1598005503-634bb8193a0a063d19abf81fb6d27ecd (811219), страница 46
Текст из файла (страница 46)
Технико-экономические расчеты проведены при тех же исходных данных, что и в 5 7.2 и 7.3. Стоимость агрегата для производства аммиака (1360 т ХНз в сутки) принималась равной 75 10' руб. Результаты расчета технико-экономических показателей сравниваемых вариантов систем приведены в табл.
7.6. 224 н х о х х о о В' х и о х„ О\ ах х и и х о юх и- о, 3 н. о « « к « Ь ! ж 3 Ь ф о о Я «О в йй в= « Я « « 6 М « «Я й««$ ««х ~Ь ос«Ье оо ов Я с« СЯ СО ««а « «а« ««х« 3« «в «я сД :к~й ~?««««1 о «о ««««" Я Ь Ь о о ««Я и Е ««. ° « й «« « «« Д «« й о й о «« О б «« «' Х «««« хо Ю « «« о «« Ф ( о « М Ю « И «« я в,".
«« и « о «« ««Я о «« Р «« «««« $ з й о 7 « Ысз « « ° «««« «о я й«« а ««я \ я~ ~- «««« ««о и й ~ о д «. О и' ы «« Д««« й «« Ж „Ф Ж д «« о о ой хи «« ~ '«о И «« а о «« ~ о «« ~о оч и и «« «««« « я «. о И Ф й «« и о о ( «« « йо й а «И ий о Ф во ««о й. « мы о и пз .и ай « «« к «« й-=- ««- й в « О Б й я ах «« о « «« Ф 6 Ф $ я6 „и й ж Как видно из данных табл.
7,6, суммарные капиталовложения в вариантах 11 —,1Ч выше, чем начальные затраты на традиционное производство. Расход ядерного горючего в этих вариантах, как и следовало ожидать, больше, чем в варианте 1. Повышение расхода ядерного горючего вызвало повышение суммарного расхода топлива (в пересчете на условное топливо) почти на 3,2% . Тем не менее, несмотря на перерасход капиталовложений и повышение расхода ядерного горючего, все варианты энерготехнологических комплексов с вовлечением водорода более экономичны (на 10 — 17О(о), чем традиционная система раздельного производства электроэнергии и аммиака. Наибольшая экономия достигается в варианте с одновременным вовлечением водорода в сферу производства электроэнергии и аммиака (вариант !Ч).
При этом полностью вытесняется органическое топливо. Приведенные выше расчеты 1481 носят предварительный характер, многие решения требуют углубленной дальнейшей проработки, однако очевидно, что комплексный энерготехнологический подход к развитию различных отраслей народного хозяйства может оказаться наиболее экономичным. Использование водорода позволяет создавать такие э~ерготехнологическне комплексы и наиболее экономичным путем решать проблемы энергообеспечения. Одним из существенных достоинств межотраслевых атомно-водородных энерготехнологических комплексов являет ся однотипность технических решений и энергетического оборудования.
Важно подчеркнуть, что создание энерго- технологических межотраслевых комплексов может оказаться целесообразным ухте при сегодняшней конъюнктуре и требует глубоких и всесторонних научных исследований и опытно-конструкторских проработок. 1.Ъ. Перспективы применения водорода и синтетических топлив в автомобикьном транспорте Современный транспорт потребляет около трети мировой добычи нефти. При этом автомобили, численность которых во всем мире превысила 3 10', являются одними из основных попребителей нефтяного топлива.
В перспективе ожидается дальнейшее увеличение всех видов автомобиль. ных перевозок. Количество токсичных выбросов автомобильным транспортом в некоторых крупных городах мира уже сейчас превышает предельно допустимые санитарные нормы. Х О„ - Э1 Ю о Ю Ю Ю ь со О Ю Д Ю х х х о х о о Х Ю о Ю Ю о о о О о ( о О о О о О О к Ю о и О. о о х х ) ох Бм $ х О х О х И О х х х О х о О х х Й о х $ о О ох ох оо 3 О.~ х х О О о О х х х О о х х О ( ! о х о х х х х О О о $ ф х о х 3 о х о х о х ь о О 'О яю о о о 'О х $ о ою о х 37 О я ~от х В СССР потребление нефтяных видов топлива автомобильным транспортом превышает 100 млн. т год ' (в пересчете на условное топливо).
Если предположить, что в ближайшие 20 лет автомобильный т1ранспорт будет, как и в настоящее время, потреблять практически исключительно нефтяное топливо, то даже с учетом того, что преобладающая часть грузовых автомобилей будет к этому времени оборудована дизельными двигателями, на 25 — 30% более экономичными, чем бензиновые, потребность в нефтяном топливе должна значительно возрасти. Наряду с использованием сжатого нли сжиженного природного газа альтернативой нефтяным топливам автомобилей с современными двигателями является синтетическое топливо: углеводороды, неорганические соединения водорода и, наконец, водород в чистом виде.
Физико-химические свойства некоторых перспективных видов синтетических топлив приведены в табл, 7.7. К настоящему времени выполнен большой объем исследований и разработок, связанных с применением сжатых газов (природного, коксового, светильного, метана и др.), сжиженных газов (пропана, бутана, и др.) и жидких углеводородов (метанола, этанола, бензола, изооктана, и др). в качестве топлив для автотранспорта, и имеется опыт их использования. Можно ожидать, что уже в достаточно близкой перспективе сжатые и сжнженные газы, этанол, метанол и бензометанольные смеси найдут достаточно широкое применение в качестве альтернативных топлив для автотранспорта, обеспечивающих экономию бензина и снижение токсичности выбросов. В последние годы во многих странах мира — СССР, США, ФРГ, Япояии н др.
— ведутся научно-исследовательские работы по вопросам использования водорода в качестве топлива для автотранспорта. Проблема применения водорода в качестве топлива или добавок к топливам для автотранспорта носит комплексный характер. Во-первых, речь идет об изучении особенностей водорода как мотор- нога топлива, особенностей рабочих процессов двигателя внутреннего сгорания (ДВС) на водороде и о необходимых изменениях в ДВС и системе регулирования для обеспечения наиболее эффективной и экономичной работы двигателя при обязательном условии радикального снижения токсичности выбросов. Во-вторых, должны быть разработаны системы питания и методы и устройства для хранения водорода на борту автомобиля. В-третьих, должны быть решены многие вопросы функционирования автомобиля с водородным топливом на борту в рамках системы автомо- 228 .
бильного транспорта: разработаны процессы и методы заправки автомобиля водородом, созданы сети водородных заправочных станций и налажено их обслуживание и снабжение водородом, обеспечена безопасность при движении и обслуживании автомобиля и т. д. Широкое внедрение водорода в качестве мото(экого топлива для автотранспорта или добавок к нему будет возможно лишь после решения всех перечисленных выше проблем.
Таблица 7.8. Моторные снойстви водорода и бензина н смеси с воздухом Хэгектезиегике Бензин водеэед 0,02 0,0о 903 4,7 — 74,2 0,25 )0,25 803 0,59 — 6 Энергия воспламенения, МДж Рзсстоясэие гашения, см Температура зосплзиенения, К Г!ределы воспламенения по объемному содержанию, еуе Коэффициент диффузии, смэ с-1 Скорость распрострзнения племени, см с-' ° Низшая теплота сгорания, кДж кг-' Стехионетрическое количество, кг ноздухз на кг топлива Теплота сгорзния смеси при стехиометрическон колачестне воздуха кДж м-' 0,08 До 30 44, 10э 14,95 0,63 До 270 120 1Оэ 34,2 3180 3710 Водород может быть использован как топливо для дви. гателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием либо в чистом виде, либо в виде примеси к жидкому топливу.
Как моторное топливо водород имеет ряд особенностей по сравнению с бензином, что позволяет по-новому подойти к организации рабочего процесса, существенно улучшить КПД л радикально снизить количество вредных выбросов. Сравнение моторных свойств водорода и бензина проведено в табл. 7.8. Водород как моторное топливо имеет ряд преимуществ: у него высокая удельная теплота сгорания, хорошая воспламеняемость водородовоздушной смеси в широком диапазоне температур, обеспечивающая легкий запуск двигателя при практически любых возможных температурах окружающей среды, высокая антидетонационная стойкость, допускающая работу при степени сжатия до 14, высокие скорость и полнота сгорания, что позволяет приблизить реальный цикл работы ДВС с искровым зажиганием к иде- 230 альному с подводом теплоты к смеси при постоянном о бъ.
еме, т. е. увеличить КПД цикла. Воспламеняемость водорода в смеси с воздухом в широком диапазоне составов позволяет осуществлять регулирование смесеобразования в двигателе путем изменения количества подаваемого водорода и практически отказаться от дросселиравания потока воздуха на впуске, т. е. организовать качественное рег лирование рабочего процесса ДВС, увеличив тем самым термический КПД двигателя на режимах частичных нагрузок.
Оценки показывают, что теоретически К Д двигателя внутреннего сгорания на водороде может быть на 1Π— 15оссо выше, чем на бензине. Высокие скорости сгорания водородовоздушной смеси в широком диапазоне коэффициентов избытка воздуха обеспечивают стабильность протекания рабочего процесса на всех режимах. Однако при составах смеси, близких к стехиометрическому, вследствие высокой скорости сгорания происходит более резкое нарастание давления и температуры в цилиндре по сравнению с циклом на бензине и максимальная темппратура цикла возрастает.
При наличии свободного кислорода в камере сгорания (а †: , ) режимах полных нагрузок это сяриводит к росту эмиссии окислов азота ГчО . Снижение выбросов окислов азота может быть достигнуто качественным регулированием путем уве. личепия а примерно до 1,5 или понижением температув, обавок ры сгорания смеси путем рециркуляции газов, до а воды и т. д.