Укрощение калорий

10:44, 19 декабря 2013

«Газпром» признал теплоутилизационные технологии калужского «Турбокона» одними из самых эффективных в России.

Научные достижения калужских ученых были отмечены на днях вручением им от лица крупнейшей отечественной компании премии в области науки и техники за 2013 год. Тема работы турбоконовцев звучит так: «Разработка инновационного проекта теплоутилизационной установки на компрессорных станциях магистральных газопроводов».

К сожалению, научную победу «Турбокон» сегодня празднует без своего генерального директора, главного идеолога проекта, выдающегося ученого-теплофизика, доктора технических наук, профессора Владимира Федорова. Владимир Алексеевич не дожил буквально месяца до вручения премии, которой наряду с ним были награждены также президент «Турбокона», доктор технических наук, профессор Олег Мильман и советник генерального директора той же компании Владимир Толкачев.

Мы попросили Олега Ошеревича МИЛЬМАНА рассказать о сути отмеченной «Газпромом» инновации, а также о других, над которыми сегодня активно работают ученые «Турбокона».

- Наша идея заключалась в том, чтобы заставить работать сбросовое тепло, которое бесполезно уходит в атмосферу на газоперекачивающих станциях.

- И каким же образом заставить?

- Газпром перекачивает газ в колоссальном количестве - 500 миллиардов кубометров в год. И все это идет по трубам потребителю. При перекачке также расходуется газ – на работу газотурбинных приводов. Они съедают до 9% от всего перекачиваемого по трубам голубого топлива. Фантастические цифры.

Так вот, газовая турбина в процессе своей работы дает выхлоп. По аналогии, скажем, с обычным двигателем в автомобиле. В турбине он имеет температуру 400-500 градусов. И все уходит на ветер. Поэтому и возник вопрос: как бы этот выхлоп использовать?

- Проблема, очевидно, не новая?

- Безусловно. Это направление мы очень сильно продвигали в течение многих лет. Ездили в Газпром, разговаривали с его представителями. Наконец, на стадии примерно 98 - 99-х годов идея получила определенное воплощение, и было решено построить опытную установку. Техпроект разрабатывало наше предприятие. Оборудование изготовлял Калужский турбинный завод. С нами также работал «Газпром трансгаз Москва». Потом мы привлекли котельщиков из Белгорода –

«Белэнергомаш». И вот в такой кооперации в 2002 году запустили первую теплоутилизационную установку мощностью 500 кВт на компрессорной станции «Чаплыгин». Она успешно проработала десять лет. Таким образом, по результатам десятилетней работы мы и получили газпромовскую премию.

- И каков же был экономический эффект?

- По подсчетам самого Газпрома - 90 миллионов рублей. Причем это была маленькая установка. Как я уже говорил, 500-киловаттная. Сегодня мы работаем над гораздо более мощными - 9000 – 10000 кВт. Они будут устанавливаться на газопроводах, которые гонят газ за границу. Это уже следующий этап. К сожалению, недавно мы потеряли Владимира Алексеевича Федорова, который был одним из очень важных звеньев в этой работе. Крепкий ученый, с огромным научным и организационным потенциалом. Мы стараемся продолжать его дело.

- Что ваша разработка может дать в экономическом плане в случае его тиражирования в масштабах страны?

- Масштаб экономики примерно такой. Газпром на этом бросовом тепле может, по скромным оценкам, создать до 5 млн.кВт электрогенерирующей мощности. А вся установленная мощность в России примерно 195 млн. кВт. То есть получается 2,5-3% всей электроэнергии в стране. Колоссальный результат.

- Пока мы это все теряем?

- Пока – да. Но принято решение о разработке проекта следующего уровня. Кроме того, такие технологии можно было бы поставлять за границу. Мы в этом отношении лидируем, потому что наша установка была первая.

- Какова стоимость проекта?

- В масштабах всего Газпрома – порядка 4-5 млрд. долларов. Большие деньги. Но за 5-6 лет это все окупается. Главным образом за счет колоссального возврата тепла. Плюс его огромное экологическое значение. Это очень важно. Мы в проекте это всегда подчеркивали. Тепловые выбросы в окружающую среду – бич современной цивилизации. Плюс углекислый газ, окислы азота. Это все – последствия выработки электроэнергии. Мы же ничего подобного в своей технологии «не производим». Потому что вообще не используем топлива. Нет топлива – нет выбросов. Это экологически чистая система производства электроэнергии. К тому же еще и «дочищает» выбросы от традиционных энергогенерирующих установок.

- По цене это электричество конкурентоспособно?

- В 4-5 раз дешевле действующего тарифа. Если у нас, скажем, в области тариф 4,6 рубля за киловатт-час, то себестоимость электричества, вырабатываемого на нашей установке, – от 70 копеек до 1 рубля.

- Так в чем же проблема?

- Проблема заключается в трудности подключения к сети. Хорошо, когда вырабатываемая таким образом электроэнергия потребляется внутри предприятия. Когда мы ничего в сеть не продаем, то у нас с ней и особых проблем нет. И у нас были такие проекты. Скажем, в Тольятти, на «Куйбышевазоте», когда предприятие само потребляет ту электроэнергию, которую производит. Но когда появляется избыток электроэнергии и ее надо продавать в сеть, то это становится абсолютно невыгодно. Появляются какие-то непонятные сборы – на диспетчерские платежи, сотовые и спутниковые подключения и т.д. И рубль этот сразу удваивается или утраивается. Распределенная энергетика, которая могла быть эффективной в условиях когенерации, пока, увы, сетями не воспринимается.

- Проблема, видимо, не столько техническая, сколько бюрократическая?

- Я бы сказал даже – законодательная. Для того чтобы сети стали доступны, необходимы соответствующие государственные акты.

- Скажем, даже если завтра кто-то возьмет да изобретет вечный электрический двигатель и попытается продать в сеть электроэнергию по 5 копеек за киловатт, у него ничего не получится?

- Вообще-то с вечным электрическим двигателем я как заведующий кафедрой физики согласиться, конечно, не смогу…

- Хорошо – пусть полувечный…

- Все равно ничего не получится. Продать эту электроэнергию он сможет только самому себе. В сети с пятикопеечным киловаттом вас никто не пустит. Проблема эта – государственного уровня.

- Каким будет следующий ваш шаг в этом направлении после получения премии?

- Мы участвуем в проекте больших машин в Мышкине Ярославской области, где находится большая газоперекачивающая компрессорная станция. Хотим установить там свою теплоутилизационную установку. Заказ на разработку проекта уже получен. «Турбокон» в нем участвует.

- Можно сказать, что идея уже «овладевает массами», в смысле в скором времени накроет всю газоперекачивающую сеть страны?

- Действительно, в головах специалистов она уже засела довольно плотно. Массами она уже овладела, теперь, по Марксу, идея наша вполне может и должна стать «материальной силой».

- Она – главная из разрабатываемых в настоящее время «Турбоконом»?

- Одна из главных. В нашем арсенале есть еще несколько других мощных заявок. Первая – высокотемпературные турбины. В энергетике есть закон: чем выше температура рабочей среды, скажем, пара, тем выше КПД. Мысль, которую еще 200 лет назад сформулировал Анри Карно. Так называемый цикл Карно: чем выше температура, тем лучше. Но сделать температуру выше очень сложно. Почему? Скажем, мы берем пар из котла. В нем высокое давление и высокая температура. Так вот труба, которая несет в себе этот пар, изнутри подвергается высокому давлению, а снаружи – высокой температуре. Возникает проблема материала трубы, который бы выдержал все эти нагрузки.

Мы пошли по другому пути. Предложили брать из котла пар при умеренной температуре. А потом сжигать топливо (метан или водород) в среде этого пара вместе с кислородом. Тогда у нас исчезает промежуточная стенка трубы. И реально мы можем таким образом поднять температуру с 600 до 1200-1300 градусов. Мы уже сделали опытную машину с температурой 800 градусов. Собираемся делать мощностью 25 тысяч киловатт с температурой 850 градусов на всех этапах. Есть еще проект, но при температуре 1200 градусов. КПД этих установок процентов на 25-30 выше, чем сегодняшних станций. В масштабах электроэнергетики это уже фантастические цифры.

- А если их попробовать как-то приземлить? Скажем, в масштабах города, области…

- Пожалуйста. Вот рядом с нами – Черепетская ГРЭС. Ее мощность 1200 мВт. Сейчас она работает на газе. Раньше – на угле. В сутки она потребляла его шесть эшелонов. Переход на 850 градусов уменьшил бы этот расход примерно на 20-25%. Значит, из шести эшелонов один не нужен. А может быть, и два, если еще чуть-чуть приподнять температуру пара. И это – экономия только на уровне одной электростанции.

- А здесь какие проблемы?

- Должна быть спроектирована специальная турбина. Плюс устройство, улавливающее продукты сгорания за ее пределами. Мы этим как раз сейчас и занимаемся. Есть предварительное согласие «Силовых машин» рассмотреть этот проект. Он поддерживается Российской академией наук, также – Минпромторгом России. Это уже мегапроект. Он стоит миллиарды. Большую поддержку в продвижении проекта оказывает и наш губернатор Анатолий Дмитриевич Артамонов.

- Идеология проекта чья?

- Идеология наша, турбоконовская. Правда, есть конкуренты – «Сименс» и «Мицубиси». Они что-то похожее пытаются делать, но живой машины у них пока нет. Опытный образец есть только в Калуге, 100-киловаттная машина стоит в нашей лаборатории. Идею нужно двигать дальше. Роль Федорова здесь, кстати, была исключительная. Понимание важности этой технологии он в основном до многих и донес. Владимир Алексеевич все это и продвигал. Теперь нам его дело нужно на ходу перехватывать. Это непросто.

- Чувствуется,«Турбокон» всерьез намерен встряхнуть эффективность нашей электрогенерации…

- Вторая проблема, которую мы сегодня решаем, в этом же, кстати, русле. А именно: создание высокоэффективных воздушных конденсаторов. Смысл проблемы вот в чем. Современные электростанции расходуют большое количество воды. Во-первых, выхлоп из турбин в виде отработанного пара. Его надо сконденсировать. Каким образом? Вот, например, стоит недалеко от нас градирня Калужского турбинного завода. Если в турбину идет 100 тонн пара в час, такое же количество воды надо испарить в градирне для его конденсации. То есть система все время нуждается в подпитке водой. Худший вариант, когда вода, скажем, берется из Оки и в нее же возвращается. Вода эта подогретая, градусов примерно на десять. Она коренным образом изменяет биологическую ситуацию в водоеме. Проще говоря – ее гробит.

Так вот в нашей технологии мы отводим тепло не за счет воды, а за счет воздуха. Все тепло отводится в атмосферу. С точки зрения теплового загрязнения это не меняет ситуацию, но зато исключает потребление пресной воды вообще. И сегодня уже при проектировании новых станций рассматривается вариант сооружения подобных воздушных градирен. Наши показатели здесь самые высокие. Турбоконовская установка имеет лучшие показатели в мире по сравнению с другими по эффективности теплопередачи. У нас этот коэффициент находится на уровне 40. В обычных технологиях максимум 30.

- Где-то уже эти воздушные конденсаторы применяются?

- Опытная установка в этом году была запущена во Всероссийском теплотехническом научно-исследовательском институте. Надеемся также выиграть конкурс на внедрение воздушных конденсаторов на ТЭЦ-12 «Мосэнерго».

Беседовал Алексей МЕЛЬНИКОВ.

Поделиться с друзьями:
Чтобы оставить комментарий необходимо на сайт или зарегистрироваться.