Использование водородной металлогидридной системы для повышения энергоэффективности стекловарного производства

image_print
DOI https://doi.org/10.15407/pmach2019.03.050
Журнал Проблемы машиностроения
Издатель Институт проблем машиностроения им. А. Н. Подгорного Национальной академии наук Украины
ISSN 0131-2928 (print), 2411-0779 (online)
Выпуск Том 22, № 3, 2019 (сентябрь)
Страницы 50-56

 

Авторы

Н. А. Черная, Институт проблем машиностроения им. А. Н. Подгорного НАН Украины (61046, Украина, г. Харьков, ул. Пожарского, 2/10), e-mail: nataliyachernaya7@gmaіl.com, ORCID: 0000-0002-9161-0298

А. В. Кошельник, Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт» (61002, Украина, г. Харьков, ул. Кирпичева, 2), Харьковский национальный университет имени В. Н. Каразина (61022, Украина, г. Харьков, площадь Свободы, 4), ORCID: 0000-0001-6521-4403

О. В. Круглякова, Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт» (61002, Украина, г. Харьков, ул. Кирпичева, 2), ORCID: 0000-0003-1113-826X

О. В. Долобовская, Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт» (61002, Украина, г. Харьков, ул. Кирпичева, 2), ORCID: 0000-0001-8222-4136

 

Аннотация

Наиболее эффективным способом использования энергетического потенциалу вторичных энергоресурсов промышленных предприятий сегодня считается применение когенерационных утилизационных систем. Это дает возможность получить одновременно тепловую и электрическую энергию и значительно уменьшить тепловые потери. В работе предложено для предприятия по производству листового стекла использование дополнительной утилизационной системы для использования теплоты дымовых газов стекловарных печей. Проанализировано современное состояние использования водорода во время производства стекломассы. Разработана схема энерготехнологического комплекса с водородной турбиной и металлогидридной системой для комбинированного производства электрической и тепловой энергии. Проведено расчетно-теоретическое исследование с целью определения основных параметров работы водородной теплоутилизационной системы в диапазоне температур дымовых газов от 523 до 673 К, а также эффективности ее применения. С использованием разработанной математической модели процессов тепломассообмена в гидридах металлов получены данные относительно режимных параметров работы термосорбционного компрессора, позволившие определить конструктивные характеристики металлогидридной системы в целом. В результате проведенного расчетного исследования получены характеристики теплоносителя в ключевых точках водородного контура, определена мощность водородной турбоустановки. Электрическая энергия, вырабатываемая в ней, может быть использована для электролизера водородной станции предприятия. Кислород, образовавшийся во время процесса электролиза, добавляется к воздуху горения, что даст возможность повысить температуру горения топливной смеси и увеличить производительность стекловарной печи. Таким образом, комплекс предложенных мероприятий по утилизации энергетического потенциала дымовых газов стекловарных печей даст возможность повысить энергоэффективность производства листового стекла и конкурентоспособность стекловарных предприятий.

 

Ключевые слова: стекловарное производство, энерготехнологический комплекс, водород, металлогидридная система, тепломассообменные процессы.

 

Литература

  1. Соловей В. В., Чорна Н. А., Кошельнік О. В. Розробка науково-технічних принципів створення тепловикористовуючих металогідридних систем. Енергозбереження. Енергетика. Енергоаудит. 2011. № 7 (89). С. 67–73.
  2. Кошельнік О. В., Чорна Н. А. Розробка та аналіз схем високоефективних водневих енергоперетворюючих установок. Вісн. НТУ «ХПІ». Енергетичні та теплотехнічні процеси та обладнання. 2012. № 7. С. 170–174.
  3. Мацевитий Ю. М., Русанов А. В., Соловей В. В., Кошельнік О. В. Розробка термогазодинамічних основ створення високоефективних водневих турбоустановок з термохімічним стиском робочого тіла. Водень в альтернативній енергетиці та новітніх технологіях. Київ: КІМ, 2015. С. 261–267.
  4. Производство листового стекла флоат-способом: учеб. пособие (под. ред. В. И. Кондрашова). Саратов: Саратовстройстекло, 2005. 35 с.
  5. Соловей В. В., Шмалько Ю. Ф., Лотоцкий М. В. Металлогидридные технологии. Проблемы и перспективы. Проблемы машиностроения. 1998. Т. 1. № 1. С. 115–132.
  6. Чорна Н. А. Удосконалення математичної моделі тепломасообмінних процесів у водневих металогідридних системах. Проблеми машинобудування. 2013. Т. 16. № 3. С. 68–72.
  7. Chorna N. A., Hanchyn V. V. Modeling Heat and Mass Exchange Processes in Metal-hydride Installations. J. Mech. Eng. 2018. Vol. 21. No. 4. P. 63–70. https://doi.org/10.15407/pmach2018.04.063
  8. Мацевитый Ю. М. Обратные задачи теплопроводности: в 2-х т. Т. 2. Приложения. Киев: Наук. думка, 2003. 392 с.
  9. Ивановский А. И., Попович В. А., Соловей В. В., Макаров А. А. Исследование режимных характеристик металлогидридных термосорбционных компрессоров. Вопр. атом. науки и техники. Сер. Атомная водородная энергетика и технология. 1987. Вып. 3. С. 56–61.
  10. Хзмалян Д. М., Каган Я. А. Теория горения и топочные устройства. М.: Энергия, 1976. 248 с.

 

Поступила в редакцию 25 июня 2019 г.

Принята в печать