РАЗДЕЛ 2
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМ ХРАНЕНИЯ И
ПОДАЧИ ВОДОРОДА НА ОСНОВЕ ОБРАТИМЫХ ГИДРИДОВ ИНТЕРМЕТАЛЛИДОВ
Эксплуатация систем хранения и подачи водорода на основе гидридов
интерметаллидов сопровождается изменением пожаровзрывоопасных параметров
технологического процесса, а именно, температуры, давления и концентрации
водорода в интерметаллиде. Диапазон изменения этих параметров характеризуется
режимом функционирования СХП и определяет уровень ее пожарной опасности.
Конструктивные и технологические особенности систем хранения
и подачи водорода на основе обратимых гидридов интерметаллидов
Конструктивные особенности СХП водорода на основе ИМС определяются, с одной
стороны, требованиями, предъявляемыми к ним потребляющей водород установкой, а
с другой стороны – технологическими параметрами процессов, определяющих режимы
хранения водорода, его сорбции и десорбции (температура процесса, давление в
системе, концентрация водорода в ИМС и т.д.).
Значения давления и температуры в системе могут ограничиваться как прочностью
элементов СХП, так и скоростью выделения и поглощения водорода интерметаллидом.
Необходимо также учитывать, что с ростом давления, температуры и концентрации
водорода в ИМС повышается уровень ПВО СХП в целом.
Конструктивное решение СХП водорода определяется типом водородосодержащего
вещества, характеристиками процесса выделения водорода из него, а также
временем и местом хранения.
Поскольку в процессах сорбции-десорбции аккумулирующие сплавы существенно
изменяют объем (например для LaNi5 на 20-30%[1, 25, 48]), конструкция
устройства должна предусматривать возможность расширения частиц сплава без
разрушения и деформации контейнера. Кроме того, при многократном повторении
циклов гидрирования-дегидрирования происходит уменьшение первоначальных
размеров частиц сплава, что, естественно, сказывается на таких важных
характеристиках, как эффективная теплопроводность и проницаемость засыпки.
Поскольку активированный сплав является мелкодисперсным порошком, в процессе
работы аккумулятора водорода со свободной засыпкой может происходить
флюидизация засыпки и вынос порошка из контейнера. Для предотвращения этих
нежелательных явлений применяются тонкие фильтры, пористые трубы,
капсулирование и т.д.
Схема системы хранения и подачи водорода на основе обратимых гидридов
интерметаллидов
Система хранения и подачи водорода на основе гидридов интерметаллидов
представляет собой совокупность элементов представленных в виде обобщенной
схемы на рис. 2.1.
Функционирование данной СХП, например, в процессе сорбции, осуществляется
следующим образом. Водород через электромагнитный клапан 3 поступает в корпус
газогенератора 1. Контроль за температурой, давлением и концентрацией
осуществляют элементы 19, 21, 23, которые в свою очередь передают информацию на
сравнивающие устройства 18, 20, 22. Сравнивающие устройства сравнивают значение
характеристики с максимально допустимым значением и отправляют информацию на
элемент 17, который, анализирует и отправляет сигнал системе управления о том,
превышает ли какой-то параметр в системе допустимую величину. Необходимый
температурный режим при этом поддерживается элементом 25, который
контролируется системой управления 12 через электромагнитный клапан 14. При
этом электромагнитный клапан 5 закрыт. Предохранительный клапан 2 в нормальном
режиме работы закрыт.
Рис. 2.1. Обобщенная схема СХП водорода на основе гидридов интерметаллидов: 1 –
корпус газогенератора; 2 – предохранительный клапан; 3, 5, 14 –
электромагнитные клапаны; 4, 10, 13 – усилитель-формирователь; 6 – система
очистки водорода; 7 – расходомер; 8, 18, 20, 22 – сравнивающее устройство; 9 –
источник электрического питания; 11 – электронный ключ; 12 – система
управления; 15 – гидридный состав; 16 – канал отвода выделившегося водорода; 17
– элемент И; 19 – датчик давления; 21 – датчик температуры; 23 – элемент
определения концентрации; 24 – полость для сбора водорода; 25 – тепловыделяющий
элемент; 26 – теплопоглощающий элемент
В процессе десорбции элементы 17-23 функционируют в том же режиме. При этом
электромагнитный клапан 3 закрыт системой управления, но открывается
электромагнитный клапан 5, через который из газогенератора поступает водород.
Водород, пройдя систему очистки 6, попадает в расходомер, который подает
информацию о производительности СХП по водороду на сравнивающий элемент 8. Из
сравнивающего элемента 8 информация попадает в систему управления, которая на
основе полученных данных о расходе изменяет температуру в системе с помощью
элементов 25 или 26.
Технологические параметры режимов работы и их влияние на уровень ПВО СХП
В зависимости от назначения СХП водорода технологические параметры режимов
работы могут изменяться в широком интервале значений. В частности, основным
назначением СХП данного типа может быть как хранение водорода, так и его сжатие
[49].
Схематично режимы работы СХП данного типа можно представить следующим образом.
Рис. 2.2. Режимы работы СХП на основе ИМС и их параметры
Анализ рис. 2.2. показывает, что параметры технологических процессов изменяются
в довольно широком интервале температур и давлений (Р=(0,1ч10); МПа Т=(273ч450)
К). Наиболее опасные параметры, с точки зрения ПВО, достигаются в процессе
десорбции (Р=(0,1ч100) МПа; Т=(273ч450) К).
Исходя из вышеизложенного, для оценки уровня ПВО таких систем необходимо
определить термодинамические характеристики этих процессов
(сорбции, десорбции, хранения), диапазон их изменения и возможность
регулирован
- Київ+380960830922