1598005503-634bb8193a0a063d19abf81fb6d27ecd (811219), страница 44
Текст из файла (страница 44)
Исследования отечественных [135, !37] и зарубежных 1138] авторов указывают на перспективность использования таких систем для аккумулирования и дальнего транспорта теплоты. Следует отметить, что в некоторых случаях, особенно при использовании в качестве первичного источника эне)ргии угля, может оказаться целесообразной разомкнутая схема дальнего транспорта теплоты и энергоносителя потребителю. В этом случае полученная в процессе переработки угля смесь СО и водорода по трубам доставляется к пот)ребителю теплоты, где в метанаторе происходит процесс метани~рования с выделением теплоты и получением метана, который может быть использован на месте для производства энергии или направлен потребителю.
Прп таком использовании ХТС на месте потребления вытесняется мазутное топливо и отсутствует трубопровод для обратного транспорта метана, что в ряде случаев может оказаться существенным. Хемотермические аккумуляторы теплоты могут применяться для создания маневренных и пиковых установок на базе ВТГР для вы)работки электроэнергии, а также в энергетических установках с использованием других источников энергии, в том числе и характеризующихся большой неравномерностью мощности источника (например, солнечных электростанций). Атомные маневренные установки с ВТГР и регенерируемым энергоносителем по имеющимся оценкам 1135] оказываются достаточно экономичными и аффективными.
В целом перспективы внедрения в близком будущем систем дальнего т)ранспорта теплоты с использованием процессов и аппаратов водородной энергетики вначале от угольных источников энергии, а затем и от ВТЯР достаточно благоприятны. Прочие области применения водорода е энергетике В настоящее время существует довольно большое число работ, в которых предлагается еще ряд новых возможных областей примеие. иия синтетического водорода в энергетике. Эти области ие могут по масштабам потребления в достаточно близкой перспективе (до конца нашего века) приблизиться к обсуждавшимся выше потребителям, г!екоторые из иих кратко рассмотрены ниже. Автономные энергетические системы. Сочетание АЭС или другого автономного источника энергии с производством водорода из воды позволяет создать в труднодоступных районах, ие имеющик собственных топливных ресурсов автономные поселения (или системы поселений), имеющие связь с «большой землей» с наперед заданной периодичио- 216 стью, полностью обеспеченные электроэнергией н топливом (моторным и для бытового потребления), Ввиду трудности и большой стоимости доставки больших количеств топлива в такие районы применение в качестве топлива водорода, производимого из воды на месте, может оказаться там экономически оправданным задолго до того, как это станет целесообразным на «большой земле», В качестве примера можно указать на принципиальную возможность создания в труднодоступных районах предприятий по разработке рудных месторождений н переработке руды с использованием электроэнергии и водорода, производимых на месте.
Создание таких систем требует разработки многих вопросов технологии производства и потребления водорода. Технико-экономический анализ целесообразности создания автономных энергетических систем должен проводиться специально для каждого конкретного случая. Применение водорода для бытового потребления. В ряде публикаций предлагается использовать водород в быту в качестве топлива, а в некоторых случаях также н для производства электроэнергии. Опыт использования бытового газа, богатого водородом, имеется. Разрабатываются каталнткческне горелка для испольаоваиия водорода в качестве бытового топлива н каталитические панели для водородных систем отопления 1!39, 1401. Генерирование электроэнергии для бытовых целей можно осуществить с помощью топлнвиых водородиовоздушных элементов.
Водородопровод может стать единственной магнстралыо, обеспечивающей энергопотребление в быту 11191. Некоторые авторы утверждают, что водород может легко взять иа себя всю бытовую иагруаку, включая и ту ее часть, которая покрывается сейчас с помощью электричества. Следует, однако, отметить, что использование водорода в быту как топлйва наталкивается на рид трудностей. Горение водорода отлнчается рядом особенностей, в частности высокои скоростью горения, широким диапазоном концентрации воспламеняющихся н взрывоопасных смесей, пивной излучательной способностью пламени и т. д., затрудняющих его использование в быту.
В настоящее время во многих лабораториях разрабатываются устройства для обеспечения бытового потребления водорода, однако не следует ожидать, что они в скором времени найдут широкое применение, так как водород является (н останется в будущем) довольно дорогим топливом. У.З. Использование водорода е химин н других отраслях народного хозяйства Как было отмечено в гл. 1, крупнейшими потребителями водорода в перспективе останутся химическая промышленность (производство аммиака н метанола), нефтеперерабатывающая промышленность и металлургия.
Переход этих опраслей на водород, производимый за счет энергии АЭС и угля, связан с изменением технологии производства, поэтому для оценки целесообразности широкого непользования водорода, получаемого из воды, в той или иной отрасли сравненне следует проводить по изменению затрат на конечную продукцию (аммиак, метанол и т. д.), а не по стоимости водорода. Рассмотрим в качестве примера оценки эффективности замещения природного газа электролитическим водородом в 217 химической п)ромыпзлеииости в процессах производства аммиака и метанола. При традиционном способе производства на 1 т аммнака расходуется 980 м' природного газа, нз которых 568(з используется как сырье, а 44э(э — как топливо.
Рассмотрим вопрос о целесообразности замещения природного газа товарным водородом для установки производительностью 1000 тХ Хдень -' МНз. Изменение технологии, связанное с использованием товарного водорода, состоит в исключении секцви производства синтез- газа из природного газа (состав синтез-газа: 74э(э Нь 24,7э(э Кв 1мэ СН4, О,ЗТэ Аг) и аамене ее секцией производства синтез. газа путем разделения воадуха и смешения получаемого азота и аргона с товаР- ным водоРодом (состав синтез-газа: 74,8э(э Нь 24,9э(э Кв О,Зэ(з Аг) Структура аатрат на производство !000 т МЙз при том и другом способе производства приведена ниже для установки производительностью !000 т МНз в день по данным Американского института технологии газа (в ценах 1975 г.) А Традиционный способ производства !.
Затраты электроэнергии и топлива в пересчете на условное топливо: в секции производства синтез-газа 468 т топлива (природного газа), 70 тыс. кВт ч электроэнергии; в секции синтеза аммиана 72 т топлива (природного газа), 30 тыс кВт ч электроэнергии. 2. Затраты сырья на !000 т МНз (в пересчете на условное топливо): 720 т природного газа (0,72 т на 1 т ННз). 3. Капитзльныс затраты. в секции производства синтез-газа 25 1О" долл.
США, в секции синтеза аммиака 20 10з долл. США. Суммарные хапнтальные затраты: 45 !0' долл. СВ!А. Б Лроизаодстзо с использованием товарного водорода 1. Затраты электроэнергии и топлива в пересчете на условное топливо: в секции разделения воздуха — !20 тыс. кВт.ч электроэнергии; в секции синтеза аммиака 72 т топлива, 30 тыс, кВт ч электроэнергии, 2, ЗатРаты сыРьЯ на !000 т МНз (в пеРесчете на Условное топливо): 720 т товарного водорода (0,72 т на 1 т МНз).
3. Капитальные затраты: в секции разделения воздуха 5 !О' долл. США, в секции синтеза аммиака 20 !Оэ долл. США. Суммарные капитальные аатраты 25 !О' долл США. Расчетные затраты на производство 1 т 5(Нз определяются по формуле э Э=0 25к д+Стэлл()тэлл+Сэл(уэл+Сэ()э, (7.2) где кэ, — чдельные капитальные затраты, долл. США на 1 т )(Нз в год; 0,25 — коэффицпент, учитывающий нормативный коэффвциент эффективности капиталовложений (О,!5), текущие ремонты, годовые амортизационные ошзисления, ааработную плату н другие расходы; С— стоямость топлива, электроэнергии, сырья в пересчете па условное топливо; (у — удельный расход топлива.
электроэнергии, сырья з пересчете на условное топливо па 1 т продукта. Принимая количество дней работы установок в голу одинаковым и равным 300. получаем годовую производительность установок 300 тыс. т МНз и удельные капйтальные затраты для варианта А к„=!50 долл. СП1А на ! т 56Нз в год и цля варианта Б кгд= =83,3 долл. С11!А на 1 т МНз в год.
Расчетные затраты в вариайтах А н Б, долл США яа ! т з(Нз, равны а з =37,5+ 1,26 Слв,э э э+! ООСэ л ', в 0=20,8+! 50Сэд+0,07Сз зал+0,72Сиь 2!6 Условие равенства расчетных затрат на производство 1 т )4Нз обоими способами приводит н следующему значению Сиз. Снз 23,2+1,75Сээ,эээ 69,5Сэд 0,!Сээлд. (7.3) Таким образом, при стоимости природного газа в пересчете на условное топливо около 50 долл, США за 1 т, стоимости электроэнергии С,л=4 цент (кВт ч) †' и использовании природного газа в качестве топлива в колонне синтеза аммиака использовать товарный водород для производства аммиака целесообразно при его стоимости ниже 103 долл.
США зз ! т в пересчете на условное топливо Если же считать, что стоимость товарного водорода в перспективе будет составлять 200 долл. США за 1 т в пересчете на условное топливо, то его потребление в процессе синтеза аммиака станет целесообразным при стоимости природного газа на месте потребления в пересчете на условное топливо выше 107 долл. США за ! т. В условиях СССР трудно ожидать такой стоимости природного газа на внутреннем рынке в пределах текущего столетия, особенно если учесть, что массовое производство аммиака (в том числе и для экспорта) может бааироваться ва новых заводах, располагаемых вблизи основных крупных месторождений газа, где он достаточно дешев.
Синтез метанола с использованием водорода, полученного из воды, требует в качестве сырья кроме водорода еше и углерода нли окиси (двуокиси) углерода, Если использовать двуокись углерода, производимую в качестве побочного продукта в металлургии (в кислородных конвертерах) или в процессах синтеза аммиака, то возможно производство метанола на основе реакции ЗНз+СОз — эСНзОН+НзО. При этом на 1 т метанола требуется по различным данным от 0,065 до 0,09 т водорода. Пересчитанная по оценкам Института электро.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
