Використання водневої металогідридної системи для підвищення енергоефективності скловарного виробництва

Автори

Н. А. Чорна, Інститут проблем машинобудування ім. А.М. Підгорного НАН України (61046, Україна, м. Харків, вул. Пожарського, 2/10), e-mail: nataliyachernaya7@gmaіl.com, ORCID: 0000-0002-9161-0298

О. В. Кошельнік, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» (61002, Україна, м. Харків, вул. Кирпичова, 2), Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна (61022, Україна, м. Харків, майдан Свободи, 4), ORCID: 0000-0001-6521-4403

О. В. Круглякова, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» (61002, Україна, м. Харків, вул. Кирпичова, 2), National Technical University “Kharkiv Polytechnic Institute” (2, Kyrpychov Str., Kharkiv, 61002, Ukraine), ORCID: 0000-0003-1113-826X

О. В. Долобовська, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» (61002, Україна, м. Харків, вул. Кирпичова, 2), ORCID: 0000-0001-8222-4136

Анотація

Найбільш ефективним засобом використання енергетичного потенціалу вторинних енергоресурсів промислових підприємств сьогодні вважається застосування когенераційних утилізаційних систем. Це дає змогу отримати одночасно теплову та електричну енергію та значно зменшити теплові втрати. У роботі запропоновано для підприємства з виробництва листового скла використання додаткової утилізаційної системи для використання теплоти димових газів скловарних печей. Проаналізовано сучасний стан використання водню під час виробництва скломаси. Розроблено схему енерготехнологічного комплексу з водневою турбіною та металогідридною системою для комбінованого вироблення електричної та теплової енергії. Проведено розрахунково-теоретичне дослідження з метою визначення основних параметрів роботи водневої теплоутилізаційної системи в діапазоні температур димових газів від 523 до 673 К, а також ефективності її застосування. З використанням розробленої математичної моделі процесів тепломасообміну в гідридах металів отримані дані щодо режимних параметрів роботи термосорбційного компресора, що дозволили визначити конструктивні характеристики металогідридної системи в цілому. В результаті проведеного розрахункового дослідження отримані характеристики теплоносія в ключових точках водневого контуру, визначено потужність водневої турбоустановки. Електрична енергія, що виробляється у ній, може бути використана для електролізера водневої станції підприємства. Кисень, який утворюється під час процесу електролізу, додається до повітря горіння, що дасть змогу підвищити температуру горіння паливної суміші та збільшити продуктивність скловарної печі. Таким чином, комплекс запропонованих заходів з утилізації енергетичного потенціалу димових газів скловарних печей дасть змогу підвищити енергоефективність виробництва листового скла та конкурентоспроможність скловарних підприємств.

Ключові слова: скловарне виробництво, енерготехнологічний комплекс, водень, металогідридна система, тепломасообмінні процеси.

Повний текст: завантажити PDF

Література

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.

Надійшла до редакції 25 червня 2019 р.