1598005413-fed7095c5cc635c55b82ef4e37ea2648 (811209), страница 33
Текст из файла (страница 33)
699], что в 2,0-2,5 раза выше затрат на водород, полу. чаемый из природного газа. Реализация кислорода (44 132 долл/1000 кг) более заметно снижает затраты на водородна 15-30% (86, с. 42-53]. Затраты на производство водорода на небольших электроли. зерах значительно выше. Например, затраты на водород, получа.
емый в электролизере с установленной мощностью 14,2 м'/ч (75 кВт), при тарифе на энергию 0,03 долл/(кВт ч) и пересчитан ные на условное топливо, т, лежат в пределах 1200-1600 долл/т (1985 г.) (86, с. 215-225]. Однако цены коммерческого водорода еще выше — 1700-6000 долл/т (86, с.
42-53, 215-225]. Более дешевый водород можно получить в высокотемпера. турных электролизере и конверторе. Расчет приведенных затрат получения водорода в высокотемпературном электролизерэ проводился по уравнению (3.34) К 100 э,элбэл' 0 ! зл = 81 42 + ] л,л4т Чс] чэл'~э (3.35) При переходе от графика на рис. 3.7, а к графику на рис. 3.7, б )равнение (3.35) принимает вид „~колько ниже, чем затраты на водород, произведенный с „мощью угля, и в 1,2-1,5 раза выше затрат на получение водолэ сдэ из природного газа.
для сравнения также выполнен расчет приведенных затрат „э водород, получаемый в электрохимическом конверторе. расчет проводился по уравнению (3.34). Принималось, что электсхимический конвертор работал при плотности тока 4 кА/мэ и „элряжении 0,3 В. Удельные капитальные затраты составляли 8820 руб/м" площади электродов, 8 л = 0,3, замыкающие затраты на топливо составлЯли 20-50 РУб/т, пРиведенные к 1 т Условэого топлива. Как видно из табл.
3.9 (вариант 6), при использова„ии недорсгого топлива, например отходящих газов металлурвческих установок с высоким содержанием СО или Н2, газооб- 98ЗНЫХ ПРОДУктов переработки биомассы, приведенные затраты ла водород в электрохимическом конверторе могут быть ниже приведенных затрат на водород из природного газа, и тем более лэ водород, получаемый газификацией угля. Так как в зоне1 рис.
3.7 (э(очное время, выходные дни и т.д.) таэйфы на энергию ниже, то необходимо рассмотреть экономическую целесообразность работы электролизеров в режиме переменной нагрузки. Приведенные затраты в этом случае можно Определить по уравнению где э, э — тарифы на тепловую энергию; Ь вЂ” расход тепловой эйергии. Расход энергии на 1 мэ водорода принимался 3,1 кВт ч элект. рической и 2,2 кВт . ч тепловой, удельные капитальные затра ты -'620 рубlмэ площади поверхности электрода, тариф тепловую энергию — 1,72 руб/Гдж. Результат расчетов приведен втаб.
3.9(вариантЯ. Из-за отсутствия производства электрола веров эти оценки, как и оценки разрабатываемых щелочйНХ электролизеров, имеют ориентировочный характер. Сравнение их с данными табл. 3.7 показывает, что приведенные затраты вэ водород, полученный в высокотемпературных электролизерах 180 Лэл1т1+ "эл2т2 чс(ээл1 т1+ ээл2т2) Возможны два вида переменного режима работы электролиээра. В первом из них электролизер работает в номинальном 1эжиме в зоне 1, т.е. максимальная мощность его соответствует ьзминальной мощности. Мощность электролизера в зоне П 0лэна 0,6 мощности электролизера в зоне 1, поэтому электролиээр работает при более низкой плотности тока и соответственно лйи более высоком значении КПД.
Значение 1),л опРеделЯлось лэ рис. 3.2, 3.3 и 3.6. Данные для расчета и результаты расчета 181 приведены в табл. 3.8 и 3.9 в виде вариантов 7-8. Как видно, п, работе в режиме переменной плотности тока удается снизи удельные затраты примерно на 5%. Возможна работа электрол веров в номинальном режиме в зоне 11, тогда мощность элект1 лизера в зоне 1должна быть в 1,66 раза выше, чем в зоне 11, э приведет к уменьшению удельных капитальных затрат и Кц)1 электролизеров (варианты 9 и 10 табл.
3.8). Работа при повыше„. ных плотностях тока приведет к снижению ресурса электрол„ вера, поэтом при расчетах б,„принимались равными 0,3. случае применения электролизера ФВ-500 этот режим работы не обеспечивает зкономию приведенных затрат, для более сверь. менных электролизеров (варианты 9-10 табл. 3.8) он обеспечивс. ет снижение приведенных затрат на 7-13%. Приведенные затрю ты на разрабатываемых щелочных электролизерах, работающих в режиме переменной плотности тока, будут практически рэвни приведенным затратам на водород, получаемый с помощью каменного угля.
В связи с изменениел1 тарифов на электрическую энергию э Х1П пятилетке стоимость электролизного водорода возрастет, однако в меньшей степени, чем стоимость водорода, получас. мого из природного топлива, так как оптовые цены на топливо возрастут в большей степени, чем тариф на электрическую энергию [1631, Поэтому следует ожидать приближения стоимоо ти электролизного водорода к стоимости водорода, получаемо. го из природного топлива. Если принять вариант оптовых цен и тарифов, предлагаемых в.
[163), то приведенные затраты нэ водород (приведенные к 1 т условного топлива), получаемый в современных электролизерах, составят 280-320 руб/т, а во вновь разрабатываемых электролизерах - 220-240 руб/т, т.е. будут соизмеримы с затратами на водород из природного топлива. При реализации кислорода производство водорода электролизои будет еще выгоднее. 3.4.3. Сравнение экологических характеристик способов производства водорода. Установки для получения водорода вз природного топлива дают вредные выбросы. Хотя при электро. лизе вредные выбросы не образуются (при очистке газов и паРОВ воды от следов щелочи), однако при получении электрическо" энергии на ТЭС в атмосферу поступают 50г, (ЧО„и другие при' меси (см.
табл. 2.13). Столяревский А.Я. и Чувелев А.В. [86, с. 94 120) провели сравнение экологических последствий произведет ва водорода по различным технологиям: 1Вг газа. (ПКПГ), паровая конверсия природного держащего серу 5 мгlмз и сажу 0,01%; электролиз воды (ЭВ) и ТЭС, работающей на он е цк ам угле с содержанием золы 23%, серы 1,7%, при сте„сни золоудаления 0,99% (в массовых долях); высокотемпературный электролиз (ВТЭ) и энсокотемпературный реактор (ВТГР); газификация угля по методу Лурги (см.
92.7) и другие методы. Были рассчитаны суммарные нормализованные выбросы по (1.73). На основании временной типовой методики [52) был Рэссчитан ущерб на 1 т нормализованных выбросов, составляюц1ий 4,8 руб. Некоторые результаты расчетов приведены в табл.
3.10. Так как, по мнению авторов, технология ВТЭ-ВТГР эе дает вредных выбросов, ущерб в табл. 3.10 не был включен. Аналогично не будет давать вредных выбросов н технология глектролиз воды-АЭС, если не учитывать экологические последствия производства атомного топлива и аварий на АЭС. Как следует из табл.
3.10, наибольшие экологические последствия вызывают технологии электролиз воды — ТЭС на угле и газификация угля. Минимальные экологические последствия имеют технологии (циклы) электролиз-АЭС, ВТЭ-ВТГР и ГЭС-электролиз. Однако следует заметить, что приведенные здесь оценки экологических последствий не учитывают отрицательного воздействия на окружающую среду технологий получения оборудования и материалов, а также положительнога влияния использования водорода в тех или иных процессах нэ окружающую среду [86, с.
94-1201. з В. техникО. экОнОмическОе сРАВнение электРЬГенеРиРующих СИСТЕМ Приведенные в Р 3,4 технико-зкономические оценки электрозизеров относятся лишь к затратам на водород, но не отражают изменение затрат на энергию в энергосистеме. Благодаря ис"ользованию базисной и полупиковой энергии электролизеры позволяют вытеснить пиковые и полупиковые энергетические Установки и заменить их на базовые электростанции, что приведет к экономии топлива и суммарных приведенных затрат.
Это гзз Технология Потреб- Выбросы ность ор- ганического Твердые топ. частицы лнва, Т"' веществ в атмосферу в тоннах на 1 т водорода Оценсч. нос зкз. челне Ущевба з Руб ляг на1тьь порода Су . мар" ные норма- лизо- ванные выбро- сыМ зо2 нох Со 0,65 3,1 3,5 16,8 ПКПГ ЭВ+ ТЭСна природном газе* Газификация 7,52 угля ЭВ + ТЭС на 14,3 угле 5 24 19,1 91, 0,0! 0,3 0,035 0,596 0,165 О1 Ь„;з„;, В пересчете на условное топливо. 185 Т а б л и ц а 3, 1 0. Зивчыпсн удельного зкономического упв>рба от вреднык выбросов в инвосферу >Ч>и прошва>зстве водорода 2 85 5 7 ° 10>з 1,42 ° 10 >11,4.10->0 125 13 6 10"з 10 з 0,08 * Расчетм автора книги. В тоннах условного топлива на 1 т водорода.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
