Prediction of Fuel Consumption and Carbon Dioxide Emission when Replacing Gaseous Fuels with Renewable Hydrogen or Their Mixture
Loading...
Date
2024
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
IOP Publishing Ltd
Abstract
ENG: The paper is devoted to predicting changes in fuel consumption and carbon dioxide emissions when industrial equipment is converted to heating with renewable hydrogen or a mixture of it with other gaseous fuels, such as natural gas. The authors developed a simplified methodology that is appropriate for assessing changes in the energy consumption of equipment and the environmental impact of fuel replacement at the stage preceding the equipment reconstruction. The peculiarity of the methodology is that it allows the calculation of fuel consumption and carbon dioxide emissions when fuel replacement is accompanied by the implementation of measures aimed at improving the energy efficiency of equipment. The methodology can be used for heating and thermal furnaces in metallurgy and mechanical engineering, units for heat treatment of raw materials in the mining and processing industries, heating devices in the food industry, and water and steam boilers. In the example of replacing natural gas with its mixture with renewable hydrogen of different compositions, it is shown that the calculation error using the proposed methodology in comparison with the results obtained by mathematical modeling of fuel combustion, gas flow and heat transfer in this furnace does not exceed 1.5%.
Стаття присвячена прогнозуванню зміни споживання палива та викидів вуглекислого газу під час переведення промислового обладнання на опалення відновлюваним воднем або його сумішшю з іншими газоподібними паливами, наприклад, природним газом. Автори розробили спрощену методику, яка підходить для оцінки зміни енергоспоживання обладнання та впливу заміни палива на навколишнє середовище на етапі, що передує реконструкції обладнання. Особливістю методики є те, що вона дозволяє розрахувати витрати палива та викиди вуглекислого газу, коли заміна палива супроводжується впровадженням заходів, спрямованих на підвищення енергоефективності обладнання. Методика може бути використана для нагрівальних і термічних печей в металургії та машинобудуванні, агрегатів для термообробки сировини в гірничодобувній і переробній промисловості, нагрівальних пристроїв в харчовій промисловості, водогрійних і парових котлів. На прикладі заміни природного газу його сумішшю з відновлюваним воднем різного складу показано, що похибка розрахунку за запропонованою методикою в порівнянні з результатами, отриманими шляхом математичного моделювання горіння палива, течії газу і теплообміну в цій печі, не перевищує 1,5%.
Стаття присвячена прогнозуванню зміни споживання палива та викидів вуглекислого газу під час переведення промислового обладнання на опалення відновлюваним воднем або його сумішшю з іншими газоподібними паливами, наприклад, природним газом. Автори розробили спрощену методику, яка підходить для оцінки зміни енергоспоживання обладнання та впливу заміни палива на навколишнє середовище на етапі, що передує реконструкції обладнання. Особливістю методики є те, що вона дозволяє розрахувати витрати палива та викиди вуглекислого газу, коли заміна палива супроводжується впровадженням заходів, спрямованих на підвищення енергоефективності обладнання. Методика може бути використана для нагрівальних і термічних печей в металургії та машинобудуванні, агрегатів для термообробки сировини в гірничодобувній і переробній промисловості, нагрівальних пристроїв в харчовій промисловості, водогрійних і парових котлів. На прикладі заміни природного газу його сумішшю з відновлюваним воднем різного складу показано, що похибка розрахунку за запропонованою методикою в порівнянні з результатами, отриманими шляхом математичного моделювання горіння палива, течії газу і теплообміну в цій печі, не перевищує 1,5%.
Description
O. Gupalo: ORCID 0000-0003-3145-9220; O. Yeromin: ORCID 0000-0001-8306-578X
Keywords
carbon dioxide emission, renewable hydrogen, fuel consumption, environmental impact, methodology, energy efficiency, gaseous fuels, natural gas, викиди вуглекислого газу, відновлюваний водень, споживання палива, вплив на навколишнє середовище, методологія, енергоефективність, газоподібне паливо, природний газ, КЕТтаОП
Citation
Gupalo O., Yeromin O., Kabakova L., Kolienko A., Kirsanov M., Kulikov A. Prediction of Fuel Consumption and Carbon Dioxide Emission when Replacing Gaseous Fuels with Renewable Hydrogen or Their Mixture. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2024. Vol. 1348 : Proc. of the V Intern. Conf. "Essays of Mining Science and Practice" (08/11/2023 – 10/11/2023). Art. 012089. DOI: 10.1088/1755-1315/1348/1/012089.