Производство водорода и его хранение
водород хранят в сжиженном, абсорбированном либо сжатом газообразном состоянии. Основные проблемы, требующие решения при разработке технологий хранения водорода, имеют отношение к обеспечению их рентабельности и безопасности, что напрямую связано с химическими и физическими свойствами водорода.
Хранение водорода может использоваться и как технология сглаживания естественных колебаний в объёмах электрической энергии, получаемой за счёт возобновляемых источников энергии, таких как ветер или солнце. Вырабатываемый в пиковые периоды избыток электрической энергии используется для получения водорода методом электролиза, а в периоды снижения выработки электроэнергии этот водород используется как топливо. КПД данной операции, однако, достаточно низок по сравнению, например, с гидроаккумулирующими электростанциями.
Наиболее перспективным методом считается хранение водорода в абсорбированном состоянии. Большинство материалов позволяют сорбировать не более 7-8 % водорода в массовой доле. В настоящее время разрабатывается несколько способов увеличения этого показателя.
Методы производства водорода
Разнообразие способов получения водорода является одним из главных преимуществ водородной энергетики, так как повышает энергетическую безопасность и снижает зависимость от отдельных видов сырья.
К ним относятся:
· паровая конверсия метана и природного газа;
|
|
|
· газификация угля;
· электролиз воды;
· пиролиз;
· частичное окисление;
· биотехнологии.
Производство водорода может быть сосредоточено на централизованных крупных предприятиях, что понижает себестоимость производства, но требует дополнительных расходов на доставку водорода к водородным автозаправочным станциям. Другим вариантом является маломасштабное производство непосредственно на специально оборудованных водородных автозаправочных станциях.
Производство водорода из различных источников сырья[править | править код]
Из углеводородов[править | править код]
Паровая конверсия природного газа / метана
Водород можно получать разной чистоты: 95-98% или особо чистый. В зависимости от дальнейшего использования водород получают под различным давлением: от 1,0 до 4,2 МПа. Сырье (природный газ или легкие нефтяные фракции) подогревается до 350-400° в конвективной печи или теплообменнике и поступает в аппарат десульфирования. Конвертированный газ из печи охлаждается в печи-утилизаторе, где вырабатывается пар требуемых параметров. После ступеней высокотемпературной и низкотемпературной конверсии СО газ поступает на адсорбцию СО2 и затем на метанирование остаточных оксидов. В результате получается водород 95-98,5% чистоты с содержанием в нем 1-5% метана и следов СО и СО2.
|
|
|
В настоящее время данным способом производится примерно половина всего водорода. Себестоимость процесса $2-5 за килограмм водорода. В будущем возможно снижение цены до $2-$2,50, включая доставку и хранение.
Газификация угля
Старейший способ получения водорода. Уголь нагревают при температуре 800°—1300° Цельсия без доступа воздуха.
Из биомассы
Водород из биомассы получается термохимическим, или биохимическим способом. При термохимическом методе биомассу нагревают без доступа кислорода до температуры 500°-800° (для отходов древесины), что намного ниже температуры процесса газификации угля. В результате процесса выделяется H2, CO и CH4.
Рациональное использование биомассы. Свойства твердыхбиотоплив. Типы древесного топлива.
Высокие цены, которые сохраняются на традиционные энергоносители и усиленные требования к охране окружающей среды обуславливают повышенный интерес производителей и потребителей тепловой и электрической энергии к использованию в качестве топлива возобновляемых источников энергии, в частности, сельскохозяйственной биомассы. Реальная возможность экономии традиционных топлив может быть достигнута в ближайшее время и на перспективу за счет утилизации отходов лесной, деревообрабатывающей, гидролизной, целлюлозно-бумажной промышленности, сельскохозяйственного производства (животноводства и птицеводства), осадков сточных вод, органических отходов ряда отраслей промышленности, в том числе пищевой, мясомолочной, а также твердых отходов коммунального хозяйства.
|
|
|
В зависимости от преобладания тех или иных ресурсных источников в крае необходимо иметь различные варианты ее ис- пользования в энергетических целях. Биомасса может применяться в качестве топлива для прямого сжигания или перерабатываться в твердое, жидкое и газообразное топливо более высокой калорийности с помощью газификации или пиролиза для силовых установок, в том числе для автотранспорта. Во многих странах мира топливо из биомассы используют также для совместного сжигания с углем, мазутом, что позволяет снизить уровень загряз- нения атмосферы вредными выбросами.
Свойства твердых биотопливГЛавные показатели качества пеллет полученных путем гранулирования на линиях гранулирования:теплотворная способность (калорийность, теплота сгорания); влажность; зольность (массовая доля золы); насыпная плотность (объемный вес); истираемость (массовая доля мелкой фракции пыли и опилок); размеры (диаметр, длина);
|
|
|
Именно они обеспечивают привлекательные потребительские качества топливныхпеллет. Эти характеристики обычно определяются при проведении проверки качества ДТГ и фиксируются в соответствующих сертификатах. Теплотворная способность готового продукта это базовое свойство пеллет, определяющее их потребительскую ценность. Чем выше теплотворная способность, тем больше энергии получается при сжигании 1 кг, соответственно меньше расход гранул, а следовательно меньше затраты. Теплотворная способность также зависит и в меньшей мере от пород древесины.Напоминаем, что линии гранулирования гранулируют любую древесину. Поскольку содержание горючего компонента (С и Н) в древесине разных пород колеблется незначительно ( в хвойных породах древесины содержится углерода (С) 50,5 %, в лиственных 49,6%, водорода одинаковое-6,2%), влиянием пород древесины на теплотворную способность пеллет можно пренебречь. Влажность и зольность снижает теплотворную способность пеллет, уменьшая горючую массу в единице веса.
Влажность - показатель который оказывает влияние не только на теплотворную способность, но и на стабильность при хранении, исключая самовозгорание, минимизирование потерь. Это показатель, который влияет на работу топок снижает КПД.
Насыпная плотность - это показатель с которым связаны затраты на транспортировку и хранение гранул. Чем она меньше тем дороже перевозка. Насыпная плотность пеллет напрямую зависит от плотности топливных гранул и их диаметра.
Размеры гранул влияют на их прочность, насыпную массу, истираемость и объемы оборудования. Размер топливных гранул, как правило, имеет значение только для частных потребителей. Чаще всего, встречаются гранулы диаметром 6-10 мм.
Типы древесного топлива. Из этого материала получают топливо, такие как дрова, щепа, древесный уголь, древесная пыль, древесные гранулы и брикеты. Измельчённая и спрессованная древесина имеет более высокую плотность, что увеличивает КПД, не подвергается действию влаги и плесени, чем выгодно отличается от дров. Это биотопливо рационально транспортировать, однако опасно и не всегда удобно, потому, что оно крошится и воспламеняется легче дров. К древесному топливу относят поленья, дрова, топливную щепу, древесный уголь и топливные брикеты.
Топливная щепа – это частицы, которые получают при помощи измельчения древесного сырья. Этот материал предназначен для сжигания с целью получения энергии. Получают древесную топливную щепу при помощи переработки древесного сырья, такого как, стволовая древесина, отходы лесопереработки, отходы деревообработки и порубочные остатки
Древе́сныйу́голь — это микропористое высокоуглеродистое изделие, которое образуется в ходе пиролиза древесины без доступа воздуха. Топливные брикеты используются как твердое топливо для каминов и печей всех видов, среди которых и твердотопливные котлы систем отопления.
Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 397; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!