国产激情一区二区三区,精品欧美一区二区在线观看,日本不卡一区二区三区

俄羅斯核能制氫現狀與展望

2021-02-18 14:50  來源: 嘿嘿能源heypower   瀏覽:  

目前,規模化生產氫氣的最理想方法是天然氣+水蒸氣進行轉化。現在,全球48%的氫氣產量是通過這種方式生產的。在1mol甲烷與2mol水能釋放出4mol的氫氣。因此,蒸汽轉化是從天然氣中生產氫氣的最有利的方法,盡管它需要相對較高的能源成本,即每將1mol甲烷轉化為4mol氫氣需要200kJ能量。

在核電設施中,天然氣轉化為氫氣需要820-850℃左右的高溫,只有具備氣體冷卻劑的高溫核反應堆才能滿足該條件。一些國家正在研制這種反應堆,但至今尚未達到工業化水平。采用鈉冷卻劑的BN-600和BN-800的商用快中子反應堆已在俄羅斯成功運行 。這兩臺機組運行時,堆芯一次冷卻回路輸出的液態鈉溫度不超過550℃。目前,BN系列僅用于發電。一旦解決了其他技術和商業問題,在不久的將來,似乎有可能將其用于工業制氫。然而,由于現有技術下鈉反應器中冷卻劑溫度范圍的限制,該技術尚不能用于天然氣+水蒸氣制氫。

本文提出基于BN系列反應器,用一臺蒸汽發生器輸出的中溫水蒸氣,送至鄰近的化學反應器,將蒸汽與外部提供的天然氣混合,隨后利用電能將汽-氣混合物加熱至反應溫度。BN-600動力裝置每年運行280天,如果在這段時間內,BN-600反應器中的水蒸氣和天然氣以每秒10立方米左右的流量供應給化工轉爐反應器,考慮到損耗,每年可生產多達5億立方米的氫氣。同時,在現有工業甲烷轉化技術框架下,天然氣燃燒產生蒸汽和加熱氣-汽混合物過程中向大氣中排放的二氧化碳量也將減少。計算結果表明,這樣可以減少13萬噸二氧化碳排放,相當于俄羅斯每年向大氣中排放二氧化碳的約0.01%。

然而,擬議的氫氣生產方案設想對BN-600和BN-800發電機組的設計進行改造,包括將其中一個蒸汽發生器中的水蒸氣引至化學轉化器。但是,未來10年BN系列主要仍以發電為主,制氫與這一目的相矛盾。

因此,還考慮了另一個實用的、更有吸引力的替代方案:只消耗BN-600、BN-800動力裝置和Beloyarskaya核電站夜間或夏季低負荷時段的電力,在化學轉爐反應器中生產氫氣。

目前,BN-600和BN-800發電機組僅用于基礎負荷,還不能滿足區域電網的要求。因此,在變負荷調度的條件下,應考慮在現場裝置中使用“額外”的電能,以保證核電動力裝置的可操縱性,更好地滿足區域電網的條件和要求。在這種情況下,在現場裝置中,當向其提供天然氣時,可以生產出氫氣,滿足工業和運輸的需要,也可以滿足核電站對燃料的需要。

20世紀80-90年代,德國在EVA II裝置開展了使用電力將甲烷轉化為合成氣的實踐。EVA Ⅱ裝置由30個相同的模塊組成,每個模塊都是一個高11.4米、直徑12厘米的轉化塔。甲烷和水蒸氣的混合物注入塔的上部,沿塔體從上向下,經過600-820℃的塔體,經催化劑轉化為合成氣后排出。對轉化塔的加熱是通過950℃、40atm、質量流量4kg/s的氦氣流吹氣。氦氣在一個封閉的回路中循環,將10兆瓦的電加熱器中產生的熱量傳遞給轉化塔的金屬外殼。系統中甲烷的消耗量為0.6kg/s,合成氣產量為1.234kg/s。

基于上述數據,要滿足BN-600動力裝置在夜間制取合成氣所需的“額外”功率(即基本功率(120MW)的20%左右)最多需要360個類似于EVA II的轉化塔。為了加熱7.2kg/s的甲烷-水蒸氣混合物,需要48kg/s的熱氦氣流。同時,合成氣的產量可達14.8kg/s,氫氣的產量可達1.7kg/s。

在BN-600和BN-800動力裝置的基礎上,通過甲烷和蒸汽轉化生產氫氣,成為俄羅斯制氫的主要技術路線之一。據估計,現在全世界每年生產的氫氣高達5000億立方米。Beloyarskaya核電站年產氫量可達到約1億立方米,約占全球年產氫量的0.02%。由此產生的氫氣可用于工業和運輸的需要,也可用于核電站的需要。同時,生產1立方米氫氣所需的天然氣和電力的單位成本將不超過2美元。

在俄羅斯,大規模氫氣需求來自化工和冶金工業。在歐洲、美國和日本,自本世紀初以來,部分公路運輸已呈現出氫能驅動的趨勢。在這方面,氫氣呈現出廣闊的出口前景。使用煤炭和烴類燃料產生的二氧化碳等溫室氣體(GHG)排放量最大。逐步減少含碳燃料使用,用氫燃料深度替代碳燃料,是氫能生態概念的基礎。

根據國際能源署(IEA)的數據,自1971年以來,全球核電站排放了560億噸二氧化碳。氫氣被認為是理想的清潔能源載體。其在釋放和儲存能量時,不會產生溫室氣體。但是,其熱值很小,約為烴燃料熱值的一半。

在自然界中,游離狀態的氫幾乎不存在。氫氣的生產需要使用一次能源。這些生產方法大多是利用熱能或電能分解水分子。水的分解需要123兆焦才能產生1千克氫氣,同時需要2500℃以上的極端溫度。為了降低水熱解溫度,科學家正在研究高溫電解和其他可行技術。

熱化學循環通過化學反應產生氫氣,生成氫氣和其他一些副產物。著名的蒸汽甲烷重整是熱化學循環的典型例子。分裂水和甲烷所需要輸入的能量要少得多,約206kJ能產生6g氫氣。能量以熱的形式提供,一般為820-850℃。核氫的生產將集中在非化石制氫上。

在俄羅斯,每年生產的氫氣多達2萬噸,主要滿足石油(每天不超過20噸)、機械制造和金屬加工(每天不超過20噸)和其他需要(每天不超過10噸)。作為主要技術,采用在水生環境中把甲烷轉化為氫氣。在這種情況下,生產1公斤氫氣的同時,會向大氣中釋放2.27公斤二氧化碳。因此,與氫氣生產有關的年度溫室氣體排放總量將超過40,000噸。

免責聲明:本網轉載自合作媒體、機構或其他網站的信息,登載此文出于傳遞更多信息之目的,并不意味著贊同其觀點或證實其內容的真實性。本網所有信息僅供參考,不做交易和服務的根據。本網內容如有侵權或其它問題請及時告之,本網將及時修改或刪除。凡以任何方式登錄本網站或直接、間接使用本網站資料者,視為自愿接受本網站聲明的約束。
相關推薦
要俄羅斯賣油!美國政府開始自己“推翻”自己?

要俄羅斯賣油!美國政府開始自己“推翻”自己?

“又要馬兒跑,又要馬兒不吃草”,最近,為應對油價暴漲,美國政府就干了這么一件事。
對俄羅斯制裁終結能源自由貿易時代

對俄羅斯制裁終結能源自由貿易時代

美國《華爾街日報》網站6月4日刊登一篇題為《對俄羅斯的制裁標志著能源自由貿易的終結》的文章,主要內容編譯如下:
中科院合肥物質科學研究院等離子體物理研究所EAST團隊——準備著,點亮“人造太陽”

中科院合肥物質科學研究院等離子體物理研究所EAST團隊——準備著,點亮“人造太陽”

4層樓高、直徑8米、重400噸——這就是被稱為“人造太陽”的全超導托卡馬克核聚變實驗裝置(EAST),坐落在安徽合肥“科學島”上。
俄列寧格勒核電廠7號和8號機組將分別于2024年和2025年開工建設

俄列寧格勒核電廠7號和8號機組將分別于2024年和2025年開工建設

俄羅斯采用VVER-1200設計的列寧格勒(Leningrad)核電廠7號和8號機組將分別于2024年和2025年開工建設,分別于2030年和2032年完成建設。
俄伊兩國總統強調通過外交努力推動伊核談判達成協議

俄伊兩國總統強調通過外交努力推動伊核談判達成協議

新華社莫斯科6月8日電(記者劉愷)俄羅斯總統普京8日與伊朗總統萊希通電話,雙方強調繼續通過外交努力推動伊核談判達成最終協議。

推薦閱讀

熱文

關于我們 | 廣告服務 | 聯系我們 | 免責聲明
京ICP備16023390號-2 Copyright © 能源界 服務臺:010-63990880
      1. 主站蜘蛛池模板: 长治县| 黄大仙区| 德保县| 微博| 遂平县| 石首市| 阿瓦提县| 炎陵县| 阜阳市| 马边| 长武县| 新田县| 大英县| 临清市| 鸡泽县| 贺兰县| 大石桥市| 绵阳市| 织金县| 公主岭市| 高邮市| 施秉县| 化州市| 宣汉县| 禹州市| 华容县| 正安县| 忻州市| 金沙县| 峨眉山市| 嘉定区| 改则县| 铅山县| 读书| 当涂县| 兰坪| 红安县| 北流市| 金寨县| 辽源市| 兰溪市|