Preview

Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ

Расширенный поиск

Исследование применения водорода в качестве топлива для улучшения энергетических и экологических показателей работы газотурбинных установок

https://doi.org/10.30724/1998-9903-2021-23-2-46-55

Полный текст:

Аннотация

ЦЕЛЬ. Рассмотреть различные варианты тепловых схем электрических станций и дать оценку основным технико-экономическим параметрам. В статье представлены результаты по разработке схем электрических станций мощностью (до 100 кВт) с парогенерирующей водородно-кислородной установкой для моделирования и выбора эффективных вариантов тепловых схем микрогенерационных энергетических установок на этапе проектирования и развития энергетических систем. МЕТОДЫ. Выполнен анализ предложенных вариантов тепловых схем с водородно-кислородным парогенератором, включающих схемные решения микрогазотурбинных установок с водородно-кислородным парогенератором, схему парогазовой установки с водородно-кислородным парогенератором и промежуточным перегревом пара, схему паротурбинной установки с водородно-кислородным парогенератором, схему паротурбинной установки с водороднокислородным парогенератором и одноступенчатым промежуточным перегревом пара, схему паротурбинной установки с водородно-кислородным парогенератором и промежуточным перегревом пара и пароохладителем. РЕЗУЛЬТАТЫ. Предложен вариант тепловой схемы, который позволит определить подход к оценке топливной составляющей себестоимости производства тепловой и электрической энергии для отечественных электростанций. Представлено описание химического способа получения водорода в лабораторных условиях в генераторах водорода на основе гидролиза твердого реагента – алюминия – в реакционном сосуде, при котором контактирование частиц алюминия происходит в жидкой фазе водного раствора едкого натра. Особенностью предложенного способа является наличие возможности регулирования по расходам в магистралях подачи водной суспензии алюминия и водного раствора едкого натра, что позволяет значительно улучшить качество регулирования и снизить затраты на эксплуатацию таких систем. В значительной степени создание таких систем становится возможным при наличии спроса на выработанную электрическую энергию, что определяет необходимость обеспечения высоких значений технико-экономических показателей работы энергетических установок. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Расчетные оценки показали, что удельный расход условного топлива на производство электрической энергии микрогенерационными системами на основе газотурбинных установок с водородным генератором мощностью 5 ‒ 100 кВт составляет от 0,098 до 0,117 кг/кВт·ч.

Об авторах

М. М. Султанов
Национальный исследовательский университет «МЭИ»
Россия

Султанов Махсуд Мансурович, канд. техн. наук, доцент, руководитель Научноисследовательской лаборатории Цифровых технологий филиала Национального исследовательского университета «МЭИ»

Волжский



Е. В. Курьянова
Национальный исследовательский университет «МЭИ»
Россия

Курьянова Елена Викторовна, старший преподаватель, филиал Национального исследовательского университета «МЭИ»

Волжский



Список литературы

1. Филиппов С.П., Дильман О.Д, Илюшин П.В. Распределенная генерация и устойчивое развитие регионов // Теплоэнергетика. 2019. № 12. С. 4-17.

2. Головщиков В.О. Готова ли электроэнергетика России к переходу на новую технологическую платформу, основанную на массовой цифровизации? // Энергетик. 2018. № 11. С. 3-6.

3. Веселов Ф.В., Макаров А.А., Макарова А.С. Методы и результаты оценки эффективности ускоренной модернизации электроэнергетики России // Теплоэнергетика. 2013. № 1. С. 6-15.

4. Султанов М.М., Курьянов В.Н., Терентьев Г.Ф. и др. Способ моделирования процессов в химических реакторах. Патент РФ на изобретение № 2018105753. 19.03.2019. Бюл. №8 Доступно по: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=37358470. Ссылка активна на 29 марта 2021.

5. Малышенко С.Л., Счастливцев А.И. Термодинамическая эффективность геотермальных станций с водородным перегревом пара // Теплоэнергетика. 2010. №11. С. 23-27.

6. Безуглов Р.В. Микротурбинная установка для эффективного энергоснабжения автономных индивидуальных потребителей // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Технически науки. 2013. № 1. С. 51–55.

7. Беккер В.Л. Расчет различных вариантов тепло- и электроснабжения промышленных объектов на базе когенерационной мини-ТЭЦ // Вестник МГСУ. 2008. № 3. С. 64-69.

8. Коробицин Н.А., Салмин В.В.Расчет основным энергетических показателей работы ГТУ в составе мини-ТЭЦ котельной // Энергетика Татарстана. 2009. № 1. С. 15-18.

9. Маслеева О.В., Пачурин Г.В., Головкин Н.Н. Экологическая и экономическая оценка использования мини-ТЭЦ, работающих на природном и биогазе // Международный журнал экспериментального образования. 2014. №1. С. 86-92.

10. Gholinejad H., Loni А., Adabi J., at.al. A hierarchical energy management system for multiple home energy hubs in neighborhood grids // Journal of Building Engineering. 2019. V. 28. pp.101028.

11. Ganjehloua H.G., Niaeia H., Jafaria A., et.al. Anoveltechno-economicmultileveloptimizationinhome-microgridswith coalition formation capability // Sustainable Citiesand Society. 2020. V.60. pp.1-19.

12. Monfared H. J., Ghasemi A., Loni A., et.al A hybrid price-based demand response program for the residential micro-grid // Energy. 2019. V.185. pp. 274 -285.

13. Nazari-Heris M., Mirzaei M., Mohammadi-Ivatloo B., et.al. Economic-environmental effect of power to gas technology in coupled electricity and gas systems with price-responsive // Journal of Cleaner Production. 2020. V. 244. pp.1-12.

14. Jadidbonab M., Mohammadi-Ivatloo B., Short-Term Self-Scheduling of Virtual Energy Hub Plant Within Thermal Energy Market / IEEE Transactions on industrial electronics. 2021. V. 68(4).

15. Sultanov M.M., Konstantinov A.A., Ivanitckii M.S. Environmental aspects of thermal power equipment operation modes optimization// International Journal of Hydrogen Energy. 2017. V. 42. № 18. P. 13300 -13306.

16. Султанов М.М., Терентьев Г.Ф., Кузеванов В.С., и др. Способ получения водорода за счет гидролиза твердого реагента-алюминия в реакционном сосуде. Патент РФ на изобретение. №2013150927/05. 27.03.2015. Бюл. № 9. https://patents.google.com/patent/RU2545290C1/ru. Ссылка активна на 27.03.2015.

17. Рогалёв Н.Д., Султанов М.М., Терентьев Г.Ф., и др. Тепловая паротурбинная электростанция с парогенерирующей водородно-кислородной установкой. Патент РФ на изобретение. №2018126592. 25.12.2019. Бюл. № 36.

18. Mutlu R.N., Gizir A.M., Kucukkara I. Hydrogen generation by electrolysis under subcritical water condition and the effect of aluminium anode. International Journal of Hydrogen Energy. 2020. V. 45. № 23. pp. 12641-12652.

19. Sevastyanova L.G., Klyamkin S.N., Bulychev B.M. Generation of hydrogen from magnesium hydride oxidation in water in presence of halides. International Journal of Hydrogen Energy. 2020. V. 45. № 4. pp. 3046-3052.


Для цитирования:


Султанов М.М., Курьянова Е.В. Исследование применения водорода в качестве топлива для улучшения энергетических и экологических показателей работы газотурбинных установок. Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2021;23(2):46-55. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2021-23-2-46-55

For citation:


Sultanov M.M., Kuryanova E.V. Research of the application of hydrogen as a fuel to improve energy and environmental performance of gas turbine plants. Power engineering: research, equipment, technology. 2021;23(2):46-55. (In Russ.) https://doi.org/10.30724/1998-9903-2021-23-2-46-55

Просмотров: 86


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1998-9903 (Print)
ISSN 2658-5456 (Online)