ВИКОРИСТАННЯ АМІАЧНОГО ПАЛИВА ЯК ЗАХІД ЗІ ЗНИЖЕННЯ ПАРНИКОВИХ ГАЗІВ
DOI:
https://doi.org/10.20535/1813-5420.4.2024.315597Ключові слова:
парникові гази, безвуглецеве паливо, аміак, декарбонізація, спільне спалювання аміаку, вуглекислий газ, оксиди азоту.Анотація
У представленій роботі висвітлено можливості використання аміаку як альтернативного палива з метою досягнення низьковуглецевого розвитку держави та посилення боротьби з парниковими газами. З часів промислової революції спалювання було основним методом перетворення енергії для людської діяльності, включаючи виробництво електроенергії та транспорт. На сьогоднішній день ці сектори продовжують значною мірою покладатися на вуглеводневе паливо. Як наслідок, найбільший абсолютний приріст викидів вуглекислого газу у 2022 році був від виробництва електричної та теплової енергії. При збільшенні глобального попиту на електроенергію на 2,7%, викиди в енергетичному секторі зросли на 1,8% (або 261 Мт), досягнувши історичного максимуму в 14,6 Гт. Таким чином, значна частина викидів CO2 виробляється через ці сектори, що є головним винуватцем глобального потепління, підриваючи боротьбу зі зміною клімату. Необхідність декарбонізації враховується програмними документами, у тому числі державними стратегіями, які не лише застерігають, а й забороняють надмірне утворення забруднюючих речовин та стимулюють популяризацію безвуглецевих технологій в енергетичних секторах. Загальновідомо, що інноваційний розвиток технологій спалювання палива необхідний для досягнення майбутніх цілей вуглецево-нейтральної системи. Незважаючи на докладені значні зусилля для зменшення викидів парникових газів при спалюванні вуглеводнів, наприклад, шляхом підвищення ефективності згоряння, цього недостатньо для досягнення низьких викидів парникових газів. Проведено аналіз досягнень у цій галузі та з’ясовано, що аміаку приділяється все більша увага як одному з найпривабливіших енергоносіїв через його безвуглецеву природу. Однак використання аміаку при спалюванні не позбавлене проблем, включаючи низьку швидкість полум’я, вузькі межі займистості, схильність до утворення NOx. Таким чином, подальше впровадження аміаку в якості палива в енергетиці та промисловості потребує проведення комплексних досліджень робочого процесу горіння. Дослідження мають ґрунтуватися на визначенні впливу основних технологічних факторів, можливості застосування сумішевих палив, а також встановлення оптимальних геометричних та режимних параметрів паливоспалювальної системи.
Посилання
Data and statistics – IEA. [Online]. Available: https://www.iea.org/data-and-statistics/data-browser/?country=WORLDamp;fuel=Energy%20supplyamp
CO2 Emissions in 2022 – Analysis – IEA. [Online]. Available: https://www.iea.org/reports/co2-emissions-in-2022
H. Kobayashi, A. Hayakawa, K. D. K. A. Somarathne, and E. C. Okafor, “Science and technology of ammonia combustion”, Proc. Combustion Inst., vol. 37, no. 1, pp. 109–133, 2019. https://doi.org/10.1016/j.proci.2018.09.029
On the approval of the Energy Strategy of Ukraine for the period up to 2050. Order of the Ministers Cabinet of Ukraine dated April 21, 2023 No. 373. https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/373-2023-р#Text
N. Morlanés et al., “A technological roadmap to the ammonia energy economy: Current state and missing technologies”, Chem. Eng. J., p. 127310, Oct. 2020. https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.127310
D. R. MacFarlane et al., “A Roadmap to the Ammonia Economy”, Joule, vol. 4, no. 6, pp. 1186–1205, Jun. 2020. https://doi.org/10.1016/j.joule.2020.04.004
I. A. Volchyn, V. Rashchepkin, and D. Cherervatskyi, “Green ammonia production for green deal of Ukraine”, Probl. Gen. Energy, vol. 2022, no. 1-2, pp. 127–138, May 2022. https://doi.org/10.15407/pge2022.01-02.127
N. Iki et al., “Micro Gas Turbine Firing Ammonia”, in ASME Turbo Expo 2016: Turbomachinery Tech. Conf. Expo., Seoul, South Korea, Jun. 13–17, 2016. ASME, 2016. https://doi.org/10.1115/gt2016-56954
E. C. Okafor et al., “Liquid ammonia spray combustion in two-stage micro gas turbine combustors at 0.25 MPa; Relevance of combustion enhancement to flame stability and NOx control”, Appl. Energy Combustion Sci., vol. 7, p. 100038, Sep. 2021. https://doi.org/10.1016/j.jaecs.2021.100038
PJ Feibelman, R Stumpf. Comments on potential roles of ammonia in a hydrogen economy – a study of issues related to the use of ammonia for on-board vehicular hydrogen storage. Sandia Natl Lab 2006.
Mitsubishi Power Commences Development of World's First Ammonia-fired 40MW Class Gas Turbine System – Targets to Expand Lineup of Carbon-free Power Generation Options, with Commercialization around 2025” Mitsubishi Power. [Online]. Available: https://power.mhi.com/news/20210301.html
T. Yoshizaki. Test of the co-firing of ammonia and coal at Mizushima power station. J. Combust. Jpn. no. 61, рр. 309–312, 2019.
JERA and IHI to Start a Demonstration Project Related to Ammonia Co-firing at a Large-Scale Commercial Coal-Fired Power Plant | Press Release (2021) | JERA.” JERA. [Online]. Available: https://www.jera.co.jp/en/news/information/20210524_677
U. Jin and K. T. Kim, “Hybrid rich- and lean-premixed ammonia-hydrogen combustion for mitigation of NOx emissions and thermoacoustic instabilities”, Combust. Flame, vol. 262, p. 113366, Apr. 2024. https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2024.113366
U. Jin and K. T. Kim, “Influence of radial fuel staging on combustion instabilities and exhaust emissions from lean-premixed multi-element hydrogen/methane/air flames”, Combust. Flame, vol. 242, p. 112184, Aug. 2022. https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2022.112184
M. Z. Abdulin, O. A. Siryi, and O. O. Kobylianska, “Energy-ecological assessment of the boiler equipment modernized with the jet-niche technology”, J. Mech. Eng., vol. 25, no. 3, pp. 46–55, Sep. 2022. https://doi.org/10.15407/pmach2022.03.046
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).