1598005503-634bb8193a0a063d19abf81fb6d27ecd (811219), страница 36
Текст из файла (страница 36)
В наиболее совершенных перспективных схемах ожижения суммарные затраты энергии для установок производительностью несколько тысяч тонн в день составляют от 32,9 до 42 кДж г ' Нт 175 состояния; Та — температура окружающей среды (высокотемпературного источника теплоты в холодильном цикле). Конверсия при ожижении может осуществляться равновесно непрерывным образом, в одну (в конечном состоянии) или в несколько (в конечном и промежуточных состояниях) стадий, комбинированным образом, или не осуществляться вообще.
В зависимости от того, как осуществляется конверсия, изменяется и минимальная теоретическая работа ожижения (табл. 6.2). Т а б л и и а 6.2. Теоретически минимальная работа ожижения водорода нормального исходного состава при 101, ЗЗ нПн, 300 К до точки нормального кипения (20, 23 К) [111] (9,15 — 11,7 кВт ч кг ' Нх) в зависимости от конечного состава водорода (меньшее значение соответствует конеч. ному составу 48,5% рНм большее — 95% рН,). В наиболее распространенных в настоящее время установках производительностью в десятки и сотни тонн жидкого водорода в день энергозатраты на ожижение водорода составляют от 12,5 до 18 кВт ч кг ' Нх, а для установок производительностью 2 т день ' и менее — около 25 кВтХ Хч-кг ' Нх.
Как отмечено выше, энергозатраты на ожижение водорода уменьшаются при уменьшении степени полноты конверсии. С другой стороны, по!!риз терн водорода испарением за счет выделения теплоты конверсии в ао хранилище до момента использо- вания определяются начальным ча составом и временем хранения. Таким образом, для каждого конкретного сочетания ожижитель— хранилище существуют оптимальнь!е значения степени полноты Рис. 6.6, гтитимвльимй конвеРСин.
Эти Значвнин соетасостав жидкого водорода вов водорода соответствуют ми- в зависимости от времени ннмальным энергозатратам снего хранения стемы ожижнтель — хранилип!е на получение жидкого водорода. На рис. 6.5 представлена зависимость определенного таким образом оптимального состава от времени хранения для ожижителя с КПД 36% по данным 1111]. Для большинства потребителей оказывается приемлемым состав с содержанием рН, 95 — 97 %, что приводит к уменьшению энергозатрат на 9 — 10 Р!р. Г!о оценкам компании «Линде> капитальные затраты на оборудование завода-ожижителя производительностью от 1Π— 20 до 250 — 300 т.день ' жидкого водорода составляют 5 !О" долл.
США на 1 т.день-' Нь а по данным НАСА — 2,6.10' долл. США на 1 т день — ' Н, для завода производительностью 2500 т день-' (в ценах 1975 г.). По оценкам Института электроэнергетики США (ЕРИ) для современных заводов-ожижителей приведенные затраты на строительство, монтажные работы и т. д. составля!от 50 — 75% затрат на оборудование, а годовые затраты на обслуживание — 6 — 10% полных затрат.
Используя приведенные данные, можно приближенно оценить расчетные затраты на ожижение водорода в круп- 176 номасштабных установках. При стоимости электроэнергии 1 коп. (кВт-ч)-' для перспективных схем крупномасштабного ожижения водорода с энергозатратами от 9,!5 до 11,7 кВт.ч на 1 кг жидкого водорода энергетическая составляющая затрат на ожижение составит в пересчете на условное топливо от 22,32 до 28,54 руб т-', а при современном уровне энергозатрат и меньшей производительности завода (от 12,5 до !8 кВт.ч кг-' Нх) 30,49— 43,90 руб.т-'. Капитальная составляю!цая затрат без учета затрат на хранилища водорода составит в пересчете на условное топливо 60 — 75 руб.т ' для завода производительностью по водороду около 300 т день-' и 30— 40 руб.
на тонну условного топлива для завода производительностью по водороду 2500 т.день-' при работе завода-ожижителя 7200 — 7500 ч в год. Таким образом, минимальные затраты на ожижение водорода для крупного завода-ожижителя без учета хранения жидкого водорода и обслуживания составят в перспективе в пересчете на условное топливо около 53 — 59 руб т-', а при современной технологии ожижения 90 — 120 руб т-'. Если учесть, что минимальные затраты на получение газообразного водорода из природного газа составляют в пересчете на условное топливо около 70 — 75 руб т ', а для водорода из воды †око 100 руб.т ', то стоимость жидкого водорода на штуцере завода-ожижителя без учета его хранения оказывается в перспективе не ниже 120— 160 руб т ', а для водорода из воды — не ниже 150— 200 руб т-' в пересчете на условное топливо.
В табл. 6.3 приведены энергозатрагы на ожижение н стоимость ожижения водорода по зарубежным данным (!061 в зависимости от производительности завода-ожижителя при стоимости электроэнергии 0,022 долл. США. (кВт ч)-! в ценах 1975 г. В этих расчетах приняты более низкие капиталовложения в завод-ожижитель и более высокие цены на электроэнергию, чем в оценочном расчете, приведенном выше.
Однако и в этом случае стоимость жидкого водорода оказывается в 1,5 — 2,5 раза выше стоимости газообразного. Следует подчеркнуть, что приведенные здесь оценки затрат на ожижепие и стоимости жидкого водорода являются оценками этих величин снизу. Резервы снижения стоимости жидкого водорода заключаются в увеличении КПД процесса ожижения, снижении стоимости газообразного водорода, оптимизации всей цепочки ожижитель — хранилище — потребитель, и !2 — !2 !77 Таблица 6.8. Знергозитратм н стоимость ожижении водорода Стоимость жидкого водорода руб т ч условного топлива Стоимость ожнженнв руб т' ус лсвнссп топлива д .
сшд гдж. ° И Пь з' Улельные внертпзатраты на пжнжевне, квт.ч кт чиа Отнсснтельнаа дпла стсжмости аат. рат знер. тнн, Чу лнж! стоимости сжжкеввв Стоимость оборудования крупных хранилищ жидкого водорода по различным данным существенно различается. На рис. 6.6 приведен «коридор> стоимости оборудования по результатам анализа, выполненного Институтом электроэнергетики США [9), в зависимости от объема хранимого водорода (в ценах 1976 г.).
Полные затраты на сооружение такого хранилища составляют 130 †!60о1з стоимости оборудования, а затраты на обслуживание составляют в год около 1 — 5% полной стоимости хранилища, П р в м е ч а и н е. 1 — прн стоимости газообразного водорода уб руб т' условного топлива; 11 — прн стоимости газспбраанптп водорода 1об руб.т' условного топлива. естественно, в использовании более дешевой «провальной» электроэнергии.
По мнению некоторых авторов, дополнительным резервом снижения стоимости жидкого водорода может оказаться получение из него дейтерия путем низко- температурной ректификации, однако технико-экономические оценки такого производства отсутствуют. Хранение жидкого водорода освоено современной промышленностью и практикуется как в относительно небольших, так и в больших объемах (в несколько миллионов литров). В настоящее время созданы и применяются сосуды с эффективной экранно-вакуумной изоляцией для стационарного долговременного хранения жидкого водорода с минимальными потерями на испарение.
Для сосудов с объемом хранения около 50 тыс. л эти потери составляют 0,3 — 0,5% в сутки, для сосудов с большими объемами хранения — от нескольких сотен тысяч литров до миллиона и более — они снижаются до О,!% в сутки и менее, т. е. автономное хранение имеет продолжительность около 1000 дней.
Наиболее известный большой сосуд для хранения жидкого водорода в количестве 3200 тыс. л эксплуатируется в США в космическом центре на мысе Кеннеди. В химической промышленности за рубежом и в СССР широко применяются сосуды различных типов для долговременного хранения жидкого водорода в объемах от 14 до !20 тыс. л. Поскольку 3486 л жидкого водорода по низшей теплоте сгорания эквивалентны 1 т условного топлива, энергоемкость существующих крупных хранилищ жидкого водорода в пересчете на условное топливо не превосходит 1000 т.
178 Рис. 6.6. Стоимость оборудования стационарного хранилища для жидко~о водорода в зависимости от его вместимости в пересчете на условное топливо йе и1 а уао гоо Воо поо вао Вао уоо воо ооо Емкость пс Водороду В пересчете нп успсВлса топливо,т Трап танкера том. Т ! больши мости т В н автот спортировать жидкий водород можно водным (в х), железнодорожным и автомобильным транспоррубопроводный транспорт жидкого водорода на е расстояния невыгоден из-за очень высокой стоируб с экраино-вакуумной изоляцией.
астоящее время для перевозок жидкого водорода ранспортом применяются специальные автотрейлеры с цистернами, снабженными экранно-вакуумной изоляци. ей. Для крупномасштабных перевозок применяют цистерны объемом 40 — 60 м' жидкого водорода, В разных странах установлены различные максимальные объемы автоцистерн, например во Франции он составляет 42 тыс. л. Потери водорода на испарение в таких цистернах составляют 0,8 †! % в сутки и менее. При перевозках по железной дороге используются цистерны объемом более 100 ма с потерями 0,3 — 0,5',~о в сутки.
Перевозка жидкого водорода речным или морским транспортом может осуществляться в специальных небольших и крупных танкерах, однако в настоящее время опыта таких перевозок нет. Стоимость транспорта жидкого водорода определяется многими факторами — расстоянием, типом и конструкцией применяемых сосудов, стоимостью и типом топлива, скоростью и т. д, Некоторое представление о стоимости транспорта жидкого водорода дают оценки, приведенные в табл. 6.4 по данным 191, !06), Из этих оценок следует, 12* 179 Удельная стовмость пеРевозкя, губ т' км я Стсямость перевоз.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
