Перспективное направление повышения маневренности и эффективности АЭС на основе комбинирования с водородным энергокомплексом замкнутого цикла сжигания водорода

Аннотация

В Российской Единой энергетической системе прослеживается тенденция к росту дефицита пиковых и полупиковых энергоустановок, способных экономично и надёжно проходить провалы нагрузки и обеспечивать энергосистему электроэнергией в часы максимумов нагрузок. В связи с этим проводятся активные исследования в области водородной энергетики. Исследуется замкнутый водородный цикл сжигания водорода. Показано, что с точки зрения эффективности горения водородного топлива целесообразно повышение давления в камере сгорания водородно-кислородного парогенератора вплоть до 6 МПа, за счёт чего повышается общая эффективность использования энергии водородного топлива. При этом наблюдается увеличение количества уносимого с конденсатом остаточного водорода и кислорода за счёт роста растворимости этих газов в водяном объёме конденсата. С точки зрения термодинамической эффективности увеличение избытка окислителя также целесообразно, но ограничивается экономическими затратами на подпитку кислородом. Установлено, что оптимальная компоновка системы подогрева/перегрева рабочего тела АЭС при реализации схемы с рециркуляцией несгоревшего водорода будет определяться степенью повышения давления в камере сгорания и способом подвода тепла от сжигания водородного топлива. Показано, что для обеспечения максимально эффективного использования теплоты от сжигания водорода необходимо использовать специальный теплообменник-конденсатор, выполняющий двойную функцию — дополнительный подогрев питательной воды перед парогенератором, а также конденсация водяных паров из продуктов сгорания, что необходимо для рециркуляции неконденсирующихся газов, в том числе водорода и кислорода.

DOI: 10.71527/EP.EN.2025.03.001

EDN: DZFLJD