Исследование тепловых процессов в водородно-кислородных парогенераторах киловаттного класса мощности

ЦЕЛЬ. Проведение экспериментальных исследований водородно-кислородного парогенератора киловаттного класса мощности (ВКП) для изучения процессов тепло- и массопереноса. МЕТОДЫ. На первом этапе была рассмотрена технологическая система диагностики и управления ВКП, с помощью которой прошли предварительные экспериментальные исследования, по результатам которых были модернизированы его основные конструктивные элементы. Далее, на втором этапе, была создана автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУ ТП), что обеспечило проведение многорежимных экспериментальных исследований ВКП. РЕЗУЛЬТАТЫ. Конструкция ВКП показала свою работоспособность. Приведены изменение расхода охлаждающей воды, давлений и температуры в камере испарения во время многорежимных испытаний, так же показаны обобщенные результаты проведенных экспериментальных исследований, где представлена зависимость температуры пара от массовой доли воды при различных коэффициентах избытка окислителя. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. В ходе предварительных экспериментальных исследований была проведена разработка модернизированных узлов ВКП, обеспечивающих повышение эффективности его работы. Созданная АСУ ТП позволила успешно провести последующие многорежимные экспериментальные исследования с двумя различными типами камер сгорания. Показатели непрореагировавшего водорода сравнимы с уже достигнутыми в существующих аппаратах. Характерные времена перехода с режима на режим показывают соответствие требованиям для создания автономных энергоустановок на основе возобновляемых источников энергии.

1. Солодова Н.Л. и др. Водород-энергоноситель и реагент. Технологии его получения // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2017. Т. 19. №. 11-12.

2. Borzenko V.I., Schastlivtsev A.I. Efficiency of steam generation in a hydrogen-oxygen steam generator of kilowatt-power class // High Temperature. 2018. Т. 56. №. 6. С. 927-932.

3. Schastlivtsev A.I., Borzenko V.I. Investigation of the distribution of heat fluxes in the combustion chamber of a hydrogen-oxygen steam generator // Journal of Physics: Conference Series. IOP Publishing, 2018. Т. 1128. №. 1. С. 012077.

4. Haidn O.J.,. Fröhlke K, Carl J., Weingartner S. Improved combustion efficiency of a H2/O2 steam generator for spinning reserve application”, International Journal of Hydrogen Energy. 1998 V. 23, Issue 6. pp. 491-497.

5. Schastlivtsev A.I. et al. Hydrogen-oxygen installations for the energy industry // High Temperature. 2020. V. 58. №. 5. pp. 733-743.

6. Schastlivtsev A.I., Borzenko V.I. Hydrogen-oxygen steam generator applications for increasing the efficiency, maneuverability and reliability of power production // Journal of Physics: Conference Series. – IOP Publishing, 2017. V. 891. №. 1. pp. 012213.

7. Tomarov G.V., Borzenko V.I., Shipkov A.A. Application of Hydrogen–Oxygen Steam Generators for Secondary Flash Steam Superheating at Geothermal Power Plants // Thermal Engineering. 2021. Т. 68. №. 1. pp. 45-53.

8. Sternfeld H.J., Heinrich P. A demonstration plant for the hydrogen/oxygen spinning reserve. International Journal of Hydrogen Energy. 1989. V. 14. Issue 10. Pp.703-716.

9. Аминов Р.З., Портянкин А.В. Анализ компоновочных решений электролизного цеха водородной надстройки с учетом надежности и взрывопожароопасности // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2018. Т. 20. №. 5-6.