Хемотермические технологии аккумулирования энергии ядерных энергоисточников

Хемотермические технологии аккумулирования энергии ядерных энергоисточников

Автор: Столяревский, Анатолий Яковлевич

Шифр специальности: 05.14.03

Научная степень: Докторская

Год защиты: 2009

Место защиты: Москва

Количество страниц: 365 с. ил.

Артикул: 4589523

Автор: Столяревский, Анатолий Яковлевич

Стоимость: 250 руб.

Хемотермические технологии аккумулирования энергии ядерных энергоисточников  Хемотермические технологии аккумулирования энергии ядерных энергоисточников 

1.1. Исследование требований систем потребления водорода.
1.2. Анализ технологий производства водорода
1.3. Выбор эффективных циклов производства водорода
1.4. Разработка систем на основе адиабатической конверсии метана
Выводы
Глава 2. Технологии аккумулирования энергии ядерных реакторов
2.1. Анализ требований и возможностей систем аккумулирования энергии
2.2. Исследование атомных энергоустановок для переменных графиков нагрузки
2.3. Выбор параметров и схем теплофикационных систем на базе ВТГР
2.4. Разработка хемотсрмических систем дальнего транспорта энергии
Глава 3. Системы передачи высокотемпературного тепла
3.1. Анализ возможных потребителей высокотемпературного тепла
3.2. Определение требований к энерготехнологическим реакторным установкам
3.3. Разработка эффективных систем передачи ВТТ
3.4. Обоснование системы прямой передачи ВТТ по факторам безопасности 7 Выводы
Глава 4. Сорбционные системы утилизации ннзкопотенциального тепла
4.1. Низкотемпературные циклы накопления энергии
4.2. Разработка водоаммиачных регуляторов мощности
4.3. Выбор эффективных циклов сорбционного накопления рабочего тела
4.4. Разработка низкотемпературных углекислотных аккумулирующих энергоустановок
Заключение
Библиографический список
ПРЕДИСЛОВИЕ
Диссертационная работа является результатом исследований и разработок, выполненных автором по новому направлению хемотермические технологии аккумулирования энергии ядерных реакторов для решения задачи обеспечения более широкого применения ядерных энергоисточников ЯЭИ в различных секторах энергопотребления и основанных на процессах преобразования тепловой энергии в физикохимических системах.
В работе предложены и исследуются системы производства энергоносителей на основе хемотермических технологий аккумулирования тепловой энергии ядерных энергоисточников, условно разделнных на два класса к первому относятся хемотермические технологии преобразования тепловой энергии высокотемпературных ЯЭИ для производства из воды и метана водорода и содержащих его энергоносителей с последующим их использованием для энергомких процессов и хемотермического транспорта тепловой энергии, ко второму классу можно отнести хемотермические энерготехнологии в составе ЯЭИ различного типа для аккумулирования и передачи тепловой энергии с помощью термохимических материалов и возможностью преобразования этих материалов в электроэнергию пиковой нагрузки.
Диссертационная работа направлена на повышение эффективности ядерных энерготехнологических установок, надежности их функционирования, обеспечение требований энергосистем и промышленности за счет использования наиболее эффективных и экономичных хемотермических систем и технологий аккумулирования энергии ядерных реакторов и разработки наиболее совершенных схем и параметров таких систем и технических решений для их реализации.
С.5, табл. , рис., библ. найм.
Условные обозначения и сокращения
АВЭ атомнозодородная энергетика ЛГВ аккумуляторы горячей воды
А1Т аккумуляторы низкопотенциального тепла
АГТВ аккумуляторы питательной воды аккумулятор рабочего тела АС атомная станция
АСДТ атомная станция дальнего теплоснабжения АСГТ атомная станция промышленного теплоснабжения атомная станция теплоснабжения
АСУТП автоматизированная система управления технологическим процессом
АУТ аппарат утилизации тепла
АФ1 аккумуляторы фазового перехода
ЛТЭЦ атомная теплоэлектроцентраль
АЭС атомная электростанция
АЭТС атомная энерготехнологическая станция
БГВ баки горячей воды
БЗО боковой защитный отражатель
Б ГР быстрый гелиевый реактор
БЫ быстрый натриевый реактор
БПЭ блок преобразования энергии
БТА блок утилизации тепла и генерации пара
БХВ баки холодной воды
ВАГТУ воздушно аккумулирующими газотурбинная установка
ВАРМ водоаммиачные рсуляторь мощности
ВАТТ водоаммиачный транспорт тепла
ВУВ воздушная ударная волна
ВАЭС воздутноаккумулирующие электростанции
ВВЭР легководный энергетический реактор
ВГ0 проект Российского опытнопромышленного ВТГР с шаровыми твэлами, тепловой мощностью МВт
ВГМ проект Российского опытнопромышленного ВТГР модульного типа с шаровыми твэлами, тепловой мощностью 0 МВт ВКГ влажный конвертированный газ
ВПТО высокотемпературный промежуточный теплообменник
ВТГР высокотемпературный газоохлаждаемый реактор
ВТО высокотемпературный теплообменник
ГАЭС гидроаккумулирующие станции
ГВС газовоздушная смесь
ГеоТЭС геотермальные электростанции
ГРУМ газографнтовая реакторная установка для металлургии
ГТМГР модульный гелиевый реактор с газовой турбиной
ДАНТ департамент по атомной науке и техники Минатома России
ДЛЭ департамент по атомной энергетике Минатома России
ДВС двигатель внутреннего сгорания
ДММ диметаиолметил
ДМЭ димстнловьтй эфир
ЕТР европейская территория России
ЖКХ жилищнокоммунальное хозяйство
ЖСТ жидкое синтетическое топливо
ЖРО жидкие радиоактивные отходы
ИВТ РАН Иксгоггут высоких температур РАН
ИЖТ искусственное жидкое топливо
ИИПРО Международная программа по инновационным ядерным реакторам
ИЯС инновационные ядерные системы
КВД компрессор высокого давления
КНкоиденсатный насос
КПД компрессор низкого давления
КИМ коэффициент использования мощности
ККР конверсионный каталитический реактор
КПД коэффициент полезного действия
КЦА короткоцикловая адсорбция
МАГЛТЭ Международное Агентство по атомной энергии
МГРТ модульный гелиевый реактор для технологических, целей
МДЭА монодиэтаноламиновая отмывка СО
НВИЭ неископаемые возобновляемые источники энергии
ИЗО нижний защитный отражатель
НД нормативные документы
НИОКР НИР и ОКР научноисследовательские и опытноконструкторские работы ННЭ нарушение нормальной эксплуатации НРБ нормы радиационной безопаности НПЗ нефтеперерабатывающий завод
ОКБМ Государственное Унитарное Предприятие Опытное конструкторское Бюро Машиностроения им.И.И.Африкантова, г. Нижний Новгород ОП опытнопромышленный ОПТ основной парогенератор
ОЭСР Организация экономического сотрудничества и развития
ПАТЭС плавучая АЭС
ПВД подогреватель высокого давления
ПВС пылсвоздушная смесь
ПГ парогенератор
ПГК промежуточный гелиевый контур
Г1ГС парогазовая смесь
ПКМ паровая конверсия метана
ПН питательный насос
ГШД подогреватель низкого давления
ПП пароперегреватель
ПТУ паротурбинная установка
ГПСМ паровая конверсия метана
РАН Российская Академия наук
РАО радиоактивные отходы
РБМК реактор большой мощности канальный
РБ референтный вариант
РНЦ КИ Российский Научный Центр Курчатовский Институт, г.Москва
РФ Российская Федерация
РУ реакторная установка
СЖТ синтетическое жидкое топливо
СИ. термохимический сернокислотноиодный цикл
СНГ Содружество независимых государств
СПИН сверхпроводящие индукционные накопители
СТТ ступенчатый теплообменник
СУЗ система управления и защиты
США Соединенные Штаты Америки
ТА тепловые аккумуляторы
ТВ С тепловыделяющая сборка а.з топливный блок
твэл тепловыделяющий элемент
ТЗ техническое задание
ТК турбокомпрессор
ТКА термоконверсионный агрегат
ТНУ теплонасосная установка
ТМС термодинамический сдвиг
ТС транспортное средство
ТСЧ теплосиловая часть
ТХА термохимический аккумулятор
ТХЦ термохимический цикл
ТЦ топливный цикл
ТЭК топливноэнергетический комплекс
ТЭС теплоэлектростанция
УКЭУ углекислотная конденсационная установка
ФРГ федеративная республика Германия
ХРТ хранилище рабочего гела
ХТБ химикотехнологический блок
ХТС хемотермические системы
ХТЧ химикотехнологическая часть
ЦВД цилиндр высокого давления
ЦНД цилиндр низкого давления
ШТ шаровые твэлы
ЭС электростанция
ЭТК энерготехно.чогический комплекс ЭТУ энерготехнологическая установка эфф. эффективных
ЭХА электрохимический аккумулятор ЭХГ электрохимический генератор ЭХМ электрохимический модуль ЭХС элсктрохитческая секция ЯВК ядерноводородный комплекс ЯМК ядернометаллургнческий комплекс ЯНХК ядерный нефтехимический комплекс ЯТК ядерный технологический комплекс ЯЗ4 ядерная технологическая часть ЯКЦ ядерный конверсионный цент
ЯЭИ ядерныйэнергетический источник ЯЭС ядерная энергетическая система
V исследовательский ВТГР с шаровыми твэлами ФРГ
i i i i
I Институт электроэнергетических исследований США
V демонстрационная АС с ВТГР электрической мощностью 0 МВт США
I МАГАТЭ
I Международное Энергетическое Агентство
II Международный Институт прикладного системного анализа в г. Лаксенбург Австрия
I Международная программа по инновационным ядерным реакторам I Японский Исследовательский центр по атомной энергии Япония
легководный реактор
I Массачусетский технологический институт США
Организация экономического сотрудничества и развития исследовательский ВТП мощностью МВт Китай
экспериментальный ВТГР Япония
первая АС с ВТГР США
короткоцикловая адсорбция
сернокислотный цикл с разложением иодоводорода
специальный доклад по сценариям эмиссии
0 АС с ВТГР электрической мощностью 0 МВт ФРГ
V сверхвысокотемпературный ВТГР v МО4 объемных
ВВЕДЕНИЕ


Повидимому, в ближайшем будущем технологии получения водорода с использованием органического сырья будут основными. Однако, сырьевые и экологические ограничения процесса паровой конверсии метана стимулируют разработку и применение промышленных процессов с использованием воды в качестве исходного сырья для производства водорода. Термохимический процесс получения водорода с кпд до использует цикл реакций с химически активными соединениями, например, соединениями брома или йода, например, в сернойодном цикле типа СИ , и требует подвода тепла при температуре на уровне С. В ведущих странах мира этому процессу уделяется особое внимание как потенциально эффекшвной технологии производства водорода из воды с помощью ВТГР. Источником тепла при термохимическом разложении воды служит высокотемпературный реактор. На отдельных стадиях процесса такого типа наряду с термическим воздействием для отщепления водорода может использоваться электролиз участвующих в процессе химических реагентов. В случае комбинации термохимии с электролизом или при электролизе, в том числе высокотемпературном, ядерпый реактор служит источником и высокотемпературного тепла и электроэнергии. Изучено много комбинаций химических реакций, в которых вода расщепляется в замкнутом цикле с поглощением тепла и электричества. Такой цикл может быть построен и на базе ПКМ, поскольку при паровой конверсии метана водорода производится не из метана, а из воды. Довести в этом цикле долю водорода, получаемого расщеплением воды, до 0 и полностью избежать, тем самым, расхода метана как сырья для получения водорода, можно путем получения как промежуточного продукта метанола с последующим электрохимическим восстановлением метана, возвращаемого в голову процесса. Подобное усложнение технологии может стать рентабельным при значительном росте цен на природный газ 6. Исследования показали, что получение достаточно высокой эффективности в производстве водорода требует достижения высоких температур на выходе из реактора. СИ от температуры основного в этом цикле процесса термолиза серной кислоты Рис. Рис. Эффективность теоретического цикла СИ в зависимости от температуры процесса 7. При создании реакторов типа ВТГР увеличение температуры теплоносителя на выходе из активной зоны с 0 С проект ГТМГР до С является сложной проблемой для выбора материала металлических внутрикорпусных конструкций, но в то же время не создает принципиальных проблем для графита и керамики 4,. Введение промежуточного контура несколько снижает общую эффективность цикла. Так, например, при температуре на выходе из реактора 0С и передаче тепла в производство водорода процессом СИ через промежуточный гелиевый контур, теоретический кпд самого процесса при температуре термолиза серной кислоты 0С составит около , но только учет затрат на прокачку гелия промежуточного контура и тепловых потерь по тракту горячего трубопровода гелия промконтура снижают эффективность использования тепла данным методом до 6. Высокотемпературный электролиз эго разновидность обычного электролиза. Часть энергии, необходимой для расщепления воды, вкладывается в виде высокотемпературного тепла в нагрев пара, делая процесс более эффективным. Для температур ниже 0 С в проекте МГРТ разработана концепция стыковки ВТГР с высокотемпературными электролизерами, позволяющая иметь суммарный к. Из разработанных и рассматриваемых на перспективу методов получения водорода только термохимические включая ПКМ и высокотемпературные электрохимические технологии обеспечивают эффективность на уровне до в случае ПКМ практически до 0 , что и определяет их возможный отрыв по конкурентоспособности в сравнении с вышеперечисленными альтернативами. Реализация таких технологий возможна при создании адекватного по температурным возможностям ЯЭИ с температурой нагрева теплоносителя свыше С. Из предлагаемых но программе ЮТЧКО или инновационных ЯЭИ только реакторы с гелиевым теплоносителем тепловые и быстрые способны обеспечить столь высокую температуру теплоподвода к технологии получения водорода из воды.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.241, запросов: 237