работы на переменных режимах (включая «покрытия» пиковых нагрузок). Усовершенствованы технологические схемы энергетических блоков ТЭС и АЭС и повышены термодинамические параметры циклов.


Научная новизна.
Расчетные данные показывают, что при осуществлении паротурбинного цикла с водородным перегревом пара при  101 термодинамическая эффективность (КПД) использования водородного топлива может быть в 1,5–2 раза выше, чем КПД использования природного газа в газотурбинных установках, а коэффициент рекуперации электроэнергии может составлять от 40 до 50 %.


Практическая значимость.
Разработана схема компоновки блока модулей из четырех электролизных ячеек и принципиальная схема основных типов водород-кислородных парогенераторов, выполнен комплекс работ, направленных на разработку научно-технических принципов создания новых высокоэкономичных энергоблоков повышенной маневренности.


Ключевые слова:
электролизер, водород, кислород, парогенератор, парогазовая турбина

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.

 

Следующие статьи из текущего раздела:

Предыдущие статьи из текущего раздела:

Посетители

3369299
Сегодня
За месяц
Всего
141
5951
3369299

Гостевая книга

Если у вас есть вопросы, пожелания или предложения, вы можете написать их в нашей «Гостевой книге»

Регистрационные данные

ISSN (print) 2071-2227,
ISSN (online) 2223-2362.
Журнал зарегистрирован в Министерстве юстиции Украины.
 Регистрационный номер КВ № 17742-6592ПР от 27.04.2011.

Контакты

40005, г. Днепр, пр. Д. Яворницкого, 19, корп. 3, к. 24 а
Тел.: +38 (056) 746 32 79.
e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
Вы здесь: Главная Архив журнала по выпускам 2020 Содержание №6 2020 Адаптация электролизера высокого давления к условиям совместной эксплуатации с энергоблоками ТЭС и АЭС