Т. 327, № 7

Перспективные энергетические установки на алюминиевом топливе

Актуальность работы обусловлена использованием алюминия в качестве промежуточного энергоносителя для получения водорода, поскольку алюминий безопасен в обращении, затраты на транспорт и хранение алюминия относительно не велики, а дальнейшее использование полученного водорода характеризуется экологической чистотой продуктов сгорания. Цель работы: определение энергетической эффективности, конструктивных характеристик основных элементов, капиталовложений в установки в зависимости от их термодинамических параметров и расходов рабочих тел. Методы исследования. Поскольку исследования теплоэнергетических установок, использующих алюминий в качестве топлива, характеризуются многообразием физико-химических процессов, неопределенностью экономической информации и т. д., в качестве метода исследования авторы предлагают математическое моделирование данных установок с использованием программного пакета СМПП-ПК и проведение оптимизационных технико-экономических исследований на моделях. Оптимизация параметров проводилась в два этапа: на первом этапе максимизировался КПД установки, на втором минимизировались удельные капиталовложения в установку при полученном максимальном КПД. Результаты. Разработаны технологические схемы газотурбинной установки с топливным элементом на алюминии, парогазовой установки с топливным элементом на водороде, газотурбинной установки на водороде с котлом утилизатором. На основе технологических схем построены математические модели элементов и установок в целом. Проведены оптимизационные технико-экономические исследования на данных моделях. Энергоустановка с алюминиевыми топливными элементами может обеспечить весьма высокий КПД нетто - 65 %. КПД парогазовой установки с водородно-воздушными топливными элементами меньше КПД газотурбиной установки с топливными элементами на алюминии почти на 12 %, но в то же время удельные капиталовложения ниже. Газотурбинная установка на водороде с котлом-утилизатором имеет относительно низкие капиталовложения, но недостаточно высокий КПД нетто.

Ключевые слова:

электронный ресурс, алюминий, водород, газотурбинные установки, парогазовые установки, топливные элементы,

Авторы:

Клер Александр Матвеевич

Тюрина Элина Александровна

Потанина Юлия Михайловна

Медников Александр Станиславович

Скачать PDF