Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка ресурсосберегающих технологий использования криогенных топлив на основе природного газа и водорода

Докладчик: Тукмаков Алексей Львович

Должность: главный научный сотрудник

Цель проекта:
Создание энерго- и ресурсосберегающих технологий подготовки сжиженного водорода и природного газа к транспортировке, хранению и использованию на основе математического и физического моделирования динамики гетерофазных сред с фазовыми переходами. Целью реализуемого проекта является разработка способ и устройств газификации сжиженного природного газа при использовании его в транспортных и стационарных энергоустановках и сокращение потерь при транспортировке и хранении СПГ.

Основные планируемые результаты проекта:
- описание экспериментальной установки, включающей в себя рабочие участки стенда для исследования процессов смешения рабочих тел, газификатор-подогреватель, парогенератор, сепаратор и систему контроля и управления рабочими процессами в действующем макете устройства подготовки сжиженного природного газа к транспортировке, хранению и использованию;
-методики экспериментального определения интегральных и локальных характеристик двухфазного потока (расхода, полей концентрации фаз); -критериальные уравнения для определения предельных перегревов и критического расхода, реализуемых в процессах дросселирования криогенных жидкостей через каналы различной геометрии, описание режимов течения двухфазных сред;
-математической модели и результаты расчетов динамики вскипающей жидкости и парогазокапельных потоков в каналах переменного сечения;
-описание способов и устройств подачи криогенных топлив в транспортные установки и системы снабжения углеводородным топливом локальных потребителей;
-технические и технологические решения по созданию газификаторов;
-описание новой технологии газификации водорода и сжиженного природного газа, основанной на адиабатическом расширении жидкости в соплах Лаваля;
-требования к технологическому оборудованию для подготовки сжиженных газов к транспортировке, хранению и использованию;
-результаты исследовательских испытаний действующего макета устройства подготовки сжиженного природного газа к транспортировке, хранению и использованию;

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Сжиженный природный газ является одним из наиболее перспективных энергоносителей. Развитие технологий хранения и газификации криогенных топлив позволит распространить полученные в ходе работы над проектом результаты и закономерности на автомобильный, железнодорожный, речной транспорт и на сферу коммунального хозяйства. Если задача производства сжиженного природного газа упирается только в создание производственных мощностей по получению СПГ, то технологии газификации СПГ требуют дополнительной проработки. В частности, не решена проблема газификации СПГ в случае, когда текущий расход газа при его потреблении меняется в широком диапазоне. Существующие технологии газификации, основанные на испарении СПГ за счет нагрева от внешних источников, рассчитаны на постоянный расход и обладают временным запаздыванием при быстром изменении расхода. Предлагаемая схема газификации, основанная на использовании внутренней энергии СПГ при адиабатическом расширении жидкости в соплах позволит получить ряд преимуществ, расширяющих область применения криогенных топлив. К таким преимуществам относится высокая производительность испарителя-парогенератора на основе сопла Лаваля; возможность быстро менять расход газа при изменении режима потребления; возможность охлаждения жидкостей ниже температуры тройной точки, что позволяет увеличить устойчивость и уменьшить потери при хранении криогенных топлив. Возможность получения многофазной среды с температурой, лежащей ниже тройной точки для рассматриваемой жидкости позволяет понизить температуру СПГ в емкости-хранилище, добавив туда дисперсную фазу с выхода сопла-испарителя, что снижает потери СПГ при хранении.

Текущие результаты проекта:
Выполнен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему в области разработки ресурсосберегающих технологий использования криогенных топлив; проведен обзор патентной информации по способам и устройствам газификации криогенных жидкостей, разработана методика косвенного определения характеристик двухфазного потока.