Preview

Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE)

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Доступ платный или только для Подписчиков

Эффективность сжигания водорода с избытком окислителя в замкнутом водородном цикле на АЭС

https://doi.org/10.15518/isjaee.2019.22-27.053-063

Полный текст:

Аннотация

Рассматривались вопросы технико-экономической эффективности сжигания водорода с избытком окислителя при комбинировании АЭС с водородным энергокомплексом на базе замкнутого водородного  цикла. Сжигание водородного  топлива с избытком окислителя позволяет минимизировать недожог водородного  топлива и повысить эффективность водородного  цикла. Установлено, что данный подход обеспечивает безопасное и эффективное увеличение мощности и КПД АЭС посредством  повышения температуры пара в цикле паротурбинной установки (ПТУ) за счет сжигания водородного топлива в кислороде. Повышение эффективности водородных циклов на АЭС обеспечивает дальнейшее развитие экологически чистой энергетики на основе атомно-водородных технологий и возможность эффективной загрузки АЭС в условиях неравномерности графика электропотребления в энергосистемах страны. Изучена технико-экономическая эффективность сжигания водорода с избытком окислителя на базе замкнутого водородного  цикла. Проведена оценка эффективности схемы комбинирования  АЭС с водородным циклом за счет использования замкнутой системы сжигания водорода с избытком окислителя. Такой подход позволяет безопасно использовать тепло водородного  топлива для повышения параметров острого пара перед паротурбинной установкой. Показано,  что реализация схемы с избытком окислителя позволяет отказаться  от предварительной системы охлаждения продуктов сгорания,  что дает возможность  более эффективно использовать тепло водородного  топлива за счет более значительного повышения температуры острого пара и соответствующего прироста мощности ПТУ.

Получены основные показатели сравнительной технико-экономической эффективности реализации предлагаемой схемы комбинирования АЭС с водородным энергокомплексом  на базе замкнутого цикла сжигания водорода с избытком окислителя. Показано,  что себестоимость производства дополнительной электроэнергии оказывается конкурентоспособной по сравнению со схемой предварительного охлаждения продуктов сгорания. При этом расчет накопленного чистого дисконтированного дохода показал эффективность предлагаемой схемы водородного перегрева пара на АЭС с учетом возможной экономии природного газа в энергосистеме. Полученные результаты могут быть использованы при разработке систем повышения маневренной эффективности АЭС.

Об авторах

Р. З. Аминов
Саратовский научный центр Российской академии наук
Россия

Аминов Рашид Зарифович - доктор технических наук, главный научный сотрудник.

д. 24, ул. Рабочая, Саратов, 410028.

тел.: +7(845-2)27-14-36, факс: (845-2)27-14-36.

Scopus Author ID: 7006689108

Research ID: O-3305-2014

h-index: 10



А. Н. Егоров
Саратовский научный центр Российской академии наук
Россия

Егоров Александр Николаевич - кандидат технических наук, старший научный сотрудник.

д. 24, ул. Рабочая, Саратов, 410028.

тел.: +7(845-2)27-14-36, факс: (845-2)27-14-36.

h-index: 7



Список литературы

1. Фаворский, О.Н. Научно-технические основы высокоэффективного производства электроэнергии с комплексным использованием органического и водородного топлива / О.Н. Фаворский [и др.] // Энергетик. – 2008. – № 1. – С. 3–6.

2. Тарасов, Б.П. Водород для производства энергии: проблемы и перспективы / Б.П. Тарасов, М.В. Лотоцкий // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). – 2006. – № 8. – С. 72–90.

3. Malyshenko, S.P. Effectiveness of steam generation in oxyhydrogen steam generators of the megawatt power class / S.P. Malyshenko [et al.] // High Temperature. – 2012. – Vol. 50. – Is. 6. – P. 765–773.

4. Aminov, R.Z. Emergency cooling system for water-cooled reactors / R.Z. Aminov, A.N. Egorov, V.E. Yurin // Conf. Proc. 17 International Multidisciplinary Scientific GeoConference «Energy and Clean Technology». Albena. – 2017. – Vol. 41. – P. 3–10.

5. Aminov, R.Z. Hydrogen cycle based backup for NPP internal needs during a blackout / R.Z. Aminov, A.N. Egorov, V.E. Yurin // Atomic Energy. – 2013. – Vol. 114. – Is. 4. – P. 289–292.

6. Aminov, R.Z. Multifunctional Backup for NPP Internal Needs / R.Z. Aminov [et al.] // Atomic Energy. – 2017. – Vol. 121. – Is. 5. – P. 327–333.

7. Aminov, R.Z. Comparison and analysis of residual heat removal systems of reactors in station blackout accidents / R.Z. Aminov, A.N. Egorov // Atomic Energy. – 2017. – Vol. 121. – No. 6. – P. 402–408

8. Шпильрайн, Э.Э. Применение водорода в энергетике и в энерготехнологических комплексах / Э.Э. Шпильрайн, Ю.А. Сарумов, О.С. Попель // Атомно-водородная энергетика и технология. – 1982. – Вып. 4. – С. 5–22.

9. Малышенко, С.П. Некоторые термодинамические и технико-экономические аспекты применения водорода как энергоносителя в энергетике / С.П. Малышенко, О.В. Назарова, Ю.А. Сарумов // Атомно-водородная энергетика и технология. – 1986. – Вып. 7. – С. 105–126.

10. Forsberg, C.W. Nuclear Wind hydrogen systems for variable electricity and hydrogen production [Электронный ресурс] / C.W. Forsberg, G. Haratyk // International Congress on Energy. – 2011. – New York. (https://www.aiche.org/academy/videos/conference-presentations/nuclear-wind-hydrogen-systems-variable-electricity-and-hydrogen-production). – (Дата обращения: 03.09.2019.).

11. Forsberg, C.W. Is hydrogen the future of nuclear energy [Электронный ресурс] / C.W. Forsberg. – International topical meeting on the safety and technology of nuclear hydrogen production, control and management. – Boston, 2007. – Режим доступа: http://www.350.me.uk/TR/Hansen/Forsberg01.pdf. – (Дата обращения: 03.09.2019.).

12. Forsberg, C.W. Hydrogen futures and technologies / C. W. Forsberg. - Rohsenow Symposium on Future Trends in Heat Transfer. – Massachusetts, 2003. – Режим доступа: https://dspace.mit.edu/bitstream/handle/1721.1/7303/FORSBERG.pdf?sequence=1). – (Дата обращения: 03.09.2019.).

13. Aminov, R.Z. Hydrogen-oxygen steam generator for a closed hydrogen combustion cycle / R.Z. Aminov, A.N. Egorov // International Journal of Hydrogen Energy.– 2019. – Vol. 44. – I. 21. – P. 11161–11167.

14. Дьяков, А.Ф. Техническая диагностика, мониторинг и прогнозирование остаточного ресурса паропроводов электростанций / А.Ф. Дьяков, В.Г. Канцедалов, Г.П. Берлявский. – М.: Издательство МЭИ, 1998. – 176 с.

15. Бугай, Н.В. Работоспособность и долговечность металла энергетического оборудования / Н.В. Бугай, Т.Г. Березина, И.И. Трунин. – М.: Энергоатомиздат, 1994. – 272с.

16. Aminov, R.Z. Study of Hydrogen Combustion in an Oxygen Environment / R.Z. Aminov, A.N. Egorov // High Temperature. – 2018. – Vol. 56. – Is. 5. – P. – 744–750.

17. Зельдович, Я. Б. Математическая теория горения и взрыва / Я. Б. Зельдович [и др.]. – М.: Наука, 1980. – 478 с.

18. Михеев, М.А.Основы теплопередачи / М.А. Михеев, И.М. Михеева. – М.: Энергия, 1977. – 344 с.

19. Юренев, В.Н. Теплотехнический справочник: Т. 2. Изд. 2-е, перераб. / В.Н. Юренев, П.Д. Лебедев. – М.: Энергия, 1976. – 896 с.

20. Глинка, Н.Л. Общая химия. 24-е изд. / Н.Л. Глинка. – Л.: Химия, 1985. – 702 с.

21. Ледуховский, Г.В. Разработка и апробация метода идентификации математических моделей конденсаторов паровых турбин по малой выборке экспериментальных данных / Г.В. Ледуховский // Вестник ИГЭУ. – 2017. – № 1. – С. 5–10.

22. Pattanayaka, L. Thermal performance assessment of steam surface condenser / L. Pattanayaka, B. Padhib, B. Kodamasingh // Case Studies in Thermal Engineering. – 2019. – Vol. 14. – P. 100484.

23. Акционерное Общество «Сумское машиностроительное научно-производственное объединение» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://snpo.ua/ru/kontakty/. – (Дата обращения: 03.09.2019.).

24. ОАО «Пензкомпрессормаш» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.pkm.ru/catalog/gazovye-kompressory-porshnevye-/. – (Дата обращения: 03.09.2019.).

25. Трояновский, Б.М. Турбины для атомных электростанций / Б.М. Трояновский. – М.: Энергия, 1978. – 232 с.

26. Baily, F. Predicting the performance of 1800-rpm large steam turbine generators operating with light-water-cooled reactors / F. Baily [et al.]. – NY General Electric Company, 1973.– 66 p.

27. Spenser, R.C. A method for predicting the performance of steam turbine-generators 16,500 KW and larger / R.C. Spenser, K.C. Cotton, C.N. Cannon // J. of Eng. for Power. – 1963. – Vol. 85. – 2449 p.

28. Аминов, Р.З. Определение оптимальной продолжительности работы электролизных установок во внепиковой части графика электрических нагрузок при реализации паро-водородного цикла на АЭС / Р.З. Аминов, А.Н. Егоров, А.Н. Байрамов // Труды Академэнерго. – 2012. – № 1. – С. 113–124.

29. Gas Turbine World Handbook. – Fairfield: Pequot Publishing Inc, 2019. – 148 p.

30. Текущий ремонт газотурбинных установок ГТУ ст.№ 6-9 СП «Майская ГРЭС» / Центр электронных торгов [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.b2b-center.ru). – (Дата обращения: 03.09.2019.).

31. Аминов, Р.З. Оценка технико-экономической эффективности замкнутого водородного цикла на АЭС / Р.З. Аминов, А.Н. Егоров // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). – 2019. – Vol. 10–12. – С. 23–35.


Для цитирования:


Аминов Р.З., Егоров А.Н. Эффективность сжигания водорода с избытком окислителя в замкнутом водородном цикле на АЭС. Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). 2019;(22-27):53-63. https://doi.org/10.15518/isjaee.2019.22-27.053-063

For citation:


Aminov R.Z., Egorov A.N. The Efficiency of Hydrogen Combustion with Excess Oxidizer in a Closed Hydrogen Cycle at NPP. Alternative Energy and Ecology (ISJAEE). 2019;(22-27):53-63. (In Russ.) https://doi.org/10.15518/isjaee.2019.22-27.053-063

Просмотров: 153


ISSN 1608-8298 (Print)