ЗАМІЩЕННЯ ПРИРОДНОГО ГАЗУ ВОДНЕМ В УМОВАХ ПОСТАЧАННЯ ПОБУТОВИХ ГАЗОВИХ ПРИЛАДІВ СУМІШЕВИМ ПАЛИВОМ

Б. Сорока; К. П'яних; В. Згурський

doi:10.15407/scine18.03.010

Автор(и)

Б. Сорока Інститут газу Національної академії наук України https://orcid.org/0000-0001-9174-0992
К. П'яних Інститут газу Національної Академії Наук України https://orcid.org/0000-0003-0158-4696
В. Згурський Інститут газу Національної Академії Наук України https://orcid.org/0000-0003-1348-8212

DOI:

https://doi.org/10.15407/scine18.03.010

Ключові слова:

атмосферний пальник, взаємозаміщення паливних газів, водень як альтернативне паливо, газова плита, екологічні характеристики димових газів, ефективність використання палива, ламінарна швидкість горіння, опалювальний котел.

Анотація

Вступ. Відповідно до уявлень світового експертного співтовариства, глобальне потепління прикордонного шару в системі «поверхня Землі – атмосферне повітря» пов’язано з наявністю в атмосферному повітрі вуглецевих компонентів (переважно СО₂), а також H₂O, які функціонують як парниковий газ і перерозподіляють радіаційні теплові потоки в оточуючому середовищі.
Проблематика. Основними галузями економіки, що впливають на викиди парникових газів, є промисловість, енергетика та транспорт. З огляду на структуру економіки та паливного балансу України особливе значення має скорочення викидів CO₂ в комунально-побутовому секторі, зокрема, за рахунок використання водню замість органічного палива.
Мета. Визначення можливостей, безпекових умов та перспектив заміщення природного газу воднем шляхом опалювання побутових газових приладів (ПГП) сумішевим газовим паливом (СГП, MG), а також експериментальне
вивчення ефективності (ККД) використання СГП (MG) та екологічних характеристик (викиди шкідливих газів: CO, NOx) ПГП.
Матеріали й методи. Проблема декарбонізації навколишнього середовища вирішується заміщенням природного газу (ПГ, NG) метано-водневим сумішевим газом. Вогневі випробування дослідних ПГП: опалювального котла «RODA» (Німеччина) та газової плити «GRETA» (Україна) здійснено з використанням сумішевого газу з вмістом
[H₂] до 50 % порівняно зі спалюванням природного газу.
Результати. Експериментально встановлено помірну залежність енергетичних та екологічних характеристик ПГП від вмісту [H₂] в складі палива при варіюванні частки водню в діапазоні [H₂] = 0–50 %.
Висновки. Вперше експериментально доведено прогнозовану теоретично можливість безпечної експлуатації ПГП
при спалюванні метано-водневих сумішей із вмістом [H₂] до 50 %. ККД використання палива від його витрат для опалювального котла збільшується із зростанням теплової потужності на відміну від екстремальної залежності ККД газової плити від її теплової потужності.

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Біографії авторів

Б. Сорока, Інститут газу Національної академії наук України

Доктор технічних наук, професор.

Зав. відділом високотемпературного тепломассобміну.

Науково-дослідна діяльність
В наступних областях: теорія горіння і високотемпературних процесів, прикладна термодинаміка і гідродинаміка, тепло- і масообмін, проблема забруднення атмосфери та захист навколишнього середовища. Проектування, розробка, впровадження промислового обладнання. Промислові печі, теплообмінники, пальники, занурене спалювання природного газу.

Основні наукові відзнаки
• Премія ім. Г.Ф. Проскури НАН України за цикл робіт в галузі екології спалювання та енергетичної ефективності використання палива - 2006р.
• Премія ім. О. В. Ликова НАН Білорусі за цикл робіт в галузі тепло і масообміну хімічних перетворень. Був нагороджений як член міжнародної наукової групи - 2007р.
• Дворазово був визнаний «Кращим винахідником Національної академії наук України» і нагороджений відповідними преміями та грамотами.
• У 2012р. присвоєно почесне звання «Заслужений діяч науки і техніки України».
• У 2014р. одержав (із співробітниками свого відділу) Почесний Диплом та пам’ятний кубок на Всеукраїнському конкурсі «Винахід року» в номінації «Енергетика та енергоефективність».
• У 2016р., квітень Греція, Афіни. - представник України на запрошення ЄС для участі у засіданні експертів по енергетиці країн учасників Східного партнерства.
• У 2017р. - Премія ім. В.І. Толубинського НАН України.

К. П'яних, Інститут газу Національної Академії Наук України

П'яних Костянтин Євгенович, в.о. заступника директора, Інститут газу НАН України, д.т.н.

В. Згурський, Інститут газу Національної Академії Наук України

Згурський В.О. Старший науковий співробітник відділу високотемпературного тепломасообміну Інституту газу Національної Академії Наук України, к.т.н., с.д.

Посилання

Huber, A. (2021). Іmpact of hydrogen and mixtures of hydrogen and natural gas on forced draught gas burners. Heat processing, 1, 27-32.

Siddi, M. (2020). The European Green Deal: Assessing its current state and future implementation. FIIA working paper, 114, 1-14.

European Green Deal URL: https://ec.europa.eu/info/sites/default/files/european-green-deal-communication_en.pdf (Last accessed: 11.07.2021).

Hermanns, R. T. E. (2007). Laminar burning velocities of methane-hydrogen-air mixtures. Eindhoven: Technische Universiteit Eindhoven. https://doi.org/10.6100/IR630126

Bounaceur, R., Glaude, P. A., Sirjean, B., Fournet, R., Montagne, P., Vierling, M., Molière, M. (2015) Prediction of autoignition temperatures and delays for gas turbine applications. Proceedings of ASME Turbo Expo 2015: Turbine technical conference and exposition GT2015 (June 15-19, Montreal, Canada). GT2015-42011. https://doi.org/10.1115/1.4031264

A Hydrogen Strategy for a climate neutral Europe. URL: https://ec.europa.eu/commission/presscorner/detail/en/ fs_20_1296 (Last accessed: 11.07.2021).

Germany and hydrogen - €9 billion to spend as strategy is revealed URL: https://www.dw.com/en/germany-and-hydrogen-9-billion-to-spend-as-strategy-is-revealed/a-53719746 (Last accessed: 11.07.2021).

Collaboration Between the United States and the Netherlands Focuses on Hydrogen Technology URL: https://www. energy.gov/eere/articles/collaboration-between-united-states-and-netherlands-focuses-hydrogen-technology (Last ac cessed: 11.07.2021).

Larson, A. (2020). Is Hydrogen the Power Industry's Holy Grail. Power. URL: https://www.powermag.com/is-hydrogen-the-power-industrys-holy-grail/ (Last accessed: 11.07.2021).

Wunning, J. G. (2021). Future heating of industrial furnaces. Heat processing, 1, 23-25.

Pancaldi, R. (2020). Let us join efforts for achieving a sustainable metals production. Heat Processing, 4, 1.

Soroka, B., P'yanikh, K., Zgursky, V., Gorupa, V., Kudryavtsev, V. (2020). Energy and environmental characteristics of household gas facilities using methane and hydrogen mix as a fuel gas. Oil & gas industry of Ukraine, 6, 3-13 [in Ukrainian]. https://doi.org/10.1016/S1464-2859(20)30258-3

European Clean Hydrogen Alliance. URL: https://ec.europa.eu/growth/industry/policy/european-clean-hydroge n-alliance_en (Last accessed: 11.07.2021).

Helping to decarbonize the global energy mix with increased hydrogen use. URL: https://www.gti.energy/hydrogentechnology-center/expertise/ (Last accessed: 11.07.2021).

Altfeld, K., Pinchbeck, D. (2013). Admissible hydrogen concentrations in natural gas systems. Gas for energy, 3, 1-12.

Avacon starts Pilot project in Saxony-Anhalt. URL: https://www.avacon.de/de/ueber-uns/newsroom/pressemit teilungen/erstmalig-bis-zu-20-prozent-wasserstoff-in-einem-deutschen-gasve.html (Last accessed: 19.07.2021).

Pioneering hydrogen blending energy project at Keele University has successfully completed. URL: https://www.keele. ac.uk/discover/news/2021/march/hydeploy-ending/hydrogen-gas-network.php (Last accessed: 19.07.2021).

Tommy, I. (2019). HyDeploy: The UK's First Hydrogen Blending Deployment Project. Clean Energy, 3(2), 114-125. https://doi.org/10.1093/ce/zkz006 https://doi.org/10.1093/ce/zkz006

GOST R 500696-2006. (2006). Household gas appliances for cooking. General technical requirements and test methods. Household cooking appliances burning gas. General technical requirements and test methods. Standartynform [in Russian].

Aksyutin, O., Ishkov, A., Khloptsov, V., Ghazaryan, V., Stolyarevsky, A. (2012, June). The concept of large-scale development of innovative systems for the production and distribution of methane-hydrogen fuel as an efficient alternative energy source. 25th World Gas Conference: Kuala Lumpur, 1-13 URL: https://www.ccortes.ru/st_docs/klumpur2012. pdf. (Last accessed: 19.07.2021) [in Russian].

Why low-cost renewables don't mean the end of subsidies. URL: https://energymonitor.ai/tech/renewables/why-lowcost-renewables-dont-mean-the-end-of-subsidies (Last accessed: 11.07.2021).

Warnatz, J., Maas, U., Dibble, R. W. (2006). Combustion: Physical and chemical Fundamentals, Modeling and Simulations, Experiments, Pollutant Formation. Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-540-45363-5. https://doi.org/10.1007/978-3-540-45363-5

Soroka, B., Zgurskyi, V., Kozlov, A., Khinkis, M. (2017). Preventing autoignition inside the burner with high-temperature oxidant preheating. International Journal of Energy for a Clean Environment, 18(2), 113-122. https://doi.org/10.1615/InterJEnerCleanEnv.2017020747

Soroka, B. S., Gorupa, V. V. (2020). Energy efficiency the systems for a liquid heating by gas combustion with atmospheric burners using. Proceedings of scientific works of the XVI International scientific and-practical conference "Coal heat engineering: ways of reconstruction and development", 77-80 [in Russian].

DSTU 2204-93 "Gas household stoves. General technical conditions" [in Ukrainian].

Erinov, A. E., Soroka, B. S. (1970). Rational methods of combustion the gas fuel in reheating furnaces. Kyiv: "Tekhnika" Pubblishing House, 249 p. [in Russian].

Soroka, B. S., Horupa, V. V. (2020). Environmental Characteristics of Modern Systems of Household Use of Fuel. Part 2. Pollutants Formation by Natural Gas Combustion in Atmospheric Burners: Experimental Studies. ENERGETIKA. Proceedings of CIS higher education institutions and power engineering associations, 63(5), 450-461. https://doi.org/ 10.21122/ 1029-7448-2020-63-5-450-461 [in Russian]. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2020-63-5-450-461